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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;apLMMsWC  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y9}qB:[bR  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, [w](x  
*gmc6xY  
l(Y32]Z   
u`EK^\R  
  class filler S5|7D[*  
  { h`Jc%6o  
public : mI2Gs) SO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Eq@sU?j  
} ; I/'>MDB!  
b$w66q8  
OL1xxzo  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \Vv)(/q{  
l|842N@1  
8y<mHJ[B  
C,;?`3bH@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mAH7; u<  
C,,T7(: k  
%X\J%Fj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,T;sWl  
wgDAb#Zuk  
VK4UhN2  
\;%D;3Au  
二. 战前分析 j gV^{8qG  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 eDo4>k"5  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 )fXxkOd  
U>Is mF>m  
nUY)Ln I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )~P<ruk>,C  
  /* --------------------------------------------- */ Bl)D/  
vector < int *> vp( 10 ); DN8I[5O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w2$ L;q  
/* --------------------------------------------- */ ?:q"qwt$F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0"-H34M <D  
/* --------------------------------------------- */ z@~Z Mk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); AsS~TLG9p  
  /* --------------------------------------------- */ d+Mogku2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .yzXw8~S  
/* --------------------------------------------- */ L9[m/(:y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bil>;&h  
2+|r*2_glo  
57 Vn-  
3b?-83a  
看了之后,我们可以思考一些问题: -8:O?]+Q/  
1._1, _2是什么? T5@t_D>8  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 a Sm</@tO&  
2._1 = 1是在做什么? )`=N+k]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 rI)&.5^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 uPFbKSJj  
cB;DB) 0P  
84(jg P  
三. 动工 d6W&u~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4pDZ +}p  
?#5)TAW  
4J[bh  
JjAO9j%  
template < typename T > hHt.N o  
class assignment LGy!{c  
  { e mq%" ;.  
T value; ,! ~U5~  
public : c1]\.s  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8W.-Y|[5?  
template < typename T2 > fQU_A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ZDr TPnA[  
} ; ? !34qh  
or` "{wop  
!OH'pC5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {-IRX)m*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qyzeAK\Ia  
BW)t2kR&  
4.&et()}  
V[| k:($  
  class holder x(zW<J5X"  
  { !hPe*pPVV)  
public : qmpU{f s  
template < typename T > Lj3q?>D*^6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \AR3DDm  
  { RK]."m0c~#  
  return assignment < T > (t); 2wh{[Q2f  
} `^E(P1oJ3  
} ; )3_g&&  
4gm(gY>[  
XN' X&J  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |z%*}DPrpa  
Sytx9`G 5  
  static holder _1; j[1^#kE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M#>f:_`<  
"V_PWEi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y)4D$9:  
而不用手动写一个函数对象。 mCpoaGV_  
BUKh5L  
|7T!rnr  
~&IL>2-B  
四. 问题分析 u"n ~ 9!G  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 80M4~'3  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 0r\hX6 k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?3i-wpzMp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K31rt-IIt  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pKSVT  
SY2B\TV  
五. 问题1:一致性 T+/Gz'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2? 7a\s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :U;ZBs3  
`Uw^,r  
struct holder yyHr. C  
  { 5k}UXRB?  
  // W,>;`>  
  template < typename T > WYE[H9x1?  
T &   operator ()( const T & r) const {Z|.-~W  
  { N|1k6g=0  
  return (T & )r; C31SXQ  
} D &wm7,  
} ; Fx0<!_tY-  
ji2if.t@  
这样的话assignment也必须相应改动: 7b T5-=.  
cj<j *(ZZ  
template < typename Left, typename Right > %P9Zx!i>  
class assignment b_=k"d  
  { an<tupi[E  
Left l;  o*QhoDjc  
Right r; XH2g:$  
public : )5X7|*LP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d=wzN3 ;-  
template < typename T2 > _"F(w"|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1}!f.cWV(  
} ; BZx#@356N  
gzHjD-g-<  
同时,holder的operator=也需要改动: (F7!&]8%  
R m *"SG  
template < typename T > {{=7mbc  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const bd<zn*H Z*  
  { gy<pN?Mw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8c3 X9;a  
} G(4:yK0  
A0WQZt!FEN  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 +]  |J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d|6*1hby  
<H E'5b  
return l(rhs) = r; L1"X`Pz[}  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 4k$BqM1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E( *$wD  
hgKs[ySo,3  
template < typename Tp > >1mCjP  
class constant_t K=Fcy#, f  
  { J/wot,j^  
  const Tp t; Ctt{j'-[  
public : F+Lq  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Mk[_yqoCO  
template < typename T > .6OE8w 1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 35jP</  
  { CWI(Q`((>  
  return t; l=EIbh  
} FK={ %  
} ; UmQ 9_H7  
tp*AA@~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Gz~P 0Z^w}  
下面就可以修改holder的operator=了 59T:{d;~  
/1tqTi  
template < typename T > D@d/O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +69sG9BA  
  { ~`mOs1d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0Km{fZYq7;  
} Ty#L%k}-t  
t91v%L   
同时也要修改assignment的operator() i':<Ro  
T92k"fBY  
template < typename T2 > 5oWR}qqFK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0V`0="rQ  
现在代码看起来就很一致了。 ~c3!,C  
b^5rV5d  
六. 问题2:链式操作 PGu6hV{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7PP76$  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |7UR_(}KC  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 `;4zIBJ  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 -Vt*(L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;9 XM s)  
^^)D!I"cA,  
template < typename T > S1;#5 8  
struct result_1 IM)\-O\Wd  
  { (+bk +0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0j4bu}@  
} ; 3MiNJi#=2  
8TC%]SvYim  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: fkyj&M/  
O^4:4tRpt  
template < typename T > m[Px|A5{  
struct   ref )5)S8~Oc  
  { ~0t] `<y=  
typedef T & reference; z)yxz:E  
} ; +;pdG[N  
template < typename T > JTQ$p*2]  
struct   ref < T &> *#+XfOtF  
  { zpiqJEf|'"  
typedef T & reference; a` 95eL}  
} ; !YsL x[+  
B.;/N220P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qA#!3<  
TR5"K{WDx  
template < typename T > /)MzF6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +KrV!Taf  
  { AAxY{Z-4  
  return l(t) = r(t); w,;CrW T2t  
} 6|rqsk  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  [9~Bau  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,c YU  
{SbA(a?B  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 8@|+- )t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (p-a;.Twj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 | ?~-k[|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j{0_K +B  
最后的布局是: h~urZXD<  
                Add k6QQoLb$V  
              /   \ o2@8w[r  
            Divide   5 oXK`=.\  
            /   \ J}hi)k  
          _1     3 `BmAu[(e&  
似乎一切都解决了?不。 b-@6w(j  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ;KWR/?ec  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 peY(4#  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ~ 61O  
~*ZB2  
template < typename Right > ,i;kAy)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /KO!s,Nk  
Right & rt) const sF C&DTb?  
  { #^" \WG7{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ts:3_4-k  
} u7UqN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `f}}z5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 xYtY}?!"  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 <=/v%VXPm  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 BBm.;=8@ ^  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 -ytSS:|%\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? @`t)ly#N  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Vrf2%$g  
OziG|o@I  
template < class Action > n6ETWjP  
class picker : public Action \5BI!<  
  { Z=_p  
public : 2[}^ zTtA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !:,d^L!bh  
  // all the operator overloaded :@I?JSi  
} ; /XjIm4EN  
?C(Z\"IX  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 OY*BVJ^  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: HWxk>F0  
]F r+cP  
template < typename Right > ^)m]j`}IGb  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const y, tA~  
  { 6]Q ~c"+5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X's-i!  
} p#HPWW"  
IJ3[6>/ M0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > T {a%:=`  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 c|x:]W'ij  
@I2m4Q{O  
template < typename T >   struct picker_maker [aU#"k)M  
  { v1?P$f*g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F=kD/GCB  
} ; %@'9<i8o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +^{;o0kcx  
  { j_-$xz5-  
typedef picker < T > result; NDglse  
} ; +j_Vs+0  
<1.].A@b*  
下面总的结构就有了: eC%.xu^  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 '\H{Y[  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 KS}Ci-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 HdGAE1eU]}  
至此链式操作完美实现。 fw ._  
Mc oHV]x  
PQ.xmg2  
七. 问题3 }UMg ph:2:  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 D"j =|4S#  
8)&yjY  
template < typename T1, typename T2 > =\e}fyuK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )5_GJm&R9  
  { Mcj4GjV6:"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I! {AWfp0  
} /xJ,nwp7  
:T" !6;  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: =H.l/'/Z  
#s{>v$F  
template < typename T1, typename T2 > 2/sD#vC  
struct result_2 f/H rO6~k%  
  { [Tby+pC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; daE/v.a4|  
} ; 1GN>,Lb: o  
E D*=8 s2  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? N{46DS  
这个差事就留给了holder自己。 d?Gf T$1  
    JQYIvo1,Q  
ZD/>L/  
template < int Order > .FK[Y?ci#  
class holder; H"WkZX  
template <> #`RY KQwB  
class holder < 1 > ~` @dI  
  { ( t#w@<  
public : 10_eUQN  
template < typename T > cR}}NF  
  struct result_1 L~x3}o$-o  
  { v Q[{<|K  
  typedef T & result; 'Y(#Yxc  
} ; d#Sc4xuf  
template < typename T1, typename T2 > e &^BPzg  
  struct result_2 D$q"k"  
  { L!V`Sb  
  typedef T1 & result; $SSE\+|3  
} ; BF<7.<,  
template < typename T > gn1`ZYg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jFM8dl n  
  { z{pNQ[t1Z  
  return (T & )r; 6[$kEKOY=  
} T~cq=i|O  
template < typename T1, typename T2 > $_k'!/5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X_C9Z  
  { `~UCWK  
  return (T1 & )r1; a3?Dtoy'  
} & d\`=e  
} ; </t_<I0{  
33J}AK^FE  
template <> N?Mmv|  
class holder < 2 > Jc~^32  
  { BnvUPDT&  
public : b<_*~af  
template < typename T > }r]WB)_w  
  struct result_1 x,E#+ m  
  { SW (7!`  
  typedef T & result; g-pDk*|I,Q  
} ; vY *p][$  
template < typename T1, typename T2 > , M/-lW  
  struct result_2 ioi0^aM  
  { -))>7skc  
  typedef T2 & result; '&Q_5\Tn  
} ; cx|[P6d  
template < typename T > SOb17:o3|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w4'(Y,(`  
  { [T"oqO4%]  
  return (T & )r; Z%Y=Lx  
} l"}W $3]u$  
template < typename T1, typename T2 > [ w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {-^>) iJqt  
  { (*&6XTV(  
  return (T2 & )r2; c[!e*n!y  
} |4-c/@D.~  
} ; {5.,gb@6  
@_Aqk{3  
\9Itu(<f  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 zF;}b3oIo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: P0RM df  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [aO"9  
wC!(STu  
return l(i, j) = r(i, j); cy)L%`(7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) p!' "hx  
on*?O O'  
  return ( int & )i; dmP*2  
  return ( int & )j; ~Az20RrK)  
最后执行i = j; a&#Z=WK4  
可见,参数被正确的选择了。 @MtF^y  
=zVbZ7  
;Bc f~[ErM  
IL3,dad'^  
LN?T$H  
八. 中期总结 F5:*;E;$  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: i.cSD%*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )#ic"UtR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U~Ni2|}\C9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3tnYK&  
t1Hd-]28V  
1uB}Oe 2~  
?U|~h1   
.w$v<y6C  
TUy*wp9  
九. 简化 &_" 3~:N8k  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 QV{Nq=%]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t=XiSj\n  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 7X|&:V.s|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 '(2G qX!  
  +-*/&|^等 Mu Z\<;W$  
2. 返回引用。 tjDVU7um  
  =,各种复合赋值等 xd(AUl4qY  
3. 返回固定类型。 YvBUx#\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) JB+pd_>5  
4. 原样返回。 C9gF2ii|?  
  operator, J'@ I!Jc  
5. 返回解引用的类型。 !G\1$"T$  
  operator*(单目) U%gP2]t%cs  
6. 返回地址。 px4Z  
  operator&(单目) (~}l?k  
7. 下表访问返回类型。 jq.@<<j|$  
  operator[] ;-*4 (3lu  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7:x.08  
  operator<<和operator>> \hi{r@k>}  
v#-%_V>ph  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Kwh3SU=L}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0>Mm |x*5  
cB -XmX/  
template < typename Left > 7acAU{Rr  
struct value_return jy&p_v1  
  { d:A+s>`$M  
template < typename T > K\?vTgc(  
  struct result_1 z W+wtYV4  
  { z w5EaY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "DRp4;  
} ; OEB_LI'  
lV]l`$XI  
template < typename T1, typename T2 > diTzolY7  
  struct result_2 ShCAkaj_  
  { _9L2JN$R6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N66jFRA;x  
} ; CuuHRvU8  
} ; {_k 6t  
`uzRHbJ`  
nHZ 4):`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u;=("S{"0  
!*CL>}-,  
下面我们来剥离functor中的operator() @&,r|-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: VJ;'$SYx  
W9eR3q  
return l(t) op r(t) jRgv 8n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f, ;sEV  
return op l(t) [=V8  
return op l(t1, t2) =faV,o&{`  
return l(t) op -Ep-v4}  
return l(t1, t2) op + FLzK(  
return l(t)[r(t)] Q@d X2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Zqx5I~  
jq}5(*k  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: `^_.E:f  
单目: return f(l(t), r(t)); [$] JvF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [0J0<JnK  
双目: return f(l(t)); u!g<y  
return f(l(t1, t2)); n'M}6XUw  
下面就是f的实现,以operator/为例 JY>]u*=  
2RM0ca _F  
struct meta_divide {a(YV\^y|H  
  { b,SY(Ce~g  
template < typename T1, typename T2 > O"Xjv`j:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  wl9E  
  {  Rl 6E  
  return t1 / t2; Gia_B6*Y[  
} |@d7o]eM|  
} ; B}*xrPj  
IClnh1=  
这个工作可以让宏来做: 6.K)uQgjmv  
Kq.)5%~>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #]:nQ (  
template < typename T1, typename T2 > \ g{a_{P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; iCw~4KG  
以后可以直接用 53l9s <bOQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x:?1fvVR  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 5ue{&z @T  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) (<3'LhFII  
iL5+Uf)E3  
501|Y6ptl  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 r[~K m5  
j_ :4_zdBy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >eJk)qM  
class unary_op : public Rettype Zkxt>%20~  
  { f#mY44:,C  
    Left l; Y{2\==~  
public : SJ+.i u/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r%TgZ5~u  
Ym!Ia&n  
template < typename T > e `_ [+y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nDaQ1  
      { v( (fRX.`  
      return FuncType::execute(l(t)); m2VF}% EIr  
    } YFsEuaV  
(obeEH5J  
    template < typename T1, typename T2 > (5'qEi ea  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =">O;L.xj  
      { ZEHz/Y%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +hK Qha!*  
    } J^1w& 40  
} ; ,=z8aiUu  
&a-:ZA@  
HH[?LKd<  
同样还可以申明一个binary_op 9h~>7VeZ)  
T`f9 jD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VN;Sz,1Z  
class binary_op : public Rettype UyIjM;X  
  {  aA0aW=R  
    Left l; &.Yh_  
Right r; hv7!x=?8  
public : qb "H&)aHw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9<-AukK m  
Q{mls  
template < typename T > *crpM3fO>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _X;5ORH"  
      { ,/JrQWgD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e 0!a &w  
    } hC5ivJ  
(~/D*<A  
    template < typename T1, typename T2 > `<+D<x)(3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O^oFH OpFh  
      { Gl}=Q7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); TvMY\e  
    } y]M/oH  
} ; &~^"yo#b  
"hpK8vQ  
^vo^W:   
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Fi(_A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >^> \y8on  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =s1"<hH}O)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 \asF~P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0>Ecm#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 U*v//@WbH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 WynHcxC  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) c?b?x 6 2  
下面是修改过的unary_op `h :&H,N  
"YHe]R>3s  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > In=3#u ,M  
class unary_op :]e:-JbT4z  
  { fd*=`+P  
Left l; yq\)8Fe  
  Y( D d7`c  
public : Z4bN|\I  
BI,K?D&W-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uZ%b6+(  
BJ~Q\Si6  
template < typename T > $fuFx8`2W  
  struct result_1 t3v*P6  
  { p!U#53  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0>VgO{X  
} ; \f0I:%-  
D-A#{e _  
template < typename T1, typename T2 > 7Dom[f  
  struct result_2 W"VN2  
  { :#I8Cf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W{ @lt}  
} ; F)5QpDmqb  
x-CY G?-x  
template < typename T1, typename T2 > H>;km$b +  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  CG$S?  
  { <w.V!"!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H*EQ%BLW^,  
} ]Fl+^aLS  
4 lJ@qhV  
template < typename T > dFo9O!YX[f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pRUN [[L  
  { KW^s~j  
  return OpClass::execute(lt(t)); H ,KU!1p  
} ldanM>5  
^7F!>!9Ca  
} ; 5|S|HZ8G  
p0`Wci  
0MrtJNF]_O  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 1Qhx$If~  
好啦,现在才真正完美了。 %49@  
现在在picker里面就可以这么添加了: sB-c'`,w`  
c<DsCzX  
template < typename Right > J>] ' {!+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >xJt&jW-  
  { m$pXe<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ` n@[=l~  
} IP&En8W+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Nz*qz"T  
$axaI$bE  
\C/`?"4w  
=h5&\4r=  
m\"M`o B  
十. bind NTs< ;ED  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Ud`V"X  
先来分析一下一段例子 DY~~pi~  
X[h=UlF  
@bfaAh~   
int foo( int x, int y) { return x - y;} &=X1kQG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Dn<2.!ZKQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g0cCw2S  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 |K aXek  
我们来写个简单的。 p Ic ;9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1g2%f9G  
对于函数对象类的版本: a%Mbq;  
W(~G^Xu  
template < typename Func > FspI[g UN,  
struct functor_trait V<:kS  
  { ]/JE#  
typedef typename Func::result_type result_type; 4-ZiKM  
} ; :==kC672  
对于无参数函数的版本: <W|{zAyv  
(.<Gde#  
template < typename Ret > 8kH'ai  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >pG]#Z g  
  { f^:9gRt  
typedef Ret result_type; P.&,nFIg3  
} ; *ZKfyn$+~  
对于单参数函数的版本: q fadsVp  
0N_Ma')i  
template < typename Ret, typename V1 > tG^Oj:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0Q]x[;!k  
  { pFGdm3pV  
typedef Ret result_type; o=w& &B  
} ; 5p U(A6RtS  
对于双参数函数的版本: ;G;vpl  
&>i+2c~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0 (@8   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > goIn7ei92  
  { n KDX=73  
typedef Ret result_type; 31Zl"-<#-  
} ; Ocx=)WKdW  
等等。。。 JAmv7GL'6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p?0 a"5Q  
yY`<t  
template < typename Func > '#u |RsZ  
struct func_return 'n)M0e  
  { N$:[`,  
template < typename T > w/h?, L|  
  struct result_1 x8b w#  
  { .~ZNlI {K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d[-w&[iy  
} ; Ax=Rb B"  
'u_'y  
template < typename T1, typename T2 > j= ]WAjT  
  struct result_2 b==<7[8  
  { WvUe44&^$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *1Nz VV  
} ; 0qw,R4YK  
} ; n8iejdA'  
f o4j^,`  
J --9VlC'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m)=  -sD  
LPO3B W  
template < typename Func, typename aPicker > v)okVyv  
class binder_1 <CzH'!FJN  
  { K}&|lCsb  
Func fn; "eZNci  
aPicker pk; !OPa `kSh  
public : Ko>pwhR}  
% 89f<F\V  
template < typename T > #f\U3p  
  struct result_1 3xp%o5K  
  { r,L#JR w#-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; EAj2uV  
} ; 7MOjZD4?  
bkLm]n3  
template < typename T1, typename T2 > 9~ K 1+%!  
  struct result_2 y9pQ1H<F;  
  { 6_^ u}me  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x AkM_<  
} ; |XLx6E2F  
_dmgNbs  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O292JA  
q 1Rk'k4+  
template < typename T > '7u#uL,pa1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B9>3xxp(by  
  { h=EJNz>U  
  return fn(pk(t)); ?VCb@&*  
} e~i ?E  
template < typename T1, typename T2 > |A 8xy#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f,)[f M4  
  { 1Xu\Tm\Ux  
  return fn(pk(t1, t2)); B&O931E7  
} =S|SQz5%w  
} ; UyEyk$6SU  
UF|v=|*{#  
XB50>??NE  
一目了然不是么? h<$Vry}  
最后实现bind kzbgy)PK3  
n/=&?#m}d  
\2L%%M  
template < typename Func, typename aPicker > e7{3:y|]d3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) YaFQy0t%/5  
  { rgRh ySud  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); eeoIf4]  
} H9x xId?3u  
M9 fAv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8N'`kd~6[  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4IG'T m  
cr27q6_  
十一. phoenix )67Kd]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "F7g8vu  
7M<7^)9  
for_each(v.begin(), v.end(), _`+ !,kG[  
( V+nqQ~pJ&  
do_ ]RML;]^  
[ pV=X  
  cout << _1 <<   " , " ",B92[}Ar  
] V#ZF0a]  
.while_( -- _1), `2o/W]SSk  
cout << var( " \n " ) 8;5 UO,`T  
) Ki,]*-XO  
); Vv B%,_\  
^; Nu\c  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: #6 e  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2w$o;zz1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %F3M\)jU  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d?$FAy'o5  
}mxy6m ,  
zb OEF  
template < typename Cond, typename Actor > )|x) KY  
class do_while -|~6Zf"  
  { Be68 Fu0  
Cond cd; ?}D@{%O3T  
Actor act; +`r;3kH ..  
public : N32!*TsWs  
template < typename T > V&-pgxf;  
  struct result_1 %4Y/-xF}9,  
  { l5b? 'L  
  typedef int result_type; Hq?-e?Nc  
} ; [>A%%  
m*6C *M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .RxH-]xk  
f\nF2rlu  
template < typename T > GPy+\P`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AMp[f%X  
  { C_rlbl;T  
  do |2,u!{  
    { -fI-d1@  
  act(t); V:4]]z L}  
  } y Rr,+>W  
  while (cd(t)); ^G.PdX$M  
  return   0 ; EJ;:O1,6H  
} %a{$M{s  
} ; <Td4 o&JR  
OGw =e{  
cT'D2Yeq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Kr3L~4>  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 CPWe (  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 l~kxt2&  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 '#mv-/<t*  
下面就是产生这个functor的类: l`G .lM(  
CvW*/d q  
`rzgC \  
template < typename Actor > MKq:=^w  
class do_while_actor &k*sxW'  
  { :8cp]v dW  
Actor act; k\8]fh)J\7  
public : y=_8ae}aD~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 78&jaw*1A  
FO#`}? R`  
template < typename Cond > tn&~~G~#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; M >#kfSF+  
} ; :QT0[P5O  
7SOi9JU_  
owHhlS{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o{5es  
最后,是那个do_ dr#g[}l'H  
99j^<)  
;WxE0Q:!~  
class do_while_invoker .\K0+b;  
  { {XAm3's  
public : ~jWG U-m  
template < typename Actor > Goa0OC,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f mu `o-  
  { 2MaHD}1Jw  
  return do_while_actor < Actor > (act); T<1* R>el  
} mxUM&`[  
} do_; ,$BbJQ5  
!?!~8J~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? J%]< /J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8L]em&871  
最后来说说怎么处理break和continue `R]B<gp  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 ,)-7f|  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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