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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ['I5(M@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 QW&@>i  
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, {;hR FQ^b  
N ^H H&~V  
T7*p! 0  
wVUm!Y  
  class filler XMpE|M! c  
  { smX&B,&@  
public : 7] 17?s]t,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "9;Ay@'B  
} ; vFK(Dx  
SuA`F|7?P  
Gdlx0i  
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: N'8}5Kx5  
))uki*UNK  
1@`mpm#Y  
wQX%*GbL2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0f,Ii_k bT  
<:~'s]`zf  
d'p@[1/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *)i+c{~  
HE3x0H}o>  
BR0P :h  
lAx8m't}6  
二. 战前分析 }vQ Y+O  
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。 R<ZyP~  
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 HuajdC~  
1!2,K ot  
yzz(<s:o/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )H<F([Jri  
  /* --------------------------------------------- */ y;tX`5(fe  
vector < int *> vp( 10 ); d~O)mJ J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m[&pR2T  
/* --------------------------------------------- */ AO0aOX8_+D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tR-rW)0K3Q  
/* --------------------------------------------- */ WOf*1C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MT.D#jv&  
  /* --------------------------------------------- */ t8S,C4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t%30B^Ii%K  
/* --------------------------------------------- */ 2@pEuB3$?!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2L?Pw   
N x/_+JWje  
]a\HgFp@  
uJ%XF*>_D  
看了之后,我们可以思考一些问题: x5!lnN,#  
1._1, _2是什么? ~H`(zzk  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 P!lTK   
2._1 = 1是在做什么? hgF4PdO1e  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 FQikFy(YY  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )cxML<j'  
BxGz4  
sTF Ru  
三. 动工 `xu/|})KI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m#t  
(J\Qo9Il  
Kv6#WN~  
+FtL_7[v  
template < typename T > PH]ui=  
class assignment ?1/wl;=fm  
  { `Z~\&r=  
T value; JJE0q5[  
public : 2ee((vO&  
assignment( const T & v) : value(v) {} x '`L( C  
template < typename T2 > t+ O7dZt%r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sqk$q pV6  
} ; -hpMd/F  
1$rrfg  
T\$r|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 oA $]%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H%`|yUE(  
Ed&M  
-nC!kpo  
-$5nqaK?  
  class holder ? Glkhf7(  
  { GbbD)  
public : >,QW74o  
template < typename T > hS:j$j e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const **lT ' D  
  { he1W22  
  return assignment < T > (t); EXTQ:HSES  
} O=w u0n  
} ; 'P<T,:z?  
=;@?bTmqD  
BX6]d:S  
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: ,daZ KxT  
tz"zQC$  
  static holder _1; rD SUhO{V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PEHaH"|([=  
334tg'2]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 00(#_($  
而不用手动写一个函数对象。 MbeO(Q  
Xw[|$#QKM  
?*)wQZt;  
LzJNQd'  
四. 问题分析 !)TO2?,^  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 :p,DAt}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Zp*0%x!e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K=X13As_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 NKS-G2 Y<P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^J$?[@qD  
)nJh) {4\  
五. 问题1:一致性 M4(`o^n  
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?| dGBVkb4]T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >J No2  
Af_yb`W?  
struct holder q(cSHHv+  
  { dk4|*l-  
  //  h2]gA_T`  
  template < typename T > dJwE/s  
T &   operator ()( const T & r) const mBZg(TY  
  { |Y\BI^  
  return (T & )r; _f5n t:-  
} 8]-c4zK  
} ; +XN/ bT  
b".e6zev  
这样的话assignment也必须相应改动: p[M*<==4  
F),wj8#~>-  
template < typename Left, typename Right > ON/U0V:v  
class assignment rq>Om MQ67  
  { |=9=a@l]P  
Left l; ^%r>f@h!L  
Right r; FlQ(iv)P  
public : }c~o3t(7`b  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -%#F5br%  
template < typename T2 > "G3zl{?GP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B '"RKs]  
} ; S;FgS:;  
JHZ`LWq  
同时,holder的operator=也需要改动: |ydOi&  
X0QLT:J b  
template < typename T > 9F^rXY.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const UjI -<|  
  { G*lkVQ6?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SYsbe 5j  
} ?yqTLj  
N N;'QiE  
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。 urK[v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =-U8^e_Y  
2gnmk TyF  
return l(rhs) = r; ZhpbbS  
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。 Z#P:C":e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #fR~ 7 KR  
XY1e eB-  
template < typename Tp > (jY -MF3  
class constant_t ,:1_I`d>#X  
  { /Sag_[i  
  const Tp t; bAa+MB#A  
public : BCtm05  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8S_v} NUm  
template < typename T > L&2 Zn{#`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const CnA0^JX  
  { AT%@T|  
  return t; 4Cdl^4(LT  
} !{, `h<  
} ; ) HN,Az"  
] oh.w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xfyUT^  
下面就可以修改holder的operator=了 TQ\\/e:  
<CnTiS#  
template < typename T > ,B=;NKo  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sjISVJ?  
  { xEfz AJ5&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0=^A{V!m  
} M >BcYbXf  
7CKh?>  
同时也要修改assignment的operator() oI6l`K$  
6 -\ghPo  
template < typename T2 > pl{Pur ;i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f*}H4H EO  
现在代码看起来就很一致了。 jZ8#86/#{  
,`ZIW  
六. 问题2:链式操作 3LaqEj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /?,c4K,ap  
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。 &XnbZ&_  
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。  %wYGI  
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。 JNYFu0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5#SD$^  
I2$.o0=3Y  
template < typename T > ~J Xqyw}  
struct result_1 p+F{iMC  
  { 3:;2Av2(X.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; j\Z/R1RcW  
} ; 9. 7XRxR^  
X-&U-S;  
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: *mgK^9<  
| rDv!m  
template < typename T > !h "6h  
struct   ref rz @;Zn  
  { LK'|sO>|  
typedef T & reference; pg.z `k  
} ; 7fg +WZ  
template < typename T > ' N@1+v=  
struct   ref < T &> BrQXSN$i  
  { 6H\apgHm  
typedef T & reference; ?u`TX_OsB  
} ; IC6}s  
+4,v. B@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: b:,S  
N<\U$\i  
template < typename T > _k,/t10  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^\X-eeA  
  { Yb<t~jm  
  return l(t) = r(t); ;be2sTo  
} <opBOZ d  
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。 `6.rTs $<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Wy2 pa #Q  
$]G_^ji)K  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 JY|f zL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _;Q1P gT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3\xvy{r  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q DQ$Zq[  
最后的布局是: R0n# FL^E  
                Add St6U  
              /   \ V _&>0P{q  
            Divide   5 @GB~rfB[  
            /   \ XCGJ~  
          _1     3 [a&|c%h  
似乎一切都解决了?不。 Lwg@*:`d  
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。 0koC;(<n  
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。 "Yo.]P U  
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: pL {h1^O}  
J1?)z+t9~  
template < typename Right > EMDsi2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /idQfff  
Right & rt) const ="$9 <wt  
  { eJ+uP,$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }K!)Z}8  
} b-1cA1#_cP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z]NzLz9VfL  
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。 `|1#Vuk  
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。 nQ0g,'o  
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。 F0O/SI(cA  
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。 a| *{BlY  
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? ov{  
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: uIG,2u,  
ZE())W"  
template < class Action > wgK:^D P  
class picker : public Action cI9}YSk  
  { ~v 2E<S3  
public : <mm. b  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^MyuD?va  
  // all the operator overloaded ?]`kc  
} ; !);kjXQS?  
]vJ] i <|b  
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。 Q)\~=/L b  
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: y^o*wz:D*  
bIR AwktD  
template < typename Right > R89 ;<,Ie  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const r*|#*"K"a  
  { ay\e# )  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?I6us X9$  
} ~ >af"<  
_]~gp.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > NArql  
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。 m'))prl  
IpX>G]"-C  
template < typename T >   struct picker_maker ^6*2a(S&  
  { 4,o|6H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $"d< F3k  
} ; YxEc(a"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > LRqBP|bjCD  
  { U2=PmS P  
typedef picker < T > result; t;7 tuq   
} ; u? a*bW  
JmJ8s hq  
下面总的结构就有了: J1waiOh  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ,4bqjkX5q  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 "T`Q,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <q V<dK&W  
至此链式操作完美实现。 28KS*5S  
 a=<l}`*  
Le&SN7I  
七. 问题3 c~B[ <.Qj  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 <1H bjR w  
nu1s  
template < typename T1, typename T2 > *C~O[:6D  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }uJH!@j  
  { !ejLqb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); > .L\>  
} 1 m)WM,L  
gpBpG  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ^-, aB  
 #K8kz  
template < typename T1, typename T2 > g1JBssw&m  
struct result_2 }B=`nbgIG7  
  { Y)kO"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :G/T{87H  
} ; ,&Iw5E[  
k_p4 f%9  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? xef@-%mcoy  
这个差事就留给了holder自己。 50 :gk*hy  
    D<=:9  
nE!h&}(  
template < int Order > iw!kV  
class holder; ~_SoP  
template <> H"_ZqEg  
class holder < 1 > :zXkQQD8`  
  { i%m]<yElm  
public : kW"6Gc&HUN  
template < typename T > >z'kCv  
  struct result_1 _e%jM[  
  { Nwu,:}T  
  typedef T & result; }g1V6 `8&  
} ; VKcO]_W1  
template < typename T1, typename T2 > Mqu>#lL  
  struct result_2 Y#9dVUS  
  { EV}c,*);y  
  typedef T1 & result; K !&{k94  
} ; "*E#4e[  
template < typename T > 2f'3Vjp~G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const | |=q"h3(  
  { &tT*GjPwg;  
  return (T & )r; ?lg  
} j]uL 9\>  
template < typename T1, typename T2 > r+T@WvS%W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xE$(I<:  
  { cO9aT  
  return (T1 & )r1; _`4jzJ*  
} Pqe{C?7B  
} ; ['p%$4i$  
"PM!03rb  
template <> !;";L5()  
class holder < 2 > ;9>(yJI+  
  { biTET|U`$  
public : vs3px1Xe#  
template < typename T > Bnju_)U5)  
  struct result_1 )Mw<e  
  { 6%/@b`vZ  
  typedef T & result; OR4ZjogzY  
} ; R5iv]8X4W  
template < typename T1, typename T2 > o"5Bg%H  
  struct result_2 \`:X37n)0q  
  { 2&st/y(hs  
  typedef T2 & result; %#!pAUP\&  
} ; %d..L-`]ET  
template < typename T >  >'>onAIL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8cqH0{  
  { 3l?D%E]P  
  return (T & )r; q.s2x0  
} ~f/nq/8  
template < typename T1, typename T2 > cVHv>nd#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =.q Zgcg  
  { T~shJ0%  
  return (T2 & )r2; q9GSUkb  
} Rj&V~or  
} ; g. V6:>,  
[ugBVnma  
%nU8 Ca  
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> >。 b2x8t7%O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: FBn`sS8hH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ep/kb-~-  
[nQ<pTg~r  
return l(i, j) = r(i, j); N1dp%b9W(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9cJzL"yi  
y'ZRoakz)  
  return ( int & )i; u="VJ3  
  return ( int & )j; 9EryHV|  
最后执行i = j; y/!h.[  
可见,参数被正确的选择了。 a@[y)xa$Z  
 EAVB:gE  
{VWX?Mm  
4%h@K(iN  
 yQkj4v{  
八. 中期总结 dA;f`Bi;Q  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: mlolSD;7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 jOuz-1x,&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Za+26#g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 01md@4NQ  
`(j}2X'[  
L;a> J  
}"?v=9.G  
~(2G7x)  
JJL#Y  
九. 简化 0E9LZOw4T  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 J%ym1A9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N O|&nqq,>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: &%QtUPvr9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y<X,(\iEHP  
  +-*/&|^等 vi+k#KE  
2. 返回引用。 vM5u]u!  
  =,各种复合赋值等 F<wwuCbF  
3. 返回固定类型。 -\mbrbG9H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) RIXUzKLO  
4. 原样返回。 Fs rGI (x?  
  operator, k@qn' Zi  
5. 返回解引用的类型。 L&td4`2y  
  operator*(单目) ]|cL+|':y  
6. 返回地址。 !(=bH"P  
  operator&(单目) b[<Q_7~2  
7. 下表访问返回类型。 v#EXlpS  
  operator[] =i jGB~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r"s <;  
  operator<<和operator>> P$MAURFm  
Yrb[:;Y  
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。 !"\UT&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xviz{M9g  
wy3{>A Z(  
template < typename Left > sWp]Zy  
struct value_return \TM%,RC3K  
  { \hSOJ,{)U  
template < typename T > ~2Jvb[IM  
  struct result_1 p"Ki$.Y  
  { y:Ycn+X.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o g.LD7&/  
} ; Fwn4c4-%  
wpw~[xd  
template < typename T1, typename T2 > SOo/~ giz|  
  struct result_2 Snx_NH#tA  
  { eJ0PSW/4l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I13n mI\  
} ; !Fa2F~#h  
} ; RFyeA. N  
MW%EJT>@z  
;Wjb}_V:_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait YKbR#DC\  
;5 W|#{I  
下面我们来剥离functor中的operator() Y$8 >fv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3RpDIl`0  
~Ein)5  
return l(t) op r(t) A!}Wpw%(/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3rX5haD\  
return op l(t) (Sc]dH  
return op l(t1, t2) ]wLHe2bE u  
return l(t) op JCNZtWF  
return l(t1, t2) op Yv!%Is  
return l(t)[r(t)] +.UdEIR";M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M|e Qds  
*RKYdwnb  
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: A-:58Qau+  
单目: return f(l(t), r(t)); ZgCG'SU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $Oa} U3  
双目: return f(l(t));  k?|l;6  
return f(l(t1, t2)); ;c"T#CH.  
下面就是f的实现,以operator/为例 7B GMG|  
@$ E&H`da  
struct meta_divide aML?$_6  
  { `A O_e4D0i  
template < typename T1, typename T2 > :Mr_/t2(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l ,0]iVJ  
  { pv%UsbY  
  return t1 / t2; FVkb9(WW  
} IDbqhZp(  
} ; Y*iYr2?;  
l v]TE"  
这个工作可以让宏来做: f,Vj8@p)x  
Tvr2K84l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {f] K3V  
template < typename T1, typename T2 > \ O:'UsI1Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j`1% a]Bwc  
以后可以直接用 k mjSSh/t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }9[E+8L1  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \ 4y7!   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) wowv>!N!X-  
p(/PG+  
qX[a\HQa  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Y85M$]e,  
<^+~? KDZM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H)S&sx#q]  
class unary_op : public Rettype j!9p#JK#u  
  { ia !t~~f  
    Left l; ]c,ttS _  
public : F)KUup)gc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9u";%5 4  
dM"Suw  
template < typename T > g+h)s!$sB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #|76dU  
      { xwG=&+66  
      return FuncType::execute(l(t)); uxF88$=!t  
    } Ht,_<zP;  
q h;ahX~  
    template < typename T1, typename T2 > 4PUSFZK?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fMRBGcg7Dc  
      { dD@k{5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B:dk>$>uQ  
    } ! 9B| `  
} ; D. !m*oq  
4;@|tC|u  
i_?";5B"  
同样还可以申明一个binary_op y\&GPr  
fNOsB^Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t b5k|  
class binary_op : public Rettype kW>Q9Nc=V  
  { z+5l: f  
    Left l; ~[bS+ ]d!  
Right r; i{zg{$U  
public : BG!;9Z{u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w7NJ~iy  
ed$g=qs>  
template < typename T > \ } ,="  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 37'@,*m`  
      { 6#P\DT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jH26-b<  
    } ,Oojh;P_  
sU"D%G  
    template < typename T1, typename T2 > %''z~LzJ8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rug^_d=B  
      { K 8CjZpzq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `WvNN>R  
    } |r*btyOJk  
} ; FT'_{e!M  
6v7H?4  
X^mv sY  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 cbvK;;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 WJvD,VMz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jT/SZ|S  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 (as'(+B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &>kklP  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ~7aBli=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~#3h-|]*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) UO(B>Abp  
下面是修改过的unary_op MJ^NRT0?b  
 5|2v6W!e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [9S\3&yoh  
class unary_op No8~~  
  { PGZ.\i  
Left l; kb<Nuw  
  Ezw(J[).C  
public : x9}D2Ui  
:<Z*WoEmt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n|`L>@aw,  
K$_Rno"  
template < typename T > lk8g2H ,  
  struct result_1 g`~c|bx  
  { lN94 b3_W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BEM_y:#  
} ; ct='Z E  
j3 d=O!  
template < typename T1, typename T2 > `c@KlL*!Q  
  struct result_2 ^/`:o}7K7  
  { J5Rr7=:*S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NQefrof  
} ; 3vTX2e.w  
IE*GF27n  
template < typename T1, typename T2 > oL0Q%_9hW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X;ef&n`U0  
  { gzqx{ ]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )%p.v P'p  
} o_   
F, {M!dL  
template < typename T > F. X{(8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M##h<3I  
  { h _6QVab@  
  return OpClass::execute(lt(t)); -Si'[5@  
} U1(<1eTyu  
\.p{~ Hv  
} ; | ZBv;BW  
T)Z2=5V  
9u<4Q_I`  
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 Ys,}L.  
好啦,现在才真正完美了。 v{4K$o  
现在在picker里面就可以这么添加了: xXQ#?::m  
Q: ?]:i/*  
template < typename Right > :@KU_U)\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wWm 1G)  
  { =mV1jGqX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8XtZF,Du  
} oeKI9p13\  
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。 zp[Uh]-dMK  
`-!t8BH  
m#Rgelhk.  
h,B ]5Of  
`btw*{.[  
十. bind vH_QSx;C#  
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。 nW2 fB8yq  
先来分析一下一段例子 S)Cd1`Gf  
B:qH7`s  
HrQBzS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \YO1;\W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zR:Mg\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vwQY_J8  
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。 prE~GO7Z  
我们来写个简单的。 :3F&NsgHH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <;\T e4g[  
对于函数对象类的版本: ?_36uJo}  
"e62g  
template < typename Func > NYtp&[s2-  
struct functor_trait s>d@=P>R  
  { cl4`FU  
typedef typename Func::result_type result_type; 5]cmDk  
} ; [?u iM^&  
对于无参数函数的版本: , Zs:e.  
GKdQ  
template < typename Ret > OI;0dS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q" BIk =  
  { 8 PI>Q  
typedef Ret result_type; kQ4-W9u  
} ; 3~H_UGw  
对于单参数函数的版本: fis**f0  
2= FGZa*.  
template < typename Ret, typename V1 > TV)bX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W6f?/{Oo8  
  { [*zB vj}G  
typedef Ret result_type; HFYN(nz}[  
} ; qPsf`nI7  
对于双参数函数的版本: TR3_!0  
],ioY*4G  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @8X)hpHf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^t4T8ejn  
  { -U;2 b_  
typedef Ret result_type; $ ;cZq  
} ; xVHZZ?e  
等等。。。 u 0KVp6`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s.z(1MB]  
'&@'V5}C{  
template < typename Func > {J3;4p-&  
struct func_return GkqKIs  
  { 9:zW$Gt&  
template < typename T > |x*~PXb  
  struct result_1 zs!,PQF(  
  { .G#wXsJj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A&_H%]{<:  
} ; AcV 2l  
'Ba Ba=  
template < typename T1, typename T2 > } MBxfZ4I  
  struct result_2 dc UaZfON  
  { W/COrgbW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :'RmT3  
} ; EGWm0 F_  
} ; nDx}6}5)  
<PL94  
gj{2" tE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c?oNKqPzg  
|fX @o0H  
template < typename Func, typename aPicker > 6$-Ex  
class binder_1 t-_~jZ<  
  { 0~{jgN~  
Func fn; "IbXKS>t  
aPicker pk; M:V'vme)+  
public : @{16j# 'R  
9xL8 ];-  
template < typename T > M3- bFIt  
  struct result_1 F|\^O[#R  
  { x*GGO)r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z0[_5Cm/  
} ; u|prVzm\m  
iX4?5yz~<  
template < typename T1, typename T2 > Y?Ph%i2E  
  struct result_2 ?HT+| !4p  
  { \x D.rBbt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \IB@*_G  
} ; vAZc.=+ >  
+\~.cP7[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r|2Y|6@  
9m^"ca  
template < typename T > H4DM,.04  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e7X#C)  
  { ,S(^r1R   
  return fn(pk(t)); eZpyDw C{  
} OxGKtnAjf  
template < typename T1, typename T2 > *`.h8gTD,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fLM5L_S}Y  
  { :u$nH9kwv  
  return fn(pk(t1, t2)); n/$1&x1  
} k=D_9_  
} ; &&Ruy(&]I  
.}'49=c  
+o+e*B7Eh  
一目了然不是么? NN(ZH73  
最后实现bind t5 :4'%|  
n.+%eYM<  
z8v]Kt&  
template < typename Func, typename aPicker > GZY8%.1{"a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) La&?0PA  
  { T](N ^P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }6zo1"  
} G Y??q8  
hRK&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g}(yq:D  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 V`*N2ztSL  
AAbI+L0m{  
十一. phoenix (`C#Tq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: PuyJ:#a  
ko-|hBNv  
for_each(v.begin(), v.end(), Mf'T\^-!  
( i=Nq`BoQf  
do_ &sh5|5EC  
[ M*XAyo4 fI  
  cout << _1 <<   " , " -J7BEx  
] ?#N: a  
.while_( -- _1), >uHU3<2&  
cout << var( " \n " ) ./SDZ:5/  
) xi5G?r  
); KO*# ^+g  
z$#q'+$  
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: 5q<cZ)v#&  
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 NX wthc3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ']Q4SB"q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !4"(>Rnw  
QH z3  
[4p~iGC  
template < typename Cond, typename Actor > b)+nNqY|  
class do_while pxf(C<y6_  
  { S87E$k  
Cond cd; DxuT23. (  
Actor act; HW|5'opF  
public : z;T_%?u  
template < typename T > XPJsnu  
  struct result_1 V { #8+  
  { dJvT2s.t[  
  typedef int result_type; m |Isi  
} ; An0Dq jR  
+ Cf"rN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B{}<DP.  
1f 3c3PJ  
template < typename T > Ax"]+pb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @4)NxdOE  
  { >* Ag0.Az  
  do !U 6q;' )-  
    { %5g(|Y]  
  act(t); }%^N9AA8  
  } dWc'RwL  
  while (cd(t)); oRDqN]  
  return   0 ; CjFnE   
} `!BP.-Zv  
} ; FX1[ 2\  
pCacm@(hG  
~&}e8ah2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CG[2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 RA];hQI?  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 o]R*6$  
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。 '{>R-}o[3  
下面就是产生这个functor的类: 1>~bzXY#  
0H9UM*O  
G4&vrM,f  
template < typename Actor > pL [JGn  
class do_while_actor ( *&E~ g  
  { RpmOg  
Actor act; >O;V[H2[  
public : X }V}%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9~7s*3zI  
0|i3#G_~  
template < typename Cond > pY~/<lzW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +,g3Xqs}X  
} ; Lg%3M8-W~  
*JD-|m K  
If>bE!_BO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )44c[Z  
最后,是那个do_ ,1K`w:uhS  
_O,k0O   
Q[n*ce7L0  
class do_while_invoker gJ=y7yX  
  { W1;QPdz:  
public : EvP\;7B  
template < typename Actor > 5^5hhm4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -P6Z[ V%  
  { -){aBMOv3  
  return do_while_actor < Actor > (act); |KMwK png  
} 0 s$;3qE  
} do_; 1 ORA6  
h_>DcVNIx  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? uh<e- ;vU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [d?tf  
最后来说说怎么处理break和continue ;T\+TZtI  
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。 dZWO6k9[H  
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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