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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2[8fFo>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xS H6n  
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, 2\nBqCxR  
/\,_P  
OUlxeo/  
c6?c>*z  
  class filler +Dq|l}  
  { 2rR@2Vsw2  
public : k lP{yxU'n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} VeNNsg>&  
} ; @H3s2|  
uGuc._}=  
Q QsVIHA  
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: 0^<Skm27"  
j{Yt70Wv  
f7_\).T  
:c~9>GCE&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); SQdz EF  
d{iu+=NXz  
36kc4=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 LT,iS)dY+  
eHVdZ'%x  
2p$n*|T&c  
oglXW8  
二. 战前分析 Q-! i$#-  
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。 "xe7Dl  
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 dp"<KcP_  
LCo1{wi  
 /gqqKUx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N<L$gw+)$D  
  /* --------------------------------------------- */ Z #.GI  
vector < int *> vp( 10 ); "J]f0m=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l1-4n*fU  
/* --------------------------------------------- */ )^jQkfL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !7:EE,W~  
/* --------------------------------------------- */ $\0cJCQ3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^#a#<8Jz  
  /* --------------------------------------------- */ 4&FNU)tt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w$DG=!  
/* --------------------------------------------- */ D 7Gd%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q*HAIw[<y  
+L`V[;  
uuI3NAi~  
~hS .\h  
看了之后,我们可以思考一些问题: J>f /u:.  
1._1, _2是什么? a6;gBoV  
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。 i:l80 GK  
2._1 = 1是在做什么? gzl%5`DBw  
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。 GIl:3iB49  
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。 a='IT 5  
Q;XXgX#l  
A m2*-  
三. 动工 X?KGb{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z 7`5x  
U3mXm?f  
er(8}]X8Q  
~GNyE*t/Y  
template < typename T > {@Blj3;w}  
class assignment Nawp t%  
  { o&CghF  
T value; ot-(4Y  
public : bq:wEMM4s  
assignment( const T & v) : value(v) {} H"2U)HJl  
template < typename T2 >  ]a78tTi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @; W<dJ<X  
} ; t@X M /=d  
0v;ve  
S|l&fb n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5k K= S  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8&i;hZm  
DG_}9M!DW@  
kJ/+IGV^v  
J09*v )L  
  class holder %rFP#L  
  { 1oB$MQoc  
public : 0 9tikj1  
template < typename T > [0K=I64 z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7TP$  
  { @=CLeQG`  
  return assignment < T > (t); BeAk 21xb  
} Z&TD+fT<  
} ; ,&0Z]*  
\{kHSV%z  
ki#y&{v9Be  
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: ! &y  
nZe\5`  
  static holder _1; 6s'[{Ov  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 SF0Jb"kS  
M\I_{Q?_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bS,etd  
而不用手动写一个函数对象。 d"Bo8`_  
ACgt" M.3F  
? %93b ,7  
q{/*n]K  
四. 问题分析 "=FIFf  
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。 eVTO#R*'|  
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。 T{ok +$w2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9w zwY[{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jn~!V!+ +  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &ryiG  
ZH% we  
五. 问题1:一致性 Il|GCj*N  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Ln:lC( '  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |l$ u<3  
TWtC-wI;  
struct holder n7@j}Q(&?  
  { h:_NA  
  // %Sc=_%6  
  template < typename T > [~t yDLC  
T &   operator ()( const T & r) const s~=g*99H  
  { Q@3B{  
  return (T & )r; & wOE\TCL  
} Q~8y4=|#CY  
} ; %Or2iuO%-,  
Zct!/u9 Q  
这样的话assignment也必须相应改动: hw*1gm  
yYg   
template < typename Left, typename Right > 2HSb.&7-G  
class assignment h+5 @I%WX  
  { 3Mur*tj#  
Left l; Ep<YCSQy$i  
Right r; .5 ]{M\aA  
public : ]b> pI;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7r['  
template < typename T2 > 72u db^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;sCU [4  
} ; xuF5/(__  
q P'[&h5Y  
同时,holder的operator=也需要改动:  J+lGh9G  
F'rt>YvF  
template < typename T > .8:+MW/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i2`#   
  { XO%~6Us^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); y)tYSTJK  
} 6W$rY] h!  
VE*j*U j  
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。 *Er? C;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 aTG[=)x L  
A*Rn<{U  
return l(rhs) = r; R2CQXhiJ  
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。 so*/OBte  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4QO/ff[ o  
9{$8\E9*nd  
template < typename Tp > b9DR%hO:  
class constant_t X5 j=C]  
  { =&N$Vqn  
  const Tp t; b[yE~EQxr  
public : zA,/@/'(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5a6VMqQ6  
template < typename T > K0oFPDJN  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gJKKR]4*  
  { @0D![oA  
  return t; -,|ha>r  
} F3Ap1-%z  
} ; +YuzpuxjJ  
j %H`0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <}]{~y  
下面就可以修改holder的operator=了 4#7Umj  
# ) `\!)?  
template < typename T > `.[ 8$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const GQ[pG{ _+  
  { VAs ( .y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z(`r-}f I  
} -%H%m`wD  
n]v7V&mj\  
同时也要修改assignment的operator() R1/q3x  
+6oG@  
template < typename T2 > M J\r 4n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]L8q  
现在代码看起来就很一致了。 _ eiF@G  
Z%e|*GS{  
六. 问题2:链式操作 T .hb#oO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x6%#ws vS  
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。 a,cC!   
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。 k}U JVH21k  
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。 wVE:X3Ei  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u7#z^r  
Y"*:&E2)r  
template < typename T > Z/7dg-$?'0  
struct result_1 0;<OYbm3<  
  { a:b^!H>#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jA<T p}$!  
} ; 0+j}};   
Uouq>N  
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: <xqba4O  
;wgFr.#hp@  
template < typename T > t%$@fjz  
struct   ref !+KhFC&Py  
  { ,E9d\+j  
typedef T & reference; oCuV9dA.  
} ; !M^\f N1  
template < typename T > q% E C  
struct   ref < T &> ~!] m6/  
  { L;yEz[#xaT  
typedef T & reference; ]nc2/S%  
} ; g_M ^E-3  
[b;Uz|o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _Wma\(3$  
%w:'!X><  
template < typename T > K(3&27sGN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3+9 U1:1[.  
  {  5~s{N  
  return l(t) = r(t); 8K^f:)Qw  
} I4~^TrznRa  
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。 ?!7 SzLll  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?0z)EPQ|  
[pR)@$"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 S_5?U2%D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r0Z+ RB^I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ux_<d?p  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L|J~9FM  
最后的布局是: ?gG,t4D  
                Add )eq}MaW+j  
              /   \  qpTm  
            Divide   5 &k+*3.X  
            /   \ JY@X2'>v/  
          _1     3 "kr,x3 =  
似乎一切都解决了?不。 Azn:_4O  
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。 D'n7&Y  
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。 9P0yv3  
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: \u8,!) 4i  
HamEIL-l.  
template < typename Right > X HQh4W3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const : I)Gv  
Right & rt) const :x+ig5  
  { MWhwMj!:m  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ymkR!  
}  "l2bx  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Fx5ZwT t  
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。 W>:kq_gT  
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。 8 }z3CuM  
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。 _>i|s|aW  
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。 \k4pK &b  
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? :d({dF_k;p  
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: m>YWxa   
hHEPNR[.  
template < class Action > /x/4NeD  
class picker : public Action 6Hn)pD#U  
  { }9=2g`2Q  
public : `#U ]iwW!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r`[B@  
  // all the operator overloaded 3KT_AJ4}  
} ; ngLJ@TP-  
xx0k$Dqt2I  
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。 "Y(^F bs  
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: jE*Ff&]%m  
`VXZ khm  
template < typename Right > ENyAF%6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )Oe`s(O@[I  
  { e{JVXc[D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1vsu[n  
} x5PPu/  
A!4VjE>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4(8<w cL  
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。 [9HYO  
=1/q)b,p)  
template < typename T >   struct picker_maker f)U6p  
  { EIPnm%{1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (JU_8j!  
} ; qPUA!-'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p_9g|B0D  
  { tO`?{?W7  
typedef picker < T > result; %i3{TL  
} ; Zd+>  
:t%)5:@A  
下面总的结构就有了: 1I b_Kmb-  
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。 .8x@IWJD  
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。 KD=bkZ&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N;g$)zCV1  
至此链式操作完美实现。 )6 k1 P  
u6pIdt  
EZ `}*Yrd  
七. 问题3 /L$NE$D} "  
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。 ~ttKI4  
q^%5HeV 2  
template < typename T1, typename T2 > d "B5==0I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fRFYJFc n  
  { j<@fT ewZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^F&A6{9f/h  
} El+Ft.7  
:cb[M5c  
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: LC76Qi;|k  
)lOji7&e  
template < typename T1, typename T2 > jQkUNPHu  
struct result_2 UC(9Dz  
  { x.o3iN[=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <0>[c<{V<  
} ; n{3| E3  
TRo4I{L6S  
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? K]9tc)  
这个差事就留给了holder自己。 $M-NR||k  
    %~G0[fG  
7fUi?41XA  
template < int Order > \DaLHC~  
class holder; P$Ax c/H  
template <> gn364U a  
class holder < 1 > !}y8S'Yjw  
  { tgc@7  
public : O4n8MM|`  
template < typename T > 5qeT4| Ol  
  struct result_1 |fx#KNPf]  
  { a~6ztEhGm  
  typedef T & result; FRc  |D  
} ; u^!&{q  
template < typename T1, typename T2 > aam1tm#Q  
  struct result_2 /O+e#z2f<  
  { f x%z| K  
  typedef T1 & result; q;IhLBl'  
} ; |b,zw^!e['  
template < typename T > ,b.kw}k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <nf=SRZ  
  { gW/QFZjY  
  return (T & )r; 1`nc8qC  
} G[y&`Qc)G  
template < typename T1, typename T2 > C5BzWgK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Wn2Ny jX  
  { :~-)Sm+^  
  return (T1 & )r1; C:WtCAm(  
} 6vMDm0sv  
} ; (/To?`  
@"jmI&hYn  
template <> W<Bxm|  
class holder < 2 > S83]O!w0  
  { ;GiI'M  
public : z<FV1niE  
template < typename T > _-g-'Hr+N  
  struct result_1 *Pa2bY3:  
  { H9.oVF^~  
  typedef T & result; ?3.(Vqwog  
} ; {vf+sf ^^q  
template < typename T1, typename T2 > BDarJY  
  struct result_2 "US" `a2  
  { WHZe)|n  
  typedef T2 & result; FSI]k:  
} ; B:.;,@r]  
template < typename T >  O6M}W_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const & y#y>([~  
  { 6R3"L]J  
  return (T & )r; dj8F6\  
} DQL06`pX/  
template < typename T1, typename T2 > R^mu%dw)(%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &!H~bzg  
  { >w%d'e$  
  return (T2 & )r2; O>)n*OsS  
} X}n&`y{/  
} ; FZe N,  
0KWy?6 X  
+An![1N,  
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> >。 jQH5$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B^Rw?: hN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t?3{s\z8+  
' 91u q  
return l(i, j) = r(i, j); nr<}Hc^f-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R{2GQB  
XcJ'm{=   
  return ( int & )i; 2@=cqD7x  
  return ( int & )j; P?W T)C2)u  
最后执行i = j; 6T} CPDRq  
可见,参数被正确的选择了。 !ch[I#&J-  
j L>I5f  
mcP{-oJ0W  
79<9}<T  
s)`1Rf  
八. 中期总结 eNlF2M  
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: s%S_K  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h0Sy'] 3m  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 r(?'Yy  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor W?4&lC^G  
4cVs(`g^  
%$9)1"T0Y  
 q~:'R  
;/hH=IT  
ba:mO$  
九. 简化 l/y Kc8^<  
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。 ,h5-rw'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dl3LDB  
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: X&FuqB  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C&d"#I  
  +-*/&|^等 .T62aJ   
2. 返回引用。 8wH41v67F  
  =,各种复合赋值等 C^8)IN=$  
3. 返回固定类型。 9 FFfRIVY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^S;RX*  
4. 原样返回。 )2<B$p  
  operator, ,P; a/{U  
5. 返回解引用的类型。 '#An+;x{  
  operator*(单目) ,N@Icl  
6. 返回地址。 wYcz\uV  
  operator&(单目) \aJ-q?=  
7. 下表访问返回类型。 LP m# 3U  
  operator[] CrwcYzrRWl  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q3pN/f;kr,  
  operator<<和operator>> `Hp.%G(  
a@a1TpLQ  
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。 AN:RY/ %Wo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;P0Y6v3  
coP$7Q .  
template < typename Left > i&s=!`  
struct value_return |@Idf`N$  
  { I?B,rT3 h  
template < typename T > C$re$9U  
  struct result_1 |uBot#K|  
  { YV_I-l0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 51;%\@=  
} ; OTtanJ?  
.X=M !  
template < typename T1, typename T2 > h C`p<jp/  
  struct result_2 r|H!s,  
  { a ~iEps  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \$\(9!=  
} ; {msB+n~WZ  
} ; ]!Aze^7;  
H1ui#5n2  
n)?F 9Wap  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Jm1AJ4mw  
\#oV<MR  
下面我们来剥离functor中的operator() zvs 2j"lb  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s8I77._s  
^~1@HcJo  
return l(t) op r(t) VA r?teY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Fe2 -;o  
return op l(t) r-"`Abev  
return op l(t1, t2) u'n%BVt   
return l(t) op 89e.\EH  
return l(t1, t2) op h|>n3-k|p  
return l(t)[r(t)] ~)CU m[:oM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C5z  
[x()^{;2  
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: ] j?Fk$C  
单目: return f(l(t), r(t)); =ir;m  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eOmxA<h  
双目: return f(l(t)); |2]WA'q  
return f(l(t1, t2)); >0okb3+  
下面就是f的实现,以operator/为例 F"0jr7  
&aht K}u  
struct meta_divide qpH-P8V   
  { Xwq2;Bq  
template < typename T1, typename T2 > ba1QFzN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k <Sa<  
  { p q5H{  
  return t1 / t2; ?\$/#zak  
} rca"q[,  
} ; _)H+..=  
/r{5Lyk*  
这个工作可以让宏来做: |,~A9  
DL Q`<aU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~$obcW1  
template < typename T1, typename T2 > \ @wZ_VE7B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1pr_d"#4  
以后可以直接用 MX_a]$\ :n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]b$,.t5  
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 bL[W.O0  
(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。。。) QI{Y@xQ  
8LKZ3Y|  
D[y|y 3F  
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 No|{rYYKK  
kpUU'7Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6$.Xj\zl  
class unary_op : public Rettype O|m-k0n  
  { ';V+~pi  
    Left l; P &._ -[  
public : LA Vgf>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (3*Hl  
m$: a|'mS  
template < typename T > $B/cj^3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kniMXeiu  
      { q|2C>{8  
      return FuncType::execute(l(t)); $ wB  
    } )g F9D1eA  
o%5Ao?z~  
    template < typename T1, typename T2 > FvP1;E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U.x.gZRo[  
      { ti% e.p0[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xI8*sTx 6  
    } &6EfybAt^_  
} ; Yl=  |P`  
t,6=EK*3T  
R[t[M}q  
同样还可以申明一个binary_op S22; g  
vX%gcs/@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _v,n~a}&  
class binary_op : public Rettype 8hT>)WH}wo  
  { \I]'6N=  
    Left l; ~3 (>_r  
Right r; J-c7ZcTt  
public : Y8(yOVy9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z{x -Vfd  
 ovO^uWz`  
template < typename T > &jcr7{cD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \266N;JrN  
      { ER+[gT1CQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); v\C+G[MV 7  
    } ?`$4ZDM  
d8po`J#nb  
    template < typename T1, typename T2 > jF8ld5|_|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KhvCkQMI@  
      { /_8V+@im  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XRkqMq%  
    } fkM4u<R^  
} ; [<hiOB  
8:MYeE5  
aHw VoT  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 \b->AXe8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )U` c9*.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >e%Po,Fg$  
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。 QB3AL; 7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dhbJ1/z^  
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。。。 ORNE>6J H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :gXj( $  
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) 2Xosj(H  
下面是修改过的unary_op bmLNR  
,7aqrg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > O{PRK5^h  
class unary_op O?_'6T  
  { cP,jC(<N  
Left l; ^]HwStn&=  
  vs +N{ V  
public : hwJ.M4  
^H'#*b0u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6tM{cK%v1  
_B2t|uQ  
template < typename T > D c^d$gh  
  struct result_1 Rp#SqRy`  
  { v-o/zud]]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BLRrHaX0  
} ; pR $c<p  
R)v`ZF,/b  
template < typename T1, typename T2 > n(L {2r  
  struct result_2 Uvp?HZ\Z  
  { .s+e hZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =vWnqF:  
} ; j>U.(K  
|Z<adOg  
template < typename T1, typename T2 > <NUZPX29  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UCQL~  
  { @U}UCG7+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |laq y`D  
} 2b<0g@~X  
W{%M+a[#l  
template < typename T > 9X-DR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |:AjQ&PM)  
  { KP i@wl3  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8n56rOW!  
} }.Ug`7%G  
QRRZMdEGs[  
} ; te`4*t  
yO !*pC  
{*: C$"L  
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 N7NK1<vw2  
好啦,现在才真正完美了。 Uc/%4Gx   
现在在picker里面就可以这么添加了: F$caKWzny5  
%c&h:7);  
template < typename Right > 4:K9FqU  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qRr;&M &t_  
  { ]UNmhF!W>u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Dx8^V%b  
} u}pLO9V"`  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 J9o ]$.e  
%rf<YZ.\  
CkOd>Kn  
rtPQ:CaA)?  
Ts.6 1Rx  
十. bind XX+4X*(o  
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。 kw!! 5U;7  
先来分析一下一段例子 1vX97n<}  
1v`*%95  
Hi )n]OE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }4$UlTA'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Wu:evaZ:i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R@;kY S  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 |A"zxNeS"  
我们来写个简单的。 O Qd,.m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "zv?qS  
对于函数对象类的版本: =ove#3  
Lb(=:Z!{  
template < typename Func > orJN#0v4  
struct functor_trait <5=^s%H  
  { Y\s@'UoVN  
typedef typename Func::result_type result_type; rq>@ 0i  
} ; @2V#bK  
对于无参数函数的版本: yH irm|o  
0ZTT^2R  
template < typename Ret > t}+P|$[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A3MVNz$wo"  
  { N_wB  
typedef Ret result_type; FK<1SOE  
} ; sZ_+6+ :  
对于单参数函数的版本: %qNT<>c  
 "H#2  
template < typename Ret, typename V1 > p4[cPt~C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4 1q|R[js!  
  { # R}sGT  
typedef Ret result_type; )17CG*K1  
} ; <A<N? `"  
对于双参数函数的版本: kocgPO5  
)CKPzNf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8(]*J8/wt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @#rF8;  
  { z&Cz!HrS  
typedef Ret result_type; opc`n}Fc  
} ; ?NWc3 .  
等等。。。 j"1#n? 0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sN"<baZ  
m7!M stu  
template < typename Func > aYW 9 C<5  
struct func_return NCL!|  
  { opqY@>Vh&  
template < typename T > [_P ZdIN  
  struct result_1 Lh\ 1L  
  { n<3qr}ZG^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x4v@o?zW  
} ; VUmf;~  
:J6 xYy$  
template < typename T1, typename T2 > gjFpM.D-.  
  struct result_2 F#=M$j_  
  { A{|^_1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TMJq-u51  
} ; 3n_N^q}  
} ; bY&!d.  
A1g.ww:  
+adwEYRrr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v9*31Jx  
]sLdz^E3D  
template < typename Func, typename aPicker > q<[m(]:  
class binder_1 *\gYs{,  
  { '9u(9S  
Func fn; /:B2-4>Q!  
aPicker pk; f*o+g:]3  
public : {f"oqry_g  
{;5\#VFg  
template < typename T > FRhHp(0}5  
  struct result_1 g~p43sVV  
  { 9x`1VR :  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; oZ5 ,y+L4  
} ; 4ibOVBG:*,  
{ k>T*/  
template < typename T1, typename T2 > swKqsN.  
  struct result_2 LIE5of  
  { G,!{Q''w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2Q=I`H _  
} ; T].Xx`  
u.ej<Lo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4OeH}@a  
AZ>F+@d  
template < typename T > w?V;ItcL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  qC6@  
  { f|6 Y  
  return fn(pk(t)); m<sCRWa-  
} @4G{L8Q}  
template < typename T1, typename T2 > Dy&{PeE!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GC`/\~TM  
  { osn ,kD*  
  return fn(pk(t1, t2)); +,]_TxL|C  
} bgeJVI  
} ; Qe =8x7oIP  
CHyT'RT  
^EJ]LNk }  
一目了然不是么? %/2OP &1<  
最后实现bind RK/>5  
ka@yQV  
cJ\ 1ndBH  
template < typename Func, typename aPicker > ?)gc;K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4C[kj  
  { i0u`J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j-d542"  
} %GP`H/H(  
v}\Fbe  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @1~cPt   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %%9T-+T  
W=y9mW|p/  
十一. phoenix ~7gFddi=i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @O/"s~d-  
+TAyCxfmt  
for_each(v.begin(), v.end(), 558!?kx$  
( j$<g8Bg=o  
do_ .l,]yWwfK  
[ F-XMy>9  
  cout << _1 <<   " , " V@+X4`T  
] X/bu z  
.while_( -- _1), O;$}j:;KF  
cout << var( " \n " ) cfPp>EK  
) G.r =fNP  
); "EVf1iQ  
{N << JX  
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: P'<j<h6  
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 Nxt`5kSx=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )LsUO#%DO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: x_9#:_S'  
+Ht(_+To1  
/z(d!0_q|v  
template < typename Cond, typename Actor > {L \TO,  
class do_while Vh^ :.y   
  { RRro.r,  
Cond cd; cG(%P$  
Actor act; (w`_{%T  
public : 7q:;3;"9  
template < typename T > )LNKJe+  
  struct result_1 C`uL 4r  
  { J\ N&u#  
  typedef int result_type; IpM"k)HR  
} ; og_ylCh:  
w4R~0jXy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (=j/"Mb  
8@){\.M  
template < typename T > p}JGx^X ~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >p`i6_P0P/  
  { c[;A$P= 8.  
  do rCb$^(w{7  
    { {E}D6`{  
  act(t); :H#D4O8UiH  
  } EztuVe  
  while (cd(t)); +:Nz_l  
  return   0 ; 6G(K8Q{>  
} QIdml*Np?H  
} ; C' WX$!$d  
:fUNc^\2  
m8eoD{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). EpTc{  
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。 9!0-~,o  
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。 q"WfKz!U  
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。 -a l  
下面就是产生这个functor的类: LMN`<R(q]  
/g8nT1k  
ma/<#l^}  
template < typename Actor > rl2(DA{  
class do_while_actor y5?kv-"c  
  { :G=ol2Q  
Actor act; ks,d4b=->  
public : Hq&MePl[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} JUJrtK S  
DcC|oU[  
template < typename Cond > dnM.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; dz/3=0  
} ; twt's,dO  
]vw%J ^7:a  
u Tdz$Nh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |`|zo+aW  
最后,是那个do_ 3ly ]DTbz  
<p?oFD_e4  
"|N0oEG&  
class do_while_invoker 9lkl-b6xG  
  { [<}W S} .  
public : iszVM  
template < typename Actor > ] pv!Ll  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =tX"aCW~  
  { 9niffq)h  
  return do_while_actor < Actor > (act); o*[[nK*fL  
} qZlL6  
} do_; 31F^38  
DZ:$p.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @HY P_hR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '*`1uomeo  
最后来说说怎么处理break和continue O7J V{'?  
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。 [vnxp/v/<  
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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