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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 191&_*Xb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T97]P-}  
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, K-&V,MI  
`b c;]@"  
E9V 5$  
TNQP" 9[?  
  class filler JsO *1{6g  
  { )"+(butI&  
public : 0@2mXO9f"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} m^x6>9,  
} ; y^7}oH _  
pIbdN/z  
/x{s5P 3  
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: [b:e:P 2  
4nAa`(62  
L.]$6Q0  
^( Rvk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .Vq)zi1<  
i|1^+;  
8BvonY t=8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Qv-@Zt!8  
/*|oL# hK  
P]z[v)}  
U\rh[0  
二. 战前分析 |a{Q0:  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 x1 1U@jd+1  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _{jjgQJ5  
k? Xc  
HK+/:'P u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O0>A+o[1F  
  /* --------------------------------------------- */ wW>)(&!F  
vector < int *> vp( 10 ); WL{(Ob  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -|rLs$V1r  
/* --------------------------------------------- */ ;l$ \6T  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); UJs$q\#RO  
/* --------------------------------------------- */ c)0amM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (LHp%LaZ\;  
  /* --------------------------------------------- */ jmg!Ml  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F]O$(7*  
/* --------------------------------------------- */ f3|@|' ;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  )J?{+3  
l]<L [Y,E-  
Lr`1TH,  
{,OS-g  
看了之后,我们可以思考一些问题: Cye$H9 2  
1._1, _2是什么? k=GG>]<i  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 bqQq=SO  
2._1 = 1是在做什么? :iR \%  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 0P>OJYFr'  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 wM_c48|d  
L#)(H^[  
*-s,. F+c  
三. 动工 kM`l  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #P#-xz  
PR|R`.QSs  
76.{0 c  
LI)!4(WH  
template < typename T > 4.RG4Jq  
class assignment m*X[ Jtr  
  { )bx_;9Y{  
T value; %<8nF5  
public : HG'{J^t  
assignment( const T & v) : value(v) {} .Wi{lt  
template < typename T2 > d2s OYCKe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |#l=  
} ; *)]"27^  
L!_ZY  
/m _kn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DP/J (>eG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [Pe#kzLX  
``ekR6[8c  
[#YE^[*qK  
sS TPMh  
  class holder u9=SpgB#  
  { .k4W_9  
public : r3rxC&  
template < typename T > NrDi   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W(fr<<hL  
  { k#bu#YZk  
  return assignment < T > (t); Y,8KPg@W  
} fQ+VT|jzx  
} ; x( mE<UQN  
fQ>4MKLw=d  
gqib:q ;r  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: .ut{,(5  
dMx4ykrR  
  static holder _1; (eCFWmO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9s +z B  
')S;[=v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zq5'i!s !0  
而不用手动写一个函数对象。 yz+, gLY  
O?EB8RB  
^0W(hA  
c':ezEaC  
四. 问题分析 t<:D@J]a  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 cD1o"bq  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 RnfXN)+P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *5$&`&,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ! 0/z>#b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !\[+99F#  
,(G%e  
五. 问题1:一致性 >95TvJ  
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?| tNs~M4TVVH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p<WFqLe(":  
 0JRD  
struct holder q&'Lbxc>c  
  { 0@1:M  
  // C-P06Q]  
  template < typename T > bAxTLIf  
T &   operator ()( const T & r) const RK9>dkW  
  { -jg (GGJ  
  return (T & )r; ]6tkEyuq  
} &;H{cv`  
} ; ~!%0Z9>ap  
$7I] `Jt  
这样的话assignment也必须相应改动: |c-LSs'\  
V'Y{v  
template < typename Left, typename Right > b'>8ZIY  
class assignment ^c9ThV.v  
  { D_|B2gdZY  
Left l; :s8A:mx  
Right r; nN`"z3o  
public : {g/wY%u=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U2*6}c<  
template < typename T2 > 0/]_nd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ](r ^.k,R  
} ; =.m6FRsU  
5!fSW2N  
同时,holder的operator=也需要改动: hQh9ok8S  
67<CbQZoN3  
template < typename T > ~] =?b)B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const yYAnwf  
  { vW.%[]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _=`x])mM  
} 1czG55 |  
3_qdJ<,  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &R]pw`mTH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 c]Unbm^w  
R$b,h  
return l(rhs) = r; :B#EqeI  
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。 #0MK(Ut/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *M!kA65'  
9\51Z:>  
template < typename Tp > QJ4AL3 ^6  
class constant_t AF#_nK) @  
  { | 1V2tx  
  const Tp t; o<4D=.g7D  
public : A|vP$zy  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n!.2aq  
template < typename T > >_Uj?F:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const OAok  
  { ' Js?N  
  return t; !P|5#.eC  
} \.>.c g  
} ; vj3isI4lU  
5-p.MGso  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _@prmSc  
下面就可以修改holder的operator=了 @%B4;c  
S[U/qO)m  
template < typename T > npj/7nZj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q:yO92Ow  
  { [-VGArD[k,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nYov>x]  
} P3$,ca'  
IxP^i{/1?  
同时也要修改assignment的operator() h*'d;_(,  
]31$KBC  
template < typename T2 > A9 n41,h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $xcv>  
现在代码看起来就很一致了。 5Bd(>'ig_  
N*1  
六. 问题2:链式操作 @ KJV1t`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R9=K(pOT  
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。 )OUU]MUH  
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。 =, TSMV  
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。 \1{_lynD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct U3VT*nj'  
N?^_=KE@  
template < typename T > ~>w:;M=sV8  
struct result_1 cKpQr7]ur  
  { ]+lF=kkc %  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <{ # <5 8  
} ; gUb "3g0  
~ a >S#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: . =R=cA7  
&[)D]UL  
template < typename T > D8 wG!X  
struct   ref /1N)d?Pcl  
  { w< mqe0  
typedef T & reference; ?Hk.|5A}  
} ; C,3T!\  
template < typename T > *cQz[S@F  
struct   ref < T &> 6,zDBax  
  { 5IO3 %p?  
typedef T & reference; g6`.qyVfz'  
} ; E]?2!)mgce  
@QX4 \  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +ruj  
YiO3<}Uf  
template < typename T > 6<+8}`@B>G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0*{@E%9  
  { Ul9b.`6  
  return l(t) = r(t); s1v{~xP  
} G*=H;Upi  
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。 &#%D.@L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o=@ UXi  
DSTx#*  
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 hOV_Oqe4?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: w[|y0jtw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i'9e K O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 WE7>?H*Ro  
最后的布局是: sgR 9d  
                Add z^"?sd  
              /   \ J ( =4  
            Divide   5 _5Bu [I  
            /   \ jw/ wcP  
          _1     3 NCp%sGBmG  
似乎一切都解决了?不。 ;Xz(B4N~o  
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。 ;,R[]B01u  
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。 9B& }7kk  
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: %OTQRe:  
'\4c "Ho  
template < typename Right > Xk;Uk[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [ +yGDMLs  
Right & rt) const 3KR2TcT#{  
  { wbo{JQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '! #On/  
} E`U &Z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6Uch 0xha!  
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。 5Gc_LI&v7  
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。 &`-_)~5]  
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。 5R& x{jf$  
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。 "Wxo[I  
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? ZE{aS4c  
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: $gXkx D  
D<lQoO+  
template < class Action > PV5-^Y"v  
class picker : public Action z&\Il#'\m+  
  { YWybPD4\(  
public : 't||F1X~J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9<+;hH8J_r  
  // all the operator overloaded Pm;x]Aj  
} ; MHC.k=  
};4pZceV  
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。 `M towXj  
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: u Zo]8mV  
@'6S[zU  
template < typename Right > BXagSenc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qiF@7i  
  { k8!hvJ)?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6:e}v'q{  
} ){?mKB5  
9/@FADh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q"x`+?!  
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。 R (+h)#![  
Fr938q6^-  
template < typename T >   struct picker_maker !y[}|  
  { 9Ba%=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dm/-}  
} ; a>-}\GXTA  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  hg<"Yg=  
  { 3:l:~Vn  
typedef picker < T > result; jV(xYA3  
} ; #"3[f@|e  
]j%*"V  
下面总的结构就有了: pe`TH::p  
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。 uOivnJ?  
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。 2ID*U d*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 a+4`}:KA#  
至此链式操作完美实现。 C}M0XW  
%RfY`n  
:8\*)"^E  
七. 问题3 TsFV ;Sl3  
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。 +R{A'Yl[(  
: 9djMsd  
template < typename T1, typename T2 > 9XJ9~I?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xy3g(x]  
  { T2/v}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u`L!za7fi  
} ~:ub  
14@q$}sf  
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: 8S[ <[CH  
;:8jxkx6%  
template < typename T1, typename T2 > 6I5[^fv45G  
struct result_2 S+Y y  
  { kp#c:ym  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /jK17}j  
} ; wt_?B_nR  
~]6Oz;~<3  
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? Ca`/t8=  
这个差事就留给了holder自己。 $z`cMQ r  
    //'xR8Z  
{$u@6& B  
template < int Order > w'5dk3$"  
class holder; (Ay4B*|!  
template <> Hjo:;s  
class holder < 1 > ] fwTi(4y  
  { ~NxoF  
public : 2\iD;Z#gM  
template < typename T > /FNj|7s  
  struct result_1 +^]PBMM1w  
  { n_!]B_Vd$  
  typedef T & result; 4%c7#AX[T  
} ; 9cw4tqTm  
template < typename T1, typename T2 > ek0;8Ds9  
  struct result_2 AIRVvW~($  
  { a s<q  
  typedef T1 & result; Tr}$Pb1  
} ; |]]pHC_/W  
template < typename T > gYH:EuY,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s_Ge22BZ  
  { H$qdU!c  
  return (T & )r; E6wST@ r  
}  qzU2H  
template < typename T1, typename T2 > \SHD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !\D] \|Bo  
  { t2-zJJf8  
  return (T1 & )r1;  "ppb%=  
} S;AnpiBM8  
} ; X-2S*L'  
C6=;(=?C  
template <> }RP9%n^  
class holder < 2 > ]@<3 6ByM  
  { :Ro" 0/d  
public : GzZ|T7fm  
template < typename T > r@@eC['  
  struct result_1 %RD7=Z-z  
  { eJ)KE5%n#  
  typedef T & result; uL2 {v  
} ; m=y,_Pz>U  
template < typename T1, typename T2 > Y| N vBr  
  struct result_2 a!J ow?(  
  { Bw/H'Y  
  typedef T2 & result; *p5T  
} ; VFaK>gQ  
template < typename T > R O3e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p2f WL  
  { $=g.-F% *=  
  return (T & )r; ZzaW@6LJF  
} j]F3[gpc  
template < typename T1, typename T2 > 1X_!%Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O}iKPY8K  
  { mt6uW+t/  
  return (T2 & )r2; n7!Lwq2  
} &l}xBQAL  
} ; hE`%1j2(  
]( 6vG$\  
}6{)Jv  
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> >。 nsw8[pk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i@?<]n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: f7AJSHe  
&IPK5o,  
return l(i, j) = r(i, j); kk./-G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k)t8J\  
2X |jq4  
  return ( int & )i; -OGy-"  
  return ( int & )j; zgOwSg8  
最后执行i = j; hQLx"R$  
可见,参数被正确的选择了。 vh.tk^&  
lSv;wwEg  
$<DA[ %pv  
iYs?B0*JWK  
3T^dgWXEG  
八. 中期总结 :v ~q  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: DMpd(ws  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &IY_z0=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 exU=!3Ji  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *G"#.YvE  
6? ly. h$  
5Jd {Ev  
tce8*:rNH  
7n]%`Yb  
iz5wUyeg  
九. 简化 k(Xv&Zn  
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。 A{"t0Ai='0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #u(,#(P'#  
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: "< R 2oo)^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J~`%Nj5>  
  +-*/&|^等 L uK m  
2. 返回引用。 Y|jesa {x  
  =,各种复合赋值等 2{: J1'pC  
3. 返回固定类型。 m3e49 bP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Oj\mkg  
4. 原样返回。 !Hj)S](F  
  operator, [)c|oh%  
5. 返回解引用的类型。 ;itg>\ p3  
  operator*(单目) nL~ b   
6. 返回地址。 /hR]aw  
  operator&(单目) Jtk(yp{Zz  
7. 下表访问返回类型。 ]`9K|v  
  operator[] 8nR,GW\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Vtk|WV?>P+  
  operator<<和operator>> >:|q J$J.  
S*:w\nXP~  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 2a-hf|b1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >1zzDd_  
8"^TWzg}L  
template < typename Left > 5nb6k,+E  
struct value_return T+!kRigN~P  
  { L@GD$F=<0  
template < typename T > {m GWMv  
  struct result_1 AW68'G*m  
  { x*)O<K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NWj@iyi<  
} ; mr.DP~O:9p  
A[a+,TN {  
template < typename T1, typename T2 > ??Ac=K\  
  struct result_2 yK3z3"1M?  
  { F tjm@:X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i(rY'o2 BN  
} ; ^123.Ru|t  
} ; 4F!d V;"Z(  
{*Pp^ r  
LcF3P 4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3J<,2  
_Oq\YQb v  
下面我们来剥离functor中的operator() pXa? Q@ 6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?Pc 3*.  
# w6CL  
return l(t) op r(t) Bs}>#I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) '"^JNb^I  
return op l(t) @Iu-F4YT  
return op l(t1, t2) :DJ@HY  
return l(t) op *6tN o-)^  
return l(t1, t2) op 6Tnzg`0I  
return l(t)[r(t)] t;3.;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] EM}z-@A>  
7/L7L5h<  
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: UepBXt3)  
单目: return f(l(t), r(t)); G]CY3xw98  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qZe"'"3M  
双目: return f(l(t)); vKf=t&gqr  
return f(l(t1, t2)); M-Bw9`#Jw  
下面就是f的实现,以operator/为例 CgC wM=!r  
ig{5 ]wZ(  
struct meta_divide  %3j5Q   
  { KJ_R@,v\  
template < typename T1, typename T2 > ZI7<E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X[<9+Q-&  
  { r;z A `  
  return t1 / t2; "f_Z.6WMY  
} Rd)QVEk>SD  
} ; ^>fs  
O [/~V=  
这个工作可以让宏来做:  s25012  
<X?F :?Mk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'Nh^SbD+_|  
template < typename T1, typename T2 > \ q@:&^CS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jTnu! H2o  
以后可以直接用 *C\O] r:'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) AM>:At Y  
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 zlfm})+G  
(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。。。) 7 <xxOY>y  
#82B`y<<y/  
N!AFsWV  
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 ry'(m M  
i(WWF#N 5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^;a[v^&9  
class unary_op : public Rettype s6B@:9  
  { }MNm>3  
    Left l; gA6C(##0  
public : jkq+j^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #XsqTK_nk  
'g#GUSXfj  
template < typename T > o#i {/# oF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z2V!u\It  
      { ^|Y!NHYH$Z  
      return FuncType::execute(l(t)); p.G7Cs  
    } h>wU';5#f  
/?sV\shy  
    template < typename T1, typename T2 > (I$hw"%&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /y}  
      { zy|hf<V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D)Zv  
    } ;>~iCF k]?  
} ; <x/&Ml+  
<6@Db$-  
4T:ZEvdzf  
同样还可以申明一个binary_op M-NR!?9  
?g'l/xuRe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > { }z7N~  
class binary_op : public Rettype <t8})  
  { B4kIcHA  
    Left l; !Ej<J&e  
Right r; FW2} 9#R  
public : ?^dyQhb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =6Z 1yw7s  
.FeEK(  
template < typename T > TtzB[F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H_{Yr+p  
      { V{][{5SR  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W|:WAxJ*d  
    } \|Mz'*  
<*L8kNykK  
    template < typename T1, typename T2 > o\N),;LM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PH6uP]  
      { $3So`8Bm[$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mz47lv1?  
    } +:b| I'S  
} ; |q?A8@\u  
{J[0UZ6  
IMj{n.y4  
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 ='(:fHhhX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C[75 !F   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gD-<^Q-  
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。 @sP?@< C  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! MZ0 J/@(  
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。。。 #jQITS7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `,J\E<4J  
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) @>:r'Fmu-  
下面是修改过的unary_op /0A}N$?>:  
&Mol8=V)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (f7R~le  
class unary_op env]*gx+=  
  { Ls( &.  
Left l; z Mtx>VI  
  ikUG`F%W  
public : "lB[IB)  
Gx!Y 4Q}-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} tks1*I$S<  
O9bIo]B  
template < typename T > h DCR>G  
  struct result_1 $%ps:ui~X  
  { "~XAD(T6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3>ytpXUEGx  
} ; +ps(9O/B>  
i6aM}p<  
template < typename T1, typename T2 > r+>gIX+Fl  
  struct result_2  Hi#hf"V  
  { k*J0K=U|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fTMn  
} ; U 1vZ r{\  
W2'u]1bs  
template < typename T1, typename T2 > `Ps&N^[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 13kl\ <6  
  { EjrK.|I0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H>X:#xOA_  
} iU+O(vi  
)1N~-VuT  
template < typename T > ) vn {?Ulj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OQ&l/|{O0?  
  { XkDIP4v%  
  return OpClass::execute(lt(t)); :pq+SifP  
} c~SR@ZU  
MR}=tO  
} ; 4}`z^P<C  
;?4EVZ#o  
B 1je Ik,  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 7_HFQT1.N  
好啦,现在才真正完美了。 zc K`hS  
现在在picker里面就可以这么添加了: GCZx-zD~>  
WUrE1%u  
template < typename Right > pLSh +*F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3$G &~A{  
  { 6+!$x?5|NP  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _0}u0fk  
} ,+~8R"  
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。 T5|e\<l  
$O3.ex V  
2ca#@??R  
> 9.%hSy  
C cPOK2  
十. bind ZmI0|r}QbY  
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。 Uo?4o*}  
先来分析一下一段例子 xqs ,4bcbY  
iYD5~pK8  
rU+3~|m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xpX<iT>5u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 __!LTpp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Me79:+d  
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。 ZLP/&`>8  
我们来写个简单的。 e>6|# d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: JR8|!Of@B  
对于函数对象类的版本: JkhWLQ>o  
3^[P  
template < typename Func > djH&)&q!  
struct functor_trait q #mBNe62p  
  { ]VL} eHZ  
typedef typename Func::result_type result_type; s]]lB018O\  
} ; ! c`&L_ "!  
对于无参数函数的版本: M287Z[  
,OWk[0/  
template < typename Ret > nNq<x^@83  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <8(=Lv`)q  
  { !B 4zU:d  
typedef Ret result_type; ]DKRug5  
} ; EsGf+-}|!0  
对于单参数函数的版本: r4pX4 7H  
?z`={oN  
template < typename Ret, typename V1 > `6)(Fk--"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l]4=W<N  
  { SV@*[r  
typedef Ret result_type; 10fxK  
} ; (>vyWd]  
对于双参数函数的版本: )by7 [I0v  
G<M0KU (  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i,h30J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =WjHf8v;  
  { ?TeozhUY  
typedef Ret result_type; "]#Ij6ml  
} ; U|]cB  
等等。。。 jB8Q% {%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]f#s`.A~  
s> m2qSu  
template < typename Func >  Z/%FQ  
struct func_return )i}j\";>L  
  { M#; ks9  
template < typename T > Rjq Xz6  
  struct result_1 xRe`Duy:  
  { W?5')  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n9xP8<w8  
} ; =nHKTB>  
[02rs@c>  
template < typename T1, typename T2 > <a]i"s  
  struct result_2 (oi:lC@h*  
  { JcWp14~e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wkM1tKhy/  
} ; ID43s9  
} ; -T,?'J0 2  
;.V/ngaj  
,c4HicRJ#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qtExd~E  
F%h3?"s  
template < typename Func, typename aPicker > Jqj!k*=/  
class binder_1 q2*A'C  
  { "iA0hA  
Func fn; @khFk.LBD  
aPicker pk; 1Ng+mT  
public : `Gqe]ZE#"  
^+SE_-+]  
template < typename T > WeM38&dWY  
  struct result_1 j{%;n40$  
  { =vbG'_[7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $D1ha CL  
} ; 3[ xdls  
4yxQq7 m,  
template < typename T1, typename T2 > H)Btm  
  struct result_2 5MVa;m  
  { d5$D[,`1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /K#k_k  
} ; fOV_ >]u  
*4}_2"[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uzBQK  
|NuMDVd+s  
template < typename T > 'XK 'T\m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #7]Jz.S  
  { J].Oxch&y  
  return fn(pk(t)); +>"s)R43  
} Sc7 Ftb%  
template < typename T1, typename T2 > l~i?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !Y ,7%  
  { 4>d4g\Z0L  
  return fn(pk(t1, t2)); ev4[4T-( @  
} KqK]R6>  
} ; $aV62uNf  
QTy=VLk43  
(BEe^]f  
一目了然不是么? .9bi%=hP  
最后实现bind ek][^^4o  
1Gsh%0r3  
IRN,=  
template < typename Func, typename aPicker > #AJW-+1g.=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o701RG ~)  
  { |0n )U(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); fx;rMGa  
} h.edb6  
y98FEG#S}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *ERV\/  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 }9^:(ty2A  
l77 -I:  
十一. phoenix )ros-d p`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g88k@<Y  
vNSUrf,r  
for_each(v.begin(), v.end(), }j/\OY _&  
( JP>EW&M  
do_ 3Bl|~K;-  
[ JWNN5#=fQ  
  cout << _1 <<   " , " @Tu`0 =8  
] tx09B)0  
.while_( -- _1), w){B$X  
cout << var( " \n " ) v3DK0MW  
) rS [4Pey  
); % !@E)%d0  
"Hw%@]#  
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: o@)Fy51DD  
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 =Zj 7dn;EN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fEBi'Ad  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ichg,d-M-K  
aT,WXW*  
HhynU/36  
template < typename Cond, typename Actor > sPNm.W$_  
class do_while iHv+I~/  
  { && ]ix3  
Cond cd; uH89oA/H  
Actor act; <WUgH6"  
public : #w;"s*  
template < typename T > K@p9_K8  
  struct result_1 ja9u?UbW  
  { -8)Hulo/{U  
  typedef int result_type; KpGx<+0p  
} ; ;Rv WF )  
"mn?*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} iQO4IT   
&k'<xW?x  
template < typename T > vd%AV(]<LJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ndFVP;q  
  { G ]h  
  do oaj.5hM  
    { u0W6u} 4;  
  act(t); Wrp~OF0k  
  } _)j\ b  
  while (cd(t)); Kb ]}p  
  return   0 ; ;gL{*gR]S  
} ;=joQWNDm  
} ; u.A}&'H  
]EK(k7nH  
m ^FKE:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g{Av =66Z  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 )"?'~5A  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 2=?3MXcjy  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 '9QEG/v  
下面就是产生这个functor的类: N4 x5!00  
^Zvb3RJg  
G+fo'ThG  
template < typename Actor > Z'A 3\f   
class do_while_actor ^zTe9:hz/\  
  { nP[Z6h  
Actor act; v2tVq_\AMx  
public : I:t ?#)wl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vw>(JCR  
8Dl(zYK;  
template < typename Cond > .<vXj QE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xq.kH|bH  
} ; [f:&aS+  
}8AH/  
dG+$!*6Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \5tG>>c i  
最后,是那个do_ y_>DszRN`u  
z#Qe$`4&  
\A^8KVE!  
class do_while_invoker dfAw\7v/  
  { q{V e%8$"  
public : }Tk:?U{  
template < typename Actor > /&\ V6=jA1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &*o4~6pQ#  
  { V5-!w0{  
  return do_while_actor < Actor > (act); [f\Jcjc  
} pq]z%\$u  
} do_; J;<dO7j5  
_"x%s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @H$8;CRM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z796;qk  
最后来说说怎么处理break和continue _'mC*7+  
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。 ~)#E?:h5  
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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