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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !6 fpMo  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3x;y}:wQa  
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, ~9ls~$+*  
i:N^:%  
# *aGzF  
hZ /  
  class filler )k%drdY{J'  
  { t-gNG!B  
public : uJ5%JB("E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s!RA_%8/>  
} ; >b"z`{tE  
]GPz>k  
qYiK bzy  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \f Fy$  
9QQ@Y}  
vz_g2.7l\  
^3@a0J=F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~ z&A  
e8uIh[+ 0  
58ZiCvqv  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U:p"IY#%  
AT'$VCYC(  
|l\/ {F  
{-]HYk  
二. 战前分析 !U~#H_  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ex!w Y  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _*B~ESC0  
`} Zbfe~  
 p:>?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K[yJu 4  
  /* --------------------------------------------- */ `Ta(P30  
vector < int *> vp( 10 ); 2o}G<7r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yacGJz^f=  
/* --------------------------------------------- */ ){|Lh(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P\0%nyOG(%  
/* --------------------------------------------- */ }uj'BO2?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~g6[ [  
  /* --------------------------------------------- */ V~"d`j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ij5=f0^4.  
/* --------------------------------------------- */ /;m!>{({)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e>9{36~jh  
Zd/~ *ZA  
,$ret@.H  
b'"%   
看了之后,我们可以思考一些问题: h#;K9#x6  
1._1, _2是什么? `%I{l  
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。 rX d2[pp  
2._1 = 1是在做什么? 3t6'5{  
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。 fB}5,22  
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。 69[k ?')LM  
8=AKOOU7>  
u)]sJ1p  
三. 动工 qf$|z`c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +ANIm^@  
=9MH  
#$)rwm.jW?  
5i&V ~G  
template < typename T > Z6ex<[`I  
class assignment e(N <Mf  
  { +34jot.!  
T value; l@jJJ)Qyk  
public : 2b` M(QL  
assignment( const T & v) : value(v) {} /Loe y   
template < typename T2 > y_r6T XnGL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } EmoU7iy  
} ; )q-!5^ak  
0R%58,R  
|?W   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \Nyxi7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^yZEpQN_  
7[ji,.7  
<a3XV  
QX|K(`of  
  class holder :AGQkJb  
  { E/ )+hK&  
public : 8r,%!70  
template < typename T > KgS xF#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const vBXr[XoC  
  { 1nmWL0  
  return assignment < T > (t); gC 4#!P  
} e /Y+S;a  
} ; r&RSQHa)  
k]sT'}[n  
2G;d2LR:  
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: xn[di-L F  
rJwJ5U  
  static holder _1; \)WjkhG<w#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 UkKpS L}Q2  
(5 hu W7v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .m51/X&*n  
而不用手动写一个函数对象。 iDJ2dM}v  
&rKhB-18)  
#n r1- sf|  
".IhV<R  
四. 问题分析 r>o6}Mx$  
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。 4Rq"xYGXh  
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。 RPwSo.c4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 iL<O|'be  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]ghPbS@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s5e}X:  
0jH2. d=  
五. 问题1:一致性 oef(i}8O@  
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?| g.Q ?Z{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 K~R{q+  
'z/hj>B<  
struct holder \)*qW[C$a  
  { >{Djx  
  // 7 pV3#fQ  
  template < typename T > J%'|IwA  
T &   operator ()( const T & r) const u QCS%|8C  
  { ~7g6o^A>  
  return (T & )r; t|%ul6{gz  
} #q%/~-Uk  
} ; f{0PLFj  
1|--Xnv  
这样的话assignment也必须相应改动: vSh)r 9  
RWYA`  
template < typename Left, typename Right > XOMWqQr|  
class assignment va\cE*,@ns  
  { G(i/ @>l  
Left l; Sj\8$QIXC  
Right r; &I8ZVtg  
public : nM#\4Q[}Jh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %"D-1&%zY  
template < typename T2 > lOZZ-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h1$,  
} ; ?~"RCZ[;.f  
<pCZ+Yv E"  
同时,holder的operator=也需要改动: cVN|5Y   
V.qB3 V$  
template < typename T > Nsb13mlY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const MFrVGEQBRL  
  { bA:abO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); X(~NpLR  
} 1QThAFN  
B^Vb=* QRo  
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。 *:iFhKFU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $P$OWp?b  
pnWDsC~)  
return l(rhs) = r; w5p+Yx=q  
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。 p 4=^ UP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L]Uy+[gg  
&0'BCT  
template < typename Tp > CAk.2C/  
class constant_t %j yLRT]H  
  { t2>Vj>U  
  const Tp t; wNn6".S   
public : ral0@\T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P6 9S[aqW  
template < typename T > tq{ aa  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const W1 E(( 2  
  { 2!A/]:[F  
  return t; mU;TB%#)  
} ZDlMkHJ  
} ; rQU;?[y  
KdUmetx1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YDP<  
下面就可以修改holder的operator=了 k@^)>J^  
OX!9T.j  
template < typename T > E1=]m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tR1 kn&w  
  { {{j?3O//  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); tJc9R2  
} Eg>MG87  
uGOvZO^v  
同时也要修改assignment的operator() $Ad 5hkz  
%c):^;6p  
template < typename T2 > k/Z}nz   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !ce:S!P  
现在代码看起来就很一致了。 ht ` !@B  
X2~>Z^, U  
六. 问题2:链式操作 42mdak}\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *G^ QS"%  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Ji gc@@B.  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 G}d@^9FkE  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ZdfIe~Oni  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <^{|5u  
vn7<>k> dx  
template < typename T > >zVj+  
struct result_1 4 QD.'+ L  
  { Q u{#4qToA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; f3h^R20qmO  
} ; mJp)nF8r~  
^<Q+=\h  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =otJf~  
CNQ>J`4  
template < typename T > +Ccj @#M;  
struct   ref t[|^[%i  
  { U:"E:Bxz;m  
typedef T & reference; n]jZ2{g+   
} ; uDbz`VpK  
template < typename T > /z9oPIJ=*  
struct   ref < T &> 0P_qtS  
  { ED [` Y.;  
typedef T & reference; 9q(*'rAm  
} ; zo4 IY`3  
Lj`MFZ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fO|oV0Rw  
~RgO9p(dY  
template < typename T > 'tm%3` F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S2T~7-  
  { }&M$  
  return l(t) = r(t); q$7SJ.pF  
} Z:j6AF3;  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 {@ ygq-TZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p;$Vw6W=  
lky{<jZ%  
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 uY{V^c#mv  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4EQ-48h17  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v0v%+F#>@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 I*hCIy#;  
最后的布局是: HY|=Z\l"  
                Add $ReoIU^<  
              /   \ ='"DUQH|*  
            Divide   5 L Vt{`   
            /   \ V}_M\Y^^;  
          _1     3 i^ `]TOP  
似乎一切都解决了?不。 x=]PE}<E  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 F6,[!.wl  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Y_S>S( 0  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: w%Vw*i6o  
walQo^<  
template < typename Right > 6'E3Q=}d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const , z8<[Q-#  
Right & rt) const AXBf\ )[  
  { -SO`wL NV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oVDqX=G  
} N3O~_=/v?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |1M+FBT$w  
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。 %z9eVkPI~  
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。 H! IL5@@K  
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。 (x"TM),Q  
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。 H!uB&qY  
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? \r4QS  
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: #RIo6 3  
6h8fzqRzc  
template < class Action > LY> -kz]  
class picker : public Action O:K={#Xj  
  { pyvZ[R 9  
public : cU`sA_f  
picker( const Action & act) : Action(act) {} X0IXj%\N  
  // all the operator overloaded $mS] K!\  
} ; 0H<&*U_V  
!4gyrNS  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。  ^##tk  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: io8c[#"uU  
"w0[l"3 V  
template < typename Right > +vR$%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const aDXdr\ C6  
  { `F)Q=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JYQ.Y!X1O  
} e7fA-,DV  
qJ\tc\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >=<qAkk  
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。 yW3X<  
DBUhqRfl  
template < typename T >   struct picker_maker Lbo8> L(  
  { !kzC1U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m@qM|%(0x  
} ; BPFd'- O)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g\Gx oR  
  { [8T  
typedef picker < T > result; /~k)#44  
} ; ! y1]S .;  
In%K  
下面总的结构就有了: K]0Q=HY{.  
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。 ]6PX4oK_t  
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。 .iDxq8l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q?Jd.r5*  
至此链式操作完美实现。 K2= `.  
a,B2;4"  
$?38o6  
七. 问题3 8XwZJ\5  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >lD*:#o  
i0,'b61qE  
template < typename T1, typename T2 > H<^*V8J 'w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tcovMn '  
  { yQ^k%hHa  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t>W^^'=E  
} P>*g'OK^!G  
%SWtE5HZQq  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: x2P}8Idg?A  
UKIDFDn6_  
template < typename T1, typename T2 > GrwoV~  
struct result_2 r*-e~  
  { 6SYQRK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mLa0BIP  
} ; --ED]S 8  
*b{C`[ =V  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5if4eitS  
这个差事就留给了holder自己。 V}leEf2'  
    uO4kCK<7C  
qDOJ;> I  
template < int Order > f zu#!  
class holder; f87> ul!*  
template <> r_sZw@lqJ  
class holder < 1 > >JN K06T  
  { 0YMmWxV  
public : |!0R"lv'u  
template < typename T > k\:f2%!!  
  struct result_1 k+(UpO=/*  
  { m,zZe}oJ  
  typedef T & result; P #_8$#G3  
} ; /eM_:H5  
template < typename T1, typename T2 > {gSR49!Q  
  struct result_2 In-W,   
  { v> vU]6l  
  typedef T1 & result; W]8tp@  
} ; !&~8j7{  
template < typename T > \M ]w I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ` ,B&oV>  
  { Z19d Ted33  
  return (T & )r; o=!3=2@dh  
} fk(l.A$  
template < typename T1, typename T2 > s+"[S%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jGB2`^&d  
  { 91oIxW  
  return (T1 & )r1; G$ l>By  
} X@,xwsM%tb  
} ; 'E/vE0nN?  
<{C oM  
template <> dXKv"*7l  
class holder < 2 > $qN+BKd]3  
  { i8$tId  
public : LK8K=AA3P  
template < typename T > F,^<  
  struct result_1 t I9$m[  
  { ]xf lfZ  
  typedef T & result; s'LY)_n  
} ; o;o ji  
template < typename T1, typename T2 > M ) 9Ss  
  struct result_2 UQl3Tq4QM  
  { Pnb?NVP!^9  
  typedef T2 & result; e![|-m%  
} ; 5 ^}zysY`  
template < typename T > /easmf]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;0V{^  
  { w'q}aQS  
  return (T & )r; )W&H{2No  
}  ]A;zY%>  
template < typename T1, typename T2 > #vhxW=L`=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CT6Ca,  
  { 9:^SnHAa  
  return (T2 & )r2; R1'bB"$  
} /H+j6*}r  
} ; XW6>;:4k  
oDp!^G2A"  
A{Giz&p  
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> >。 %WrUu|xj>_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hV_eb6aj}P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %&bO+$H3  
VsOn j~@  
return l(i, j) = r(i, j); b_*Y5"(*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) CuPZ0  
tk4~ 8  
  return ( int & )i; _X{i hf  
  return ( int & )j; B8z3W9  
最后执行i = j; ;4of7d  
可见,参数被正确的选择了。 z.{T`Pn  
nG&= $7x^  
d^X;XVAvP  
mM"!=' z  
AE1!u{  
八. 中期总结 '7Dg+a^x7  
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: {20^abUAS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g"|QI=&_J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BY"<90kBL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %^xY7!{  
y4s]*?Wz  
P6* IR|  
9RwD_`D(MN  
$O,$KAC  
A7DEAT))4L  
九. 简化 +N2?fgA  
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}Lt"r2F  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8D[P*?O  
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: 8C4DOz|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /g2(<  
  +-*/&|^等 OOS(YP@b  
2. 返回引用。 QkUq%}_0  
  =,各种复合赋值等 Z8tQ#Pu{  
3. 返回固定类型。 0 } uEM_a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  .BJ;}  
4. 原样返回。 _7? o/Q?F%  
  operator, ^Fgmwa'  
5. 返回解引用的类型。 %CJgJ,pk>  
  operator*(单目)  Ko9"mHNB  
6. 返回地址。 61>@-55k9  
  operator&(单目) mR:G,XytxM  
7. 下表访问返回类型。 #DpDmMP9R3  
  operator[] }5-^:}gL   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SU9qF73Y  
  operator<<和operator>> H2`aw3  
azKbGS/X  
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。 fgYdKv8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `sOCJ|rc5  
VnW]-P*:  
template < typename Left > tKgPKWP   
struct value_return v+A$CGH96  
  { 8nw_Jatk1  
template < typename T > $EHAHNL?Lx  
  struct result_1 p*E_Po  
  { tK{2'e6x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @SeE,<  
} ; _svY.p s*  
pJ-/"Q|:i  
template < typename T1, typename T2 > =qiX0JT  
  struct result_2 F`goYwA%  
  { 1wSJw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?kvkkycI   
} ; eU?SLIof[{  
} ; kb{h`  
#!0le:_  
:J` *@cDn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 94Mh/A9k  
9Y&,dBj+  
下面我们来剥离functor中的operator() nV'~uu  
首先operator里面的代码全是下面的形式: BtDi$d%'  
:c%vl$  
return l(t) op r(t) 8 St`,Tq)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r!+-"hS!  
return op l(t) J'B6l#N  
return op l(t1, t2) k @'85A`  
return l(t) op ];bB7+  
return l(t1, t2) op r#LoBfM;^A  
return l(t)[r(t)] i)=!U>B_0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *L> gZ`Q  
C=2"*>lTn  
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: 'V=w?G 5  
单目: return f(l(t), r(t)); E`%Ewt$Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r2H_)Oi  
双目: return f(l(t));  )TV4OT#  
return f(l(t1, t2)); 4h wUH  
下面就是f的实现,以operator/为例 v`8dRVN  
xq1 =O  
struct meta_divide "QA <5P  
  { vhiP8DQ  
template < typename T1, typename T2 > aW$( lf2;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1!<k-vt  
  { RkP g&R;i  
  return t1 / t2; =\H.C@r  
} QZ(se  
} ; 6Ouy%]0$I3  
_KVge)j  
这个工作可以让宏来做: ~9#[\/;"  
:=x-b3U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [H$37Hx !  
template < typename T1, typename T2 > \ g@]G [(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }ybveZxv5A  
以后可以直接用 AK%2#}k.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .z7%74p  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \9*wo9cV  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) H/m -$;cF3  
]h8[b9$<")  
i_8q!CL@{  
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 {2?o:  
Et{4*+A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dX|(n.}  
class unary_op : public Rettype aV3:wp]Gn  
  { F.ml]k&(m  
    Left l; 0X =Yly*m@  
public : e glcf z%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a& b75.-  
nE+OBdl  
template < typename T > 1+6)0 OH{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;A)w:"m  
      { xu[6h?u(h8  
      return FuncType::execute(l(t)); j8kax/*[  
    } U6V+jD}L]  
m3zmyw}  
    template < typename T1, typename T2 > ~_^#/BnAl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *|S.[i_7  
      { ^b)8l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Kp[ F@A#  
    } RB7?T5G  
} ; 9&e=s<6dO  
f4Aevh:  
mD @#,B7A  
同样还可以申明一个binary_op Dj!v+<b  
 ;ew j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KDD_WXGt~  
class binary_op : public Rettype hkOhY3K5  
  { ge*(w{|x  
    Left l; ?CSc5b`eo  
Right r; d $~q  
public : xW92 ZuzSH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wxw3t@%mNm  
rXR=fj= 2  
template < typename T > Fljqh8c5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x>MrB  
      { $RA8U:Q!1e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .ET@J`"M  
    } 7q_B`$ata  
*7MTq_K(An  
    template < typename T1, typename T2 > .{,PC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]z5`!e)L  
      { yk r5bS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); rGjP|v@3^  
    } .~J}80a/  
} ; AC*> f&  
YK(I '  
J,@SSmJ`  
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 fZM)>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 dg#w/}}m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z)=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。 fB .xjp?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! xw2dEvjgp%  
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。。。 3{wr*L1%-~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v X=zqV  
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) Gwl]sMJ  
下面是修改过的unary_op =3KK/[2M  
/]pBcb|<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > & w%%{lM  
class unary_op 6 <&jY  
  { j,@N0~D5  
Left l; Snm m (.  
  Cso!VdCX  
public : 6$42 -a%b  
Dw\)!,,i7U  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j+B+>r ^  
V4c$V]7  
template < typename T > aI8k:FK"  
  struct result_1 vAeh#V~#  
  { Yc5{M*w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \?n4d#=$o  
} ; 3I|&}+Z6  
TRB)cJZ?  
template < typename T1, typename T2 > w QV4[  
  struct result_2 ^Kvbpi,  
  { Y\CR*om!W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .QwwGm  
} ; #. mc+n:I  
g[Tl#X7F  
template < typename T1, typename T2 > &c;@u?:@S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =P* YwLb  
  { )e,Rp\fY$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); y^M ~zOe  
} HiTn5XNf  
)9(Mt _  
template < typename T > K|"97{*|2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UkO L7M  
  { sIx8,3`&y  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^]iIvIp  
} 2&L2G'  
SZGeF;N  
} ; ZS\ jbii8  
-,;r %7T  
`5VEGSP]  
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 j%|#8oV  
好啦,现在才真正完美了。 Tt,<@U[/}  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9XU"Ppv  
RbexsBq  
template < typename Right > *} yOL [  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const | rY.IbL  
  { T]&% KQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }3G`f> s  
} ]h]|PdN  
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。  y">_$  
eB]cPo4gW  
&&(^;+  
$d<vPpJ3  
2`D1cX  
十. bind x1g0_&F  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 D..dGh.MY  
先来分析一下一段例子 iL^bf*  
0nz=whS{  
u@( z(P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x,f=J4yco  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [M:ag_rm+f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `s0`kp  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 "OIra2O  
我们来写个简单的。 J(k\Pz*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ts+S>$  
对于函数对象类的版本: o09)esy  
A Th<=1  
template < typename Func > =5 a|'O  
struct functor_trait f!3$xu5  
  { \!+sL JP  
typedef typename Func::result_type result_type; R2]2#3`  
} ; /QA:`_</oh  
对于无参数函数的版本: 0j =xWC  
L7\ rx w  
template < typename Ret > M_<? <>|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^)qOILn  
  { s)gUvS\  
typedef Ret result_type; 4pYscB  
} ; )D_\~n/5  
对于单参数函数的版本: *B$$6'hi`  
P(n_eIF-f  
template < typename Ret, typename V1 > w1#1s|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vz\^Aa #fv  
  { E46+B2_~zk  
typedef Ret result_type; m1d*Lt>F@  
} ; |a>W9Ym  
对于双参数函数的版本: ( 04clU^F  
&bIE"ZBjt  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r5k{mV+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > | Ns-l (l  
  { q6A"+w,N  
typedef Ret result_type; Ct8}jg"  
} ; WbIf)\  
等等。。。 X:0-FCT;\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Vo G`@^s  
 qHU=X"rn  
template < typename Func > E8`AU<  
struct func_return R6xJw2;_  
  { @(b;H0r~  
template < typename T > x_X%| f  
  struct result_1 ees^j4  
  { eu^B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PQ}owEJ2eM  
} ; `A\|qH5`W  
H N )@sLPc  
template < typename T1, typename T2 > ,; 81FK  
  struct result_2 x_k @hGSC  
  { ?'jRUfl   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x2_?B[z  
} ; zCuN 8  
} ; %]KOxaf_z  
O{Y_j&1  
J+]W*?m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Gc1!')g!  
}zE Qrfl  
template < typename Func, typename aPicker > Iu=n$H  
class binder_1 ]Av)N6$&-Z  
  { 7hq$vI%0  
Func fn; /,`40^U}  
aPicker pk; IT5a/;J  
public : :'+- %xUM  
{0?]weN*  
template < typename T > V']{n7a-  
  struct result_1  FTk`Mq  
  { IMF9eS{L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; o'hwyXy/S  
} ; O"c@x:i  
'(S@9%,aK1  
template < typename T1, typename T2 > G*].g['  
  struct result_2 QV_e6r1t#m  
  { wgV?1S>Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4!,`|W1  
} ; jeLC)lQ*  
^~65M/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 08pG)_L  
6Y 4I $[  
template < typename T > |."thTO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7L"Pe'Hw  
  { tXu_o6]  
  return fn(pk(t)); dK^WZQ  
} PRpW*#"EI  
template < typename T1, typename T2 > .on}F>3k$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )8244;  
  { !JOM+P:  
  return fn(pk(t1, t2)); )K"7=TvY  
} ~,: FZ1wh  
} ; X7~AqG  
_R ] qoUw;  
]DV=/RpJ9B  
一目了然不是么? ,FP<# 0F*a  
最后实现bind FJYc*l  
`dpm{s n  
? 016  
template < typename Func, typename aPicker > 8G6[\P3fQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) teDO,$  
  { rcx'`CIJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )vcyoq  
} }vGW lNd#g  
p~!UE/V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p\&Lbuzv  
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。 {G^f/%  
}wkZ\q[  
十一. phoenix N)tqjq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #;WKuRv   
k:JlC(^h  
for_each(v.begin(), v.end(), kbHfdA  
( /ivA[LSS  
do_ -%g&O-i\  
[ K:3u/C`  
  cout << _1 <<   " , " " F3M  m  
] ]g0h7q)79  
.while_( -- _1), #3WKm*T/  
cout << var( " \n " ) 1q Jz;\wU  
) 5 ?{ytNCY  
); e71dNL'$  
n(}zq  
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: E/6@>.T?'  
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 ]LE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >Y\$9W=t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^ rB7&96C,  
(*CGZDg  
#XaTUT  
template < typename Cond, typename Actor > ee+*&CT)  
class do_while },;ymk|g[  
  { 0kp#+&)+  
Cond cd; ;:/<XfZ  
Actor act; NGYUZ\m  
public : E Pgn2[z  
template < typename T > :nPLQqXGQ  
  struct result_1 U~)i&":sN  
  { !jIpgs5  
  typedef int result_type; \>%.ktG  
} ; wACx}'+M  
ha%3%O8Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "{&?t}rj+  
l?AWG&  
template < typename T > Z^ e?V7q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jQgy=;?Lwm  
  {  wP <)  
  do yHka7D  
    { c~0hu*&  
  act(t); .YT&V  
  } 7a4b,-93  
  while (cd(t)); xD#r5  
  return   0 ; Jbmi[` O  
} ,dG2[<?o  
} ; <H,q( :pM  
'rX!E,59  
&f:"p*=a\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $GR 3tLzK:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 k6p Xc<]8  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4Hk eXS.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 :ziV3jRM  
下面就是产生这个functor的类: w,<nH:~  
[KT'aGK$  
TxN'[G  
template < typename Actor > R`_RcHY:  
class do_while_actor z&3in  
  { RwG@C|sG  
Actor act; ncGg@$E  
public : >sUavvJ~x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0&YW#L|J  
S:*.,zC  
template < typename Cond > Oc51|[ Wj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VdVUYp  
} ; K!JXsdHK  
] BJ]  
wVSk.OOB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8f""@TTp  
最后,是那个do_ i #uc  
!,}F2z?4c  
: J3_g<@  
class do_while_invoker 'Mfn:n+  
  { QO0#p1fom'  
public : l"I G;qO.  
template < typename Actor > XIgGE)n  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MDHTZ9 4\Q  
  { oj|\NlR  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0gR!W3dh  
} zdL"PF  
} do_; YA";&|V  
X ^ ?M4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? cZd9A(1"^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W? `%it5  
最后来说说怎么处理break和continue )L)jvCw,e  
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。 h!vq~g  
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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