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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A5RN5`}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H8zK$!  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, V)-+Fd,=  
m6K}|j  
'$IKtM`L  
_LUhZlw  
  class filler \0I_<  
  { ,RI Gc US  
public : VUGmi]qd  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I-)+bV G  
} ; 4Zddw0|2  
m@F`!qY~Y\  
Q&ptc>{bH6  
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: x8\?}UnB  
y`5 9A  
Jr!JHC9i  
D~iz+{Q4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >d*@_ kJM  
!bx;Ta.  
)Y0!~# `  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (ejvF):|  
&|ex`nwc0  
y0.'?6k  
z}9(x.I  
二. 战前分析 ,vawzq[oSy  
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。 0 [# 3;a  
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 Z'W =\rl  
"1*:JVG  
VG#EdIiI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vjCu4+w($Z  
  /* --------------------------------------------- */ zOIDU  
vector < int *> vp( 10 ); ^4hO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1~`fVg  
/* --------------------------------------------- */ `pS9_ NYZ}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); EhvX)s  
/* --------------------------------------------- */ %y[h5*y*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); NiK4d{E&  
  /* --------------------------------------------- */ E\EsWb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); glxsa8  
/* --------------------------------------------- */ TnA-;Ha  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); J#(LlCs?@c  
D& i94\vVa  
}W8;=$jr  
e4_rC'=  
看了之后,我们可以思考一些问题: [;yOBF  
1._1, _2是什么? W:nef<WH  
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。 On.{!:"I/  
2._1 = 1是在做什么? rJT a  
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。 q5+4S5R*^  
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。  RVmh6m  
EU;9 *W<  
eHZws`W  
三. 动工 (@VMH !3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: LEf^cM=>  
n\D&!y[]F  
P=Jo+4O  
'ya{9EdlT  
template < typename T > E GS)b  
class assignment (gU!=F?#m  
  { T/~f~Zz  
T value; Bahm]2  
public : |F[+k e  
assignment( const T & v) : value(v) {} k5e;fA/w  
template < typename T2 > 50wulGJud  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]7BvvQ  
} ;  `25yE/  
{duz\k2  
}C?'BRX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2\{M:\2o  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7U"g3 a)=  
itP,\k7>d  
*#|&JIEsi  
783,s_  
  class holder p38-l'{#  
  { JR21>;l#2  
public : HM1Fz\Sf  
template < typename T > aFm_;\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &`r-.&Y  
  { a#k6&3m&  
  return assignment < T > (t); & h)yro  
} 6;d*r$0Fc  
} ; 1(R}tRR7R  
ZvX*t)VjTz  
*OsQ}onv  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: _6hQ %hv8  
;`{H!w[D  
  static holder _1; ueWEc^_>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3(N$nsi  
NwvC[4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,/2Vt/lt  
而不用手动写一个函数对象。 RSRS wkC  
An0|[uWH  
\?-<4Bc@  
4k1xy##  
四. 问题分析 J!(<y(l  
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。 G>}255qY  
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。 gZXi]m&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AV]2 euyn  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :eCwY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J yK3{wYS  
3;9^  
五. 问题1:一致性 cqkV9f8Ro  
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?| 4F:\-O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `/+>a8  
u c)eil  
struct holder ;JT-kw6l5K  
  { RbnVL$c  
  // =y*IfG9b  
  template < typename T >  8dA~\a  
T &   operator ()( const T & r) const $%d*@ 'c  
  { oZgjQM$YP  
  return (T & )r; <n$'voR7]  
} .~;\eW[  
} ; qe#tj/aZ  
$a]`nLUa  
这样的话assignment也必须相应改动: !f [_+CD  
9cF[seE"0  
template < typename Left, typename Right > ^^$s%{ep"  
class assignment q3!bky\  
  { #trK^(  
Left l; S%>]q s  
Right r; dZ@63a>>@  
public : gr2U6gi  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2/^3WY1U  
template < typename T2 > b8UO,fY q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } k4;7<j$ir  
} ; (L&d!$,Dv  
CHX#^0m.  
同时,holder的operator=也需要改动: %tGO?JMkd  
1))8 A@,  
template < typename T > _G@GpkSe>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const lL3U8}vn  
  { 24eLB? H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); q<1 ~ vA9  
} u6JM]kR  
>kVz49j  
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。 T0)@pt7>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 TvbE2Q;/UL  
rV#ch(  
return l(rhs) = r; #*Ctwl,T  
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。 f ;n3&e0eC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: li.;IWb0+)  
sO@Tf\d  
template < typename Tp > Q;rX;p^W  
class constant_t ~]2K ^bh8&  
  { 6i/(5 nQ  
  const Tp t; ?Uo BV$  
public : R\[e!g*I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [4f{w%~^  
template < typename T > &^jXEz;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const > ~O.@|  
  { @ j/a=4o[  
  return t; s$j,9uRr  
} tR$NRMZ.  
} ; (sZ"iGn%  
8":Q)9;%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M\BRcz  
下面就可以修改holder的operator=了 WpvhTX  
]Y&VT7+Z  
template < typename T > abVmkdP_s  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?:0Jav  
  { ECmW`#Otb)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); w7L) '9  
} 8}:nGK|kx  
CqC`8fD1  
同时也要修改assignment的operator() Ny/MJ#Lq  
VIf.q)_k  
template < typename T2 > t]G:L}AOl  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JBZ@'8eqi]  
现在代码看起来就很一致了。 I&5!=kR  
\  Cj7k^  
六. 问题2:链式操作 8&dF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?a]mDx>xh  
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。 owv[M6lbD  
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。 F!K>Kz  
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。 dPRra{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a 1*p*dM#  
f|(M.U-  
template < typename T > BMf@M  
struct result_1 dj%!I:Q>u  
  { 9lE_nc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; alb.g>LNPP  
} ; |y!A&d=xYn  
],].zlN  
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: d/ @,@8:  
&%Tj/Qx  
template < typename T > ySI !d|_  
struct   ref oP.7/*p  
  { poFg 1  
typedef T & reference; }(u ol  
} ; P!k{u^$L  
template < typename T > FVBYo%Ap  
struct   ref < T &> A+{VGP^  
  { 8dhUBJ0_  
typedef T & reference; *8XEYZa  
} ; QmIBaMI#  
>LuYHr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B>.qd  
4KrL{Z+}  
template < typename T > 5kXYeP3:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Aiea\j Bv  
  { :U x_qB  
  return l(t) = r(t); <54 S  
} GPkpXVm  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Y nZiT e@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `P ,d$H "  
PFK  '$  
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 :\U{_@?`%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;A!BVq  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v*yuE5{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Sa5G.^ XI  
最后的布局是: S21,VpW\  
                Add 5/z/>D;  
              /   \ \nqS+on]  
            Divide   5 jF*j0PkNdb  
            /   \ KY] C6kh  
          _1     3 ^sg,\zD 'X  
似乎一切都解决了?不。 ~y[7K{{ ;T  
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。 >yh2Lri  
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。 0 0U> F  
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: /H+a0`/  
q"_QQ~  
template < typename Right > \5cpFj5%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const GowH]MO  
Right & rt) const Dn}Jxu'(  
  { ei5~&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h`.&f  
} k-""_WJ~^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2VCI 1E  
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+1^4::+  
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。 3DG_QVg^v  
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。 ^y4Z+Gu[  
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。 :p6M=  
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? FNId ;  
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: vSLtFMq^(  
!$>R j  
template < class Action > 9 JK Ew  
class picker : public Action @$K"o7+]   
  { cPc</[x[W  
public : 5+ MS^H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [;sRV<  
  // all the operator overloaded 0'o:#-  
} ; -RK- Fu<e  
8kDp_s i  
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。 8qu6.  
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: ^L&iR0  
lCHO;7YHX  
template < typename Right > xFg>SJ7]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iMRwp+$  
  { tIS<U(N ;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ef13Q]9|  
} 0S$N05  
=zs`#-^8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 57'4ljvYi  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 2jCfT>`3  
7W.~  
template < typename T >   struct picker_maker H~z`]5CN  
  { PRE|+=w$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6Sn.I1Wy  
} ; QUQ'3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `,*5wBC  
  { 1D!<'`)AY  
typedef picker < T > result; # c^z&0B}  
} ; LC!bIm5'  
}|5Pr(I  
下面总的结构就有了: m/EFHS49  
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。 4#hSJ(~7S  
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。 J`1rJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V,N%;iB}  
至此链式操作完美实现。 t}tEvh  
G?Hdq;  
G9<X_  
七. 问题3 /fV;^=:8c  
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。 q?/a~a  
T:W4$P  
template < typename T1, typename T2 > w_u\sSQ`!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OJy#w{4  
  { 3>VL}Ui}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); CF5`-wj/#  
} 0>Z_*U~6  
*% @h(js  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: =+d?x 56  
Vj>8a)"B5a  
template < typename T1, typename T2 > sZF6h=67D  
struct result_2 gCY';\f!  
  { v0jgki4 t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ] {HI?V  
} ; TBU&6M>{3  
I`4*+a'q&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? L4y4RG/SJ:  
这个差事就留给了holder自己。 Nf1-!u7  
    k7usMVAA  
QGmn#]w\\  
template < int Order > SS.dY""89  
class holder; <B8!.|19  
template <> N_[*H  
class holder < 1 > e'D&8z_;  
  { 3WIk  
public : O/(xj2~$ J  
template < typename T > vTw>JNVI  
  struct result_1 GYUn6P  
  { 'u<juFr  
  typedef T & result; RQu(Wu|m.  
} ; $[=%R`~w  
template < typename T1, typename T2 > J!U}iD@occ  
  struct result_2 S\!ana])  
  { ChXq4]  
  typedef T1 & result; #" iu| D  
} ; [-oc>; `=l  
template < typename T > 9|CN8x-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LOV)3{m  
  { l3F6AlPql  
  return (T & )r; Jz *;q~  
} \7'{g@C(  
template < typename T1, typename T2 > $43qME  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &m:uO^-D  
  { /{--+ C  
  return (T1 & )r1; >]5P 3\AQV  
} W#WVfr  
} ; Sa;qW3dt3E  
tS8u  
template <> :yjKL^G>  
class holder < 2 > WWHoi{ q  
  { _8UDT^?8,  
public : L.0mk_&  
template < typename T > ]G< Vg5  
  struct result_1 a]tVd#  
  { Px`!A EFd[  
  typedef T & result; Q9G;V]./  
} ; xLH)P<^`C  
template < typename T1, typename T2 > CooQ>f  
  struct result_2 Y,t={HiclX  
  { ,0HRAmG  
  typedef T2 & result; F,)%?<!I  
} ; j*TYoH1  
template < typename T > 2Gaa(rJ5o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6]%sFy2  
  { * U=s\  
  return (T & )r; pYZ6e_j1 ~  
} 'o>B'$  
template < typename T1, typename T2 > rK]Cr9WM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =CVBBuVy  
  { }"!I[Ek> y  
  return (T2 & )r2; q\p:X"j|  
} tQYM&6g  
} ; ILShd)]Rw  
RcU}}V  
' x35=@  
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> >。 !s?nJ(p  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I( 7NQ8H x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Hm'=aff6A  
\WB<86+z  
return l(i, j) = r(i, j); =\:qo'l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s?,Ek  
Opc ZU{4 b  
  return ( int & )i; JB]q   
  return ( int & )j; ia E^a^*  
最后执行i = j; H{?vbqQ  
可见,参数被正确的选择了。 g0Gf6o>2  
YRN06*hS  
v+#}rUTF  
OL,TFLn4  
^qQZT]  
八. 中期总结 |My4SoOF  
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: FOy|F-j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8=uu8-l8g  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x$Oq0d{T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor n!xt5=x P{  
/Uy"M:|V1  
]B3=lc"  
Vi]W|bP  
kbMWGB%;  
OO*zhGD;[  
九. 简化 d,Yw5$i  
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。 P&ptJtNg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6'G6<8 >-  
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: Jx](G>F4f1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yS(fILV  
  +-*/&|^等 8sM|%<$=j  
2. 返回引用。 EL 8<U  
  =,各种复合赋值等 l@+7:n4K0  
3. 返回固定类型。 JJ2_hVU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :hFIl0$,"3  
4. 原样返回。 9s$CA4?HP  
  operator, [b>Fn%y  
5. 返回解引用的类型。 >A"v ed8  
  operator*(单目) DiwxXqY  
6. 返回地址。 \T:i{.i  
  operator&(单目) 6BbGA*%{  
7. 下表访问返回类型。 |G,tlchprs  
  operator[] "(z5{z?S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vyX\'r.~7  
  operator<<和operator>> r6} |hpJ8  
Et/\xL  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 @As[k2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: c[4i9I3v  
`e|0g"oP  
template < typename Left > <vh/4  
struct value_return kJzoFFWo$  
  { '~[d=fwH  
template < typename T > e2t-4} ww  
  struct result_1 QaS7z#/?.  
  { h WtVWVNL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2ZMb<b4H  
} ; e .2ib?8  
{kCw+eXn?  
template < typename T1, typename T2 > T| V:$D'  
  struct result_2 IsM}' .  
  { ]#l/2V1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o(LFh[  
} ; %gyLCTw  
} ; &cHV7  
o9%)D<4M  
bM!_e3ik;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?:8ido#-  
+*T7@1  
下面我们来剥离functor中的operator() Dhw(#{N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;q:zT\A  
$M lW4&a|  
return l(t) op r(t) Ax?y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) O%(fx!c`  
return op l(t) _w/EP  
return op l(t1, t2) D!NQ~'.a=2  
return l(t) op mdmvT~`  
return l(t1, t2) op !tMuuK?IL=  
return l(t)[r(t)] BJB^m|b)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] g-H N  
P+PR<ZoI{f  
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: Xti[[sJ  
单目: return f(l(t), r(t)); O[s{ Gk'>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s'a/j)^  
双目: return f(l(t)); Z X(z;|l45  
return f(l(t1, t2)); Hl/ QnI!  
下面就是f的实现,以operator/为例 BuWHX>H  
C8e !H  
struct meta_divide 9S7 kUl{  
  { K[Kh&`T  
template < typename T1, typename T2 > &7b|4a8B%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TI#''XCB5  
  { !\i\}feb  
  return t1 / t2; {7;8#.S72  
} UXugRk%d  
} ; V_RTI.3p  
dC $Em@Nb  
这个工作可以让宏来做: d`nVc50  
XZJ+h,f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <2|O:G  
template < typename T1, typename T2 > \ Q6AC(n@:FV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YN2sd G  
以后可以直接用 wztA3ZL*W1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) H!nr^l'+  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 `m>*d!h=  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) :x{NBvUIc  
S\5bmvqP"  
B}?5]N==]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ( Qcp{q  
~ ! 3I2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > " '6;/N  
class unary_op : public Rettype qg!|l7e  
  { ~j5x+yC  
    Left l; m~Bl*`~M  
public : }L3oR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]Nl=wZ#`  
2viM)+  
template < typename T > :Jy'# c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C] 9 p5Hs  
      { *R3f{/DK  
      return FuncType::execute(l(t)); PBxCx3a{  
    } 6s\Kt3=  
.k9{Yv0  
    template < typename T1, typename T2 > 7J|VD#DE$Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0-|byAh  
      { \B 0ywN?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2Sp=rI  
    } pN9A{v(  
} ; %8Dz o  
a{J,~2>  
NqEA4C  
同样还可以申明一个binary_op dBe`p5Z  
oiyzHx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A~ +S1  
class binary_op : public Rettype s]mY*@a%  
  { dd%h67J2<  
    Left l; : G`hm{  
Right r; >teO m?@U  
public : \ZhfgE8{%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~r$jza~o(  
]Xf% ,iu  
template < typename T > UIAj]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x-<)\L&  
      { gV`=jAE_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [],1lRYI9_  
    } +|@rD/I6  
l)w Hl%p  
    template < typename T1, typename T2 > J.dLPKU;-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t|!j2<e  
      { z=_Ef3`M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \, &co  
    } .G(llA}  
} ; f0<%&2ym  
]oV{t<0a  
QgD g}\P  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 P=+nB*hG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )aao[_ZS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H_Kj7(=&>  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?wF'<kEH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T<@cd|`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Fxqp-}:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n?ctLbg  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) |'+eMl  
下面是修改过的unary_op #8bsxx!s  
ofMY,~w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > U uM$~qf/K  
class unary_op ;)I'WQ]Q  
  { NeBsv= [-  
Left l; Ppt2A6W  
  80Y\|)  
public : <~X>[PK<  
gE hN3(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @]c(V%x   
,i6RE  
template < typename T > `^Eae  
  struct result_1 N2$I}q%  
  { c$`4*6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }KKY6D|d>  
} ; X3:XTuV   
V0(o~w/W%!  
template < typename T1, typename T2 > z%7SrUj2  
  struct result_2 rVa?JvDO=  
  { 6ubL1K  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fr}Eaa-{^  
} ; X_G| hx  
j:&4-K};Z`  
template < typename T1, typename T2 > |*X*n*oI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K+)%KP  
  { zYv#:>C8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |U k" {  
} q;D+ai  
F@!Td(r2  
template < typename T > qG/fE'(j&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hiv!BV|  
  { wpt='(  
  return OpClass::execute(lt(t)); %?hsoj&k  
} m8JR@!t7  
T y@=yA17  
} ; Rek -`ki5F  
"ZHtR/;  
\[>9UC%  
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 %|l8f>3[  
好啦,现在才真正完美了。 bo=ZM9  
现在在picker里面就可以这么添加了: !.<T"8BUpv  
H,<7G;FPT  
template < typename Right > g3sUl&K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b7\ cxgRq  
  { \zkw2*t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vF/ =J  
} )|<_cwz  
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。 4YMX|1wd)  
)Vk6;__  
" ;w}3+R  
xf>z@)e  
|nk3^;Yf  
十. bind l\!-2 T6Y  
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。 ]G}B 0u3  
先来分析一下一段例子 Q2%QLM:.,  
O:/y Ac`  
0l#)fJo  
int foo( int x, int y) { return x - y;} RF!1oZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9H]Lpi^OH  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =}fd6ea(o  
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。 @C-dG7U.P  
我们来写个简单的。 R,!Q Zxmg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: daAyx-  
对于函数对象类的版本: TfZ6F8|B  
;#) mLsl  
template < typename Func > JH]K/sC>  
struct functor_trait |m?vVLq  
  { 2~p[7?sp'  
typedef typename Func::result_type result_type; q 'a  
} ; "?GebA  
对于无参数函数的版本: ZDYJhJ.  
0ZPV' `KGp  
template < typename Ret > 9kY[j2,+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8g7,2f/ }  
  { kK~IwA  
typedef Ret result_type; ?vGf fMm  
} ; 5lJ )(|_  
对于单参数函数的版本: 1GE|Wd  
Q1&P@Io$  
template < typename Ret, typename V1 > +>g`m)?p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =KX<_;E  
  { =]Hs|{  
typedef Ret result_type; }98>5%Uv  
} ; agOk*wH5  
对于双参数函数的版本: i!dv0|_  
\H5Jk$*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *sfD#Bi]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > dd7 =)XT+  
  { 2#/p|$;Ec'  
typedef Ret result_type; YY4-bNj[p  
} ; 7TX,T|>9  
等等。。。 VLg EX4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *Wb=WM-.  
)yb+M ez  
template < typename Func > SHqyvF  
struct func_return =j /hl  
  { I7\ &Z q  
template < typename T > &,-p',\-  
  struct result_1 #G,XDW2"w  
  { EkKnUD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _#qe#  
} ; I(n* _bFq  
re,.@${H  
template < typename T1, typename T2 > a%J6f$A#  
  struct result_2 dyFKxn`,  
  { qG >DTKIU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I8op>^N"  
} ; C@HD(..#  
} ; c 8QnN:n  
EH+~].PJd  
.1*DR]^`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #DP7SO  
2Q$\KRE  
template < typename Func, typename aPicker > f'dK73Xof  
class binder_1 7-9;PkGG.A  
  { =!-5+I#e  
Func fn; ~ |,e_ zA  
aPicker pk; ,R-Y~+!  
public : h <[+HsI  
D)&o8D`  
template < typename T > f@:CyB GQ  
  struct result_1 j [S`^2  
  { iTNqWU-o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?:|YGLaB  
} ; U?U(;nSR\A  
j/<??v4F4  
template < typename T1, typename T2 > uJ'9R`E ]1  
  struct result_2 A1,4kqmE  
  { `f'C[a"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fEu9Jk  
} ; +>3]%i- \  
It 2UfW  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} qZ G-Lh  
,p,Du F  
template < typename T > U=o Z.\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WhUa^  
  {  "jU  
  return fn(pk(t)); bBE^^9G=Z  
} }g,X5v?W  
template < typename T1, typename T2 > z=?0)e(H,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'rV2Bt,  
  { 6hbEO-(  
  return fn(pk(t1, t2)); C"T ,MH  
} '}O!2W&Y]%  
} ; PF ;YE6  
|qL;Nu,d  
R/N<0!HZ  
一目了然不是么? l:tpL(%  
最后实现bind ofEqvoi@  
{qAu/ixp  
'=%i,  
template < typename Func, typename aPicker > `QCD$=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jCWu\Oe  
  { R;=6VH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E0bFx5e5fu  
} lgG8!Ja  
.D@/y uV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !yCl(XT  
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。 FYeEG  
[u\CDsX  
十一. phoenix px&=((Z7>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [>uwk``_  
iy 3DX|]  
for_each(v.begin(), v.end(), [oHOHp/V  
( Pw #2<>  
do_ M-91 JOt~  
[ ~M[>m~8  
  cout << _1 <<   " , " O&P>x#w  
] ag/u8  
.while_( -- _1), OX,F09.C  
cout << var( " \n " ) 2?*1~ 5~I  
) ` t\z   
); pFH?/D/q  
L9'-  
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: cd"wNH-  
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 `1p?*9Ssn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &(\@sxAyZ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l_sg)Vr/b  
>\-3P $  
Hrv),Ce  
template < typename Cond, typename Actor > wL|7mMM,  
class do_while zuj;T,R;  
  { I! ITM<Z$l  
Cond cd; &.*T\3UO  
Actor act; <\xQ7|e  
public : @{de$ ODu  
template < typename T > \1khyF'  
  struct result_1 ]*h&hsS 0  
  { |x[$3R1@  
  typedef int result_type; r2)pAiTM*  
} ;  bn|DRy  
A@ { !:_55  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0kz7 >v  
f8F1~q  
template < typename T > D99N#36PU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S%P3ek>3  
  { `w(sXkeaI  
  do cl#OvQ  
    { `i{4cT8:  
  act(t); ^"/Dih\_  
  } 9/Q S0  
  while (cd(t)); GfQ^@Tl  
  return   0 ; !%)L&W_  
} n%8#?GC`  
} ; V'$oTZ`  
^8U6"O6|X  
ma`w\8 a  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;C6O3@Q  
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。 IM2/(N.%  
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。 t"#lnG!G  
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。 | )S{(#k  
下面就是产生这个functor的类: |<7i|J  
>T$7{ ~  
3# :EK M~!  
template < typename Actor > 2tlO"c:_/  
class do_while_actor 'NRN_c9  
  { G:){^Z?  
Actor act; w-8)YJ Y  
public : gtl;P_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aSxG|OkKy  
Ny[s+2?  
template < typename Cond > "Vq@bNtu+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y>&VtN{E  
} ; )<tzm'Rc  
8:BQHYeJK  
!4!S{#<q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6#/LyzZq|  
最后,是那个do_ 3 pHn_R  
U &f#V=Rg  
CJtr0M<U+  
class do_while_invoker \_)02ZT:  
  { nN!vgn j  
public : la1D2 lM  
template < typename Actor > MH2OqiCI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <m:4g ,6  
  { {m>~`   
  return do_while_actor < Actor > (act); sL;z"N@PK  
} SIJ# ?0,  
} do_; V&$  J;  
t P At?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Fj36K6!#?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'XG:1Bpm  
最后来说说怎么处理break和continue gA|!$ EAM  
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。 ~&vA_/M  
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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