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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda XxQ2g&USk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ds5&5&af  
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, ^o<Nz8  
+mPB?5  
a2)*tbM 9\  
>'g60R[  
  class filler ATewdq[C  
  { m{Xf_rQ w  
public : T js{ )r9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d-&dA_ ?  
} ; o%Q'<0d  
cwU6}*_zn  
r 24]2A  
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: [o6<aE-  
Y{{,62D  
`b$I)UUm  
YWd(xm"4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !aoO,P#j  
[vJosbU;  
_\]UA?0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cl8Mv  
~t$VzL1  
J sdEA  
../(gG9  
二. 战前分析 9K y,oB  
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。 $>`8'I  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 XwGJ 8&N  
t/c^hTT  
#Z5~a9rO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "lMWSCas  
  /* --------------------------------------------- */ #jR?C9&!(  
vector < int *> vp( 10 ); 9$t@Gmn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \EqO;A%<  
/* --------------------------------------------- */ h<jIg$rA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <m\TZQBD  
/* --------------------------------------------- */ u(qpdG||7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y*Rqgpu $  
  /* --------------------------------------------- */ a#@ opUn-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [#V! XdQ,  
/* --------------------------------------------- */ XiUsaoQm3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (9h{6rc=I  
P|4a}SWU  
<7h'MNf&  
Z.:A26  
看了之后,我们可以思考一些问题: WV5R$IqY  
1._1, _2是什么? HKf3eC  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 #wcoLCjs)  
2._1 = 1是在做什么? {K}+$jzGVt  
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。 Yi,um-%  
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。 X13bi}O6#  
]z$<6+G  
>m46tfoM  
三. 动工 06r cW `  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JaTW/~ TU  
0_)\e  
@:8|tJu8b  
Y"U&3e,  
template < typename T > 3J{'|3x  
class assignment Z$gY}Bz  
  { P#]jPW  
T value; q2Dg~et  
public : GH!#"Sl8Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} F.6SX (x  
template < typename T2 > Z7/lFS'~N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f+RDvgkKU  
} ; bEJZh%j!  
}s9J+m  
Sx7xb]3XI"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NH!! .Z"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 'L7.a'  
\wP$"Z}j  
B;$5*3D+  
\qPrY.-  
  class holder \(s ";@  
  { 0Oq1ay^  
public : mNzZ/*n:  
template < typename T > # jyAq$I0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6C=.8eP  
  { Xb {y*',  
  return assignment < T > (t); 2oRmro  
} ~5zhK:7c  
} ; 4H)a7 <,  
SqLKF<tY]/  
[ CY=  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: .FyC4"b=c  
U/;Vge8{  
  static holder _1; b(F`$N@7C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0!T $Ef   
tVwN92*J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K,Vl.-4?  
而不用手动写一个函数对象。 p_D)=Ef|&  
6kk(FVX  
dcsd//E  
A}o1I1+  
四. 问题分析 "=)`*"rr  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 "7d_$.Z  
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。 MH-,+-Eq  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {1 mD(+pJ{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n%}0hVu  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e~1??k.;=  
Z~ (QV0}  
五. 问题1:一致性 ~EymD *  
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?| /$KW$NH4z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pbNVj~#6  
2P*O^-zRp  
struct holder TqC"lO>:Q  
  { p}\!"&,^m  
  // !!AutkEg>  
  template < typename T > uu:BN0  
T &   operator ()( const T & r) const =:lacK(0  
  { o5d)v)Rx=  
  return (T & )r; pE#0949  
} QGa"HG5NF  
} ; -3C~}~$>`  
. Hw^Nx  
这样的话assignment也必须相应改动: H Zc;.jJ  
iD9GAe}x  
template < typename Left, typename Right > kE1u-EA  
class assignment R[6&{&E:  
  { !Wk "a7  
Left l; &F)lvtt|  
Right r; *@< jJP4  
public : jw H)x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -c. a7  
template < typename T2 > `%VrT`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6mZFsB  
} ; NB[b[1 Ch  
EJZ2V>\_-0  
同时,holder的operator=也需要改动: l)zS}"F,  
on~rrSK  
template < typename T > gBN;j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const UCFef,VW  
  { fu/v1~X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2X:n75()  
} pq4frq  
j`bOJTBE  
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。 QAr1U7{(.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 SExd-=G  
nX~sVG{Q  
return l(rhs) = r; Y0DBkg  
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。 &( Z8G~h4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }Q*8QV  
:%{8lanO  
template < typename Tp > -Rmz`yOq}  
class constant_t MCvjdc3:  
  { h c "n?  
  const Tp t; 3OTSLF/  
public : ey:3F%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \;~>AL*  
template < typename T > VrHFM(RNe  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q%6*S!~  
  { 6D>o(b2  
  return t; sXAXHZ{  
} m$3&r2vgi  
} ; :)&_  
FXIQS'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E/ Pa0.  
下面就可以修改holder的operator=了 L(iWFy1& T  
|zSkQ_?54  
template < typename T > @?z*: 7a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >qOhzbAH{<  
  { z7}@8F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /W%{b:  
} arnu|paw  
n@xU5Q  
同时也要修改assignment的operator() 6g)21Mh#  
|<OZa;c+  
template < typename T2 > 3 *ZE``  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .Sm7na K  
现在代码看起来就很一致了。 i=Y#kL~f  
0-7xcF@s  
六. 问题2:链式操作 N[Fz6,ZG _  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3ILEc:<0J  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ZT!DTb B  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 jGId)f!)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 6B&':N98  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct GSsot%B u"  
mN, Od?q[  
template < typename T > ~%'M[3Rb  
struct result_1 0^4Tem@  
  { )g)X~]*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~R3@GaL1  
} ; YOqBIbp~&)  
!-[e$?-  
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: rB-&'#3%  
~ujY+ {  
template < typename T > wPOQy ~:  
struct   ref .(D-vkz'  
  { wTG6>l]H  
typedef T & reference; P@)z Nik[  
} ; lO[[iMHl<  
template < typename T > >%t"VpvR  
struct   ref < T &> R'He(x  
  { GC.   
typedef T & reference; C/!kMMh>vV  
} ; so1% MV  
W2s6!_AN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ft'?43J  
D >$9(  
template < typename T > jCkYzQUPz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const aVEg%8  
  { 3nMXfh/  
  return l(t) = r(t); w!7Hl9BW  
} ZJ1 %  
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。 ry0P\wY}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !IF#L0z  
R!5j1hMN`  
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 *bsS%qD]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (X;D.s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u.43b8!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C0J/FFBQ^  
最后的布局是: p{gJVP#l'Z  
                Add N2WQrTA:S+  
              /   \ "6o}g.  
            Divide   5 <;G.(CK@n  
            /   \ [5yLg  
          _1     3 w,n&K6<  
似乎一切都解决了?不。 edD19A  
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。 bkTk:-L5:  
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。 [7 oU =  
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: ]hRCB=G  
qXcHf6  
template < typename Right > J sde+G,N  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R1)v;^B|)  
Right & rt) const :+06M@  
  { A&XI1. j6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `ZhDoLpH<  
} 7b7@"Zw*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e'Njl?>3  
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。 5 o-WA1  
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。 `saDeur#X  
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。 D<% /:M  
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。 Wb4+U;C^!'  
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? Gf*|f"O  
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: hj[&.w  
u 6A!Sw  
template < class Action > Xy0*1$IS]  
class picker : public Action SHWD@WLE4  
  { g$+ $@~  
public : j6}/pe*;;T  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O!xul$9  
  // all the operator overloaded |L wn<y  
} ; ?> )(;Ir9  
kyR=U`OW  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Mwm9{1{  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: P3Ocfpf Bp  
^26vP7  
template < typename Right > VEFUj&t;xW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const PaIE=Q4gJ  
  { O(pa;&"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !X5n'1&  
} |}$ZOwc  
$IUe](a{d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l<X8Ooan#{  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 w\SfzJN  
c{4Y?SSx  
template < typename T >   struct picker_maker 0q}k"(9  
  { GE?M. '!{{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^I!u H1G  
} ; 1!/WC.0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bMU0h,|]  
  { n3x< L:)  
typedef picker < T > result; BeFCt;  
} ; q}x+#[Ef  
n06T6oc  
下面总的结构就有了: }*Z *wC  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 uPh/u!  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 3FetyW l'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 pd%h5|*n;  
至此链式操作完美实现。 'fo.1  
#ATV#/hW  
{zhajY7  
七. 问题3 d x52[W  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 +t[i68,%  
<gfkbDP2  
template < typename T1, typename T2 > [cfKvROG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i?^lEqy[  
  { ?OD43y1rzd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); J2Y S+%K  
} 4rDa Jd>,  
ku*H*o~  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Le,e,#hiY  
k z{_H`5.  
template < typename T1, typename T2 > ^p7g[E&  
struct result_2 U]Pl` =SL  
  { pXPLTGY<R+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; SobOUly5{  
} ; ;;f&aujSHD  
n.L/Xp@gc  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? @T 5dPmn  
这个差事就留给了holder自己。 HdR%n  
    /U@T#S  
yUY* l@v]  
template < int Order > w%'8bH!  
class holder; K (px-jY  
template <> 4arqlz lo  
class holder < 1 > 5oOF|IYi  
  { "Qci+Qq  
public : iCX Ki7  
template < typename T > x%]5Q/|Ur  
  struct result_1 vHmsS\\~9  
  { BK *Bw,KQ<  
  typedef T & result; .G/>X%X  
} ; VV'*3/I  
template < typename T1, typename T2 > vr2cDk{  
  struct result_2 og$%`o:{  
  { jXH?os%  
  typedef T1 & result; hAi`2GP.  
} ; CO5>Q o  
template < typename T > -5X*y4#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a]]>(Txc  
  { F'Lav?^  
  return (T & )r; =CqZ$  
} LFwRTY,G  
template < typename T1, typename T2 > $_5a1Lq1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D^-6=@<3KD  
  { 09_5niaz[  
  return (T1 & )r1; S W; %2  
} L!qXt(`  
} ; q{RH/. l  
$C.;GUEQ  
template <> @hVF}ybp  
class holder < 2 > GeydVT-  
  { MGbl-,]  
public : +!6dsnr8  
template < typename T > ]Oh8LcE#BF  
  struct result_1 %G43g#pD  
  { RX\l4H5;  
  typedef T & result; 8n'"RaLQ8  
} ; d&G#3}kOb%  
template < typename T1, typename T2 > \g;o9}@3~  
  struct result_2 2N /4.  
  { 5,~Ju>y*  
  typedef T2 & result; 5&Vp(A[m[  
} ; \+3P<?hD#  
template < typename T > =k0qj_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'n$TJp|s  
  { QA"mWw-Ds  
  return (T & )r; $-#|g  
} $C^tZFq  
template < typename T1, typename T2 > oU[>.Igi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F?y4 L9|e  
  { aMq|xHZ  
  return (T2 & )r2; ]IQ`.:g=9  
} vj#Y /B  
} ; ]f}#&]<(T  
iD"9,1@~n  
.$~zxd#zo  
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> >。 jM07&o]D  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dd> qy  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Li2-G  
Bsc&#  
return l(i, j) = r(i, j); 3@*orm>em  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +$SJ@IH[<  
*p  !F+"  
  return ( int & )i; 4n5r<?rY  
  return ( int & )j; G[4$@{  
最后执行i = j; #[LnDU8>9  
可见,参数被正确的选择了。 E9]\ I> v  
`{v!|.d<  
,e93I6  
'Z{_w s  
}#D+}Mo!,  
八. 中期总结 QKVFH:"3  
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: (fUpj^E)p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T=~D>2C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _Yqog/sG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor SSH 1Ge5|  
@4FG & >kQ  
Ro:DAxi @L  
]Te,m}E  
xa&5o`>1G  
PN"s ^]4  
九. 简化 1RM@~I$0  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?BA~$|lfxu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @ )< 3Z  
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: q  W"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 JIH6!  
  +-*/&|^等 O*dtVX  
2. 返回引用。 fFiFS\''V  
  =,各种复合赋值等 ='z4bU  
3. 返回固定类型。 Yb? L:,a(I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zho$g9*  
4. 原样返回。 ,)beK*Iw  
  operator, +>*! 3x+sE  
5. 返回解引用的类型。 J&w'0  
  operator*(单目) 1Vi3/JM @  
6. 返回地址。 D\CjR6DE  
  operator&(单目) u+_6V  
7. 下表访问返回类型。 6aq=h`Y  
  operator[] H7Y :l0b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0~( f<:  
  operator<<和operator>> Z6\H4,k&  
>"?jW@|g  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 >\s8S}p  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U9/6F8D1Y1  
q:a-tdv2  
template < typename Left > @en*JxIM  
struct value_return !QXPn}q^0  
  { {I^@BW-  
template < typename T > ,B8u?{O  
  struct result_1 s+ a} _a:  
  { }Y`D^z~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?j^:jV  
} ; [==x4N b  
FA7q pc  
template < typename T1, typename T2 > U ,7O{YM  
  struct result_2 4Uzx2   
  { 2, R5mL$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; UVz}"TRq.  
} ; =+ vl+h  
} ; FofeQ  
H:5- S  
d,+a}eTP'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q xm:5P  
)0UXTyw^  
下面我们来剥离functor中的operator() ~M Mv+d88  
首先operator里面的代码全是下面的形式: AR?1_]"=  
L<H zPg  
return l(t) op r(t) LAjreC<W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) RIV + _}R  
return op l(t) n5s2\(  
return op l(t1, t2) bg/a5$t  
return l(t) op |SSe n#PYp  
return l(t1, t2) op !E.CpfaC  
return l(t)[r(t)] t;/s^-}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b-Xc6f  
H9+[T3b  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: /]>8V'e\  
单目: return f(l(t), r(t)); }_|qDMk+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I;GbS`  
双目: return f(l(t)); E=$li  
return f(l(t1, t2)); 0hv}*NYd  
下面就是f的实现,以operator/为例 45aFH}w:  
ApSzkPv*  
struct meta_divide ^jB17z[  
  { +.pri  
template < typename T1, typename T2 > j[Z<|Da  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [$e\?c  
  { <; P40jDL  
  return t1 / t2; PHU$<>  
} \\9I:-j:p  
} ; /^rJ`M[;  
#Mm1yXNu  
这个工作可以让宏来做: /#-zI#iK  
pz0Q@n/X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ UB2Ft=  
template < typename T1, typename T2 > \ a%XF"*^v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6z2WN|78  
以后可以直接用 /L^pU-}Z0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <1eD*sC?g  
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 _2~+%{/m,  
(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。。。) 5lrjM^E|  
H63?Erh>a  
F1GFn|OA  
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 p:?h)'bA<  
\PL0-.t,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'aqlNBG*  
class unary_op : public Rettype w0&|8y  
  { Y{D?&x%yq  
    Left l; _h^er+d!_  
public : ';zS0Yk  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PFI^+';  
%@MO5#)NI  
template < typename T > PTP0 _|K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3{H&{@Q  
      { e#!,/p E  
      return FuncType::execute(l(t)); dj2w_:&W  
    } (;cKv  
c0f8*O4i  
    template < typename T1, typename T2 > rk8Cea  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dj9ecV`  
      { EV[ BB;eb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %v)+]Ds{  
    } mTBSntZx  
} ; #7Jvk_r9Y  
DDBf89$\  
%G/(7l[W  
同样还可以申明一个binary_op pF<KhE*V  
`dJ?j[P,p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }ki6(_  
class binary_op : public Rettype p|n!R $_g\  
  { q_86nvB<  
    Left l; oCSJ<+[(C  
Right r; &6&$vF65c  
public :  N~vK8j@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OICH:(t_  
MmH(dp+  
template < typename T > Y$0K}`{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [oG Sy5bB  
      { "?S> }G\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %0q)PT\  
    } }m93AL_y  
w~ O)DhC  
    template < typename T1, typename T2 > *hlinQKs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [13NhF3.P  
      { D:0?u_[W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zb. ^p X  
    } 1 &-%<o  
} ; %@^9(xTE  
Pf#DBW*  
>A>_UT_"  
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 DbrK, 'b%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I/_,24[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) F0KNkL>&g  
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。 (V<pz2\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R47tg&k6[  
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。。。 y\XWg`X y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 48LzI@H&  
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) u85?f  
下面是修改过的unary_op f"Kl? IN8  
6yK"g7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~F13}is  
class unary_op jygKw+C  
  { !~`aEF3  
Left l; paZcTC  
  `P jS  
public : T854}RX[{  
IeAUVR S)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Xu& v3Y~k  
\me-#: Gu  
template < typename T > =~q Xzq  
  struct result_1 UQnv#a>  
  { ^~W s4[Guo  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d(F4-kBd  
} ; tUhr gc  
G5 *_  
template < typename T1, typename T2 > xM13OoU  
  struct result_2 8X)1bNGqhe  
  { ,lQfsntk'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cB_ 3~=fV  
} ; 9 =D13s(C  
9d8U@=  
template < typename T1, typename T2 > %B(E;t63W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K}8wCS F  
  { J<-2dvq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T1M>N  
} B&?xq)%*#  
9&Ny;oy#6  
template < typename T > AME<V-5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T;#:Y  
  { X!K:V~WG  
  return OpClass::execute(lt(t)); #Ti5G"C  
} eb7~\|9l1i  
Hr/Q?7g  
} ; e!P]$em|1E  
\4n9m  
lFD/hz7lc  
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 [cT7Iqip  
好啦,现在才真正完美了。 {}tv(8]^  
现在在picker里面就可以这么添加了: m_b_)/  
[Y8ot-6  
template < typename Right > )w0K2&)A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |3=tF"h  
  { jN{+$ @cI  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _F3= H]P  
} ,S-zY\XB  
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 016Xg5  
>/7[HhBT  
/,3:<I  
m-'+)lB  
0 2q*z>:^  
十. bind 3`{[T17  
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。 cLm{gd4 W  
先来分析一下一段例子 0b+End#mp  
J>^KQ  
e@L?jBj8m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8[d6 s  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q@}tv =}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GtkZ%<KF9  
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。 ;xjw'%n,  
我们来写个简单的。 =EUi| T4:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?Bsc;:KF  
对于函数对象类的版本: !N\i9w}  
^\FOMGai  
template < typename Func > B^BbA-I  
struct functor_trait AUPTtc`#Y  
  { Bu#\W  
typedef typename Func::result_type result_type; g/OL ^A  
} ; * NdL4c~  
对于无参数函数的版本: yYvv!w+@Q  
PZhpp"  
template < typename Ret > bf$4Z: Y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <26Jif:  
  { q[TW  
typedef Ret result_type; 9FmX^t$T  
} ; qrY]tb^K  
对于单参数函数的版本: X;3gKiD  
?o_ D#gG*  
template < typename Ret, typename V1 > ,{sCI/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *+>QKR7  
  { ePe/@g1K*  
typedef Ret result_type; "U iv[8B  
} ; hlBqcOpkKg  
对于双参数函数的版本: )}4xmf@g l  
cfUG)-]P~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > FWuk@t[<O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > i`EG80\[Z  
  { qh/}/Sl;  
typedef Ret result_type; H6i;MQ  
} ; T<~?7-O"  
等等。。。 )U:W 9%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <9aa@c57  
CYN")J8V  
template < typename Func > _rfGn,@BH  
struct func_return j(];b+>  
  { lvIdYf$?  
template < typename T > @1+({u#B  
  struct result_1 OM#eJ,MH<)  
  { 'v_VyK*w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rPF2IS(5  
} ; XV:icY  
U-lN-/=l6  
template < typename T1, typename T2 > gshgl3   
  struct result_2 b[ .pD3  
  { 8B|B[,`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [:bYd}J  
} ; K) {\wV="  
} ; F@jyTIS^  
p|VgtQ/ )%  
4'U #<8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Wf5ohXm>  
m7NrS?7  
template < typename Func, typename aPicker > p^?]xD(  
class binder_1 VT5o#NR{R  
  { uI+^8-HZ;  
Func fn; IjnO2X  
aPicker pk; Qj(|uGqm3  
public : FAF+}  
QOKE9R#Y  
template < typename T > _.K<#S  
  struct result_1 i2 m+s;  
  { xGo,x+U*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <ly.l]g  
} ; [E4#|w  
qn#f:xltu  
template < typename T1, typename T2 > Nt P=m @  
  struct result_2 FOD_m&+  
  { ?;?$\ b=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [Z{0|NR  
} ; qo5WZ be  
J G3#(DVc;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \EOPlyf8x  
_Sn7z?  
template < typename T > oO~LiK>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $C~OV@I  
  { x /xd  
  return fn(pk(t)); 9ZXEy }q57  
} 3ew`e"s  
template < typename T1, typename T2 > ;-@v1I;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q8P$Md-=b1  
  { =#sr4T  
  return fn(pk(t1, t2)); 2N[S*#~*e  
} I,wgu:}P#  
} ; <-K'9ut,  
DW.vu%j^[  
N!W2O>VS  
一目了然不是么? 6A*k  
最后实现bind vILq5iR  
3v7*@(y  
@>SirYh  
template < typename Func, typename aPicker > o@blvW<v7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C J#1j>  
  { ^E`SR6_cmj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |XoW Z,K  
} fC^POLn[f  
PcQqdU^!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 nK;c@!~pS  
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。 EG3?C  
Zh,{e/j  
十一. phoenix |*-&x:p7O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =}7[ypQM`]  
@h";gN  
for_each(v.begin(), v.end(), Zm~oV?6  
( ?5MOp  
do_ mq*Efb)!  
[ K`#bLCXEV0  
  cout << _1 <<   " , " :{ Q[kYj  
] ";$rcg"%X  
.while_( -- _1), f*& 4d  
cout << var( " \n " ) @ob4y  
) MH=;[| N  
); ^i!6q9<{e  
"~^ #{q  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: -=CZhp  
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 U5x&? n<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 cop \o4ia  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Uel^rfE`  
T\Ld)'fNv  
qKL mL2O  
template < typename Cond, typename Actor > N 56/\1R  
class do_while qL?`l;+  
  { |H7f@b]Sk  
Cond cd; fNTe_akp  
Actor act; eJ O+MurO  
public : TDo!yQ  
template < typename T > 7U_OUUg  
  struct result_1 `X ;2lgL  
  { 9et%Hn.K'  
  typedef int result_type; N5\]VCX  
} ; _6k ej#o8  
7C"&f *lEi  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !H[K"7w  
` $N()P  
template < typename T > ,U^V]jC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2J5RZg9jL  
  { B8sc;Z.  
  do `rLy7\@;  
    { -U#e  
  act(t); TaI72"8  
  } #2\ 0#HN  
  while (cd(t)); xpjv @P  
  return   0 ; Q5~Y;0'  
} D?:AHj%gW  
} ; lZ![?t}2`  
c.;}e:)s  
zEYT,l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mxQPOu  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 fce~a\y0  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 r[ }5<S Q  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 AV%t<fDG#  
下面就是产生这个functor的类: /$NZj" #  
u^Sa{Jk=  
qe{:9  
template < typename Actor > x%d\}%]  
class do_while_actor XFv)]_G  
  { !9ytZR*  
Actor act; ub,GF?9  
public : ) ir*\<6Y=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} WQ>y;fi5/{  
c&AJFED]<  
template < typename Cond > ?1kXV n$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +J<igb!S  
} ; ^< o"3?  
z;#]xCV  
-0 o1iU7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #'&&&_Hu3  
最后,是那个do_ eNEMyv5{w4  
1U(P0$C  
WY)*3?  
class do_while_invoker ] eO25,6  
  { Dq:>]4%  
public : +i0j3.  
template < typename Actor > ;VI/iwg  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mufJ@YS#  
  { `: R7j f  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7I0[Ii  
} Z>t,B%v  
} do_; w#Di  
`BOG e;pl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z&a>cjt_;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n#Y=y#  
最后来说说怎么处理break和continue MaS"V`NI  
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。 $pLJtQ  
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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