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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %@{);5[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 UEJX0=  
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_H]c->  
;q&>cnLDR  
Iky'x[p,D  
,!f*OWnZ  
  class filler shlL(&Py  
  { .jh uC#x{/  
public : #GYCU!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} r)dT,X[}F  
} ; wK[xLf  
 [;D4,@A  
!5}Ibb  
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: K@6tI~un  
C`D5``4  
uE>2 *u\  
xOjCF&W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); iaq0\d.[7  
cvbv\G'aT  
$b#"Rv  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h!f7/) |[o  
j+n1k^jC  
7:1c5F~M  
EY(@R2~#J  
二. 战前分析 9 z,?DBMvc  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 <dzE5]%\  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 C,w$)x5kls  
ztG_::QtG]  
DB yRP-TH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +>oVc\$  
  /* --------------------------------------------- */ aT#R#7<Eg  
vector < int *> vp( 10 ); 5w`v 3o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !V.'~xj  
/* --------------------------------------------- */ S)GWr"m-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f4zd(J  
/* --------------------------------------------- */ !9i,V{$c`"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :<s)QD  
  /* --------------------------------------------- */ -O_5OT4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Od'!v&  
/* --------------------------------------------- */ ?0+D1w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); er}/~@JJ  
1dOVH7  
4ow)vS(  
"qb3\0O  
看了之后,我们可以思考一些问题: xv9Z~JwH  
1._1, _2是什么? c{j0A;XMS  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 H~@E&qd  
2._1 = 1是在做什么? 2-u>=r0L  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 QhK]>d.  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Gu&?Gn oc  
gydPy*  
^zQ;8)ng  
三. 动工 U]fE(mpI9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pHY~_^B4&  
)[6H!y5  
z4 8,{H6h  
j3~:\H  
template < typename T > JPgV7+{b[  
class assignment '1=t{Rw  
  { L^)&"6oSa  
T value; 7 #_{UJ%  
public :  x9 <cT'  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]]+wDhxH  
template < typename T2 > :a3Pnq$]E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5A /G?  
} ; 8|?$KLz?F>  
y1/$dn  
A[Juv]X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p,@_A'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u Y/Q]N T  
&`<j!xlG  
8(D>ws$  
y`=A$>A  
  class holder yjpV71!M  
  { ?K{CjwE.M  
public : ycRy! 0l  
template < typename T > dV8mI,h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qr(SAIX"  
  { vKDRjrF-  
  return assignment < T > (t); Se* GR"Z+  
} sW#6B+5_k  
} ; 5FnWlFc  
z:|4S@9  
.wx; !9  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: AU$W=Z*  
Zo22se0)  
  static holder _1; nvxftbfE^D  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N9Yc\?_NU_  
JMpjiB,A}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +%8c8]2  
而不用手动写一个函数对象。 ;58l_ue  
 s6 w</  
BM1uZJ0  
2Q)"~3  
四. 问题分析 rFSLTbTf  
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。 &2MW.,e7s  
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。 (J][(=s;a  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wnP#.[,V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <Jo_f&&{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <n>Kc}c  
FlRbGg^  
五. 问题1:一致性 +o!".Hp  
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?| q.t>:`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7Xm pq&g  
U/m6% )Yx(  
struct holder S-npJh 6  
  { sE-E\+  
  // [(5;jUmF@  
  template < typename T > !t{3IE  
T &   operator ()( const T & r) const Ytc  
  { D&/(Avx.  
  return (T & )r; ^~0\d;l_  
} v1QE|@  
} ; fnG&29x  
UC;_}>  
这样的话assignment也必须相应改动: b"t!nfgo  
$VhUZGuG>  
template < typename Left, typename Right > ,;'9PsIS^  
class assignment v}IkY  
  { ngcXS2S_  
Left l; ?3Se=7 k  
Right r; SY["dcx+  
public : .:*V CDOM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nfq  
template < typename T2 > g9H~\w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vdYd~>w  
} ; {%'(IJ|5z  
]YQlCx`  
同时,holder的operator=也需要改动: r Ka7[/  
x1]^].#Eo  
template < typename T > cV_nYcLkz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const C#`eN{%.YT  
  { uR|Jn)/m(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y{B|*[xM  
} @ O5-w  
G7DEavtr  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 .ZFs+8qU>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n@mWB UM  
}>=k!l{  
return l(rhs) = r; 3205gI,  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 \Q|1I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G@oY2sM"  
3aQWzEnh  
template < typename Tp > :t8(w>oW  
class constant_t =M>1;Qr<Z/  
  { D%N^iJC,9  
  const Tp t; b!J21cg<L  
public : j~(rG^T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I&U?8  
template < typename T > KtUI(*$`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YBN@{P$  
  {   _p\  
  return t; qg vg MWj  
} L@2T  
} ; }a,j1r_Hl&  
<- Q=h?D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xI55pj*  
下面就可以修改holder的operator=了 ( YF`#v6  
'xm_oGWE  
template < typename T > SG2s!Ht  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~EG`[cv  
  { {O*WLZ{0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "GEJ9_a[  
} h!?7I=p~#  
N0oBtGb  
同时也要修改assignment的operator() ;"hED:z6%  
+u#;k!B/>  
template < typename T2 > ,OsFv}v7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Eg-3GkC  
现在代码看起来就很一致了。 B\wH`5/KW  
7c1xB.g   
六. 问题2:链式操作 Yj|Oy  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,`v)nwP  
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。 fHCLsI  
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。 5e~\o}]  
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。  #:_qo  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XMd-r8yYr  
N W :_)1  
template < typename T > vcy}ZqWBO  
struct result_1 NDEltG(  
  { .$y}}/{j?[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; d&4]?8}=.  
} ; -Mx"ox  
~0,Utqy  
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: $NC1>83  
X}Bo[YoY$  
template < typename T > &u( eu'Q3  
struct   ref  jhjb)r.  
  { oA%8k51>~K  
typedef T & reference; CvKXVhf0$J  
} ; NK2Kw{c"iI  
template < typename T > 9E4H`[EQ  
struct   ref < T &> ` =g9Rg/<  
  { wN\%b}pp  
typedef T & reference; o@mZ6!ax3  
} ; K9B_o,  
?2zVWZ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: l5F>v!NA  
D]S@U>]M!  
template < typename T > _]a8lr+_-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;,![Lar5L  
  { "Lk -R5iFd  
  return l(t) = r(t); @.;] $N&J  
} #;sUAR?]  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 &Ed7|k]H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _fx0-S*$  
Kq e,p{=  
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 r!N)pt<g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &^3KF0\Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o^hI\9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 REUWK#>  
最后的布局是: h@}KBK  
                Add {"$ Q'T  
              /   \ y! he<4  
            Divide   5 r|wB& PGW  
            /   \ Q?-HU,RBO  
          _1     3 +ntrp='7O7  
似乎一切都解决了?不。 P9= L?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。 PXqLK3AE  
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。 3^AycwNBA  
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: eL3HX _2(  
GO{o #}  
template < typename Right > "| 0g 1rd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 47>IT  
Right & rt) const /` 891( f,  
  { L1A0->t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Oa~|a7`o  
} MG)wVS<d_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M>W-lp^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。 ,3l=44*  
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。 Kk#g(YgNz  
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。 Pw i6Ly`  
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。 q"xIW0Pc  
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? ngJi;9X8*t  
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: >=Hm2daN  
6REv(E]  
template < class Action > W`_pjld  
class picker : public Action qD=o;:~Km  
  { NfvvwG;M  
public : =67dpQ'y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |g<1n  
  // all the operator overloaded }#}IR5`=E  
} ; |M]#D0v  
wv0d"PKTS  
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。 SFCKD/8  
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: to{/@^ D  
eQ _dO]Q  
template < typename Right > sf )ojq6s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eAKK uML  
  { R|aA6} /I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n!=%MgF'*p  
} PhF.\W b  
ReE-I/n8f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zK`fX  
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。 4np,"^c  
#RAez:BI  
template < typename T >   struct picker_maker ?w6zq|  
  { w@RVg*`%7D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kx,9n)  
} ; VeK^hz R^Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > GyI(1O AW  
  { 6(Za}H  
typedef picker < T > result; *#+e_)d  
} ; 3]xe7F'`  
0I_A$Z,x  
下面总的结构就有了: 'PPVM@)fU  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 4/YEkD  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 /*3[9,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 G{$(t\>8  
至此链式操作完美实现。 :K&>  
62lG,y_L  
i(DoAfYf/q  
七. 问题3 <cu? g  
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。 Q79& Q04XN  
s`"o-w\$>  
template < typename T1, typename T2 > U:6 J~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Hik8u!#P  
  { <[{Ty+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); BG:l Zj'I  
} 6&/H XqP  
p ;E zmz  
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: v~^c-]4I  
?^]29p_  
template < typename T1, typename T2 > &atT7m  
struct result_2 hnWo.5;$  
  { XQCu\\>;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {Ic~}>w  
} ; $nN`K*%  
Eq$Q%'5*ua  
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? ,4dES|)sP  
这个差事就留给了holder自己。 ?"MJ'u  
    6<0-GD}M  
+g36,!q  
template < int Order > 'Okitq+O  
class holder; ! K? o H  
template <> bz!9\D|h  
class holder < 1 > hKq <e%oVH  
  { W\09h Z6  
public : j" wX7  
template < typename T > YrAaL"20  
  struct result_1 T' O5> e  
  { OiPE,sv  
  typedef T & result; J }izTI  
} ; jU')8m[  
template < typename T1, typename T2 > Dw}8ci'  
  struct result_2 :$Lu V5  
  { _r!''@B  
  typedef T1 & result; o6f^DG3*  
} ; ]{0R0Gr94  
template < typename T > 0Yz &aH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ao%E]M  
  { 2`4'Y.Qf  
  return (T & )r; > Q1r^  
} gb 6 gIFq;  
template < typename T1, typename T2 > y[7*^9J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0gY,[aQ2  
  { #fg RF  
  return (T1 & )r1; @kU{  
} ydp?%RB3w  
} ; MGn:Gj"d  
KQsS)ju  
template <> 9( ;lcOz  
class holder < 2 > a<+Qw'  
  { c-nBB  
public : Hbogi1!al|  
template < typename T > I!bzvPJ]xc  
  struct result_1 AHsp:0Ma#  
  { x Lht6%o*  
  typedef T & result; 'A91i  
} ; 3UeG>5R  
template < typename T1, typename T2 > J;+A G^U<  
  struct result_2 TbyQ'MbUv  
  { 5=CLR  
  typedef T2 & result; nA8]/r1k  
} ; YpQ/ )fSEV  
template < typename T > zjd]65P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =IBdnEz:M  
  { /'U/rjb_h{  
  return (T & )r; /7Z0|Zw]  
} #5HJW[9  
template < typename T1, typename T2 > 5A]IiX4Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Zf;1U98oC  
  { (:3rANY|  
  return (T2 & )r2; |6LC>'  
} ;w1?EdaO  
} ; ':yE5j  
Zyq h  
MtOA A  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 FY"!%)TV  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v ?@Ys+V  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H?8uy_Sc  
"Yw-1h`fR  
return l(i, j) = r(i, j); kE QT[Lo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m Nw|S*C  
GCul6,w  
  return ( int & )i; Q7]:vs)%  
  return ( int & )j; |YjuaXd7N  
最后执行i = j; RW 23lRA6  
可见,参数被正确的选择了。 jYKs| J)[  
LLOe  
)_!t9gn*wr  
fx|$(D@9  
`WF?87l1  
八. 中期总结 M@@"-dy  
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: bG nBV7b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =g' 7 xA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Mj5=t:MI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ni IX^&N1  
N(mhgC<O  
-[OGZP`8  
}8 A]  
88Yp0T<1  
%w7J0p  
九. 简化 cT^,[ 3i:c  
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。 eG26m_S=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M`HXUA4  
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: 6TS+z7S81L  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ew B&PR  
  +-*/&|^等 %t M]|!yw  
2. 返回引用。 H@2JL.(k  
  =,各种复合赋值等 /Kb7#uq  
3. 返回固定类型。 SF KW"cP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z[KXDQn8  
4. 原样返回。 B&|F9Z6D  
  operator, y|V/xm+Fp  
5. 返回解引用的类型。 0[}"b(O{  
  operator*(单目) bnLvJ]i)  
6. 返回地址。 &k(t_~m>  
  operator&(单目) sJtz{'  
7. 下表访问返回类型。 VkFTIyt  
  operator[] Lu}oC2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @u3K.}i:g  
  operator<<和operator>> I"*g-ji0  
l epR}  
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。 (qHI>3tpY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: T#?KY  
{y=H49  
template < typename Left > oz%ZEi \bW  
struct value_return "XMTj <D  
  { N8:?Z#z  
template < typename T > nU%rSASu  
  struct result_1 [(}f3W&  
  { 4 W}8?&T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4%2QF F @  
} ; (.7_`T6QG  
9ET2uDZpL  
template < typename T1, typename T2 > wG2lCv`d  
  struct result_2 ON _uu]=  
  { G\tTwX4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]OZZPo  
} ; pu nc'~  
} ; OM{-^  
Hk8:7"4Q  
F6Zl#eL  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait KbVV[ *  
7qA);N  
下面我们来剥离functor中的operator() K97lP~Hu  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YFOK%7K  
-QCo]:cp  
return l(t) op r(t) Z'<=06  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^*'|(Cv  
return op l(t) j#y_#  
return op l(t1, t2) z^I"{eT8  
return l(t) op Qpiv,n  
return l(t1, t2) op wcP0PfY  
return l(t)[r(t)] z~+_sTu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] r]Da4G^  
d6,%P 6  
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: pm B}a7  
单目: return f(l(t), r(t)); K+Al8L?K_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U*, 8 ,C  
双目: return f(l(t)); cH'*J/  
return f(l(t1, t2)); DzO0V"+H}k  
下面就是f的实现,以operator/为例 Xj"/6|X  
o+`W  
struct meta_divide RfDIwkpp  
  { CjORL'3  
template < typename T1, typename T2 > A,e/y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %m!o#y(hD`  
  { k=H{gt  
  return t1 / t2; i;*c|ma1>  
} ?2OT:/I,  
} ; |M  `B  
)-|A|1Uo  
这个工作可以让宏来做: wKe^5|Rr  
D4G*K*z,w4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ << LmO-92  
template < typename T1, typename T2 > \ YTQ|Hg6jO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ygS*))7 r  
以后可以直接用 ^2|gQ'7<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) zA9N<0[]o  
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 4O9HoX#-?  
(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。。。) j#Ly!%dp  
~YO')  
6Bmv1n[X^h  
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 M:6H%6eT  
3 l->$R]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U# Y ?'3:  
class unary_op : public Rettype HcUivC  
  { {}N*e"<O  
    Left l; h eZJ(mR  
public : =r3Yt9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `x~k}  
LPb43  
template < typename T > MG[?C2KA/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vm_y,;/(-R  
      { ].pz  
      return FuncType::execute(l(t));  N~EM`d  
    } \r^=W=  
P9:7_Vc  
    template < typename T1, typename T2 > 44f8Hc1g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n0 _:!]k^  
      { eT[ ,k[#q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); iBwl(,)?m2  
    } l6Ze6X I  
} ; ?JzLn,&  
g?A4C`l6iy  
J*U,kyYF  
同样还可以申明一个binary_op j7<`^OG  
]x:>~0/L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >wej1#\3  
class binary_op : public Rettype u]@``Zb|  
  { hZY+dHa]  
    Left l; kWjCSC>jA  
Right r; J [2;&-@  
public : zv  <,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Of7j~kdh83  
7n,nODbJ  
template < typename T > 3F5r3T6j}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vUS$DU F  
      { u Zz^>* b  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z$X2*k6PK  
    } eqD%Qdx  
bd_U%0)pi1  
    template < typename T1, typename T2 > :(} {uG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }di)4=U9  
      { QKCc5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  ,@R~y  
    } m0paGG  
} ; .(VxeF(v_k  
0gm+R3;k^  
1& YcCN\k  
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 l@q.4hT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <'v?WV_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Cj"k Fq4  
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。 #AyM!   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @bmu4!"d  
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。。。 {[hV ['Awv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !vr">@}K  
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) /(BQzCP9O;  
下面是修改过的unary_op V7N8m<Tf  
%&c[g O!Za  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > MM|&B`v@;  
class unary_op o(]kI?`  
  { }=^YLu=  
Left l; $EN A$  
  F&lWO!4  
public : q !7z4Cn  
 6?+bi\6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  &e7yX  
/jC0[%~jV  
template < typename T > x/~V ZO  
  struct result_1 1oFU4+{ 4  
  { B*zb0hdo:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &1F)/$,v  
} ; _{_LTy%[  
nFzhj%Pt;  
template < typename T1, typename T2 > Up`$U~%-  
  struct result_2 8n?P'iM  
  { 6>%)qc$i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g 4=}].  
} ; 0jrcXN~  
#i7!  
template < typename T1, typename T2 > m qPWCFP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7{D +\i  
  { o83HR[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i'L7t!f}o  
} -/~^S]  
/cJ$` pN  
template < typename T > Fr,>|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NJz8ANpro$  
  { =NSLx2:T  
  return OpClass::execute(lt(t)); qp"gD-,-o  
} HGC>jeWd_  
Um9!<G=;  
} ; [m|\N  
rD%(*|Y"c  
CP7Zin1S/w  
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 AXH4jQw  
好啦,现在才真正完美了。 ]QtdT8~  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5[al^'y  
x|U]x  
template < typename Right > H[*.Jd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const . m7iXd{  
  { *Y9"-C+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <gZC78}E  
} AQbbIngo  
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。 [ \V]tpl!  
.J%}ROm  
Zr;.`(>  
TcpD*%wW  
>H ic tH  
十. bind _&XT =SW}  
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。 {tu* ="d=  
先来分析一下一段例子 %ia/i :  
6y%BJU.I  
UI<'T3b  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hs2f3;)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (vz)GrH>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d7It}7@9  
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。 W2%(a0p  
我们来写个简单的。 5;>M&qmN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z&s+*& TM  
对于函数对象类的版本: ;T"}dJel#  
6IPhy.8  
template < typename Func > 4oT2 5VH  
struct functor_trait zXbTpm  
  { vo!:uvy;2  
typedef typename Func::result_type result_type; dB<BEe\$g.  
} ; ZA1?'  
对于无参数函数的版本: , y{o!w  
8s?;<6  
template < typename Ret > nvu|V3B0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5EFow-AH  
  { mmwwz  
typedef Ret result_type; !g=,O6  
} ; UmiW_JB  
对于单参数函数的版本: ^^jF*)DT@  
H3QAIsGS  
template < typename Ret, typename V1 > mXz-#Go(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $Fc*^8$ryC  
  {  42Gr0+Mb  
typedef Ret result_type; qoB   
} ; O *H:CW  
对于双参数函数的版本: MZ=U} &F  
}UXj|SY  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x@v,qF$K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u 6 la  
  { -*e$>w[.N  
typedef Ret result_type; &^63*x;hE  
} ; e~'y%|D  
等等。。。 2i |wQU5w  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]v rpr%K  
3hO` GM  
template < typename Func > @]H&(bw  
struct func_return a}M7"v9  
  { 1 YMaUyL 1  
template < typename T >  R(k6S  
  struct result_1 z;#}u C  
  { q&jZmr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [53@'@26  
} ; +]I;C  
ujmW {()  
template < typename T1, typename T2 > ^zs CF0  
  struct result_2 `r_qvrC  
  { iBN,YPo~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9^v|~f  
} ; mgG0uV  
} ; ^yy\CtG  
O4 \GL  
|rW}s+Kcr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "SLN8x49(  
w]tv<U={  
template < typename Func, typename aPicker > Eqp?cKrji  
class binder_1 HQt=.#GW  
  { M (b'4  
Func fn; MukPY2[Am  
aPicker pk; Z>o;Yf[  
public : |WXu;uf$.u  
>5/dmHPc  
template < typename T > o[+1O  
  struct result_1 v :6`(5  
  { *3S,XMS{O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (G#)[0<fX  
} ; pSE"] N  
wMt?yc:X  
template < typename T1, typename T2 > Y)c9]1qly  
  struct result_2 X]C-y,r[M  
  { kul&m|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~;UK/OZ  
} ; )uwpeq$j7l  
{* >$aI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^5=}Y>EJO  
0J@)?,V-.  
template < typename T > q$:T<mFK$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ghbxRnU}  
  { <G2;nvRr  
  return fn(pk(t)); 3t68cdFlz  
} 2~R"3c+^  
template < typename T1, typename T2 > Z(/jQ=ozQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vB/MnEKR  
  { ua`2 & ;T=  
  return fn(pk(t1, t2)); e_k1pox]l  
} ,_u8y&<|I  
} ; 72~)bu  
w^G<]S {l  
9y.C])(2  
一目了然不是么? ZN%$k-2  
最后实现bind uO,90g[C/R  
kSB)}q6a  
TeHL=\L-^  
template < typename Func, typename aPicker > iknBc-TLD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D'Byl,W$   
  { ^tc@bsUF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &IXr*I  
} BI4 p3-  
cU%#oEMf<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .s7o$u~l  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 pR`.8MMc8  
\&@Tq-o  
十一. phoenix 78dmXOZ'_h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Zp- Av8  
>,uof?  
for_each(v.begin(), v.end(), s67$tlV  
( A ;Z%-x  
do_ Yfxc$ub  
[ "^22 Y}VB  
  cout << _1 <<   " , " =J0FT2 d  
] #mx;t3ja7  
.while_( -- _1), ,o*b-Cv/  
cout << var( " \n " ) uDH)0#  
) YCw^u  
); Be8Gx  
@8n0GCv  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Tk.MtIs)V}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Q}\,7l  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7 &GhJ^Ku  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .Zf#L'Rf  
8N ci1o  
` mALx! `  
template < typename Cond, typename Actor > w V2 7  
class do_while 6tzZ j:y q  
  { Ujq)h:`  
Cond cd; 4\Y=*X  
Actor act; !QcgTW)T  
public : lS XhHy  
template < typename T > }! zjj\g^  
  struct result_1 <(3Uu()   
  { OEdp:dW|  
  typedef int result_type; LEyn1d  
} ; {:S{a+9~  
;bP7|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -_>c P  
8ru@ 8|r  
template < typename T > F3';oyy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rAP+nh ans  
  { N|1J@"H  
  do  78qf  
    { LP=!u~?  
  act(t); =E4nNL?  
  } 3,N7Nfe  
  while (cd(t)); >tib21*  
  return   0 ; !l.Rv_o<O  
} sE>'~ +1_O  
} ; d@8_?G}  
05|t  
pA+Qb.z5z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -lb}}z+/  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 /*r MveT  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 oDKgW?x  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 #z~D1Zl  
下面就是产生这个functor的类: .(1=iL_3e  
<C${1FO7If  
?G!^ |^S*  
template < typename Actor > nez5z:7F  
class do_while_actor g.F{yX]  
  { F^A1'J  
Actor act; +/x|P-  
public : ~X`vRSrH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f 4!^0%l  
>6jy d{  
template < typename Cond > P5] cEZ n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w:z_EV!&  
} ; \Cx3^ i X  
"UVV/&`o  
BtU,1`El5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %\:.rs^  
最后,是那个do_ 2eyvY|:Q>  
q'  _  
:4(7W[r6  
class do_while_invoker !B-&I E?  
  { 1<bSHn9  
public : v,g,c`BjK  
template < typename Actor > "uZ'oN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }"q1B  
  { :,GsbNKW  
  return do_while_actor < Actor > (act); QbOm JQ  
} VMen:  
} do_; 3 5|5|m a  
EWH'x$z_q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ] +Gi~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }o)GBWqHR  
最后来说说怎么处理break和continue U$0#j  
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。 #;?z<  
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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