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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #\K"FE0PGz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {([`[7B>a<  
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,  BJg  
8WKY 4nkj  
^HE@ [b  
aej'cbO  
  class filler wL>;_KdU`  
  { <q I!Dj{  
public : b9v<Jk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x2OAkkH\]i  
} ; 0fqycGSmU  
'C>sYSL  
V&Rwj_Y  
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: `z7,HJ.0c  
_~F 0i?  
=)w#?DGpj  
`'pAiu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a#9pN?~  
p|BoEITL  
#]gmM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 AYp~;@  
pEW~zl  
NQvI=R-g  
9E[==2TO  
二. 战前分析 4_$.gO  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 K7nyQGS  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 <zAYq=IU  
ip1gCH/?_+  
N8J(RR9O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d..JW{  
  /* --------------------------------------------- */ _qo\E=E  
vector < int *> vp( 10 ); i1bmUKZ8'L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uotW[L9  
/* --------------------------------------------- */ }-u%6KZ   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cF?0=un  
/* --------------------------------------------- */ ?a1pO#{Dg  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6)20%*[  
  /* --------------------------------------------- */ +m/n~-6q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7QoMroR  
/* --------------------------------------------- */ \F""G,AWq{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K5jeazasp  
8yH)9#>  
7;&,L H  
Sn' +~6i  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,g,Hb\_R)  
1._1, _2是什么? cRWB`&  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 lWT`y  
2._1 = 1是在做什么? i` ay9J8N  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ,@Kn@%?$  
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。 %hdjQIH  
2Vw2r@S/  
'G>9iw  
三. 动工 g=,}j]tl  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qOnGP{   
TNK1E  
)8SWU)/  
t`>Z#=cl\  
template < typename T > 8.+ yZTg  
class assignment :fq4oHA#  
  { Ps[#z@5{x  
T value; 25@@-2h @  
public : -~X[j2  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6E9/ z  
template < typename T2 > XP?)x Dr8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vJV/3-yX  
} ; (XY`1|])`  
gFT lP  
}d;6.~Gw  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Xkg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ["4Tn0g ;  
l"jYY3N|h  
)} t't"  
L' bY,D(J>  
  class holder >mG64N  
  { Zj1bG{G=i  
public : Fop +xR,Z  
template < typename T > TY'61xWi  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const IOY7w"|LW  
  { /SQ/$`1{  
  return assignment < T > (t); KC9e{  
} ?)(-_N&T  
} ; #N'9 w .  
.aVtd [  
3d olrW  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Re %dNxJ=  
Jyr V2Tk^  
  static holder _1; .`V$j.a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  5sN6&'[  
o P;6i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &g1\0t  
而不用手动写一个函数对象。 a60rJ#GD  
F[`dX  
E0 E K88  
?:-:m'jdU  
四. 问题分析 K}^# VlY9  
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。 {IaDZ/XS6  
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。 '3WtpsKA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^w2 HF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n;Q8Gg2U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 cCNRv$IO\  
;gD\JA  
五. 问题1:一致性 SW'eTG  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| BenyA:W"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XoL DqN!  
I~@8SSO,vH  
struct holder Z@f{f:Jc/"  
  { gq/Za/ !6  
  // n|XheG7:  
  template < typename T >  (/,l0  
T &   operator ()( const T & r) const xIC@$GP  
  { h:r?:C>n  
  return (T & )r; DuZZu  
} Q~VM.G  
} ; x\f~Gtt7Y  
u *rP 8GuS  
这样的话assignment也必须相应改动: (V]3w  
P)J-'2{  
template < typename Left, typename Right > 't0M+_J  
class assignment fwV2b<[  
  { 79exZ7|  
Left l; ahy6a,)K~  
Right r; 8T6NG!/  
public : hh&$xlO)(v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o ]z#~^w  
template < typename T2 > }u=Oi@~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^2+ Vt=*  
} ; D&D6!jz  
) ba~7A  
同时,holder的operator=也需要改动: lv'WRS'}  
'?L^Fa_H  
template < typename T > kLZVTVSJt  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]+W){W=ai  
  { V K 7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,w H~.LHi  
} F P|cA^$<  
*4}NLUVX  
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。 VJ&<6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,m5i(WL  
p\lR1  
return l(rhs) = r; UU MB"3e  
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。 6[c|14l  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !]82$  
|D"L!+J-$  
template < typename Tp > #?jsC)  
class constant_t Z?!AJY  
  { }&e HU  
  const Tp t; MJ1qU}+]  
public : tZz%x?3G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V<jj'dZfW  
template < typename T > ?X@[ibH6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const H?J:_1  
  { _#6Q f  
  return t; X3 kFJ{  
} F}ATY!  
} ; )`f-qTe  
~ILv*v@m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >19s:+  
下面就可以修改holder的operator=了 \\#D!q*  
5P"R'/[PA_  
template < typename T > kaB|+U9^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const o /[7Vo  
  { C9sU^ ]#F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Vb\g49\o/  
} 2a eH^:u  
nH6SA1$kW  
同时也要修改assignment的operator() ^Z?m)qxvB  
C|TQf8  
template < typename T2 > >Wt@O\k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e8^/S^ =&d  
现在代码看起来就很一致了。 m1Ya  
`?(J(H  
六. 问题2:链式操作 &l1t5 !  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 fI<LxU_n:  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 O8A1200  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 f(D'qV T{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 uH%b rbrU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct PR:B6 F8  
A+* lV*@0  
template < typename T > Mh-"B([Z  
struct result_1 Sl, DZ!  
  { ocZ}RI#Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?%hd3zc+f  
} ; ]$r]GVeN}H  
yVmp,""a  
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: aO&{.DO2  
A_wf_.l4h  
template < typename T > Yz_}*  
struct   ref x-CjxU3  
  { /-[vC$B"  
typedef T & reference; iIX%%r+  
} ; A'z]?xQR  
template < typename T > Ia}qDGqPp!  
struct   ref < T &> h$!YKfhq}  
  { @i>)x*I#AI  
typedef T & reference; BN CM{}e  
} ; %Tp k1  
3Z9Yzv)A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 92<+ug=  
=+MF@ 4  
template < typename T > -^CW}IM{ I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w!6{{m  
  { E0+L?(;  
  return l(t) = r(t); mB_?N $K  
} B+Qf? 1f  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Et N,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %QEBY>|lI  
>ceC8"}J5M  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 N'ER!=l)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l+"p$iZs  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5 _E8 RAG  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 E b[;nk?  
最后的布局是: t;w<n"  
                Add <PDCM8  
              /   \ !?JZ^/u  
            Divide   5 pS+w4gW  
            /   \ ?;~E*kzO&  
          _1     3 qP#LJPaS  
似乎一切都解决了?不。 ~Yk^(hl2  
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。 x;u#ec4  
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。 r4SwvxhG  
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: XYWyxx5`  
$J4\jIipL  
template < typename Right > ~ O\A 0e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VtLRl0/  
Right & rt) const @rbd`7$%  
  { azv173XZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )v_Wn[Y.H  
} T"vf   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Q/]~`S  
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。 cmXbkM  
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。 VU,G.eLW  
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。 #wIWh^^ Zy  
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。 u>lt}0  
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? g ,JfT^  
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: .4%z$(+6  
3(V0,L'1  
template < class Action > EO)JMV?6  
class picker : public Action (1D1;J4g  
  { }[JB%  
public : D8L5t<^1R  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D2&d",%&f  
  // all the operator overloaded JyE-c}I  
} ; CjpGo}a/  
#G]IEO$M6  
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。 GbQi3%  
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: #9|&;C5',!  
p"%D/-%Gu  
template < typename Right > vEg%ivj3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0QZT<Zs  
  { X|{Tljn  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pmB {b  
}  aO<7a 6  
CHKhJ v3+4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8C*@d_=q  
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。 WBWW7HK  
&B(z**+9  
template < typename T >   struct picker_maker " 7^nRJy  
  { p\ =T#lb  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *xNc^ &.  
} ; wx3_?8z/O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1}\p:`  
  { 3Sfd|0^  
typedef picker < T > result; k^%=\c  
} ; 8<Iq)A]'Z  
% vUU Fub  
下面总的结构就有了: `r1}:`.m,  
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。 3!p`5hJd  
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。 s;TB(M~i[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (%L /|F_  
至此链式操作完美实现。 >M2~p& Si  
!} h) |  
>S:(BJMo  
七. 问题3 Qz|T0\=V  
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。 ~7ZZb*].(  
_|M8xI  
template < typename T1, typename T2 > \o[][R#D  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IzTJ7E*i  
  { nDraX_sm=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (o|bst][S  
} BZW03e8|  
phu,&DS!  
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: aU(.LC  
oC|oh  
template < typename T1, typename T2 > %htI!b+"@  
struct result_2 3*</vo#`  
  { |-V:#1wR.]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &233QRYM  
} ; M6p\QKi  
L@H^?1*L?  
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? jaEe$2F2  
这个差事就留给了holder自己。 o.!o4&W H  
    fPD.np}  
 ?P +Uv  
template < int Order > p48enH8CO  
class holder; q3#[6!  
template <> 0V3dc+t)O  
class holder < 1 > WCsf_1  
  { GrG'G(NQ  
public : QO =5Q  
template < typename T > ^ l#6Es  
  struct result_1 GV0@We~  
  { :L@ ;.s  
  typedef T & result; ~o_JZ:  
} ; O;RBK&P  
template < typename T1, typename T2 > j#p;XI  
  struct result_2 r&8aB85  
  { "e"#k}z9  
  typedef T1 & result; EF<TU.)Zf  
} ; 2|bt"y-5r  
template < typename T > kfnh1|D=aY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X?t;uZI^  
  { $(D>v!dp  
  return (T & )r; 0~U%csPHt  
} eaf-_#qb  
template < typename T1, typename T2 > ]#G s6CsT|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eAW)|=2  
  { a,oTU\m C  
  return (T1 & )r1; PoaCnoNS  
} kZG=C6a  
} ; KE,.Evyu=  
/o4e n  
template <> SWzqCF  
class holder < 2 > n}a`|Nbk  
  { A4f"v)vM  
public : @Pcgm"H<  
template < typename T > ) Z3KO  
  struct result_1 EmT_T 3v  
  { nPvys~D  
  typedef T & result; mBwz.KEm<  
} ; 8D)1ZUx7`  
template < typename T1, typename T2 > A2gFY}  
  struct result_2 j?u1\<m  
  { _3%$E.Q  
  typedef T2 & result; 2!-Q!c`y  
} ; "mBM<rEn*  
template < typename T > "T=j\/Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FUL3@Gb$UV  
  { %mss{p!d6  
  return (T & )r; Kuh3.1#o  
} H (;@7dh  
template < typename T1, typename T2 > $!wU [/k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W<)nC_$  
  { 2z !05]B%  
  return (T2 & )r2; _<f%== I'  
} [4#HuO@h  
} ; GY?u+|Q  
1"CWEL`i  
?rOj?J9  
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> >。 `WH$rx!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n`Z}tQ%)o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (!fx5&F  
>g !Z|ju  
return l(i, j) = r(i, j); b/[X8w'VP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wzy[sB274  
-KC@M  
  return ( int & )i; @}6<,;|DQ  
  return ( int & )j; H,TApF89A  
最后执行i = j; "=DQ {(L  
可见,参数被正确的选择了。 WwsNAJ  
1f+A_k/@  
,X3D< wl  
3A ^AEO  
kkZ}&OXS;  
八. 中期总结 L@O>;zp;  
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: 5nib<B%<V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 BC!) g+8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C _he=SV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor VB905%  
F#|y,<}<  
kO}%Y?9d  
1y:fH4V  
Fq~Zr;A  
M 0}r)@  
九. 简化 ]d(Z%  
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。 Vq0X:<9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F_:W u,dUZ  
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: cr-5t4<jK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 KJJ:fG8'  
  +-*/&|^等 {wM<i  
2. 返回引用。 XE_Lz2H`  
  =,各种复合赋值等 EXeV @kg  
3. 返回固定类型。 yg8= G vO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }JtcAuQt  
4. 原样返回。 Z{vc6oj  
  operator, O-7)"   
5. 返回解引用的类型。 TI8\qIW  
  operator*(单目) 5yt=~  
6. 返回地址。 i Ehc<  
  operator&(单目) 'V%w{ZiiV  
7. 下表访问返回类型。 #tg\ bb  
  operator[] OMk3\FV2Z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8Y8bFWuc  
  operator<<和operator>> g~-IT&O  
4 ;_g9]  
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。 }=f\WWJf0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L44|/~  
e%pohHI  
template < typename Left > HdlO Ga6C  
struct value_return G0h&0e{w  
  { KsIHJr7-  
template < typename T > $yU}56(z~  
  struct result_1 &;?+ ^L>  
  { tH; 6 Mp;f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Q[3hOFCX  
} ; ,5<AV K-#Q  
`vzMuL;  
template < typename T1, typename T2 > x(sKkm`Q  
  struct result_2 00IW9B-  
  { PdVY tK%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f%n ;Z}=  
} ; Q1*_l  
} ; I-8I/RRkmP  
#*9 | \  
,#BD/dF  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait cg^~P-i@*  
"4xo,JUf  
下面我们来剥离functor中的operator() .= ~2"P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =/j!S|P  
/Bgqf,N |  
return l(t) op r(t) ?IQDk|<%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Chl^LEN:  
return op l(t) dY. X/f  
return op l(t1, t2) eN5F@isy  
return l(t) op VWt=9D;  
return l(t1, t2) op |g \ _xl  
return l(t)[r(t)] \kV|S=~@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G"3KYBN>  
\nyqW4nTm  
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: %I`'it2d  
单目: return f(l(t), r(t)); m["e7>9G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \c{sG\ >  
双目: return f(l(t)); oH4zW5  
return f(l(t1, t2)); /+B6oE>8  
下面就是f的实现,以operator/为例 WF~x`w&\  
5{ +>3J  
struct meta_divide  l #]#_  
  { xc-[gt6  
template < typename T1, typename T2 > 8 [,R4@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vv)O+xt  
  { }vx 46  
  return t1 / t2; q;QasAQS`p  
} #F3'<(j  
} ; <i ]-.>&J  
"x]7 et,  
这个工作可以让宏来做: I m-M2n  
<]z4;~/&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ IC"ktv bHz  
template < typename T1, typename T2 > \ 2h<_?GM\s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hFtjw6  
以后可以直接用 n|T$3j)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yYe>a^r4R  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 y+$vHnS/jC  
(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。。。) wPYeKOh'  
1NZpd'$c  
L~h:>I+pG  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 7s%1?$B  
vMX\q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~ m vv :u  
class unary_op : public Rettype 3rZPVR$))  
  { GNwFB)?j  
    Left l; 0H%zkJ>Q  
public : ro?.w  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S{ F\_'%  
[V8^}s}tF  
template < typename T > ^; U}HAY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \Js*>xA  
      { t:oq't  
      return FuncType::execute(l(t)); BINHCZ  
    } =^Ws/k  
(7,Q4T  
    template < typename T1, typename T2 > c3rj :QK6I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N&G(`]  
      { k[pk R{e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q~iEw#0-L  
    } `tT7&*Os  
} ; l{?9R.L  
|'o<w ]hc  
  h)W#  
同样还可以申明一个binary_op o[JZ>nm  
O 1X)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *j<#5=l  
class binary_op : public Rettype U+ Yu_=o{  
  { E*tT^x)  
    Left l; 2|1CGHj\  
Right r; A? jaS9 &)  
public : .MDSP/s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ['>r tV  
Zs0;92WL  
template < typename T > pwSkwJ]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {#@[ttw$U  
      { WHjJR   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); sGiK S,.K  
    } :KRNLhWb  
I_?R(V[9  
    template < typename T1, typename T2 > dF! B5(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 41.xi9V2  
      { o9M r7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i(e=  
    } 4 u0?[v[Hu  
} ; 6_rgRo&  
JX>`N5s  
x}` )'a[  
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  N`X|z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8{icY|:MTN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .DnG}884  
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。  cFjD*r-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (<Cg|*s  
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。。。 (<H@W/0$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tK+JmbB\  
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) ?hp,h3s;n$  
下面是修改过的unary_op DtS7)/<T  
I+^iOa  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3T 0'zJ2f  
class unary_op =kOo(  
  { >*^SQ{9  
Left l; Z;R/!Py.  
  0Nk!.gY  
public : OYa9f[$  
?caHS2%?ae  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _x$Eq: i  
6I _4{  
template < typename T > Y2ON!Rno  
  struct result_1 Y>2#9LA  
  { "ZNy*.G|[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J*%IvRg  
} ; 3F6A.Ny  
d[H`Fe6h  
template < typename T1, typename T2 > X$%W&:  
  struct result_2 L&|^y8  
  { `6NcE-oJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EuVA"~PA  
} ; *|6vCR  
hVZS6gU,x  
template < typename T1, typename T2 > 7a/ BS(kq<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &u<%%b|  
  { d?/g5[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J-klpr#  
} x],XiSyp  
NSzTl-eS  
template < typename T > ]R09-s 0$7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3:OqD~,zy  
  { ka`}lR  
  return OpClass::execute(lt(t)); p~(STHDe#  
} `oO*ORq&  
$RC)e 7  
} ; elD|b=(-  
c4Q%MRR  
X VH( zJ  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug FId,/la  
好啦,现在才真正完美了。 NJ$Qm.S  
现在在picker里面就可以这么添加了: f& Sovuuh  
#z*,-EV|  
template < typename Right > 3^)c5kcI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e+ m(g  
  { ?ZhBS3L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TOvsW<cM  
} nF,zWr[x  
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。 ),%@X  
mSEX?so=[  
LS-_GslE7\  
F+D e"^As  
e!k4Ij-]  
十. bind YQ1rS X3  
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。 zSOZr2- ^a  
先来分析一下一段例子 ?;_Mxal'  
+QSH*(,  
G 40  
int foo( int x, int y) { return x - y;} l['ER$(7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 OSh'b$Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :$XlYJrjK  
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。 -<u_fv  
我们来写个简单的。 q03nu3uDI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @c>MROlrlF  
对于函数对象类的版本: .\ vrBf  
K'K/}q<  
template < typename Func > LF:~& m  
struct functor_trait XHJ/211  
  { szOa yAS  
typedef typename Func::result_type result_type; g`6I,6G  
} ; .F\[AD 5  
对于无参数函数的版本: I q{/-,v  
Nk$|nn9#'  
template < typename Ret > W=n Hi\jLV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @cG+ D  
  { k/Q8:qA  
typedef Ret result_type; DKNcp8<J  
} ; ,GtN6?  
对于单参数函数的版本: &o`LT|*m  
7e)j|a-!<  
template < typename Ret, typename V1 > EgOiJH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > LO%OH u}]  
  { 8xoC9!xt  
typedef Ret result_type; K8v@)  
} ; \rH0=~F-P  
对于双参数函数的版本: 0p*Oxsy  
w)>/fG|;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $WQm"WAKe  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > HoZsDs.XZ  
  { x*:"G'zT  
typedef Ret result_type; u*T#? W?  
} ; 8;3I:z&muQ  
等等。。。 V#~.n ;d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &i *e&{L7  
B\~(:(OPM]  
template < typename Func > QC1\Sn/  
struct func_return WvcPOt8Bp>  
  { :;&3"-  
template < typename T > 7lzmAih  
  struct result_1 ,Mn`kL<F  
  { %)o;2&aD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LP?*RrM  
} ; z E\~Oa;  
tSTl#xy  
template < typename T1, typename T2 > V'l9fj*E  
  struct result_2 "Q[?W( SA  
  { ;F /w&u.n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }l5Q0'  
} ; 87R$Y> V  
} ; =o[H2o y  
{t('`z  
oe=W}y_k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5^N` ~  
WG&WPV/p  
template < typename Func, typename aPicker > u)Vn7zh  
class binder_1 FMl_I26]  
  { v;s^j  
Func fn; sQO>1bh  
aPicker pk; yk2XfY  
public : W: 3fLXk+  
 &/)To  
template < typename T > ql_,U8Jw  
  struct result_1 ii ^Nxnc=  
  { V B=jK Mi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `bNLmTS  
} ; Lv-M.  
~W_ T3@  
template < typename T1, typename T2 > M"ZeK4qh  
  struct result_2 F^!_!V B  
  { 2'}/aL|G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *zv*T"&ZP  
} ; 6KX/Yj~B  
2))p B/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1HeE$  
6I\4Yv$N  
template < typename T > odTIz{9qG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p$$0**p!`  
  { t'HrI-x  
  return fn(pk(t)); >oyZD^gj  
} KWn.  
template < typename T1, typename T2 > :?\Je+iA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a=*JyZ.2  
  { F7`[r9 $  
  return fn(pk(t1, t2)); > NtJ)N*  
} S8;5|ya  
} ; T{lK$j  
O/fm/  
er2#h  
一目了然不是么? vgKdhN2kI  
最后实现bind >2#F5c67  
v<gve<]  
x#'v}(v  
template < typename Func, typename aPicker > G@,XUP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =u.hHkx  
  { lR5k1J1n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (6i. >%|_  
} =la~D]T*g  
fh9w5hT={  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dz )(~@tgz  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4R9y~~+  
+<sv/gEt  
十一. phoenix Vd A!tL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: CD)JCv  
{br6*  
for_each(v.begin(), v.end(), y2>AbrJ  
( le~p2l#e   
do_ 17!<8vIV$C  
[ ")3$. '5Dg  
  cout << _1 <<   " , " l  !JTM  
] ;Lk07+3G  
.while_( -- _1), ~lr,}K,  
cout << var( " \n " ) n fMU4(:  
) mfr7w+DK  
); ,xy$h }g  
.\"8H1I\T  
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: ?PU7xO;_  
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 .-cx9&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D8)6yPwE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R-1C#R[  
+ y|Q7+  
B5!|L)7>{p  
template < typename Cond, typename Actor > 70N Lv  
class do_while X 3(*bj>P  
  { N$P\$  
Cond cd; ; r95i1a'  
Actor act; g ?{o2gG  
public : :+meaxbu  
template < typename T > cA B<'44R  
  struct result_1 QJU\YH%}  
  { A%.ZesjAx  
  typedef int result_type; o|y1m7X  
} ; jL:GP}I=  
9QEK|x`8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;~(yv|f6  
d, 0Klew  
template < typename T > HEe_K!_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N$<R6DU]K  
  { J(Zz^$8]<?  
  do }KR"0G[f  
    { |_%q@EID  
  act(t); l|K$6>80  
  } HD>UTX`&mc  
  while (cd(t)); C\}M_MD  
  return   0 ; f^G-ba  
} Er<!8;{?  
} ; .:B;%*  
NPLJ*uHH  
TECp!`)j"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |eP5iy wg  
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。 &|fWtl;43  
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。 'oF('uR  
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^+F 0  
下面就是产生这个functor的类: Wn Ng3'6  
q)OCY}QA  
}[SYWJIc  
template < typename Actor > O<y65#68Z  
class do_while_actor SL?YU(a  
  { !>)o&sM  
Actor act; PyM59v  
public : !3 zN [@w,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ceew~n{  
$ <Mf#.8%  
template < typename Cond > m`Pk)c0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Sn[/'V^$a  
} ; )&93YrHgC  
v>0} v)<v  
wx_j)Wij6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 - 9a4ej5  
最后,是那个do_ k;jXVa  
Qn)AS1pL+  
| &/_{T  
class do_while_invoker e;9x%kNs!  
  { d^d+8R  
public : "&@{f:+  
template < typename Actor > K<M WiB&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =LKf.@]#  
  { >FqU=Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); B{>x  
} 4++pK;I  
} do_; u]& +TR  
)Kq@ m1>@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,91n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I6PReVIb  
最后来说说怎么处理break和continue 'ji|'x T  
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。 oObQN;A@6  
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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