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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U/B1/96lJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 eqSCNYN  
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, G~{xTpL  
X^#.4:>.  
o%Lk6QA$  
.bOueB-  
  class filler }[u9vZL  
  { C/Ig.KmXF{  
public : !Cj1:P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :zC'jceO  
} ; m<BL/ 7  
,uD>.->  
N.q4Ar[x#p  
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: c?0uv2*Yh  
<[^nD>t_  
yiUJ!m  
>NN|vj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FxKb  
DlR&Lnv  
6qK0G$>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V 'Gi2gNaP  
E( M\U5o:  
[H#I:d-+\  
\<VwGbzFi  
二. 战前分析 ?S8cl7;+  
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。 Y962rZ  
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 j\nnx8`7  
RGGP6SDc  
&50Kn[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #ZIV>(Q\H  
  /* --------------------------------------------- */ N1Y*IkW"  
vector < int *> vp( 10 ); G:.Nq,513  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kNW&rg  
/* --------------------------------------------- */ t%Z_*mIfmE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lX`)Avqa  
/* --------------------------------------------- */ $&m^WrZaY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {MKq Yl{  
  /* --------------------------------------------- */ *g5df[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^sq3@*hCw  
/* --------------------------------------------- */ Y#c11q Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E~zLhJTUL'  
IPcAE!h6zN  
PZO7eEt8  
@ -JD`2z  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~Xnq(}?ok  
1._1, _2是什么? dCcV$BX,K  
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。 p;) ;Vm+8  
2._1 = 1是在做什么? -o F#a 8  
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。 pF.Ws,nQ5  
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。 n(a7%Hx2  
<W vuW6  
MUNeGqv  
三. 动工 qTiUha9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: TUZ-4{kV"  
-(>x@];r0  
##,i<  
4aAr|!8|h!  
template < typename T > d {moU\W  
class assignment C4Q ^WU+$j  
  { G#Z%jO-XN  
T value; x#| P-^  
public : T}2a~  
assignment( const T & v) : value(v) {} L]#J?lE&  
template < typename T2 > Ydmz!CEu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } oC U8;z  
} ; b0E(tPw5c  
"twV3R  
@?K(+BGi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 B l'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v>g1\y Iw  
Y_%\kM?7  
AY0o0\6cw  
"[H9)aAj7  
  class holder s.KJYP  
  { ]&VD$Z984r  
public : N{P (ym2yR  
template < typename T > 1_/\{quE  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D}!U?]la&  
  { {C*mn!u  
  return assignment < T > (t); 622mNY  
} ,D3q8?j  
} ; |MMr}]`  
+U+c] Xgt  
NEZF q?  
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: 1&QI1fvx  
Ec0Ee0%A]  
  static holder _1; \I,<G7!0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8.jd'yp*J  
V* fDvr0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pa+^5N  
而不用手动写一个函数对象。 X~G"TT$)  
?Dm!;Z+7  
H:9( XW  
)R ,*  
四. 问题分析 %<DRrKt  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 PpU : 4;en  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 z]P|%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5yxZ 5Ni!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 EE&~D~yHUL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :n'QN Gj  
,)GCg@7B  
五. 问题1:一致性 YQ37P?u@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Rl3KE)<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V%y kHo  
e@0wF59  
struct holder [Bpgb57En  
  { +#Ov9b  
  // _BtlO(0&  
  template < typename T > q.<q(r  
T &   operator ()( const T & r) const 2HQ'iEu$  
  { 0<v~J9i  
  return (T & )r; )zUV6U7v  
} fb`VYD9[^  
} ; qI;k2sQR  
g"C$B Fc  
这样的话assignment也必须相应改动: w=#&(xm0  
{Fb)Z"8]  
template < typename Left, typename Right > g-}Vu1w0{6  
class assignment z0g]nYN%  
  { c q3C N@  
Left l; Y60ld7H  
Right r; 30<dEoF  
public : "-<u.$fE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o{UwUMw5`  
template < typename T2 > 3O#7OL68v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4sZ^:h,1  
} ; !k<+-Lf:2  
M_79\Gz"  
同时,holder的operator=也需要改动: =nid #<X  
m> NRIEA6  
template < typename T > HSK^vd?_l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const X[Y!=e4z  
  { ]vT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4f"be  
} 7qW:^2y  
Ubn5tN MK  
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。 i7fpl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `i{o8l  
>r]# 77d  
return l(rhs) = r; y-sQ"HPN  
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。 8zVXQ!'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &]vd7Q.t  
_/E>38G]  
template < typename Tp > YuPgsJ[m  
class constant_t *[yCcqN.  
  { YT:<AJm  
  const Tp t; qU2>V  
public : m"x~Fjvd  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9=< Z>  
template < typename T > z9dVT'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )-jvp8%BK  
  { "n]B~D  
  return t; zo\Xu oZ  
} ?LNwr[C0  
} ; ?;{A@icr  
4F:RLj9P!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 WUa-hm2:  
下面就可以修改holder的operator=了 j./bVmd.  
eyAg\uuih  
template < typename T > |qbJ]v!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]L &_R^  
  { (V=lK6WQm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,cC4d`  
} F=P|vYL&&  
7d4R tdI  
同时也要修改assignment的operator() orHVL2 KK  
w$B7..r  
template < typename T2 > ;[9cj&7C<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y$Uvt_  
现在代码看起来就很一致了。 1km=9[;w'  
%0u7pk  
六. 问题2:链式操作 h/_z QR-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 i:[B#|%  
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。 cL1cBWd  
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。 BAKfs/N  
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。 qx!IlO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  WHpbQQX  
#K)HuT  
template < typename T > +[F9Q,bH@b  
struct result_1 Hpsg[d)!  
  { RNt3az  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "+XO[WGc  
} ; jgGn"}  
?xG #4P<C=  
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: OdR  
3(PU=  
template < typename T > qmL!"ZRLF  
struct   ref :nXB w%0x  
  { Qu;AU/Q<([  
typedef T & reference;  "= UP&=  
} ; GzR;`,_O/  
template < typename T > ]\3dJ^q|%  
struct   ref < T &> [yVU p+  
  { ~O^_J)  
typedef T & reference; h2BD?y  
} ; @wa/p`gj5w  
z$YOV"N  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (wA|lK3  
igo7F@_,  
template < typename T > wvh4AE5F|z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]mqB&{g  
  { ^~Ar  
  return l(t) = r(t); !*\^-uvaK  
} t(_XB|AKm  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 C]):+F<7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'Uc|[l]  
OVivJx  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 f,uxoAS  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9g*~X;`2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <A6<q&g|E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "3>#[o  
最后的布局是: hB^"GYZ  
                Add W&yw5rt**  
              /   \ b<7.^  
            Divide   5 .[_&>@bmrP  
            /   \ @rJ#Dr  
          _1     3 k~hL8ZT[  
似乎一切都解决了?不。 sP&E{{<QTF  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Z'fy9  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 zf S<X  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: eVlI:yqppj  
HL!-4kN <$  
template < typename Right > x)GoxH~#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VtmUK$k}I  
Right & rt) const [ z&y]~  
  { :?^(&3;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~\kRW6  
} ^1nf|Xj [  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 WW_X:N~~e\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 #".{i+3E  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 aY?}4Bx  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 S_WY91r  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 oC?b]tzj  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? sy#Gb#=#  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: yqYX<<!V  
7u}r^+6_o  
template < class Action > XH*^#c  
class picker : public Action onmO>q*  
  { Aqc(  
public : P&SR;{:y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} # K-Q/*  
  // all the operator overloaded r94BEC 2  
} ; /2U.,vw  
i4-L!<bJ  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 g 08 `=g  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: iy4JI,-W  
UnMDdJ\  
template < typename Right > ov+qYBuFw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const k |Lm;g  
  { MdKZH\z/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tJn2:}-s  
} +u Lu.-N  
#z~oc^J^T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :V"}"{ (6  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 kOjq LA  
!XicX9n  
template < typename T >   struct picker_maker 2V0R|YUt  
  { f[v??^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; jc?Hip'  
} ; 4 I~,B[|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f9 rToH  
  { ywdNwNJ  
typedef picker < T > result; Y#m0/1-  
} ; p$=3&qR 6  
FStfGN  
下面总的结构就有了: +Q '|->#  
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。 L%<1C \k  
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。 i a|F  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 urN&."c  
至此链式操作完美实现。 2<O hO ^  
?+!KucTF  
'2vlfQ@8a~  
七. 问题3 =1,g#HS  
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。 r({(;  
*kIJv?%_}  
template < typename T1, typename T2 > *rbH|o8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #A/jGv^  
  { ~<eiWDf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `rcjZ^n  
} H;CGLis  
}6KL   
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: 6xOR,p>E  
z~W@`'f  
template < typename T1, typename T2 > jv7zvp  
struct result_2 Md~mI8  
  { 7}#vANm  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Jk~T.p?tF  
} ; " pH+YqJ$  
qB&*"gf  
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? ;EJ6C#} >7  
这个差事就留给了holder自己。 7~65@&P>  
    BBx"{~  
s2$R2,  
template < int Order > 0s8S`hCn>  
class holder; SUx0!_f*R  
template <> E8nqEx Q  
class holder < 1 > tQ/w\6{  
  { QL)UPf>Kp  
public : '5Y8 rv<  
template < typename T > -py.Y Z  
  struct result_1 f;b(W  
  { toCN{[  
  typedef T & result; >Kr,(8rA  
} ; z(m*]kpL"  
template < typename T1, typename T2 > vS X 6~m  
  struct result_2 }C'z$i( y  
  { 6>"0H/y,  
  typedef T1 & result; lDH0bBmd0  
} ; h!Ka\By8#  
template < typename T > ve.4""\a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qmK!d<4  
  { l5R H~F  
  return (T & )r; %'>. R  
} $a-~ozr`C  
template < typename T1, typename T2 > YgDgd\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T#( s2  
  { S)~h|&A(  
  return (T1 & )r1; D( _a Xy  
} "qF&%&#r'  
} ; ^fx9R 5E$:  
e88JT_zrO  
template <> /M#A[tZ3  
class holder < 2 > '*T7tl  
  { z><JbSE?  
public : E u@TCw8@  
template < typename T > >GjaA1,  
  struct result_1 FVSz[n  
  { 8Yj(/S3y  
  typedef T & result; <Ei|:m  
} ; We9mkwK7C  
template < typename T1, typename T2 > bH= 5[  
  struct result_2 `$i`i'S  
  { (YR] X_  
  typedef T2 & result; o`#;[  
} ; %xg"e O2x  
template < typename T > !qcR5yk`2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R1S Ev$  
  { 8U8"k  
  return (T & )r; Y, 0O&'>  
} B@F1!8l  
template < typename T1, typename T2 > D8h~?phK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r^@*Cir  
  { 3*; {C|]S  
  return (T2 & )r2; weu'<C   
} @^P=jXi<  
} ; ~U^0z|.  
# v v k7  
-_2= NA?t  
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> >。 4];NX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h)YqC$A-s  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q<7Nz] Td  
YsTfv1~z#  
return l(i, j) = r(i, j); zX5p'8-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d8x$NW-s  
O" z=+79q  
  return ( int & )i; ;bZ)q  
  return ( int & )j; J|I|3h<T  
最后执行i = j; S'A~9+  
可见,参数被正确的选择了。 MVTU$ 65  
1.';:/~(  
ckTnb  
u?aq' "t  
B0YY7od  
八. 中期总结 Fc nR}TE  
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: Ck[Z(=b$$:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9@S icqx   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 oACE:h9U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #<?j784  
7{b|+0W  
:Z/ ig%  
a|fyo#L  
;`xu)08a  
mp5]=6 ~:m  
九. 简化 O 4}cv  
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。 E2\)>YF{ P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mB!81%f%|  
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: yP"_j&ef7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 is`a_{5e=  
  +-*/&|^等 ?$o8=h  
2. 返回引用。 Jw86P=  
  =,各种复合赋值等 Nl(Aa5:!  
3. 返回固定类型。 c s hZR(b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l,d8% \  
4. 原样返回。 ZkK +?:9  
  operator, `yxk Sb  
5. 返回解引用的类型。 ?n_Y _)9  
  operator*(单目) W58 \V  
6. 返回地址。 Xe%n.DW m  
  operator&(单目) 8HWY]:| oh  
7. 下表访问返回类型。 $i3/||T,9  
  operator[] 9J1&g(?>-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U2K>\/-~  
  operator<<和operator>> t%=ylEPW  
*rqih_j0  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 )\s:.<?EQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9t)t-t#P;  
@4&sL](q  
template < typename Left > CwT52+Jb  
struct value_return {UwJg  
  { s~TYzfA  
template < typename T > KRz\ct|  
  struct result_1 i1scoxX3\  
  { U"ga0X5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M,<%j  
} ; *Fq Nzly  
yJgnw6>r2  
template < typename T1, typename T2 > "3!4 hiU9  
  struct result_2 m6JIq}CMb  
  { z?cRsqf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }]f)Fz  
} ; .&L#%C  
} ; 0tl  
*ZY{^f  
3<Cd >o.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M.t5,NJ  
T%ha2X=  
下面我们来剥离functor中的operator() / P{f#rV5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ZL@7Mr!e  
)ll}hGS  
return l(t) op r(t) MEo+S  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lv{Qn~\y&  
return op l(t)  ) .#,1  
return op l(t1, t2) (I\aGGW  
return l(t) op :yO)g]KF  
return l(t1, t2) op QPGssQR6  
return l(t)[r(t)] HeR-;L  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6g<JPc  
<Q%o}m4Kt  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !5[?n3  
单目: return f(l(t), r(t)); ? Bk"3{hl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m-;u]X=a  
双目: return f(l(t)); n /rQ*hr  
return f(l(t1, t2)); mWO=(}Fb\  
下面就是f的实现,以operator/为例 bk"` hq  
-BB5bsjA  
struct meta_divide JSO>rpO  
  { dmf~w_(7  
template < typename T1, typename T2 > N=|w]t0*yc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) siOeR@> X  
  { `oq 3G }  
  return t1 / t2; 8;+t.{  
} -B@jQg@ >  
} ; ncu> @K$n  
Y5(`/  
这个工作可以让宏来做: \alRBHqE  
x OZ?zN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /X8b=:h  
template < typename T1, typename T2 > \ }!B<MGBd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C[wnor!  
以后可以直接用 iT I W;Cv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "< [D1E\  
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 Tqm9><!r  
(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。。。) Ma_! 1Y  
^@jOS{f l  
Oq|pd7fcgm  
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 cITQ,ah  
CK.Z-_M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AEEy49e  
class unary_op : public Rettype |f`!{=?  
  { I_N"mnn@Nr  
    Left l; lOYwYMi  
public : dpTap<Noby  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} I'J=I{p*  
/I: d<A  
template < typename T > ~!Onz wmO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^${-^w@,%V  
      { 011 _(v  
      return FuncType::execute(l(t)); O4( Z%YBe  
    } <y~`J`-  
Lt=#tu&d  
    template < typename T1, typename T2 > Cm>8r5LG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U<o,`y[Tn  
      { 00<iv"8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wgI$'tI  
    } ~ / "aD  
} ; q}(UC1|  
6\'v_A O  
>b<br  
同样还可以申明一个binary_op Z+Z`J; ,  
<L:v28c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6`F_js.a  
class binary_op : public Rettype {8b6A~/  
  { !t[X/iu  
    Left l; `N2zeFG  
Right r; 4uDz=B+8y  
public : c1e7h l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U =T[-(:H  
sL[,J[AN;  
template < typename T > 4l[f}Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5jkW@  
      { 9KD2C>d<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7?B]X%  
    } BxlpI[yWq  
k1B7uA'h"G  
    template < typename T1, typename T2 > O!uX:TE|Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5(TI2,4  
      { _?`3zm4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vhdT"7`U  
    } %vn rLt$  
} ; fE7[Sk  
f+J<sk  
;V`~'357%  
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 C %y AMQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Of Y>~d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N',]WZ}  
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。 yn4Xi@9Pri  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! eH79,!=2  
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。。。 %xkqiI3Ff  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P4ot, Q4  
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) Y{um1 )k  
下面是修改过的unary_op 0Tg/R4dI  
LWf+H 4iZ}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yD5T'np<4  
class unary_op +-`Q}~s+  
  { W<k) '|  
Left l; kLADd"C  
  j {S\X'?  
public : KZ;U6TBiB  
aFd ,   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <86upS6  
JrS/"QSA  
template < typename T > X~%Wg*Hm  
  struct result_1 0 UjT<t^F  
  { &c?-z}=G  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \MX>=  
} ; HrWXPac A  
3mpEF<z  
template < typename T1, typename T2 > Fg`r:,(a  
  struct result_2 GfPe0&h  
  { Ku56TH!Py  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &2#<6=}  
} ; Kx$?IxZ  
V=\&eS4^"  
template < typename T1, typename T2 > +X"TiA7{j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6e/2X<O  
  { ~@MIG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [Gysx  
} BX2&tQSp  
;sCX_`t0E  
template < typename T > Cm(Hu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y! 7;Z~"  
  { 'I*F(4x  
  return OpClass::execute(lt(t)); (\,mA-%E  
} Vad(PS0  
~Og'IRf  
} ; IiS1ubNtZ  
:n{rVn}G  
@U:WWTzf  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug sw8Ic\vT  
好啦,现在才真正完美了。 wz T+V,   
现在在picker里面就可以这么添加了: __'Z0?.4#  
F2OU[Z,-]  
template < typename Right > *cq#>rN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ZXe[>H  
  { b]Oc6zR,,~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }a-ikFQ]  
} <`~] P$  
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。 "EQ}xj  
h$4V5V  
x(}@se  
y @h^  
3zMmpeq  
十. bind 6D _4o&N  
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。 <o^mQq&  
先来分析一下一段例子 OA&NWAm4  
?^5W.`Y2i  
9O~1o?ni  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D?8t'3no  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5/>G)&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %[&cy'  
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。 y/4 4((O  
我们来写个简单的。 64o`7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Td X6<fVV  
对于函数对象类的版本: >LwAG:Ud  
-P@o>#Em  
template < typename Func > qeH#c=DQ  
struct functor_trait ?(;ygjyx  
  { )u'oI_  
typedef typename Func::result_type result_type; .ikFqZ$$  
} ; pi3Z)YcT  
对于无参数函数的版本:  w~&bpCB!  
Kx ?}%@b  
template < typename Ret > x !]ZVl]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hRtnO|Z6  
  { L'z;*N3D  
typedef Ret result_type; 6EP5n  
} ; qA Jgz7=c  
对于单参数函数的版本: =DG aK0n  
f.Q?-M  
template < typename Ret, typename V1 > 0'c<EJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =HYMX "s  
  { d\'M ~VQ  
typedef Ret result_type; rS{Rzs^@  
} ; b> &kL  
对于双参数函数的版本: FV!  
64h r| v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -Y2h vC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 'R,1Jmx  
  { `61VP-r  
typedef Ret result_type; M@ ! {m  
} ; (*^_ wq-;  
等等。。。 / QSK$ZDC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;'p X1T  
8mV`|2>  
template < typename Func > >=r094<  
struct func_return aG`G$3_wx  
  { ) l0=j b  
template < typename T > j;J4]]R;o  
  struct result_1 =/V r,y$  
  { >eWHPO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gj$gqO`B  
} ; hdfNXZ{A"  
.ye5 ;A}  
template < typename T1, typename T2 > @1^iWM j  
  struct result_2 gy_n=jhi+  
  { d+ql@e]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /$/\$f$  
} ; xa5I{<<U  
} ; D.)R8X  
,hYUxh45  
^A;v|U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 b"/P  
[;h@ q}  
template < typename Func, typename aPicker > HVh+Z k  
class binder_1 mY |$=n5X  
  { zA\DI]:+  
Func fn; %(,JBa:G  
aPicker pk; <?2[]h:wp  
public : s{Ryh.IyI  
0E o*C9FP~  
template < typename T > 57%:0loW  
  struct result_1 *-Z JF6  
  { !H~G_?Mf\O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0waQw7 E  
} ; [1G4he%  
Mp7r`A,6  
template < typename T1, typename T2 > Y[ a$~n^:n  
  struct result_2  ceyZ4M  
  { CP["N(fF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bUU_NqUf*3  
} ; xud =(HLl  
f.,S-1D]h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} eiJ $}\qJL  
=uMoX -  
template < typename T > L&.9.Ll  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E{(7]Wri  
  { pN1W|Wv2  
  return fn(pk(t)); <Mxy&9}ic  
} `:R8~>p  
template < typename T1, typename T2 > B ,e3r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AdKv!Ta5b  
  { s@K|zOx  
  return fn(pk(t1, t2)); ko=vK%E[  
} OqHD=D[  
} ; wRi!eN?  
-]A,SBs  
sMs 0*B-[  
一目了然不是么? 8! pfy"  
最后实现bind j@&F[r  
"b|qyT* Sl  
qMmh2a&  
template < typename Func, typename aPicker > yI)~- E.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O F2*zU7M  
  { mj{TqF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Vj2]-]Cm  
} (wo.OH  
|9@?8\   
2个以上参数的bind可以同理实现。 >#)^4-e  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 !QSL8v@c  
:BN qr[=b  
十一. phoenix Y'DI@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZZX|MA!  
/!P,o}l7  
for_each(v.begin(), v.end(), F  MHp a  
( K.JKE"j)d  
do_ %f*8JUE16  
[ ?qO_t;:0>  
  cout << _1 <<   " , " Dc}-wnga  
] q~ T*R<S  
.while_( -- _1), !Hr~B.f7  
cout << var( " \n " ) &?#V*-;^  
) '[I?G6  
); 69p>?zn  
OtBVfA:[  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: g;UB+Y 247  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %8DU}}Rj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \h!%U*!7{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T9}G:6  
9NBFG~)|l[  
t ux/@}I  
template < typename Cond, typename Actor > 6:fe.0H 9  
class do_while to|O]h2*U2  
  { O>IY<]x>L  
Cond cd; `gDpb.=Y  
Actor act; J4;w9[a$  
public : SRRqIQz  
template < typename T > 9l]+ rs +  
  struct result_1 (1^AzE%U+Z  
  { X6)-1.T&  
  typedef int result_type; ;%0$3a  
} ; &z+nNkr?yN  
+? E~F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6k|o<`~,  
*%=BcV+,  
template < typename T > |a*VoMZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bqWo*>l  
  { LPc)-t|p"  
  do &5h{XSv  
    { o:W>7~$jr=  
  act(t); Ej~vp2  
  } c>6dlWTqX  
  while (cd(t)); G3 rTzMO  
  return   0 ; YC8wo1;Y!  
} J<'[P$D  
} ; lm i,P-Q  
 z"Miy  
~:'tp28?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;wK;  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 >E;kM B  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ZVs]_`(+  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 {p[{5k 0  
下面就是产生这个functor的类: WXV(R,*Tc  
c @7d4Jz  
%IL] Wz<  
template < typename Actor > aMe]6cWHV>  
class do_while_actor ]V0V8fU|  
  { ,R#pQ 4  
Actor act; 8Wqh 8$  
public : K|,P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $P&{DOiKS  
#.L9/b(  
template < typename Cond > (0dy,GRN  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ABb,]%  
} ; LeRyS]  
3`.*~qW  
Z}#'.y\ f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zisf8x7^W  
最后,是那个do_ KSDz3qe  
b+Sq[  
VwvL  
class do_while_invoker `?f6~$1  
  { +O"!*  
public : )O\w'|$G  
template < typename Actor > QxS] 6hA  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const w"ZngrwBl  
  { ndg1E;>  
  return do_while_actor < Actor > (act); SQ'\Kd=  
} VzD LGLH  
} do_; E:vgG|??  
H1>~,zc>E  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [$M=+YRHMW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K)b@,/5  
最后来说说怎么处理break和continue !ij R  
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。 0Xo>f"2<f  
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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