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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hgPa6Kd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 HiZ*+T.B  
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, uXn1 'K<'2  
y [}.yyye  
0XE4<U   
u_oaebOrpP  
  class filler -|$@-fY;  
  { La`NPY_:>  
public : C5o#i*|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (A9Fhun  
} ; *4\:8  
~vm%6CABM  
]cHgleHQ  
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\]-E>  
>mwlsL~X  
h4fJvOk|!  
j#!IuH\]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c"f-3kFv  
NcBIg:V\c  
y%"{I7!A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %O|iE M  
~Y^+M*   
XO.jl"xu  
\ 2M_\Q`NY  
二. 战前分析 n(1l}TJy  
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。 <FV1Wz  
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 ?gA 8x  
jys:5P  
L +b6!2O,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $*^7iT4q_t  
  /* --------------------------------------------- */ f\|w '  
vector < int *> vp( 10 ); o_izl \  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ri<u/ ]oR"  
/* --------------------------------------------- */ 5TH~.^`Fi  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); LBw1g<&  
/* --------------------------------------------- */ (nQ^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); KI"#f$2&  
  /* --------------------------------------------- */ `KZm0d{H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zfJT,h-{  
/* --------------------------------------------- */ 8I=2lK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); uy>q7C  
is?{MJZ_  
=x/X:;)>  
!z\h| wU+  
看了之后,我们可以思考一些问题: yuh *  
1._1, _2是什么? /:cd\A}  
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。 Yj&F;_~   
2._1 = 1是在做什么? hZm"t/aKc  
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。 \[;0 KV_  
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。 xK>*yV  
Z%gh3  
`}p0VmD{NE  
三. 动工 %Hu5K>ZNYp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pIc#L>{E  
p?02C# p  
lov!o: dJ  
 eb ?x9h  
template < typename T > 4S7v:1~xe  
class assignment ))qy;Q,  
  { .#EFLXs  
T value; vx{}}/B]J  
public : Fn wJ+GTu  
assignment( const T & v) : value(v) {} M`0V~P`^  
template < typename T2 > atj(eg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T6'^EZZY  
} ; ><4<yj1  
EfqX y>W  
T~-ycVc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %U/(|wodd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F|`Hm  
2_>N/Z4T  
1 s\Wtw:  
Q1Kfi8h}'  
  class holder L7l FtX+b  
  { n3WlZ!$  
public : 11NQR[  
template < typename T > <]ox;-56  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Usvl}{L[  
  { jV i) Efy  
  return assignment < T > (t); EAUEQk?9  
} b 1c y$I  
} ; z'Hw  
Y_liA  
"MeVE#O  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 0S"mVZ*P  
a .#)G[*  
  static holder _1; Zpt\p7WQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !t"4!3  
y RqL9t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YP oSRA L  
而不用手动写一个函数对象。 l]5K N  
,~U>'&M;  
-OV&Md:~  
6jaEv#  
四. 问题分析 {p2!|A&a  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。  m!!/Za  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 z^B,:5Tt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [g |_~h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iI T;K@&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 M/f<A$xx_  
E_rI?t^  
五. 问题1:一致性 }rUN_.n4z  
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?| , >a&"V^k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gjyYCjF  
6q\bB  
struct holder [>I<#_^~  
  { (XTG8W sN  
  // uo9B9"&  
  template < typename T > ,L2ZinU:  
T &   operator ()( const T & r) const Y(y kng  
  { s[>,X#7 y  
  return (T & )r; Qp5VP@t  
} CZwXTHe  
} ; g/d<Zfq<{  
#lo6c;*m5  
这样的话assignment也必须相应改动: KAJi  
`,(4]tlL  
template < typename Left, typename Right > Pbn*_/H  
class assignment )u&|_&g{}J  
  { n+9=1Oo"  
Left l; ?=msH=N<l  
Right r; AR%4D3Dma  
public : `g?Negt\v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Dj?> <@  
template < typename T2 > HyQJXw?A:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `{h*/Q  
} ; qBQ?HLK-  
net@j#}j-  
同时,holder的operator=也需要改动: Qy<P463A(l  
8 FK/~,I  
template < typename T > BwEN~2u6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Pj^{|U21  
  { wW P}C D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1-uxC^u?|#  
} 2jItq2.>  
2zA4vZkbcw  
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。 W(Fv l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tS5hv@9cWx  
UgSB>V<?  
return l(rhs) = r; NNR`!Pty  
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。 |A~jsz6pI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~W'{p  
f}ji?p  
template < typename Tp > d"mkL-  
class constant_t 6'57  
  { 8 ^2oWC#U(  
  const Tp t; U$.@]F4&  
public : d L 1tl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DJ k/{Z:  
template < typename T > 5lmHotj#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b5I I/Y  
  { _/$Bpr{R  
  return t; 6<SAa#@ey  
} }'V5/>m[  
} ; kx{{_w  
jD]~ AwRJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ZY={8T@  
下面就可以修改holder的operator=了 A RuA<vQ  
L#?Ek-  
template < typename T > 4r#= *  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {X+3;&@  
  { ~ "H,/m%2o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6dt]`zv/  
} tjGn|+|k  
&j`}vg  
同时也要修改assignment的operator() +F` S>U  
'Cfl*iNb  
template < typename T2 > OA1uY83"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Jb@V}Ul$  
现在代码看起来就很一致了。 %QGC8Tz  
Qh3YJ=X&  
六. 问题2:链式操作 YeL#jtC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 o Q2Fjj  
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。 *uf'zQ<9  
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。 e0zq1XcZ  
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。 jDfC=a])  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gIa+5\qYY  
 .-c4wm}  
template < typename T > nI-w}NQ  
struct result_1 "Mn6U-  
  { ,, OW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u@UMP@"#  
} ; ? 7n`A >T  
L:j<c5  
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: k8[n+^  
GqvpA# i  
template < typename T > HGs $*  
struct   ref T{.pM4Hd  
  { 3g,`.I_  
typedef T & reference; b9J_1Gl]  
} ; jh%Eq+#S  
template < typename T > wj^3N7_:w  
struct   ref < T &> Uw. `7b>B  
  { O7m(o:t x3  
typedef T & reference; ^R7lom.  
} ; }<v@01  
^e_hLX\SW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eK?MKe  
qZtzO2Mt  
template < typename T > uK"=i8rs4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DS(}<HK{  
  { {j?FNOJn  
  return l(t) = r(t); zm5]J  
} $aDVG})  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 iAEbu&XG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ooj,/IEQ  
M#4p E_G  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &tLgG4pd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d9f C<Tp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mI-]/:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 r1`x=r   
最后的布局是: [I,Z2G,Jb  
                Add MDZ640-Y  
              /   \ #4Rx]zW^%  
            Divide   5 7Jyy z,!5  
            /   \ +s,=lL  
          _1     3 6 6EV$*dRL  
似乎一切都解决了?不。 u"cV%(#  
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。 HSE!x_$  
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。 Ha0M)0Anv  
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: 9iIhte.  
O~#!l"0 L+  
template < typename Right > 1y@i}<9F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const n`B:;2X,  
Right & rt) const sk<3`x+  
  { FF`T\&u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \R9(x]nZ%  
} `_Zg3_K.dS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?4#Li~q  
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。 Eak$u>Fd8c  
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。 TTX5EDCrC  
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。 2+ N]PW\V  
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。 5,lEx1{_  
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? $kdB |4C  
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: 1Kw+,.@d  
93 )sk/j  
template < class Action > B?gOHG*vd>  
class picker : public Action m/@wh a  
  { -e"H ^:  
public : YlJ@XpKM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ytp(aE:  
  // all the operator overloaded +6M}O[LP  
} ; })H wh).  
`!3SF|x&  
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。 $ZhF h{DQ.  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ~f&E7su-6+  
J\} twYty  
template < typename Right > )Yh+c=6 ?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x$A+lj]x  
  { xC?6v '  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^KnU4sD  
} ,a{P4Bq  
RtkEGxw*^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?8H8O %Z8  
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。 8?B!2  
A_"w^E{P  
template < typename T >   struct picker_maker ^&9zw\x;z  
  { '6nA F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; IEL%!RFG  
} ; M!siK2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P8OaoPj  
  { K C*e/J  
typedef picker < T > result; )W,aN)1)  
} ; B {n,t}z  
,i ^9 |Oeq  
下面总的结构就有了: wyH[x!QX  
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。 ih-#5M@  
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。 F$y$'Rzu_B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ch*8B(:  
至此链式操作完美实现。 Co9^OF-k  
rK 8lBy:<  
\Gef \   
七. 问题3 "@^k)d$  
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。 }?$F}s-  
JMCKcZ%N  
template < typename T1, typename T2 > '0;l]/i.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?> 9/#Nv  
  { @W.S6;GA\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C!O0xhs  
} ^x]r`b  
udK%>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ,hDW Ps2S  
;DQ ZT  
template < typename T1, typename T2 > +zqn<<9  
struct result_2 q_:4w$>  
  { SBu"3ym  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^do9*YejX;  
} ; /aCc17>2V{  
#Qw0&kM7I  
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? l K{hVqpt  
这个差事就留给了holder自己。 .|KyNBn  
    7DogM".}~Q  
G<z wv3  
template < int Order > Pjf"CW+A  
class holder; vQG5*pR*w  
template <> UkwP  
class holder < 1 > 5:[0z5Hww  
  { 5+0gR &|j  
public : 2 0h} [Q(  
template < typename T > *->W^1eGM  
  struct result_1 C\3rJy(VJ  
  { Ys9[5@7  
  typedef T & result; 4HXo>0  
} ; sjHE/qmq-Z  
template < typename T1, typename T2 > kOrZv,qFG[  
  struct result_2 ah$b [\#C  
  { `6(S^P  
  typedef T1 & result; bTNgjc  
} ; |fJ};RLI"  
template < typename T > ' ,wFTV&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8P\G }  
  { m]0;"jeL  
  return (T & )r; PcMD])Z{G  
} V]6dscQ  
template < typename T1, typename T2 > #powub  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yx8z4*]kH  
  { )gUR@V>e2  
  return (T1 & )r1; %)8}X>xq  
} WM$ MPs  
} ; :K,i\  
cxC6n%!;y  
template <> i v38p%Zm  
class holder < 2 > E?f-wQF  
  { @ CL{D:d  
public : q-2Bt,Y  
template < typename T > ?pmHFlx  
  struct result_1 ZgcMv,=  
  { !dnH 7 "  
  typedef T & result; Xza(k  
} ; qOtgve`jX  
template < typename T1, typename T2 > ;?i W%:_,  
  struct result_2 >z>!Luw  
  { 9G5rcYi  
  typedef T2 & result; (NU NHxi5B  
} ; ,/I.t DH  
template < typename T > Z]Cq3~l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {$ JYw{a  
  { 3z?> j]  
  return (T & )r; ~rKrpb]ow  
} xGg )Y#  
template < typename T1, typename T2 > }B+C~@j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nh>vixe  
  { }!r|1$,kL  
  return (T2 & )r2; }<SQ  
} xJ8M6O8  
} ; (m/G(wg  
,!y$qVg'\f  
~Ea} /Au  
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> >。 ?P`K7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3yF,ak {Sl  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9}<ile7^  
d.d/<  
return l(i, j) = r(i, j); ,/F~ Y&1I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]Ie 0S~  
W+?4jwqw  
  return ( int & )i; "$^ ~!1~  
  return ( int & )j; x*U)Y  
最后执行i = j; [!#L6&:a8  
可见,参数被正确的选择了。 <)c)%'v  
k"zv~`i'  
xy[3u?,&s!  
'XjZ_ng  
MaQqs=  
八. 中期总结 7WS p($  
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: k)=s>&hl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H=vUYz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Zt{[ *~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 04P}-L,  
A[{yCn`tM  
 {Gk1vcq  
<^jQo<kU  
"e>;'%W  
_|I#{jK  
九. 简化 $Sip$\+*  
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。 >tV{Pd1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +lcbi  
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: :{l_FY436  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Jk n>S#SZ  
  +-*/&|^等 3~ {:`[0Q  
2. 返回引用。 >@_^fw)  
  =,各种复合赋值等 Fq<A  
3. 返回固定类型。 D'Df JwA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jLm ;ty2;  
4. 原样返回。 m&,(Jla  
  operator, iz PDd{[  
5. 返回解引用的类型。 SO'vp z{  
  operator*(单目) n 0L^e  
6. 返回地址。 x g  
  operator&(单目) xY(*.T9K  
7. 下表访问返回类型。 zHRplm+ i  
  operator[] =-n}[Y}A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y.rsR 6  
  operator<<和operator>> WW~sNC\3`(  
\Uq(Zga4)  
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。 ?%[@Qb=2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4!no~ $b  
+iRh  
template < typename Left > . 3T3E X|G  
struct value_return UySZbmP48  
  { +',S]Edx  
template < typename T > FWgpnI\X|{  
  struct result_1 8'io$ 6d=  
  { k,+0u/I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; JP [K;/  
} ; yl+gL?IES  
fJ!R6D  
template < typename T1, typename T2 > $DaNbLV  
  struct result_2 w%jII{@,  
  { ; )@~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j{+.tIzpq[  
} ; VTY 5]|;  
} ; !wh8'X*  
'e'cb>GnA  
ope^~+c~\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;+ hH  
.Rs^YZF  
下面我们来剥离functor中的operator() 6A+nS=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ')<hON44EX  
mGg+.PFsM  
return l(t) op r(t) FP4P|kl/9'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <$Yd0hxjU  
return op l(t) Yufc{M00  
return op l(t1, t2) _ZSR.w}j/  
return l(t) op B>P{A7Q  
return l(t1, t2) op TJXT-\Vk  
return l(t)[r(t)] U-tTW*[1]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5vnrA'BhBU  
v_GUNRs  
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: R%[ c;i  
单目: return f(l(t), r(t)); D_zZXbNc  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bq0zxg%  
双目: return f(l(t)); 8XE7]&)];  
return f(l(t1, t2)); Y9XEP7  
下面就是f的实现,以operator/为例 ((M>s&\y*Y  
Jij*x>K>y  
struct meta_divide NyNXP_8  
  { 8&b,qQ~  
template < typename T1, typename T2 > 89(Q1R ?:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sdw(R#GE  
  { IyG}H}  
  return t1 / t2; "oO%`:pb  
} T{[=oH+  
} ; |Ds1  
Yr[\|$H5  
这个工作可以让宏来做: oe-\ozJ0  
draN0v f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f9{Rb/l!BQ  
template < typename T1, typename T2 > \ \z(gqkc 6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *u;Iw{.{  
以后可以直接用 /h|#J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P71Lqy)5}A  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 I51@QJX  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) r3UUlR/Do  
/f;~X"!  
kMN~Y  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 #?:lb1  
f(MO_Sj]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JT_ `.(  
class unary_op : public Rettype aAUvlb  
  { +TDw+  
    Left l; vUM4S26"NT  
public : &^Q/,H~S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E hMNap}5"  
yD}B%\45  
template < typename T > [`7ThHX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3)ywX&4"L  
      { r* Ca}Z  
      return FuncType::execute(l(t)); c5GuM|*7  
    } {R6ZKB  
B tcy)LRk  
    template < typename T1, typename T2 > (<C3Vts))  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h~zT ydnH  
      { *J`O"a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %1+4_g9  
    } 6T`i/".  
} ; TuaBm1S{f  
0LJv'  
}0Ed ]  
同样还可以申明一个binary_op 0<@@?G  
t"oeQ*d%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DSn_0D  
class binary_op : public Rettype lrIe"H@  
  { ncT&Gr   
    Left l; =@~Y12o?%  
Right r; ysY*k`5  
public : :^h$AWR^f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uoh7Sz5!^  
tc_3sC7jN  
template < typename T > nAlQ7 '  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YPI-<vM~  
      { R.<g3"Lm>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .8JTe 0  
    } .HABNPNg(  
iDqoa\  
    template < typename T1, typename T2 > {]4LULq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \YrUe1  
      { =[7Av>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +9sQZB# (  
    } g *+>H1}  
} ;  O*P.]d  
1T n}  
0?|<I{z2  
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 ysnx3(+|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *MW\^PR?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5'u<iSmBo  
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。 nKj7.,>;:<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ) Hr`M B  
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。。。 W: z;|FF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ar#(psU  
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) +^F Zq$NP  
下面是修改过的unary_op %JTpI`  
nQ3A~ ()  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N!tX<u~2  
class unary_op .O<obq~;C  
  { <qt|d&  
Left l; p0eX{xm  
  (A.C]hD  
public : <(#ej4ar,  
v4 E}D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @BMx!r5kn  
?:eV%`7  
template < typename T > lr&a;aZp  
  struct result_1 {?7Uj  
  { %E;'ln4h&,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Zx>=tx}  
} ; Q22 GIr  
K wVbbC3  
template < typename T1, typename T2 > */S_Icf  
  struct result_2 XQw9~$  
  { 4s oJ.j8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G=bCNn<  
} ; m.0*NW  
.*Qx\,  
template < typename T1, typename T2 > z\4.Gm-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e&>2 n  
  { X2"/%!65{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :[d9tm  
} ML p9y#  
Y}KNKO;  
template < typename T > &BSn?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M869MDo  
  { w&.a QGR#  
  return OpClass::execute(lt(t)); -trkA'ewZ  
} a$fnh3j[  
Vi|#@tC'  
} ; 0PCGDLk8  
b7ZSPXV  
-D: b*D  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug N6TH}~62}  
好啦,现在才真正完美了。 :rP=t ,  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7uk[Oy<_  
!bP@n  
template < typename Right > z{r}~{{E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bW:!5"_{H  
  { V]?R>qhgu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?&uu[y  
} 8xMX  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 lmhLM. 2  
EhBKj |y  
J9 I:Q<;  
UGatWj  
{\\T gs  
十. bind O33 `+UV"W  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 R^e'}+Z  
先来分析一下一段例子 BL4-7  
OcO3v'&  
7PF%76TO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DIUjn;>k8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [KQ6Ta.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 . 'yCw#f  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 L4l!96]a  
我们来写个简单的。 d0 /#nz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B|X!>Q<g  
对于函数对象类的版本: NZz8j^  
D3K8F@d  
template < typename Func > #Rr%:\*  
struct functor_trait >KKMcTOYY  
  { \.}c9*)  
typedef typename Func::result_type result_type; *gz{.)W  
} ; e8 b:)"R  
对于无参数函数的版本: a-J.B.A$Z/  
S5EK~#-L[  
template < typename Ret > |vzl. ^"-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {(?4!rh  
  { -H-~;EzU  
typedef Ret result_type; (C)p9-,  
} ; An/|+r\  
对于单参数函数的版本: j*m%*_kO  
H" 7u7l  
template < typename Ret, typename V1 > 9-m=*|p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,"79P/C  
  { 0Wp|1)ljA  
typedef Ret result_type; 3HK\BS  
} ; _PR4`C*  
对于双参数函数的版本: 6D_D';o  
J<lO= +mg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > FML(4BY,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y`wSv NU  
  { bi;1s'Y<D  
typedef Ret result_type; r9G>jiw8  
} ; ;YL i{  
等等。。。 #gw]'&{8D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eh#(eua0/  
18:%~>.!  
template < typename Func > lU8Hd|@-  
struct func_return ,5<Cd,`*  
  { -d:Jta!}{  
template < typename T > )dd@\n$6  
  struct result_1 Od)C&N=y  
  { 8, >P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^pk7"l4Xm  
} ; >b4eL59  
r" ,GC]  
template < typename T1, typename T2 > @U}1EC{A  
  struct result_2 FzC'G57Kl  
  { ;sFF+^~L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +=8VTC n?  
} ; r]36z X v  
} ; G,w(d@  
$* Kvc$D  
SasJic2M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =w0R$&b&  
8)I^ t81  
template < typename Func, typename aPicker > 3? +Hd  
class binder_1 lnR{jtWP  
  { 6)Lk-D  
Func fn; #>+HlT  
aPicker pk; wj0\$NQ=x  
public : N]sAji*  
12LL48bi  
template < typename T > "'\$ g[k  
  struct result_1 \)|hogI|f  
  { d6 5L!4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5XB H$&Td  
} ; }vM("v|M  
v_-dx  
template < typename T1, typename T2 > aw42oLk  
  struct result_2 G'A R`"F  
  { }pu27F)&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'b{]:Y  
} ; [q #\D  
N ?"]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n6a`;0f[R  
'q:`? nJ^  
template < typename T > ~R92cH>L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mL: sJf  
  { [u*5z.^  
  return fn(pk(t)); &KRX[2  
} }U"&8%PZr  
template < typename T1, typename T2 > JcxThZP~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?<'}r7D   
  { r<^HmpUJ  
  return fn(pk(t1, t2)); 'SF<_aS(  
} @6T/Tdz  
} ; Y`S vMkP)+  
FQ5U$x. [P  
;hN!s`vq  
一目了然不是么? v z '&%(  
最后实现bind X_\otV h(D  
x+@rg];m  
IB] l1<  
template < typename Func, typename aPicker > @r/n F5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]-/VHh  
  { }Ud*TOo`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b!5~7Ub.No  
} + @s"zp;F  
[:SWi1cK2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5taT5?n2  
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。 p4 ^yVa  
J]pir4&j  
十一. phoenix x-&@wMqkc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \n|EM@=eE  
.jjG(L  
for_each(v.begin(), v.end(), ^yN&ZI3P&  
( x)O!["'"  
do_ JO6)-U$7UG  
[ +*/Zu`kzX  
  cout << _1 <<   " , " 0[?Xxk}s0  
] fSvM(3Y<Qh  
.while_( -- _1), >V8-i`  
cout << var( " \n " ) *d4 eK+U$5  
) )W _v:?A9  
); ^Q?  
w-L=LWL\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |~mOfuQb  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 0rs"o-s<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l L@XM2"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Sp]0c[37R  
O:{~urV  
!Pfr,a  
template < typename Cond, typename Actor > YHygo#4=8  
class do_while uGK.\PB$  
  { 6H WE~`ok6  
Cond cd; h_,i&d@(  
Actor act; `%9 uE(  
public : ~H<6gN<j(.  
template < typename T > .2Elr(&*h  
  struct result_1 1FL~ndJs  
  { Ad9}9!<  
  typedef int result_type; h_3E)jc  
} ; ]dmrkZz:  
:zke %Yx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,~@X{7U  
\\H}`0m:  
template < typename T > u$Jz~:=,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MKD1V8i  
  { 17"uf.G  
  do x,@B(9No  
    { Ma']?Rb`  
  act(t); $$;M^WV^?.  
  } -4IE]'##  
  while (cd(t)); PQSP&  
  return   0 ; }t=!(GOb}  
} b;W3j   
} ; P90yI  
G+"t/?/  
g<; q.ZylT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :tB1D@Cb6  
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。 ;yLu R  
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。 {{D)YldtA  
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。 Y^;ovH~ ve  
下面就是产生这个functor的类: mCsMqDH  
lH x^D;m6  
):68%,  
template < typename Actor > 5z8d} I  
class do_while_actor z2_*%S@  
  { 6azGhxh  
Actor act; WwBOM~/`2  
public : j@U]'5EVB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]7F=u!/`<C  
 gmO!  
template < typename Cond > R'bTN|Cq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; wOEj)fp .  
} ; , j2Udn}  
7u S~MW  
%S@ZXf~:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g1/[eoZzk  
最后,是那个do_ n.`($yR_  
J6s`'gFns  
hOu3 bA  
class do_while_invoker <ro7vPKNa  
  { iwZPpl ";  
public : Pmr5S4Ka  
template < typename Actor > -aPg#ub  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j9x<Y]  
  { HZzDVCU  
  return do_while_actor < Actor > (act); xd q?/^E  
} \:# L)   
} do_; W#4 7h7M  
G7` ko1-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fNli  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '8RsN-w  
最后来说说怎么处理break和continue #zv3b[@  
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。 BOb">6C  
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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