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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r/ g{j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l~]] RgU  
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, ^$lZ  
$u~ui@kB  
1Xm>nF~  
0'pB7^y  
  class filler ]7W!f 2@  
  { (E00T`@t0i  
public : Ru*gbv,U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /Z^a, %1  
} ; 87l*Y|osP  
)/)u.$pi  
SQ2v  
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: bRm;d_9zC  
lD[@D9  
j0{`7n  
H2: Zda#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -;_"Y]#  
AJ*17w  
2h51zG#qd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 16 `M=R  
h>GbJ/^  
T{+a48,;  
~<VxtcEBz  
二. 战前分析 i]k)wr(  
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。 /}U)|6- B  
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 H6 x  
T&pCLvkz  
W)Y`8&,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aXVldt'  
  /* --------------------------------------------- */ zytN leyc  
vector < int *> vp( 10 ); \z!lw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m6BUKX\m  
/* --------------------------------------------- */ Ii[U%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); L$OZ]  
/* --------------------------------------------- */ ^\O*e)#*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _^GBfM.  
  /* --------------------------------------------- */ MjC<N[WO>N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |U{~t<BF#  
/* --------------------------------------------- */ _yN5sLLyb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $aJay]F  
ZXYyG`3+  
T=42]h  
a}NB6E)-  
看了之后,我们可以思考一些问题: !vu-`u~86  
1._1, _2是什么? ,%IP27bPW  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 dR\yRC]I  
2._1 = 1是在做什么? g{}<ptx]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 8el6z2  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 E<3xv;v8r  
\HzmhQb+m  
xtv%C  
三. 动工 Ep./->fOA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #?S"y:  
A ~vx,|I  
e Fz$h2*B  
BI)C\D3[  
template < typename T > C;JW \J~W  
class assignment vPYHM2  
  { %4!^AA%  
T value; T>nH=  
public : 1 PdG1'  
assignment( const T & v) : value(v) {} fG>3gS6&  
template < typename T2 > *Ts$Hj[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q}B]b-c+E  
} ; \a;xJzc9  
(jU_lsG  
UwS7B~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )GG9[%H!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )JTQZ,f3]  
}1 qQ7}v  
oA-,>:}g{  
cb)7$S  
  class holder ,iao56`E  
  { E%v0@  
public : [nVBnB  
template < typename T > U'" #jT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [#@lsI  
  { BXdk0  
  return assignment < T > (t); #b428-  
} 1ds4C:M+<  
} ; 4pT^ *  
MFa/%O_*  
c;q=$MO`  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: (,o@/ -o  
|T"vF`Kr(>  
  static holder _1; !^F_7u@Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Iv  
.gC.T`/m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iLBORT !;  
而不用手动写一个函数对象。 3^ UoK  
_p:n\9k  
v?]a tb/h`  
F68e I%Y  
四. 问题分析 hL/u5h%$  
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。 Rf`_q7fm  
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。 %b*N.v1+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'q:7PkN!p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LRu*%3xx  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 CQ6I4k  
H0"'jd  
五. 问题1:一致性 Wm-$l  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %D#&RS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ["&{^  
}Em{?Hqy  
struct holder aG;F=e  
  { H:hM(m0?q  
  // D mi.@.  
  template < typename T > -V4{tIQY  
T &   operator ()( const T & r) const qVfn(rZ  
  { !Q~>)$Cf^  
  return (T & )r; b6k_u9m^E  
} )s:kQ~+  
} ; |0}Xb|+  
h&L-G j  
这样的话assignment也必须相应改动: )_C>hWvo_  
/hqn>t  
template < typename Left, typename Right > !$1qnsz  
class assignment <h9nt4F  
  { ldp9+7n~  
Left l; K!9K^h  
Right r; /77cjesZ9  
public : S[$9_Jf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <S7SH-{_\  
template < typename T2 > j$_?g!I=gK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^cPVnl  
} ; lbt8S.fx  
D1-w>Y#  
同时,holder的operator=也需要改动: ]s5e[iS  
$#n9C79Z@  
template < typename T > IxUj(l1Fm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oh$"?N7n1  
  { :^`j:B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n6Uh%rO7S|  
} V#$QKn`;  
fgL"\d}  
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。 ,sc#l<v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 L`<#vi  
WGA&Lr  
return l(rhs) = r; /y{fDCC  
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。 ?,riwDI 2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;0kAm Vy  
yc]_?S>9  
template < typename Tp > "4WnDd 5"  
class constant_t +pT;; 9  
  { _J \zj  
  const Tp t; U3B&3K} ~  
public : +-;v+{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qh6b;ae\x  
template < typename T > ] H;E(1iU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @BnK C&{  
  { d_$0  
  return t; -:d{x#  
} dL4VcUS.  
} ; t*Ro2QZ  
f2gh|p`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -a_qZ7  
下面就可以修改holder的operator=了 }*9F`=%F  
PtUS7[]  
template < typename T > ~u1~%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const BTr;F]W  
  { N9d^;6;i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [-l>f P0  
} 8g{Mv#b%  
Ygg+=@].@  
同时也要修改assignment的operator() H(n fHp.3  
S"Vr+x?  
template < typename T2 > *^]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~2hzyEh  
现在代码看起来就很一致了。 X$u l=iBs  
@ ^F{  
六. 问题2:链式操作 "'``O~08/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1r.2bL*~jw  
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。 @qcUxu4  
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。 AFsieJ  
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。 6@# =z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E%E`\mFD  
"&D0Sd@[?  
template < typename T > |wb_im  
struct result_1 ts[8;<YD  
  { 7\$}|b[9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n)a/pO_  
} ; +fozE?  
Yy/,I]F  
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: ;9)nG,P3  
a0JMLLa [I  
template < typename T > <w~$S0_  
struct   ref  7Tr '<(A  
  { 0# 1~'e  
typedef T & reference; P;y!Y/$C  
} ; ^=-25%&^  
template < typename T > lws.;abm%n  
struct   ref < T &> h){#dU+&  
  { @/As|)  
typedef T & reference; D.7cWR`Wp  
} ; (K6vXq.;\\  
A6_ER&9$>N  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |I"&Z+m  
&~.|9P/45  
template < typename T > E 8W*^^z(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SLkgIb~'X  
  { M^l%*QF[,q  
  return l(t) = r(t); ueW/i  
} e]!`94f  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  wDiq~!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0#yH<h$   
?^-fivzS>  
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 h^IizrqU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: c3fi<?0&|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2HE<WI^#h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Xeis_  
最后的布局是: 7Y.yl F:  
                Add T[[E)f1[  
              /   \ 90J WU$K  
            Divide   5 )knK'H(  
            /   \ ${ .:(z  
          _1     3 1M_6X7PH  
似乎一切都解决了?不。 [}Rs  
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。 eUa:@cA  
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。 ri3*~?k00  
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: ^Bw"+6d  
)<'2 vpz  
template < typename Right > 2" v{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const IwbV+mWQ  
Right & rt) const 33}p02#  
  { 2}P{7flDY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~|{e"!(}  
} 6eB~S)Ko  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V.Lk70 \  
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。 @Py'SH!-  
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。 I )% bOK]  
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。 YyYp-0#  
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。 6x!iL\Y~  
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? %dmQmO,  
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: I L&PN`#  
{}Afah  
template < class Action > ed/ "O gA  
class picker : public Action )WEOqaR]  
  { T 9}dgf  
public : vXdI)Sx[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ow,! 7|m  
  // all the operator overloaded E7SmiD@)  
} ; n*AN/LBp  
N^[MeG,8  
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。 5P);t9O6  
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: Ho%%voJBS  
,*L3  
template < typename Right > b83m'`vRM  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h}m9L!+n8  
  { 4 ;6,h6a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qvh8~[  
} SrMfd7H8f  
#; P-*P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >^@~}]L  
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。 Zwtz )ZII  
PGTjOkx  
template < typename T >   struct picker_maker bI;u};v  
  { =':SOO7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oC!z+<  
} ; wUS w 9xg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ncR]@8  
  { C2hB7?UGN  
typedef picker < T > result; >IKIe  
} ; e/)Vx'd`+  
1B{u4w7S4e  
下面总的结构就有了: oSR;Im<2  
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。 sw(|EZ7F  
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。 c/-'^+9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }mk z_P(Z  
至此链式操作完美实现。 ( ~>-6Nb 5  
*MCkezW7{  
tg2+Z\0)4g  
七. 问题3 -?)z@Lc  
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。 0}>p)k3&A  
2tp95E`(O  
template < typename T1, typename T2 > *2m{i:3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <{HV|B7  
  { wX@g >(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *@ S+J$  
} 2) Q/cH\g  
I<&) P#"  
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: y 5Kr<cF^  
0n?^I>j  
template < typename T1, typename T2 > +'g~3A-G  
struct result_2 |)ALJJ=+  
  { 3qp\jh=FE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oHethk  
} ; hus9Zv4  
YipL_&-  
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? Bv}i#D  
这个差事就留给了holder自己。 {%Q+Pzl.  
    w[;5]z  
5.U|CL  
template < int Order > 0*/[z~Z-1  
class holder; QyEoWKu;  
template <> pc](  
class holder < 1 > `jGG^w3  
  { $)j f  
public : l.SoiFDd  
template < typename T > Kl :x?"g)  
  struct result_1 SivJaY%  
  { 7}fT7tsN  
  typedef T & result; K3J,f2Cn$  
} ; g % 8@pjk  
template < typename T1, typename T2 > MF5o\-&dN  
  struct result_2 K@!Gs'Op  
  { >s ;dooZ  
  typedef T1 & result; @B>pPCowa  
} ; GUvEOD=p  
template < typename T > lM%3 ?~?Q&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tNDv[IF  
  { srIt_Wq  
  return (T & )r; >yt8gw0J  
} vq5o?$:-  
template < typename T1, typename T2 > -h&KC{Xab  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (5=B^9{R  
  { {= T9_c  
  return (T1 & )r1; p,S/-ph  
} U;Q?Rh- W  
} ; Z2I2 [pA  
G9 ra;.  
template <> {60U6n  
class holder < 2 > `mDCX  
  { 6"U$H$i.G  
public : `R_;n#3F0  
template < typename T > 2?(dS  
  struct result_1 5}'W8gV?  
  { Nb/Z+  
  typedef T & result; ~d=Y98'xS  
} ; a`;nB E  
template < typename T1, typename T2 > 2fMKS  
  struct result_2 S,qEKWyLd  
  { jtQ}  
  typedef T2 & result; _h P7hhR  
} ; mq oB]H,  
template < typename T > nW_cjYS%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \2y [Hy?  
  { LVBE+{P\5?  
  return (T & )r; /9@ VnM  
} @A8@j%CK1  
template < typename T1, typename T2 > h5 PZ?Zd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 63pd W/\j  
  { p2(Z(V7*  
  return (T2 & )r2; L<ET"&b;4  
} a/lTQj]A  
} ; %bgUU|CdA  
Hus.Jfam  
Pbl#ieZM  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 )&.Zxo;q=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;a~ e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  t'e5!Ma  
DDp\*6y3l  
return l(i, j) = r(i, j); t,308Z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h=MEQ-3jg  
6[& x7"  
  return ( int & )i; =]W[{@P  
  return ( int & )j; f2Z(hYH~  
最后执行i = j; 9%^O-8!  
可见,参数被正确的选择了。 AkVgFQg" n  
\vqqs  
k[5:]5lp+  
E8b:MY  
aJ$({ZN\#  
八. 中期总结 ^_G@a,  
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: gE~LPwM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ow K)]t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `-w;/A"MJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor CsiRM8  
H[U"eS."  
NWII?X#T}  
F4 =V* /7  
>|g(/@IO  
a<l DT_2b  
九. 简化 7&vDx=W  
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。 :r}C&3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~Nn}FNe  
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: #7p!xf^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z90]I<a~  
  +-*/&|^等 Nd%j0lj  
2. 返回引用。 j},3@TFh  
  =,各种复合赋值等 9 f= ~E8P  
3. 返回固定类型。 :HkX sZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "*ww>0[  
4. 原样返回。 QeG3X+  
  operator, ,d$D0w  
5. 返回解引用的类型。 #.@-ng6C  
  operator*(单目) o8u;2gZx  
6. 返回地址。 M&` b\la  
  operator&(单目) aBWA hn  
7. 下表访问返回类型。 4XIc|a Aa  
  operator[] 9G^gI}bY  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z^_gS&nDa~  
  operator<<和operator>> YZ^mH <  
40HhMTZ0-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 #;/ob-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1EA#c>I$  
d VyT`  
template < typename Left > 3U%kf<m=  
struct value_return U}DLzn|w  
  { K#xL-   
template < typename T > 2$FH+wuW  
  struct result_1 t"jiLOQ[6  
  { D4$2'h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CO`?M,x>  
} ; [Z;ei1l  
O9_SVXWVw  
template < typename T1, typename T2 > 7R$O ~R3p  
  struct result_2 t:*1* ;  
  { -mLS\TFS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #M@~8dAH}M  
} ; 5Kw?#  
} ; ~{-9qOGw;  
U;t1 K  
%BF,;(P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nB6 $*'  
O2"5\@HfE  
下面我们来剥离functor中的operator() 4|;Ys-Q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $+$4W\-=X  
ji.T7wn1u  
return l(t) op r(t) 5:(/k\9+yv  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "<&) G{  
return op l(t) 6o4Y]C2W{1  
return op l(t1, t2) BJKv9x1jK  
return l(t) op DGNn#DP  
return l(t1, t2) op P=R-1V  
return l(t)[r(t)] zJov*^T-C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] afE)yu`  
3!vnSX(iv  
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: U'@ ![Fp  
单目: return f(l(t), r(t)); z! :0%qu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); WV}HN  
双目: return f(l(t)); Sg*+!  
return f(l(t1, t2));  C=qL0  
下面就是f的实现,以operator/为例 ch33+~Nn  
$ i%#fN  
struct meta_divide "EwzuM8 f  
  { 8J:=@X^}  
template < typename T1, typename T2 > % _nmv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D~n-;T  
  { R]3j6\  
  return t1 / t2; Yz#E0aTTA  
} _ Y7 Um  
} ; g)7@EU2  
g{CU1c)B  
这个工作可以让宏来做: k/1S7X[  
hDXaCift  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [9G=x[  
template < typename T1, typename T2 > \ "RgP!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; AkCy C1  
以后可以直接用 !,]2.:{0z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c#TV2@   
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 U9jdb9 |  
(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。。。) {.ypZ8JU  
(__$YQ-  
{vdY(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 \ &47u1B  
aJ}hlM>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oU se~  
class unary_op : public Rettype )!~,xl^j{}  
  { Nxna H!wS  
    Left l; &4ndi=.#rg  
public : b[<L l%K  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /B)2L]6p  
Mfnfp{.)  
template < typename T > %+/Dv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r+k&W  
      { 'x5p ?m  
      return FuncType::execute(l(t)); *W;;L_V"   
    } sf/m@425  
TbLU[(m-n  
    template < typename T1, typename T2 > ESUO I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "Mz#1Laby`  
      { IwRP,MQ~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rgDl%X2B  
    } >@Pw{Zh$  
} ; K+"3He  
;A4j_ 8\[  
N3N~z1x0h  
同样还可以申明一个binary_op gu:vf/  
F{^\vFp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y`d@4*FN$  
class binary_op : public Rettype '#SZ|Rr6tX  
  { ,:2Z6~z{  
    Left l; |?nYs>K  
Right r; $@O?  
public : eK5~YM:o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ug.|ag'R  
g/}d> 6  
template < typename T > ^VW]Qr!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bh'!aipk  
      { &xA>(|a\&-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .)=*Yr M  
    } 9yaTDxB>  
]_|'N7J  
    template < typename T1, typename T2 > EIfqRRTA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]#W7-Q;]  
      { H4sW%nZ0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m(o`;  
    } { ^^5FE)%  
} ; OQ4Pk/-'  
nCQ".G  
`\|tXl.  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 [oXSjLQm[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ghc U ~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %?, 7!|Ls  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 !#~KSO}zW2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Uk*(C(  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 v_Df+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }V*?~.R  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) `Tf}h8*  
下面是修改过的unary_op ` &bF@$((  
?3a=u<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V)`A,7X  
class unary_op P{ 9wJ<  
  { ,|A6l?iV  
Left l; ?@Q0;LG  
  <T;V9(66  
public : t- TUP>_  
R)ZzRz|/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mj'N)6ga  
0|J9Btbp  
template < typename T > {to(?`Y  
  struct result_1 qA\&%n^ j]  
  { +nHr+7}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; B8?9L8M}  
} ; po\jhfn  
1L+hI=\O  
template < typename T1, typename T2 > w\ 0vP  
  struct result_2 +H?g9v40  
  { VcXr!4 M  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "" >Yw/'  
} ; oV;sd5'LG  
j`q>YPp  
template < typename T1, typename T2 > DU8\1(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GF9[|). T  
  { \!30t1EZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $]Ix(7@W  
} tu"-]^  
1*G&ZI  
template < typename T > p`rjWpH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U, 7  
  { jnbR}a=fJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); >~Gy+-  
} ;?@Rq"*  
Mpyza%zj  
} ; !/tV}.*  
g!' x5#]n  
y9]7LETv\M  
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 8{!|` b'f  
好啦,现在才真正完美了。 {D^ )% {  
现在在picker里面就可以这么添加了: ULu@"  
k{lo'  
template < typename Right > w'A*EWO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V6](_w!  
  { rir,|y,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $xdo=4;|  
} J k`Jv;  
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。 ks("( nU  
5de1rB|  
=liyd74%`  
/m;Bwu  
A^+kA)8  
十. bind h*D -Vo  
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。 v;G/8>GRy  
先来分析一下一段例子 u/wX7s   
s.rQiD  
xzA!,75@U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &&52ji<3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9S17Lr*c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x 9\{a  
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。 Z:,\FB_U  
我们来写个简单的。 \Gk}Fer  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: U&:-Vf~&  
对于函数对象类的版本: ME]7e^  
;`c:Law4  
template < typename Func > qi7*Jjk>90  
struct functor_trait E$4H;SN \  
  { B8T5?bl  
typedef typename Func::result_type result_type; EXjR&"R  
} ; w5)KWeGa  
对于无参数函数的版本: "N_@q2zF  
/O$~)2^h  
template < typename Ret > Q.7X3A8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ) ?kbHm  
  { mZ? jpnd  
typedef Ret result_type; PWvTC`?  
} ; ~N| aCi-X  
对于单参数函数的版本: bA Yp }  
CdCY#$Z  
template < typename Ret, typename V1 > +}( ]7du  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |x1Ttr,  
  { K"g{P  
typedef Ret result_type; i !sVQ(:  
} ; IcQpb F0  
对于双参数函数的版本: s/~pr.>-l  
.,(x7?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i$3#/*Y7_L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jqj}j2 9  
  { 8KigGhY'ms  
typedef Ret result_type; +/%4E %  
} ; Pq35w#`!  
等等。。。 _X<V` , p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5>CeFy  
--TH6j"  
template < typename Func > n%;tVa  
struct func_return g(s}R ?  
  { kO^  
template < typename T > 2,B^OZmw  
  struct result_1 pp*MHM)x|q  
  { ? N]bFW"t|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u 1}dHMoX~  
} ; ZJGIib  
s5{H15  
template < typename T1, typename T2 > ^mI`P}5Y  
  struct result_2 j!Ys/ D  
  { SI%J+Y7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SJj_e-  
} ; .3Smqwm=Y  
} ; Vu~fF@ |  
2++$ Ql/  
2fc+PE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n]5Pfg|a  
0{o 8-#  
template < typename Func, typename aPicker > ;YQ6X>  
class binder_1 Yu&\a?]\2  
  { >tL" 8@z9  
Func fn; X,o ]tgg=  
aPicker pk; Gb Mu;CA  
public : iK'A m.o+  
ka R55  
template < typename T > p>pAU$k{O  
  struct result_1 s%> u[-9U  
  { kaEu\@%n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5qqU8I  
} ; z=jzr=lP  
j `3IizN2  
template < typename T1, typename T2 > o 0b\<}  
  struct result_2 @N> rOA  
  { 2e ~RM2PQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jl]p e7-  
} ; AC fhy[,  
WYCDEoqU2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D,-L!P  
Z Wx[@5  
template < typename T > QiRx2Z*\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I] m&h!  
  { Pff-eT+~m  
  return fn(pk(t)); .&^M Z8  
} .fhfO @  
template < typename T1, typename T2 > +`m0i1uI3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u |$GOSD  
  { !a'{gw  
  return fn(pk(t1, t2)); \4*i;a.kU  
} ke +\Z>BWN  
} ; ]Qx-f* D6  
,0>_(5  
X)[QEq^  
一目了然不是么? ;%u)~3B$JK  
最后实现bind dwzk+@]8  
V+*1?5w  
kwt;pxp i  
template < typename Func, typename aPicker > )OGO wStz  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "bO]AG  
  { G CcSI;w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J/vcP  
} 8Waic&lX~  
Z>@\!$Mc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 jJ_6_8#  
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。 SS,'mv  
c/3]M>+M  
十一. phoenix @(tuE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <("P5@cExU  
3URrK[%x`  
for_each(v.begin(), v.end(), 6XeqK*r*  
( O} lqY?0*  
do_ ,}Ic($ To  
[ AlgVsE%Va  
  cout << _1 <<   " , " VD=F{|^  
] n6INI~,  
.while_( -- _1), h&{>4{  
cout << var( " \n " ) u/?;J1z:  
) qRZLv7X*j  
); ,76nDXy`  
mO\=# Q>  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: a>nV!b\n5  
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 9>5]y}.{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E|B1h!!\c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'BEM:1)  
!{oP'8Ax$  
UFa00t^5  
template < typename Cond, typename Actor > :OY7y`hRG  
class do_while Dw2$#d  
  { &\r_g!Mh  
Cond cd; Yg`z4 U'6~  
Actor act; iJu$&u  
public : UDa\*  
template < typename T > @L^30>?l  
  struct result_1 v[?eL0Z  
  { *_yp]z"  
  typedef int result_type; h"Q&E'0d  
} ; S#7.y~e\  
SRk-3:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aw0xi,Jz  
akA C^:F  
template < typename T > *:,7 A9LY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s|8_R;  
  { r\{; ~V  
  do &nF7CCF  
    { C  F<  
  act(t); d4-cZw}+  
  } .aR$ou,7  
  while (cd(t)); /E6 Tt  
  return   0 ; "{(4  
} JE+{Vx}  
} ; gMZ?MG  
4,R1}.?BzJ  
7Y'.yn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V|dKKb[Lve  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 D&&11Iz&  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %OsV(7  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 BhJ~jV"  
下面就是产生这个functor的类: <^jW  
o#&;,9  
FY]z*=  
template < typename Actor > 30/(  
class do_while_actor %"RgW\s[R  
  { ma26|N5  
Actor act; ag$UNV  
public : )u'("  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8/E?3a_g-  
Fop "m/  
template < typename Cond > uBC*7Mkm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %S4pkFR  
} ; =zW.~(c{  
PfVjfrI[  
D(<20b,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +Gvf5+ 5VR  
最后,是那个do_ M3dNG]3E  
enJE#4Z5&s  
(@?PN+68|  
class do_while_invoker N;\by<snN  
  { @7';bfsix  
public : fM)RO7  
template < typename Actor > u_U51C\rb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j^Z3  
  { PDssEb7  
  return do_while_actor < Actor > (act); H\<C@OkJS}  
} n ZM|8  
} do_; yf7p0;$?  
N8l(m5Kk,k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ';!02=-@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5 lC"10  
最后来说说怎么处理break和continue GVp2| \-L  
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。 t=ry\h{Pc  
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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