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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda u#,]>;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :I $2[K  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, >ahj|pm  
j41:]6  
TkBBHg;  
y2U:( H:l!  
  class filler ?qbp  
  { ^~aSrREo  
public : |pgkl`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :L[6a>"neE  
} ; vj b?N  
m#ie{u^  
:mrGB3x{  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: /trc&V  
h+W^k+~(  
bS'r}  
)q^vitkjup  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^pjez+  
(J4utw Z  
%:,=J  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gQEV;hCO  
Ueeay^zN  
x-pMT3m\D#  
|gVO Iq  
二. 战前分析 ^%d{i'9?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 XZInu5(  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 2T5xSpC  
xAjQW=  
gAj)3T@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wuk7mIJ  
  /* --------------------------------------------- */ q KM]wu0Et  
vector < int *> vp( 10 ); ?R(3O1,v^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); t0>{0 5  
/* --------------------------------------------- */ r$F]e]Ic\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); H5s85"U#  
/* --------------------------------------------- */ x/7G0K2\}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6.|~~/  
  /* --------------------------------------------- */ LU{Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X*"K g  
/* --------------------------------------------- */ j0~3[dyqU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $5b|@  
h)rf6*hw  
-W_s]oBg  
tA-B3 ]  
看了之后,我们可以思考一些问题: <L~xR5  
1._1, _2是什么? x+cF1 N2.  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 !XG&=Rd?  
2._1 = 1是在做什么? m0Syxb  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Qu,k  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 kI 3zYD^:  
L~{Vt~H9"  
*Qx|5L!_  
三. 动工 1=Zw=ufqV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: mRH]'d lD7  
y8vH?^:%<  
V;-.38py  
U%DF!~n  
template < typename T > cXcx_-  
class assignment qW~ R-g]  
  { S<3!oDBs  
T value; 8Wx@[!  
public : @JEmybu  
assignment( const T & v) : value(v) {} )H9*NB8%  
template < typename T2 > GR ?u?-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qH Ga  
} ; iW@Vw{|i I  
P5}[*k%DQw  
[A9 ,!YY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 oPu|Q^I=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  g1wI/  
o9LD6$  
y)/$ge _U  
tnF9Vj[#%_  
  class holder fuD1U}c  
  { "YzTMKu  
public : #* gU[9U~  
template < typename T > \ U*-w:+@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )~.&bEm\  
  { PyT}}UKj:  
  return assignment < T > (t); G#n^@kc*,  
} mU+FQX  
} ; HCjn9  
(L0 hS'  
?gR\A8:8  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Q)6wkY+!  
QR5,_wJ&  
  static holder _1; " T a9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -hVv  
r$r&4d Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *2Vp4  
而不用手动写一个函数对象。 Wt+y-ES  
e.}3OK  
f_4S>C$  
~f=6?5.wa  
四. 问题分析 {rb-DB-/5M  
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。 h#@4@x{  
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。  w{ r(F`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CFBUQMl >  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  bL'#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {wp Mg  
/h7>Z9T  
五. 问题1:一致性 :n+y/6 *  
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?| lpfwlB'~9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3%[)!zKv  
(pE\nuA\  
struct holder 8tV=fSHd  
  { EFRZ% Y  
  // w%8ooQ|C  
  template < typename T > Krp <bK6  
T &   operator ()( const T & r) const Zr.\`mG4f  
  { vNC$f(cQ  
  return (T & )r; =wIdC3Ph  
} yp[<9%Fi  
} ; dThn?  
d^Zo35X  
这样的话assignment也必须相应改动: u+mjguIv  
Q$?7)yyu+  
template < typename Left, typename Right > 7cUR.PI#Q  
class assignment %UUp=I  
  { Ok}{jwJ%W;  
Left l; o\@ A2r3  
Right r; agU%z:M{  
public : N"YK@)*Q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n&0mz1rw  
template < typename T2 > T .Pklty  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L9{mYA]q  
} ; Ei{(  
tA! M  
同时,holder的operator=也需要改动: 79{.O`v  
MPKpS3VS  
template < typename T > ~j/bCMEf!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XlPK3^'N)h  
  { <pTQpU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @4 /~~  
} zj~nnfoys  
fqcU5l[v,  
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。 !paN`Fz\a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .N5h V3  
s6uF5]M;2  
return l(rhs) = r; )|U_Z"0H^  
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。 c y=I0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7oZ@<QP'  
nd$H 3sf  
template < typename Tp > |~@x4J5,  
class constant_t --in+  
  { C2+{U  
  const Tp t; ?(5o@Xq  
public : U6c)"^\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j>$=SMc  
template < typename T > pau*kMu^}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const tJUVw=  
  { b4Ricm  
  return t; 9GMH*=3[=  
} hH <6E  
} ; 94~"U5oQ:  
4*0:bhhhf_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H!unIy|  
下面就可以修改holder的operator=了 vnz[w=U  
TpJg-F  
template < typename T > Zg)_cRR   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )ZT6:)  
  { =d go!k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q^$ghZ6V  
} ZhhI@_sz  
zW%>"y  
同时也要修改assignment的operator() 5~@?>)TBv  
%/UV_@x&  
template < typename T2 >  EX[B/YH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4=u+ozCG  
现在代码看起来就很一致了。 N@k3$+ls  
d>lt  
六. 问题2:链式操作 = E&b=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 zWy ,Om8P  
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。 If~95fy~c  
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。 W3 De|V^  
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。 C:]/8l  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M:R8<.{  
P7's8KOoS  
template < typename T > _^_5K(Uq  
struct result_1 <e;jW K  
  { dv"as4~%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; f'1(y\_fb  
} ; %9t{Z1$  
{I4%   
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: @)o0GHNP  
rpUy$qrRc  
template < typename T > mbF(tSy  
struct   ref rei 8LW  
  { MVeF e\r  
typedef T & reference; F(d:t!  
} ; PXV)NC  
template < typename T > ETM2p1 ru0  
struct   ref < T &> F 4GP7]  
  { 'z)hG#{I  
typedef T & reference; LyGUvi  
} ; yC W*fIaq  
ITVQLQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }x]&L/  
ypH8QfxLTr  
template < typename T > B9YsA?hg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  BY3bpR  
  { {1jpLdCbV^  
  return l(t) = r(t); vwVVBG;t  
} yB.G=90  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 IrJ+Jov  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gdl| ^*tc  
>L8?=>>?\  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 os[ZIHph  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L~IE,4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 uM<|@`&b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 jk )Vb  
最后的布局是: 3S5^ `Ag#  
                Add @|BD|{k  
              /   \ uG;?vvg>  
            Divide   5 4:D:| r  
            /   \ b6|Z"{TI _  
          _1     3 &M[MEO`t8  
似乎一切都解决了?不。 )Nbc/nB$  
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。 _mXs4  
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。 %MN.O-Lc  
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: W@^J6sH  
O16r!6=-n  
template < typename Right > >:2}V]/ ;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $0#6"urG  
Right & rt) const h}h^L+4  
  { t)} \9^Uo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |=O1Hn  
} R"Kz!NTB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L x.jrF|&  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 cJ. 7Mt  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 lkb2?2\+  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 fYB*6Xb,w  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 .$Y? W<  
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? z$|;-u|  
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: B52yaG8C  
)|pU.K9qZ  
template < class Action > }z wX  
class picker : public Action ?W!ry7gXO  
  { _42Z={pZZq  
public : F}D3,&9N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )7dEi+v52  
  // all the operator overloaded xdZ<| vMR  
} ; 9*\g`fWc}{  
0oSQY[ht/  
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。 p>q&&;fe  
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: V.8%|-d  
vM(Xip7  
template < typename Right > 3rNc1\a;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T`\]!>eb  
  { "]#'QuR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ($62o&I  
} *g_w I%l  
@r<b:?u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =WK04\H  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 J=iRul^S  
89Z#|#uM5  
template < typename T >   struct picker_maker hbI;Hd  
  { (rcMA>2=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hm\\'_u  
} ; u]E.iXp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;1`!wG-DD  
  { 1HbFtU`y~  
typedef picker < T > result; u]M\3V.  
} ; V&*D~Jq  
NEV p8)w  
下面总的结构就有了: s?c JV `  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 u1^\MVO8  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ]JdJe6`Mc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]g,lRG  
至此链式操作完美实现。 J\=a gQ  
Pu;yEh  
uw33:G  
七. 问题3 t'g^W  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 mb1Vu  
YJ,*(A18  
template < typename T1, typename T2 > (.?ZKL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fp%Ln(/m  
  { gn)R^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ){P^P!s$  
} _ym"m,,7?  
0%<+J;'o  
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: !E0!-UpY  
c)~h<=)  
template < typename T1, typename T2 > aSL6zye ,  
struct result_2 $UvPo0{  
  { vtyx`F f  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "^Rv#  
} ; YQd:M%$  
OlY$ v@|  
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? CU$#0f>  
这个差事就留给了holder自己。 exZLj0kvF  
    LZ<[ll#C  
~3CVxbB^<  
template < int Order > |^( M{  
class holder; ,T|x)"uA`  
template <> q3h'l,  
class holder < 1 > 4 1t)(+r  
  { 7-* =|gl+  
public : V%NeZ1{ e  
template < typename T > % frfSGf.#  
  struct result_1 Sh&PNJ-*  
  { ho.(v;  
  typedef T & result; a#[-*ou`  
} ; VkZ.6kV  
template < typename T1, typename T2 > =Op+v"  
  struct result_2 `1+F,&e  
  { _<*Hv*Zm  
  typedef T1 & result; 2K{6iw"h  
} ; uMmXs% 9T  
template < typename T > <f>akT,W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M%`\P\A  
  { E[g*O5  
  return (T & )r; QlEd6^&  
} vH[Pb#f-  
template < typename T1, typename T2 >  {mTytT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 42+#<U7T  
  { ;Ii1B{W  
  return (T1 & )r1; _#C()Ro*P  
} :P+\p=  
} ; fU+Pn@'  
p|[B =.c{  
template <> Q(Gl{#b  
class holder < 2 > nwmW.(R4  
  { GF$`BGW  
public : igC_)C^i>  
template < typename T > PaWr[ye  
  struct result_1 $`J_:H%  
  { #07!-)Gv  
  typedef T & result; xDLG=A%]z  
} ; /+|#^:@  
template < typename T1, typename T2 > =L]Q2V}  
  struct result_2 !{%&=tIZ  
  { !3 qVB  
  typedef T2 & result; =#xK=pRy;  
} ; o{WyQ&2N  
template < typename T > n<7q`tM#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v)X\GmW7w  
  { W+=o&V  
  return (T & )r; *d*,Hqn  
} hdma=KqZ(  
template < typename T1, typename T2 > _NZ@4+aW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `{Tk@A_yd  
  { p/ GVTf  
  return (T2 & )r2; bPbb\|u0d  
} '{b1!nC;  
} ; s60 TxB  
L{fFC%|l2L  
Hi}RZMr1  
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> >。 $E!J:Y=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j\&pej  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: # Su~`]  
tJ0NPI56yP  
return l(i, j) = r(i, j); cr;`Tl~}s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +^|iZbZKx  
 aSutM  
  return ( int & )i; 0<p{BL 8  
  return ( int & )j; v6=-g$FG  
最后执行i = j; R[B?C;+(O  
可见,参数被正确的选择了。 EnVuD 9  
pY"O9x  
98XVa\|tl  
>SbK.Q@ei  
)Kd%\PP  
八. 中期总结 "sUyHt-&  
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: h*i9m o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  C})'\1O%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 aHzHvl  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b;cMl'  
E%N2k|%8d_  
zZ-\a[F  
cmwPuK$  
kFLB> j97  
5\fCd|  
九. 简化 dtt~ Bd  
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。 cC{"<fYF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0%`4px4J  
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: :mcYZPX#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zbkMFD.{y  
  +-*/&|^等 }f}}A=  
2. 返回引用。 %kshQ%P)?  
  =,各种复合赋值等 Q>< 0[EPj3  
3. 返回固定类型。 <.K4JlbT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9LJZ-/Wq  
4. 原样返回。 YX*x&5]lq  
  operator, 8+Llx  
5. 返回解引用的类型。 c3%@Wj:fo  
  operator*(单目) "/{RhY<  
6. 返回地址。 NQHz<3S[  
  operator&(单目) 8jlLUG:g  
7. 下表访问返回类型。 yY).mxRN  
  operator[] ;E^K.6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZJW[?V\5=  
  operator<<和operator>> >/$Fh:R-  
e.d #wyeX  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 bpAv1udX-W  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: nAJdr*`a,5  
V N{NA+I  
template < typename Left > h&&6r\4/|  
struct value_return *jq7X  
  { "_UdBG  
template < typename T > }n:?7  
  struct result_1 >R,'5:Rw  
  { U&Wwyu:4i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; pmvT$;7I  
} ; ^"\s eS  
8 )*2@-Rp  
template < typename T1, typename T2 > {V19Zv"j  
  struct result_2 iSLGwTdLn  
  { R7 jmv n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >r@.F%  
} ; Bh`N[\r  
} ; +avMX&%  
YUU-D(  
G6P)C##ibn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ji1HV1S  
VZka}7a  
下面我们来剥离functor中的operator() ]va>ex$d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _n8GWBi  
IA zZ1#/3  
return l(t) op r(t) +gd2|`#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NH<gU_s8{9  
return op l(t) ./vZe_o)j$  
return op l(t1, t2) AFvgbn8Qh  
return l(t) op ,QIF &  
return l(t1, t2) op [jdFA<Is  
return l(t)[r(t)] INs!Ame2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] e1myH6$W  
%VJ85^B3  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: lf<S_2i  
单目: return f(l(t), r(t)); ZIR0PQh\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P;[OWSR[d  
双目: return f(l(t)); 1F'1>Bu~  
return f(l(t1, t2)); WO5O?jo'  
下面就是f的实现,以operator/为例 b3-e R5U/  
}TQ{`a@  
struct meta_divide Am0{8 '  
  { Y/<lWbj*A  
template < typename T1, typename T2 > =WdaxjenZ/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W1Lr_z6  
  { +6$g! S5{  
  return t1 / t2; 8(g:HR*;  
} b+-f.!j  
} ; XKA&XpF  
5vAf7\*  
这个工作可以让宏来做: G0 J4O!3  
c !ZM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yq-=],h  
template < typename T1, typename T2 > \ 5RH2"*8T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k#Of]mXXz  
以后可以直接用 cq&*.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'TC/vnM  
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 .MW@;  
(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。。。) &;,,H< p  
UUKP"  
LH 3}d<{  
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 p9U?!L!y  
r=/;iH?UH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aJL^AG  
class unary_op : public Rettype AsS$C&^  
  { r)9Dy,  
    Left l; unJid8Lo  
public : B_U{ s\VY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} FsB^CxVg  
,t{,_uPJY  
template < typename T > )3YtIH_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4h!f/aF'  
      { ,/&'m13b/L  
      return FuncType::execute(l(t)); l.\re"Q  
    } Z@8vL  
:WI.LKlo~  
    template < typename T1, typename T2 > pMg3fUIM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zsU=sTsL  
      { ?&LZB}1R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s](aNe2j  
    } bPD`+: A_  
} ; 8(.mt/MR  
R+q"_90_  
V}d 9f 2  
同样还可以申明一个binary_op I KtB;  
s]T""-He  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l kyzNy9R  
class binary_op : public Rettype Mypc3  
  { &R|/t :DN  
    Left l; fP tm0.r  
Right r; (>6*#9#p  
public : +x9cT G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {e|*01hE  
.6O"| Mqb  
template < typename T > o-xDh7v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const di)*-+  
      { )%SkJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x:vu'A  
    } MS(JR  
g~7Ri-"  
    template < typename T1, typename T2 > O%1v) AT&\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^JI o? R  
      { i,V;xB2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +$xeoxU>;  
    } Q'+MFld   
} ; P o jmC  
E^GHVt/.  
6{[pou&  
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 Am8x74?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [s9O0i" Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @prG%vb"  
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。 4`Q3v4fOF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JOjoiA  
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。。。 5Zmw} M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 oLWJm  
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) i{!T&8  
下面是修改过的unary_op xD&^j$Em  
Lb{e,JH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *Ype>x{  
class unary_op @)kO=E d  
  { DjU9 uZT  
Left l; SVjl~U-^  
  Xi?b]Z  
public : pE{yv1Yg  
)$w*V9d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r'CM  
r1ws1 rr=  
template < typename T > 9Rm/V5  
  struct result_1 f<+ 4rHT  
  { bX.ja;;   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @i^~0A#q*  
} ; p^(&qk?ut  
?u4INZ0W  
template < typename T1, typename T2 > < Dx]b*H  
  struct result_2 @ S<-d  
  { 8 #ndFpu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LPG`^SA  
} ; %{3 aW>yx  
awv De  
template < typename T1, typename T2 > ZKg{0DY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xtwun  
  { AamVms  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =9kN_:-  
} ^Qu iH'  
?ER-25S  
template < typename T > {]z4k[;.h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,!V]jP)  
  { @&D?e:|!U  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;> m"x  
} X1 ZgSs+i  
s >0Nr  
} ; [D5t{[i  
7_2kDDW0  
<foCb%$(?  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 2F%W8Y 3  
好啦,现在才真正完美了。 LZ@|9!KDw  
现在在picker里面就可以这么添加了: &z"krM]G  
j CTAKaq  
template < typename Right > +0),xu  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;['[?wk  
  { H+ h07\? %  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x8;`i$  
} '0$?h9"  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 &V>fYgui  
yr#5k`&\_  
AmwWH7,g  
4tSv{B/}  
7Cjd.0T=(  
十. bind lTU$0CG  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 b$k&dT\o  
先来分析一下一段例子 B\g]({E  
_(m't n>   
kE TT4U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} c9R 5w.t:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UpXz&k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \7"@RHcihB  
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。 Ll MpS<2NO  
我们来写个简单的。 1<ro7A4hK  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: CF|]e:  
对于函数对象类的版本: GE|+fYVM-$  
~[k%oA%W  
template < typename Func > UD~p'^.m_  
struct functor_trait $D31Q[p=+  
  { N_L,]QT?  
typedef typename Func::result_type result_type;  p!Eft/A(  
} ; vzF5xp.  
对于无参数函数的版本: A]L%dFK  
d--y  
template < typename Ret > x.1-)\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !ZDzEP*  
  { m\/ Tj0e  
typedef Ret result_type; :S$l"wrh\  
} ; a?yMHb{F  
对于单参数函数的版本: yT{8d.Rh  
2iu_pjj  
template < typename Ret, typename V1 > `IYuz:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  p0.|<  
  { M4ozTp<$O  
typedef Ret result_type; K/ &?VIi`z  
} ; ND<!4!R^  
对于双参数函数的版本: 8@NH%zWBp  
:Q+5,v-c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > eT'nl,e|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Vtppuu$  
  { >=iy2~Fz,  
typedef Ret result_type; 4'KOp&#l K  
} ; [P |[vWO  
等等。。。 1_$xSrwcF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nN$Y(2ZN  
8Ry74|`=R  
template < typename Func > 5>6PH+Oq  
struct func_return Iqs+r?  
  { mVtXcP4b  
template < typename T > e&eW|E  
  struct result_1 ;M]C1!D9#  
  { yGg,$WM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E&yD8=vw  
} ; crO@?m1  
CukC6u b  
template < typename T1, typename T2 > _WX#a|4h{  
  struct result_2 569}Xbc/  
  { $4jell  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +7Kyyu)y@  
} ; (h']a!  
} ; IPuA#C  
`P Xz  
wOB azWa   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 LtT\z<bAI  
C1T_9}L-A  
template < typename Func, typename aPicker > c62=*] ,  
class binder_1 HaA1z}?n  
  { )hwV`2>l  
Func fn; 7j5f ;O^+  
aPicker pk; 3cj3u4y  
public : !? ^h;)a  
P?BGBbC  
template < typename T > {f9{8-W <u  
  struct result_1 0oy-os  
  { jClj_E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7\o!HMfK  
} ; H1!iP$1#V  
SM[Bv9|0  
template < typename T1, typename T2 >  2A4FaBq"  
  struct result_2 2?@j~I=s2h  
  { &Bx J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -Xz?s  
} ; OT %nrzP  
1Xy]D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _DRrznaw  
W;?(,xx  
template < typename T > :5GZ\Z8F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v+6@ cC  
  { N__H*yP  
  return fn(pk(t)); 0"pVT%b  
} _F p>F  
template < typename T1, typename T2 > OPpjuIRv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ()PKw,pD  
  { F2(q>#<_  
  return fn(pk(t1, t2)); v;{{ y-  
} Uadr># C*  
} ; - ~O'vLG  
Q5S,{ ZeT  
&PcyKpyd  
一目了然不是么? ashcvn~z  
最后实现bind fJjgq)9  
iq?#rb P#I  
9^P2I)aD  
template < typename Func, typename aPicker > ! BU)K'mj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  Do?P<x o  
  { F?Ju?? O  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \^*< y-jL  
} Y^$HrI(vq  
<(@Syv)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h%d^Gq~  
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。  &O[s:  
^SEdA=!  
十一. phoenix WUAJjds  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fbZibcQ%k  
OH<?DcfeL  
for_each(v.begin(), v.end(), T0j2a &Pv  
( 3L-^<'~-k;  
do_ B68H&h]D#'  
[ 4{9d#[KW  
  cout << _1 <<   " , " >5~7u\#9  
] ]T O/kl/  
.while_( -- _1), `=tyN@VC  
cout << var( " \n " ) 8YY|;\F)J~  
)  \d.F82  
); Al)$An-  
TOl}U  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: YHxbDf dA  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor #nyv+x;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >L((2wfiN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cu#e38M&eE  
bC@k>yC-  
z?8~[h{i%  
template < typename Cond, typename Actor > x_@i(oQ:_  
class do_while mXjgs8 s  
  { 9 -h.|T2il  
Cond cd; eN0P9.eqM  
Actor act; _X5_ez^/=  
public : .R 44$F  
template < typename T > t[.W$1=  
  struct result_1 U` R;P-  
  { Ru%|}sfd  
  typedef int result_type; |oKu=/[K  
} ; !7lj>BA>  
WbjF]b\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #/J 'P[z  
upn8n vy4(  
template < typename T > 8 ?TKN~ja  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qb^q+C)o]  
  { vg%QXaM  
  do V:K;] h*!  
    { hsce:TB  
  act(t); 2V#6q,2  
  } H^c0Kh+  
  while (cd(t)); X\GM/A  
  return   0 ; g%J./F=@3  
} sn\;bq  
} ;  o sdOw8  
tR`S#rk  
#JNy  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gzfbzt}?  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 H9"=  p  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 oC dGQ7G}  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 9$WJ"]  
下面就是产生这个functor的类: =v2%Vs\7k  
+Tak de%~  
]Bu DaxWN  
template < typename Actor > %&] 1FhL  
class do_while_actor p]LnE `v  
  { )y50Mb0+  
Actor act; y]qsyR18i  
public : p,#6 @*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;"7/@&M\m  
^KHLBSc:  
template < typename Cond > -Q[g/%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =:$) Z  
} ; z4O o@3$\R  
IlZu~B9c  
IvU{Xm"qB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N)OCSeh  
最后,是那个do_ #qL9{P<}  
n E :'Zxj  
/5a;_  
class do_while_invoker tjzA)/T,4  
  { }OKL z.5  
public : XCPb9<L  
template < typename Actor > '"O&J}s;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T&}Ye\%  
  { V:^H4WvL\W  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2;(W-]V?  
} ZxSsR{  
} do_; Bhuw(KeB  
8]*Q79  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =y;@?=T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 19y 0$e_V  
最后来说说怎么处理break和continue OXtBJYe  
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。 gA +:CgQ  
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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