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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >{v,H Oxl  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q1b<=,  
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, _5t~g_(1OK  
&}:]uC  
!R 2;]d*  
KWq&<X5  
  class filler @PaOQ@  
  { T4M"s;::1  
public : ,w9:)B7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'P:u/Sq?m  
} ; i7%v2_  
B2R^oL' }  
yDE0qUO  
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: -/ltnx)j  
KF%tF4^+|  
6SJryf~w  
<T3v|\6~H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YQH=]5r  
'{[n,xeR  
]T?Py)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8JFns-5  
S`\03(zDA  
#[uDVCM  
]gw[ ~  
二. 战前分析 G2 E4  
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。 MMQ^&!H  
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 BidTrO  
MXsCm(  
U5iyvU=UG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j_ \?ampF  
  /* --------------------------------------------- */ j& H4L  
vector < int *> vp( 10 ); Cwh*AKq(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); or8`.h EHI  
/* --------------------------------------------- */ 1Zh4)6x  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^%qe&Pe2  
/* --------------------------------------------- */ :pp@x*uNP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~ \{a<-R  
  /* --------------------------------------------- */ ki8;:m4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); WLy%| {/  
/* --------------------------------------------- */ +=V[7^K;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vGX}zzto  
]SO-NR  
G0izZWc  
?_@_NV MY  
看了之后,我们可以思考一些问题: nB &[R  
1._1, _2是什么? _ddOsg|U  
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。 4X1!t   
2._1 = 1是在做什么? vOIzfwYG9  
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。 _<8~CWo:  
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。 qDV t  
#B^A"?*S  
"KiTjl`M,  
三. 动工 )Z=S'm k4_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: XHh!Q0v;  
q;)+O#CR  
pnpx`u;  
N,4. %|1  
template < typename T > !lnRl8oV  
class assignment G2[? b2)8  
  { )@Vz,f\}  
T value; k$ORVU  
public : \{@n >Mh  
assignment( const T & v) : value(v) {} Gkr]8J  
template < typename T2 > V?zCON  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T[L7-5U0  
} ; "8-;Dq'+  
jY+u OH  
@~+W  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 QyEGK  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8k0f&Cak=  
QF74'  
S=@bb$4-T  
TOx >Z  
  class holder }<9IH%sgF  
  { C]bre^q  
public : eJvNUBDSH  
template < typename T > XzD+#+By  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6SqS\ 8  
  { _no;B_m~  
  return assignment < T > (t); 1zP)~p3a  
} 8{f~tPY  
} ; Gm.sl},  
y[64O x  
b;5&V_  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6]^~yby P  
QB"Tlw(  
  static holder _1; 0|=,!sY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `mE>h4  
7/969h^s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); us7t>EMmB  
而不用手动写一个函数对象。 !LX)  
,s~d39{  
r1A<XP|1?I  
49Q tfk  
四. 问题分析 q(9S4F   
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Yf?hl  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 51Q m2,P1^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q|7$SS6$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Zn{Y+ce7d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {u (( y D  
@r*w 84  
五. 问题1:一致性 8-u #<D.  
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?| U(rY,4'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 UID0|+%Y  
lvd `_+P$  
struct holder {y%cTuC=  
  { '5r\o8RjN  
  // 3Jh!YzI8  
  template < typename T > >|1$Pv?  
T &   operator ()( const T & r) const r?$ V;Z  
  { /7fD;H^*  
  return (T & )r; ' 5xvR G  
} t}wwRWo2?f  
} ; M->BV9  
L']"I^( N  
这样的话assignment也必须相应改动: ak"W/"2:  
U0ZPY )7k  
template < typename Left, typename Right > !Pc&Sg  
class assignment Wi+}qO  
  { fW z=bJ"V  
Left l; eq6>C7.$  
Right r; i1 >oRT{Z  
public : m|]:oT`M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kQw%Wpuq[/  
template < typename T2 > V~ q b2$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NyR,@n1  
} ; H{et2J<H  
^iqy|zNtn  
同时,holder的operator=也需要改动: |*%i]@V=  
\#sdN#e;XA  
template < typename T > bamQ]>0|>!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const EpCF/i?9:  
  { P\ia ?9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j_{f(.5  
} qHl>d*IZ  
NA!?.zn  
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。 eqSCE6r9x  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~Z:)Y*  
ufn% sA  
return l(rhs) = r; 7ND4Booul  
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。 L-DL)8;`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fl}! V4  
GCj[ySCD  
template < typename Tp > Gq]/6igzX  
class constant_t yXT.]%)  
  { M3VTzwuf^S  
  const Tp t; `>Ms7G9S~e  
public : d<cqY<y VA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W P9PX  
template < typename T > hYbaVE  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3jx/1VV  
  { Tvl"KVGm  
  return t; HJ_8 `( '  
} x8o/m$[,=u  
} ; ?3y>K!D(A  
QmC#1%@a  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  c+upoM  
下面就可以修改holder的operator=了 f7b6!R;z_  
:X}fXgeL  
template < typename T > KP)t,\@f!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %z6_,|%  
  { _%wB*u,X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `O]$FpO  
} sLd%m+*p  
vc C"  
同时也要修改assignment的operator() ()W`4p  
j;J`P H  
template < typename T2 > GmH`ipi  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5c0$oyl)M  
现在代码看起来就很一致了。 3vHkhhYQ  
NpH9}, 1i  
六. 问题2:链式操作 ny}_^3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _`lPLBr6  
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。 TF?~vS%@P  
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。 "0Z5cQjg  
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。 zm mkmTp  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct CT/>x3o  
fRjp(m  
template < typename T > AO,^v+ $  
struct result_1 quS]26wQz  
  { i1 c[Gk.o  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y9U~4  
} ; Tm2+/qO,  
~U4Cf >  
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: Pa'N)s<  
SmUiH9qNd,  
template < typename T > i3cMRcS;  
struct   ref K!8l!FFl  
  { <m,bP c :R  
typedef T & reference; = \M6s  
} ; n?QglN  
template < typename T > p_i',5H(  
struct   ref < T &> = &^tfD  
  {  K{9  
typedef T & reference; +k V$ @qH  
} ; %<|cWYM="z  
s_3a#I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7NkMr8[}F  
LbuhKL}VN  
template < typename T > <tW/9}@p9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sB!6"D5  
  { C@g/{?\  
  return l(t) = r(t); q| UO]V  
} QT=i>X  
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。 G!Yt.M 0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 M5 P3;  
o$#q/L  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 t$b5,"G1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <Y"HC a{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z>~7|vl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :1;"{=Yx}  
最后的布局是: p!EG:B4  
                Add Z= =c3~  
              /   \ y Z)-=H  
            Divide   5 l=L(pS3 ~  
            /   \ 2Vs+8/  
          _1     3 o1k+dJUd  
似乎一切都解决了?不。 Z4g<Ys*  
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。 xwj{4fzpk{  
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。  `)>}b 3  
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: 0./Rdf=-1j  
iI;np+uYk  
template < typename Right > w,j;XPp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,hZ?]P&  
Right & rt) const mnx`e>0  
  { NZ?dJ"eq7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UgD)O:xaU  
} E)|Bl>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fOdX2{7m  
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。 owwWm1@  
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。 5lyHg{iqD  
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。 I|Mw*2U  
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。 qfRrX"  
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? )x35  
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: u $B24Cy.  
^O}J',Fm%f  
template < class Action > qC3PKlhv6  
class picker : public Action u4'B  
  { eIOMW9Ivt  
public : xZ(d*/6E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} DPCQqV|7  
  // all the operator overloaded iba8G]2  
} ; 4y!GFhMh  
rxj#  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 |pBvy1e4)  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: t^2$ent  
>Bu _NoM  
template < typename Right > ]]y4$ [|L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `|PhXr  
  { `~\8fN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZG? e%  
} !3{. V\P)  
d$8K,-M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 79I"F'  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 NErvX/qK  
7`e<H8g  
template < typename T >   struct picker_maker { R/e1-;  
  { |XMWi/p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,!X:wY}dW  
} ; 8"A0@fNz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +11 oVW  
  { 1tTY )Evf  
typedef picker < T > result; TmK8z  
} ; ?A04qk  
h,6> ^A  
下面总的结构就有了: SwaMpNXL  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 z2Z}mktP  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 u68ic1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 FEX67A8 /;  
至此链式操作完美实现。 ;9q$eK%d  
$.31<@T7  
]:m4~0^#-(  
七. 问题3 ap,zC)[  
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。 MZqHL4<|  
,XI=e=  
template < typename T1, typename T2 > c` N_MP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G_5w5dbG  
  { T!Lv%i*|Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [&l+Ve(  
} 4q(,uk&R[  
zy.v[Y1!  
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: .-[]po  
eR/X9<  
template < typename T1, typename T2 > ggpa !R  
struct result_2 $"k1^&&E  
  { 6q7jI )l  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; C%j@s|  
} ; ad52a3deR  
;iJ}[HUo  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 44KWS~  
这个差事就留给了holder自己。 j&b<YPZ  
    _Y$v=!fY&  
!3o/c w9  
template < int Order > C4t~k  
class holder; prB:E[1  
template <> 8#4Gs Q"  
class holder < 1 > [?(qhp!  
  { lTFo#p_(  
public : "{d[V(lE"  
template < typename T > [4@@b"H  
  struct result_1 8ZJ6~~h  
  { ,u!_mV  
  typedef T & result; W)Y:2P<.  
} ; 4VkJtu5  
template < typename T1, typename T2 > l E* .9T  
  struct result_2 ,mKUCG  
  { gKgdu($NJ  
  typedef T1 & result; =/\l=*  
} ; ;=@?( n  
template < typename T > ?%/*F<UVQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4{b/Nv:b  
  { v+dT7* ^@  
  return (T & )r; l1%*LyD  
} ZmI#-[/  
template < typename T1, typename T2 > =/4}!B/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T b*Q4:r"  
  { $-6[9d-N  
  return (T1 & )r1; \lyHQ-gWhc  
} = N:5#A  
} ; .TNJuuO  
Zc*#LsQh.`  
template <> yA`,ns&n  
class holder < 2 > n@S|^cH  
  { ^ ,[gO#hgz  
public : Z'm( M[2K  
template < typename T > |>-0q~  
  struct result_1 zOJzQZ~  
  { W#wC  
  typedef T & result; ZB5NTNf>  
} ; u!b0 <E  
template < typename T1, typename T2 > 3ZvQUH/{W  
  struct result_2 h(^[WSa  
  { maV*+!\  
  typedef T2 & result; a`Q-5* \;z  
} ; SL_JA  
template < typename T > Ppx4#j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Wck WX]};S  
  { pwF])uf*{\  
  return (T & )r; Hq,N OP  
} nQn=zbZ3  
template < typename T1, typename T2 > gV'=u z v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7'@~TM  
  { wB<cW>6  
  return (T2 & )r2; {P%\& \{F  
} 18y'#<X!  
} ; ~Q=^YZgn8  
W=,]#Z+M;  
QR$m i1Vv\  
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> >。 ,{Z!T5 |  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3v)`` n@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G@<[fO|Iam  
Su'l &]  
return l(i, j) = r(i, j); w" A{R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @^HZTuP2;  
Tb] h<S  
  return ( int & )i; \x"BgLSE  
  return ( int & )j; <V#]3$(S  
最后执行i = j; #O7phjzgD  
可见,参数被正确的选择了。 ]_4HtcL4  
'9AYE"7Ydk  
+.X3&|@k  
p,\(j  
8=mx5Gwz-  
八. 中期总结 p >nKNd_aQ  
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: \r &(l1R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'tVe#oI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Wa%p+(\<uB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X C '|  
<h`}I3Ao  
i\RB KF  
Ul:M=8nE%  
&VVvZ@X;  
#jw%0H;l]  
九. 简化 quFNPdP  
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。 q]y{ 4"=5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :/;;|lGw  
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: MhN 8'y(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?6:e%YT  
  +-*/&|^等 jf& oN]sZ  
2. 返回引用。 Ystd[  
  =,各种复合赋值等 hTQ]xN)  
3. 返回固定类型。 ")W5`9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y"ms;w'z  
4. 原样返回。 u/5)Yx+5_  
  operator, DF"*[]^[  
5. 返回解引用的类型。 p Acu{5#7  
  operator*(单目) ~B`H5#  
6. 返回地址。 1*B'o<?P1  
  operator&(单目) .L_ Hk  
7. 下表访问返回类型。 =AeOkie  
  operator[] No]#RvEd3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 oCB#i~|>a  
  operator<<和operator>> w5a;ts_x  
<@qJsRbhK  
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。 h9+ 7 6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ia>~ph#]{`  
:) T#.(mR  
template < typename Left > wgZ6|)!0  
struct value_return IZZ $p{  
  { kyUG+M  
template < typename T > 7nbaR~ZV  
  struct result_1  e:6mz\J  
  { szy2"~hm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Kp/l2?J"  
} ; {JW_ZJx  
9 NqZ&S  
template < typename T1, typename T2 > N\ zUQ J  
  struct result_2 sQT<I]e  
  { RIF*9=,S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L>,xG.oG  
} ; DXfQy6k'  
} ; wPpern05  
3:gF4(.  
l/bZE.GJ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait K)9f\1\  
V_T~5%9Fy  
下面我们来剥离functor中的operator() qWI8 >my11  
首先operator里面的代码全是下面的形式: BU%gXr4Ra  
Gk<6+.c~  
return l(t) op r(t) 4pFoSs?\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  C0j`H(  
return op l(t) ]#J-itO  
return op l(t1, t2) |f+fG=a67V  
return l(t) op =M34 HPG  
return l(t1, t2) op Qh4Z{c@  
return l(t)[r(t)] ^+9i~PjL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8' +I8J0l  
C0'_bTfB  
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: D;X/7 p|>  
单目: return f(l(t), r(t)); \xOv9(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); l`*R !\  
双目: return f(l(t)); :"Kr-Hm`  
return f(l(t1, t2)); 6/L34VH  
下面就是f的实现,以operator/为例 <7J\8JR&=  
hu-6V="^9  
struct meta_divide h) W|~y@  
  { lf2(h4[1R  
template < typename T1, typename T2 > h=ko_/<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^1[u'DW4  
  { 6 kAXE\T  
  return t1 / t2; THnZbh4#)  
} P64< O 5l/  
} ; (Bu-o((N@0  
i8` 0-  
这个工作可以让宏来做: stlkt>9  
DX8pd5 U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @%$<,$=  
template < typename T1, typename T2 > \ h,P#)^"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {8J+ Y}  
以后可以直接用 Bfr$&?j#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) g}*F"k4j  
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 Z<$ y)bf  
(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。。。) (hIy31Pf  
'E1m-kJz  
a &tl@y1  
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 -l q,~`v  
hN.{H:skL)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hx sW9  
class unary_op : public Rettype <qCfw>%2F  
  { 3[iHe+U(  
    Left l; ~_"/\; 1  
public : mO^vKq4r.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~Z x_"  
P:v|JER   
template < typename T > zgA/B{DaC;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EnXTL]=0S  
      { X##hSGQM  
      return FuncType::execute(l(t)); *W=R:Bl!  
    } C2W&*W*  
3X}>_tj  
    template < typename T1, typename T2 > g;G.uF&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,$; pLjo6  
      { :HDU \|{^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2<Q3-|/i  
    } 0]`%i G|  
} ; Y` tB5P  
x8E!Ko](  
Ct30EZ  
同样还可以申明一个binary_op h$q=NTV  
$qh?$a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SHP_  
class binary_op : public Rettype e'1}5Ky  
  { Ra^GbT|Z  
    Left l; nn6&`$(Q~  
Right r; Cw&U*H  
public : %v 1NDhaXz  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 53X5&Bwh  
':_1z5  
template < typename T > hha^:,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w&^_2<a2  
      { 0|@* `-:VO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); TClgywL  
    } YVB\9{H?  
ld/\`s[i  
    template < typename T1, typename T2 > UqaV9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8!u8ZvbFG  
      { mA>u6Rlc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T_b$8GYfCY  
    } Dg2=;)"L  
} ; khtYn.eaL  
\t\ZyPxn  
V.Ki$0>  
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 O %?d0K  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W4o$J4IX{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0*}%v:uN9  
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。 Fb9!x/$tGV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7!"OF  
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。。。 q\a'pp9d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _qQB.Dzo:  
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) /4PV<[ :_  
下面是修改过的unary_op >@9>bI+Q  
0NMekVi  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *FrlzIAom  
class unary_op o>}fKg<  
  { 6`Af2Y_  
Left l; [<p7'n3x  
  DKxzk~sOM  
public : XK t">W  
tW |K\NL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} sX$EdIq  
_MC\\u/C/  
template < typename T > r^|AiYI)  
  struct result_1 fd} U l  
  { |T@\ -8Ok  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (:2,Rr1"  
} ; `cBV+00YS  
m?Qr)F_M  
template < typename T1, typename T2 > 3>t^Xu~  
  struct result_2 ME%W,B.|"s  
  { jk'.Gz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :;(zA_-  
} ; 251^>x.R  
_mJnhT3  
template < typename T1, typename T2 > DHlCus=ic  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i-`n5,  
  { R<jt$--H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }+4^ZbX+:  
} <Fa]k'<^)  
PA(XdT{  
template < typename T > ZW0gd7Wh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 43 h0i-%1  
  { xVn"xk  
  return OpClass::execute(lt(t)); qvH7otA  
} U*s QYt<?g  
9OnH3  
} ; %8a886;2  
ufekhj  
7jL3mI;n%;  
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 3j iSvrfI  
好啦,现在才真正完美了。 xF4>G0  
现在在picker里面就可以这么添加了: lSzLR~=Au  
`Z:5E  
template < typename Right > <cn{S`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b=Y:`&o=[  
  { ~ :\QC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #gL$~.1  
} |/R)FT#i  
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。 gI SP .  
>5Rcj(-&l  
XJG "Zr9  
RN3-:Zd_X  
XH?}0D(  
十. bind 4G4[IA u_  
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。 :7w^2/ZGo  
先来分析一下一段例子 (79y!&9p  
vxRy7:G"  
^6E+l#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?zD? -  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y,D4b6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6:v$g  
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。 i,Q{Z@,  
我们来写个简单的。 ymxYE#q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m.}Yn,  
对于函数对象类的版本: 5g{F-  
:bhpYEUMx  
template < typename Func > ^K#PcPF-j  
struct functor_trait 9{;cp?\)M  
  { +v`?j+6z  
typedef typename Func::result_type result_type; F(w  
} ; Wx<fD()  
对于无参数函数的版本: ^" EsBt  
KAucSd`  
template < typename Ret > >+ZG {'!j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > JToc("V  
  { &GC`4!H  
typedef Ret result_type; dvAvG.;U  
} ;  .UUY9@  
对于单参数函数的版本: $~[k?D  
0?tn.<'B8T  
template < typename Ret, typename V1 > 7eh<>X!TX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?5A!/`E&%  
  { fgmIx  
typedef Ret result_type; pa6.Tp>  
} ; MMZdF{5@G  
对于双参数函数的版本: sMq*X^z )?  
;!JI$_ -\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S-^RZ"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ez*9*]O*+  
  { /WlpRf%  
typedef Ret result_type; !8Rsz:7^-  
} ; u7oHqo`  
等等。。。 dsx'l0q 'i  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy VZ`L-P$AF  
I?l%RdGW  
template < typename Func > Jv|uI1V  
struct func_return F3aOKV^  
  { a5v}w7vL  
template < typename T > TfD]`v`]   
  struct result_1 B}%B4&Ij  
  { =Mb1)^m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -\b$5oa(  
} ; b>B.3E\Pc  
dc .oK4G}  
template < typename T1, typename T2 > :Kl~hzVSOa  
  struct result_2 JP2zom  
  { |6%B2I&c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FZW)C'j  
} ; FJ|6R(T_  
} ; cK;,=\  
pohA??t2:  
SD"'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7>Af"1$g  
u*I=.  
template < typename Func, typename aPicker > TV~ <1vj  
class binder_1 MT8BP)C  
  { (8(7:aE $  
Func fn; Hl,.6 >F?  
aPicker pk; H8V${&!ho  
public : _%M5 T  
7fVlA"x  
template < typename T > hP=^JH  
  struct result_1 6^vMJ82U  
  { JF%eC}[d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I.[2-~yf  
} ; 9t.u9C=!F  
qP"+SVqC  
template < typename T1, typename T2 > %nTgrgS(=  
  struct result_2 _B@=fY(g!  
  { g:l5,j.K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; woctnT%"Q/  
} ; nN=o/zd  
K0|8h!WF+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ue>;h9^  
~nQv yM!$  
template < typename T > }r}$8M+1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kEH(\3,l  
  { h|=<I)}z  
  return fn(pk(t)); X=i^[?C  
} e/pZLj]M  
template < typename T1, typename T2 > tevB2'3^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *o}LI6_u  
  { [jPUAr}  
  return fn(pk(t1, t2)); `D0>L '  
} jE /pba4R  
} ; I[r  
'[E|3K5d  
Qi 3di  
一目了然不是么? ^xW u7q  
最后实现bind }@kD&2  
FKTdQg|NZ  
1:7 uS.  
template < typename Func, typename aPicker > +d7sy0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) n+C]&6-b  
  { qSB]Zm<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w4m -DR5  
} 3{gD'y4j  
*SW.K{{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 E8[{U8)[;5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 K%Dksx7ow  
i+x$Y)=  
十一. phoenix F/MzrK\':m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &+@~;p 5F  
f`zH#{u  
for_each(v.begin(), v.end(),  Q.3oDq  
( Q&zEa0^rG6  
do_ gnW]5#c@  
[ c-|~ABtEpX  
  cout << _1 <<   " , " 8VbHZ9Q  
] AS 5\X.%L*  
.while_( -- _1), I9sx*'  
cout << var( " \n " ) 85>WK+=  
) {o2pCH  
); AOT +4*)%  
p$>e{-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: _/@VV5Mq  
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 F\' ^DtB  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N! 7r~B   
那么我们就照着这个思路来实现吧:  .AEOf0t  
ZG=B'4W  
'S_kD! BO  
template < typename Cond, typename Actor > wz!a;]agg  
class do_while ^tWt"GgC  
  { -8sm^A>C  
Cond cd; K+3dwQo  
Actor act; >C6wm^bl  
public : 0FA N9u2  
template < typename T >  $D`~X`  
  struct result_1 / v";u)  
  { -JL  
  typedef int result_type; \,:3bY_d  
} ; ^%)H;  
r?{$k3Vl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3Uzb]D~u  
4)'8fi  
template < typename T > 2_^{Vez@I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SfKm]Z>Hp  
  { d>ltL`xn  
  do %9|}H [x  
    { p&B c<+3e  
  act(t); jft%\sY  
  } %+PWcCmn  
  while (cd(t)); J. ]~J|K  
  return   0 ; b`x7%?Qn  
} P3w]PG@  
} ;  2C9wOO  
tBDaFB  
q#fj?`k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]dZ8]I<$C  
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。 $"P9I-\m  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 x/nlIoT  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,vfi]_PK  
下面就是产生这个functor的类: U) tqo_  
g+5{&YD  
zzf;3S?  
template < typename Actor > Y{].%xM5  
class do_while_actor {`Ekv/XWa  
  { yY,O=yOjq  
Actor act; ("2ukHc  
public : H*#L~!]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @"M%ZnFu  
:HSqa9>wa  
template < typename Cond > BMw_F)hTO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sE*A,z?  
} ; EN lqoj1  
PJC[#>}  
T6s~f$G  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8no_xFA  
最后,是那个do_ F_8nxQ-  
.#"O VI]#  
n^8LF9r  
class do_while_invoker #;Yn8'a~  
  { u{0'" jVJ  
public : h kzy I~7  
template < typename Actor > [ vU$zZ<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I }AO_rtb  
  { w7b?ve3-  
  return do_while_actor < Actor > (act); \Mk;Y  
} 't2dP,u<-  
} do_; \3P.GS{l  
Da#|}m0>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O'5d6m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `aY{$>$S  
最后来说说怎么处理break和continue ld~8g,  
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。 19)fN-0Z  
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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