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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y8 `H*s@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q"fK"H-j  
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, !+CRS9\D   
Qx$Yj  
#&&^5r-b-  
Z@j0J[s  
  class filler 9e.n1  
  { A2F+$N  
public : =q>eoXp  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} CJ KFNa  
} ; :m-HHWMN  
6ffrV  
1G$kO90  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: B*,9{g0m/  
/ptIxe  
"jb?P$  
`}Q+:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5AQ $xm4  
'J+Vw9 s7  
>m%\SuXq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YdIV_&-W  
;J2=6np  
^'[Rb!Q8  
-`#LrO;n  
二. 战前分析 R (4 :_ xc  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {Pu\KRU  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 N'|zPFk g  
G8eAj%88  
(;cbgHo%}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a\^DthZ!;|  
  /* --------------------------------------------- */ fE7[Sk  
vector < int *> vp( 10 ); GT2;o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;V`~'357%  
/* --------------------------------------------- */ C %y AMQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N CX!ss  
/* --------------------------------------------- */ 6-<,1Q'D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }_XKO\  
  /* --------------------------------------------- */ "l2_7ZXsPT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y{um1 )k  
/* --------------------------------------------- */ 5-aCNAF2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q!|. ,?V  
}fL8<HM\'c  
I)9;4lix  
"7iHTV  
看了之后,我们可以思考一些问题: a+,)rY9  
1._1, _2是什么? 6BNOF66kH  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 RG#  
2._1 = 1是在做什么? a)[tkjU  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 0;r+E*`DA  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 - C8 h$P  
(F~eknJ  
lbTz  
三. 动工 q'd6\G0 }  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "k5 C?~  
's!EAqCN  
]D%D:>9|/  
<-X)<k  
template < typename T > ($[pCdY  
class assignment GS\-  
  { 0t6s20*q  
T value; Kx$?IxZ  
public : (m~MyT#S  
assignment( const T & v) : value(v) {} +X"TiA7{j  
template < typename T2 > 6e/2X<O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4s.wQ2m  
} ; X-6Se  
h"M}Iz~|V?  
`N ;!=7y7Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x-(?^g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,$7LMTVDrE  
!#g`R?:g  
{_KuztJGA  
` _[\j]  
  class holder $Ob]JAf}  
  { 23&;28)8  
public : /Y%) Y  
template < typename T > {#0B~Zr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5|wQeosXxI  
  { hjaI&?w  
  return assignment < T > (t); J(g!>Sp!p  
} JKGUg3\~  
} ; jpT!di  
[t,grdw  
=}u;>[3  
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: Ui'~d(F  
;m{[9i` 2  
  static holder _1; 5{[3I|m{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .V 9E@_(  
!W{|7Es?.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |4x&f!%m  
而不用手动写一个函数对象。 @N1ta-D#  
el 5F>)  
E}.cz\!.  
bP(V#6IJ8  
四. 问题分析 "n:L<F,g  
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。 Cf2rRH  
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。 Y -7x**I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z;SRW92@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 UFC.!t-Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $1#|<|  
V]`V3cy1+3  
五. 问题1:一致性 !V7VM_}@Y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| X*}S(9cg\i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 JxNjyw  
M'R^?Jjb  
struct holder qm@c[b  
  { Vy&F{T;$  
  // eW0:&*.vMj  
  template < typename T > C[_{ $j(J  
T &   operator ()( const T & r) const |#f P8OK  
  { X7Cou6r  
  return (T & )r; %[Ia#0'Y@  
} DTAEfs!ZW  
} ; SDcD(G  
3sHC1 +  
这样的话assignment也必须相应改动: *M6M'>Tin  
GDZe6*  
template < typename Left, typename Right > ]J?5qR:xCy  
class assignment 4,wdIdSm4  
  { (gs"2  
Left l; ,R3D  
Right r; ,t(y~Z wJ  
public : rS{Rzs^@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nRb#M  
template < typename T2 > 6pxj9@X+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 64h r| v  
} ; @fPiGu`L  
Hg*6I%D[So  
同时,holder的operator=也需要改动:  oC >^V5  
'?wv::t  
template < typename T > d+[hB4!l2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a:H}c9 $%  
  { oRmN|d ~4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3 3s.p'  
} lf[ (  
Zb<DgJ=3  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 H:a(&Zb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8.'%wOU @A  
rq T@i(i  
return l(rhs) = r; #eR*|W7o  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _lu.@IX-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8&3+=<U  
CIYTs,u#  
template < typename Tp > kplyZ  
class constant_t d=Q0 /sI&  
  { L`yS '  
  const Tp t; rR^VW^|f  
public : q}1AV7$Ai  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i *nNu-g  
template < typename T > !NZFo S~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m:ITyQ+  
  { I>C;$Lp]  
  return t; L+9a4/q  
} "72 _Sw  
} ; ^#vWdOlt  
C(xdiQJh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h9 [ov)  
下面就可以修改holder的operator=了 ZYc)_Og  
Pdrz lu   
template < typename T > \;$j "i&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !!DHfAV]  
  { zl4Iq+5~6Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]geO%m  
} <G}>Gk8x  
'!b1~+PV  
同时也要修改assignment的operator() Q<wrO  
=uMoX -  
template < typename T2 > ;~tKNytD`B  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dHg[0Br)r  
现在代码看起来就很一致了。 f*p=]]y  
o%RyE]pw,  
六. 问题2:链式操作 7K%Ac  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {[NBTT9&  
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。 pR; AqDQ  
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。 dl;^sn0s  
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。 G%Wjtrpj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct OqHD=D[  
wRi!eN?  
template < typename T > -]A,SBs  
struct result_1 sMs 0*B-[  
  { bt-y6,> +E  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <vhlT#p   
} ; m7cp0+Peo  
D}&U3?g=  
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: tb"UGa  
v`*!Bhc-  
template < typename T > u01x}Ff~6  
struct   ref Bd31> %6  
  { doW_v u  
typedef T & reference; #q6jE  
} ; _ ?xORzO  
template < typename T > ?R#-gvX%  
struct   ref < T &> R*'rg-d  
  { Go= MG:`  
typedef T & reference; !J3g,p*  
} ; <;=?~QK%-  
W(9-XlYKE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QZYD;&iY&  
Nd%,V  
template < typename T > .?@$Rd2@W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const j_j~BXhIS  
  { 5)AMl)  
  return l(t) = r(t); &Plc  
} L|u\3.:  
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。 OLXG0@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,1a6u3f,  
18zv]v %  
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 1I<fp $ h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: u?&P6|J&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Gh>Rt=Qu%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~Yb5F YE  
最后的布局是: |zKFF?7#wE  
                Add Z[[q W f  
              /   \ )4bBR@QM  
            Divide   5 s%1O}X$c  
            /   \ qm{(.b^  
          _1     3 ^"(C Zvq  
似乎一切都解决了?不。 +>M^p2l*&  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。  |'aGj  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 :uSo 2d  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: g~rZ=  
kD8$ir'UYG  
template < typename Right > [sy~i{Bm  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N>/!e787OU  
Right & rt) const %-/[.DYt  
  { =e$<[ "  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1~zzQ:jAZ  
} YNRpIhb  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Fw)#[  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 6c$ so  
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。 $BXZFC_1S  
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。 qRZv[T%*Q  
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。 !D!~4h)  
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? wqkD  
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: %iPWg  
nQy.?*X  
template < class Action > idPx! fe  
class picker : public Action G3 rTzMO  
  { YC8wo1;Y!  
public : 3"NO"+Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZX'q-JUv f  
  // all the operator overloaded l=GcgxD+"d  
} ; MzM"r"u  
/Nt#|C>  
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。 4>-'wMW")  
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: 3LN+gXmU  
@tGju\E"o  
template < typename Right > ikX"f?Q;S2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const BiT #bg  
  { 9~n`6;R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  sC1Mwx  
} eyUguA<lK\  
)CJXk zOX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -d1 YG[1|  
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。 zl^ %x1G  
dWqKt0uh!  
template < typename T >   struct picker_maker `<2k.aW4e8  
  { ~_8Dv<"a  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #I8)|p?P  
} ; I$7|?8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wI8  
  { \@&oK2f  
typedef picker < T > result; b+Vfi9<  
} ; JZI)jIh  
hjf!FY*F  
下面总的结构就有了: b+Sq[  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 6 <XQ'tM]N  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 o&0fvCpW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DB%}@IW"  
至此链式操作完美实现。 "jV :L  
=z^ 2KH  
m#1 >y}  
七. 问题3 fGj YWw  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 |>|f?^  
Oy EOb>  
template < typename T1, typename T2 > D+m#_'ocL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _/V <iv  
  { -LzkM"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \A7{kI  
} M$_E:u&D  
jV{?.0/h|  
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: 4PK/8^@7)>  
E+z),"QA  
template < typename T1, typename T2 > -[/tS<U  
struct result_2 m';j#j)w  
  { 3 @ahN2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Hi%)TDfv  
} ; 'F2g2W`  
-&q@|h'  
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? cD.afy  
这个差事就留给了holder自己。 qlSI|@CO  
    B|d-3\sn  
dynkb901s  
template < int Order > {=K);z  
class holder; zVt1Ta:j  
template <> b'q ru~i  
class holder < 1 > X* 4C?v  
  { 43wm_4C!H  
public : ]#k=VKdV  
template < typename T > 9*~bAgkWI  
  struct result_1 I]GGmN  
  { !0-KB#  
  typedef T & result; E'-lpE  
} ; Ic2Q<V}oq  
template < typename T1, typename T2 > /cHUqn30a  
  struct result_2 :1asY:)vNP  
  { B(|*u  
  typedef T1 & result; r&%TKm^/  
} ; f$>KTb({B  
template < typename T > O06 2c)vIY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /U$5'BoS  
  { F $/7X~*  
  return (T & )r; f \ E9u}  
} B]2m(0Y>>v  
template < typename T1, typename T2 > hY5GNYDh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i~3\jD=<  
  { ^4/   
  return (T1 & )r1; !$u:_8  
} TWSqn'<E  
} ; cMs8D  
ygK@\JHn  
template <> 3vXa#f>P<  
class holder < 2 > kB` @M>[  
  { E] 6]c!2:  
public : QM('bbN  
template < typename T > 1.0:  
  struct result_1 +Y?) ?  
  { bG)EZ  
  typedef T & result; o$QC:%[#  
} ; s(Y2]X4 (  
template < typename T1, typename T2 > `cQAO1-5  
  struct result_2 } ~NM\rm  
  { CCHGd&\Z  
  typedef T2 & result; !zVjbYWY  
} ;  $UD$NSl  
template < typename T > ^'%Q>FVb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r01u3!  
  { shgZru  
  return (T & )r; ; ,Nvg6c  
} A)#w~X4  
template < typename T1, typename T2 > Sw.k,p*r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !C(U9p. 0  
  { ^jb jH I&  
  return (T2 & )r2; #<K'RJn  
} R ;k1(p  
} ; VUon>XQ G  
)O],$\u  
' !2NSv  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 \@[Y ~:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: buldA5*!o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: R]&lVXyH  
`h%K8];<6f  
return l(i, j) = r(i, j); 6t\0Ui  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) G %A!yV  
a[VX)w_W{  
  return ( int & )i; ~9y/MR  
  return ( int & )j; 9!_JV;2  
最后执行i = j; r^7eK)XA_  
可见,参数被正确的选择了。 vA"LV+@  
."Kp6s`k  
gy1R.SN  
9Y:Iha`$w  
b_&:tE--]  
八. 中期总结 k4d;4D?  
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: w~C\5 i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 uZM%F)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 MQe|\SMd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .sjv"D"  
@;G%7&ps  
C{:U<q  
q`VkA \  
j[,XJ,5=  
I5*<J n  
九. 简化 m\oxS;fxWi  
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。 ;m=k FZ?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 e45)t}'  
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: 2:RFPK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H: nO\]  
  +-*/&|^等 -d9L  
2. 返回引用。 }hE!0q~MfM  
  =,各种复合赋值等 /PVx  
3. 返回固定类型。 U2)?[C1q{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g"~`\ xhx  
4. 原样返回。 F}.R -j#  
  operator, ;}lsD1S:  
5. 返回解引用的类型。 J%]5C}v \  
  operator*(单目) 1#3eY? Nb  
6. 返回地址。 ^-L nO%h?  
  operator&(单目) rB-R(2 CCN  
7. 下表访问返回类型。 I<Cm$8O?  
  operator[] O1@3V/.Wu  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 riF-9 %i  
  operator<<和operator>> PWeWz(]0Z4  
O=vD6@QI  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6i;q=N$'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Zt& 7p  
{Mb2X^@7  
template < typename Left > f 8\DAN  
struct value_return SKF0p))BJ  
  { 'C=(?H)M  
template < typename T > s",G w]8  
  struct result_1 @Gw.U>"!C  
  { ]XcWGQv~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a ]:xsJ~  
} ; GTi=VSGqF  
n {\d  
template < typename T1, typename T2 > Hh%"  
  struct result_2 i%GiWanG  
  { Z`f?7/"B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /U,(u9bq  
} ; B}P!WRNmln  
} ; 1Vkb}A,'  
[wk1p-hf  
Y3#8]Z_"}O  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait W9{i~.zo  
qu.AJ*  
下面我们来剥离functor中的operator() M+M  ;@3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k& M~yb  
XI:+EeM?  
return l(t) op r(t) .:XXc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~1XC5.*-  
return op l(t) nI4oQE  
return op l(t1, t2) z0x^HDAeC  
return l(t) op ^?_MIS`4N  
return l(t1, t2) op (/^?$~m"  
return l(t)[r(t)] S'`G7ht  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |'lNR)5  
D-D8La?0p  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ]yQqx*  
单目: return f(l(t), r(t)); M1]w0~G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ve qB/Q X  
双目: return f(l(t)); P^ht$)Y  
return f(l(t1, t2)); I]HLWF  
下面就是f的实现,以operator/为例 nltOX@P-  
U\W$^r,  
struct meta_divide 1cx%+-  
  { A~ v[6*~>  
template < typename T1, typename T2 > ;pS+S0U   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Lp3pJE  
  { MR: H3  
  return t1 / t2;  )y6  
} }O+S}Hbwy  
} ; Q"Exmn3p  
<pXOE- G5  
这个工作可以让宏来做: 1;+77<  
g6xQQ,q=l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4=%,0.yt  
template < typename T1, typename T2 > \ m<LzgX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `gF ]  
以后可以直接用 C^LxJG{L5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (#x&Y#5  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Pqj\vdzx  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) R6`mmJ+'  
9':Hh'  
_v 8u%  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 bMsThoePT  
t0Lt+E|J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N"0>)tG  
class unary_op : public Rettype gK"(;Jih$  
  { <IBUl}|\  
    Left l; *y(UI/c  
public : dQFUQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [h_d1\ Cr  
i-#Dc (9  
template < typename T > foBF]7Bz?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m&#D~  
      { xIV#}z0  
      return FuncType::execute(l(t)); Q/J<$W*,  
    } mwn$ey&QE  
1vAJ(O{-  
    template < typename T1, typename T2 > + rM]RFi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @$CPTv3e  
      { KZ1m 2R}'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *v: .]_;  
    } 6ZwQ/~7H  
} ; 8M,z#DF  
zG c ]*R  
zTl,VIa3p  
同样还可以申明一个binary_op "HwlN_PA  
=EH/~NGk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a[,p1}!_  
class binary_op : public Rettype &LG|YvMY6  
  { eYn/F~5-  
    Left l; (WP^}V5  
Right r; c/=\YeR  
public : EY.m,@{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hQz1zG`z7  
=s*4y$%I  
template < typename T > Q \S Sv;3_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +VJyGbOcC  
      { ~9,Fc6w4`+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); sHV?njZd  
    } loHMQKy@  
0bD\`Jiv,  
    template < typename T1, typename T2 > Au{b1n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 90-s@a3B-j  
      { R:ecLbC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A;6ew4  
    } )3V1aC  
} ; XeslOsHh  
^; }Y ZBy  
gKmF#Z"\  
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 W^c /l*>v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *.VNyay  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Okd.  ~  
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。 Q. '2 v%i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t! u>l  
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。。。 d DAl n+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 DeeV;?:  
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) epG =)gd=8  
下面是修改过的unary_op 16nU`TN  
D'^%Q_;u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Mhb~wDQl  
class unary_op k9NHdi7&2  
  { <xrya _R?  
Left l; s;[=B  
  X`-o0HG  
public : bb+iUV|Do  
f]C^{Uk#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} - (q7"h  
p;D {?H/  
template < typename T > OB^j b8  
  struct result_1 MUCes3YJH  
  { (\wV)c9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; DK'S4%;Sp  
} ; ?%D nIl>  
Gv[(0  
template < typename T1, typename T2 > Y:Jgr&*,z  
  struct result_2 dQAF;L  
  { NF-@Q@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4af^SZ )l  
} ; `D$RL*C;M`  
7h:EU7  
template < typename T1, typename T2 > ^gY'^2bzxu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5`i+a H(  
  { EY c)v6[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tWQ$`<h  
} Qw"%Xk  
(.wR!l# !  
template < typename T > \ NKw,`/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q )8I(*  
  { }^b  
  return OpClass::execute(lt(t)); RXu` DWN  
} 9C!b f \  
?+%bEZ`  
} ; N| P?!G-=  
V?jWp$  
[o7Qr?RN  
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 =+[` 9  
好啦,现在才真正完美了。 F[)tg#}@G  
现在在picker里面就可以这么添加了: g&8-X?^Q  
6?JvvS5  
template < typename Right > q]s_hWWv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t\v~ A0  
  { *<h)q)HS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +Z=y/wY  
} f|3LeOyz  
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。 M=4b  
TZ}y%iU:mB  
m}>Q#IVZ  
A>RK3{7  
?V(+Cc  
十. bind 6!;D],,"#.  
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。 k\g:uIsv$  
先来分析一下一段例子 hDBo XIK  
Ht]O:io`  
^oClf(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Wd ga(8t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b d C  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8,e%=7h_e  
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。 dOKe}?}==  
我们来写个简单的。 5ci1ce  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T {=&>pNK[  
对于函数对象类的版本: @%fL*^yr;C  
6* 0vUy*"  
template < typename Func > lvLz){  
struct functor_trait p9S>H  
  { [| N73m,&  
typedef typename Func::result_type result_type; !\^W*nQ>l  
} ; oR3t vw.  
对于无参数函数的版本: lB8g D  
NK:! U  
template < typename Ret > eax"AmO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > HXkXDX9&'.  
  { :-(qqC:  
typedef Ret result_type; %c8@  
} ; +jKu^f6  
对于单参数函数的版本: PSyUC#;  
 [ A 7{}  
template < typename Ret, typename V1 > ~)6EH`-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _g'x=VJF  
  { A\13*4:;l  
typedef Ret result_type; ,3!4 D^  
} ; o,@ (]e~  
对于双参数函数的版本: Q-1 Xgw!  
azO7C*_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *55unc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n8`WU3&  
  { D#^euNiWd  
typedef Ret result_type; e_cK#9+  
} ; BKgCuz:y  
等等。。。 D6C h6i5$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I8YCXh  
.nEiYS|T  
template < typename Func >  k)W&ZY  
struct func_return [X>f;;h  
  { POX{;[SV  
template < typename T > 4Tb"+Y}  
  struct result_1 \5Y<UJ Ki  
  { rZ2cC#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _6g(C_m'T?  
} ;  s=556  
?},RN  
template < typename T1, typename T2 > $ ?|;w,%I  
  struct result_2 =hY/Yr%P  
  { U *go}dt"5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I~;H'7|e  
} ; -zI9E!24  
} ; Ka<J* k3  
oY7jj=z#T  
tk>J mcTw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M|{NC`fa  
0s RcA-9  
template < typename Func, typename aPicker > mU.c!|Y  
class binder_1 Dv&K3^~Rfb  
  { p%K(dA  
Func fn; t6lwKK  
aPicker pk; {kr14 l*2  
public : M5L/3qLh1  
cmU>A721  
template < typename T > \)ZCB7|  
  struct result_1 }<*KM)%  
  { tf[)| /M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3Vak C  
} ; i4XiwjCHN  
ru4M=D  
template < typename T1, typename T2 > b`F]oQ_*  
  struct result_2 2.MY8}&WBu  
  { 2. v<pqn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z%\&n0  
} ; ?/my G{E  
8pZOgh  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bR8`Y(=F9b  
*%E\mu,,c  
template < typename T > c]/S<w<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jx2{kK  
  { -Zp BYX5e_  
  return fn(pk(t)); gYe6(l7m  
} dlIYzO<  
template < typename T1, typename T2 > |=MhI5gsx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n7yp6 Db  
  { v G9>e&Be  
  return fn(pk(t1, t2)); 7R# }AQ   
} HxcL3Bh$~}  
} ; II!~"-WH  
=G" ney2  
K9y~ e  
一目了然不是么? +w"?q'SnF  
最后实现bind oYt 34@{?  
C\B4Uu6q  
1vtC4`  
template < typename Func, typename aPicker > 8m=O408Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) OmS8cSYGc  
  { ncUS8z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GR4DxlX  
} NFKvgd@  
;47z.i&T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 sx}S,aIU  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Ps{vN ~}  
a6 1!j>Kx  
十一. phoenix O;|Cu7WU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kX8NRPW  
&b7_%,Bx4  
for_each(v.begin(), v.end(), |(.%`BTD  
( OA(.&5]  
do_ P,9Pn)M|  
[ x":o*(rSQ  
  cout << _1 <<   " , " "Mhn?PTq  
] Z!7xRy  
.while_( -- _1), y%spI/(  
cout << var( " \n " ) &;=/^~EG  
) _A] )q  
); ic"8'Rwb  
H Ix%c5^  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ~_c1h@  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor n.z,-H17  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 '+27_j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D9?.Ru0.  
R=F_U  
0U H]  
template < typename Cond, typename Actor > :2&"ak>N  
class do_while Z# bO}!  
  { D W^Zuu/)  
Cond cd; c+ByEP4EG  
Actor act; :7mHPe }(  
public : 14jN0\  
template < typename T > G$%F`R[  
  struct result_1 w6WPfy(/2  
  { )%3T1 D/  
  typedef int result_type; j@ D,2B;  
} ; C4P<GtR9  
XM,slQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q b/}&J7+  
3?@6QcHl{  
template < typename T > X2rKH$<g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ] _5b   
  { 3 yy5 l!fv  
  do D79:L:  
    { <aDZ{T%  
  act(t); G\TO ]c  
  } %^vT7c>  
  while (cd(t)); 6a9$VGInU  
  return   0 ; v8j3 K   
} ]bY]YNt{7]  
} ; (QJe-)0_y  
rp{|{>'`.q  
xLDD;Qm,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g\ vT7x  
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。 tiHR&v  
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。 ?%}!_F`h%  
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。 "\KBF  
下面就是产生这个functor的类: fe,6YXUf  
P(TBFu  
XclTyUGoK+  
template < typename Actor > ;}"Eqq:  
class do_while_actor \r[u>7I  
  { =R|XFZ,  
Actor act; Y`Io}h G$  
public : vIbM@Y4 '?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dK4rrO  
]L7A$sTUQ  
template < typename Cond > )AQ^PBwp  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5UO+c( T  
} ; KP>9hEh  
^}B,0yUu'  
=4a:)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。 X3X_=qzc  
最后,是那个do_ `+"(GaZ  
y{>f^S<  
gJ'pwSA  
class do_while_invoker eY5mwJ0K  
  { Xa?O)Bq.  
public : ng"=vmu  
template < typename Actor > ?(R3%fU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Es%f@$0uy  
  { qul#)HI  
  return do_while_actor < Actor > (act); dkZe.pv$j  
} ;54NQB3L  
} do_; e12QYoh  
9ziFjP+1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <78|~SKAV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _wS=*-fT  
最后来说说怎么处理break和continue ,T<JNd'  
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。 P*O G`%y  
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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