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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l"Q8`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2q bpjm  
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, $Vh82Id^  
kdq55zTc<6  
X+ jSB,  
Vy VC#AK,  
  class filler /PlsF  
  { xR3A4m  
public : "a7d`l:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :7zI!edu  
} ; 64cmv}d_  
;2~Q97c0  
YFY)Z7fK  
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: pe-d7Ou P  
 -W ,b*U  
~heF0C_  
bzS [X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _BV:i:z  
Bc@e;k@i  
dE~ns ,+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wH.'EC  
3& $E  
J(]nPwm=.-  
f]ef 1#  
二. 战前分析 6fiJ' j@  
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。 cE[lB08  
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 6=k^gH[g  
OWzIea@  
82<!b]^1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z:{Z&HQC  
  /* --------------------------------------------- */ Z^'; xn  
vector < int *> vp( 10 );  AHb   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L.'N'-BV  
/* --------------------------------------------- */ l/5/|UE9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `N0E;=g  
/* --------------------------------------------- */ ~cz t=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); DDEn63{  
  /* --------------------------------------------- */ [iD!!{6+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); iGIaZ!j aW  
/* --------------------------------------------- */ {iRNnh   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "Q( 8FF  
m,b<b91  
53c6dl  
9azPUf) C  
看了之后,我们可以思考一些问题: K;~dZ  
1._1, _2是什么? &2DW  
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。 3ba"[C|  
2._1 = 1是在做什么? l`k3!EZDS  
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。 D {mu2'q  
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。 +q;^8d>  
rBL)ct  
_cB~?c  
三. 动工 /[p4. FL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?w+T_EH  
u|C9[(  
f]EHDcC3X  
sQkP@Y  
template < typename T > !Kis,e  
class assignment DbDpdC;  
  { /i<g>*82  
T value; [3s~Z8 pP  
public : nz(OHh!}u  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;AaF;zPV  
template < typename T2 > \n5,!,A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8`D_"3j3g\  
} ; [": x  
3 f3?%9  
Y 4U $?%j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 AQ&;y&+QR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Pz?O_@Ln  
 :JlJB  
*\/UT  
B?]^}r  
  class holder `?)i/jko"  
  { 1DX=\BWp  
public : TS;MGi0`}  
template < typename T > y~\z_') <>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B\6\QQ;rUo  
  { hE;  
  return assignment < T > (t); pJmn;XbME  
} !@Ox%vK  
} ; T|u)5ww%  
{0|^F!1z  
w/&#UsEIr  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +mY(6|1  
p(Sfw>t(  
  static holder _1; lr1i DwZV  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4x:fOhtP  
-6? 5|\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @c/~qP4  
而不用手动写一个函数对象。 i}!CY@sW  
)3;S;b  
)Z62xK2  
9]Y@eRI<  
四. 问题分析 M8h9i2  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 c9Cp!.#*E  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &0 @2JS/!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `0L!F"W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 DV. m({?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +iXA|L9=  
5yry$w$G)  
五. 问题1:一致性 <+6)E@Y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "G< ^@v9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^P[-HA|  
p%}oo#%J  
struct holder ZY83, :<  
  { *_ "j"{  
  // pvX\k X3}  
  template < typename T > 6 ,!]x>B  
T &   operator ()( const T & r) const >Zr`9$i  
  { ?g!)[p`v  
  return (T & )r; q|S }5  
} =4?m>v,re  
} ; O:1YG$uKa  
B"G;"X  
这样的话assignment也必须相应改动: k'm!|  
HxkhlNB  
template < typename Left, typename Right > sp JB6n(  
class assignment ;lP)  
  { 1:8ZS  
Left l; "]sr4Jg=  
Right r; zgLm~  
public : P5[.2y_qM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >]Y`-*vw&  
template < typename T2 > o0AREZ+I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } r t f}4.  
} ; 291v R]  
<jxTI%'f59  
同时,holder的operator=也需要改动: !?]NMf_  
E}~ GXG  
template < typename T > */6PkNq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gzeG5p  
  { Ra.<D.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <CeDIX t  
} aaLT%  
IXg0g<JZ  
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。 @@+\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y6$5meh.T  
"S1+mSW>  
return l(rhs) = r; 18F7;d N8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 lrK5q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^"l4   
 I"r*p?  
template < typename Tp > uA,K}sNRZ  
class constant_t dqcfs/XhP  
  { s@0#w*N  
  const Tp t; CB|Z~_Bm  
public : gV A$P  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} KN5.2pp  
template < typename T > {eS!cZJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const oveW)~4  
  { qL(Qmgd  
  return t; ^lf)9 `^U  
} s2q#D.f  
} ; p5E|0p  
+[:}<^p?cG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ZVViu4]?y  
下面就可以修改holder的operator=了 ^ *RmT  
7u0!Q\  
template < typename T > evq *&.6\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dKhDO`.s  
  { Y!}BmRLh2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {R\"x|  
} rT <=`9^{  
c/b} 39X  
同时也要修改assignment的operator() BJ1txdxvS  
>AJtoJ=j  
template < typename T2 > 7h,SX]4Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %*zgN[/w  
现在代码看起来就很一致了。 gFJd8#6t  
/&a[D 2  
六. 问题2:链式操作 VcA87*pel  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 a,!c6'QE  
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。 d-lC|5U%  
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。 p^^E(<2  
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)+IX;q-C  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ! p458~|  
qa2QS._m  
template < typename T > NJwcb=*  
struct result_1 #X`j#"Ov2(  
  { % ?@PlQ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "2$C_aE  
} ; &K/5AH"q  
kF`2%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: gCW.;|2  
',v -&1R  
template < typename T > V\Cu|m&HI  
struct   ref Sm{idky)[  
  { )lE]DG!  
typedef T & reference; `#E1FB2M  
} ; AKejWh  
template < typename T > {O[a +r.n  
struct   ref < T &> N.l+9L0b  
  { 7&qunK'  
typedef T & reference; KYZ/b8C  
} ; ]W]o6uo7  
eE '\h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: LY-fp+  
?l &S:` L  
template < typename T > p$0G EYwM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  (0bvd  
  { amK"Z<V F  
  return l(t) = r(t); TkM8GK-3  
} q]DV49UK  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 C5c@@ch :  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ia?{]!7$  
4 bw8^  
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 !"Jne'f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: RQ;pAO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 KC[ql}JP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D37N*9}  
最后的布局是: f![?og)I%  
                Add TmxhP nJ~  
              /   \ qH1[Bs Ox  
            Divide   5 4$oNh)+/h  
            /   \ |7LhE+E  
          _1     3 . K s%ar  
似乎一切都解决了?不。 L'iENZ I$  
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。 tURjIt,I  
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。 j'R{llZW  
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: kI<;rP1S|  
n6Je5fE  
template < typename Right > i 3?=up!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N =FX3Z  
Right & rt) const <b.?G  
  { JK) )Cuh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;'~U5Po8  
} >4b:`L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1qp<Fz[  
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。 d"`/P?n x  
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。 ?Z 9C}t]  
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。 _bRd2k,  
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。 DO` K_B  
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? ^K. d|z  
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: XHKiz2Pc1  
ND $m|V-C  
template < class Action > I|8'#QX  
class picker : public Action ^yL6A1  
  { aDce Ohfx  
public : _4Z|O]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jM]B\cvN  
  // all the operator overloaded h8B:}_Cu  
} ; FOV%\=Hl  
C-O~Oil  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 <#/r.}.x  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: (&t741DN|  
#; ~`+[y?\  
template < typename Right > T;!: A  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const BPs|qb-  
  { jGy%O3/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R-QSv$  
} V{4=, Ax  
<cS"oBh&u0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cetHpU ,  
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。 UVa:~c$U4  
H2[VZ&Pg  
template < typename T >   struct picker_maker 7~&  
  { r*_z<^d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Bp&7:snGt  
} ; mqe83 k%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .\)`Xj[?  
  { Ya~*e;CW2  
typedef picker < T > result; M~/7thP{  
} ; R<(kiD\?]  
JV_VF'  
下面总的结构就有了: $.HZz  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 q9+`pj  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 VS` tj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .Z?@;2<l  
至此链式操作完美实现。 T<XGG_NOl  
8k[=$Ro  
p6S{OUiG  
七. 问题3 |y%pJdPk=  
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。 W3Gg<!*Uo  
zy8Z68%E`*  
template < typename T1, typename T2 > Dnk}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E3hql3=  
  { *ay&&S*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &k53*Wo  
} Bk)E]Fk|  
Lsu_ f'p0  
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: 2:[ -  
J:D{5sE<|  
template < typename T1, typename T2 > [7Fx#o=da  
struct result_2 Y6W#u iqk  
  { U)v){g3w)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?`T0zpC  
} ; |)5xmN]  
Z01BzIsR  
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? &<dC3o!  
这个差事就留给了holder自己。 n<,:;0{  
    <DeC^[-P  
3bK.8  
template < int Order > [p Y1\$,  
class holder; dMd2a4  
template <> b6(LoN.  
class holder < 1 > h95a61a,Vy  
  { W0-KFo.'  
public : 1 sJtkge:  
template < typename T > wmV7g7t6  
  struct result_1 meF.`fh  
  { ,]Gi942  
  typedef T & result; };{Qx  
} ; CU`yi.)T{  
template < typename T1, typename T2 > ]9A@iA  
  struct result_2 SH ow~wxw  
  { vQH 6CB"  
  typedef T1 & result;  C\`*_t  
} ; |(eRv?Qy@  
template < typename T > p[LPi5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dgEH]9j&  
  { iVaCXXf'  
  return (T & )r; 1`& Yg(  
} JX)%iJq#  
template < typename T1, typename T2 > wjzR 8g0bQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Qr.SPNUFK  
  {  Uf,fd  
  return (T1 & )r1; l@W1b S  
} *DDqa?gQb  
} ; )swu~Wb}U@  
M7`iAa.}  
template <> B0+r  
class holder < 2 > Z>l%:;H  
  { C<B+!16  
public : PKjM1wqaG@  
template < typename T > H@uDP  
  struct result_1 c3__=$)'kP  
  { zk++#rB  
  typedef T & result; Hd_W5R  
} ;  j1~'[  
template < typename T1, typename T2 > 0rrNVaM  
  struct result_2 R3bHX%T  
  { L,\wB7t  
  typedef T2 & result; b[/uSwvi  
} ; p)e?0m26  
template < typename T > .P:mY C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w<|Qezi3 w  
  { Z1dLC'/b]  
  return (T & )r; 3;%dn \ D  
} 360b`zS  
template < typename T1, typename T2 > ."u DM<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9ao GptgN  
  { }lQ`ka  
  return (T2 & )r2; 4\Q pS  
} ix+sT|>  
} ; u*6Y>_iA  
DG-XX.:z  
]jRaR~[UN  
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> >。 B:]%Iu|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nj4G8/U-q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I .> SC  
`#3FvP@&  
return l(i, j) = r(i, j); "o}}[hRP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =}K"@5J  
Q<O(Ix  
  return ( int & )i; $6DA<v^=z  
  return ( int & )j; &YOks.k  
最后执行i = j; 78UE?) X"  
可见,参数被正确的选择了。 %0Mvd;#[  
pd\x^F`sk.  
_ `~\zzUZ  
ZnNl3MKV  
1m4Xl%KS>  
八. 中期总结 t3 rQ5m  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: H"vkp~u]I  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :vXlni7N[M  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cCB YM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G$oi>zt3  
mx=2lL`  
xgq `l#  
n6C]JWG\/U  
_ %gu<Ys  
EQ%,IK/  
九. 简化 De`p@`+<#~  
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。 I3hN7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cVf}8qf)  
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: * LOUf7`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1+ib(MJ<:#  
  +-*/&|^等 ~cH3RFV  
2. 返回引用。 5DS'22GW`  
  =,各种复合赋值等 htu(R$GSM  
3. 返回固定类型。 $d\>^Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2H9;4>ss  
4. 原样返回。 )WH;G:$&"  
  operator, *-`-P  
5. 返回解引用的类型。 [ BZA1,  
  operator*(单目) <x[CL,Zg7  
6. 返回地址。 ,)35Vi;.  
  operator&(单目) ?Rd{`5.D  
7. 下表访问返回类型。 VdOcKP.  
  operator[] ',bSJ4)Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 oY<R[NYKu  
  operator<<和operator>> 2Fc>6]:*  
SUN!8 qFA  
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。 cnraNq1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: EPiZe-  
jt`\n1q)  
template < typename Left > 60z8U#upM  
struct value_return hCpcX"wND  
  { 05 o vz   
template < typename T > *Y`c.n"  
  struct result_1 vhd+A  
  { B>UF dj]-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {,+MaH  
} ; 3L^]J}|  
@/W~lJ!e  
template < typename T1, typename T2 > >m+Fm=  
  struct result_2  /C   
  { `'G1"CX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1"wZ [.  
} ; P$#{a2  
} ; SX]uIkw  
5j~1%~,#  
,X}Jpi;/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wAKm]?zB>  
Bdr'd? u<A  
下面我们来剥离functor中的operator() &w%--!T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o2rL&  
S!8gy,7<J  
return l(t) op r(t) G$A=Tu~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0sfb$3y  
return op l(t) h>"j!|#!s  
return op l(t1, t2) 2Y~nU(  
return l(t) op EE5mVC&  
return l(t1, t2) op vHXCT?FuG  
return l(t)[r(t)] 8/s?Gz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _b"K,[0o  
 `6xr:s  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: *Xl,w2@  
单目: return f(l(t), r(t)); kp3%"i&hD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'h87 A-\!F  
双目: return f(l(t)); 'YvRkWf:KC  
return f(l(t1, t2)); p(6KJK\  
下面就是f的实现,以operator/为例 D"M[}$P  
ZxB7H{  
struct meta_divide "'74GY8,  
  { ps_q3Cyp  
template < typename T1, typename T2 > $pJw p{kN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) '.{_ 7U  
  { }fJLY\  
  return t1 / t2; #Q1}h  
} T#GTNk!v  
} ; u*$]Bx  
=K <`nF0 w  
这个工作可以让宏来做: F%IvgXt5  
fj97_Q=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1) Nj.#)  
template < typename T1, typename T2 > \ #QNa| f#=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; y.$Ae1a=  
以后可以直接用 8/k"A-m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gC+?5_=<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 C7Fx V2  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) T^icoX=c4  
C`=YGyj=TL  
U:0Ma 6<  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 [`kk<$=,&  
$38)_{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N/78Ub  
class unary_op : public Rettype tU0jFBB  
  { C}qHvwFm  
    Left l; mXs.@u/  
public : IU;a$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \V#fl  
oA?EJ~%  
template < typename T > Z&of-[)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &B\ sG=  
      { 0X:$ASocU  
      return FuncType::execute(l(t)); C6'K)P[p  
    } e'MW"uCP}  
o Vpq*"  
    template < typename T1, typename T2 > qTSe_Re  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m/3,;P.6  
      { #$ 4g&8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mKsJ[)#.  
    } ~REfr}0  
} ; [ 2PPa9F  
;0lY_ii  
G#fF("Ndu`  
同样还可以申明一个binary_op jyB Ys& v  
DTlId~Dyq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ( 8X^pL  
class binary_op : public Rettype uUb`Fy9  
  { x\oSD1t,  
    Left l; zpjE_|  
Right r; ]$=#:uf  
public : x4K A8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4]#$YehM5  
7,zE?KG /  
template < typename T > wYr*('uT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d( yTz&u)  
      { 6Yl+IP];i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); oL~?^`cGZ  
    } Y,Lx6kU  
5>lIrBf  
    template < typename T1, typename T2 > &->ngzg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #{?~XS  
      { fejC ,H4I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =*R6 O,  
    } _+.JTk  
} ; q ~^!Ck+#*  
[{`2FR:Cd  
Q' Tg0,,S  
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 '50}QY_R.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,q;?zcC7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <_c8F!K)T  
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。 bObsj]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9s1^hW2%Q  
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。。。 7Ie=(x8):  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 LmytO$?2(  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) fm L8n<1  
下面是修改过的unary_op }|%1LL^pB  
hI 9q);g  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <PiO %w{  
class unary_op ^qzH(~g{M  
  { 4,>9N9.?9  
Left l; P) cEYk  
  !6x7^E;c  
public : f!#+cM  
+w-J;GLSy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a|jZg  
oKCv$>Y  
template < typename T > " :f]egq -  
  struct result_1 S+#|j  
  { |#sOa  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (k8}9[3G  
} ; +H28F_ #  
Z/dhp0k  
template < typename T1, typename T2 > tHAe  
  struct result_2 yRIXUCy  
  { ({Pjz;xM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P8Wv&5A  
} ; 6oKdw|(Q#  
'u E;8.,  
template < typename T1, typename T2 > .T)wG;+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TkJ[N4'0  
  { #f< v%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u`&lTJgF/O  
} RWGf]V]6  
TDUY&1[  
template < typename T > #qh ,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Io|D u  
  { AL.psw-Il  
  return OpClass::execute(lt(t)); !=A;?Kdq  
} tU5uL.( O  
=#v? }JG  
} ; mBE&>}G<  
P#,;)HF  
*yaS^k\  
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 TL)*onA9  
好啦,现在才真正完美了。 (0B?OkQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: DzQ  
l#`G4Vf  
template < typename Right > xDGS`o_w_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Fs].Fa  
  { T N1pg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x M(H4.<  
} g;v;xlY`N  
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。 fGO\f;P  
^lAM /  
TS#[[^!S  
nYFrp)DLK  
jn:_2g[  
十. bind |K"Q>V2y  
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。 ZZ7qSyBs?  
先来分析一下一段例子 7/ ?QZN  
MUAs(M;  
,wwO0,"y7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} kQ lU.J>^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jx]P:]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W*t] d  
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。 wWy;dma#  
我们来写个简单的。 TI8r/P? ]V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'gvR?[!t  
对于函数对象类的版本: n{FjFlX2=  
G$>QH-p  
template < typename Func > XTo7fbW*  
struct functor_trait  }:Gs ,  
  { sVK?sBs]  
typedef typename Func::result_type result_type; +a3E=GJ  
} ; > .  
对于无参数函数的版本: 8 {V9)U  
w y|^=#k  
template < typename Ret > V`1,s~"q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -}9^$}PR  
  { mAtqF %V  
typedef Ret result_type; EU%,tp   
} ; ^>?=L\[  
对于单参数函数的版本: !: ^q_q4  
L%T(H<G  
template < typename Ret, typename V1 > {d'-1z"q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pA ~} _  
  { >%k6k1CZ  
typedef Ret result_type;  k~ ^4  
} ; MQQm3VaKS  
对于双参数函数的版本: R7kkth  
`o JQA$UD  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y %Q. (  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <Gi%+I@szl  
  { _cX}!d!j  
typedef Ret result_type; @"-\e|[N  
} ; \</!kY*3@t  
等等。。。 kFv*>>X`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t$18h2yOL  
d )O^(y1r  
template < typename Func > e@Lxduq  
struct func_return FfdB%  
  { 6 Rl[M+Q  
template < typename T > [OW <<6  
  struct result_1 TI4Hu,rc  
  { YV<y-,Io  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,Uz8_r  
} ; ^_;'9YD  
 u]P|  
template < typename T1, typename T2 > 6^wI^`NI  
  struct result_2  X0VS a{  
  { >u?.gJm~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OG/b5U  
} ; At'CT5=  
} ; DB5J3r81  
iT>u&0B-  
R}ki%i5|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 h Ma;\k  
 Y~WdN<g  
template < typename Func, typename aPicker > %_ibe  
class binder_1 jYHnJ}<  
  { *nCA6i  
Func fn; >>y`ap2%V  
aPicker pk; H<(F$7Q!\  
public : 68Fl/   
j uA@"SG  
template < typename T > \c< oVF'  
  struct result_1 fF(2bVKP:  
  { ; oyV8P$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; eDJnzh83  
} ; X 0G,tl  
"mK`3</G  
template < typename T1, typename T2 > N1a]y/  
  struct result_2 gV2vwe  
  { J~m$7T3Af  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m,k 0 h%  
} ; r5}p .  
um.ZAS_kmc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D&G6^ME  
 E^1yU  
template < typename T > i#[8I-OtN/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oY)eN?c  
  { o,*m,Qc  
  return fn(pk(t)); uUI#^ A  
} Qr.{_M  
template < typename T1, typename T2 > @d WA1tM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DYf QlA  
  { :_8K8Sa  
  return fn(pk(t1, t2)); g3:@90Ba  
} GV0\+A"vD  
} ; AxH;psj  
6g| ,]{  
v$y\X3)mB  
一目了然不是么? T}&A-V$  
最后实现bind ?Mjs[|  
T: za},-  
=Z\q``RBy  
template < typename Func, typename aPicker > 4uXGp sL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) K4Q{U@ZJ  
  { >w3C Ku<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %xkuW]xk  
} C-YYG   
C'JI%HnQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 TO6F  
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。 U,W OP7z  
N[_T3(  
十一. phoenix 7{#p'.nc5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $--8%gh dG  
q8{Bx03m6  
for_each(v.begin(), v.end(), j1_>>xB  
( ,} t%7I  
do_ ug9Ja)1|  
[ ;jzJ6~<  
  cout << _1 <<   " , " K *@?BE  
] 56Wh<i3  
.while_( -- _1), $u<;X^  
cout << var( " \n " ) K)'[^V Xh  
) G4|C227EO  
); {sw|bLo|+  
0~nX7  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Ua}R3^_)a  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor x6/u+Urn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Fp.eucRxP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7ys' [G|}r  
@K"$M>n$Z  
OX;bA^+}P  
template < typename Cond, typename Actor > O60T.MM`  
class do_while =[n !3M+X  
  { #wyceEa  
Cond cd; h4n~V:nNm  
Actor act; AROHe  
public : ToHx!,tDS  
template < typename T > MV5$e  
  struct result_1 5RT#H0/+  
  { D1RQkAZS  
  typedef int result_type;  L` [iI  
} ; G? SPz  
rCo}^M4Pb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t]B`>SL3W  
8$uq60JK  
template < typename T > o "r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YIN* '!N  
  { `Am|9LOT  
  do t ]BG)]  
    {  nS]e  
  act(t); ub?dfS9$_  
  }  KcT(/!  
  while (cd(t)); -o/Vp>_UOE  
  return   0 ; LuRCkKJ  
} X!hzpg(`hR  
} ; =sW K;`  
@.L#u#   
^C K!=oO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |21V OPBS  
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。 ZKI8x1>Iq  
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。 Q%6zr9  
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。 D&fOZVuqZ  
下面就是产生这个functor的类: >FeCa h Fn  
56Lxr{+X  
!~zn*Hm  
template < typename Actor > 5B%KiE&p  
class do_while_actor xZ'C(~t  
  { 3=wcA/"!  
Actor act; [Vbd su9  
public : @Ov}X]ELi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7b~uU@L`  
m2m ;|rr  
template < typename Cond > ,tXI*R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -medD G  
} ; /Igz[P^\9  
\FO`WUAF  
]HWeVhG  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o5]-Kuw`  
最后,是那个do_ ea{zL  
%S%UMA.  
V1,p<>9  
class do_while_invoker wtbN @g0  
  { rrC\4#H[??  
public : "7-}#_!g  
template < typename Actor > w!`e!}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `j {q  
  { eSZ':p  
  return do_while_actor < Actor > (act); zn/>t-Bc  
} ,]t_9B QK  
} do_; r5Q#GY>  
a,fcKe&B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `j3 OFC{7E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |a) zuC  
最后来说说怎么处理break和continue # a4OtRiI  
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。 F(j;|okf;  
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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