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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  {B7${AE  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,U?^u%  
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, ,j e  
-SUK [<=X  
aXh~w<5F  
)8*}-z  
  class filler \"1%>O*  
  { L-1#n  
public : uo-1.[9ds  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} eNu]K,rT  
} ; c)4L3W-x=  
sr-tZ^d5S?  
e&-MP;kgW9  
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: ) m(!lDz3  
Wg\MaZ6Di  
BI+x6S>d  
j] J-#J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m"GgaH3,  
R^&.:;Wi>  
2"IDz01ne  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \Sv8c}8  
@Io@1[kj  
V)A7q9Bum  
xv~Sk2Z+d  
二. 战前分析 *> E_lWW.  
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。 W:JR\KKU  
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 o'K= X E  
N^4CA@'{  
:pvB}RYD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =d#(n M*  
  /* --------------------------------------------- */ [,sm]/Xlc  
vector < int *> vp( 10 ); jr/IU=u*v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "P yG;N!W  
/* --------------------------------------------- */ $V,ZH* g  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m,V"S(A  
/* --------------------------------------------- */ Q%x-BZb~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `PZcL2~E  
  /* --------------------------------------------- */ 6k`O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \hI|I!sDWy  
/* --------------------------------------------- */ 6G7+&g`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ng:B;; m  
yb!/DaCd  
sq{=TB{  
WOi+y   
看了之后,我们可以思考一些问题: }U|0F#0$  
1._1, _2是什么? T'!p{Fbg;  
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。 HutQx  
2._1 = 1是在做什么? 4Q:r83#  
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。 ';xp+,'}\  
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。 #=N6[:,  
@6b4YV h  
^ddC a  
三. 动工 eh}|Wd7J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: B*:W`}G]_c  
?-JW2 E"uT  
m= rMx]k  
OmlM9cXm^4  
template < typename T > Zs2;VW4RW  
class assignment ]z8Th5a?o  
  { '&/~Sh$%  
T value; |_OoD9,M  
public : %LBf'iA  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2TgS )  
template < typename T2 > u Au'2M,_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9r> iP L2H  
} ; 9SXpZ*Sx  
3hcWR'|  
SB,#y>Zv?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f`YHZ O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 49= K]X  
(t5vBUj  
E Q]>^VE2B  
j\iNag(   
  class holder ySHpN>U  
  { Z-3("%_$/  
public : +V;d^&S  
template < typename T > oiOu169]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f.0HIc  
  { is=x6G*r  
  return assignment < T > (t); 5Gm8U"UR  
} jT`u!CwdT  
} ; q"Sja!-;|  
NjKC{L5S:  
wLxuSs|  
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: .Hg{$SAC(w  
g){gF(   
  static holder _1; @(IA:6GN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4U3 `g  
n.Y45(@E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `>=@Kc  
而不用手动写一个函数对象。 m[v%Qe|~  
r`i.h ^2De  
8X/SNRk6p  
H(kxRPH4@]  
四. 问题分析 =.l>Uw!  
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。 mR~S$6cc  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 JFq<sY!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >7z(?nQYT^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n[\L6}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 iD/+#UTY  
S<z8  
五. 问题1:一致性 eQ,VK`7X  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Y.kc,~vYL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /#j)GlNp:  
`5n^DP*X  
struct holder SeuDJxqopD  
  { !&5|:96o  
  // 89t"2|9 u  
  template < typename T > # )s +I2  
T &   operator ()( const T & r) const VVfTFi<  
  { 9%2h e)Yqc  
  return (T & )r; 92~$Qa\S!  
} (a"/cH  
} ; sGE %zCB  
ng9 _c  
这样的话assignment也必须相应改动: Wu/:ES)C  
`|mV~F|  
template < typename Left, typename Right > c *i,z  
class assignment \eAV: qV  
  { J!">L+Zcx  
Left l; js!C`]1  
Right r; $01~G?:]`  
public : 9*XT|B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ilZQ/hOBH  
template < typename T2 > {asq[;]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } PKd'lo  
} ; X{:3UTBR  
_|{Z850AS  
同时,holder的operator=也需要改动: 5g.K yj|  
g ;X K3R  
template < typename T > GyV uQ51  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3GrIHiC r  
  { (B%[NC 6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {XV 'C @B  
} !_oR/)  
uX%$3k  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 w-C%,1F,/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =E-o@#BS  
:ciD!Ly  
return l(rhs) = r; -Ir>pY\!  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 yCkX+{ki  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P6({wx  
\jZ)r>US"  
template < typename Tp > ]@~%i=. 7  
class constant_t U }I#;*F  
  { ;wTc_i  
  const Tp t; &he:_p$x  
public : @LSX@V   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} u|k_OUTq  
template < typename T > y qK*E*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;f=.SJF  
  { GL,[32~C  
  return t; =5:S"WNj  
} 74&{GCL  
} ; -9Ygn_M  
aj=-^iGG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /1uGsE+[  
下面就可以修改holder的operator=了 h iK}&  
P@% L.y B  
template < typename T > 4UK>Vzn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :Ys ;)W+R  
  { F!w|5,)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KTwP.!<v  
} GkI{7GD:z  
cob??|,\m  
同时也要修改assignment的operator() Vv+ oq5hf  
8k+k\V{  
template < typename T2 > `b%^_@Fb  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #K iqV6E  
现在代码看起来就很一致了。 K@Xj)  
lkC|g%f  
六. 问题2:链式操作 l}k'ZX4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tu/4  
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。 j?g#8L;W\w  
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。 QL2 `X2  
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。 HrMbp  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct EQX<<x"  
"-j96 KD  
template < typename T > x(p/9$.#  
struct result_1 R<%{I)  
  { ^:,wk7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m=Mk@xfQ#  
} ; y=jZ8+M   
RD;A  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: O^ 5C  
B\l0kiNT  
template < typename T > zMM ~4?4  
struct   ref "KSdC8MS  
  { U??OiKVZ+  
typedef T & reference; }SyK)W5Y  
} ; THB[(3q  
template < typename T > zU!d(ge.E  
struct   ref < T &> q8,,[R_  
  { k ~F ,n  
typedef T & reference; e2 g`T{6M  
} ; [xQ.qZ[h&  
Qstd;qE~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ln":j?`  
@ScC32X  
template < typename T > 73_-7'^mQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;e9&WEG_\  
  { JbMp /  
  return l(t) = r(t); 8Qj1%Ri:U  
} 9[DlJ@T}  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ePxAZg$ `>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z&=Oe^  
}mI0D >n  
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 >6IUle>z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: madbl0[y.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |34w<0Pc,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 x?od_M;*8;  
最后的布局是: tV4wkS=R|  
                Add Xg\unUHa  
              /   \ <7zz"R  
            Divide   5 %b~ND?nn-  
            /   \ 3C'6i  
          _1     3 $vn)(zn+  
似乎一切都解决了?不。 Bgp%hK  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 OYb:);o,iE  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 |`fuu2W!  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ^t$uDQ[hA  
;Cjj_9e,:  
template < typename Right > n36iY'<)G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const y(E<MRd8V  
Right & rt) const }]<|`FNc  
  { =Lnip<t>ja  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sM%l:Fv  
} 8-cuaa  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qv |}>wU  
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。 :"b:uQ  
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。 Vn\jUEC  
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。 j0w@ \gO<  
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。 8:0,jnS  
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? Der'45]*^  
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: fKtlfQG  
txQr|\4k  
template < class Action > B(O6qWsL  
class picker : public Action ,p!IFS`  
  { &l4kwds R  
public : L:Mjd47L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -8d z`o}  
  // all the operator overloaded $1Wb`$  
} ; 5fz K*[B  
ZCMH?>  
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。 8 @RJ>  
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: SwaPRAF  
!XM*y  
template < typename Right > 1s(i\&B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `tXd?E/e  
  { %|>D{q6C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]Zc\si3i&  
} Vl>KeZ+  
~dP\0x0AB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9}tl @  
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。 3\C+g{}e  
2 !9Zw$  
template < typename T >   struct picker_maker ~&+a.@T  
  { eZ0-O /_i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >p" U|  
} ; oq|`;k   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _A0X[}^K  
  { nE2?3S>  
typedef picker < T > result; BN&}g}N  
} ; |ZXz&Xor  
"=JE12=u  
下面总的结构就有了: /FC(d5I  
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。 FJxb!- 0&  
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。 7KJ0>0~Et  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Kb1@+  
至此链式操作完美实现。 r:4]:NKCi  
]KG.-o30  
h~z}NP  
七. 问题3 u0g"x_3  
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。 L {&=SR.  
yNU}1_oK  
template < typename T1, typename T2 > {z;4t&5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const " SP6o  
  { Xs'qwL~{`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >$)~B 4  
} wfcR[  
1?.NJ<)F  
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: {vZAOz7#  
w ykaf   
template < typename T1, typename T2 > 6UL9+9[C  
struct result_2 z<0/#OP'  
  { 2"%f:?xV{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /<%L&  
} ; SZ7; } r8  
]mgpd}Y  
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? ASr@5uFR  
这个差事就留给了holder自己。 .b^!f<j  
    >.G#\w  
Kc#1H|'2N  
template < int Order > `R-?+76?  
class holder; U3UA  
template <> $j v"$0Fc  
class holder < 1 > %Nob B  
  { ]<r.{EJ  
public :  Q0,eE:  
template < typename T > #JXXq%4 @  
  struct result_1 _={mKKoHs  
  { 3TS:H1n  
  typedef T & result; &2O~BIRE  
} ; >m{>0k(^`  
template < typename T1, typename T2 > >J)4e~9EJ2  
  struct result_2 'iDkAmvD  
  { U\-.u3/  
  typedef T1 & result; y=[{:  
} ; h(4\k?C5  
template < typename T > w|*D{`O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {LCKt/Z>P  
  { x~{W(;`!  
  return (T & )r; f|)~_J H  
} vg _PMy\  
template < typename T1, typename T2 > >g@@ yR,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8s-X H  
  { O'3/21)|y  
  return (T1 & )r1; (NJ.\m  
} wwJs_f\  
} ; j#Lj<jX!xR  
|oe  
template <> <E^;RG  
class holder < 2 > t)~$p#NS  
  { V{x[^+w7X~  
public : tYSfeU  
template < typename T > GZY:EHuz[  
  struct result_1 2 &_>2"=<@  
  { &fU48n1Uh  
  typedef T & result; NS*Lv  
} ; YQD/vc~8G  
template < typename T1, typename T2 > ~@[<y1g?nG  
  struct result_2 @l5GBsLK  
  { 9jNh%raG|  
  typedef T2 & result; R|wS*xd,  
} ; xj3{Ke`6  
template < typename T > FT J{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t}OzF cyqN  
  { 1F3Q^3+  
  return (T & )r; 2k&Voa  
} Pt-O1$C[  
template < typename T1, typename T2 > aYWUwYB$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /~c9'38  
  { pEX Q  
  return (T2 & )r2; 1&9w]\Ae7l  
} wByTNA7  
} ; 6VJS l%X  
40dwp*/!  
]k+(0qxG  
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> >。 c>+68<H  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,pQ[e$u1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7m?fv Ky  
jtE'T}!d  
return l(i, j) = r(i, j); R4$(NNC+/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &yOl}?u  
T\:*+W37  
  return ( int & )i; &Mt0Qa[  
  return ( int & )j; dNov= w  
最后执行i = j; [6/8O  
可见,参数被正确的选择了。 NZFUCD)  
:()K2<E  
OIjG`~Rx  
DNyt_5j&:  
=e9<.{]S/  
八. 中期总结 v!3Oq.ot  
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: F|o 1r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 NdX  C8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 j8rxhToC  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %Q;:nVt  
,\d03wha  
eW}-UeT  
uX&h~qE/  
lZ <D,&  
pigu]mj  
九. 简化 SxcE@WM  
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。 Rz6kwh=q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -@B6$XWL  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: JRAU|gr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4E1j0ARQQ  
  +-*/&|^等 T eu.i   
2. 返回引用。 iQLP~Z>,T  
  =,各种复合赋值等 X\*H7;k,  
3. 返回固定类型。 "1%k"+&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <DII%7q,6/  
4. 原样返回。 PGVP0H+RV  
  operator, U#XW}T=|  
5. 返回解引用的类型。 :/RvtmW  
  operator*(单目) J{L d)Q,^  
6. 返回地址。 #'RfwldD9  
  operator&(单目) ) M(//jX  
7. 下表访问返回类型。 b !nA.`T  
  operator[] ~*Y/#kPY  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !<b+7 A  
  operator<<和operator>> O-P`HKr  
![MtJo5  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 .G"T;w 6d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Mi F( &#  
'A1y~x#2B  
template < typename Left > N4{g[[ T  
struct value_return A.r.tf}:  
  { m2ph8KC  
template < typename T > O(_f&a  
  struct result_1 fWF!%|L  
  { s!Iinc^p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (/t{z =  
} ; vy>(?[  
z(>:LX"xz  
template < typename T1, typename T2 > '] _7Xa'  
  struct result_2 t_(S e  
  { :r{W)(mm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7ks!0``  
} ; .E{FD%U  
} ; 8&bNI@:@  
GpR,n2  
6Yqqq[#V/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait m93{K7O2e  
yHZ&5  
下面我们来剥离functor中的operator() W v,?xm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: PMvm4<  
U2\k7I  
return l(t) op r(t) H;Gs0Qi;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  Lu[Hz8  
return op l(t) Lg2PP#r  
return op l(t1, t2) WW7E*kc  
return l(t) op oB '5':  
return l(t1, t2) op th0>u.hJ  
return l(t)[r(t)] >km$zfM2-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] pNu?DF{ 3  
,I,Zl.5  
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: [g+WL\1  
单目: return f(l(t), r(t)); =OKUSHu@V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i"E_nN"V  
双目: return f(l(t));  {~w!  
return f(l(t1, t2)); xZloEfv.B  
下面就是f的实现,以operator/为例 U-{3HHA  
S>"C}F$X  
struct meta_divide @]EdUzzKq  
  { @ W q8AFo  
template < typename T1, typename T2 > UyF;sw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p-7?S^!l  
  { x'%vL",%  
  return t1 / t2; X6?Gxf,  
} yDpv+6(a  
} ; t6)R 37  
|;U3pq)  
这个工作可以让宏来做: eV0eMDY5  
?tT89m3_E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  FE1En  
template < typename T1, typename T2 > \ 8|\xU9VT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jo0XOs  
以后可以直接用 i/C0 (!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -}8r1jQH;  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 e >7Ka\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) G2:.8 ok  
vQDR;T"]  
@Qqf4 h  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 CwO$EL:[`  
)>;387'Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CKU)wJ5t  
class unary_op : public Rettype S@4bpnhK  
  { Nvd(Tad  
    Left l; .Lm`v0' w  
public : c-Qa0 Q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }j\8|UG  
V9`jq$  
template < typename T > !__^M3S,k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mxwG~a'_  
      { 1X?q4D"  
      return FuncType::execute(l(t)); 4k6:   
    } qJXf c||Zg  
nyG5sWMpe  
    template < typename T1, typename T2 > q1/mp){  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;Z,l};b  
      { gM6o~ E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (W9 K: ]}  
    } aZ ta%3`)  
} ; a6/ETQ  
LM!@LQAMY  
 Y@b|/+  
同样还可以申明一个binary_op 4%u\dTg/B  
#"o`'5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~BXy)IB6  
class binary_op : public Rettype ?.nD!S@  
  { _Vr}ipx-k  
    Left l; ,awkL :  
Right r; L1q]  
public : UXHtmi|_:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P;ZVv{mT  
Vz y )jf  
template < typename T > 3tmS/ tQp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;9uDV -"  
      { }7qboUGe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \F7NuG:m,  
    } W:2j.K9!  
os+ ]ct  
    template < typename T1, typename T2 > (~:ip)v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3E8 Gh>J_  
      { 01+TVWKX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C3C&hq\%  
    } `O?j -zR  
} ; W{kTM4  
[Lf8*U"  
4&B|rf  
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 S&'-wA Ed  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 LO)QEUG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zR}vR9Ls  
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。 tz%H1 `  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z*N%kcw"  
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。。。 ,u.A[{@py  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !\q'{x5C  
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) Acb %)Y  
下面是修改过的unary_op (abtCuZ8z  
>i2WYT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > In}~bNv?  
class unary_op ;O({|mpS\  
  { NcIr; }  
Left l; k,r}X:<6jz  
  Qgl5Jr.  
public : k_ijVfI9  
U H6 Jvt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #| m*k  
J vtbGPz  
template < typename T > wUzMB ]w  
  struct result_1 bX+"G}CRP  
  { er>@- F7w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =K9-  
} ; S$nEflcz  
|<LW(,|A  
template < typename T1, typename T2 > %nj{eT  
  struct result_2 <\?dPRw2>  
  { z s[zB#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t\-;n:p-  
} ; sTECNY=l  
EB5 ^eNdL  
template < typename T1, typename T2 > x<) T,c5Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M`|E)Y  
  { D (Q=EdlO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )AAPT7!U  
} 6W N(Tw  
dca?(B!'6  
template < typename T > ,)t/1oQ}>^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %r:Uff@  
  { }<H0CcG  
  return OpClass::execute(lt(t)); = /=?l  
} /6#i$\ j  
NO.5Vy  
} ; b!z=:  
_RG2I)P  
!JPZ7_nn  
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 Xxs0N_va&  
好啦,现在才真正完美了。 b|g=&T:pp  
现在在picker里面就可以这么添加了: oMF[<Xf  
1K{hj%  
template < typename Right > |`@7G`x  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lD?]D&  
  { +Pb@@C&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); l gTw>r   
} n`|CD Kb  
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。 S~.%G)R  
`FIS2sl/  
<f@ A\  
-K iI&Q  
O[HBw~  
十. bind ]{pH,vk-  
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。 O29GPs  
先来分析一下一段例子 G8OnNI  
8>ODtKI *  
e1 P(-V  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =tqChw   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 V%n7 h&\%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 biAa&   
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。 6i*LP(n  
我们来写个简单的。 HmRmZ3~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZgL]ex  
对于函数对象类的版本: XM?C7/^k  
3qrjb]E%}  
template < typename Func > a*Ng+~5)6  
struct functor_trait p/Lk'h~  
  { Y q-7!  
typedef typename Func::result_type result_type; ]0myoWpi3  
} ; 4d $T6b  
对于无参数函数的版本: <l^#FH  
ZNY), 3?  
template < typename Ret > UJrN+RtL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8\e8$y3  
  { (^LR9 CW  
typedef Ret result_type; WlnS.P\+E  
} ; )W3kBDD  
对于单参数函数的版本: "l 1z@  
C 4hvk'=  
template < typename Ret, typename V1 > e2M jV8Bs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > QhmOO-Z?  
  { Eilo;-El  
typedef Ret result_type; qJEtB;J'  
} ; ~DUOL ~E  
对于双参数函数的版本: ~X1<x4P\  
')~[J$qz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^TCfj^FP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -n`2>L1  
  { .7MLgC;  
typedef Ret result_type; NLO&.Q]#  
} ; MGSD;Lgn  
等等。。。 0`"DYJ}d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RV, cQ K  
MF.$E?_R  
template < typename Func > \$D41_Wt|  
struct func_return S+//g+e|f  
  { # l-/!j  
template < typename T > ? ]hS^&  
  struct result_1 (/3E,6gMk^  
  { 6yXMre)YV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Mg=R**s1x%  
} ; f&`yiy_  
kDK0L3}nr]  
template < typename T1, typename T2 > $C9['GGR  
  struct result_2 D 13bQ&\B-  
  { 5:X^Q.f;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vU,;asgy  
} ; 1F94e)M)"  
} ; BYWs\6vK  
YfU6 mQ  
'n!kqP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R'p- 4  
P(Q}r 7F~(  
template < typename Func, typename aPicker > 3"iJ/Hc}9  
class binder_1 }i@%$Ixsn  
  { &cB +la\_  
Func fn; x_.}C%  
aPicker pk; K8|>"c~  
public : CeW}z kcT  
l08JL  
template < typename T > BMovl4*5  
  struct result_1 xY1@Ja  
  { _gI1@uQw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ed4`n!3  
} ; %2EHYBQjN  
%3 VToj@`>  
template < typename T1, typename T2 > i$S*5+  
  struct result_2 t Ai?Bjo  
  { SoL"M[O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p#tbN5i[{7  
} ; yU< "tgE  
]5j1p6;(`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uw9w{3]0f  
$z'_Hr'  
template < typename T > W3-g]#\?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5{O9<~,  
  { %Y<3v \`_  
  return fn(pk(t)); "BD$-]  
} lehuJgz'OO  
template < typename T1, typename T2 > $BWA= 2$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fd*<m8  
  { ;0]s:0WD0P  
  return fn(pk(t1, t2)); I vD M2q8f  
} ]ppws3*Pa  
} ; ()%;s2>F  
&(,-:"{pNR  
E8PlGQ~z{d  
一目了然不是么? xzOM\Nq?O  
最后实现bind `Fs-z  
^DOQ+  
B5 H=#  
template < typename Func, typename aPicker > :`20i*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) BF+i82$zo  
  { - <M'h  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ck K9@RQ  
} XCQPVSh  
l6k.`1.In  
2个以上参数的bind可以同理实现。 TM^.y Y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Jqgo\r%`  
g,d'&r"JWt  
十一. phoenix b{hdEb  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: i@hW" [A  
C{P:1ELYXH  
for_each(v.begin(), v.end(), W"ldQ  
( p 28=l5y+  
do_ g"Gj8QLDz  
[ |aMeh;X t  
  cout << _1 <<   " , " `w/b];e1)  
] ]sG^a7Z.X  
.while_( -- _1), 2&d|L|->  
cout << var( " \n " ) P_N i 5s)  
) BewJ!,A!  
); k#pNk7;MZ  
*-.,QpgTX  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 7) 37AKw  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor S7 WT`2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,G!mO,DX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O>kM2xw  
0rj50$~$]  
Xhm)K3RA*T  
template < typename Cond, typename Actor > RoeLf Ow  
class do_while e{7"7wn=  
  { ( t59SY  
Cond cd; GMQKR,6VM  
Actor act; nZ8f}R!f:  
public : ZIikDi h1  
template < typename T > A,#a?O6m  
  struct result_1 +o^sm'$  
  { 'NDDj0Y  
  typedef int result_type; 31=v US  
} ; .[8g6:>  
u$V8fus0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m vLqccL  
N4[^!}4  
template < typename T > `}|$eF&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `as6IMqJD  
  { Z }s56{!.  
  do 4]mAV\1  
    { <n{-& ;>  
  act(t); ;LE9w^>^V  
  } >}'WL($5U  
  while (cd(t)); W@FRKDixG  
  return   0 ; ~Op~~ m  
} |]'0z0>  
} ; C}8 3t~Q  
k~HS_b*]d  
gtlyQ _V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?)L X4GY  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 7o4B1YD  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 vfPIC!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 wH N5H  
下面就是产生这个functor的类: RI#o9d"x}  
t 'im\_$F  
d+Au`'{>  
template < typename Actor > rugR>&mea  
class do_while_actor Fv T;8ik:3  
  { &NB"[Mm:@  
Actor act; L|N[.V9  
public : q$BS@   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^U[yk'!Y  
~fR-cXj"  
template < typename Cond > UhVJ !NrT  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; D|Raj\R  
} ; QDpzIjJj  
q"|#KT^)  
p{S#>JTr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k$v8cE  
最后,是那个do_ 6;{E-y  
AxZaV;%*  
3}ATt".  
class do_while_invoker 4VrL@c @  
  { I!;vy/r  
public : YqNI:znm-  
template < typename Actor > 5BsfbLKC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T f;:C]  
  { _yP02a^2  
  return do_while_actor < Actor > (act); sTChbks  
} fZF.eRP '  
} do_; bc(b1u?  
yOr5kWqX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &=`6- J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 z)0%gd|  
最后来说说怎么处理break和continue $mLiEsJ  
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。 cNvh2JI  
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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