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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6Yx4lWBR?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E\Rhz]G(  
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, b )B? F  
!o:f$6EA~C  
&YF^j2  
0g+'/+Ho 4  
  class filler 3AU;>D^5  
  { S:h{2{  
public : ["h5!vj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _d5QbTe  
} ; z6*X%6,8  
wK?vPS  
\O2Rhz  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: DGS$Ukz&T  
Qk:Y2mL  
vX/T3WV  
JpXlBEio%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Lm%:K]X  
ML|FQ  
&5yV xL:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  # 1OOU  
bbE!qk;hEP  
#d6)#:uss  
%nf6%@s  
二. 战前分析 5>[u `  
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。 F(>Np2oi6  
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 h1de[q)  
aAD^^l#  
.(K)?r-g5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o~`/_ +  
  /* --------------------------------------------- */ A^USBv+9`  
vector < int *> vp( 10 ); ]'&LGA`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k>;`FFQU>  
/* --------------------------------------------- */ X $jWo@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dYJ(!V&  
/* --------------------------------------------- */ T&6l$1J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l9{hq/V  
  /* --------------------------------------------- */ v[1aW v:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C5o#i*|  
/* --------------------------------------------- */ <:+x+4ru  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d; boIP`M;  
ag [ZW  
)_YX DU  
f6hnTbJ  
看了之后,我们可以思考一些问题: j()7_  
1._1, _2是什么? E(>=rD/+  
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。 u^^[Q2LDU}  
2._1 = 1是在做什么? 6m}Ev95  
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。 3l rT3a3vV  
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。 mE+*)gb:Rd  
, qMzWa  
<? q?Mn  
三. 动工 fDv2JdiU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: luh$2 \5B  
.s?L^Z^  
}bb;~  
K@ I 9^b  
template < typename T > ha]VWt%}  
class assignment '$i: 2mn,  
  { }|h# \$w  
T value; )1?y 8_B  
public : B6MB48#0gs  
assignment( const T & v) : value(v) {} g];!&R-  
template < typename T2 > xG~P+n7t5$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `KZm0d{H  
} ; Cjn#00  
Ouk ^O}W6  
qqjwJ!@P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {&&z-^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ROH|PKb7  
Zu*F#s!tUI  
C7]f*TSC4  
E^ B'4  
  class holder 2=*H 8'k  
  { Tf>bX_L?  
public : hZ|z|!g0  
template < typename T > y6g&Y.:o  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O %\*@4zM  
  { )*u8/U  
  return assignment < T > (t); &h}#HS>l  
} ]vAz  
} ; * ` JYC  
akmkyrz'&  
=O~_Q-  
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: f[]dfLS"W  
z}.e]|b^H  
  static holder _1; l|u>Tb|V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  CT&|QH{  
` ./$&'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ko!)s  
而不用手动写一个函数对象。 jVEGj5F;N  
Q-(zwAaE  
t$`r4Lb9/  
D ;RiGW4  
四. 问题分析 2_>N/Z4T  
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。 <;lkUU(WT2  
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。 1v y*{D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VMZMG$C  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z*F3G#A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pd?M f=>#  
&< z1k-&!  
五. 问题1:一致性 7 W5@TWM  
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?| )705V|v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <NMEGit  
_T60;ZI+^  
struct holder 5=-Q4d  
  { p:&8sO!m  
  // GblA9F7  
  template < typename T > nkPh,X\N0  
T &   operator ()( const T & r) const 9+|$$)  
  { 3<Lx&p~%T  
  return (T & )r; Z{*\S0^ST  
} #<fRE"v:Q  
} ; Lj({[H7D!  
,~U>'&M;  
这样的话assignment也必须相应改动: soxc0OlN  
1C+13LE$U  
template < typename Left, typename Right > p T?}Kc  
class assignment RH W]Z Pr<  
  { w7L{_aom  
Left l; Q0sI(V#  
Right r; \doUTr R  
public : M/f<A$xx_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E:68?IJ  
template < typename T2 > vO^m;['  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } As&Sq-NWf  
} ; yZY\MB/  
]h`&&Bqt  
同时,holder的operator=也需要改动: kt#fMd$  
K-)] 1BG  
template < typename T > ),%%$G\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tAd%#:K  
  { !/b>sN}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $S6`}3  
} ^CYl\.Y@  
n&4N[Qlv,  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 :LQYo'@yB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {lzWrUGO  
o'aEY<mZ7  
return l(rhs) = r; dES"@?!^  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 5DU6rks%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "]*&oQCI  
d'gfQlDny  
template < typename Tp > yWc$>ne[L  
class constant_t )AtD}HEv  
  { 4"(Bu/24  
  const Tp t; _yx>TE2e  
public : 8NJqV+jn)t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q9K)Xk$LF  
template < typename T > C==hox7b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C 82omL  
  { a5^] 20Fa  
  return t; Y5Bo|*b  
} !*&V- 4  
} ; Et_bH%0  
6Pnjmw.HV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H|<[YYk  
下面就可以修改holder的operator=了 :S83vE81WK  
|Zpfq63W  
template < typename T > iuW[`ou X  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const M/'sl;  
  { I]t!xA~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qr^3R&z!}  
} 8'[7 )I=  
ZU4nc3__  
同时也要修改assignment的operator() mDABH@ R  
M)+H{5bt  
template < typename T2 > =ho}oL,ZO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !Pvf;rNI1T  
现在代码看起来就很一致了。 {6|G@ ""O  
LmrfN?5  
六. 问题2:链式操作 D/xbF`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _Ey9G  
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。 $9#H04.x  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 x /S}Q8!"}  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \ZFGw&yN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Qj.#)R  
"Yv_B3p   
template < typename T > iC32nY?  
struct result_1 wu!59pL  
  { L#?Ek-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Yui3+}Ms  
} ; [Td4K.c  
x,+{9  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ZohCP  
BLdvyVFx  
template < typename T > &j`}vg  
struct   ref +F` S>U  
  { d#Y^>"|$.  
typedef T & reference; LVfF[  
} ; Lc,Pom  
template < typename T > ]L $\ #  
struct   ref < T &> gQg"j)  
  { BWa,f8  
typedef T & reference; ?0?#U0(;u  
} ; ^WgX Qtn  
=F~S?y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y/{fX(aV  
i2Qz4 $z  
template < typename T > H3 ^},.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <tNBxa$gS  
  { 4<Utmr  
  return l(t) = r(t); eS\Vib  
}  SI-qC  
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。 |(E FY\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O)*+="Rg  
IGQaDFr  
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 6+|do+0Icg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  :D6 ON"6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 n u[ML  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 jh%Eq+#S  
最后的布局是: OmpND{w  
                Add ,+DG2u  
              /   \ 3vN_p$  
            Divide   5 Lv;^My  
            /   \ -`kW&I0  
          _1     3 Eqd<MY7  
似乎一切都解决了?不。 JN-y)L/>  
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。 %K lrSo  
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。 uK"=i8rs4  
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: DS(}<HK{  
rNWw?_H-H(  
template < typename Right > N1}sHyVq7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?}tFN_X"  
Right & rt) const kW Ml  
  { 6 l|DU7i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x;P_1J%Q  
} #uG%j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I(L,8n5  
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。 f P 1[[3i  
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。 [I,Z2G,Jb  
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。 MDZ640-Y  
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。 .PIL +x*]N  
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? NdA[C|_8}f  
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: a od-3"7[  
r[`9uVT/  
template < class Action > ) <[XtK  
class picker : public Action DZ'P@f)]  
  { B dj!ia;H  
public : jjB~G^n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vAF "n  
  // all the operator overloaded gZ3u=uME  
} ; Fx_z6a  
>reU#j  
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。 z;,u}u}aI  
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: Y1W1=Uc uk  
36&e.3/#  
template < typename Right > F3[T.sf  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  L2[($l  
  { Y|F9}hj(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T"}5}6rSG  
} *MFIV02[N  
E!)xj.aS$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .]Y$o^mf  
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。 XB;7!8|  
xf\C|@i  
template < typename T >   struct picker_maker I;,77PxD  
  { gS!:+G%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a_^\=&?'  
} ; kr^P6}'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fZGX}T<)p-  
  { :%_LpZ  
typedef picker < T > result; u"r`3P`  
} ; ihhDOmUto  
^&9zw\x;z  
下面总的结构就有了: + B,}Qr  
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。 5 Aw"B  
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。 7~G9'P<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !,_u)4  
至此链式操作完美实现。 p}}R-D&K  
"=HA Y  
<yV"6/l 0  
七. 问题3 F/,NDZN  
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。 NR$3%0 nC6  
{ T/[cu<  
template < typename T1, typename T2 > 3,_aAgeE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {LI=:xJJv  
  { *P[ hy  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hE:9{;Gf  
} &~cBNw|  
^ox=HNV  
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: sU<Wnz\[  
q^@Q"J =v  
template < typename T1, typename T2 > _O)>$.^6  
struct result_2 MVpGWTH@F  
  { #H&|*lr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >%_\;svZG  
} ; +zqn<<9  
d"1]4.c  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 1 &jc/*Z"  
这个差事就留给了holder自己。 L]|gZ&^  
    tH@Erh|%  
?6!JCQJ<  
template < int Order > soB,j3#p'*  
class holder; tn\yI!a  
template <> AG nxYV"p  
class holder < 1 > }^WdJd]P  
  { ;J( 8 L  
public : [C 7^r3w  
template < typename T > =`oCLsz=  
  struct result_1 [-1^-bb  
  { KJUH(]>F  
  typedef T & result; tPWLg),  
} ; Ys9[5@7  
template < typename T1, typename T2 > 4HXo>0  
  struct result_2 IxN9&xa  
  { ;3coP{  
  typedef T1 & result; wD}l$ & +  
} ; #6aW9GO  
template < typename T > BN5[,J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |)DGkOtd  
  { dh\'<|\K  
  return (T & )r; .[KrlfI  
} PcMD])Z{G  
template < typename T1, typename T2 > |-67 \p]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MTh<|$   
  { J7$5s  
  return (T1 & )r1; z=\&i\>;Z+  
} \A#41  
} ; ?3`UbN:  
nsC3  
template <> ,.8KN<A2]'  
class holder < 2 > :uS\3toj  
  { 3BUSv#w{i  
public : |$Sedzj'  
template < typename T > 1~_{$5[X?  
  struct result_1 V#$RR!X'  
  { `UyG_;  
  typedef T & result; ^98~U\ar  
} ; 7hcYD!DS  
template < typename T1, typename T2 > ;?i W%:_,  
  struct result_2 S!CC }3zw  
  { g}{aZ$sta  
  typedef T2 & result; )F>#*P  
} ; `5.'_3  
template < typename T > ^A/k)x6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B hGu!Y6f  
  { '[:D$q;  
  return (T & )r; UKvWJnz  
} }@+0/W?\.  
template < typename T1, typename T2 > j{A y\n(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8qTys8  
  { i$G@R %  
  return (T2 & )r2; @o _}g !9=  
} D=Gtq6jd  
} ; *)T^Ch D,  
S`0(*A[W*  
-;m0R  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 E,U+o $  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5x4yyb'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6ojo :-%Vf  
]Ie 0S~  
return l(i, j) = r(i, j); IY\5@PVZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <uw9DU7G  
k"iOB-@B+  
  return ( int & )i; X51:  
  return ( int & )j; N +_t-5  
最后执行i = j; &.Qrs :U  
可见,参数被正确的选择了。 c9 _ rmz8  
9vc2VB$  
%RRNJf}z  
F_{Yo?_  
C1n>M}b  
八. 中期总结 xr Jg\to{i  
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: $ >eCqC3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <^jQo<kU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [<yaXQxl  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^A&1^B  
>tV{Pd1  
+lcbi  
_8UU'1d  
#f]SK[nR  
p]+Pkxz]'  
九. 简化 wc4{)qDE  
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。 E4/Dr}4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !M1"b;  
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: qqY"*uJ'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N5 6g+,w%)  
  +-*/&|^等 ul>3B4  
2. 返回引用。 aeM+ d`f  
  =,各种复合赋值等 y??XIsF  
3. 返回固定类型。 _Q4)X)F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;dgp+  
4. 原样返回。 &n:.k}/P  
  operator, hnhd{$2Z  
5. 返回解引用的类型。 _)m]_eS._  
  operator*(单目) f r6 fj  
6. 返回地址。 SoK iE  
  operator&(单目) VjZ|$k  
7. 下表访问返回类型。 ~=l;=7 T  
  operator[] hhc,uJ">!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +',S]Edx  
  operator<<和operator>> X\qNG]  
/@TF5]Ri  
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。 JP [K;/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )1`0PJoHE  
y _k l:Ssa  
template < typename Left > HY:o+ciH'  
struct value_return Btn]}8K  
  { |t#)~Oo  
template < typename T > wjB:5~n50k  
  struct result_1 56kI 5:  
  { #?- wm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?J~_R1Z  
} ; ~dTrf>R8M  
jasy<IqT!{  
template < typename T1, typename T2 > ?J >  
  struct result_2 $}<e|3_  
  { _g"<UV*H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FP4P|kl/9'  
} ; z[qDkL  
} ; Yufc{M00  
[2 M'PT3  
B>P{A7Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait aHK}sr,U  
07{)?1cod4  
下面我们来剥离functor中的operator() 5vnrA'BhBU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0*{%=M  
R%[ c;i  
return l(t) op r(t) D_zZXbNc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {V CWn95Z  
return op l(t) f x+/C8GK  
return op l(t1, t2) }`m/bgtFX  
return l(t) op oE]QF.n#  
return l(t1, t2) op j3E7zRm] \  
return l(t)[r(t)] hv>\gBe i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p9{mS7R9T  
"87:?v[[1  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Z=vU}S>r|v  
单目: return f(l(t), r(t)); 9V*qQS5<p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); > /caXvS  
双目: return f(l(t)); xMG~N`r  
return f(l(t1, t2)); I^$fMdT  
下面就是f的实现,以operator/为例 s|r3Gv|G  
u;2[AQ.  
struct meta_divide >}6%#CAf  
  { _E.>`Q  
template < typename T1, typename T2 > ~oY^;/ j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s?L  
  { &&>ekG 9@  
  return t1 / t2; 49HZ2`Y  
} ;>7De8v@@  
} ; ~2-1 j  
E+;7>ja  
这个工作可以让宏来做: *b\t#meS&  
sLxc(d'A  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Qq|57X)P*  
template < typename T1, typename T2 > \ Lt>IX")  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :eVq#3}  
以后可以直接用 *(DV\.l`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z/+#pWBI!  
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 C1QA)E['V  
(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。。。) y?4BqgB  
l!u_"I8j5  
}-=|^  
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 c5GuM|*7  
2[02,FG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R8'RA%O9J  
class unary_op : public Rettype ~b8]H|<'Y  
  { pFjK}J OF  
    Left l; brUF6rQ  
public : vx5Zl&6r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qzw;i8n{  
<wD-qTW  
template < typename T > f ) L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {"KMs[M  
      { .%  
      return FuncType::execute(l(t)); hp|YE'uYT  
    } >fQMXfoY  
1bwOm hkS  
    template < typename T1, typename T2 > K]w'&Qm8W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fe_5LC"  
      { \qJXF|z<K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4BpZJ~(p  
    } nAlQ7 '  
} ; >i?oC^QM  
{E|$8)58i  
SXP]%{@ R/  
同样还可以申明一个binary_op 7s^'d,P  
[ub e6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8Z=R)asGS  
class binary_op : public Rettype $6R-5oQ  
  { & wDs6xq  
    Left l; [j+sC*  
Right r; e~"U @8xk~  
public : $VOF Oc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?(_08O  
NL+N%2XG7  
template < typename T > ('+d.F[109  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'i|YlMFIg  
      { S)"Jf?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;L ^o*`  
    } mgU<htMr1  
5~DJWi,  
    template < typename T1, typename T2 > deh*Ib:(S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KLk~Y0$:v  
      { &m;*<}X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lNO;O}8  
    } .O<obq~;C  
} ; k$:|-_(w  
&_8 947  
Pr C{'XDlU  
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 XW92gI<O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0jWVp- y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \cM2k-  
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。 P16~Qj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +Vdpy (  
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。。。 %mgE;~"&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \a3+rN dj  
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) Y8t8!{ytg  
下面是修改过的unary_op */S_Icf  
wVtwx0|1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  C9)@jK%  
class unary_op @IZnFHN  
  { 7F.4Ga;  
Left l; 'dc#F3  
  ;q>ah!"k  
public : tfWS)y7  
+LJ73 !  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |JsZJ9W+J  
MiX43Pk]  
template < typename T > RT8 ?7xFc  
  struct result_1 akTk(  
  { -trkA'ewZ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;5AcFB  
} ; U #0Cx-E  
|k9 C/  
template < typename T1, typename T2 > -D: b*D  
  struct result_2 DVeE1Q  
  { cidP|ie^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !bP@n  
} ; z{r}~{{E  
43 :X,\~)  
template < typename T1, typename T2 > 5~S5F3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lk=<A"^S  
  { 5`_SN74o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :~SyL!  
} :Iz8aQ  
H%{+QwzZ[j  
template < typename T > "EJ~QCW*Yh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f,Ghb~y  
  { 2t1ZIyv3 D  
  return OpClass::execute(lt(t)); OcO3v'&  
} 7PF%76TO  
UL9n-M =  
} ; J,6yYIq  
KG{St{uJ  
N)Z?Z+ }h  
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 OB}Ib]  
好啦,现在才真正完美了。 B|X!>Q<g  
现在在picker里面就可以这么添加了: I*^Ta{j[  
U`s{Jm  
template < typename Right > W!(LF7_!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %N_%JK\{@  
  { x$(f7?s] 1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q" 5(H5  
} YA5g';$H*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 S5EK~#-L[  
|vzl. ^"-  
v(%*b,^  
SZCze"`[  
<=C?e<Y  
十. bind >c}u>]D  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 yEQs:v6L~  
先来分析一下一段例子 mXs; b 2r^  
pI<f) r  
1m0c|ckb  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }l9llu   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |(^PS8wG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 | VDV<g5h  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 )}O8?d`  
我们来写个简单的。 *}W_+qo"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: sW8dPw O  
对于函数对象类的版本: Rbv;?'O$L  
C+&l< fM&  
template < typename Func > ]')RMg zM*  
struct functor_trait [z9Z5sLO  
  { ?=pT7M  
typedef typename Func::result_type result_type; ,5<Cd,`*  
} ; iO; 7t@]-  
对于无参数函数的版本: 8DaL,bi*.  
koi^l`B$  
template < typename Ret > D^;Uq8NDKq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^pk7"l4Xm  
  { q'MZ R'<@  
typedef Ret result_type; 0_t!T'jr7  
} ; sCHJ&>m5-  
对于单参数函数的版本: y"wShAR  
|LKXOU c  
template < typename Ret, typename V1 > KKf   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K", N!koj  
  { .#pU=v#/[  
typedef Ret result_type; iOO)Q\  
} ; wLr_-vJ  
对于双参数函数的版本: q> C'BIr  
8)I^ t81  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x-3\Ls[I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7D5]G-}x.  
  { 5`:Y ye  
typedef Ret result_type; W5MTD]J   
} ; pz>>)c`  
等等。。。 B^9j@3Ux  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy A^<iL  
um0N)&iY  
template < typename Func > M =r)I~  
struct func_return #;nYg?d=  
  { ZJs$STJ*  
template < typename T > gB'6`'  
  struct result_1 }`~+]9 <   
  { wAW5 Z0D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C3YT1tK  
} ; K(Bf2Mfq  
uW36;3[f#1  
template < typename T1, typename T2 >  kPLxEwl  
  struct result_2 E~oOKQ5W  
  { 9qG6Pb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B&uz;L3  
} ; ,\%c^,HLJ  
} ; !Q0w\j h  
s!7y  
/s}} &u/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @J`"[%U  
?<'}r7D   
template < typename Func, typename aPicker > YcpoL@ab  
class binder_1 >I&5j/&}+  
  { s,&Z=zt0R  
Func fn; %OOl'o"V{s  
aPicker pk; FQ5U$x. [P  
public : @2 fg~2M1  
*CI#+P  
template < typename T > PxDh7{  
  struct result_1 7E~;xn;  
  { ,1o FPa{?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @r/n F5  
} ; Z@PmM4F@S  
:!!at:>  
template < typename T1, typename T2 > j\^CV?}sm'  
  struct result_2 b2&0Hx  
  { O[JL+g4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *wB1,U{  
} ; GDiBl*D  
zue~ce73J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L>4"(  
|H+UOEiv,p  
template < typename T > IKilr'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fHd#u%63K  
  { 57']#j#"hj  
  return fn(pk(t)); ok\vQs(a  
} U>}w2bZ*  
template < typename T1, typename T2 > K/yxE|w<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >V8-i`  
  { a'yK~;+_9  
  return fn(pk(t1, t2)); }l} Bo.C  
} 68C%B9.b'  
} ; _H7x9 y=  
EaY?aAuS:  
0rs"o-s<  
一目了然不是么? ]:k/Y$O2  
最后实现bind `Cynj+PCe  
[MM~H0=s  
 < !C)x  
template < typename Func, typename aPicker > Pw`8Wj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =|y9UlsD  
  { lE(HFal0-(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ( 2E\p  
} 0)e\`Bv  
+.b,AqJ/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 a P@N)"  
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。 LxSpctiNx  
ZI}Fom<  
十一. phoenix M; tqp8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ee%%d  
4-y :/8  
for_each(v.begin(), v.end(), ` *N[jm"  
( Ed df2;-.  
do_ }I6veagK  
[ )e=D(qd  
  cout << _1 <<   " , " x,@B(9No  
] W ]?G}Q;  
.while_( -- _1), Vl=l?A8  
cout << var( " \n " ) vDhh>x(  
) lc1(t:"[  
); `*cxH..  
^Hnb }L  
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: 4ber!rJM  
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 S8wLmd>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :B5Fdp3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o!Ieb  
/}fHt^2H  
qHplJ "  
template < typename Cond, typename Actor > bL+_j}{:N  
class do_while U} e!Wjrc  
  { 0oZ= yh  
Cond cd; )D5"ap]fX  
Actor act; s_OF(o  
public : M l{Z  
template < typename T > P%:wAYz1^O  
  struct result_1 IS{wtuA.  
  { n,V[eW#m'L  
  typedef int result_type; Vl /+;6_  
} ; Vvn2 Ep  
%Ycy{`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H z1%x  
$m%f wB  
template < typename T > +mmSfuO&\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7{)G_?Q&  
  { 0w \zLU  
  do rb2S7k0{  
    { 9N%We|L,c  
  act(t); 6ryak!|[  
  } hOu3 bA  
  while (cd(t)); 4$iz4U:P  
  return   0 ; X<`  
} 0neoE E  
} ; 8>2.UrC  
b8`)y<7  
 3s,g*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). MSQEO4ge  
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。 DnMwUykF>0  
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。 fo*2:?K&  
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。 w;[NH/A^a  
下面就是产生这个functor的类: !N\@'F!  
g 2LM_1\  
LEbB(x;@  
template < typename Actor > Ja7R2-0ii#  
class do_while_actor {7"Q\  
  { p*R;hU  
Actor act;  N_kMK  
public : $Uq|w[LA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {3>$[bT  
^EtMxF@D  
template < typename Cond > n71r_S*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l[mWf  
} ; w=0(<s2  
iW]j9}t  
iTBx\ u%{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ajbA\/\G;  
最后,是那个do_ 7{e  4c  
Ex Y]Sdx  
zsEc(  
class do_while_invoker tzWSA-Li  
  { m)ky*"(  
public : Q Uwd [  
template < typename Actor > vjbASFF0=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9tU]`f  
  { oA7tE u   
  return do_while_actor < Actor > (act); }Sm(]y  
} #`qx<y*S  
} do_; YiXk5B0Uh  
\#2Z)Kz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <prk8jSWV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YquI$PV _  
最后来说说怎么处理break和continue *<$*"p  
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。 (+w*[qHe  
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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