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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 40 A&#u9o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Mx^y>\X)v  
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?=VtVP  
H9sZR>(^  
$ b4*/vMr  
cE^kpnVq|<  
  class filler :[ L{KFQU  
  { ~@xT]D!BQ  
public : S2Zx &D/_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !)NYW4"  
} ; Dz,uS nnm  
\^yXc*C  
D=2~37CzQ1  
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: +:}kZDl@ X  
T:c7@^=  
GNs#oM  
g+igxC}2z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /d[Mss  
>g=^,G}y  
TKK,Y{{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1d`cTaQ-  
K-Re"zsz  
pV8[l)J  
}(m1ql  
二. 战前分析 N"S3N)wgd  
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。 T&]Na  
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 TS1pR"6l  
b~1iPaIh  
yXkt:O,i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _0w1 kqW  
  /* --------------------------------------------- */ j]AekI4I  
vector < int *> vp( 10 ); ? 'Cb-C_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hMv2"V-X  
/* --------------------------------------------- */ 8IeI0f"l)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '[%jjUU  
/* --------------------------------------------- */ ?qy*s3 j'M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [@ILc*2O  
  /* --------------------------------------------- */ 3]N q@t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); wXz\NGW  
/* --------------------------------------------- */ >A<Df  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *E.LP1xP  
 +.=1^+a  
;;M"hI3@  
46ILs1T6  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;"D~W#0-v  
1._1, _2是什么? V5~fMsse  
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。 ^ s=*J=k  
2._1 = 1是在做什么? C B6A}m  
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。 vlvvi()  
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。 Cb4_ ?OR0  
]{<saAmJC  
TopHE  
三. 动工 ^1R"7h  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,}KwP*:Z  
I,]J=xi  
B& "RS  
'(tj[&aL  
template < typename T > @`6}`k  
class assignment .wP/ai>}  
  { "3wv:BL  
T value; hzq5![/sV  
public : ?HV}mS[t  
assignment( const T & v) : value(v) {} t-x[:i  
template < typename T2 > zOL;"/R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )Z("O[  
} ; p=H3Q?HJ}  
4oV {=~V  
Q<1L`_.>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )J&|\m(e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F.68iN}  
l~NEGb  
z" EWj73  
0 k9<&  
  class holder q~j)W$k  
  { se#@)LtZ  
public : z{=v)F5y  
template < typename T > [z2eCH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j|mv+O  
  { fCg@FHS&^  
  return assignment < T > (t); w763 zi{  
} 1 =^  
} ; &8n?  
b4)k&*dfR  
)nOE 8y/  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ctHEEFWm  
O>%$q8x@i  
  static holder _1; m<3w^mww  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tvGlp)?.  
[]gRfM]$&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sBU_Ft  
而不用手动写一个函数对象。 Wxn#Rk#>  
JCD?qeTg  
$it@>L8  
!9D1 Fa  
四. 问题分析 x9&p!&*&IT  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >azEed<B  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 xG1?F_]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I|T7+{5z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M$H`^Pv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 cJ2PI  
jM@?<1  
五. 问题1:一致性 s&VOwU  
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?| D"!jbVz]*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Zw#<E =\  
|mOMRP#'  
struct holder Pj&A=  
  { r**f,PDZ  
  // m]P/if7  
  template < typename T > X$^JAZ09  
T &   operator ()( const T & r) const 6OtVaT=}<O  
  { :BD>yOlG  
  return (T & )r; /tZ0 |B(  
} 5z Kqb  
} ; ]Jn2Ra"j  
QZ~0o7  
这样的话assignment也必须相应改动: 03_pwB)^  
O1'K>teF%  
template < typename Left, typename Right > Kp&3=e;vn{  
class assignment 0sh~I  
  { E30Z`$cz:  
Left l; iD714+N(  
Right r; `XgFga)  
public : B`1kGEx .  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} En\Z#0,V  
template < typename T2 > 8k H<$9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ({ k7#1 h8  
} ; jkt 6/H  
^1 ;BiQ  
同时,holder的operator=也需要改动: P,ydt  
i/*,N&^  
template < typename T > )i-gs4[(QN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;A"\?i Q  
  { G "brT5:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vBoO'l9'M  
} 9yL6W'B!  
\=fh-c(J,  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 q:]Q% IC^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =$&&[&  
qrE0H  
return l(rhs) = r; P)hi||[  
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。 ~},W8\C>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Z0\Iyc G  
t^U^Tr  
template < typename Tp > 2y%R:Mu  
class constant_t BIj   
  { Dr+Ps  
  const Tp t; 12OlrU  
public : ShGp^xVj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} oY.\)eJ~>  
template < typename T > ]0-<>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vQHpf>o  
  { {SdO9Yy?@7  
  return t; FmD +8=  
} x<F$aXOS  
} ; iRve)   
ix*muVBj.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x0<^<D&Q  
下面就可以修改holder的operator=了 0T9. M(  
+|&0fGv;d9  
template < typename T > 6bL~6-h%)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vyU!+mlc  
  { W.[BPR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); DFy1 bg  
} !_x*m@/  
m\-PU z&C  
同时也要修改assignment的operator() s)w9%  
moG~S]  
template < typename T2 > !\x?R6K  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U=m=1FYaG  
现在代码看起来就很一致了。 m&/=&S  
~kb{K;  
六. 问题2:链式操作 PeNF+5s/K  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >];"N{ A  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 S>t>6&A  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 OZOb1D  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 niWx^gKb$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Pm?B 9S  
#>[wD#XJV  
template < typename T > A3q*$.[  
struct result_1 C}Qt "-%  
  { (STx$cya  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; AC4 l<:Yh  
} ; Y[G9Vok VX  
: Ss3ck*=  
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: n)RM+g  
3U;1D2"AE  
template < typename T > %5Rq1$D  
struct   ref GOVAb'  
  { ti9}*8  
typedef T & reference; 9o_- =>(  
} ; yL&/m~{s  
template < typename T > ] .5O X84  
struct   ref < T &> '[f Zt#  
  { ~L'nz quF  
typedef T & reference; (("OYj  
} ; ZqK]jT6V/X  
d)KF3oA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KlO(o#&N  
e{!vNJ0`  
template < typename T > vGN3 YcH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;J=:IEk  
  { !G+u j(  
  return l(t) = r(t); :-Wv>V\t  
} 8&.-]{Z  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 7>,rvW:]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1VLLo~L%  
Z %EQt  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 tlGWl0V?7Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: oD0EOT/E  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H[nz]s  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L_?$ayZ;  
最后的布局是: a5V=!OoMk  
                Add w+_Wc~f  
              /   \ Funj!x'uE  
            Divide   5 j@v-|  
            /   \ TQ'e  
          _1     3 7cw]v"iv  
似乎一切都解决了?不。 KB+]eI-h  
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。 ;rHz;]si  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 /b{HG7i\  
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: [`nY2[A$  
C +@ i  
template < typename Right > fS I%c3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const * nCx[  
Right & rt) const I?M@5u  
  { Tz` ,{k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g+|Bf&_  
} 5;Ia$lm=y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ";dU-\3M  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 PEzia}m  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 @?a4i  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 W ~NYU  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 }n[Bq#  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 7I3:u+  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Jck"Ks  
kl<g;3  
template < class Action > 4z0L ke  
class picker : public Action 2.qpt'p[  
  { 0N5bPb  
public : !Uy>eji}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} e1 ^l.>2d6  
  // all the operator overloaded uV77E*+7\  
} ; c&e0OV\m  
z2~87fv+  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ZNL5({lv  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: s=U\_koyH  
ke6n/ h5`  
template < typename Right > g;G5 r&T  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Q|//Z  
  { ;)|nkI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dz,+tR~  
} oHsP?%U  
`M]BhW)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > PL@7 KD Q  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 UABbcNW  
a_%>CD${t  
template < typename T >   struct picker_maker Q>%E`h  
  { Yxq j -   
typedef picker < constant_t < T >   > result; !I7?  
} ; ~U%j{8uH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OG}KqG!n  
  { ,`)OEI|1d  
typedef picker < T > result; kf K[u/<i  
} ; :rmauKR  
4(|yD;  
下面总的结构就有了: 0BDS_Rx  
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。 pVz*ZQ[]  
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。 PWG;&ma  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {(0Id!  
至此链式操作完美实现。 fTgbF{?xh  
tqhh<u;  
'!@A}&]  
七. 问题3 EL +,jrU~  
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。 |^!Vo&T  
nx$bM(.  
template < typename T1, typename T2 > ?Cc :)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3):?ZCw7y  
  { ^O \q3HA_4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :D4];d>1  
} 5M.Red.L  
DaDUK?  
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: UM\}aq=,  
#JFYws  
template < typename T1, typename T2 > 'M-)Os "  
struct result_2 vv* |F  
  { l7~Pa0qD  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ays L-sqR  
} ; R8ZD#,;  
D6:DrA:  
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? kQ[Jo%YT?E  
这个差事就留给了holder自己。 I4:rie\hjC  
    _.-#E$6s#q  
8})|^%@n  
template < int Order > tWX7dspx/  
class holder; z}3di5+P  
template <> ^XNw$@&',  
class holder < 1 > `#p< rfe  
  { z L8J`W  
public : h[y*CzG  
template < typename T > e# <4/FR  
  struct result_1 B,MQ.|s[  
  { P eHW[\)  
  typedef T & result; C (U  
} ; `GS cRhbh  
template < typename T1, typename T2 > q#m!/wod  
  struct result_2 :mn(0 R~  
  { "u5KbJW  
  typedef T1 & result; PY\W  
} ; jJ<;2e~OW  
template < typename T > (gD Q\t@3-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X98#QR#m  
  { lJlhl7  
  return (T & )r; "]<w x_!+}  
} 6+ ?wnp-  
template < typename T1, typename T2 > G ~A$jStm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H7}g!n?  
  { >~^`5a`$uI  
  return (T1 & )r1; T?#s'd  
} nfa_8  
} ; X*)?LxTj  
"R8.P/ 3  
template <> [bsXF#  
class holder < 2 > wePI*."]  
  { fw:7U %MGv  
public : |SxMN %M!  
template < typename T > %fBP:5%K  
  struct result_1 4?v$<=#21*  
  { V&g)m.d:n  
  typedef T & result; G LoiH#R  
} ; {wHvE4F2  
template < typename T1, typename T2 > 2+o!o  
  struct result_2 ^glX1 )  
  { OgQntj:%lN  
  typedef T2 & result; 9lKRL'QR  
} ; }|SIHz!R  
template < typename T > 6-tiRk~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %uj[`  
  { C/bxfp{?  
  return (T & )r; PP],HB+*[  
} }#&~w 0P  
template < typename T1, typename T2 > ma1 (EJ/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eVrnVPkM  
  { )=y.^@UT@  
  return (T2 & )r2; Q*Y 4m8wY  
} K[*h+YO  
} ; zUJx&5/  
i},d[  
;4l-M2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 fjcr<&{:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Bpm,mp4g\#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q?(A!1(u  
}M^_Z#|,  
return l(i, j) = r(i, j); xUQdVrFU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) '^e0Ud,  
hI*`>9l  
  return ( int & )i; QjI#Cs}w  
  return ( int & )j; b/z'`?[  
最后执行i = j; _a fciyso  
可见,参数被正确的选择了。 y?"$(%3|  
akMJ4EF/  
 ccRlql(  
)4@M`8  
J`4Z<b53  
八. 中期总结 :-(U%`a[  
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: s%5Uj }  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j,\tejl1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 '^8g9E .4K  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K!9y+%01  
NWw<B3aL  
[?A&xqO3  
[TP  
Pb0)HlLq  
Ob7zu"zr  
九. 简化 L^6"' #  
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。 1X[ 73  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6BUBk>A`  
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: zMbfV%b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 UP}feN  
  +-*/&|^等 JvKO $^  
2. 返回引用。 *@CVYJ'<  
  =,各种复合赋值等 ?){0-A4  
3. 返回固定类型。 fDL3:%D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Yd[U  
4. 原样返回。 3(aRs?/ O  
  operator, u.$Ym  
5. 返回解引用的类型。 D% oueW  
  operator*(单目) bh{E&1sLh  
6. 返回地址。 [SK2x4  
  operator&(单目) ]gH wfqx  
7. 下表访问返回类型。 C\y[&egww  
  operator[] 2=jd;2~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kZJt ~}  
  operator<<和operator>> eH ;Wfs2f  
f#*h^91x  
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。 f;e_04K  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :x8Jy4L  
=g/4{IL%  
template < typename Left > d#E(~t(^  
struct value_return -K:yU4V  
  { H~~7~1"x  
template < typename T > >/(i3)  
  struct result_1  AqKHjCI  
  { -b@v0%Q2M*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E7V38Z  
} ; MomLda V9Q  
_TtX`b_Z  
template < typename T1, typename T2 > mfj4`3:NV  
  struct result_2 KX0<j  
  { $5ZR [\$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ue,#, 3{m  
} ; -L+\y\F  
} ; OD{5m(JwL  
;7;zhJs1t  
?lu_}t]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t8L<x  
KDux$V4  
下面我们来剥离functor中的operator() += X).X0K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v]B0!k&4.  
jVLY!7Z4  
return l(t) op r(t) `6 |i&w:b  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |E46vup  
return op l(t) ]ev*m&O  
return op l(t1, t2) D-'i G%)kA  
return l(t) op lo\:]/&6  
return l(t1, t2) op 6\; 4 4,3  
return l(t)[r(t)] ;M%oQ> ].[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u)<Ysx8G  
!Sh^LYqn  
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: h`z2!F4  
单目: return f(l(t), r(t)); @WhZx*1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *jYHd#UZx4  
双目: return f(l(t)); |^YzFrc  
return f(l(t1, t2)); &?P=arU  
下面就是f的实现,以operator/为例 .}IK}A/-  
>+yqjXRzm  
struct meta_divide F% F c+?  
  { Fg_?!zR>6  
template < typename T1, typename T2 > K<$wz/\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) It#hp,@e  
  { !F=|*j  
  return t1 / t2; `'z(--J}`  
} \hjk$Gq  
} ; |pfhrwJp  
>t 1_5  
这个工作可以让宏来做: QH@Q\ @,  
fG:PdIJ7_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o?:;8]sr!  
template < typename T1, typename T2 > \ ;X?Ah  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TYs+XJ'Xj  
以后可以直接用 ]jHh7> D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >wz;}9v  
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 y #hga5  
(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。。。) <;2P._oZ  
8QkWgd7y  
kvMk:.  
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 ?b!CV   
tebWj>+1c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bYwI==3  
class unary_op : public Rettype zvek2\*rO  
  { 3MNhH  
    Left l; 'Qm` A=  
public : '5|Q<5!o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} CL)1Q  
vjexx_fq  
template < typename T > 8>C; >v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .b =M5JsyV  
      { 2ApDpH`fiJ  
      return FuncType::execute(l(t)); YQN]x}:E+4  
    }  l 'AK  
F/Rng'l  
    template < typename T1, typename T2 > Cfv L)f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .){e7U6b{  
      { ?aK'OIo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9@KUqoX  
    } #rn4 $  
} ; (lyt"Ty  
k| _$R?  
'1>g=Ic0  
同样还可以申明一个binary_op =oL8d 6nI  
9;E%U2T7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5}.,"Fbr  
class binary_op : public Rettype @ A~B ,  
  { /3CHE8nSh  
    Left l; oso1uAOfp  
Right r; D..{|29,:  
public : c,#~L7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2*~JMbm  
}m=t zHB*  
template < typename T > p56KS5duI.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )bB"12Z|8  
      { g|&.v2 '  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); J8sJ~FnUj  
    } J6*\>N5W  
u4b3bH9U  
    template < typename T1, typename T2 > LY@1@O2@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9TYw@o5V  
      { &A ;3; R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); B-y0;0  
    } )0 Y #-=.<  
} ; tJ?qcT?  
`l[6rf_.  
ImUQ*0  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 "4Vi=*2V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p6&LZ=tL3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hYP6z^  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 SeRK7Q&_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,_"7|z wb  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 X_-Hrp!h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rE1np^z7  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) cM> G>Yzo  
下面是修改过的unary_op ! /|0:QQi  
#hy5c,}>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ugIm:bg&  
class unary_op Ct =E;v7}  
  { _Ep{|]:gw  
Left l; ~>}dse  
  tMD^$E"C  
public : U<ku_(2"#  
-dc5D@4`#s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q{H!s_6iyv  
~.PPf/ Z8]  
template < typename T > !L0E03')k  
  struct result_1 ( )JYN5  
  { !^Z[z[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3X-{2R/ 3  
} ; %KabyvOl)  
Xhq? 7P$3  
template < typename T1, typename T2 > 7`uA  
  struct result_2 X <ba|(  
  { `'G),{ j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^G'yaaLXR  
} ; h8iaJqqvJ  
~,1-$#R  
template < typename T1, typename T2 > CO:m]oj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bBeFL~  
  { mR" 2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K^]?@oHO  
} Mv7w5vTl  
FT3,k&i  
template < typename T > ~n8Oyr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PK.h E{R  
  { {|Mxvp*Hg  
  return OpClass::execute(lt(t)); xoz*UA.  
} 8^P2GG'+-  
323yAF  
} ; =#POMK".6  
((RpT0rP\  
#whO2Mv  
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 &dZ.+#8r  
好啦,现在才真正完美了。 y]E)2:B[d  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7)8rc(58  
np'M4^E;  
template < typename Right > w{YtTZp3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const JL]k:i^`A  
  { 7N}\1Di5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q^jqLT&w  
} (04j4teE  
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。 Ru9pb~K  
6?<`wGs(  
, IMT '*  
:uT fhr  
T_(e(5  
十. bind .=b +O~  
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。 #RLch  
先来分析一下一段例子 XDrlJvrPL  
)'K!)?&d  
d 40'3]/{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vZ_DG}n11  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |$.sB|_ N  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ZaNyNxbp>z  
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。 5Re`D|8  
我们来写个简单的。 R uFu,H-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v:J.d5  
对于函数对象类的版本: eBYaq!t k  
^)C$8:@  
template < typename Func > 9sO{1rF  
struct functor_trait ; K)?:  
  { I).^,%>Z)  
typedef typename Func::result_type result_type; wEo-a< (  
} ; ]mO+<{{4X  
对于无参数函数的版本:  jKb=Zkd  
uc"[qT(X  
template < typename Ret > H z < M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Skk3M?  
  { vUIK4uR.  
typedef Ret result_type; tI!R5q;k  
} ; bb O;AiHD  
对于单参数函数的版本: 4Ow Vt&  
gE6y&a  
template < typename Ret, typename V1 > *NwKD:o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }07<(,0n  
  { !g8.8(/t)  
typedef Ret result_type; d'g{K]=tF  
} ; 0|DG\&?  
对于双参数函数的版本: @h7GTA \  
]uj.uWD  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Tm~#wL +r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U*qK*"k  
  { !Pi? !  
typedef Ret result_type; 9V4V}[%  
} ; v\?\(Y55Y  
等等。。。 c;t(j'k`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eed\0  
["#A-S  
template < typename Func > +DV6oh  
struct func_return o7 -h'b-  
  { C"m0"O>  
template < typename T > tpx3:|  
  struct result_1 <,]CVo  
  { |z<wPJ,;2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]BS{,sI  
} ; We+FP9d%  
;u-< {2P  
template < typename T1, typename T2 > kAQ\t?`x  
  struct result_2 &_%+r5  
  { <2@<r t{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <hF~L k ,  
} ; @9kk f{?  
} ; 8Jy1=R*S  
\%4+mgiD  
:#&U95EC0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M3ZJt'|  
?=@Q12R)X  
template < typename Func, typename aPicker > aab4c^Ms=  
class binder_1 :PjUl  
  { OAnn`*5Up  
Func fn; OrH1fhh   
aPicker pk; YDzF( ']o:  
public : 2DBFXhP  
 ?Ge*~d  
template < typename T > m+gG &`&u  
  struct result_1 TI7Ty+s  
  { /qQ2@k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]#7Y @Yo  
} ; 4[EO[x4C  
v%8-Al^G  
template < typename T1, typename T2 > ThQEQ6y  
  struct result_2 Ynh4oWUp  
  { {^19.F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #y9K-}u  
} ; ^[\53\R~  
Ew,wNR`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *1$~CC7  
m"m;(T{ v  
template < typename T > ^5@"|m1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }Yl8Q>t  
  { b yreleWo  
  return fn(pk(t)); BRok 89  
} H><mcah  
template < typename T1, typename T2 > ORPl^n-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7u3b aM  
  { ]A<u eM  
  return fn(pk(t1, t2));  AQNx%  
} fD}]Mi:V  
} ; <.%8j\j(  
j 8AR#  
68br  
一目了然不是么? {|wTZ  
最后实现bind ,'{B+CHoS  
te4"+[ $|  
7Hlh (k  
template < typename Func, typename aPicker > >5},qs:lZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3$G25=eN  
  { 2F@<{v4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )xy{[ K|M(  
} 9l^  
M,U=zNPnk  
2个以上参数的bind可以同理实现。 L$?~TY  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Zu73x#pI  
7ofH@U  
十一. phoenix \^W?   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (']z\4o  
exN#!& ;  
for_each(v.begin(), v.end(), a|{<#<6n(  
( T`<k4ur  
do_ `e;Sjf<  
[ Ytnr$*5.  
  cout << _1 <<   " , " zyn =Xv@p  
] :< 3;7R'5  
.while_( -- _1), $zA[5}{ZtQ  
cout << var( " \n " ) q'-l; V|  
) GIl{wd  
); f! Nc+  
;HwJw\fo  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: T ]nR XW$  
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 Vw@x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  X_S]8Aa  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F7u%oLjr  
(=B7_jrl  
%z_b/yG  
template < typename Cond, typename Actor > 5*'N Q010  
class do_while 6 FxndR;  
  { KFG^vmrn  
Cond cd; UdgI<a~`k6  
Actor act; Uy'ZL(2  
public : " yl"A4p S  
template < typename T > 0~5}F^8[L  
  struct result_1 &I_!&m~  
  { r<H^%##,w  
  typedef int result_type; R2f,a*>  
} ; 2>$L>2$  
7ib<Cb>K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #yOY&W:N  
znpZ0O\!  
template < typename T > 0`zq*OQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Os]M$c_88  
  { j~> #{"C  
  do qiJ;v1  
    { XE%6c3s  
  act(t); I}3K,w/7mi  
  } *Z(C' )7r  
  while (cd(t)); Bm>(m{sX>  
  return   0 ; iEO2Bil]  
} EB<tX`Wp  
} ; f3|=T8"t  
j-\u_#kx%  
2_ DtzY:=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q*o4zW  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 } +Z;zm@/6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ttt&sW`  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 +/8?+1E ^  
下面就是产生这个functor的类: O3GaxM \x  
td$Jx}'A  
K`2DhJC  
template < typename Actor > Z4sjH1W  
class do_while_actor TyXOd,%zl  
  { .b)(_*  
Actor act; teALd~;  
public : `G{t<7[[;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} HYa!$P3}[  
AU\!5+RDB  
template < typename Cond > ZWW}r~d{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; pDN,(Ip  
} ; W]]2Uo.  
t $%}*@x7  
GUZi }a|=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?E+XD'~  
最后,是那个do_ nXW1:  
!9Xex?et  
c67!OHumP  
class do_while_invoker Qp Vm  
  { Kwau:_B  
public : 1 .k}gl0<  
template < typename Actor > (acRYv(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _~<TAFBr  
  { uf3 gVS_h=  
  return do_while_actor < Actor > (act); I9aber1  
} mJqP#Unik  
} do_; :/Zh[Q@EG  
-p~B -,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0nn# U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w-/Tb~#E  
最后来说说怎么处理break和continue -OAH6U9^  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 {$.{VE+v5  
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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