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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'j`=if  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bg!/%[ {M  
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, P}Gj %4/G  
GB23\Yv  
K?6jXJseb  
f/U`  
  class filler n4O]8C'lW9  
  { b:U$x20n$  
public : [8Y:65  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} oI?3<M^  
} ; [@&m4 7  
9e<.lb^tP  
hwPw]Ln/  
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: RFi S@.7  
?qmRbDI  
=J18eH!]  
1jx:;j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _?-E7:Sw  
`68@+|#  
pI1-cV,`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z-$[\le  
XPavReGf  
xzdf^Ce  
yks__ylrl(  
二. 战前分析 `}D,5^9]  
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。 B?OFe'*  
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 ;nI] !g:  
1gE [v  
^a/gBC82x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AgWa{.`f:  
  /* --------------------------------------------- */ g1;:KzVv  
vector < int *> vp( 10 ); %2}-2}[>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); a]$1D!Anc  
/* --------------------------------------------- */ t*=CZE-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HSw;^E)1  
/* --------------------------------------------- */ _jvxc'6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); RaO-H  
  /* --------------------------------------------- */ 'S20\hwt-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -{KQr1{5UM  
/* --------------------------------------------- */ T"(&b~m2b4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X1:V<,}"  
>>QY'1Eu  
<!&[4-;fU  
~Sdb_EZ  
看了之后,我们可以思考一些问题: )~& CvJ  
1._1, _2是什么? Je';9(ZK  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7dN*lks  
2._1 = 1是在做什么? PoHg,n]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3>3Kwc~E  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |sa]F5  
0^v`T%|fTX  
gLb`pCo/  
三. 动工 "0$a)4]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,D5cjaX<  
<NHH^M\N  
W1WYej"  
$ux,9H'[  
template < typename T > 0!D4pvlt  
class assignment ay4 %  
  { ^Xz@`_I  
T value; CYt?,qk-r  
public : ?(xnSW@r  
assignment( const T & v) : value(v) {} R%Hi+#/dr-  
template < typename T2 > :Oy%a'w   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Zj_b>O-V  
} ; ZVW'>M7.  
oph}5Krd)  
Lk|hQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D,FHZD t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6S},(=  
}?lrU.@zg  
V[mT<Lc  
G%BjhpL  
  class holder "RedK '7g  
  { YP 6` L  
public : 6=kEyJT'  
template < typename T > PoNi "Pv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :{{F *FM;  
  { x;w6na  
  return assignment < T > (t); eFipIn)b  
} X3(tuqmi  
} ; uMUBh 80,L  
hC:n5]K  
57aXQ8u{  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: (XVw"m/ye  
xP_cQwm`1  
  static holder _1; }I2wjO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PYiU_  
3s5z UT;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rUwZMli  
而不用手动写一个函数对象。 o\BOL3H  
UMv.{iEj  
c>,KZ!  
B{/R: Hm  
四. 问题分析 WJ$bf(X*  
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。 B`YTl~4  
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。 ,NOsFO-`<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 yUeCc"Vf  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =MSr/O2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?:pP8/y  
6wPaJbRtaM  
五. 问题1:一致性 -O1>|y2rU  
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?| tankR9(o  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 S3F;(PDzy  
kd>hhiz|  
struct holder ?e` ^P   
  { C\\~E9+  
  // \}+_Fo/  
  template < typename T > PZ2;v<  
T &   operator ()( const T & r) const Ld\R:{M"  
  { y.anl  
  return (T & )r; 81](T<  
} 2X.r%&!1M  
} ; ^b/ Z)3  
H0:E(}@   
这样的话assignment也必须相应改动: O&vVv _zh  
nv GF2(;l  
template < typename Left, typename Right > ccB&O _  
class assignment M.Y~1c4f  
  { L E&RY[  
Left l; ~:0sk"t$1  
Right r; qUh2hz:  
public : %WSo b@f8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1=t>HQ  
template < typename T2 > U [*FCD!~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } u_hD}V^x4  
} ; 4h~iPn'Wl  
zxMX Xm;  
同时,holder的operator=也需要改动: gaQdG=G8$  
|P[w==AAf  
template < typename T > 1jCLO}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a,xycX:U  
  { PjZvQ\Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?<V?wsp  
} b$4"i XSQ  
XnDUa3  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 K:!"+q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~kQA7;`j$  
N2B|SO''  
return l(rhs) = r; 'U1R\86M  
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。 ADS9DiX/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Qi^Z11  
<L`KzaA  
template < typename Tp > Hcl(3> Jn2  
class constant_t -- PtZ]Z  
  { ?sab*$wG  
  const Tp t; 4 K!JQ|9  
public : r) HHwh{9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )+l\w3^6  
template < typename T > nKS7Q1+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B{|8#jqY  
  { o1Ph~|s*8  
  return t; lH#u  
} |L-]fjBbF  
} ; $AfM>+GQ`n  
RLw;(*(g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h^?\xm|  
下面就可以修改holder的operator=了 os,* 3WO  
8s"%u )  
template < typename T > 4^TG>j?M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aAJU`=uq  
  { O]lSWEe  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &Nj3h(Ll  
} DKne'3pH  
9)}[7Mg:C  
同时也要修改assignment的operator() ;-9=RI0  
b@rVo;  
template < typename T2 > eb.O#Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } k,'L}SK  
现在代码看起来就很一致了。 y&Mr=5:y  
BbW^Wxd3  
六. 问题2:链式操作 kgnmGuka  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 M*z~gOZ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 e}Cif2#d~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [pl'|B  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 v\!Be[ ?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct TcIcS]w%  
)^ m%i]L _  
template < typename T > ]e^c=O`$  
struct result_1 z*kutZ:6Y  
  { (^@ra$.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p;._HJ(  
} ; >_o}  
6I1,:nLL<  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ^.#jF#u~  
Qj,]N@7  
template < typename T > q[HTnx  
struct   ref 'qjeXqGH$  
  { h!&prYx  
typedef T & reference; K%"5ImM  
} ; O$IEn/%+  
template < typename T > 9/hrjItV  
struct   ref < T &> w9NHk~LHKF  
  { |p><'Q% *  
typedef T & reference; ? i( %  
} ; 0(mkeIzJt/  
&GlwC%$S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X=hYB}}nu  
lz"OC<D}(  
template < typename T > /wP@2ADB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :Qumb  
  { !'mq ?C=  
  return l(t) = r(t); V>R8GSx  
} +w.JpbQ&  
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。 Rniq(FA x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;cPy1  
P^w#S  
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 h<Ft_#|o[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: uM_#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z7_m)@%;kk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DTa N"{  
最后的布局是: t*>R`,j  
                Add |`lzfe  
              /   \ s}jHl8  
            Divide   5 UVw~8o9s  
            /   \ G`\f  
          _1     3 .2>p3|F  
似乎一切都解决了?不。 KnsT\>[K  
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。 VJdIHsI  
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。 ^go7_y  
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: po$ /7  
|4T !&[r  
template < typename Right > oo=Qt(#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i?fOK_d  
Right & rt) const PI`jExL  
  { =dII- L=`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B>GE 9y5  
} mnmP<<8C,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >B2:kY F  
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。 =!`j7#:  
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。 ``OD.aY^s  
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。 2I&o69x?  
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。 b@S Cn9  
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? #B:hPZM1  
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: tQ H+)*  
:_t}QP"  
template < class Action > G}FIjBE  
class picker : public Action # m[|2R  
  { G(~;]xNW+  
public : nWMmna.5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} LE*h9((  
  // all the operator overloaded ]p;FZ4-T  
} ; f-5:wM&  
fH)YFn/  
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。 x-?{E  
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: cOPB2\,  
1[jb)j1  
template < typename Right > cIp D~0\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const PJ2qfYsH=>  
  { 7DIIx}A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *Mw_0Y  
} 7^Ns&Q  
Oi:<~E[kz.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [-)r5Dsdq  
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。 _L@2_#h!  
+3&z N(  
template < typename T >   struct picker_maker glDh([  
  { i:Zm*+Gi  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c wOJy >  
} ; ZeEWp3vW  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fwBRWr9  
  { !w H'b  
typedef picker < T > result; z8 [yt282  
} ; l2&`J_"  
^k Cn*&  
下面总的结构就有了: P(;?kg}0  
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。 gt/zpiKmV  
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。 {U84 _Pi  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Rcawc Y  
至此链式操作完美实现。 $DZHQH  
{O+Kw<d  
h(F<h_  
七. 问题3 0d3+0EN{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 l27\diKPJ  
?X5]i#j[  
template < typename T1, typename T2 > ;/0 Q1-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fPR$kc h  
  { sg8/#_S1i  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Raw)9tUt  
} fd#j Y}  
3 E3qd'  
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: PC qZNBN  
de]zT^&C  
template < typename T1, typename T2 > A"aV'~>  
struct result_2 5BR2?hO4  
  { M gC:b-&5_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q|%(3,)ig  
} ; k64."*X  
qiZO _=0  
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? Uh'#izm[l  
这个差事就留给了holder自己。 ^0#; YOk  
    af |5n><~A  
!I\!;b  
template < int Order > 720)VzT  
class holder; .@"q$\  
template <> WsFk:h'r  
class holder < 1 > #eN{!Niy&U  
  { 9z I.pv+]  
public : kqb0>rYa   
template < typename T > Q`#4W3-,  
  struct result_1 ?DH"V7bs  
  { X]loJoM9  
  typedef T & result; y}v+c%d  
} ; ^ZM0c>ev=l  
template < typename T1, typename T2 > SSBg?H'T  
  struct result_2 4 V1bLm  
  { kF;5L)o  
  typedef T1 & result; \*\R1_+  
} ; !WkIi^T  
template < typename T > Uu7dSU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ez3Z3t`  
  { s!+"yK  
  return (T & )r; f(D_FTTO  
} a{[+<8=@1  
template < typename T1, typename T2 > +uWYK9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XCsiEKZ_i  
  { Og%U  
  return (T1 & )r1; >O/ D!j|  
} `Y40w#?uW  
} ; Lz DI0a.  
%~NH0oFO  
template <> -xg2q V\c  
class holder < 2 > I NSkgOo  
  { CnN9!~]"  
public : Q>qFM9Z  
template < typename T > ^")F7`PF  
  struct result_1 $[@0^IJq=K  
  { QO{y/{  
  typedef T & result; "tS'b+SJ-S  
} ; ":Edu,6O  
template < typename T1, typename T2 > Hqz?E@bc@  
  struct result_2 (IbW; bV  
  { :`vP}I ^  
  typedef T2 & result; <uP^-bv;(  
} ; w'7R4  
template < typename T > HjWq[[Nz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $mA5@O~C5\  
  { !.5),2  
  return (T & )r; 1U\$iy8}  
} /"qcl7F  
template < typename T1, typename T2 > 7yI @"c#O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w-N1.^  
  { k /EDc533d  
  return (T2 & )r2; smAC,-6 ]~  
} zGcqzYbuA  
} ; TB aVW  
[IM%b~j(^  
7q9gngT1LA  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 -dTLunv  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }b["Jk\2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y^ve:Z  
":?T%v>  
return l(i, j) = r(i, j); \6j^k Y=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _.18z+  
{GqXP0'  
  return ( int & )i; &;q<M_<  
  return ( int & )j; nX%AeDBAT  
最后执行i = j; eTE2J~\  
可见,参数被正确的选择了。 msTB'0  
0??Yr  
v1[_}N9f>H  
)xl6,bq3  
yDd[e]zS`  
八. 中期总结 \x\.  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ]= x 1`j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j^u[F"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 89eq[ |G_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  ~Nh&.a  
' lo.h""  
M?:\9DDd  
%JoxYy-  
L=1 ~ f-  
8cr NOZS6  
九. 简化 Z^6#4Q]YC  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Gi$gtLtN h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q)6va}2ai  
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: ]if;A)'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,w\ wQn>]K  
  +-*/&|^等 U}P,EP%p  
2. 返回引用。 O2#S: ~h  
  =,各种复合赋值等 u(vw|nj`  
3. 返回固定类型。 gL]'B!dGd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =:5<{J OG  
4. 原样返回。 _nX%#/{  
  operator, ?V+wjw  
5. 返回解引用的类型。 %-^}45](q  
  operator*(单目) cF.mb*$K  
6. 返回地址。 wu^q`!ml  
  operator&(单目) EzP#Mnz^  
7. 下表访问返回类型。 q) _r3   
  operator[] -Cj_B\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [h", D5  
  operator<<和operator>> {E~l>Z88  
m3?e]nL4W  
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。 M.k|bh8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: YC)hX'A\  
uX0 Bp8P  
template < typename Left > hZF(/4Z2  
struct value_return C={mi#G[/  
  { #<}kISV0  
template < typename T > 3:" &Z6t#  
  struct result_1 YX `%A6  
  { 22I Yrk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; OX)BP.h#  
} ; RIo'X@zb  
<UK5eVQn  
template < typename T1, typename T2 > $B ?? Ip?P  
  struct result_2 ;&`:|Hf*  
  { <,-,?   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H /%}R  
} ; P'FKk<  
} ; \)GR\~z0h  
^6&_| f  
C,='3^Nc  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a^/K?lAB8  
dk4D+*R  
下面我们来剥离functor中的operator() i0i`k^bA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r4S=I   
M/)B" q  
return l(t) op r(t) NCxn^$/+>9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) kraVL%72  
return op l(t) M)tv;!eQ  
return op l(t1, t2) 2@5A&b  
return l(t) op .hgH9$\  
return l(t1, t2) op $ %;jk  
return l(t)[r(t)] e9}8RHy1$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] iGQ n/Xdo  
\@:j  
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: /6smVz@O  
单目: return f(l(t), r(t)); Fi/jR0]e2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Bj+wayMi  
双目: return f(l(t)); $BaK'7=3*  
return f(l(t1, t2)); iU,/!IQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?}v}U^  
LAos0bc)w\  
struct meta_divide |thad!?  
  { lf;~5/%wMG  
template < typename T1, typename T2 > 7NeDs$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k|l5"&K~.  
  { tz3]le|ml  
  return t1 / t2; Slo9#26  
} dUZ$wbV%h  
} ; +{'lZa  
q< b"M$  
这个工作可以让宏来做: .dt#2a_5q  
^b:Xo"q#H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G IK u  
template < typename T1, typename T2 > \ kO jEY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; e7h\(`J0lj  
以后可以直接用 nQ!N}5[z'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x}_rnf_  
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 S'|lU@P Cl  
(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。。。) 3V"dG1?  
hl*MUD,  
h<GyplG  
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 V;P1nL4L  
%;'~%\|dZM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d8D yv#gT  
class unary_op : public Rettype +BU0 6lLD  
  { rtcJ=`)0`  
    Left l; RFhU#  
public : Vn@A]Jx^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m9%yR"g9  
;g&7*1E  
template < typename T > 0 PR4g}"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8rla0d@  
      { :fl*w""V@  
      return FuncType::execute(l(t)); gQu\[e%mVo  
    } zwKg  
(H'_KPK  
    template < typename T1, typename T2 > =;kRk .qzy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IvPA|8(  
      { unx;m$-c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D%6ir*%T  
    } =ltbSf7  
} ; @ARAX\F  
K!pxDW}  
;JMOsn}8  
同样还可以申明一个binary_op @hE7r-}]  
Uh<H*o6e 9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1"mnzbf8*  
class binary_op : public Rettype AaJ,=eQ  
  { @SX%? mk8G  
    Left l; iuvtj]/  
Right r; WiPM <'  
public : }Z~pfm_S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8Sd?b5|G~  
" 8~f  
template < typename T > V#n?&-{V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1^n5CI|7u  
      { iKP\/LR<n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pZni,< Q  
    } SQz$kIZR  
g?k#wj1uH  
    template < typename T1, typename T2 > ,Y78Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YzforM^F  
      { Gnuo-8lb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u* #-7   
    } GQEI f$  
} ; X3&SL~&>g  
(h'$3~  
[wXwKr  
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 /6Jy'"+'0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3G:NZ)p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,"v)vTt  
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。 #dxJ#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2 zmQp  
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。。。 mR!&.R?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Q6s5#7h'"  
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) Kt/+PS  
下面是修改过的unary_op iA1;k*) q  
W(]E04  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Mp DdJ,  
class unary_op < e7<t9  
  { s$2l"|h>B  
Left l; LZZ:P  
  y~4SKv $  
public : ebl)6C  
V'f&JQ A  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b7>,-O  
[~Z'xY y  
template < typename T > $Hl+iF4j<  
  struct result_1 l&e5_]+%  
  { zx_O"0{5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -Ib+#pX  
} ; auyKLT3C  
?-RoqF  
template < typename T1, typename T2 > N4Fy8qU;  
  struct result_2 ci{9ODN  
  { FBwncG$]F*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;?O883@r8  
} ; xqi*N13  
]IbPWBX  
template < typename T1, typename T2 > r=iMo7q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @?^LxqAWA  
  { d =B@EyN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J;Z>fAE7  
} yccuTQvz  
6S&=OK^  
template < typename T > 9wDBC~.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u]>>B>KOJ7  
  { Ok~W@sYST  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7B:ZdDj  
} :+?W  
yjM@/b  
} ; 08d_DCR  
+|}K5q\  
#<PA- y  
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 &Curvc1fm  
好啦,现在才真正完美了。 TJ%]{%F  
现在在picker里面就可以这么添加了: q|]0on~ ]  
foP>w4pB  
template < typename Right > Ql6ai  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DS,FVh".|  
  { 8y 4D9_{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D-b2E6 o6  
} 5sh u76  
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。 _ \y0 mc4  
!>Qc2&ZV  
Uf2v$Jl+Yh  
Kn!0S<ssR  
z kX-"}$8  
十. bind dbq{a  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 k,*#I<($  
先来分析一下一段例子   L@k;L  
*|,ykb>  
w;SH>Ax:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} / Vm}+"BCS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (Q+:N;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BHJ'[{U*w  
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。 sY;gh`4h  
我们来写个简单的。 Oih2UrF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {i%x s#0h  
对于函数对象类的版本: %3l;bR>  
^ Mvsq)  
template < typename Func > 1f pS"_}  
struct functor_trait 4gkV]" H!  
  { #Wc #fP  
typedef typename Func::result_type result_type; T m@1q!G  
} ; 3}#XA+Z  
对于无参数函数的版本: @;n$caw  
VgZaDd;  
template < typename Ret > 5q_OuZ/6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Uh|__DUkh  
  { r)#"$Sm  
typedef Ret result_type; )`+@j.75  
} ; @aV~.!!  
对于单参数函数的版本: Vg,>7?]6h  
yL3<X w|  
template < typename Ret, typename V1 > 7U[L\1zS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > | 8L`osg  
  { %d[xr h  
typedef Ret result_type; rX>y>{w~  
} ;  ZV q  
对于双参数函数的版本: < 8 Y<w|Hh  
n-b<vEZw#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P7k$^n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k@";i4}A  
  { Rn~Xu)@e  
typedef Ret result_type; ME10dr  
} ; yDkDtO`K  
等等。。。 61rh\<bn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *"QE1Fum'  
>5@vY?QXO  
template < typename Func > })0 7u  
struct func_return %M,d/4=P  
  { `jQ}^wEgu  
template < typename T > &<P^Tvqq&  
  struct result_1 v yLAs;  
  { v.2Vg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `Ig2f$}  
} ; 5f*'wA  
vsz^B :j  
template < typename T1, typename T2 > b;{"lJ:+Z  
  struct result_2 zI:5I@ X  
  { d,rEEc Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *JC{G^|Y  
} ; C.B}Py+   
} ; WKIiJ{@L  
.SV3<)  
X@AkA9'fq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7@cvy? v{  
^YJ^+:D(  
template < typename Func, typename aPicker > @oc%4~zl  
class binder_1 ]vkHU6d  
  { /e?ux~f|  
Func fn; HJ1\FO9\  
aPicker pk; +$QL0|RL  
public : '/Cz{<,  
Ce'2lo  
template < typename T > .nF  
  struct result_1 2l(j 4~g  
  { AW&s-b%P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; l 75{JxZX  
} ; O-lh\9{'R  
OZ14-}Lr5  
template < typename T1, typename T2 > U>-#('  
  struct result_2 ;ld~21#m  
  { 2[&-y[1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $~@096`QL<  
} ; PW//8lsR  
>Wit"p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ww tQ>'R"  
jzA8f+:q  
template < typename T > g7LW?Ewr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )zt4'b\)v  
  { RrpF i'R  
  return fn(pk(t)); "sx&8H"  
} HeifFJn  
template < typename T1, typename T2 > Y9L6W+=T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N_k6UA9  
  { UR2)e{RXg  
  return fn(pk(t1, t2)); A^@<+?  
} L.:QI<n  
} ; _%TeTNY#  
EEZ2Gu6c  
w:zC/5x`  
一目了然不是么? / lM~K:  
最后实现bind (<JDD]J  
:Fd9N).%  
h}&IlDG  
template < typename Func, typename aPicker > N_Ld,J%g  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) OwIy(ukTI  
  { N~J Eia%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6:tr8 X_  
} v ]U;5Uo  
+vSE}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~%:p_td  
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。 F-,{+B66  
@CI6$  
十一. phoenix (#iM0{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _1c_TMh}9  
*`.{K12T  
for_each(v.begin(), v.end(), 5g>kr< K  
( >b?)WNk  
do_ z ;Nk& <?  
[ R./6Q1  
  cout << _1 <<   " , " {1DYXKe  
] jF_I4H  
.while_( -- _1), ",V5*1w  
cout << var( " \n " ) iQ"F`C  
) `#8R+c=$  
); OT3;qT*fw  
* .VZ(wX  
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: 1+}Ud.v3VW  
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 V>92/w.fe  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9?$!=4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: k+M-D~@5H  
dKTAc":-}  
xF|*N<9(</  
template < typename Cond, typename Actor > .LR>&N_U  
class do_while I'b]s~u  
  { ymX,k|lh  
Cond cd; 'k Z1&_{  
Actor act; ah9',((!  
public : 9G/2^PI  
template < typename T > DJ0T5VE W3  
  struct result_1 Wj=ex3K3u.  
  { fr2w k}/b  
  typedef int result_type; q#3X*!)  
} ; a\_,_psK  
7e[\0:Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gSYX@'Q!  
fGWK&nONyk  
template < typename T > s2=X>,kz?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 695ppiKU  
  { "]Td^Nxi  
  do H H3  
    { >{Z=cv/6o  
  act(t); ZhaOH5{9  
  } toJ&$HrE  
  while (cd(t)); Asu"#sd  
  return   0 ; Lo9?,^S  
} Vnb#N4vR  
} ; 3[Iw%% q  
 )6+W6:  
AI;=k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,`@|C Z-4A  
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。 mP[u[|]  
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。 26K~m@  
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。 MV \zwH  
下面就是产生这个functor的类: $u"$mg7x  
??V["o T  
q Db}b d5  
template < typename Actor > c%.& F  
class do_while_actor nB0 ol-<  
  { 'Sh5W%NM  
Actor act; We?:DM [  
public : Dx'e+Bm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dxWw%_Q  
= g}yA=.  
template < typename Cond > =LnAMl#9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1_lL?S3,a@  
} ; w,9F riW  
3vU (4}@  
P$I\)Q H  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =C)1NJx&~  
最后,是那个do_ HCK4h DKo}  
bp,CvQ'}a  
}*.*{I  
class do_while_invoker _AYF'o-Cm  
  { 'DQyB`V2y  
public : pASVnXJZ  
template < typename Actor > n\Ixv  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const S &u94hlC  
  { [=+/  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^&HYnwk  
} e,8-P-h~T  
} do_; cC.DBYV+-  
R 0}%   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? sXu+F2O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I&Y(]S,cU  
最后来说说怎么处理break和continue aa/9o ]  
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。 nT"z(\i.!J  
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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