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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >y(;k|-$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v'`C16&^]  
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, deQ0)A 4g  
!-U5d9!  
DNLqipUw  
s34{\/'D+  
  class filler Gi6sl_"q  
  { 3-lJ]7OT  
public : S'9T>&<Kn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} //3iai  
} ; FU;Tv).  
r_@;eh  
M// q7SHh  
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: -3_-n*k!  
Al5E  
rs]%`"&=  
g&`e2|[7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); q$(aMO&J  
k9~NIvnB`  
[ZZ~^U5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (5cc{zKtR  
l"f.eo0@7  
.Quu_S_ vH  
i,8h B(M!  
二. 战前分析 0 x4Xs  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 K``MS  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #OqQD6  
plh.-"   
3 i Id>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q0#oR [(  
  /* --------------------------------------------- */ Dwj!B;AZ_  
vector < int *> vp( 10 ); "|{ NRIE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Qo4]_,kR  
/* --------------------------------------------- */ po4seW!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Yev] Lp  
/* --------------------------------------------- */ 4`I2tr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); FDbb/6ku  
  /* --------------------------------------------- */ |cEJRs@B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :rk=(=@8`  
/* --------------------------------------------- */ fIN F;TK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qg7.E+  
)M<"YI)g  
-+Axa[,5=  
9y{[@KG  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?T3zA2  
1._1, _2是什么? ^ r-F@$:.  
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。 8`v+yHjG  
2._1 = 1是在做什么? !trt]?*-  
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。 ^HgQ"dD <  
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。 , ;W6wj  
FIL?nkYEO  
(0/,R  
三. 动工 5z~rl}`v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Iojyku\W.  
4w\ r `@  
?3D|{  
-*~ = 4m<  
template < typename T > Dt%G v0  
class assignment \T `InBbf  
  { |_"JyGR2  
T value; >v7fR<(%s  
public : P"Lk(gY  
assignment( const T & v) : value(v) {} wzVx16Rvc  
template < typename T2 > :hJHjh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } = NHuj.  
} ; IppzQ0'=y1  
Ls< ";QJc  
@<=xfs  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Uy2NZ%rnt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "(zvI>A  
#tg,%*.s  
>Akrbmh5  
9>yLSM,!rS  
  class holder '3TwrY?-  
  { H .*:+  
public : f!%G{G^`  
template < typename T > AFE6@/'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F0:|uC4  
  { $\M<gW6  
  return assignment < T > (t);  J@sH(S  
} 6_]-&&Nr  
} ; 4Vl_vTz{i  
eG&\b-%  
@ol=gBU  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 2l]*><q|  
t5t,(^;f  
  static holder _1; I,TJV)B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,cZhkXd  
l/1u>'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GKT2x '(e  
而不用手动写一个函数对象。 ~A@T_ *0  
cq lA"Eof  
G&=4@pLY5  
,)/gy)~#  
四. 问题分析 (3cJ8o>&  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 hgIqr^N9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Zk,` Iq  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kt`_n+G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 BIGln`;,f  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wJyrF  
tpu2e*n-|  
五. 问题1:一致性 URU,&gy=  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 0U|t@&q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j/.$ (E   
\ #<.&`8B  
struct holder EQe!&;   
  { \WS2g"(  
  // }L mhM  
  template < typename T > !d nCrR  
T &   operator ()( const T & r) const g)0>J  
  { ~o{GQ>  
  return (T & )r; w-iu/|}  
} dbn9t7'{  
} ; O[}{$NXw  
zs/4tNXw  
这样的话assignment也必须相应改动: U*sjv6*T  
w`BY>Xft0  
template < typename Left, typename Right > )/HbmtXqI  
class assignment KLb"_1z  
  { [|iWLPO1&k  
Left l; +85#`{ D  
Right r; y7CC5S ?  
public : 5k:SD7^b  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CD^C}MB  
template < typename T2 > yS#)F.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I0iTa99K  
} ; k=]#)A(#C  
-M]B;[^  
同时,holder的operator=也需要改动: MB7UI8  
~6{iQZa1Y  
template < typename T > 6HroKu  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9S 'u 1%  
  { -e_91W I  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *Bfo"["0.  
} cp1-eR_&  
/80H.|8O  
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。 5(wmy-x\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @!p bR(8  
Ibf~gr(j  
return l(rhs) = r; wnioIpRkh  
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。 KA $jG{ yq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -VZn`6%s  
DWv(|gO  
template < typename Tp > Wd`*<+t]  
class constant_t cNbH:r"Ay  
  { 6=cfr; BH2  
  const Tp t; 7eNLs  
public : mM9aT0_w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \;XDPC j  
template < typename T > VSx9aVPkC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q};n%&n&  
  { fe!eZiE  
  return t; < `$svM  
} -L-#-dK'  
} ; 2[Ofa(mkkp  
2xLEB&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3Pu8IXW  
下面就可以修改holder的operator=了 # &,W x  
1NAGGr00  
template < typename T > 7xF)\um  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 18^#:=Z  
  { l4s*+H$vd?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?F6L,  
} r` B(ucE  
D`|8Og  
同时也要修改assignment的operator() L@5sY0 M  
}SfS\b{|~  
template < typename T2 > noNJ+0S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } reQr=OAez  
现在代码看起来就很一致了。 -F. c<@*E  
i)iK0g"2  
六. 问题2:链式操作 vAh'6Ob7r  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mjQZ"h0  
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。 3S5`I9I  
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。 ! k[JP+;  
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。 *{_N*p\{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Pz^C3h$5_  
b(IZ:ekZ5  
template < typename T > O~Jm<  
struct result_1 u^O!5 'D%  
  { X-=4Z9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YpOcLxFL  
} ; 5cvvdO*C0  
+\doF  
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: |(%=zb=?X  
tk)J E^'  
template < typename T > xTU;rJV  
struct   ref yk0tA  
  { pG6?"*Fz;  
typedef T & reference; &SG5 f[  
} ; >'lvZt  
template < typename T > $@D*/@  
struct   ref < T &> wBWqibY|  
  { pCf9"LLer  
typedef T & reference; YQ$LU \:  
} ; m#$$xG  
z`qb>Y"xf3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i]#"@xQ  
Kv9$c(~#  
template < typename T > V3% >TNp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S:K$fFcJ  
  { 6b7c9n Z  
  return l(t) = r(t); y>#_LhTX-  
} X"jL  
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。 s{Og3qUy  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /1v:eoF;  
P BVF'~f@j  
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 vM@8&,;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pO/vD~C>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fN1b+ d~*6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /-knqv  
最后的布局是: 6HguZ_jC  
                Add $bDaZGy  
              /   \ }[{9u#@#  
            Divide   5 O14\_eAu6  
            /   \ 4(91T  
          _1     3 ?KB] /gT^  
似乎一切都解决了?不。 VbDk44X.W  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ~?4 BP%g-y  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 =9Vo[  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: hx*4xF  
4ClSl#X#i  
template < typename Right > C2aA])7 D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nQOzKw<j%  
Right & rt) const TI}a$I*  
  { dVPY07P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); : ?}mu1  
} ,(RpBTV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Bq;GO  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 d[{!^,%x"  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。  ZC%;5O`  
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。 o!ZG@k?#  
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。 PqIskv+  
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? bU/4KZ'-^  
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: y^e3Gyk  
]%ewxF  
template < class Action > !PA><F  
class picker : public Action '`YZJ  
  { ]WzeJ"r {3  
public : ;[79Ewd#$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -dWg1`;  
  // all the operator overloaded diNAT`|?#  
} ; op@=0d??  
?yxQs=&-q~  
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。 r7sA;Y\  
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: SA#01}&p  
obGhO  
template < typename Right > k dWUz(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const k+%&dEE|vH  
  { ?(U a+*b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '7pzw>E=:  
} RH:vd|q+  
<@# g2b  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > vsyg u  
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。 n=PfV3B  
HYmUD74FR  
template < typename T >   struct picker_maker lu6iU  
  { t`'jr=e,~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; LXWI'nxV  
} ; {n&n^`Em  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z)IF3{*  
  { (t\U5-w  
typedef picker < T > result; IRdR3X56  
} ; $hHV Ie]+  
IBvn q8\  
下面总的结构就有了: e/_QS}OA  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 5]GgjQ  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Zwz co  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x N7sFSV@  
至此链式操作完美实现。 0WfnX>(C7R  
eM 5#L,Y{  
z@ J>A![m  
七. 问题3 2X[oge0@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 eX>*}pI  
AAs&P+;  
template < typename T1, typename T2 > ByuBZ!m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ar\ K8mj  
  { *7-rm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @e&0Wk  
} }zS5o [OE  
,v 2^Ui  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %.D!J",\/K  
liG|#ny{  
template < typename T1, typename T2 >  sa&`CEa  
struct result_2 xkw=os  
  { 5~/EAK`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?;_>BX|Zjl  
} ; 6bc\ )n`  
+Z2XP76(4A  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? x;sc?5_`  
这个差事就留给了holder自己。 |` ?&  
    %$kd`Rl}  
Cl9rJ oT  
template < int Order > ^-Ygh[x  
class holder; _yUYEq<`  
template <> P[-do  
class holder < 1 > *Ti"8^`6  
  { _9t1 aP5  
public : XXhN; -p  
template < typename T > W8$0y2  
  struct result_1 122s 7A  
  { JBLUX,  
  typedef T & result; <&3aP}  
} ; ~".@;Q  
template < typename T1, typename T2 > Zhv%mUj~  
  struct result_2 -|^)8  
  { :F@Uq<~(  
  typedef T1 & result; "&/2 @  
} ; YvcV801Go  
template < typename T > 4xq|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0M roHFh9`  
  { uoOUgNwGg  
  return (T & )r; $.kJBRgV*  
} L-:@Om!  
template < typename T1, typename T2 > 8PH4v\tJEK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mNacLkh[  
  { In?#?:Q@&  
  return (T1 & )r1; pqb`g@  
} QRK\74'uY  
} ; oQ,<Yx%E3  
@tY]=pqn_  
template <> 'fGKRd|)  
class holder < 2 > UOf\pG  
  { 7n.Oem  
public : [`qdpzUp&  
template < typename T > r8eJ&-Yi{Z  
  struct result_1 X[r0$yuE  
  { j*gJP !  
  typedef T & result; kE .4 #  
} ; TwI s _r:  
template < typename T1, typename T2 > #=S^i[K/  
  struct result_2 ;*t#:U*  
  { -y$6gCRY  
  typedef T2 & result; }zf!mlk  
} ; T}=^D=  
template < typename T > (YYg-@IO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Jy% ?"wn  
  { OR!W3 @  
  return (T & )r; ![_0GFbT  
} xQDQgvwa  
template < typename T1, typename T2 > HnKgD:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _fu <`|kc  
  { bKGX> %-  
  return (T2 & )r2; ;s{' cN[.  
} ZK'46lh  
} ; CX{6  
Ikf[K%NKn  
w-# f^#  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 L;$>SLl,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?#xm6oe#aH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *j&)=8Y|   
^}p##7t [  
return l(i, j) = r(i, j); AQ@)'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rvy%8%e?  
^7gKs2M  
  return ( int & )i; cPuXy e  
  return ( int & )j; vVw@^7U  
最后执行i = j; sAqy(oy#M  
可见,参数被正确的选择了。 V0_tk"  
oo2d,  
K&`1{,  
4Ex&AR8  
IF0!@f  
八. 中期总结 bI|G %  
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: o}114X4q;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z;81 "   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &`v?oN9$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor UAhWJ$(C  
kl.;E{PL  
8\{z>y  
dB[4NT  
(~zu4^9w  
gAdqZJR%]  
九. 简化 :M6v<Kg{;  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 yT_W\"=8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gh ?[x.U  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: o4WQA"VxM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 aMhVO(+FW  
  +-*/&|^等 k%cE8c}R;A  
2. 返回引用。 .cQO?UKK  
  =,各种复合赋值等 s$hO/INr  
3. 返回固定类型。 G/Sp/I<d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) n]' r3  
4. 原样返回。 b;UDgq8v  
  operator, pN5kcvQ  
5. 返回解引用的类型。 HS{Vohy>  
  operator*(单目) N=<`|I  
6. 返回地址。 CL1*pL  
  operator&(单目) G]f|?  
7. 下表访问返回类型。 8CZfz!2  
  operator[] O;<wD h)Yt  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 M['O`^  
  operator<<和operator>> 77O$^fG2  
3PU_STSix  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 /"?DOsJ.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W<pr Y  
8(\}\4G_  
template < typename Left > cZ:jht  
struct value_return (b f IS  
  { gPMfn:a-8  
template < typename T > s%K(hk  
  struct result_1 dz([GP'-*  
  { . &j+&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .yZLC%}  
} ; dE_Xd :>  
l EFd^@t  
template < typename T1, typename T2 > H575W"53  
  struct result_2 _P qq*  
  { Uw.')ZY=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z5 IWoY  
} ; OA3J(4!"W  
} ; MZ,1mR  
b`#YJpA  
YJ6~P   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T[|#DMg$F  
Qs,\P^n  
下面我们来剥离functor中的operator() BjvQ6M{Y"+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3?*d v14  
2 3PRb<q  
return l(t) op r(t) -|m3=#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) JK =A=  
return op l(t) |z=`Ur@)  
return op l(t1, t2) ct3i^,i  
return l(t) op c}qpmWF  
return l(t1, t2) op ZDFq=)0C  
return l(t)[r(t)] QLO;D)fC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JKM(fX+  
0AQ4:KV(Y  
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: "?3=FBp&  
单目: return f(l(t), r(t)); dRJ ](Gw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'OtT q8G  
双目: return f(l(t)); xO )c23Z)]  
return f(l(t1, t2)); 4<#ItQ(  
下面就是f的实现,以operator/为例 i86:@/4~F  
F5Xb_&   
struct meta_divide TI7$J#  
  { X#&5?oq`  
template < typename T1, typename T2 > .pUB.l$)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C{J5:ak  
  { LBy`N_@  
  return t1 / t2; f1_;da  
}  pRobx  
} ; L K #A  
o7!A(Eu  
这个工作可以让宏来做: 8IlUbj  
$?PI>9g!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?l9sj]^w  
template < typename T1, typename T2 > \ XZ |L D#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; o&1mX  
以后可以直接用 })-V,\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1YV1 Xnn,  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 6m;>R%S_  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) z[c8W@OJ  
ta)gOc)r R  
5?>4I"ne  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 KY  
k _V+;&:%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D", L.  
class unary_op : public Rettype ]2@(^x'=  
  { >`x|E-X"  
    Left l; qIZ+%ZOu  
public : pWRdI_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0vqH-)}  
s1 >8uW  
template < typename T > W/2y; @  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]vQa~}  
      { aH6j,R%  
      return FuncType::execute(l(t)); FAnz0p+t  
    } -NwG' U~  
3%)cUkD  
    template < typename T1, typename T2 > `Vw G]2 I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :g|.x  
      { F-3=eKZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _;PQt" ]  
    } !}*vM@)1  
} ; 1-p#}VX  
SSF:PTeG>  
i`sZP#h  
同样还可以申明一个binary_op h2zSOY{su  
:5~Dca_iU4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1/9*c *w  
class binary_op : public Rettype N9/k`ZGC  
  { F7=9> ,  
    Left l; @H?OHpJ"`  
Right r; K`N$nOw  
public : bW W!,-|R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LOkgeJuWv  
}SSg>.48w  
template < typename T > ~},H+A!?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const > V(C>^%->  
      { 0e8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2@a'n@-  
    } KJT N"hF   
^N<aHFF  
    template < typename T1, typename T2 > oi0O4J%H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n8EKTuy  
      { VzSkqWF/"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lD$s, hp  
    } \>:t={>;  
} ; P[ o"%NZ'  
J8~hIy6]  
hD5@PeLh  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 GcRH$,<XG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 m%J?5rR3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'Q E8  
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。 X]}ai5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I '0[  
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。。。 co\?SgE35  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 TYuP EVEXZ  
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) ph6/+[:  
下面是修改过的unary_op qY-aR;  
[Z/P[370  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4}N+o+  
class unary_op 15{^waR6  
  { l#cVQ_^"  
Left l; RgoF4g+@  
  *m "@*O'  
public : DH.`  
auN8M.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yam'LF  
DH\Ox>b=  
template < typename T > 9'p| [?]v  
  struct result_1 aN"YEL>w  
  { LeN }Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; TgV-U  
} ; R~oY R,L;  
A(&\wd  
template < typename T1, typename T2 > 9ls1y=M8J  
  struct result_2 FiQ&g*=|  
  { <tTNtBb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1<@lM8&.kO  
} ; 7vgRNzZoq  
iOa<=  
template < typename T1, typename T2 > xqk(id\&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]kNxytH\o  
  { MDa[bQ NM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $]?pAqU\  
} *><j(uz!  
'*Y mYU  
template < typename T > |8}y?kAC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BpA7 z/  
  { KD#zsL)3  
  return OpClass::execute(lt(t)); D`n<!"xg@$  
} d3EN0e+^  
oa+'.b~  
} ; dh]Hf,OLF  
<8%+-[(  
vH6(p(l  
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 >7a ENKOg:  
好啦,现在才真正完美了。 fPN/Mxu  
现在在picker里面就可以这么添加了: r|Uz?  
G{.=27  
template < typename Right > 7oLlRU  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <2j$P Y9  
  { Flpl,|n a  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ST#)Fl  
} ,^4"e (  
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。 b?=r%D->w  
:fX61S6)  
ce4rhtkV  
q@1A2L\Om  
.))k  
十. bind "nJMS6HJ[  
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。 uR")@Tc  
先来分析一下一段例子 sfG9R"  
LU*mR{B  
vIi&D;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} MeV4s%*O+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i{:?Iw 'ay  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3 |e~YmZx  
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。 0*^f EoV  
我们来写个简单的。 :1'1 n  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n>^9+Rx|i  
对于函数对象类的版本: 78T;b7!-C  
zGO_S\  
template < typename Func > ;,/G*`81B  
struct functor_trait 5-a^Frmg#"  
  { p^{yA"MQ  
typedef typename Func::result_type result_type; qYqd-R  
} ; 9%k4Ic%P  
对于无参数函数的版本: ! , ]Fx  
Qmd2C&Xw  
template < typename Ret > '#K~hep  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ZnbpIJ8cV  
  { %D7^.  
typedef Ret result_type; /ORK9 g  
} ; pOy(XUV9O  
对于单参数函数的版本: |<]wM(GxE  
%RIu'JXi  
template < typename Ret, typename V1 > ctb , w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4`CO>Q  
  { M(^IRI-  
typedef Ret result_type; qsN}KgTjg  
} ; $43CNnf3N  
对于双参数函数的版本: >&Ye(3w&  
M;-FW5O't  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Oa5-^&I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B 4e}%  
  { /KiaLS  
typedef Ret result_type; {dl@ #T u  
} ; EA:_PBZ  
等等。。。 s0Y7`uD^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  !vr A\d  
<1V>0[[e  
template < typename Func > zS\m8[+]  
struct func_return u7wZPIC{_  
  { } F*=+n  
template < typename T > 5',b~Pp  
  struct result_1 R;/LB^X]  
  { 2zjY|g/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \<=.J`o{  
} ; HRd02tah  
o5z&sRZ  
template < typename T1, typename T2 > v<} $d.&*  
  struct result_2 &M\qVL%w  
  { Wu?[1L:x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wzI*QXV2s  
} ; d D^?%,a  
} ; K8iQ?  
d/?0xLW  
K!88 Nox(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n*=Tm KQ  
z\IZ5'  
template < typename Func, typename aPicker > ,+_gx.H2j  
class binder_1 J:;nN-\j  
  { # b= *hi`E  
Func fn; No/D"S#  
aPicker pk; Zvz}Z8jW  
public : zy9W{{:P(1  
GsWf$/iC:  
template < typename T > BI6`@}%7>  
  struct result_1 na/,1iI<  
  { 7 (i\?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; # f{L;  
} ; jAFJ?L(  
7mS_Cz+cB  
template < typename T1, typename T2 > 0vz!)  
  struct result_2 H%Sx*|  
  { Gc!&I+kd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '^t(=02J  
} ; 2f0_Xw_V_  
|i'w"Tz4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Uv3Fe%>  
~!dO2\X+  
template < typename T > (7P VfS>;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8x6{[Tx   
  { nqujT8  
  return fn(pk(t)); 3rv~r0  
} <d hBO  
template < typename T1, typename T2 > `XwKCI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +?[iB"F  
  { cNuBWLG  
  return fn(pk(t1, t2)); cA B^]j  
} ZP7wS  
} ; `l}r&z(8  
K}Pi"Le@W  
6~(iLtd#  
一目了然不是么? ^F$iD (f  
最后实现bind af2yng  
&uv7`VT  
>:U{o!N`#_  
template < typename Func, typename aPicker > Nxt z1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) WG*S:_?  
  { Q92hI"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =Cr F(wVO"  
} `lq[6[n  
yNmzRH u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Q\v^3u2;m`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 k'Z$#  
g`zC0~D2  
十一. phoenix q0]Z` <w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *6*/kV? F  
p[gq^5WuC  
for_each(v.begin(), v.end(), Ja6PX P]'  
( e;)&Hc:Z  
do_ ,n+~S^r  
[ E@$HO_;&  
  cout << _1 <<   " , " c`G~.paY|  
] V4 Wn  
.while_( -- _1), |zSoA=7?  
cout << var( " \n " ) E?P:!V=_  
) R a?0jcSQ$  
); <</ Le%  
qc`UDD5  
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: 3P2L phW  
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 g JMv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 VYN1^Tp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e$@azi1  
t12 xPtN1  
o.H(&ex|  
template < typename Cond, typename Actor > ~w9ZSSb4  
class do_while o8lwwM*  
  { -nrfu)G  
Cond cd; |#!P!p}  
Actor act; wNm~H  
public : T8rf+B/.L  
template < typename T > g{06d~Y  
  struct result_1 ,t_Fo-i7vI  
  { 0FD+iID  
  typedef int result_type; WKPuIE:  
} ; c 7uryL  
A `n:q;my  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kUG3_ *1 .  
.!hB tR  
template < typename T > /?P="j#u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YV0K&d  
  { pI|H9  
  do BWN[>H %S  
    { S7 Tem:/  
  act(t); (Q09$  
  } FO5'<G-  
  while (cd(t)); !EQMTF=(  
  return   0 ; +b]+5!  
} <+c6CM$#}V  
} ; 7&z`N^dz{  
"ewB4F[  
9>"To  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kdry a  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 M%8:  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 h0fbc;l  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 GM<r{6Qy  
下面就是产生这个functor的类: &<sN( ;%0R  
Q@lJ|  
7 n=fB#!*3  
template < typename Actor > J<{@D9r9<~  
class do_while_actor M _z-~G  
  { `o~9a N  
Actor act; M(2c{TT  
public : ;tF7 GjEp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )0:@T)G  
T;%ceLD  
template < typename Cond > _ %HyXd  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; iE$/ Rcp  
} ; ?g$dz?^CK&  
9H<6k*  
LAwl9YnG:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W|FPj^*t  
最后,是那个do_ L@{5:#-  
g2<xr;<t^  
Px)/`'D  
class do_while_invoker xv{iWJcs  
  { m_z1|zM}o  
public : H+>l][  
template < typename Actor > ZdD]l*.\i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Rz!E=1Y$  
  { F*_mHYa;  
  return do_while_actor < Actor > (act); H[{ch t h  
} <eq93  
} do_; 0r+%5}|-K  
uz1t uX_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p&L`C |0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hfGA7P"  
最后来说说怎么处理break和continue <,Zk9 t&  
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。 V}>0r+NL<  
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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