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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Cr!}qZq  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JGJXV3AT  
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, =F(fum;zH  
qjK'sge/  
eV?._-G  
i2a""zac  
  class filler % R18  
  { 0Zt=1Tv  
public : >S3,_@C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G_fP%ovh  
} ; Dr;-2$Kt/&  
XHX\+&6  
.{cka]9WJz  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: u?OyvvpH  
B.wRZDEvc  
VtNY~  
:YL`GSl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X*Ibk-PUM  
!`u  
a/9R~DwN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *rY@(|  
~1x,m.f8  
`/zx2Tkk  
a(+.rf;  
二. 战前分析 k`LoRqF  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 W?a{3B   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 j@JhxCe1+R  
uR|?5DK  
t0 [H_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mA ^[S.!  
  /* --------------------------------------------- */ \#(3r1(  
vector < int *> vp( 10 ); th@a./h"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^8,Y1r9`$  
/* --------------------------------------------- */ X8F@U ^@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }y<p_dZI  
/* --------------------------------------------- */ yPgDb[V+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7pB5o2CD0  
  /* --------------------------------------------- */ NWuJ&+gcO5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J&64tQl*  
/* --------------------------------------------- */ iKy_DV;J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); '$5.{o`s*1  
0!WF,)/T7i  
h$#QRH  
K`=O!;  
看了之后,我们可以思考一些问题: VDCG 5QP6(  
1._1, _2是什么? * u_ nu>  
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。 f0uzoeL<%  
2._1 = 1是在做什么? 0]x gE  
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。 2OXcP!\Y  
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。 @a AR99M  
'A0.(a5  
41c]o<!=)j  
三. 动工 Dc,h( 2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6mP s;I  
P@ gVzx)M  
a[<'%S#3x  
XIM!]  
template < typename T > (x} >tm  
class assignment L*k[Vc  
  { zEG6T*  
T value; e:SBX/\j  
public : [dG&"%5vD  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y\7>>?  
template < typename T2 > 9:|z^r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <ptgFR+  
} ; m/,.3v  
@ ;%+Ms  
Eei"baw/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 s}MD;V&0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1Sk=;Bic  
08J[9a0[  
/az}<r8  
.A;e` cKb  
  class holder Z`5jX;Z!  
  { X$o$8s  
public : oF1{/ERS  
template < typename T > Ekb9=/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~H[  
  { _ZM$&6EC  
  return assignment < T > (t); {Y>5 [gp  
} G ZxM44fP  
} ; a;=)`  
6jv_j[[  
d~bZOy  
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: ao4"=My*G  
>s 4"2X  
  static holder _1; U(lcQC`$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~U] "dbQ  
+_.k\CRms  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :}QBrd  
而不用手动写一个函数对象。 BCDmce`=l  
_lWC)bv`  
[E9V#J89  
tDWW 4H  
四. 问题分析 kq;1Ax0 {  
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。 P}So>P~2  
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。 ^*CvKCS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (0L7Ivg<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3NI3b-7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pkW }\r  
NSQ}:m  
五. 问题1:一致性 \Wdl1 =`  
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?| iD*%' #u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7Hghn"ol  
PI KQ}aq=  
struct holder C,*3a`/2M^  
  { HGuU6@~hu  
  // !Tc jJ2T  
  template < typename T > M^q< qS>d  
T &   operator ()( const T & r) const Ttr)e:  
  { @ |bN[XL  
  return (T & )r; 4( Q_J4}P  
} /z<7gd~oU  
} ; 4@2<dw|*h  
j7(sYo@x7  
这样的话assignment也必须相应改动:  {{hp;&x  
B,Pbm|U1  
template < typename Left, typename Right > U_s3)/'  
class assignment ``;.Oy6jS  
  { ChvSUaCS  
Left l; 12 8aJ  
Right r; H1?t2\V4  
public : [v@3|@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SM57bN  
template < typename T2 > -^1}J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8Zj=:;  
} ; w}8 ,ICL  
5yOIwzr&Uu  
同时,holder的operator=也需要改动: vY 0EffZ  
0P{^aSxTP  
template < typename T > -L4fp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Nk.m$  
  { 7a$K@iWU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vbt0G-%Z  
} <x QvS^|[  
zKh^BwhO|X  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 o,-p[1b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qPI\Y3ZU  
jeKqS  
return l(rhs) = r; |j 9d.M  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 <z'Pj7c[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sj9j 47y  
6?;U[eV  
template < typename Tp > % G'{G  
class constant_t csh@C ckC8  
  { /"(`oe<  
  const Tp t; z3n273W>6  
public : hgYi ,e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0V RV. Ml  
template < typename T > a&^HvXO(>(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ro&/  
  { a+HGlj 2>  
  return t; [Rj_p&'  
} 'CQ~ZV5  
} ; iXoEdt)  
yH=Hrz:<eM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q8m{zSr  
下面就可以修改holder的operator=了  :EGvI  
gGaA;YW1  
template < typename T > 8v<802  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :P2{^0$  
  { I cJy$+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8+* 1s7{  
} v}cTS@0  
_p^?_  
同时也要修改assignment的operator() p*NKM} ]I  
MG}rvzn@  
template < typename T2 > V=i/cI\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Cs!z3QU  
现在代码看起来就很一致了。 w"Q/ 6#!K  
1"\^@qRv#  
六. 问题2:链式操作 !:]/MpQ ?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +YJpVxYmZ  
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。 HXeX !  
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。 +g9C klJ  
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。 Exb?eHO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q`Rc \aWB%  
La2f]+sV  
template < typename T > qjm6\ii:)  
struct result_1 V}Ok>6(~  
  { ;i 'mma_!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +vr|J:  
} ; #+"1">l  
qWdob>u  
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: r!N> FE  
C8Oh]JF4d  
template < typename T > 1zcaI^e#  
struct   ref $etw'c0  
  { Y 9}ga4  
typedef T & reference; .),Fdrg  
} ; 1!S*z^LGl  
template < typename T > ;f!}vo<;  
struct   ref < T &> (y^svXU}a  
  { JBI>D1`"  
typedef T & reference; ^XgBkC~  
} ; gcA,u)z}R  
(ri eg F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^KF%Z2:$  
@e#{Sm  
template < typename T > tqFE>ojlI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r}\m%(i  
  { >2s31 {  
  return l(t) = r(t); ]as+gZ8  
} 4=nh' U38  
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。 >ufLRGL>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V[;^{,;  
u|+Dqe`  
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 #rI4\K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )p`zN=t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `C&@6{L  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PL|ea~/  
最后的布局是: jmBsPSGIC  
                Add ,$+ P  
              /   \ &SW~4{n:  
            Divide   5 pwg\b  
            /   \ ]<BT+6L  
          _1     3 8x`E UJ  
似乎一切都解决了?不。 Ods~tM  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 c }7gHud  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 YXLZ2-%ohZ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: u.@B-Pf[Eo  
gSk0#Jt  
template < typename Right > zq'KX/o  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h:=W`(n5u  
Right & rt) const {+^&7JX  
  { Rn$TYCO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7P bwCRg  
} $/kZKoF{f  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y`*h#{|  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 {nj`>  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 <u}[_  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 v05$"Ig  
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。 _Wtwh0[r*  
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? 0i>>CvAl}  
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: <xlyk/  
Tl L,dPM  
template < class Action > FL[,?RU?2  
class picker : public Action $ vBFs]h  
  { tx$`1KA  
public : ' j\~> a3\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bo-lT-I  
  // all the operator overloaded |Sv}/ P-  
} ; `hDH7u!U.  
HE:]zH  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 (&1 56 5  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 6(/*E=bOKV  
ID~}pEQ  
template < typename Right > GGU>={D)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8^pu C  
  { W.c>("gC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C ~Doj  
} b"y4-KV  
+' SG$<Xv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > J|u_45<  
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。 eWr2UXv$  
b/d 1(B@  
template < typename T >   struct picker_maker 7;a  
  { v+~O\v5Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; YRyaOrl$<  
} ; ;0o% hx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g~XR#vl$  
  { ^|(VI0KO  
typedef picker < T > result; pB0 SCS*  
} ; MxqIB(5k  
#s{EIj~YR_  
下面总的结构就有了: <q`|,mc  
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。 dN@C)5pm5`  
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。 K?Jo"oy7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GO3KKuQ=  
至此链式操作完美实现。 jt0f*e YE8  
?(Xy 2%v  
s)#TT9BbV  
七. 问题3 U U3o (Yq  
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。 L0qL\>#ejr  
"%w E>E  
template < typename T1, typename T2 > U^kk0OT^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w&*oWI$i  
  { eMtQa;Lc9o  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O f]/tdPp  
} sZ0)f!aH:_  
47)\\n_\z  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: +o]J0Gu  
N j:W6? A  
template < typename T1, typename T2 > = O|}R  
struct result_2 Yv3 P]6c.  
  { !$p E=~1C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >]x%+@{|  
} ; hX:yn:P~  
sj&1I.@,>  
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? z8j7K'vV1  
这个差事就留给了holder自己。 [*g'Y;W  
    _e "  
'26 ,.1  
template < int Order > xmejoOF  
class holder; CUx-k|\  
template <> .ZupsS9l  
class holder < 1 > Hq|{Nt%Q  
  { 4veXg/l  
public : L0*f(H  
template < typename T > ++BQ==@  
  struct result_1 2p~G][  
  { !?z"d  
  typedef T & result; cRWYS[O?-  
} ; Pu(kCH{  
template < typename T1, typename T2 > U:gvK 8n  
  struct result_2 ^@<Ia-x  
  { D2f~*!vEnA  
  typedef T1 & result; F1/BtGvQE  
} ; QwLSL<.  
template < typename T > |P-kyY34  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cA~bH 6  
  { FAq9G-\B  
  return (T & )r; 2+yti,s+/  
} {d%hkbN+{  
template < typename T1, typename T2 > +A1xqOB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !.7m4mKzo  
  { NYeL1h)l  
  return (T1 & )r1; dvLL~VP  
} =00 sB  
} ; _Nf%x1m5s  
rnC<(f22  
template <> C|RC9b  
class holder < 2 > |N|[E5Cn  
  { - H`, ` #{  
public : |AS9^w  
template < typename T > s qO$ka{  
  struct result_1 wq]vcY9^  
  { ~JB4s%&  
  typedef T & result; / }(\P@Z  
} ; ;".]W;I*O  
template < typename T1, typename T2 > WL;2&S/{@  
  struct result_2 `82^!7!  
  { "YN6o_*]  
  typedef T2 & result;  dK]#..  
} ; o[g]Va*8  
template < typename T > ue -a/a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G*g*+D[HM  
  { WyUa3$[gO  
  return (T & )r; &<# ,J4  
} Hi&bNM>?O  
template < typename T1, typename T2 > 54Vb[;`Kkb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n66b(6"mO2  
  { G%T<wKD<  
  return (T2 & )r2; k;HI-v  
} ]:Pkh./  
} ; 1n#{c5T  
)H{OqZZYD  
w +HKvOs5c  
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> >。 *s?C\)x  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: yS4nB04`=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `m\ ?gsw7  
R.rE+gxO1  
return l(i, j) = r(i, j);  @4>?Y=#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q7_#k66gb7  
.8XkB<[wb  
  return ( int & )i; P UC:Pl77  
  return ( int & )j; ;W3c|5CE  
最后执行i = j; 6\x/Z=}L  
可见,参数被正确的选择了。 oP:/%  
alyA#zao|  
&&Otj-n5  
ki8Jl}dr  
/p)y!5e  
八. 中期总结 Hqb-)8 ~  
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: B] PG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3*e )D/lm  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 21hTun"W  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uC?/p1  
j^ttTq|l  
hne}G._b  
JR|P]}  
LGWQBEXw  
MaP-   
九. 简化 4TcW%  
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。 tw<}7l_>Au  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q.SqOHeJ  
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: JiGS[tR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *s!T$oc  
  +-*/&|^等 WDh*8!)  
2. 返回引用。 DK<}q1xi  
  =,各种复合赋值等 rR(\fX!dg  
3. 返回固定类型。 ! ;R}=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G.qjw]Llf  
4. 原样返回。 J:\O .F#Fi  
  operator, aK8X,1g%)  
5. 返回解引用的类型。 I}\`l+  
  operator*(单目) cLIeo{H  
6. 返回地址。 _ Uv3g lK  
  operator&(单目) l(~NpT{=V  
7. 下表访问返回类型。 z[0t%]7l  
  operator[] ($[@'?Z1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _:G>bU/^  
  operator<<和operator>> Yz>8 Nn'_  
ZU5;w  
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。 8[IR;gZf  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gO bP  
20)8e!jP  
template < typename Left > WU6F-{M"?  
struct value_return TWU1@5?Ct  
  { Kj+TP qXb  
template < typename T > oi%IHX(`  
  struct result_1 xgWVxX^)  
  { D}?JX5.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wArzMt}[  
} ; OJs s  
n&FRjq9y  
template < typename T1, typename T2 > _+qtH< F/  
  struct result_2 V/J-zH&  
  { A~8-{F 31  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !-8y;,P  
} ; 0~ cbB  
} ; HCaEETk5  
B`|H }KU  
*4g:V;L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =]-D_$S~  
uD:tT ~  
下面我们来剥离functor中的operator() )"s(;kU!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0;"  >.  
cB7'>L  
return l(t) op r(t) Y%8[bL$ d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) IR"=8w#MP  
return op l(t) ~.Cu,>fV  
return op l(t1, t2) -7m7.>/M  
return l(t) op xUDXg*  
return l(t1, t2) op G V%@A  
return l(t)[r(t)] y{QF#&lW  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }?Tz=hP  
hFDo{yI  
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: CoM?cS S  
单目: return f(l(t), r(t)); 9j$J}=y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s5oU  
双目: return f(l(t)); yu=(m~KX   
return f(l(t1, t2)); f6%7:B d  
下面就是f的实现,以operator/为例 )IGx3+I ,  
^%/d]Zwb  
struct meta_divide b+THn'2  
  { 8-q4'@(  
template < typename T1, typename T2 > k; vhQ=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7G23D  
  { TL([hR _  
  return t1 / t2; 3@mW/l>X  
} M;E$ ]Z9  
} ; iuEQ?fp  
d'b q#r  
这个工作可以让宏来做: %~qY\>  
JPkI+0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ EV N:3  
template < typename T1, typename T2 > \ 5}`e"X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; MW)=l | G  
以后可以直接用 ?yAjxoE~?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yo#fJ`  
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 Ufe@G\uyI  
(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。。。) >2K:O\&  
G":u::hR  
`MXGEJF  
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 <_-8)abK  
IHj9n>c)[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r~T3Ieb  
class unary_op : public Rettype 41\V;yib  
  { 1lf]}V  
    Left l; {_]<mwd  
public : YMn_9s7<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;r3|EA35  
\_3#%%z  
template < typename T > A]OVmw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *@[+C~U  
      { 6q~*\KRk  
      return FuncType::execute(l(t)); CL"q "  
    } (W_U<~`t  
&(rR)cG  
    template < typename T1, typename T2 > Z_[jah  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?a` $Y>?h  
      { 9E]7Etfw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t`vIcCXqyl  
    } \m1jV>q  
} ; ??=7pFm  
3H@29TrJ+  
e"voXe  
同样还可以申明一个binary_op 6#1:2ZHKG  
jW_FaPW(p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `rI[   
class binary_op : public Rettype \FjY;rqfKe  
  { ;.b^A  
    Left l; (Kaunp5_`  
Right r; K"9V8x3Wg  
public : y`-5/4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x|<89o L  
@3I/57u<  
template < typename T > \k*h& :$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lcEin*Oc  
      { Y,s@FGI2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); f 7j9'k  
    } Zcxj.F(,  
KZ/ 2#`  
    template < typename T1, typename T2 > 1IV R4:a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const } OAH/BW  
      { XGMO~8 3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'Mm=<Bh  
    } o|7 h  
} ; {Qj7?}xW  
=E' .T0v  
hS +R /7  
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 {Aq:Kh`&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jd?NN:7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {-)*.l=  
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>~.cey  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! nwPU{4#l<  
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。。。 UvM_~qo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 dLy-J1h\  
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) {]dH+J7  
下面是修改过的unary_op .3,6Oo  
\P7y&`|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vP{;'R  
class unary_op 9EKc{1 z  
  { g\foBK:GE  
Left l; |!H@{o  
  bcC+af0L  
public : Ve^rzGU  
j\.\ePmk]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} sn?YD'>k  
HrS  
template < typename T > 6$6Qk !%  
  struct result_1 (w{C*iB  
  { p) ea1j>N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; TkSeDP  
} ; (k&r^V/=  
7T}r]C.  
template < typename T1, typename T2 > o!ycVY$yW  
  struct result_2 A J"/T+g_  
  { RTRi{p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q X>\*@  
} ; {Qr0pjE7R  
[p[C45d=<  
template < typename T1, typename T2 > vQIN#;m4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LX_{39?<{  
  { KHJk}]K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3Y+ bIz!  
} I`8jJpGA  
<{UjO  
template < typename T >  `Aa*}1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6%RN-  
  { ^NPbD<~Lb  
  return OpClass::execute(lt(t)); H.8Vm[W  
} 58H%#3Fy  
hpOUz%  
} ; "[BDa}Il  
,3E9H&@j  
XT0:$0F  
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 t?:Q  
好啦,现在才真正完美了。  V_-{TGKX  
现在在picker里面就可以这么添加了: $(U}#[Vie  
7f\@3r  
template < typename Right > A T'P=)F@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const zm('\KvT  
  { K?:wX(JYT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;_hL  
} O F CA~sR  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 v5N2$Sqp*  
jwd{CN%  
&9F(uk=X  
T^~9'KDd  
:[ AP^  
十. bind e=%6\&q  
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。 `[zd  
先来分析一下一段例子 ]~A<Q{  
2?bE2^6  
+|=5zWI /  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .A2u7*h&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \<R.F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _cW6H B^j  
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。 ~8 w(M  
我们来写个简单的。 U\\nSU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,@'M'S  
对于函数对象类的版本: xFY< ns  
~1yMw.04V  
template < typename Func > tuiQk=[ c  
struct functor_trait bn$}U.m$-  
  { _p`@/[(|  
typedef typename Func::result_type result_type; s"solPw  
} ; bG6<=^  
对于无参数函数的版本: + $x;FT&  
w>W`8P_b@  
template < typename Ret > T|&2!Sh  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4fCg{  
  { -=A W. Z o  
typedef Ret result_type; ;dh8|ujh  
} ; \O7Vo<B&D  
对于单参数函数的版本: K9J"Q4pEC  
k-LT'>CWl  
template < typename Ret, typename V1 > M"t=0[0DM:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yU@~UCmja  
  { ?$T39U^  
typedef Ret result_type; 96.z\[0VZ  
} ; qJ|n73yn  
对于双参数函数的版本: r4D 6I,  
-MqWcB9&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C,!}WB@VME  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #Rkldv'  
  { oYG].PC  
typedef Ret result_type; 9A4h?/  
} ; @-ma_0cZQ  
等等。。。 /@.c 59r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q:x:k+O-  
~BVK6  
template < typename Func > h!*++Y?&0  
struct func_return WSY&\8   
  { -|DSfI#j  
template < typename T > @M V%&y*z.  
  struct result_1 PZdYkbj  
  { epH48)2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .2b) rKo~  
} ; GD$jP?  
2 8j=q-9Z  
template < typename T1, typename T2 > `37GVo4  
  struct result_2 | 3`qT#p{  
  { ; YaR|)B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #f'(8JjY  
} ; $J |oVVct  
} ; D k'EKT-  
xmDX1sL**  
Ohm>^N;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >q&Q4E0  
(Jw[}&+  
template < typename Func, typename aPicker > !k&~|_$0@  
class binder_1 [LonY49  
  { axY-Vj  
Func fn; Hr$oT=x[  
aPicker pk; LaZF=<w(  
public : k:4?3zJI  
bmAgB}Ior  
template < typename T > sK:,c5^  
  struct result_1 {I |k@  
  { 8i;N|:WdH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v}IP%84  
} ; I_yIVw;  
r<oI4px  
template < typename T1, typename T2 > 6bg+U`&g  
  struct result_2 0NSn5Hq  
  { $p4aNC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {zGIQG9  
} ; OvPy+I  
V=|^r?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8-5a*vV,>  
\QUvImT  
template < typename T > \2<2&=h?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =3=KoH/'  
  { zJMKgw,i*  
  return fn(pk(t)); l\^q7cXG  
} LeW.uh3.  
template < typename T1, typename T2 > (nrrzOax  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const co3H=#2a  
  { =tcPYYD  
  return fn(pk(t1, t2)); *eXO?6f%s^  
} ^c]Sl  
} ; L\og`L)5\  
B>?Y("E  
&Jj> jCg  
一目了然不是么? Z-<v5aF  
最后实现bind YeJ95\jf  
g]xZ^M+  
6\,^MI  
template < typename Func, typename aPicker > ) WIlj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) FbM5Bqv  
  { ^@L[0Z`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U8-9^}DBA  
} ~+>M,LfK  
wZa;cg.-q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !BEOeq@2.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 vP}K(' (  
oz5o=gt7  
十一. phoenix w=e,gNO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: e( ^9fg_SG  
>2syF{`j  
for_each(v.begin(), v.end(), wH Z!t,g  
( CES FkAj~  
do_ s*CKFEb#  
[ #>'1oC{  
  cout << _1 <<   " , " W,{`)NWg  
] <Awx:lw.  
.while_( -- _1), jX&&@zMq  
cout << var( " \n " ) QrA8 KSLC  
) J#V `W&\,6  
); nv$  
x}x@_w   
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: ~POeFZ  
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 P)ZSxU  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 RO.(k!J .  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `4EOy:a  
wCt+{Y3T  
 ,O~2 R  
template < typename Cond, typename Actor > ,IJNuu\  
class do_while j [U0,]  
  { ^LU[{HZV  
Cond cd; Gm2rjpZeq  
Actor act; M.8!BB7\8e  
public : .sG,TLE[<  
template < typename T > ONjc},_  
  struct result_1 O[L8(+Sn  
  { '6 'XBL?  
  typedef int result_type; {hg$?4IyQ  
} ; c&Zm>Qo[  
g?$9~/h :;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }"&(sYQ*`  
Ro1' L1:  
template < typename T >  ^,KR0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fo G<$9  
  { 5nj~RUK  
  do b<( W}$x  
    { &vF"I'V  
  act(t); )(L&+DDy  
  } <@vE 3v;  
  while (cd(t)); ;ZqFrHI M`  
  return   0 ; AX,Db%`l,  
} M<p)@p  
} ; :9h8q"T  
Gj ^bz'2  
|wb7`6g  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). | fI%L9  
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。 7.Mh$?;i9  
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。 /* O,T  
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。 ;&!dD6N  
下面就是产生这个functor的类: #] GM#.  
oPbD9  
rOD KM-7+  
template < typename Actor > \fKE~61  
class do_while_actor `P5"5N\h  
  { .~U9*5d  
Actor act; l46F3C|  
public : IB6]Wj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sR 9F:  
Ii,:+o%  
template < typename Cond > p_AV3   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $K KaA{0-  
} ; ;dFe >`~  
VxFy[rP  
``<1Lo@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^"l$p,P+  
最后,是那个do_ Qm.kXlsDI  
0 \#Q;Z2  
_-&.=3\1  
class do_while_invoker IID(mmy6 L  
  { J7_H.RPa  
public : !:t9{z{Ixg  
template < typename Actor > |i`@!NrFL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E&+ ^H on  
  { 0l=}v%D  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4r. W:}4:  
} m%V[&"5%e  
} do_; dc>y7$2  
VL{#.;QQa  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @,MdvR+a  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 EDo@J2A  
最后来说说怎么处理break和continue 4PWr;&  
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。 -"zu"H~t4  
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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