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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda odsFgh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 akxNT_   
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, r8Mx +r  
fq]PKLW'  
.mt%8GM  
|zYOCDFf  
  class filler o)/Pr7Qn  
  { {O^u^a\m  
public : !qj[$x-ns  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <4"-tYa  
} ; La;G S  
^taN?5  
6 :] N%  
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: l9Ir@.m  
zKO7`.*  
Dj&~x  
S{rltT-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); rP3HR 5  
8w&-O~M  
UJ)pae  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2gPqB*H  
d]pb1ECuu  
'7-Yo Q  
En?V\|,  
二. 战前分析 //U1mDFT  
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。 z%%O-1   
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 W]9*dabem  
ff\~`n~WZ  
@h%V:c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4VWk/HK-!  
  /* --------------------------------------------- */ mm-s?+&M;  
vector < int *> vp( 10 ); ZgP%sF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G^~[|a 4`  
/* --------------------------------------------- */ Xv8-<Ks  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); L>1hiD&  
/* --------------------------------------------- */ xc:E>-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); PgWWa*Ew  
  /* --------------------------------------------- */ 9CY{}g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =_7wd*,  
/* --------------------------------------------- */ $*fJKR_N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <W80AJ  
pk/#RUfT+  
cqS :Zq  
qTd[Da G#  
看了之后,我们可以思考一些问题: <(L@@.87R  
1._1, _2是什么? W)In.?>]W  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Ke\\B o,  
2._1 = 1是在做什么? AK2Gm-hHK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 6pt_cpbR  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 L*(9Hti  
hmO2s/~  
_M&TT]a  
三. 动工 q@|+`>h  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n/+X3JJ  
W$rWg>4>  
~RhUg~o  
%ou,|Dww  
template < typename T > py*22Ua^  
class assignment `>gG"1,]  
  {  wA"@t  
T value; 'o >)E>  
public : K}~$h,n  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;b$P*dSG}  
template < typename T2 > Dqx#i-L23  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x sryXex;  
} ; Zv u6/#  
Z/#_Swv  
Z*%;;&?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m1"m KM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8i#  
uJ !&T  
Ms{";qiG  
,XD" p1(|G  
  class holder N:1aDr;  
  { > ;,S||  
public : -/yqiC-yx  
template < typename T > :!`"GaTy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RgJ@J/p"  
  { 8Bf >  
  return assignment < T > (t); 3Vb4zZsl  
} _4ag-'5  
} ; 6>>; fy2  
x84!/n^z  
-aoYoJ '  
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:  < $~lFV  
N9e'jM>Oos  
  static holder _1; "TV'}HH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4CNrIF@  
D*XrK0#Z`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *]6g-E?:@  
而不用手动写一个函数对象。 o.+;]i}D  
BuJo W@)  
NB-dlv1  
oxwbq=a6yV  
四. 问题分析 z:Ml;y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 bz4Gzp'6k  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Hq3|>OqC2Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K$CC ~,D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _5oTNL2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 F^i3e31*t  
Wv;0PhF  
五. 问题1:一致性 ]ss[n.T0*  
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?| zA,vp^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CWj_K2=d  
Av X1*  
struct holder N'Gq9A  
  { ~f/|bcep  
  // <Vat@e  
  template < typename T > Wh[QR-7Ew  
T &   operator ()( const T & r) const `zd,^.i5~  
  { vCzZjGBY  
  return (T & )r; )`u17 {  
} KII{GDR]  
} ; a:kAo0@":j  
4ot<Uw5  
这样的话assignment也必须相应改动: %( )d$.F  
?|nl93m  
template < typename Left, typename Right > 7#V7D6j1  
class assignment MqyjTY::Xg  
  { %pC<T*f  
Left l;  *}?[tR5  
Right r; j6 wFks  
public : X\}l" ]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i'>6Qo  
template < typename T2 > zp:dArh0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =Tj{)=^/#  
} ; oV|O`n  
-t`kb*O3`  
同时,holder的operator=也需要改动: !`69.v  
9:j?Jvw$  
template < typename T > Ox3=1M0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6FUW^dt  
  { YEL0h0gn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2M %j-yG"  
} W5*ldXXk  
/x VHd  
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。 @CprC]X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 aukcO ;oG<  
tpfgUZ{  
return l(rhs) = r; JGs: RD'  
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。 --yF%tRMP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]a $6QS  
j\2Qe %d  
template < typename Tp > SSK}'LQ  
class constant_t %I1@{>OxG  
  { PmR].Ohzi  
  const Tp t; > p`,  
public : #M,&g{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} inh0p^  
template < typename T > p{f R$-d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |z-f 8$  
  { Y:^hd809  
  return t; 'jev1u[  
} -Q WvB  
} ; !09)WtsEfx  
144Y.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 AdX))xgl  
下面就可以修改holder的operator=了 OO:S2-]Y>e  
uLhGp@Dx  
template < typename T > B8&q$QV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q_MN  
  { l;?:}\sI=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pUIN`ya[[  
} o`T.Zaik,  
X+X:nL.t  
同时也要修改assignment的operator() KVi6vdgD  
?N#I2jxaD  
template < typename T2 > *?)MJ@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +! 1_Mt6  
现在代码看起来就很一致了。 3efOgP=L  
|9* Rnm_  
六. 问题2:链式操作 !)s(Lv%]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L/k35x8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 XlppA3JON|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 c_/BS n  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 5Rbl.5. A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |t,sK aL  
,Py\Cp=Dw  
template < typename T > ^<;W+dWdU  
struct result_1 U2Ve @.  
  { 5 jrR]X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; HqGI.  
} ; ysaRH3M  
+a,SP   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: )g pN 5TDd  
pdu1 kL  
template < typename T > U/>I! 7oe  
struct   ref ;-db/$O  
  { d$ouH%^cGu  
typedef T & reference; x]^d'o:cDP  
} ; /s?%ft#-9o  
template < typename T > >6es 5}  
struct   ref < T &> w,%"+ tY_  
  { ,NO[Piok  
typedef T & reference;  f<o|5r  
} ; 1k[_DQ=^l1  
Gb')a/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "x$@^  
,&[o:jTk  
template < typename T > X5WA-s(?0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [P2>KQ\  
  { vo/x`F'ib  
  return l(t) = r(t); pY&6p~\p  
} g=:o'W$@  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 #2=l\y-#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qq)5)S  
ZflB<cI  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 NlYuT+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ko%mZ0Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :Drf]D(sMX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <bcf"0A  
最后的布局是: 0\mf1{$"!7  
                Add _Sjj|j  
              /   \ vfSPgUB)  
            Divide   5 ,='Ihi  
            /   \ VL#:oyWA  
          _1     3 z,Xj$wl  
似乎一切都解决了?不。 I:dUHN+@L5  
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。 &A:&2sP8  
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。 Dj/Hz\  
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: Df"PNUwA"  
 ?K-4T  
template < typename Right > l;M,=ctB(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Zma;An6  
Right & rt) const C(>!?-.  
  { [8u9q.IZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f2.=1)u.  
} 2Z; !N37U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "P7OD^(x/  
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。 9O g  
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。 :7{GOx  
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。 |5>Tf6 $(  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 U|wST&rU|  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 2j f!o  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ;CO qu#(  
F=\ REq  
template < class Action > r1~W(r.x  
class picker : public Action 'IU3Xu[-.  
  { G}U <^]c  
public : p39$V[*g(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wOH:'sk["  
  // all the operator overloaded Q g/Rw4[  
} ; x(?Rm,  
E8C8kH]  
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。 (XK,g;RoEn  
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: QRQ{Bq}#  
gY+d[3N  
template < typename Right > ?;#Q3Y+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const SX,$ $43  
  { X#1WzWk '  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8kKL=  
} ~,,r\Y+  
rDl/R^w"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =t N}4  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 {?Slo5X|  
hUpour |b  
template < typename T >   struct picker_maker (~Z&U  
  { [l=@b4Og  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,RV>F_  
} ; \LUW?@gLa  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q7amp:JFb  
  { (o{Y;E@/y  
typedef picker < T > result; V;^-EWNj  
} ; )]n>.ZmLCB  
;$tdn?|  
下面总的结构就有了: @de  ZZ  
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。 j6s j2D  
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。 Z71_D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {~&]  
至此链式操作完美实现。 V 2Xv)  
Zl[EpXlZ  
f0eQq;D$K  
七. 问题3 PE.UNo>o  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 S))B^).0-  
Ew4D'; &;  
template < typename T1, typename T2 > 1G A.c:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rvx2{1}I  
  { `;Ui6{|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '!$ QI@@  
} =nHkFi@D=t  
p$F` 9_bZ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: :@p]~{m:G  
F=&,=r' Q8  
template < typename T1, typename T2 > v1u~[c=|^  
struct result_2 H-t$A, [  
  { 0~<?*{~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; h0-.9ym  
} ; |Ja5O  
qo:Zc`t(R  
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? pPxgjX  
这个差事就留给了holder自己。 ZKW1HL ]m  
    ys!O"=OJ  
J+CGhk  
template < int Order > N9ipwr'P  
class holder; /@Jg [na  
template <> ^G qO>1U  
class holder < 1 > xqdkc^b  
  { krGIE}5  
public : `?T::&`  
template < typename T > 'RwfW|~6  
  struct result_1 Qraq{'3  
  { yl*%P3m|  
  typedef T & result; aQH]hLvs  
} ; zM8 jjB  
template < typename T1, typename T2 > k %{q q v  
  struct result_2 37n2#E  
  { .WeSU0XG  
  typedef T1 & result; Q@p' nE,  
} ; pv4#`.m  
template < typename T > BZOl&G(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dJzaP  
  { E*R-Dno_F  
  return (T & )r; GRpwEfG  
} t<+>E_Xw  
template < typename T1, typename T2 > uJ|,-"~F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CVY-U|xFY  
  { D,$M$f1  
  return (T1 & )r1; )a!f")@uz  
} E Id>%0s5  
} ; Yq/vym-O5  
Gqq< -drR  
template <> %/)z!}{  
class holder < 2 > A+Bq5mik  
  { EAh|$~X  
public : (7_ezWSl>  
template < typename T > dM,{:eID  
  struct result_1 +-x+c: IxA  
  { .R)Ho4CE  
  typedef T & result; I+Y Z+  
} ; RYl{89  
template < typename T1, typename T2 > cEXd#TlY~X  
  struct result_2 <`q-#-V@  
  { 1C=42ZZ&2  
  typedef T2 & result; ^^V+0 l  
} ; zWN]#W`  
template < typename T > 0LGHSDb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X+;#^A3  
  { ld%#.~Q  
  return (T & )r; aR)UHxvX  
} M~X~2`fFH  
template < typename T1, typename T2 > l"&iSq!3=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W`[7|8(6!  
  { $Q|6W &?[;  
  return (T2 & )r2; TJcHqzcUc  
} F)l1%F Cm  
} ; PTpfa*t  
"T8b.ng  
daB 5E<?  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 eMOp}.zt|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?t;,Nk`jx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "SKv'*\b  
!!6@r|.  
return l(i, j) = r(i, j); `^g-2~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7wrRIeES  
eHHU2^I,  
  return ( int & )i; ,S}wOjb@  
  return ( int & )j; !~mPxGY  
最后执行i = j; (e 2.Ru  
可见,参数被正确的选择了。 rXrIGgeM  
.dc|?$XV  
hZ>1n&[ @  
ju.`c->k"  
j<?k$ 8H  
八. 中期总结 3E@ &  
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: [8b{Yba z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 s2tNQtq 0W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 HS.eK#:N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (6)|v S  
Rs'mk6+  
vN6)Szim  
(^ J2(  
7*+tG7I @  
JFRbW Q0  
九. 简化 \  6Y%z  
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。 6m9\0)R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 DI :  
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: `'rvDaP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -ADb5-px  
  +-*/&|^等 C;Kq_/l  
2. 返回引用。 "NV~lJS%  
  =,各种复合赋值等 f1\mE~#}  
3. 返回固定类型。 Mf9x=K9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) w!UIz[ajI  
4. 原样返回。 0b=00./o  
  operator, 9WL$3z'*  
5. 返回解引用的类型。 qz-lQ  
  operator*(单目) :K*/  
6. 返回地址。 EP{ji"/7[  
  operator&(单目) AB.ZmR9|  
7. 下表访问返回类型。 [xDn=)`{V  
  operator[] C61E=$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |kHzp^S  
  operator<<和operator>> 7Zh#7jiZ`  
fHF*#  
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。 u~'j?K.^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O V^?cA  
tHJahK:"k  
template < typename Left > ;3 =RM\  
struct value_return A2nL=9~   
  { FdxV#.BE  
template < typename T > bL%-9BG  
  struct result_1 M r~IVmtf  
  { o3:h!(#G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }vX 1@n7T6  
} ; <a(739IF  
_10I0Z0  
template < typename T1, typename T2 > |Mnc0Fgvy,  
  struct result_2 8$ _8Yva"e  
  { _.GHtu/I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +qa^K%K  
} ; !$0ozDmD  
} ; e$-Y>Dd  
\`?4PQ  
|zp}u(N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @(m?j1!M  
ZY)&Fam}  
下面我们来剥离functor中的operator() )%I62<N,z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1[(/{CClB  
l Ztw[c  
return l(t) op r(t) _WBWFGj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0w".o!2\U{  
return op l(t) {G-y7y+E  
return op l(t1, t2) iB*1Yy0DC  
return l(t) op Oz5Ze/HBN  
return l(t1, t2) op %Xl(wvd   
return l(t)[r(t)] NHD`c)Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] t|59/R  
97^)B4  
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: R@[1a+}5  
单目: return f(l(t), r(t)); UmP\;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -pN'r/$3V  
双目: return f(l(t)); f!}e*oX  
return f(l(t1, t2)); MJcWX|(y  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?,UO$#Xm  
NvJ}|w,Z  
struct meta_divide oazy%n(KZ  
  { q[~+Zm  
template < typename T1, typename T2 > cx+%lco!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TxmKmZ u  
  { RxGZ#!j/  
  return t1 / t2; s,8g^aF4  
} SuJ4)f;'0  
} ; pLpWc~#  
Vdb X4^V  
这个工作可以让宏来做:  B"Ttr+  
m$^v/pLkM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,z|g b]\  
template < typename T1, typename T2 > \ tzG.)Uqs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &BRi& &f  
以后可以直接用 =R||c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }b]z+4U a(  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 X8   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) xY`$j'u  
0' II6,:  
hWiBLip,z  
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 \aGTi pB  
fTV3lyk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T@on ue7  
class unary_op : public Rettype DZU} p  
  { @HP7$U"  
    Left l; $McbVn)~f  
public : { VFr8F0*H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |BE`ASW;  
.Za)S5U  
template < typename T > LX;" Mz>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =U3rOYbP;  
      { _iZ9Ch\  
      return FuncType::execute(l(t)); %8! }" Xa  
    } Mzj|57:gx  
"S0WFP\P+  
    template < typename T1, typename T2 > Tf.DFfV#y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yi#U~ h  
      { M>|R&v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); eW;0{P  
    } p7]V1w:  
} ; sEEyN3 N  
 z-;{pPZ  
5VK.Zs\  
同样还可以申明一个binary_op r( 8!SVX  
1zJ)x?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "' ]|o~B  
class binary_op : public Rettype c>yqq'  
  { //- ;uEO  
    Left l; </) HcRj'e  
Right r; M%1wT9  
public : (b;*8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'mE!,KeS;  
t(5PKD#~Dc  
template < typename T > Zf8_ko;|:-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6,Y<1b*|Vo  
      { "/$2oYNy+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l5CFm8%  
    } x10u?@  
"'*w_H0  
    template < typename T1, typename T2 > Ggp.%kS6F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \[W)[mH_  
      { M%qHf{ B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <~-cp61z;  
    } =.8fES  
} ; v0'`K 5M  
"/qm,$  
I2<5#|CXpZ  
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 >sm<$'vZ/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -)$5[jM]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )~H&YINhn  
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。 #Bi8>S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! nx'Yevi0$  
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。。。  nypG  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0XUWK@)P  
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) y6N }R  
下面是修改过的unary_op hSF4-Vvb  
_!Ir|j.A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;A;FR3=)  
class unary_op "vN~7%  
  { h YEUiQ  
Left l; .GOF0puiM  
  &ub0t9R  
public : /{*0 \`;  
Eao^/MKx-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [7@9wa1v!  
bz\-%$^k  
template < typename T > )lDmYt7me  
  struct result_1 F*j0o +B5  
  { s>1Wjz2M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; IH$ZPux  
} ; qB8R4wCf  
dE ]yb|Ld  
template < typename T1, typename T2 > ?)?}^  
  struct result_2 #Zt(g(T  
  { e|S_B*1*0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iFkXt<_A  
} ; _ 2E*  
#/LU@+  
template < typename T1, typename T2 > fsz:A"0H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R.$1aqA}  
  { 8(|lP58~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); JJVdq-k+`  
} PiZU _~A  
}?^5L7n  
template < typename T > +X|^ ~)tMJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  "DsL$D2e  
  { 8q_"aa,`  
  return OpClass::execute(lt(t)); /7jb&f   
} m%)Cw)t 7  
wC`+^>WFo  
} ; m)Sdo gt_  
^q)AO?_  
9A!B|s  
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 F0]xc  
好啦,现在才真正完美了。 LMTz/M  
现在在picker里面就可以这么添加了: uwo\FI  
d_aHUmI^"  
template < typename Right > $s"{C"4q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const } za "rU  
  { c= #V*<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); : oO ?A  
} O#72h]  
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。 A8U\/GP  
s>c0K@ADO  
3*!w c.=  
]@A}v\wa  
f S-PM3  
十. bind iM(Q-%HP_  
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。 r%412 #  
先来分析一下一段例子 t5;)<N`  
gUHx(Fi[4  
dBNx2T}_0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @e:= D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jN T+?2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GiS:Nq`$(  
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。 DuI>z?bS  
我们来写个简单的。  /wT<p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J1g+H2  
对于函数对象类的版本: Eu|O<9U\  
,4H/>yPw  
template < typename Func > H?cJ'Q, 5  
struct functor_trait br%l>Y\"  
  { x". !&5  
typedef typename Func::result_type result_type; !yo@i_1D  
} ; Q%!Dk0-)  
对于无参数函数的版本: %_%Bb Qf  
 *"Uf|  
template < typename Ret > B!1Bg9D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @RXkj-,eC#  
  { b!oj3|9  
typedef Ret result_type; 9|NH5A"H.  
} ; ?4cj"i  
对于单参数函数的版本: j06qr\Es  
7(l>Ck3B#  
template < typename Ret, typename V1 > za!8:(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rt'pc\|O&  
  { %WlTx&jSgE  
typedef Ret result_type; +=K =B  
} ; \- 8S"  
对于双参数函数的版本: i !;9A6D  
_"[Ls?tRX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6KDm#7J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G.3yuok9  
  { Q)Q1a;o  
typedef Ret result_type;  L30$  
} ; $8WWN} OC  
等等。。。 \>[k0<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b} FhC"'i  
%ty`Oa2  
template < typename Func > 7KL@[  
struct func_return WS//0  
  { 6u>]-K5  
template < typename T > K.Tob,5`  
  struct result_1 i ?PgYk&}  
  { >!Dp'6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q~`dxq`}  
} ; <b:xyHS  
bs0[ a 1/  
template < typename T1, typename T2 > F-Bj  
  struct result_2 ==AmL]*  
  { pp@O6   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L%jIU<?Z7  
} ; hBi/lHu'  
} ; Mj`g84  
3,?LpdTS  
IG&twJR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uHq;z{ 2GI  
mDx=n.lIz  
template < typename Func, typename aPicker > M+*K-zt0  
class binder_1 /j-c29nz  
  { {2k]$|  
Func fn; //'&a-%$^  
aPicker pk; +xd@un[r<  
public : 'xLXj>  
RsYMw3)G  
template < typename T > S)?N6sz%  
  struct result_1 E0AbVa.  
  { vXm'ARj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7=/iFv[  
} ; /cT6X]o8  
ZUkM8M$c  
template < typename T1, typename T2 > C_Z/7x*>d  
  struct result_2 3 Ak'Ue  
  { YSrjg|k*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &\%\"Zh  
} ; ""A6n{4  
[bw1!X3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O?ODfO+>  
)-0+O=v  
template < typename T > /_qHF-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !_FTy^@c2  
  { iI>7I<_  
  return fn(pk(t)); =3ovaP  
} 9kh MG$  
template < typename T1, typename T2 > [(eX\kL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f `D( V-4  
  { 70'gVCb  
  return fn(pk(t1, t2)); _xmQGX!|  
} <<b]v I  
} ; uW [yNwM  
3b|=V  
?GlXxx=eV  
一目了然不是么? Si@ 6'sw  
最后实现bind N\];{pe>  
AOJ[/YpM  
!C h1q  
template < typename Func, typename aPicker > ,Js-'vX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) % m"Qg<  
  { ,,!P-kK$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |]9L#  
} zk"8mTg  
9)t[YE:U3!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @]]&^ 7  
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。 9g\;L:'  
TyjZ  
十一. phoenix plp-[eKcD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J.'%=q(Sb  
mz+UkA'  
for_each(v.begin(), v.end(), fs?H  
( )ki Gk}2  
do_ ^`B;SSV  
[ =H3tkMoi2  
  cout << _1 <<   " , " #4JLWg  
] z1]nC]2  
.while_( -- _1), ;rF[y7\  
cout << var( " \n " ) r<4j;"lQK  
) Oet+$ b  
); ,<Z,-0S  
\7%#4@;?  
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: ;b:'i& r  
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 5\= y9Z- x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N .H<'Q8&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /&<V5?1|  
!/!ga)Y  
PR]b ]=  
template < typename Cond, typename Actor > Wa7wV 9  
class do_while ]<C]`W2{  
  { c#>(8#'.U  
Cond cd; vS)>g4  
Actor act; 1;H"4u_IG&  
public : -jy0Kl/p  
template < typename T > T=)qD2?  
  struct result_1 !\[JWN@v  
  { d,?Tq  
  typedef int result_type; KPI96P  
} ; 3h:y[Vm#9y  
gnjhy1o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fIl!{pv[  
jw9v&/-  
template < typename T > _Z!@#y@j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GGhk~H4OP  
  { i#hFpZ6u  
  do SJ<v< B  
    { atF#0*e>  
  act(t); bc4V&  
  } ]d-.Mw,'  
  while (cd(t)); '5 ~cd  
  return   0 ; as|w} $  
} \ ZE[7Ae  
} ; pA8As  
pmvd%X\f  
];4!0\M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U: Wet,  
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。 rv(?%h`  
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。 4l%1D.3-O  
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。 w3ni@'X8  
下面就是产生这个functor的类: !& >`  
 u\L}B!  
q :TNf\/o  
template < typename Actor > pm,xGo2  
class do_while_actor "GQ Q8rQ  
  { %^HE^ &  
Actor act; 9i}$245lB  
public : y:}qoT_.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TKv!wKI  
uBa<5YDF  
template < typename Cond > R-j*fO}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |Rz.Pt6  
} ; DegbjqZ#  
O"+0 b|  
GaG>0 x   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8>,w8(Nt  
最后,是那个do_ %ACW"2#(  
m|B=&#  
* l1*zaE  
class do_while_invoker ;_)~h$1%=  
  { >*8V]{f9  
public : SXZ9+<\  
template < typename Actor > ESIP+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *k}m?;esb  
  { xNf}f 9 l  
  return do_while_actor < Actor > (act); UGI<V!  
} wuA?t  
} do_; v={{ $=/t  
~}}<+JEEO  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :86:U 0^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 nYj rEy)Q  
最后来说说怎么处理break和continue R-S<7Q3E0=  
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。 #%\0][Xf  
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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