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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kS1?%E,)q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U])$#/ v  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, vHM,_I{  
s~n@|m9k  
^udl&>  
\Jm^XXgS  
  class filler #CTeZ/g  
  { ;:Q&Rf"@%  
public : U C..)9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} TS49{^d$  
} ; H tAO9  
o3,}X@p  
\SyG#.$  
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: .Hm1ispq  
:O/QgGZN$  
R}T\<6Y  
X6G2$|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }[b3$WZ  
D0VbD" y  
A40Q~X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [Nv)37|W  
H*E4+3y  
..;ep2jSs  
b<8,'QgB  
二. 战前分析 "pTU&He  
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。 ),5|Ves;t[  
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 _ 0h)O  
&at>sQ'  
]%eyrbU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 91\]Dg  
  /* --------------------------------------------- */ Bhg,P.7  
vector < int *> vp( 10 ); kX "*kD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?~=5 x  
/* --------------------------------------------- */ H C(7,3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); u5rHQA0%  
/* --------------------------------------------- */ YlJ_$Q[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Ngw/H)<c  
  /* --------------------------------------------- */ ~U+W4%f8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RhD   
/* --------------------------------------------- */ z#Db~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |"i"8~/@<  
Yx':~  
nNpXkI:  
't n-o  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3e ?J#;  
1._1, _2是什么? g66x;2Q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 EWK?vs  
2._1 = 1是在做什么? Zr|z!S?aSC  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &h'NC%"v  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 M~P h/  
5nS}h76mZ  
H{ I,m-  
三. 动工 DT[WO_=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: o|Kd\<rY  
bA02)?L  
"] [u  
pz ~REsx  
template < typename T > 4;V;8a\A  
class assignment NEW0dF&)  
  { ZYs?65.  
T value; <8YIQA  
public : !P@4dG  
assignment( const T & v) : value(v) {} [Y-3C47  
template < typename T2 > Z}yd` 7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } St;@ZV  
} ; SdNxSD$Q  
8)XAdAr  
,)PpE&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;uN&yj<}a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -7(,*1Tk  
d:JP935  
wj 15Og?  
()(^B}VK  
  class holder 0 LQ%tn  
  { .tA=5 QY,  
public : ",P?jgs^g5  
template < typename T > H?wf%0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const EqF>=5*  
  { h.4FY<  
  return assignment < T > (t); `i)Pf WdBN  
} >6Ody<JPHP  
} ; q_z;kCHM  
=h,J!0Y  
?yKG\tPhM  
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: `2hLs _  
n*rXj{Kt  
  static holder _1; VYnB&3 %DF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 x{9$4d  
,jdTe?[*^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 52.%f+Oa  
而不用手动写一个函数对象。 tu6<>  
P1dFoQz  
hr`,s!0Y  
KskPFXxP  
四. 问题分析 3*#$:waGd  
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。 " 1%\Fil  
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。 }%`f%/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 OXS.CFZM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7[:?VXQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2)9XTY 6$  
BMItHn].  
五. 问题1:一致性 <z8z\4Hz  
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?| g"v6UZ\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _*-b0}T   
+zZ]Txb(  
struct holder 5#mHWBGd7  
  { (o4':/es  
  // t@!A1Vr@  
  template < typename T > WXd#`f%  
T &   operator ()( const T & r) const IAMtMO^L  
  { H^<?h6T  
  return (T & )r;  Y}e3:\  
} <4P.B?-/t  
} ; C=(~[Y  
";TqYk=-  
这样的话assignment也必须相应改动: wowWq\euY  
? kCo/sW  
template < typename Left, typename Right > ?I"FmJ;  
class assignment ?KG4Z  
  { ~(]'ah,  
Left l; 5? *Iaw  
Right r; 4@=[r Zb9  
public : pER[^LH_)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `a5,5}7v%`  
template < typename T2 > 8=u88?Bh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \ESNfL5  
} ; 5MK.>3fE  
)}@Z*.HZL  
同时,holder的operator=也需要改动: .t.4y. 97  
*1h@Jb34  
template < typename T > 0u bf]Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const SK 5__Ix  
  { y\R-=Am".  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :PNhX2F  
} vHN/~k#  
F]cc?r312  
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。 VVqpzDoXG  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (@Eb+8Zd  
6kO+E5;X  
return l(rhs) = r; wlpcuz@  
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。 [a7S?%>Bh  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]L?WC  
|Elz{i-  
template < typename Tp > 74a k|(!  
class constant_t * yGlX[  
  { WnhH]WY  
  const Tp t; Rm Q>.?  
public : 2=$ F*B>9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )h1 `?q:5  
template < typename T > (zw.?ADPCT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .}Hs'co  
  { d>wG6Z,|  
  return t; :3D[~-/S  
} [6)vD@  
} ; V o%GO 9b;  
= Q"(9[Az  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U["IXR#  
下面就可以修改holder的operator=了 j.:f =`xf  
64D4*GQ  
template < typename T > {6iHUK   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n1)].`  
  { 0>:`|IGnT2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *_"lXcG.  
} orhze Oi\  
i}@5<&J  
同时也要修改assignment的operator() =Ds&ArG  
~zDFL15w  
template < typename T2 > ;Bat--K7+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [Vj|fy4  
现在代码看起来就很一致了。 SDO~g~NTp  
LG'1^W{a  
六. 问题2:链式操作 :|Bzbn=N2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t![972.&  
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。 1pT/`x  
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。 N@8tf@BT   
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。 ^9XAWj"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <Ys7`e6eY  
4Yd$RP  
template < typename T > |UN#utw{^Y  
struct result_1 A/.z. K  
  { >Sm#-4B-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ca0t}`<S  
} ; i8.OM*[f  
RY*yj&?w [  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: xI8v'[3  
q,]57s  
template < typename T > 8},fu3Z  
struct   ref JB HnJm  
  { r6 L  
typedef T & reference; D1EHT}  
} ; t}gK)"g  
template < typename T > '>>@I~<\  
struct   ref < T &> n;k B_i*l  
  { I bE Nq  
typedef T & reference; jyC>~}?  
} ; hcQv!!Q"k$  
`7'=~BP?X  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [H>/N7v19*  
,62BZyT,T,  
template < typename T > 2Oy-jM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Rr>""  
  { _? u} Jy_  
  return l(t) = r(t); v[>8<z8  
} hYh~[Kr^@^  
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。 6H:EBj54?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {=_xze)  
Y 4*?QBYA  
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 *'R2Lo<C  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >IHf5})R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0!`!I0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1 w9Aoc  
最后的布局是: E5$uvxCI  
                Add }j,G)\g#  
              /   \ x2+M0 }g  
            Divide   5 -ha[xM05  
            /   \ ;^P0+d^5C  
          _1     3 %xt\|Lt  
似乎一切都解决了?不。 #K/#-S  
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。 Y'o.`':\~  
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。 U6 H@l#  
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: O9F#gO|!  
Y+"Gx;F>  
template < typename Right > JDBNi+t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "`5BAv;u  
Right & rt) const ]j< & :_  
  { m ,TYF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ooT~R2u  
} n:YA4t7S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )F:UkS  
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。 !_h<w?)  
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。 }Yp]A  
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。 =JB1]b{|  
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。 kk3G~o +  
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? 9_pOV%Qs  
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: ^os|yRzV*M  
8 9f{8B]z  
template < class Action > jVdB- y/r  
class picker : public Action j~Ubpf  
  { M hg_z.Z  
public : L@6T~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _1P8rc"Dx  
  // all the operator overloaded z>W'Ra6  
} ; 7(KVA1P66  
"_e /O&-cH  
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。 G-sA)WOF  
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: >"+bL6#  
44cy_  
template < typename Right > TzK[:o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h`/1JjP  
  { woR }=\K  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T13Jno  
} .R {P%r  
>zB0+l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I?i,21:5  
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。 CT#N9  
X.!|#FWb+  
template < typename T >   struct picker_maker e5fzV.'5  
  { $9O%,U@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; lDhuL;9e  
} ; }K\m.+%=d  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > < 5#}EiT5  
  { { Sn J  
typedef picker < T > result; HCKj8-*  
} ; Oe}6jcb6&  
2:& [r*  
下面总的结构就有了: S`GM#(t@_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 yTL<S'  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 NKb,>TO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Qz/1^xy  
至此链式操作完美实现。 ' fP`ET5  
~eHu +pv  
Se %"C&  
七. 问题3 ZtqN8$[6n  
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。 ^{Y9!R*9U*  
0|_d{/VK4  
template < typename T1, typename T2 > >R}p*=J  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E`>u*D$un~  
  { 5A=FEg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]QAMCu(>  
} l@ W?qw  
@.h|T)Zyr  
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: )s4a<S c]  
z gDc=  
template < typename T1, typename T2 > knJoVo]  
struct result_2 Ro|%pT  
  { Rc k k  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \@HsMV2+zN  
} ; )S6"I  
^J Y]w^u  
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? 73OYHp_j  
这个差事就留给了holder自己。 F[ 5\ x0  
    gT~Yn~~b  
b^]@8I[M  
template < int Order > /DBldL7yi  
class holder; $q~:%pQv  
template <> Gt;59}  
class holder < 1 > 1ti4 ZM  
  { 3A.T_mGCs  
public : 1W +QcK4k  
template < typename T > D/-$~u_o  
  struct result_1 L H`z '7&/  
  { Td6"o&0A!  
  typedef T & result; Fz4g:8qdA  
} ; e[a?5,s2  
template < typename T1, typename T2 > :F`yAB3  
  struct result_2 WMLsKoby  
  { xK3}z N$T  
  typedef T1 & result; 2{E"#}/  
} ; B> LL *  
template < typename T > H o;bgva  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fer~NlX  
  { o7W1sD1O  
  return (T & )r; \6U$kMGde  
} >AT T<U=  
template < typename T1, typename T2 > V;#bcr=Z<J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sjj*7i*  
  { e2PM^1{_  
  return (T1 & )r1; (G 3S+T 9  
} u9}k^W)E  
} ; 12,,gwh  
<>FpvdB  
template <> ;,yjkD[mWE  
class holder < 2 > _ X* A  
  { L'?0*t  
public : =icynW^Fr  
template < typename T > z3:tSjF  
  struct result_1  e ):rr*  
  { (\M&Q-xZ  
  typedef T & result; CgO&z<A!&  
} ; M'4$z^@Z  
template < typename T1, typename T2 > qJZ5w }  
  struct result_2 7pY7iR_  
  { fmhqm"  
  typedef T2 & result; x)<Hr,wd  
} ; R~R?0aq  
template < typename T > KLn.vA.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;{k`nv_6  
  { G*;6cV19  
  return (T & )r; eJ23$VM+9  
} Cg! ]x o  
template < typename T1, typename T2 > (yx9ox@rL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |NZVm}T  
  { \Y{^Q7!>:8  
  return (T2 & )r2; f2"1^M  
} tM$w0Cj  
} ; (7qdrAeP  
#K3`$^0 s  
>$yqx1=jW  
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> >。 DVWqrK}q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *l[;g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _V`Gmy[]p  
RvPC7,vh  
return l(i, j) = r(i, j); }H4Z726  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) fv",4L  
4/Yk;X[jk  
  return ( int & )i; O*ql!9}E{  
  return ( int & )j; x(Us O}  
最后执行i = j; C;6Nu W  
可见,参数被正确的选择了。 fQ,L~:Y =  
rIt#ps  
8JU9Qb]L'I  
?<iinx   
0;kp`hB  
八. 中期总结 $# /-+>  
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: h8Bs=T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !A\Qwg>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \MA 4>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $bd&$@sA  
azxGUS_i<  
#Wz7ju;  
w)hH8jx{  
&ZRriqsQg  
EC4RA'Bg1k  
九. 简化 .qcIl)3  
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。 POtj6 ?a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q3$AL@".  
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: ;ss,x  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 uq>\pO&P  
  +-*/&|^等 &pCNOHi|  
2. 返回引用。 [a<u cJ  
  =,各种复合赋值等 &C.{7ZNt  
3. 返回固定类型。 8~=<!(M)m/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'TF5CNX  
4. 原样返回。 7( &\)qf=n  
  operator, Vk/!_)  
5. 返回解引用的类型。 ^rmcyy8;g  
  operator*(单目) 'V=i;2mB*  
6. 返回地址。 :q.g#:1s  
  operator&(单目) tR,&|?0  
7. 下表访问返回类型。 ;w/|5 ;{A;  
  operator[] NT^m.o~4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 LB1AjNJ  
  operator<<和operator>> YQ&Ww|xe  
5p.vo"7  
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。 6i6m*=h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9Dq^x&z(  
u]W$' MyY  
template < typename Left > vCf{k  
struct value_return [=})^t?8  
  { atW=xn  
template < typename T > UkE  fuH  
  struct result_1 TJHab;7F  
  { sUc_)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; UC!?.  
} ; < ] ~FX 25  
<}@*i  
template < typename T1, typename T2 > XA&Vtgu  
  struct result_2 oV)#s!  
  { DHUK_#!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; R|jt mI?  
} ; s+@+<QE  
} ; m0I)_R#X[  
*?2aIz"  
&DX&*Xq2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /Ria"lLv  
% Rv ;e  
下面我们来剥离functor中的operator() e;M#MkP7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8QYP\7}o  
jf`QoK  
return l(t) op r(t) KlMSkdmW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3tO=   
return op l(t) _M;n.?H  
return op l(t1, t2) ;.O#|Z[  
return l(t) op xnuu#@f  
return l(t1, t2) op 9vQI ~rz?  
return l(t)[r(t)] Y ]xFe>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Z%Kkh2-uh  
_ (U|Kpi  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: #%~PNki  
单目: return f(l(t), r(t)); (R.l{(A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o =oXL2}  
双目: return f(l(t)); S,ENbP%0r  
return f(l(t1, t2)); |XDbf3^6  
下面就是f的实现,以operator/为例 -x~4@~  
W E-cq1)  
struct meta_divide s?fO)7ly  
  { +f}u.T_#  
template < typename T1, typename T2 > 0tL#-47  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9BZyCz  
  { `b11,lg  
  return t1 / t2; !mjrI "_  
} BHNcE*U}@?  
} ; eWN[EJI<  
.T2P%Jn.  
这个工作可以让宏来做: ! sN~w  
yDuMn<=3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ XF6ed  
template < typename T1, typename T2 > \ 'n>v}__&|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; sjZ@}Vk3b  
以后可以直接用 gB3Tz(!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4Y2!q$}I+  
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 8|z@"b l)  
(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。。。) lU`}  
H%peE9>$  
!Ojf9 6is  
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 (bX77 Xr  
Smt&/~7D%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6m~N2^z  
class unary_op : public Rettype 4N!Eqw  
  { e5}KzFZmZ  
    Left l; LLMom.  
public : !kTI@103Wd  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |7pi9  
w1Xe9'$Qb  
template < typename T > wNfWHaH" m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const + a,x  
      { }akF=/M  
      return FuncType::execute(l(t)); aqw;T\GI+~  
    }  )S8fFV  
pV^(8!+  
    template < typename T1, typename T2 > &OM e'P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e5GJ:2sH  
      { <o aVI?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Vx~N`|yY  
    } # :)yh]MP  
} ; pX/42W  
RBA{!  
 CJ~gE"  
同样还可以申明一个binary_op URo#0fV4C  
yP~O C|Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,. K}uW  
class binary_op : public Rettype @ptE&m  
  { M[= #%U3*N  
    Left l; !eC]=PoY  
Right r; O>M4%p  
public : # ~I.F4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'QP~uK  
q83!PI  
template < typename T > Y) ig:m]#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (2l?~CaK  
      { @hG]Gs[,o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); OsGKlWM/  
    } dfa^5`_  
sN8)p%'Lg  
    template < typename T1, typename T2 > >T)#KQ1t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ol7^T  
      { VGVb3@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ImG7E w  
    } jgyXb5GY  
} ; skeXsls  
H!81Pq~  
rHMr8,J;  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 c+bOp 05o-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6a%dq"5 +  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) FRR`<do5$,  
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。 { ML)F]]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }u `~lw(Z  
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。。。 ^h5h kIx0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'ZXd |WI  
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) +FGw)>g8'm  
下面是修改过的unary_op 5/f"dX  
gNj~o^6|@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <`P7^ 'z!  
class unary_op 1oSU>I_i  
  { q(n PI  
Left l; 0+m4 }]6l  
  <W2 YG6^i  
public : dJf#j?\[  
OV+|j  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g4U`Qf3  
ol#4AU`  
template < typename T > so]p1@K  
  struct result_1 RX cfd-us  
  { FhAYk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +DR,&;  
} ; _C&XwC Im  
Tz<@k  
template < typename T1, typename T2 > -SeHz.` N  
  struct result_2 >713H!uj  
  { 62Q`&n6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~ ~U,  
} ; l2ww3)Z  
Y2&hf6BE  
template < typename T1, typename T2 > } >z l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &f_ua)cyY  
  { ` & {  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 11Y4oS  
} s<b(@L 1  
9_&N0>OF  
template < typename T > U3rpmml  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RGC DC*\  
  { L8.u7(-#  
  return OpClass::execute(lt(t)); zYZ^/7)  
} ^3 6oqe{  
eZ`x[g%1  
} ; $:!L38[7$  
0WO-+eRB/  
%&\DCAFk  
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 X6 SqOb\(a  
好啦,现在才真正完美了。 Z-;I,\Y%  
现在在picker里面就可以这么添加了: O[|prk,  
i^_?C5  
template < typename Right > r(i!".Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?'%9  
  { sNbCOTow  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qV&ai{G:  
} YLkdT%  
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。 y|h:{<  
vIpitbFC  
\ x>#bql+  
227 Z6#CF!  
/`H{ n$  
十. bind G}N T[  
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。 bQBYzvd  
先来分析一下一段例子 yh{Wuz=T  
3+tr_psH  
m`B .3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} US2Tdmy@05  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bG&vCH;}%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 c8}jO=/5+  
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。 nX\Q{R2  
我们来写个简单的。 biy[h3b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N3SB-E+  
对于函数对象类的版本: F2WMts  
LvbS")  
template < typename Func > -5.~POO  
struct functor_trait wpS $ -  
  { MgG_D6tDM  
typedef typename Func::result_type result_type; Ua\<oD79]  
} ; ^,,lo<d_L  
对于无参数函数的版本: P%_PG%O2p  
yaWHGre  
template < typename Ret > YM4njkI7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q ~>="Yiu  
  { T*v@hbJ  
typedef Ret result_type; b _%W*Q  
} ; C=!YcJ9  
对于单参数函数的版本: |p"4cG?)  
n.tJ-l5[  
template < typename Ret, typename V1 > O9jpt>:kZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > GJ P\vsaQ  
  { fNNik7  
typedef Ret result_type; D! $4  
} ; +x:-W0C:  
对于双参数函数的版本: QoTjKck.  
>7j(V`i"y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > le.(KgRS4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > bc ;(2D  
  { >^(Q4eU7!  
typedef Ret result_type; 3E`poE  
} ; |C_sP,W  
等等。。。 a]nyZdt`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy rn"}@5  
+~cW0z  
template < typename Func > $kCXp.#k@~  
struct func_return x39n7+j4  
  { xGVL|/?8  
template < typename T > I$vM )+v=  
  struct result_1 FEq R7  
  { p&<X&D   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v.pj PBU1  
} ; }Pf7YuUZZ  
o^b4l'&o  
template < typename T1, typename T2 > .X(*mmH  
  struct result_2 `z]MQdE_w  
  { dX>l"))yR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; itmQH\9 8  
} ; 7.DAwx.HYK  
} ; ~n $e  
f[$9k}.  
dab[x@#r>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ({l!'>?  
c N^,-~U  
template < typename Func, typename aPicker > +5C*i@v  
class binder_1 )Og,VXEB  
  { KtY_m`DY4R  
Func fn; ecl$z6'c  
aPicker pk; IsjD-t  
public : \/ 8 V|E  
Gkq<?q({t  
template < typename T > %U$PcHOo  
  struct result_1 2gC.Z:}  
  { tE>hj:p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; KXy|Si8w  
} ; c7$U0JO  
)/1,Ogb%_  
template < typename T1, typename T2 > Z-BPC|e  
  struct result_2 ;q6FdS  
  { B\z4o\am%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SOPQg?'n=V  
} ; %`Q<_LTU  
-A A='s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Axtf,x+lH  
,0=@cJ  
template < typename T > B U^3Ux$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]\Tcy[5  
  { U]h5Q.<SG  
  return fn(pk(t)); !ENb \'>J>  
} wZV/]jmlEt  
template < typename T1, typename T2 > jSyF]$"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DMY?'Nts!  
  { "jyh.@<  
  return fn(pk(t1, t2)); 38hAg uZX  
} Im\{b=vT  
} ; MxXu&.| _  
,:!dqonn  
]c \gUU  
一目了然不是么? utz!ElzA  
最后实现bind TLk=H Gw  
u\-f\Z7  
Jc:gNQCsP  
template < typename Func, typename aPicker > -r!N; s$t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k^IC"p Uc  
  { Jm+hDZrW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,&\uuD&.@  
} Yy"05V.  
^|(w)Sy  
2个以上参数的bind可以同理实现。 liUrw7,  
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。 [foZO&+!  
K 8gd?88  
十一. phoenix 5r:SBt|/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: i-b++R/WN  
|W/_S^C  
for_each(v.begin(), v.end(), Rj|8l K;,  
( ;J[1S  
do_ 4oF8F)ASj  
[ 3PEv.hGx  
  cout << _1 <<   " , " ZMHb  
] :(|;J<R%_  
.while_( -- _1), Ba\l`$%X  
cout << var( " \n " ) T`;>Kq:s  
) l(T CF  
); )bqfj>%#c  
/Wh} ;YTv^  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: }D7q)_g=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor L{)e1p]q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !6pOY*> j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: FX FTf2*T  
xsx @aF  
z~/z>_y$nv  
template < typename Cond, typename Actor >  pv=g)  
class do_while ;^Vsd\ac0  
  { K>h=  
Cond cd; 8gv \`  
Actor act; aIv>X@U}  
public : 5_ @8g+~  
template < typename T > m q`EM OH  
  struct result_1 iR9 $E  
  { 4*4s{twG  
  typedef int result_type; ;R E|9GR  
} ; T<|B1jA  
J>YwMl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} af61!?K  
ey@]B5  
template < typename T > o yBBW?m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2NLD7A  
  { ^G+1nY4? J  
  do x?:[:Hf   
    { }jM&GH1  
  act(t); /#z5bo  
  }  eU"!X9  
  while (cd(t));  $&96qsr  
  return   0 ; 0sv#* &0=  
} ;^}gC}tq  
} ; FY [WdZDZ  
uoYG@L2  
dyRKmLb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9pKN^FX,76  
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。 JpEE'#r|  
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。 6 s{~9  
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。 [2UjY^\;T  
下面就是产生这个functor的类: )z/+!y  
]A:n]mL  
C`z[25o  
template < typename Actor > bsw0+UY=9  
class do_while_actor !>g_9'n'  
  { Ll%CeP  
Actor act; 5Xu2MY=  
public : wR\Y+Z   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} CA)DQYp{  
"P<IQx  
template < typename Cond > >(s)S[\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 31 \l0Jg  
} ; :b[ [}'  
8<C u S  
RU3:[ (7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WG8}}`F|  
最后,是那个do_ LfEeFF=#n  
5w)tsGX\  
e`%U}_[d  
class do_while_invoker @vdBA hXk  
  { gwDQ@  
public : TT3GFP  
template < typename Actor > \kU0D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aA?Uf~ "t  
  { &FF%VUfQJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); x2 *l5t  
} I@a y&NNh  
} do_; .5*h']iFr1  
;0ap#6T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )mw#MTv<[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +:3K?G -  
最后来说说怎么处理break和continue ct+ ;W  
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。 g5X;]%:  
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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