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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {tWfLfzU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 A\4 Gq  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, &p=~=&g=  
y99G3t  
7RdL/21K  
i&_sbQ^  
  class filler uX.Aq@j  
  { {Ziq~{W_  
public : z#,?*v  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yGS._;#R  
} ; T( ;BEyc?  
bZ3CJ f&mE  
|$1j;#h  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: g{<3*,  
anl?4q3;9  
!_x-aro3<  
xss D2*l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); apw8wL2  
t`F%$q  
DK4V/>@8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N18Zsdrp  
&3u* zV$  
&<!I]:Y  
>TL0hBaaR  
二. 战前分析 VaQ}XM  
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。 [bGdg  
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 Q^mJ_~  
hTg%T#m  
Kx<bVK4"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8(g:i#~  
  /* --------------------------------------------- */ hP 9+|am%  
vector < int *> vp( 10 ); N:&^ql4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *a$z!Ma3h  
/* --------------------------------------------- */ V2.MZ9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); u_:" u  
/* --------------------------------------------- */ 0Q>Yoa 11  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u9VJ{F  
  /* --------------------------------------------- */ /D~z}\k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6'qs=Ql  
/* --------------------------------------------- */ B&.XGo)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B3I< $  
j\Q_NevV  
3!*J;Y  
yq;gBIiZ  
看了之后,我们可以思考一些问题: lIOLR-:4j  
1._1, _2是什么? )9@Ftzg|  
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。 T_B$  
2._1 = 1是在做什么? n*_FC  
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。 Dk[[f<H_{  
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。 lT$A;7[  
E-! `6  
6oJ~Jdn'  
三. 动工 ZEApE+m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pLk?<y  
t,=khZ  
u1>|2D  
E@[`y:P  
template < typename T > eb+[=nmP  
class assignment a2p<HW;)m  
  { (wbG0lu  
T value; 81aY*\  
public : ^Z}INUv]7  
assignment( const T & v) : value(v) {} iL5+Uf)E3  
template < typename T2 > seq S*^7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *K0CUir|  
} ; r[~K m5  
%} \@Wk~  
.Olq_wuH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >eJk)qM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >gVR5o  
srC'!I=s>8  
0! !pNK%(  
)8e_<^M  
  class holder WU}JArX9  
  { Zx`hutCv  
public : 5$zC,g*#  
template < typename T > t|%iW%m4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e `_ [+y  
  { r$.ek\D5  
  return assignment < T > (t); k*lrE4::a  
} v( (fRX.`  
} ; *4+;E y  
BU])@~$  
qFvtqv2  
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: rF 7EO%,  
:Fm+X[n  
  static holder _1; Pm;"Y!S<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #ljfcQm  
Y+WOU._46I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -bKli<C  
而不用手动写一个函数对象。 59ro-nA9v  
L6U[H#3(  
xt40hZ$  
Oja)J-QXb  
四. 问题分析 2:2rwH }e  
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。 ;XGG&M%3  
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。 Y_f6y 9?ZE  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 yjN|PqtSV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [l'~>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 PsLuyGR.<  
=;c? 6{<1  
五. 问题1:一致性 QbS w<V  
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?| S{J$[!F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %.<w8ag  
 aA0aW=R  
struct holder VJJw"4DJ  
  { V^.~m;ETu]  
  // hv7!x=?8  
  template < typename T > cH"M8gP#  
T &   operator ()( const T & r) const spn1Ji  
  { I[&z#foN=w  
  return (T & )r; tjO||]I  
} dkRJ^~  
} ; c+-L>dsss  
WvNX%se]3  
这样的话assignment也必须相应改动: QbpRSdxy`$  
m",$M>  
template < typename Left, typename Right > aoMQ_@0  
class assignment b6oPnP_3P  
  { v,1.n{!;  
Left l;  :E'38~  
Right r; 1>l {c  
public : oREZ^pE@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nG{j x_{`  
template < typename T2 > J&Le*R'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } voV=}.(p  
} ; ;>|:I(l;  
ILTd*f  
同时,holder的operator=也需要改动: I)DLnnQQ  
j3z&0sc2(0  
template < typename T > o_os;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &|Z:8]'P  
  { T4qbyui{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ugucq},[  
} )Q(tryiSi  
Jp_{PR:&  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 F]SexP4:A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E}\^GNT  
QT\S>}  
return l(rhs) = r; Q_LPLmM  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 IN`05Q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fm:/}7s  
y&9v0&o  
template < typename Tp > +<@7x16  
class constant_t %E~4Ur  
  { 3(6i6 vV  
  const Tp t; q^Oq:l$s  
public : N$?mula  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7P:0XML}  
template < typename T > Yq<D(F#qx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :]e:-JbT4z  
  { GVn7#0x  
  return t; ,GZ(>|  
} yq\)8Fe  
} ; %=\h=\wt  
h Sr#/dw&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 p;BdzV>  
下面就可以修改holder的operator=了 <k/'mBDk  
u|9^tHT>  
template < typename T > `;5UlkVZ5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const az0( 54M  
  { !tHqF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 18V*Cu  
} esbxx##\  
k/!Vv#8  
同时也要修改assignment的operator() M ~.w:~Jm  
LDr!d1A  
template < typename T2 > Ri aO`|1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } EmG`ga)s  
现在代码看起来就很一致了。 C[? itk!  
@+B .<@V  
六. 问题2:链式操作 g|e^}voRM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `=b*g24z[N  
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。 NZ9`8&93  
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。 J'^BxN&  
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。 SM! [ yC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F)5QpDmqb  
1H-R-NNJ:  
template < typename T > RYS]b[-xZz  
struct result_1 mkrvWZjZX  
  { BAg*zYV7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?GB($D=Y'&  
} ; cV)fe`Gg  
(al7/EhY  
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: ^=E4~22q  
6SlE>b9tA  
template < typename T > 0!_D M^3  
struct   ref T?^AllUZQR  
  { nLQ 3s3@1>  
typedef T & reference; X& O o1y  
} ; -(Taj[;[  
template < typename T > /2Y Nu*v  
struct   ref < T &> Y\sLwLLlG  
  { ~}z p}Pt  
typedef T & reference; I?s)^'  
} ; 5|S|HZ8G  
>UWL T;N/W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `S{< $:D  
y%}Po)X]f  
template < typename T > @Mt6O _V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L'"20=sf  
  { 7 fqK{^ L  
  return l(t) = r(t); _6^vxlF  
} 7b:oz3?PI  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 |C7GI[P  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X\X  
\qV5mD]"M  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 >xJt&jW-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: eV1O#FLbi  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H:d{Sru  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4xe:+sA.N  
最后的布局是: `H+ 7Hj  
                Add ZRD* ^9)  
              /   \ CHN!o9f  
            Divide   5 9SC#N 5V  
            /   \ Xdq2.:\  
          _1     3 T1\Xz-1  
似乎一切都解决了?不。 H<X4R  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 P}DrUND  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 L1P]T4a@)  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 5#$E4k:YV  
S;i^ucAF  
template < typename Right > $-M1<?5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nU)}!` E  
Right & rt) const NTs< ;ED  
  { C[n,j#Mvje  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6(D K\58  
} DY~~pi~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7{8!IcR #  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 eem.lVVD  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 :}UWy?F  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 }@!d(U*  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 mZ ONxR6q$  
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? 3(E"$Se,f  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: X OJ/$y  
)&se/x+  
template < class Action > c^A3|tCi  
class picker : public Action iWGgt]RJ  
  { 7{v0K"E{  
public : 08yTTt76t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j)'V_@  
  // all the operator overloaded ;# {XNq<1  
} ; [WY NA-O  
J);1Tpm  
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。 Rk2ZdNc\  
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: ]/JE#  
A9p$5jt7  
template < typename Right > A6q,"BS^d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f.V0uBDN  
  { HP*x?|4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jR }h3!  
} JEU?@J71O  
&tLg}7?iB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >pG]#Z g  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 |X~T</{8i  
V6BCW;   
template < typename T >   struct picker_maker j 7a;g7.  
  { x%vt$dy*8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b0m1O.&I_  
} ; 3ZC to[Y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _GI [SzD  
  { (^eE8j/K  
typedef picker < T > result; vh KA8vr  
} ; .7+_ubj&,  
wV W+~DJ  
下面总的结构就有了: $-5iwZ  
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。 8^c|9ow  
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。 \1aj!)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  5t:4%  
至此链式操作完美实现。 pc^(@eD  
3M+hjc.  
75Jh(hd(  
七. 问题3 <IK8 Ucp  
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。 DK*2 d_  
9i,QCA  
template < typename T1, typename T2 > v;?t=}NwF  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YpL{c*M  
  { m-*du(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6LNm>O  
} QIBv}hgcy  
_S2QY7/  
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: "MZVwl"E#  
Lo7R^>  
template < typename T1, typename T2 > /LPSI^l!m  
struct result_2 fVb&=%e  
  { g9GE0DbT`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lJ R",_  
} ; CuT[V?^iD  
[AE]0cO@  
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? L7q%u.nB1  
这个差事就留给了holder自己。 1i2jYDB"  
    /bfsC& 3  
KB *[b  
template < int Order > -Ww'wH'2  
class holder; :Oa|&.0l?  
template <> E-.M+[   
class holder < 1 > 'S@h._q  
  { S7E:&E&  
public : &qMSJ  
template < typename T > tA}O'x  
  struct result_1 D-E30b]e  
  { _2}i8q:  
  typedef T & result; :E@"4O?<Y)  
} ; -]W AB9  
template < typename T1, typename T2 > 1UyI.U]  
  struct result_2 A;Xn#t ,(K  
  { Ur?a%]  
  typedef T1 & result; `Qaw]&O  
} ; Y;xVB" (  
template < typename T > $N+a4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Le|Ho^h,Y  
  { vxk1RL*Xu  
  return (T & )r; v)okVyv  
} wEQV"I  
template < typename T1, typename T2 > ;w}ZI<ou  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K}&|lCsb  
  { \Ao M'+  
  return (T1 & )r1; iNd 8M V  
} }y x'U 3  
} ; ]{.rx),  
TP'EdzAT  
template <> cDm_QYQ  
class holder < 2 > `[VoW2CLH+  
  { 3xp%o5K  
public : 1ncY"S/VO  
template < typename T > %]r@vjeyd  
  struct result_1 xo7H^!_   
  { d_1w 9 F A  
  typedef T & result; EoIP#Cnd1  
} ; "Z&{  
template < typename T1, typename T2 > fC&Egy  
  struct result_2 PG&@.KY  
  { y9pQ1H<F;  
  typedef T2 & result; T&w3IKb|}  
} ; 4F)z-<-b  
template < typename T > .!l#z|/x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \_De( p  
  { #wk'&XsC#z  
  return (T & )r; Z +(V'e;  
} "_}Hzpy5k  
template < typename T1, typename T2 > ~Pv4X2MO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j'X]bd'  
  { t?QR27cs$  
  return (T2 & )r2; k .KN9=o  
} |Y0BnyGK  
} ; kbM4v G  
{%N*AxkvId  
|L%F`K>Z:  
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> >。 Ke~a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sn}U4=u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -KCm#!  
bo0m/hVU  
return l(i, j) = r(i, j); j42U|CuK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  [^8*9?i4  
`.#e4 FBW  
  return ( int & )i; 6^if%62l&  
  return ( int & )j; V[HHP_  
最后执行i = j; {y`afuiB  
可见,参数被正确的选择了。 9"I/jd0B  
eH(8T  
C-@@`EP  
P%ev8]2  
#J\ 2/~  
八. 中期总结 ++5W_Ooep  
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 SFHf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =V/$&96Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 : \:jIP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O<)"k j 7  
Z>wg o@z%  
<6Y o%xt  
ppM d  
4 "@BbVYR  
.%M=dL>  
九. 简化 %)i?\(/  
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。 RI')iz?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vaxNF%^~yN  
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: _$9<N5F.,o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 13'tsM&  
  +-*/&|^等 kbI:}b7H  
2. 返回引用。 y9=/kFPRm  
  =,各种复合赋值等 QG4#E$ c  
3. 返回固定类型。 _E{SGbCCi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J&@[=zBYw  
4. 原样返回。 S5-}u)XnH  
  operator, "6gu6f  
5. 返回解引用的类型。 )z=`,\&p:  
  operator*(单目) S=0zP36kH:  
6. 返回地址。 ;k9s@e#a  
  operator&(单目) 0"ZB|^c=  
7. 下表访问返回类型。 kgEGL]G>  
  operator[] G!ty@ Fx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ",B92[}Ar  
  operator<<和operator>> xzyV| (  
DCACj-f  
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。 `2o/W]SSk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: c}U&!R2p{  
QukLsl]U  
template < typename Left > Ki,]*-XO  
struct value_return Aq^1(-g  
  { c#<v:b  
template < typename T > ([qw#!;w;  
  struct result_1 QNLkj`PL/  
  { vh"zYl`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >Yl?i&3n  
} ; '%. lY9D  
b* no.eB  
template < typename T1, typename T2 > gLaFIeF<+  
  struct result_2 l-Xxur5M'  
  { `jSxq66L p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pa~.[cBI  
} ; B+ud-M0  
} ; $-|`#|CBd  
VuN= JX  
&DYHkG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait OHdC t  
J)6RXt*!  
下面我们来剥离functor中的operator() 5%rD7/7N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Eyxw.,rB/  
a<kx95  
return l(t) op r(t) .8<bz4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V44IA[  
return op l(t) i5T&1W i  
return op l(t1, t2) 1 xm8w$%  
return l(t) op jQFAlO(E':  
return l(t1, t2) op * 8CI'UX  
return l(t)[r(t)] G +o)s  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <Qe30_<K  
u.ffZ]\7l  
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: X|{TwmHd  
单目: return f(l(t), r(t)); uCB7(<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s(w6Ldi  
双目: return f(l(t)); vj]-p=  
return f(l(t1, t2)); *[]7l]XK.  
下面就是f的实现,以operator/为例 +H,/W_/g  
fil'._  
struct meta_divide Pn\ Lg8  
  { +?5nkhH  
template < typename T1, typename T2 > zqh.U @  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N?eWf +C  
  { JK4vQWy  
  return t1 / t2; _Y4%Fv>@  
} t4R=$ km  
} ; aze}ko NE  
Ms ;:+JI  
这个工作可以让宏来做: Z 7rVM   
C:\BvPoO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~e~iCyW;S  
template < typename T1, typename T2 > \ byR|L:L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Kr3L~4>  
以后可以直接用 YDE;mIW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M. O3QKU4  
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 IGeXj%e  
(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。。。) f7c%Z:C#Y  
cY  ^>`  
paF$ o6\  
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 2 1.;lj  
S c_#BD.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L=nyloz,0  
class unary_op : public Rettype LE%3.. !  
  { 4:GVZR|-  
    Left l; M<hX !B  
public : qn}4PVn4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g]PmmK_L  
#]>Z4=]v  
template < typename T >  i1v0J->  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AP&mr1_  
      { AC;ja$A#  
      return FuncType::execute(l(t)); 8XZS BR(Z  
    } 59A@~;.F  
RoCX*3d  
    template < typename T1, typename T2 > 49q\/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #q 'J`BC  
      { MA0 }BJoW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !)~b Un  
    } ,) ^4H>~V  
} ; D|lp3\`%  
b2]1Dfw  
$Tci_(V=F  
同样还可以申明一个binary_op .G8+D%%.  
GY@(%^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !8S $tk  
class binary_op : public Rettype 'au7rX(  
  { .21[3.bp/q  
    Left l; |zhVl  
Right r; ;LSdY}*%0  
public : R+ #(\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {+r0Nikx_  
`R]B<gp  
template < typename T > w ryjs!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M|IR7OtLV  
      { VX#4Gh,~N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); AG/?LPJ  
    } OE_;i}58  
F*Lm=^:  
    template < typename T1, typename T2 > RS'!>9I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }j9V0`Q  
      { d/oxRzk'L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); VA{2a7]  
    } cYHHCaCS  
} ; ], Xva`"  
7J?`gl&C  
$KDH"J  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 e lj]e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hn]><kaA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #'s}=i}y"C  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 `j+[JMr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /sHWJ?`&/,  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 4E\Jk5co,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 l Q/u#c$n  
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) x`:zC#  
下面是修改过的unary_op :2^j/  
6yZ!K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > mhTi{t_fHM  
class unary_op .[YM0dt  
  { .KH3.v/c|  
Left l; P")duv  
  %^1@c f?.  
public : (<y~]igy  
\Eqxmo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %C}TdG(C  
b|_Pt  
template < typename T > N0`v;4gF$]  
  struct result_1 Z1u:OI@(  
  { h,QC#Ak o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *2wFLh  
} ; o \ss  
s'/b&Idf8  
template < typename T1, typename T2 > |j3fS[.$  
  struct result_2 k4WUfL d  
  { L{XNOf3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rO#WG}E<"  
} ; ="X2AuK%1$  
Z*,Nt6;e  
template < typename T1, typename T2 > +"8AmN4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;Ohabbj*  
  { j p g$5jZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sJA` A  
} jvGGIb"&1  
)8ub1,C  
template < typename T > x""gZzJ$L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )q xZHV  
  { i n}N[  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q#+y}pOLP  
} _; 7{1n  
#9=as Y  
} ; ib$_x:OO"  
lN@SfM4\  
!2]eVO  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug df@r2 /Y  
好啦,现在才真正完美了。 6[cC1a3r:  
现在在picker里面就可以这么添加了: rK^Sn7U  
ShFC@)<lJ  
template < typename Right > 7;]n+QRfm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i{1SUx+Re  
  { sw:o3cC]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3RSiu}  
} PWU8 9YXp  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Rn] `_[)*~  
@D:$~4ks  
o u%Xnk~  
Q[5j5vry  
%5) 1^  
十. bind R 1CoS6  
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。 L?[NXLn+  
先来分析一下一段例子 f9R~RRz  
|ATz<"q>  
WX2:c,%:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ey icMy`7{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5G$sP,n  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QOb+6qy:3  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 R<"fcsU  
我们来写个简单的。 `TugtzRU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V_)G=#6Dy  
对于函数对象类的版本: (+M]C]  
>j&+mii  
template < typename Func >  _tl  
struct functor_trait UJ hmhI  
  { ED0Vlw+1  
typedef typename Func::result_type result_type; f=$w,^)M  
} ; v$H=~m  
对于无参数函数的版本: >%x N?%  
2.xA' \M  
template < typename Ret > nu'r `  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1=R6||8ws  
  { CJn{tP  
typedef Ret result_type; M|HW$8V3_2  
} ; *<.{sx^Gk  
对于单参数函数的版本: C2$_Ad=s  
y,D@[*~Xb  
template < typename Ret, typename V1 > +0{$J\s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]VuB2L[D  
  { O/Q7{5n  
typedef Ret result_type; wNNInS6  
} ; 0[/GEY@  
对于双参数函数的版本: 25:[VH$:4  
T4 :UJj}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?p&CR[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > CxvL!ew  
  { {>x6SVF  
typedef Ret result_type; nTG@=C#  
} ; !z EW)  
等等。。。 F_<n8U:Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]$4DhB  
3e)W_P*0?  
template < typename Func > [i"6\p&  
struct func_return +-s$Htx  
  { yniXb2iM  
template < typename T > -k4w$0)  
  struct result_1 IjshxNk  
  { v--Qbu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d*}dM "  
} ; ||xiKg  
C[4{\3\Va  
template < typename T1, typename T2 > SC Qr/Q  
  struct result_2 [osIQ!u;:  
  { eNQQ`ll@m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~g#$'dS  
} ; >EacXPt-O  
} ; )U2cS\k'7n  
H}ie D"T_  
%oee x1`=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 26e.Hu  
J*!_kg)>J  
template < typename Func, typename aPicker > 7I#<w[l>k  
class binder_1 aa-{,X"MF  
  { $u ae8h  
Func fn; `rWT^E@p5m  
aPicker pk; 5.IX  
public : pW y+oZ  
tz6N,4J?  
template < typename T > M/d6I$~7z  
  struct result_1 ?o>JX.Nl&7  
  { l?f%2:}m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; XCN^>ToD  
} ; [. rULQl  
6d# 7  
template < typename T1, typename T2 > 2#i*'.  
  struct result_2 4\#b@1]}  
  { EC:u;2f!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p%ve1>c  
} ; VR'R7  
'5f6 M^}|2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;2&ym)`  
N=vb*3ECg  
template < typename T > 7NFRCCXHQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X2[d15!9  
  { -ff@W m  
  return fn(pk(t)); ><HHO (74X  
} T4c]VWtD  
template < typename T1, typename T2 > [& d"Z2gK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u/ Gk>F  
  { \>G:mMk/  
  return fn(pk(t1, t2)); 0#/NZO  
} \]Nt-3|`0  
} ; i&di}x  
f"Z2,!Z;  
!GAU?J;<#2  
一目了然不是么? (O(X k+L  
最后实现bind Vm"{m/K0  
`mt x+C  
B-.QGf8K.  
template < typename Func, typename aPicker > +YX *.dW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xY=%+o.?*  
  { *"HA=-Z;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E S>iM)M  
} [YTOrN  
W,D$=Bg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )q8!:Z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 OL2 b  
N E/_  
十一. phoenix us,~<e0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |eu:qn8  
E*W|>2nx]  
for_each(v.begin(), v.end(), JYesk  
( 9aa cW  
do_ aCZ7G % Y  
[ (+x!wX( x  
  cout << _1 <<   " , " d1{%z\u a  
] h!!7LPxt  
.while_( -- _1), ^5{0mn_4i  
cout << var( " \n " ) Z37%jdr  
) D|gI3i  
); xU LcS :Q  
Y@#rGV>  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >39\u &)  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor vw'BKi F  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 wRCv?D`vV  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0;X0<IV  
? 3t]9z  
xC5`|JW  
template < typename Cond, typename Actor > (oG-h"^/  
class do_while [$]Kp9YD  
  { G?e\w+}Pj@  
Cond cd; qy^sdqHl@  
Actor act; D&]dlY@*  
public : D:I6nSoC  
template < typename T >  F<Y>  
  struct result_1 "b6ew2\  
  { mW 4{*  
  typedef int result_type; TPi=!*$&  
} ; 0Vwl\,7z9  
hAvX{]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dFw>SYrpu  
q)F@f /  
template < typename T > VM"z6@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^;DbIo\6H  
  { })TXX7[h  
  do s6HfN'  
    { iqAME%m  
  act(t); >=VtL4K^  
  } VYAz0H1-_  
  while (cd(t)); |\# 6?y[o  
  return   0 ; -6yFE- X/  
} D/<;9hw  
} ; 47 |&(,{  
eN Y?  
W>2m %q U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AfqthI$*m  
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。 H]a@"gO  
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。 rD*CLq K  
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。 /)LI1\ o  
下面就是产生这个functor的类: r)/nx@x  
:dM eNM-  
q s 0'}>  
template < typename Actor > slRD /  
class do_while_actor iL\eMa  
  { j%TcW!D-_  
Actor act; t9Y?0O}/  
public : Ip&Q'"HYj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} OO  /Pc  
kA/V=xO<  
template < typename Cond > &LM ^,xx}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; r_EuLFMA  
} ; v9S1<|jN  
,K 1X/),  
'H|=]n0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 IHaNg K2  
最后,是那个do_ S1Ql%Yk-(  
 1(*Pa  
lRr={ >s  
class do_while_invoker q#|,4( Z  
  { ]$xN`O4W{  
public : uNS ]n}  
template < typename Actor > c_+y~X)i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [(D^`K<b  
  { xJ[Xmre  
  return do_while_actor < Actor > (act); %$3)xtS6  
}  `GQ'yv  
} do_; Qf<@ :T*  
vb1Gz]~)>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [;*Vm0>t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =j$!N# L  
最后来说说怎么处理break和continue %Tvy|L ,  
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。  ET:B"  
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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