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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SXF~>|h5<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E(/M?>t-  
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, @q<F_'7is  
t/Y)%N  
xa]e9u%  
['#3GJz-  
  class filler )DwHLaLW  
  { @yxF/eeEy+  
public : 8D5v'[j-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0k):OVfm=  
} ; :o=a@Rqx  
TW)~&;1l  
kD{qW=Lpn  
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: _=ziw|zI  
&vHfuM`  
$CP_oEb  
, HHCgN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); KXvBJA$  
ReZ&SNJ  
ZgH(,g,TU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RM `zxFn  
dVe  
r.#"he_6!.  
_+NM<o#A  
二. 战前分析 YfZ96C[a  
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。 f>kW\uC  
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 i?D KKjN$  
CF0i72ul5  
jp|1S^b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y>i5ubR~  
  /* --------------------------------------------- */ b@?pofZ`k  
vector < int *> vp( 10 ); vzPuk|q3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z(JDLd  
/* --------------------------------------------- */ p0Ra`*f  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 86HK4sES  
/* --------------------------------------------- */ tShyG! b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dp~] Wx  
  /* --------------------------------------------- */ m%[`NP (  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X J{b_h#N  
/* --------------------------------------------- */ o'auCa,N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4 /Q4sE~<  
ed:[^#Lj  
nQ}$jOU &  
rUOl+p_47  
看了之后,我们可以思考一些问题:  *CS2ndp  
1._1, _2是什么? Y}UVC|Ef  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 M,(UCyT  
2._1 = 1是在做什么? V<W$ h`  
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。 nr>Os@\BU  
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。 @?YO_</  
u>-pg u  
f\]splL  
三. 动工 `%nj$-W:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j]5mzz~  
R[T94U  
d&ap u{  
dub %fs  
template < typename T > [44C`x[8M+  
class assignment  V9cKl[  
  { =}^J6+TVL  
T value; P{ HYZg  
public : RI</T3%~  
assignment( const T & v) : value(v) {} +q-/~G'  
template < typename T2 > K]s*rPT/,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,"U_oa3  
} ; ?D8 +wj  
5*P+c(=  
w_hN2eYo&e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6<>T{2b:(p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IwJ4K+  
y3{ F\K  
##_Jz5P  
6L4<c+v_  
  class holder 2?./S)x)  
  { || 0n%"h>i  
public : <yw(7  
template < typename T > K|^'`FpPO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /@qnEP%  
  { 5kbbeO|0G  
  return assignment < T > (t); U,e'vS{  
} _dk/SWb)  
} ; iB0#Z_  
M*n@djL$\~  
_&xi})E^O]  
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: *Tyr  
 66 @#V  
  static holder _1; I`-N]sf^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 v"3($?au0  
Rt=zqfJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  roNRbA]  
而不用手动写一个函数对象。 j,@@[{tu  
LUN"p#1  
-Mx\W|YK  
wu53e= /  
四. 问题分析 v62O+{  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 S%{^@L+V  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 |ryV7VJ8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <A+n[h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W3aFao>!OZ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *47',Qy  
SNl% ?j| f  
五. 问题1:一致性 E=eK(t(8  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| noL&>G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pN?geF~t|  
}XcYIo#+t  
struct holder T_3JAH e  
  { YRRsbm{  
  // {a6cA=WTPd  
  template < typename T > '"Z\8;5i  
T &   operator ()( const T & r) const t'{IE!_  
  { "`q:  
  return (T & )r; vA"MTncv  
} D6L5X/#  
} ; K}e:zR;;^  
X" m0||  
这样的话assignment也必须相应改动: E 8LA+dKN:  
F(}~~EtPHo  
template < typename Left, typename Right > CaE1h9  
class assignment RJhafUJ zH  
  { OPe3p {]  
Left l; h}$g}f%$+  
Right r; :)=>,XwL8  
public : RM|2PG1m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l>){cI/D#  
template < typename T2 > '^10sf`"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mi]bS  
} ; ]/ffA|"U`  
R!Lh ~~@{(  
同时,holder的operator=也需要改动: c+A$ [  
b<bj5m4fz>  
template < typename T > [Rxbb+,U  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d.3cd40Q  
  { @]F1J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cN 3 !wE  
} o7i>D6^^  
5x?YFq6k  
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。 xmXuBp:M(R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w _ONy9  
19j"Zxdg Y  
return l(rhs) = r; xm$-:N0q  
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。 9Rd& Jq^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {'@`: p&3r  
a2%xW_e  
template < typename Tp > Swr 8  
class constant_t *'to#_n&W  
  { ``:+*4e9  
  const Tp t; kWMz;{I5*w  
public : 7U647G(Sg  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  ,7h0y  
template < typename T > "zZ Z h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bGtS! 'I  
  { H~:EPFi.(  
  return t; N5d)&a 7?  
} r7^oqEp@B  
} ; $H8B%rT]  
1tIJ'#6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4^(aG7  
下面就可以修改holder的operator=了 N}gPf i  
Q&]f9j_  
template < typename T > fvBL? x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f"RS,]  
  { 'zhv#&O  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l9t|@9  
} v|Y ut~  
nghpWODq  
同时也要修改assignment的operator() v2l*n  
cw3j&k  
template < typename T2 > N@#,YnPI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Lm3~< vP1e  
现在代码看起来就很一致了。 vdIert?p  
? FlQ\q  
六. 问题2:链式操作 %urd;h D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x:$ xtu  
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。 |R&cQKaQ`  
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。 !rsGCw!Pg  
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。 ?>s[B7wMp  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SceK$  
b[KZJLZ)  
template < typename T > ,n3e8qd  
struct result_1 ZA+w7S3  
  { ^).  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; iY*fp=c9  
} ; Y*/e;mG.  
LU $=j  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: b.j$Gna>Q  
 alH6~  
template < typename T > }0V aZ<j  
struct   ref 4w5);x.  
  { #w@V!o  
typedef T & reference; Qo~|[]GE  
} ; J'C9}7G  
template < typename T > ;-AC}jG  
struct   ref < T &> XR_Gsb%l  
  { E?- ~*T  
typedef T & reference; HA74s':FN  
} ; 3O*^[$vM  
&u2H^ j  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x n=#4:f  
%uw7sGz\  
template < typename T > &WNIL13DK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fE"-W{M  
  { sBk|KG  
  return l(t) = r(t); 7 !dj&?  
} m6uFmU*<M}  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 *#9?9SYSk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [Ob09#B%:5  
^r~O*  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "H#pN;)+   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5.$/]2VK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @jCMQYR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rf+Z0C0WYi  
最后的布局是: h S)lQl:^  
                Add 2]]}Xvx4#  
              /   \ h~lps?.#b  
            Divide   5 ot0g@q[3  
            /   \ GkpYf~\Q  
          _1     3 n^|SN9 _r  
似乎一切都解决了?不。 l >~Rzw  
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。 =o4gW`\z  
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。 \%&):OD1  
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: 22'Ra[  
C8W_f( i~  
template < typename Right > xXlx}C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `S+n,,l  
Right & rt) const iJH?Z,Tjf  
  { g/frg(KF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;nrkC\SYh:  
} t$ 97[ay  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *q"1I9zvT  
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。 G.r .Z0  
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。 gO{$p q}  
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。 Dn)B19b  
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。 B@v (ZY  
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? 85e*um^  
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: _6!iv  
lid0 YK-  
template < class Action > !mmSF1f  
class picker : public Action Tm$8\c4V:*  
  { w  _4O;  
public : v"o_V|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `=S%!akj  
  // all the operator overloaded x2TE[#><  
} ; |8tKN"QG  
=YIosmr  
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。 YYL3a=;`a  
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: E 6+ ooB[  
P%ThW9^vnj  
template < typename Right > , `PYU[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $4*gi&  
  { P_5G'[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Cn0s?3Fm  
} HQwrb HS  
=d+`xN*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0"Euf41  
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。 ;66{S'*[  
3-oKY*jO  
template < typename T >   struct picker_maker [)?9|yY"`  
  { J:J/AgJuH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; fda4M  
} ; <,Pl31g^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > l[i1,4  
  { [+8*}03  
typedef picker < T > result; el\xMe^SY  
} ; ]TJ258P}  
/E3~z0  
下面总的结构就有了: 'y5H%I!  
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。 -?l`LbD  
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。 @-Y,9mM   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M2;6Cz>,P  
至此链式操作完美实现。 ]"^ p}:  
&bGf{P*Da  
d,o*{sM5d  
七. 问题3 7kITssVHI  
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。 ~T/tk?:8Vi  
P,b&F  
template < typename T1, typename T2 > .4l cES~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;VEKrVD  
  { < 2fy(9y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8)2M%R\THn  
} |tU wlc>  
C9_[ke[1D  
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: f3 imkZ(  
6oFA=CjU{  
template < typename T1, typename T2 > k)[c!\a[i  
struct result_2 R<vbhB/lU  
  { GHo mk##0E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  3bJ|L3G  
} ; I-=Ieq"R9  
_k;HhLj`  
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? GZHJ 4|DK  
这个差事就留给了holder自己。 u%6b|M@P  
    aK]AhOG   
sl"H!cwF  
template < int Order > $e{[fm x  
class holder; 7G7"Zule*j  
template <> 8F'm#0  
class holder < 1 > s}yN_D+V  
  { ;)SWwhQ  
public : ` @lNt}  
template < typename T > :6Tv4ZUvcG  
  struct result_1 o\PHs4Ws'7  
  { o q6^  
  typedef T & result; gX$gUB) x  
} ; xJnN95`R@  
template < typename T1, typename T2 > 6!USSipn  
  struct result_2 gzy|K%K  
  { 5y] %Cu1.u  
  typedef T1 & result; MttFB;Tp  
} ; ]g }5p4*&  
template < typename T > )=bW\=[8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  (^B=>  
  { ]rNxvFN*j  
  return (T & )r; lgD %  
} g>#}(u!PH  
template < typename T1, typename T2 > | +uc;[`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vP+qwvpGr  
  { HV7f%U  
  return (T1 & )r1; T\ukJ25!  
} 0P{8s  
} ; "!fwIEG  
Ed{sC[j=  
template <> C rl:v8  
class holder < 2 > `Q/\w1-Q  
  { 7Ka4?@bQ  
public : 6#.9T;&  
template < typename T > FQE(qltf,  
  struct result_1 cct/mX2&~  
  { .6I'V3:Kg  
  typedef T & result; :h/v"2uDN  
} ; eAqpP>9n  
template < typename T1, typename T2 > hy@b/Y![M  
  struct result_2 =fdW H4  
  { ?GtI.flV  
  typedef T2 & result; NB86+2stu  
} ; JoZzX{eu"  
template < typename T > :Bu)cy#/[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _meW9)B  
  { :7JP(j2  
  return (T & )r; Z c#Jb  
} !, rF(pz  
template < typename T1, typename T2 > D~|q^Ms,%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5*Qzw[[=  
  { Y7 K2@257  
  return (T2 & )r2; E1`_[=8a9  
} R~|(]#com  
} ; ,U+>Q!$`\^  
J, +/<Y!  
~O!E&~  
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> >。 -v|lM8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k,; (`L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *J >6i2M,u  
<OJqeUo+*\  
return l(i, j) = r(i, j); $!_}d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) yD`pUE$  
<^'IC9D]  
  return ( int & )i; }_mMQg2>=  
  return ( int & )j; oIMS >&  
最后执行i = j; (H:A|Lw  
可见,参数被正确的选择了。 fF=tT C  
]{#Xcqx  
Y=O-^fL  
1CM 8P3  
a<>cbP  
八. 中期总结 l<ZHS'-;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: 2R^Eea  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2+p XtP@O  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Fpwhyls  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rY1jC\  
@xso{$z?j  
,^<39ng  
^gNbcWc7CU  
~?)y'?  
AMO{ee7Po  
九. 简化 L|1~'Fz#w  
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。 tL1\q Qg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yS[HYq  
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: Ij XxH]2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,_D@ggL-  
  +-*/&|^等 )7Qp9Fxo  
2. 返回引用。 -%K}~4J  
  =,各种复合赋值等 &%k_BdlkQ  
3. 返回固定类型。 St> E\tXp  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Goy[P2m  
4. 原样返回。 Tu,nX'q]m  
  operator, V`YmGo  
5. 返回解引用的类型。 #J8(*!I  
  operator*(单目) N=~DSsw  
6. 返回地址。 BO6XY90(  
  operator&(单目) e 0Z2B2  
7. 下表访问返回类型。 mv`b3 $  
  operator[] nPl,qcyY  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?P#\ CW  
  operator<<和operator>> %|f@WxNrU  
TV0Y{x*~iH  
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。 PGVp1TQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: oR7f3';?6  
[9Tnp]q  
template < typename Left > "T<7j.P?  
struct value_return 5LU7}v~/  
  { sqjDh  
template < typename T > dldS7Q  
  struct result_1 nLPd]%78>  
  { 322-'S3<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w vI v+Q9  
} ; 1!E}A!;  
]=/?Ooh  
template < typename T1, typename T2 > Tn(uH17  
  struct result_2 H7<g5pv  
  { Sco'] ^#(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +JXn   
} ; A_2lG!! 6  
} ; v;}MHl  
CP$,fj  
~3-+~y=o~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?[WUix;  
-yu$Mm  
下面我们来剥离functor中的operator() s&wm^R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hAP2DeT$  
6{g&9~V  
return l(t) op r(t) D4$"02"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WU.eeiX  
return op l(t) l <Z7bo  
return op l(t1, t2) r&:yZN  
return l(t) op :6m"}8*q8  
return l(t1, t2) op AI,E9  
return l(t)[r(t)] 300[2}Y]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9+.3GRt7  
/c4$m3?]  
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: p!<PRms@  
单目: return f(l(t), r(t)); )oM% N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +apn3\_  
双目: return f(l(t)); 1}p :]/;  
return f(l(t1, t2)); :3J`+V}9;  
下面就是f的实现,以operator/为例 r/0AM}[!*j  
qNMYZ0,  
struct meta_divide $?LegX  
  { oJ#;XR  
template < typename T1, typename T2 > y`/:E<fVk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sqRvnCD!  
  { ,ZO?D|M1  
  return t1 / t2; XB:E<I'q!3  
} 4s"x}c">F  
} ; ' 8Q }pp`  
NpbZt;%t  
这个工作可以让宏来做: fl4'dv  
R4zOiBi'B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z]5xy_La  
template < typename T1, typename T2 > \ `>lY$EBG@[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wNNg"}&P  
以后可以直接用 9 OlJC[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?/~Q9My  
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 8k.#4}fP  
(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。。。) "tDB[?  
B&EUvY '  
"-G7eGQ  
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 $H/: -v  
Tl?jq]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n*#HokX  
class unary_op : public Rettype _U,Hi?b"$}  
  { }b{7+ + Ah  
    Left l; +]~}kvk:  
public : [8 23w.{]#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6J cXhlB`  
wX!0KxR/Z  
template < typename T > 5 (q4o`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "=$uv  
      { zW[HGI6w  
      return FuncType::execute(l(t)); VmXXj6l&  
    } S]4!uv^y  
N,F[x0&?  
    template < typename T1, typename T2 > 5UG"i_TC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (tiE%nF+  
      { lcfs 1].  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); uE.. 1N&*  
    } NZ+TTMv  
} ; v9#F\F/  
RS2uk 7MB  
bY~V?yNgKM  
同样还可以申明一个binary_op I y5)SZ'  
I-Am9\   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w.+G+ r=  
class binary_op : public Rettype ~{{7y]3M-  
  { `84,R!  
    Left l; gTd r  
Right r; h66mzV:`  
public : _d>{Hz2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \#C]|\  
i7&ay\+@  
template < typename T > DJ1!Xuu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^5k~ 7F.  
      { $9W,1wg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); iRV=I,  
    }  Qr-,J_  
crgVedx~}  
    template < typename T1, typename T2 > yEkwdx5!(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^pqJz^PO.  
      { Q4g69IE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y+0GJuBf  
    } hANe$10=H  
} ; FU)=+m  
:8]y*j  
I(z16wQ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 zkd^5A; `  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =yPV9#(I/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I`x[1%y2 F  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 \9}DAM_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Sh:_YD^(  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。  | 1a}p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^bLFY9hSC  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) AH:0h X6+  
下面是修改过的unary_op x( (Rm_'  
. \8"f]~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eEYz A  
class unary_op Fnd_\`9{  
  { 4MCj*ok<  
Left l; z]&?}o  
  g#G ]}8C  
public : ezS@`_pR;  
~*e@^Nv)v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X]=8Oa  
RxVZn""  
template < typename T > HI[Pf%${  
  struct result_1 WfYG#!}x  
  { N%)q.'M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l;B  
} ; `(E$-m-~jH  
bzECNi5^  
template < typename T1, typename T2 > a&7uRR26  
  struct result_2 VDiW9]  
  { &7r a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b&9~F6aM  
} ; StiWa<"c  
[n3@*)q's  
template < typename T1, typename T2 > D J7U6{KLq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s? 2ikJq  
  { :BB=E'293  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yl0;Jx?  
} HI, `O  
v^Rw9*w{  
template < typename T > Ml'lZ)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /Zxq-9   
  { UtR wZ(09  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?}(B8^  
} N@^:IfJ+=  
,E"n7*6mr  
} ; Tl1H2s=G-  
'LR|DS[Ne  
F 1l8jB\  
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 W>'(MB$3  
好啦,现在才真正完美了。 ZX'3qW^D  
现在在picker里面就可以这么添加了: `^|l+TJG  
vhDtjf/*  
template < typename Right > M(n@ytz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MSB/O.  
  { p =-~qBw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $oPc,zS-gL  
} )4> 7X)j>  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ARG8\qU  
t/l<X]o  
P(a}OlG  
Kq(JHB+  
g8@F/$HY  
十. bind Lyit`j~yH  
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。 7`&6l+S|  
先来分析一下一段例子 JEF;Q  
x~K79Mya  
#7KR`H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} tYhcoV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 g{f7 } gTG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !7p&n3dz  
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。 QlS_{XV  
我们来写个简单的。 s'bTP(wl9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6h0}ZM  
对于函数对象类的版本: %pqB/  
Zay%QNsb  
template < typename Func > RE1M4UV.  
struct functor_trait PKQ.gPu6*@  
  { "8~PfLJ+  
typedef typename Func::result_type result_type; Eu%E2A|`I  
} ; (6b0rqPF  
对于无参数函数的版本: /U`p|M;  
}daU/  
template < typename Ret > Wfy+9"-;s  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^]Z@H/]H  
  { KLG29G  
typedef Ret result_type; YOUB%N9+  
} ; = |2F?  
对于单参数函数的版本: X#zp,7j?  
U+C ^"[B  
template < typename Ret, typename V1 > :}-?X\|\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {WQ6=wGpS  
  { vKfjP_0$  
typedef Ret result_type; lS#^v#uS  
} ; -!K&\hEjj  
对于双参数函数的版本: k|{ 4"4r  
/_YTOSZjm  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y|zIu I-p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H!>>|6OPF  
  { v["_t/_  
typedef Ret result_type; !~V^GlY  
} ; &gUa^5'#  
等等。。。 6Nt/>[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *||Q_tlz  
TKgN31`  
template < typename Func > qw>vu7/z  
struct func_return "h|kf% W  
  { \A)Pcc}7  
template < typename T > ` U-vXP  
  struct result_1  m]H]0T  
  { `5rfO6 ;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [HL>Lp&A?  
} ; xW2?\em  
'+3C2!  
template < typename T1, typename T2 > 6 N:Ps8Hg  
  struct result_2 Zo }^"u  
  { IAmZ_2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RD=V`l{Z  
} ; Hsd76z#8  
} ; :,g]Om^  
c((bUjS'=Y  
B9%%jEH*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =LGSywWM9  
g/i%XTX>  
template < typename Func, typename aPicker > 1 -C~C]&  
class binder_1 Ob}XeN(L3  
  { L u'<4 R  
Func fn; B*w]yL(  
aPicker pk; e8#83|h  
public : )[|_q,  
adAdX;@e`  
template < typename T > /J&ks>St  
  struct result_1 -GM"gkz  
  { 7#NHPn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t\TxK7i  
} ; ST;o^\B  
EU04U  
template < typename T1, typename T2 > p \9}}t7n  
  struct result_2 FOsxId[f9  
  { &%;n 9K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rHk,OC  
} ; >/lB%<$/  
+|7N89l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _[-W*,xJ)  
x<' $  
template < typename T > 1uCF9P ai  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Px Gw5:  
  { !pkIaCxs  
  return fn(pk(t)); S^|U"  
} dv+ZxP%g  
template < typename T1, typename T2 > $mE3 FJP>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *?]<=IV?  
  { c b&Yf1  
  return fn(pk(t1, t2)); xI~A Z:m  
} }P-C-L{yE(  
} ; {@3v$W~7M  
E^br-{|{  
,<)D3K<  
一目了然不是么? L F} d  
最后实现bind TA2ETvz^  
ZS;V?]\(  
q-ko)]  
template < typename Func, typename aPicker > odC"#Rb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Xo] 2iQy  
  { <lWj-+m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &1?6Q_p6c  
} s=F[.X9lp  
G6}&k[d5%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DwZRx@  
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。 4>LaA7)v  
q=D8 Nz  
十一. phoenix &;)B qqXc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K~I?i/P=z  
dr+(C[=  
for_each(v.begin(), v.end(), `j9\]50Z>  
( Xt$P!~Lu  
do_ rpDBKo  
[ E2YVl%.  
  cout << _1 <<   " , " Y6Cm PxOQ  
] oP%5ymL%J  
.while_( -- _1), TI/RJF b  
cout << var( " \n " ) &v t)7[  
) o3GkTn O  
); H{,1-&>|  
"DfjUk  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (V\N1T,f  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5u;//Cm  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 II|;_j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HLG5SS7  
\w>Rmf'|  
.P/0 `A{&  
template < typename Cond, typename Actor > Ui"{0%  
class do_while _q4O2Fx0  
  { jZPGUoRLg  
Cond cd; eq(h {*rC  
Actor act; 1"75+Q>D  
public : WFFQxd|Z  
template < typename T > ~:o$}`mW  
  struct result_1 'SoBB:  
  { 5`+9<8V  
  typedef int result_type; >1;jBx>Qy%  
} ; .UQ|k,,t  
C;K+ITlJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7pQ 5`;P  
6 U[VoUU   
template < typename T > \k`9s q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const unew XHA  
  { bhIShk[  
  do g?Nk-cg  
    { #asi%&3pP  
  act(t); DB-79U%W  
  } _ahp7-O  
  while (cd(t)); v[{7\Hha  
  return   0 ; -3v\ c~  
} 5N%d Les  
} ; K: $mEB[c<  
#jG?{j3;?  
?kQY ^pU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). v @0G^z|  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 T 4p}5ew'  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?%qaoxG37  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 e98QT9  
下面就是产生这个functor的类: Y6H?ZOq  
D"$Y, d  
<N$Hb2b  
template < typename Actor > _cWuRvY  
class do_while_actor -Yh(bS l  
  { ,f>9oOqqA  
Actor act; zPqJeYK  
public : M9BEG6E9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O65`KOPn  
4:NMZ `~  
template < typename Cond > ^Cp2#d*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N\B&|;-V  
} ; h ~yTkN]  
#)xlBq4cZ  
fuv{2[N V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d;0]xG?%=  
最后,是那个do_ `N.:3]B t  
x[0hY0 ?[M  
#&?ER]|3  
class do_while_invoker =FV(m S  
  { tlUh8os  
public : 7<MEMNYX  
template < typename Actor > -V}xvSVg  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Kc2y  
  { gDLS)4^w  
  return do_while_actor < Actor > (act); EJTM >Rpor  
} O!f37n-TB  
} do_; 4c 8{AZ  
l1'v`!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? k)*apc\W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 M.}J SDt  
最后来说说怎么处理break和continue kBcTXl  
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。 ]bh%pn  
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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