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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #"4ioTL2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \Ip)Lm0  
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, vW=-RTRH  
RqTO3Kf  
mcV<)UA}  
f256;3n  
  class filler P`lv_oV  
  { <2U@O` gC  
public : M M@,J<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q-w# !<L.  
} ; =:&xdphZ+  
@q'kKVJs  
J#..xJ?XRD  
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: zvV&Hks-  
v8ap"9b  
@PvO;]]%  
"Au4&Fu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y6v{eWtSn  
/A7( `l;6  
O=2|'L'h!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 LDjtkD.r  
Mh7m2\fLbd  
r"dIB@  
_= v4Iz0  
二. 战前分析 {]Zan'{PCO  
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。 v1:.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 yNns6  
.H)H9cmf  
6YM X7G]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U+!RIF[Je  
  /* --------------------------------------------- */ &!8 WRJ  
vector < int *> vp( 10 ); |R9Lben',  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *C*ZmC5  
/* --------------------------------------------- */ ZQfxlzj+X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6j6CA?|  
/* --------------------------------------------- */ LL(xi )  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Nj>6TD81u  
  /* --------------------------------------------- */ 7S{qo&j'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^~H}N$W"-q  
/* --------------------------------------------- */ KOy{?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); cZh0\Dy U  
p1KhI;^  
L )JB^cxf  
ps{4_V-3u  
看了之后,我们可以思考一些问题: LIID(s!bX  
1._1, _2是什么? rwq   
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 =?OU^ u`C  
2._1 = 1是在做什么? y74Q(  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Ixxs(  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 xOTvrX  
H+[?{+"#@l  
60+zoL'  
三. 动工 s/"bH3Ob9v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +KTfGwKt  
0/Q_% :  
='m$ O  
CQWXLQED>  
template < typename T > ]\M{Abqd{  
class assignment ZsP^<  
  { s>>&3jfM  
T value; xvTtA61Vp  
public : Zy(i_B-b  
assignment( const T & v) : value(v) {} IBT>&(cnV  
template < typename T2 > Jh\KVmfXN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |*{*tW C1  
} ; +VUkV-kP  
rbd0`J9fq  
X/4CXtX^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 JQM_96\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %ztZ#h~g  
R{@saa5I(>  
%L.S~dN6  
| 1B0  
  class holder -N' (2'  
  { :4{ `c.S  
public : (ks>F=vk*  
template < typename T > %],BgLhS.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [5P-K{Ko  
  { x@  =p  
  return assignment < T > (t); >j?5?J"  
} (@^9oN~}  
} ; r8m}B#W7  
;?Pz0,{h  
7\UHADr  
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: +~"IF+T RH  
B /;(#{U;  
  static holder _1; 6(E4l5 %  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'Dfs&sm  
\'y]mB~k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &y_t,8>5  
而不用手动写一个函数对象。 uc,>VzdB  
) 9Q+07  
{7e(0QK  
 P@O_MT  
四. 问题分析 0ca0-vY  
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。 g (&cq  
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。 |<{SSA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 sV"tN2W@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *8)?ZZMM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 aqSOC(jU  
~ikp'5  
五. 问题1:一致性 ranem0KQ)]  
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?| ]>~.U ~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U.TZd"  
g V]4R"/  
struct holder M{L<aYe  
  { @* hv|zjs  
  // Oem1=QpaC  
  template < typename T > 9'( _*KSH  
T &   operator ()( const T & r) const 8$-MUF,  
  { ?h`,@~6u  
  return (T & )r; 0Px Hf*  
} 0j$=KA  
} ; bm;iX*~  
 C6gSj1  
这样的话assignment也必须相应改动: ,.Ofv):=  
M.H!dZ  
template < typename Left, typename Right > 0/~p1SSun  
class assignment ~ T}D#}  
  { C 9%bD  
Left l; 4s m [y8  
Right r; p7+{xXf  
public : g;Fd m5Q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hEjvtfM9\-  
template < typename T2 > (B` NnL$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5^uX!_ r`  
} ; y1 a%f.F`  
M0m%S:2  
同时,holder的operator=也需要改动: !wAnsK  
uhq6dhhR  
template < typename T > !o| ex+z;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const di_N}x*  
  { N_D=j 6B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]>)}xfL &,  
} eZ) |m  
T72Li"00  
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。 z .lb(xQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tDAX pi(  
o<b  
return l(rhs) = r; PM*lnd#J  
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。 [GyPwb-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: heF'7ezv#  
s,-<P1}/  
template < typename Tp > 2s2KI=6  
class constant_t Y+S<?8pA  
  { }f> 81[^  
  const Tp t; Q]/g=Nn ^~  
public : "% \ y$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \ bNDeA&l  
template < typename T > / pe.?Zd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [9EL[}  
  { -{3^~vW|<  
  return t; [e=k<gKH  
}  K0*er  
} ; fNr*\=$  
.O5|d+S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L#vk77  
下面就可以修改holder的operator=了 _uh@fRyh  
v]drDVJ   
template < typename T > C/"Wh=h6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ohXbA9&(x  
  { .:['&; k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t I +]x]m+  
} pv|D{39Hs  
uN9.U  _  
同时也要修改assignment的operator() _#UhXXD  
nNM)rW  
template < typename T2 > '\7&Iz:%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } NLWj5K)1P  
现在代码看起来就很一致了。 9 LEUj  
T7G{)wm  
六. 问题2:链式操作 K0^+2lx  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %]DJ-7 xE  
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。 UJX5}36  
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。 tIX|oWC$q  
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。 =WOYZ7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5o~AUo{  
``?Z97rH  
template < typename T > `Oi6o[a  
struct result_1 ZONe}tv:  
  { ~f2-%~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bU(fH^  
} ; X15e~;&  
< uzDuBN  
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: F[|aDj@q e  
i*vf(0G  
template < typename T > I'uRXvEr7  
struct   ref 7+p=4i^@Zs  
  { EEp,Z`  
typedef T & reference; H"g p  
} ; ?< $DQ%bf  
template < typename T > 2:S 4M.j  
struct   ref < T &> 4THGHS^  
  { ?Da!QH >,]  
typedef T & reference; [318Q%W&  
} ; |a {*r.  
r(qU~re'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  t"'aQr  
1@0ZP~LTB  
template < typename T > :-.bXOB(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )![? JXf  
  { ('p~h-9Vi  
  return l(t) = r(t); ,NaNih1  
} ny~~xQ"  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 D7x"P-ie  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HTCn=MZm ?  
>'lte&  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 -5yEd>Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "Tm`V9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9a9{OJa6M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 UYb:q  
最后的布局是: y| %rW  
                Add h|1 /Q (  
              /   \ JuT~~Z  
            Divide   5 :AB$d~${M>  
            /   \ 13P8Zmco  
          _1     3 O9W|&LAL  
似乎一切都解决了?不。 m;nT ?kv  
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。 }%9A+w}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。 !_gHIJiq}  
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: * 7 o(  
+O @0gl  
template < typename Right > W`-AN}C#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Xj<B!Wn*Xb  
Right & rt) const 4`7:gfrO,  
  { u>.qhtm[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .qCD(XZ+  
} /_P5U E(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !7lS=D(?  
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。 >h7qI-  
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。 2 -uL  
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。 Z;QbqMj  
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。 i 7 f/r.  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? V4 PD]5ZW  
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: Xo>P?^c4?  
#yv_Eb02  
template < class Action > tPHDnh^n]  
class picker : public Action \]W*0t>s  
  { C<\|4ERp  
public : 8I'c83w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l(@UpV-  
  // all the operator overloaded G~I@'[ur  
} ; {(#>%f+|C  
q(J3fjY)  
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。 nDS mr  
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: (JHL0Z/  
0BM3:]=wr  
template < typename Right > )q\|f_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const TC4W7} }  
  { h$FpH\-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^[SQw)*  
} dhW)<  
*;wPAQE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wTGH5}QZ+  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 @O/-~, E68  
Ax4nx!W,   
template < typename T >   struct picker_maker ;5A  
  { s HSZIkB-r  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H\7Qf8s|{  
} ; ((TiBCF4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  `k/hC  
  { w^?uBeqR  
typedef picker < T > result; cbD&tsF  
} ; #=@( m.k:s  
C&b^TLe  
下面总的结构就有了: ika/ GG  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ON|Bpt2Qp  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 A=/|f$s+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 vlAYKtl3]  
至此链式操作完美实现。 %:2<'s2Si  
z!quA7s<]  
:[oFe/1K!4  
七. 问题3 eDR4 c%  
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。 UW*[)yw]  
ML!Z m[I9  
template < typename T1, typename T2 > AXhV#nZt0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :4PK4D s7  
  { < ) L'h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gN|[n.W4  
} A"8` 5qa  
,c#=qb8""  
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: 8*;88vW"2  
sG`:mc~0   
template < typename T1, typename T2 > Q<.84 7 )  
struct result_2 r7r>1W%4  
  { x,a(O@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x'OE},>i  
} ; | -l)$i@  
R87-L*9B^0  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? !j,LS$tPu  
这个差事就留给了holder自己。 lL.3$Rp;  
    Ai&-W  
mrR~[533j  
template < int Order > s+;J`_M  
class holder; 47b=>D8  
template <> |[/[*hDZ9  
class holder < 1 > 3A'vq2beM  
  { 4hb<EH'_&  
public : D3s]49j)  
template < typename T > m?I$XAE  
  struct result_1 rnvKfTpZDU  
  { <QoSq'g#,=  
  typedef T & result; c|8[$_2  
} ; aV?dy4o$  
template < typename T1, typename T2 > LP?E  
  struct result_2 ]RgLTqv4x  
  { al<[iZ  
  typedef T1 & result; `wRQ-<Y  
} ; AsyJDt'i  
template < typename T >  B@Acm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1oq5|2p  
  { tJ>|t hk  
  return (T & )r;  II;fBcXF  
} / 4P+  
template < typename T1, typename T2 > :td#zM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w8$rt  
  { R4+Gmx1  
  return (T1 & )r1; G9y 0;br  
} k*)O]M<,  
} ; ^.5`jdk  
8zv=@`4@G  
template <> n#,<-Rb-  
class holder < 2 > =SJwCT0;  
  { QJ2V&t"3  
public : j{00iA}  
template < typename T > K?[*9Q'\  
  struct result_1 Ml`tDt|;  
  { R[Y]B$XO  
  typedef T & result; :<$B o  
} ; y{CyjYpz^  
template < typename T1, typename T2 > _&!%yW@  
  struct result_2 vK\n4mE[,  
  { CG!/Lbd  
  typedef T2 & result; T~B'- >O  
} ; v0EF?$Wo  
template < typename T > >_3+s~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ].Mr&@  
  { 1T(:bM_t`7  
  return (T & )r; 5 fpBzn$  
} b'\a 4  
template < typename T1, typename T2 > /">A3bq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $6\-8zNk  
  { ;4DqtR"7Y  
  return (T2 & )r2; 6- H81y 3  
} V\k?$}  
} ; L`E^BuP/  
]^9B%t s9  
~9#nC`%2j  
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> >。 #P:o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4 j9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: uMW5F-~-+  
M XB fX  
return l(i, j) = r(i, j); @o&.]FZs  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^<L;"jl%  
1 o5DQ'~n  
  return ( int & )i; 6n9;t\'Gt  
  return ( int & )j; -P!_<\q\l  
最后执行i = j; TUeW-'/1  
可见,参数被正确的选择了。 7bBOV(/s  
 q0Rd^c  
OE,uw2uaT  
!_{2\ &  
4}nsW}jCc  
八. 中期总结 jn+NX)9  
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: /0|niiI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .;6G?8`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Op] L#<&T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor wm@ />X  
1S !<D)n  
hR;J#w  
]KX _a1e  
/rRQ*m_  
Wj N0KA  
九. 简化 *ml&}9  
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。 Mp;yvatO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {4\hxyw  
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: qK ,mG {  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 k:(i sKIA  
  +-*/&|^等 ;1Kxqp z_i  
2. 返回引用。 IT \Pj_  
  =,各种复合赋值等 oYWcX9R  
3. 返回固定类型。 IbRy~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %\=oy=f  
4. 原样返回。 .HTX7mA3  
  operator, 9T*%CI  
5. 返回解引用的类型。 Rg*zUfu5%o  
  operator*(单目) {V& 2k9*  
6. 返回地址。 I0\}S [+ H  
  operator&(单目)  o^59kQT  
7. 下表访问返回类型。 y]OW{5(  
  operator[] {Kp<T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [ e4)"A"  
  operator<<和operator>>  YM9oVF-  
nU"V@_?\  
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。 }K=T B}yY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1XZ|}Xz  
f[)_=T+  
template < typename Left > 1m-"v:fT5D  
struct value_return lu @#)  
  { H~~I6D{8  
template < typename T > Ty]/F+{  
  struct result_1 @Kri)U i  
  { 5G8`zy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z-m,~Hh  
} ; SM:SxhrGt  
[woR9azC  
template < typename T1, typename T2 > JL1%XQ i  
  struct result_2 YWA:741  
  { G+ =6]0HT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Fi{~UOZg  
} ; \\jB@O  
} ; .kM74X=S  
Hk-)fl#dr  
hoASrj{s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _t:cDXj  
o"^}2^)_SR  
下面我们来剥离functor中的operator() 1QRE-ndc  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P9J3Ii!  
RM53B  
return l(t) op r(t) z;x `dOP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) amf=uysr  
return op l(t) MBCA%3z08  
return op l(t1, t2) mQ#@"9l%  
return l(t) op ?,r bD 1  
return l(t1, t2) op "fLGXbNQ  
return l(t)[r(t)] [d!C6FT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @18@[ :d"  
xM%E;  
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: ( 5 d ~0  
单目: return f(l(t), r(t)); lwLK#_5u  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3m4?l ~  
双目: return f(l(t)); S>7Zq5*  
return f(l(t1, t2)); 6<H[1PI`,G  
下面就是f的实现,以operator/为例  e4NT  
> 3 JU  
struct meta_divide w_^&X;0^  
  { S6H=(l58  
template < typename T1, typename T2 > pooi8" G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l1c&a[M)  
  { G;Y,C<)0k  
  return t1 / t2; (~pcPGUG  
} {mL/)\  
} ; QN-n9f8  
0[D5]mcv  
这个工作可以让宏来做: &+`l $h  
oO @6c%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'KQ]7  
template < typename T1, typename T2 > \ W<2%J)N<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K_`*ZV{r  
以后可以直接用 w;QDQ fx0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $E|W|4N  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #`GW7(M  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) G"MpA[a_  
zx(j6  
Kggf!\MR8  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 1:7>Em<s  
D4'? V Iz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p"H8;fPA0  
class unary_op : public Rettype r_xo>y~S  
  { fY=iQ?{/[  
    Left l; &X+V}  
public : EyNI]XEj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} EhB9M!Y`@  
QY+#Vp<`  
template < typename T > #2ZXYH}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0&/1{Dk*n  
      { F.A<e #e?  
      return FuncType::execute(l(t)); ^&&dO*0{  
    } g) v"nNS  
n{BC m %  
    template < typename T1, typename T2 > ejo4mQ]a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j)-D.bY0  
      { e+y< a~N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9b]U&A$  
    } RMC|(Q<  
} ; K- }k-S  
#j-,#P@  
g#[9O'H  
同样还可以申明一个binary_op ]Jnf. 3  
--.j&w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Wlg(z%  
class binary_op : public Rettype 1AE/ILGo  
  { 7v,>sX  
    Left l; F5 LQgK-z  
Right r; iqy}|xAU  
public : ,;+\!'lS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WKah$l  
2)j\Lg_M  
template < typename T > 1r~lh#_8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e_1mO 5z  
      { ePs<jrB<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); tB_V%qH  
    } $#RD3#=?u  
klf<=V  
    template < typename T1, typename T2 > MT6kJDyLu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZC2C`S\xr  
      { |Y'$+[TE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); EW5S%Y  
    } H <1?<1^  
} ; *0c }`|  
NPoXz  
}qKeX4\-  
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 >`{i[60r  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {Y0I A97,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rM?D7a{q  
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。 mCz6&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +XpRkX&-  
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。。。 WHNb.>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .vW~(ZuD  
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) ESomw  
下面是修改过的unary_op BPG)m,/b  
b8]oI"&G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?1N0+OW   
class unary_op O]Kb~jkd  
  { }TF<C !]  
Left l; cEqh|Q  
  P);Xke  
public : )K?GAj]Pq  
! 4oIx`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5t<]|-i!  
#>- rKv.A  
template < typename T > 6pLwwZD  
  struct result_1 ;etQ  
  { |E~X]_Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /7lkbL  
} ; 1|nB\xgu  
+.N;h-'  
template < typename T1, typename T2 > z5vryhX_Z  
  struct result_2 H9>&"=".  
  { Tb)x8-0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TdE_\gEo/R  
} ; DA wzXsx  
d#d~t[=  
template < typename T1, typename T2 > )F$Stg3e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -of= Lp  
  { b>7ts_b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V")Q4h{  
} X<QE]RZ  
62 _$O"  
template < typename T > C C09:L?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \\lC"Z#J`  
  { {Psj#.qP1  
  return OpClass::execute(lt(t)); !K 9(OX2;  
} Jzdc'3dq  
Y{yr-E #~M  
} ; j41:]6  
.UYpPuAkn  
?qbp  
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 RnrM rOh  
好啦,现在才真正完美了。 =_H39)|T  
现在在picker里面就可以这么添加了: OL'=a|g|c  
L%0lX$2&\  
template < typename Right > OKqpc;y:D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0?7uqS#L  
  { Vj]kJ,j\y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )q^vitkjup  
} q"Md)?5N  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Za6oYM_z  
Hj\~sR$L-  
v wyDY%B"n  
J50 ~B3bj`  
%_[-[t3  
十. bind ?>y-5B[K/(  
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。 XZInu5(  
先来分析一下一段例子 2T5xSpC  
+i^s\c!3;  
f3N:MH-c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8Vn6* Xn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }$)<k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IebS~N E  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 LasH[:QQQ  
我们来写个简单的。 ie(7m| .  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tTt3D]h(  
对于函数对象类的版本: %RN-J*s]  
_}&]`,s>  
template < typename Func > C6VoOT )\  
struct functor_trait *r`Yz}  
  { 9^='&U9sr  
typedef typename Func::result_type result_type; MuobMD}jqe  
} ; %wf|nnieZ  
对于无参数函数的版本: pPZ/O 6  
j0~3[dyqU  
template < typename Ret > kYB <FwwB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > vb- .^l  
  { ?I'-C?(t@1  
typedef Ret result_type; gDub+^ye>/  
} ; -W_s]oBg  
对于单参数函数的版本: .Y|\7%(  
V,+[XB  
template < typename Ret, typename V1 > tFaE cP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @?m8/t9 .  
  { mr!I}I7x&x  
typedef Ret result_type; DQ\&5ytP  
} ; yj~"C$s  
对于双参数函数的版本: E aD@clJS  
=%\6}xPEl<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > EKPTDKut  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !C#RW=h9  
  { C._sgO  
typedef Ret result_type; ak) -OL1  
} ; X~he36-+<  
等等。。。 XO#)i6}G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9|?Lz  
~(j'a!#Vvk  
template < typename Func > xLI{=sL  
struct func_return U 0RfovJ  
  { ZZU8B?)  
template < typename T > 5j,qAay9  
  struct result_1 m@.{zW7bO  
  { c@-K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &H&P)Px*_  
} ; LU,"i^T  
oqba:y;AR  
template < typename T1, typename T2 > pPqN[OJ  
  struct result_2 "O[76}I+.q  
  { CQHp4_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d?M!acB  
} ; M`P]cX)x  
} ; OawrS{  
Z 'NbHwW}  
D}/=\J/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Hu9R.[u  
lF8 dRIav  
template < typename Func, typename aPicker > o,Zng4NY  
class binder_1 sV^h#g~Zb  
  { p/1}>F|i  
Func fn; V$<G)dwUG5  
aPicker pk; %?oU{KzQ@;  
public : 0r-lb[n8i  
I?Jii8|W9  
template < typename T > |SP.S 0.y  
  struct result_1 tnF9Vj[#%_  
  { mvA xx`jc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *:T>~ilF  
} ; s`iNbW="  
<W51oO  
template < typename T1, typename T2 > ^q&wITGI  
  struct result_2 '<D`:srV  
  { B~;LBgpp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VuMDV6^Z  
} ; FPMSaN P  
3.<6;?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} qi SEnRG.  
03QEXm~|Q  
template < typename T > D d# SUQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UI<PNQvo9  
  { dI0bTw|s/  
  return fn(pk(t)); `,-hG  
} H@2v<e@  
template < typename T1, typename T2 > 3 2 1={\X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c_z/At;4  
  { &Ev]x2YC  
  return fn(pk(t1, t2)); cUZ!;*  
} ?St=7a(D  
} ; ^KZAYB9C  
1V**QSZ1  
}&(E#*>x  
一目了然不是么? h#@4@x{  
最后实现bind :%uyy5AZ  
fa4951_  
=> uVp  
template < typename Func, typename aPicker > ~t${=o430  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }r~v,KDb  
  { ll(e,9.D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g8+4$2`ny  
} g^z5fFLg/8  
w(V? N'[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ql q#Zdru  
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。 W. J:.|kt  
%89" A'g  
十一. phoenix P )t]bS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $&=4.7Yt  
z^P* :  
for_each(v.begin(), v.end(), tIxhSI^  
( ~"JE![XR  
do_ Uin k  
[ d(X\B{  
  cout << _1 <<   " , " # Z|%0r_~  
] !Bk[p/\  
.while_( -- _1), E?Qz/*'zv  
cout << var( " \n " ) ) ]/i  
) o5=)~D{/G3  
); *#Lsjk~_-  
G>=9gSLM  
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: s<Ex"+  
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 &?/N}g@K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N"YK@)*Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mh A~eJ  
vLv|SqD  
tA! M  
template < typename Cond, typename Actor > Uh3wj|0  
class do_while [!J @a  
  { <pTQpU  
Cond cd; |t4Gz1"q=8  
Actor act; $f<eq7rRe  
public : ZL4l (&"  
template < typename T > u Q[vgNe*m  
  struct result_1 z'?7]C2b  
  { >W`S(a Mn  
  typedef int result_type; <=;H[} e  
} ; t(J![wB}  
!dfS|BA]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &Pu+(~'Q  
n9]IBIthe  
template < typename T > IvEMg2f}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K-2.E  
  { =oo[ Eyr  
  do M|/oFV  
    { |rr$U  
  act(t); t[]['Iosd  
  } 'ox0o:  
  while (cd(t)); [kPD`be2#  
  return   0 ; QuSV&>T\  
} 8g<Q5(  
} ; ?!bd!:(N  
vC)"*wYB{  
X}zX`]:I'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Pv< QjY  
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。 %==G+S{  
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。 N7e`6d!  
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。 <\ y!3;  
下面就是产生这个functor的类: k0H?9Z4k5  
W3 De|V^  
8K|J:[7  
template < typename Actor > lbQ6 a  
class do_while_actor AI&qU/}  
  { \bU`  
Actor act; Qo'yS"g<9)  
public : ! G*&4V3Mg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gO+\O  
~c9>Nr9|`  
template < typename Cond > @)o0GHNP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; } sf YCz  
} ; <KKDu$W|T  
ki\B!<uv  
}P#Vsqe 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。 j*tk(o}qG  
最后,是那个do_ {bT9VZ>  
inYM+o!Ub  
+C'XS{K,#  
class do_while_invoker I`22Zwq:  
  { (jMtN?&0H-  
public : -M6L.gi)oJ  
template < typename Actor > tC^ 1}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '9'l=Sh  
  { gXLCRn!iR  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9*4 .  
} {1jpLdCbV^  
} do_; vwVVBG;t  
yB.G=90  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? IrJ+Jov  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gdl| ^*tc  
最后来说说怎么处理break和continue >L8?=>>?\  
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。 os[ZIHph  
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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