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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -%4,@ x`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a09<!0Rp  
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, 9Gz=lc[!7  
=?`c=z3~i$  
]]Ufas9  
\.}c9*)  
  class filler x$(f7?s] 1  
  { HtYwEjI  
public : e8 b:)"R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6d~'$<5on  
} ; n._-! WI  
N4HqLh23H  
?Ss!e$jf  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ]J]h#ZHx  
^d73Ig:8q  
kAGBdaJ"  
Jfl!#UAD|n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6-ils3&  
<=C?e<Y  
3irl (;v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '/%H3A#L  
{+b7sA3  
p{dj~ &v  
/z$ u]X  
二. 战前分析 ,"79P/C  
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。 1yY0dOoLG)  
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 G  .4X'  
T&7qC=E#5  
zp?`N;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I1&aM}y{G  
  /* --------------------------------------------- */ MnW+25=N  
vector < int *> vp( 10 ); k$}fWR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #A8sLkY  
/* --------------------------------------------- */ *}W_+qo"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8*a&Jl  
/* --------------------------------------------- */ `~q<N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Yu2Bkq+  
  /* --------------------------------------------- */ Ny)X+2Ae  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C+&l< fM&  
/* --------------------------------------------- */ DLNb o2C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j b!i$/%w  
IV)j1  
18:%~>.!  
0+b1vhQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: #C@FYO f*  
1._1, _2是什么? ,5<Cd,`*  
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。 .(2ik5A%9  
2._1 = 1是在做什么? 3"\lu?-E  
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。 Pj% |\kbNs  
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。  %D "I  
koi^l`B$  
^5 Tqy(M  
三. 动工 63B?.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A&jlizN7  
E8&TO~"a]e  
, ++ `=o  
ufT`"i  
template < typename T > m&yJzMW|  
class assignment '1/i"yoW  
  { |$_sX9\`?|  
T value; @U}1EC{A  
public : H} g{Cr"Ex  
assignment( const T & v) : value(v) {} |LKXOU c  
template < typename T2 > DM>eVS3}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } VVOd]2{  
} ; 3sZ\0P}   
,s;Uf F  
.#pU=v#/[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G,w(d@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Thit  
VY\&8n}e(  
SasJic2M  
)53y AyP  
  class holder du^J2m{f  
  { 65^9  
public : _:27]K:  
template < typename T > x-3\Ls[I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !%0 * z  
  { ,zY$8y]  
  return assignment < T > (t); 'uEl~> l7  
} 2jhxQL  
} ; 1|wL\I  
f& '  
N]sAji*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: I,8Er2;)  
C;urBsC  
  static holder _1; uGlUc<B\*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q'8 2qY  
HHsmLo c4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P";'jVcR  
而不用手动写一个函数对象。 wD)XjX  
^y%T~dLkp'  
V "h +L7T  
@;RXLq/8  
四. 问题分析 u.Dz~$T  
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。 IO-Ow!  
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。 [ibu/ W$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vRO _Q?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wAW5 Z0D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @<&m|qtMsz  
d/DB nZN  
五. 问题1:一致性 o`*,|Nsq  
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?| '."ed%=MC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3$9W%3  
HA>OkA/  
struct holder n7-6- #  
  { <e</m)j  
  // :20W\P<O!A  
  template < typename T > Ciz X<Cr}  
T &   operator ()( const T & r) const B&uz;L3  
  { k\GcHI-  
  return (T & )r; RrQJ/ts7}  
} )P|),S,;Z  
} ; "LTad`]<Ro  
s!7y  
这样的话assignment也必须相应改动: k+pr \d~  
p= } Nn(  
template < typename Left, typename Right > W:L AP R  
class assignment WI-1)1t  
  { ?<'}r7D   
Left l; #4 pB@_  
Right r; hQDXlFHT  
public : r\V ={p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NHZz _a=  
template < typename T2 > 9mTJ|sN:e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } hZ  
} ; v^ V itLC  
:G%61x&=Zc  
同时,holder的operator=也需要改动: wDe& 1(T^  
z~ /` 1  
template < typename T > q5)O%l!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ut7zVp<"  
  { [K0(RDV)%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K(,F~ .<  
} [E juUElr  
I4i>+:_J  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 HCC#j9UN6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @r/n F5  
oEZdd#*;  
return l(rhs) = r; %M|hA#04vZ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 }Ud*TOo`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _>X+ZlpU:  
0^K">  
template < typename Tp > eV?2LtT#5  
class constant_t Zba2d,8/  
  { J{fH ['tzO  
  const Tp t; RdR p.pb8  
public : I(BQ34q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} YGC L2Y  
template < typename T > GDiBl*D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p4 ^yVa  
  { n]o<S+z  
  return t; X?qK0fS  
} +OWX'~fd<  
} ; 'kO!^6=4M  
lp%pbx43s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .jjG(L  
下面就可以修改holder的operator=了 H ]Z$OpI  
P:MT*ra*,  
template < typename T > t=W}SH  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const mSl.mi(JiZ  
  { K^<BW(s  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +*/Zu`kzX  
} z/@slT  
Od,qbU4O  
同时也要修改assignment的operator() fSvM(3Y<Qh  
_5Ct]vy  
template < typename T2 > R)s:rJQ=p  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )cMh0SGcM1  
现在代码看起来就很一致了。 jLHkOk5{:  
Sk\K4  
六. 问题2:链式操作 Ls+2Zbh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Tqn@P  
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。 |"CZT#  
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。 aNspMJ  
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。 5IjGm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |~mOfuQb  
>$/>#e~  
template < typename T > O)n~](sC\  
struct result_1 9gK` E  
  { M\Ye<Tk  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; HJ[cM6$2  
} ; uo%)1NS!  
rlSeu5X6  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ~ =2PU$u  
YHygo#4=8  
template < typename T > Pw`8Wj  
struct   ref yZU6xY  
  { 6H WE~`ok6  
typedef T & reference; =ncVnW{  
} ; u[=r,^YQ  
template < typename T > 0gP}zM73  
struct   ref < T &> ShP^A"Do  
  { u.m[u)HQ  
typedef T & reference; XnMvKPerv'  
} ; Gk&)08  
9`X\6s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x,pjpx  
Q1I6$8:7  
template < typename T > x}I+Iggi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J$w<$5UY  
  { C]`$AqKl  
  return l(t) = r(t); qv KG-|j  
} z3m85F%dR  
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。 WUXx;9>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o&)8o5  
k1Y?  
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 }I6veagK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: goOCu  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dhf!o0'1M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u5b|#&-mX  
最后的布局是: Q%f^)HZGR  
                Add nuMD!qu!nZ  
              /   \ g63(E,;;J  
            Divide   5 /cQueUME`  
            /   \ _P 3G  
          _1     3 ND#Yen ye  
似乎一切都解决了?不。 -[9JJ/7y  
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。 `*cxH..  
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。 3-qr)h  
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: !v_|zoCEj  
oC: {aK6\  
template < typename Right > G+"t/?/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /1V xc 6  
Right & rt) const )9'K($  
  { 7<#U(,YEA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;oKZ!ND  
} 6"5A%{ J  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 p\tm:QWD;  
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。 03qQ'pq  
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。 H.|#c^I  
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。 GxI!{oi2  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 U} e!Wjrc  
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? S.94 edQ  
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: K6/Q}W   
CR`Q#Yi  
template < class Action > RYQR(v  
class picker : public Action t?-n*9,#S  
  { BB!THj69a6  
public : j<99FW"@e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0$)>D==  
  // all the operator overloaded 6azGhxh  
} ; 2Aazy'/  
$=8  NED5  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 %G_B^p4  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: nn:.nU|I  
Vvn2 Ep  
template < typename Right > 2~1SQ.Q<RY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ll<Xz((o  
  { ^w@%cVh  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *yt=_Q  
} 0KcyLAJ  
,c$_t+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > j_!F*yul  
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。 kHghPn?8]  
2G67NC?+  
template < typename T >   struct picker_maker RXpw!  
  { rb2S7k0{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Jr ,;>   
} ; D3Ig>gKo?m  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0d"[l@UU0  
  { 7$vYo _  
typedef picker < T > result; \FbvHr,  
} ; ?qLFaFt/  
Yq0| J  
下面总的结构就有了: * 8yAG]z  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 jk; clwyz/  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 +,T RfP Fb  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @uqd.Q  
至此链式操作完美实现。 U0 Yll4E  
(cAIvgI  
h5{'Q$Erl  
七. 问题3 1MP~dRZ$  
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。 MSQEO4ge  
VgG0VM  
template < typename T1, typename T2 > /og=IF2:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nA-.mWD_C  
  { ]YnD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \ =?a/  
} J{p1|+h%  
7 S#J>*  
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: UqFO|r"M  
^pAAzr"hv  
template < typename T1, typename T2 > B4c]}r+  
struct result_2 |"X*@s\'  
  { xaq-.IQAM$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8rnwXPBN  
} ;  N_kMK  
??-[eB.  
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? 0U(@= 7V  
这个差事就留给了holder自己。 {3>$[bT  
    Ga-k  
:j9l"5"  
template < int Order > n71r_S*  
class holder; V%7WUq  
template <> knu,"<  
class holder < 1 > ?yrX)3hyH  
  { vsCCB}7\  
public : qOIyub  
template < typename T > 1y4|{7bb  
  struct result_1 }W C[$Y_@  
  {  &=@IzmA  
  typedef T & result; KVoS C @w  
} ; 5Md=-,'J!  
template < typename T1, typename T2 > sQ UM~HD\a  
  struct result_2 4x=v?g&  
  { %B2'~|g  
  typedef T1 & result; $-OA'QwB]  
} ; BM%e0n7  
template < typename T > APn|\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m)ky*"(  
  { . oF &Ff/[  
  return (T & )r; |sJ[0z  
} *.ll<p+(-  
template < typename T1, typename T2 > y2Q&s 9$Do  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Maha$n*  
  { d\&U*=  
  return (T1 & )r1; /kZebNf6H  
} }Sm(]y  
} ; lK?uXr7^  
LiC*@W  
template <> YiXk5B0Uh  
class holder < 2 > ^]>O;iB?  
  { (R[[Z,>w.  
public : m4[;(1  
template < typename T > vONasD9At  
  struct result_1 p,EQ#Ik  
  { 9%o 32eo,3  
  typedef T & result; ttaM.  
} ; aq>kTaz  
template < typename T1, typename T2 > & TCkpS  
  struct result_2 zq 3\}9  
  { }kw#7m54  
  typedef T2 & result; @+&LYy72  
} ; x 77*c._3v  
template < typename T > WA<v9#m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \#8D>i?m  
  { AVsDt2A  
  return (T & )r; euK5pA>L  
} mxvp3t \  
template < typename T1, typename T2 > 5c@,bIl *  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >2Y=*K,:  
  { ]{;gw<T  
  return (T2 & )r2; ^rB8? kt  
} aj-Km`5r}  
} ; k%]3vRo<  
iQ0KfoG?U  
*^pR%E .  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 w49t9~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Fx]WCQo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #>a\>iKQ2q  
J@/kIrx  
return l(i, j) = r(i, j); [7:,?$tC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) XnH05LQ  
WJ]T\DI  
  return ( int & )i; ~T"Rw2v b  
  return ( int & )j; H9Gh>u]}  
最后执行i = j; RF?`vRZOe  
可见,参数被正确的选择了。 D5gFXEeh  
s-NX o  
eFB5=)ld  
.97])E[U  
<jBF[v9*m(  
八. 中期总结 +i6GHBn~J  
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: xBj 9y u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1>.Ev,X+e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 V%t.l  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor DcS+_>a\{l  
{Ea b j  
x f'V{9*  
]E{NNHK%2N  
=?5]()'*n  
b.Os iT;_j  
九. 简化 h<h%*av|  
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。 L@rcK!s,lD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 OMk y$d#  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Qry@ s5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;'gWu  
  +-*/&|^等 7kC^ 30@T3  
2. 返回引用。 +Z,;,5'5G  
  =,各种复合赋值等 2/U.| *mH  
3. 返回固定类型。 qRu~$K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -D<< kra  
4. 原样返回。 ~kV/!=  
  operator, Mg+2. 8%  
5. 返回解引用的类型。 M.JA.I@XC  
  operator*(单目) `T1  
6. 返回地址。 }czrj%6  
  operator&(单目) l&[O  
7. 下表访问返回类型。  X hR4ru`  
  operator[] q#~ (/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n5|fHk^s  
  operator<<和operator>> O4 w(T  
|o7[|3:M  
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。 xKbXt;l2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UklUw  
_OYasJUMG  
template < typename Left > l#&8x  
struct value_return //B&k`u  
  { ;2G*wR  
template < typename T > &.3"Uo\#  
  struct result_1 &*o=I|pQ  
  { }ZYd4h|g\z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3s*mbk[J  
} ; A]*}HZ ,  
'z8pzMmT  
template < typename T1, typename T2 > )w em|:H  
  struct result_2 zE*li`@  
  { \Zk;ikEY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $+Z[K.2J  
} ; WpDSg*fk=Y  
} ; aNsBcov3O  
W@>% {eE  
&{5,:%PXw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait VCYwzB  
, };& tR  
下面我们来剥离functor中的operator() #-rH1h3*q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0^ _uV9r  
XoK:N$\}t  
return l(t) op r(t) $L `d&$Vh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'JtBZFq  
return op l(t) P-[-pi@  
return op l(t1, t2) #I.+aV+2oQ  
return l(t) op u$z`   
return l(t1, t2) op &md`$a/  
return l(t)[r(t)]  OHN_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] RIR\']WN  
?9vuuIE  
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: m<G,[Yc  
单目: return f(l(t), r(t)); +:2klJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  l03B=$  
双目: return f(l(t)); 2F[ q).  
return f(l(t1, t2)); S E<FL/x1#  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]Ee?6]bN  
 y`iBFC;_  
struct meta_divide q~Hn -5H4Q  
  { Xxj- 6i  
template < typename T1, typename T2 > 8bGd} (  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %X]jaX 7  
  { thh. A  
  return t1 / t2; S)(.,x  
} + /G2fhE  
} ; {L971W_L  
2YL?,uLS  
这个工作可以让宏来做: U)TUOwF  
299H$$WS,Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !vi> U|rh  
template < typename T1, typename T2 > \ D_2:k'4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]|pe>:gf'  
以后可以直接用 _oL?*ks  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) umBICC]CU  
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 W ~<^L\Lu  
(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。。。) y8y5*e~A-)  
1dY}\Sp  
K`eCDvlH  
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 ^S<Y>Nm]  
ho{*Cjv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DPY}?dC  
class unary_op : public Rettype YRk(u7:0  
  { &A/]pi-\  
    Left l; /V8 #[9K  
public : yqs4[C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C.:<-xo  
u]wZQl#-  
template < typename T > k8yEdi`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Eh`7X=Z7E  
      { 2>9C-VL2  
      return FuncType::execute(l(t)); 1.JK3 3  
    } ZgJQ?S$D  
L&8~f]  
    template < typename T1, typename T2 > *-WpZGh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OdbEq?3S/?  
      { g9pZ\$J&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h f)?1z4  
    } 3Aip}<1  
} ; *"2+B&Y  
sjTZF-  
Rh2+=N<X  
同样还可以申明一个binary_op E`JI>7  
234p9A@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LrfVh-}|:Y  
class binary_op : public Rettype 1nM  #kJ"  
  { <{p4V|:  
    Left l; 68|E9^`l  
Right r; S\EyCi+  
public : f%JIp#B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ITQA0PI SL  
w(Ovr`o?9t  
template < typename T > )}R0Y=e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ~NgA  
      { b6M[q_   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); tFn)aa~L  
    } n80?N}  
JG. y,<xW  
    template < typename T1, typename T2 > )m+W j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R{4^t97wH{  
      { #Pau\|e_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); uc{Ihw  
    } g/_5unI}u  
} ; !TH) +zi  
Kn{4;Xk\  
3NqB <J  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 XX!%RE`M8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 q$UJ$ 7=f8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6v!`1} ~  
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。 =?* !"&h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "cGk)s  
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。。。 N% B>M7-=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wu6;.xTLl  
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) Paq4  
下面是修改过的unary_op 2qNt,;DQ  
$Wol?)z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > MY)O^I X$  
class unary_op r6Dz;uz  
  { rKc9b<Ir  
Left l; l30EKoul)  
  Wi<m{.%\E  
public : @{e}4s?7od  
]q[D>6_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l'1pw  
K3m/(jdO  
template < typename T > -ad{tJV|  
  struct result_1 :kV#y  
  { }#+^{P3;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }&D WaO]J7  
} ; {WS;dX4  
uMv,zO5  
template < typename T1, typename T2 > bWS&Yk(  
  struct result_2 FxY}m  
  { lFj]4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~P qM]^  
} ; E=Bf1/c\  
*a^(vo   
template < typename T1, typename T2 > B mb0cF Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V &T~zh1  
  { MJ)RvNF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D) P._?  
} 3M`M  
v/plpNVp >  
template < typename T > >6-`}G+|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?UR0:f:}oc  
  {  }v{LRRi  
  return OpClass::execute(lt(t)); $wa{~'  
} E&w7GZNt  
nFCC St$  
} ; BOX2O.Pm  
 /maJtX'  
,qwuLBW  
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 Dy&i&5E.-l  
好啦,现在才真正完美了。 ATyEf5Id_  
现在在picker里面就可以这么添加了: lVa%$F{Pq  
j;r-NCBnz  
template < typename Right > {Xy5pfW Q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const JR|ck=tq  
  { >y>5#[M!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HJH{nz'Lw  
} RB\uK 1+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 :OZrH<SW  
_f,C[C[e&  
({_{\9O,3  
c6]U E@A  
s8Q 5ui]  
十. bind :-Z2:/P  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 qR{=pR  
先来分析一下一段例子 |Ez>J+uye(  
B[Scr5|  
P+sW[:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3?yg\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @mBQ?; qlK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Y=KTeYW`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 D_7,m%Z:  
我们来写个简单的。 T-L||yE,h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vr l-$ii  
对于函数对象类的版本: X?',n 1  
}.(B}/$u  
template < typename Func > Fm 2AEs\  
struct functor_trait +sA2WK]  
  { |df Pki{  
typedef typename Func::result_type result_type; xo&_bMO  
} ; mJnIwdW*  
对于无参数函数的版本: b%`1cV  
;'K5J9k  
template < typename Ret > w& #]-|$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &z3o7rif$  
  { @.l@\4m  
typedef Ret result_type; T -2t.Xs  
} ; aXYY:;  
对于单参数函数的版本: Y.UFbrv  
Vb_4f"  
template < typename Ret, typename V1 > ,4$>,@WW~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0OE:[pR  
  { x9g#<2w8  
typedef Ret result_type; p6@)-2^  
} ; n\DV3rXI9  
对于双参数函数的版本: {tZ.v@  
m s \}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {\5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =T@1@w  
  { )10+@d  
typedef Ret result_type; # W']6'O  
} ; teF9Q+*~  
等等。。。 \b x$i*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  kJ}`V  
~0$&3a<n1  
template < typename Func > FZlWsp=  
struct func_return r19 pZAc  
  { X"Swi&4  
template < typename T > +\9NDfYIA  
  struct result_1 H <l7ZS:  
  { a=2%4Wmz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tsjrRMR  
} ; cwg"c4V  
z:*|a+cy  
template < typename T1, typename T2 > D,feF9  
  struct result_2 ?tbrbkx  
  { wHy!CP%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fZF@k5*\  
} ; HZge!Yp<  
} ; }}~|!8  
C'x&Py/#  
:o3N;*o>)0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T~e.PP  
|{ip T SH  
template < typename Func, typename aPicker > C6PdDRf  
class binder_1 W6Fo6a"<  
  { V,njO{Q  
Func fn; 7. oM J  
aPicker pk; fHFE){  
public : y6a3t G  
0H:X3y+  
template < typename T > WsB?C&>x  
  struct result_1 U xGApK=X  
  { >[#f\bG>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [(lW^-  
} ; k_#)Tw*  
;V!D :5U  
template < typename T1, typename T2 > @VEb{ w[H  
  struct result_2 }K(TjZR  
  { 9* M,R,y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @yYkti;4-  
} ; F^:3?JA _  
? J0y|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z24q3 3O  
I?CZQ+}Hq  
template < typename T > J&_n9$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pq$n5fZC !  
  { 1% `Rs  
  return fn(pk(t)); e0 ecD3  
} 5 qA'  
template < typename T1, typename T2 > |G<|F`Cj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ccxNbU  
  { 0y\Z9+G:  
  return fn(pk(t1, t2)); i%?*@uj  
} YmG("z  
} ; $`8wJf9@w  
{qVZNXDn  
LS[]=Mk@1  
一目了然不是么? h(DTa  
最后实现bind QT}tvm@PMq  
<P<z N~i9j  
.%-8 t{dt  
template < typename Func, typename aPicker > c+ie8Q!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ueNS='+m  
  { *un^u-;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pxi3PY?  
} #'}*dy/  
:`sUt1Fw.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \;Weizq5  
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。 x+]"  
6A ah9   
十一. phoenix |.dRily+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |w=zOC;v  
Z\sDUJ  
for_each(v.begin(), v.end(), '"s@enD0y  
( %yC,^  
do_ v$9y,^p@e  
[ pgo$ 61  
  cout << _1 <<   " , " DmcZta8n]  
] 8P`"M#fI  
.while_( -- _1), eMzk3eOJ  
cout << var( " \n " ) 5)40/cBe  
) 46;uW{EY  
); 5h*p\cl!Y  
{;oPLr+Z  
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: J}t%p(mb  
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 -?a 26o%e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]M3yLYK/P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: k?}Zg*  
U0+-W07>  
MQ2_`pi  
template < typename Cond, typename Actor > mE[y SrV  
class do_while V]^$S"Tv  
  { jEwIn1  
Cond cd; cwL_tq  
Actor act; 2mU.7!g)  
public : 7>RY/O;Z,  
template < typename T > rN>R|].  
  struct result_1 *zLMpL_  
  { 5r0YA IJ  
  typedef int result_type; lhJ'bYI  
} ; uAk.@nfiEv  
?7A>+EY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aq-~B~c`g  
GvAb`c=  
template < typename T > xz]~ jL@-]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a'T;x`b8U,  
  { dr"1s-D4IQ  
  do ~J]qP#C  
    { rl.}%Ny  
  act(t); VEH>]-0K  
  } ^J{:x  
  while (cd(t)); EM_d8o)`B  
  return   0 ; E-FUlOG&  
} c@Is2 9t*  
} ; TqQ[_RKg2  
+7a6*;\ y  
Y0> @vTUX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). EX"yxZ~  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 QV8g#&z  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 -g<oS9   
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 >mkFV@`  
下面就是产生这个functor的类: p4QU9DF  
s#MPX3itK  
}0 ?3:A  
template < typename Actor > iDD$pd,e\  
class do_while_actor x~sBzTa  
  { CGFDqCNr-  
Actor act; #K&Gp-  
public : +,l-Nz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'fW-Y!k%  
4e  
template < typename Cond > y>LBl]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @+DX.9  
} ; DfB7*+x{  
g{LP7 D;6  
YZ7.1`8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _dU\JD  
最后,是那个do_ 4z)]@:`}z  
1mJ Hued=6  
h`KU\X ) A  
class do_while_invoker m+9#5a-  
  { 7:~_D7n  
public : 13f)&#, F  
template < typename Actor > ('~LMu_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !m$jk2<  
  { #E]59_  
  return do_while_actor < Actor > (act); Va8&Z  
} d5d@k  
} do_; =V5%+/r+f  
8Y?;x}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s^SJY{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \NC3'G:Ii  
最后来说说怎么处理break和continue Ca\6vR  
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。 _cwpA#x`}  
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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