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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda c+GG\:gM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dgP3@`YS  
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, rS Ni@;   
c[s4EUG  
wKY_Bo/d  
?r!o~|9|  
  class filler [<TrS/,)>  
  { og>uj>H&  
public : %]7d`/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Kf-JcBsrT  
} ; &6k3*dq  
Y|/ 8up  
8l">cVo]T  
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: o,wUc"CE  
q0 \6F^;M  
$`'/+x"%  
L4l!96]a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yF/jFn  
Ht&Y C<X  
&>}5jC.I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I*^Ta{j[  
-DAlRz#d,  
9Gz=lc[!7  
>5SSQ\2~a  
二. 战前分析 `wU!`\  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %N_%JK\{@  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 h FBe,'3M  
#)VF3T@#'  
_Bj":rzY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8Cv?Z.x5  
  /* --------------------------------------------- */ v(%*b,^  
vector < int *> vp( 10 ); QSf|nNT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0Y5_PTWb+Y  
/* --------------------------------------------- */ f|oh.z_R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); UR5`ue ;  
/* --------------------------------------------- */ YZJyk:H\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); g#E-pdY  
  /* --------------------------------------------- */ ku M$UYTTX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a"u0Q5J  
/* --------------------------------------------- */ G  .4X'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); hK|Ul]qI  
<ZR9GlIr  
r#mx~OVkk  
P0jtp7)7  
看了之后,我们可以思考一些问题: Fv`,3aNB  
1._1, _2是什么? 6;5Ss?ep  
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。 iDrZc  
2._1 = 1是在做什么? Q=yg8CQ  
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。 [)X\|pO&  
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。 Z;)%%V%o  
B4 }bVjs  
he hFEyx  
三. 动工 ^T-V ^^#(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S:ztXhif>  
FHI ;)wn=  
)@bQu~Y  
,~W|]/b<q  
template < typename T > %ULr8)R;  
class assignment 8, >P  
  { d m%8K6|  
T value; ;i:d+!3XwC  
public : q'MZ R'<@  
assignment( const T & v) : value(v) {} r" ,GC]  
template < typename T2 > 7. ;3e@s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } D. XvG_  
} ; $L]lHji  
DM>eVS3}  
[j'X;tVX{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3sZ\0P}   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r]36z X v  
jrh43 \$*  
v/=}B(TDF  
JqiP>4Uwm^  
  class holder jo@J}`\Zt  
  { 8Uxne2e  
public : q> C'BIr  
template < typename T > V3j= Kf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8)I^ t81  
  { (dSL7nel;L  
  return assignment < T > (t); @f_+=}|dc  
} !%0 * z  
} ; o{[YA} xc  
IPo?:1x]s  
 ; 4~hB  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: kMd.h[X~  
Q]>.b%s[  
  static holder _1; `PH{syz  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VW4r{&rS  
B^9j@3Ux  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); czd~8WgOa  
而不用手动写一个函数对象。 A^<iL  
PwLZkr@4^  
-3Vx76Y  
|$b}L7_  
四. 问题分析 5XB H$&Td  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 J7p),[>I<  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [cp+i^f  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J/*`7Pd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M/K5#8Arj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 JaGtsi9%.  
}`~+]9 <   
五. 问题1:一致性 | %Vh`HT  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| XOS[No~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kZ3ThIk%  
`W*U4?M  
struct holder 9q[oa5INd  
  { CzEd8jeh7  
  // n7-6- #  
  template < typename T > D >tR-  
T &   operator ()( const T & r) const )+2hl  
  { 3/n5#&c\4  
  return (T & )r; ,\%c^,HLJ  
} 3'u-'  
} ; 6,{$J  
ZzT9j~  
这样的话assignment也必须相应改动: /s}} &u/  
G<v&4/\p`M  
template < typename Left, typename Right > ~M4;  
class assignment ,nDaqQ-C!!  
  { yaH Zt`Y  
Left l; YcpoL@ab  
Right r; rh}J3S5vp  
public : .OY`Z)SS%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @6T/Tdz  
template < typename T2 > g7W"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |8tilOqI  
} ; H~1 jY4E  
wDe& 1(T^  
同时,holder的operator=也需要改动: ~FG]wNgS  
5]Y?m'  
template < typename T > K(,F~ .<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Z}Ft:7   
  { @r/n F5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z@PmM4F@S  
} u5f9Jw}  
rCdu0 gYT  
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。 5taT5?n2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P?of<i2E  
%aVq+kC h  
return l(rhs) = r; 6gu!bu`~  
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。 lp%pbx43s  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: CN8Y\<Ar  
4)urU7[ &)  
template < typename Tp > E92KP?i  
class constant_t [j/9neaye  
  { UhQj Qaa~  
  const Tp t; ,M ^<CJ  
public : _5Ct]vy  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K:# I  
template < typename T > &powy7rR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )W _v:?A9  
  { ^Q?  
  return t; 5(Q%XQV*P  
} A0 C,tVd  
} ; ra gXn  
mLLDE;7|}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y(yHt= r  
下面就可以修改holder的operator=了 scz&h#0V  
o~y;j75{.*  
template < typename T > x@;m8z0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e)? .r9pA;  
  { ,G?WAOy,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u[=r,^YQ  
} q\4Xs$APq  
TpwkD_fg  
同时也要修改assignment的operator() ~/iKh1 1  
b&N'C9/8  
template < typename T2 > 2E)-M9ds  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w4{<n /"  
现在代码看起来就很一致了。 ! Y~FLA_  
C]`$AqKl  
六. 问题2:链式操作 V1 `o%;j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $AjHbU.I{  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 u$Jz~:=,  
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[G  
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。 k&vz 7Q`T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ' ;FnIZ  
V]e8a"/[{  
template < typename T > pG^  
struct result_1 =M [bnq*\  
  { SaAFz&WRl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A,Vu\3HS  
} ; _Gi4A  
'ud{m[|  
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: IT7wT+  
:tB1D@Cb6  
template < typename T > ;yLu R  
struct   ref {{D)YldtA  
  { H.|#c^I  
typedef T & reference; l \!fj#  
} ; K6/Q}W   
template < typename T > FQ7T'G![  
struct   ref < T &>  v zs)[AD  
  { n&;85IF1  
typedef T & reference; "ESwA  
} ; HU8900k+  
;!mzyb*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^Y>F|;M#  
2~1SQ.Q<RY  
template < typename T > qn<|-hA*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]}-7_n#cC  
  { F|o:W75  
  return l(t) = r(t); V6&!9b  
} 0w \zLU  
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。 :I j{s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9N%We|L,c  
n.`($yR_  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 6xe*E[#k\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p$NQyS5C"S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hOu3 bA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :0j?oY~e  
最后的布局是: ,.83m%i  
                Add ['X]R:3h  
              /   \ Utj&]RELK  
            Divide   5 hl7bzKO*w  
            /   \ @uqd.Q  
          _1     3 ?wiC Q6*$  
似乎一切都解决了?不。 b8`)y<7  
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。 1MP~dRZ$  
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。 ?cBwPetp  
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: o/$}  
* J7DY f  
template < typename Right > L O_k@3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const SO|NaqWa  
Right & rt) const QuF:p  
  { hLd^ agX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TluW-S  
} zUkgG61  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 dUeN*Nq&(,  
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。 BOb">6C  
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。 JgKO|VO  
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。 axv>6k  
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。 ENl)Ts`y  
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? JIEK*ui  
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: uB]7G0g:  
$<dH?%!7  
template < class Action > $Uq|w[LA  
class picker : public Action :t"^6xt  
  { ^e2VE_8L  
public : fn jPSts0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F 5bj=mI  
  // all the operator overloaded n71r_S*  
} ; gq4Tb c oA  
?K$(817  
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。 oo/qb`-6  
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: w=0(<s2  
=1FRFZI!j  
template < typename Right > o lR?n(v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q 6:dy  
  { Uu10)/.LC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UAkT*'cB  
} !=*g@mgF  
T] f ;km  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4x=v?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。 zsEc(  
9|^2",V  
template < typename T >   struct picker_maker {k>&?Vd!  
  {  <$A  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q~b  &  
} ; . oF &Ff/[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |sJ[0z  
  { vjbASFF0=  
typedef picker < T > result; y2Q&s 9$Do  
} ; Maha$n*  
d\&U*=  
下面总的结构就有了: /kZebNf6H  
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。 }Sm(]y  
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。 G, }Yl  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;V:i!u u  
至此链式操作完美实现。 &&5aM  
)!th7sH  
0cv{  
七. 问题3 g+8OekzB5  
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。 du $:jN\}  
"(3[+W{|  
template < typename T1, typename T2 > Q,,e+exbb5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i^/T  
  { bQzZy5,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xeg/A}yE  
} )nC]5MXU  
lZd(emH@  
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: 7cuE7"  
WA<v9#m  
template < typename T1, typename T2 > \#8D>i?m  
struct result_2 AVsDt2A  
  { euK5pA>L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mxvp3t \  
} ; b <tNk]7  
>2Y=*K,:  
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? ]{;gw<T  
这个差事就留给了holder自己。 $g^@AdE%  
    ]}>2D,;  
6B8VfQ9[  
template < int Order > z 4e7PW|  
class holder; =Pyj%4Rs  
template <> $f$SNx)),  
class holder < 1 > |QF7 uV  
  { frm >4)9+  
public : lne|5{h  
template < typename T > BwN0!lsF3  
  struct result_1 pE3?"YO  
  { vSGH[nyCY  
  typedef T & result; ^)470K`%)  
} ; /`Ug9,*  
template < typename T1, typename T2 > 7zl5yK N  
  struct result_2 PF0_8,@U  
  { ^Y?k0z  
  typedef T1 & result; #z'  
} ; mtpeRVcF  
template < typename T > T )&A2q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [@_Jj3`4  
  { Ucb F|vkI  
  return (T & )r; .y'>[  
} 3xy<tqfr  
template < typename T1, typename T2 > \:P>le'1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DcS+_>a\{l  
  { lwR<(u31e  
  return (T1 & )r1; x f'V{9*  
} bS{bkE>  
} ; "6("9"  
`{gHA+B  
template <> nd`1m[7MNu  
class holder < 2 > FBG4pb9=~  
  { K$z2YJ%  
public : DVO.FTV^`  
template < typename T > j\ZXG=j  
  struct result_1 b3P+H r  
  { Yz9owe8}[  
  typedef T & result; !@5 9)  
} ; [ XN={  
template < typename T1, typename T2 > NYhB'C2  
  struct result_2 RV1coC.g4x  
  { i}(LqcYU  
  typedef T2 & result; Do9x XK  
} ; M.JA.I@XC  
template < typename T > `T1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }czrj%6  
  { l&[O  
  return (T & )r; ),_@WW;k  
} uIY#e<)}G  
template < typename T1, typename T2 > n5|fHk^s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O4 w(T  
  { |o7[|3:M  
  return (T2 & )r2; xKbXt;l2  
} UklUw  
} ; _OYasJUMG  
l#&8x  
j<upRS,$  
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> >。 ;2G*wR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &.3"Uo\#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &*o=I|pQ  
}ZYd4h|g\z  
return l(i, j) = r(i, j); 3s*mbk[J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A]*}HZ ,  
fT|.@%"vc  
  return ( int & )i; Od,=mO*.Q  
  return ( int & )j; zg>zUe bA  
最后执行i = j; rV.}PtcFY  
可见,参数被正确的选择了。 :S]%6gb8G  
c&6 I[ R  
e b"VE%+Hu  
-au^;CM  
xl{=Y< ;  
八. 中期总结 5#6|j?_a  
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: :x3QRF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]U?^hZ_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <(#(hDwy  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0J*??g-n  
*YI98  
yHYsZ,GE  
`K"L /I9  
v4<nI;Ux  
\Dm";Ay>  
九. 简化 @ 6\I~s(  
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。 Q)#B0NA;T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 SZ7:u895E  
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: ME$[=?7XX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a"1t-x  
  +-*/&|^等 t mn tp  
2. 返回引用。 3=#<X-);  
  =,各种复合赋值等 ]Ee?6]bN  
3. 返回固定类型。 h#I>M`|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Xxj- 6i  
4. 原样返回。 ,O5NLg-  
  operator, E*& vy  
5. 返回解引用的类型。 Ha#= (9.  
  operator*(单目) d2FswF$C  
6. 返回地址。 -12UN(&&Z  
  operator&(单目)  ,i NXK  
7. 下表访问返回类型。 @ )F)S 7  
  operator[] eSn+B;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1y &\5kB  
  operator<<和operator>> >dXGee>'M  
e)IzQ7Zex  
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。 2y\E[jA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _rMg}F"  
AF{\6<m  
template < typename Left > yZ7&b&2nLn  
struct value_return (y'hyJo  
  { Y;eZ9|Ht9  
template < typename T > [|wZ77\  
  struct result_1 Z{.8^u1I  
  { NSMyliM1Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; BU)U/A8iS  
} ; wVXS%4|v  
&<g|gsG`  
template < typename T1, typename T2 > f^ZRT@`O  
  struct result_2 Rr$-tYy6  
  { Oxnp0 s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?5__oT  
} ; 3d8L6GJ  
} ; [Y/} ^  
OF>mF~  
2>9C-VL2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hF?1y`20  
1#g2A0U,  
下面我们来剥离functor中的operator() <V'@ks%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t?X877z  
g9pZ\$J&  
return l(t) op r(t) h f)?1z4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mM~qBrwL  
return op l(t) @n/\L<]t  
return op l(t1, t2) iozt&~o  
return l(t) op X #dmo/L8  
return l(t1, t2) op :k]1Lm||  
return l(t)[r(t)] h^45,E C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [^n.Pns  
tIi&;tw]  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: dbLZc$vPj  
单目: return f(l(t), r(t)); OO\+J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); pQ">UL*  
双目: return f(l(t)); iU918!!N   
return f(l(t1, t2)); LP^$AAy  
下面就是f的实现,以operator/为例 H'5)UX@LP  
f5"k55}  
struct meta_divide YMyfL8bO  
  {  ~NgA  
template < typename T1, typename T2 > Ib!RD/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) + J{IRyBc  
  { unzr0x {  
  return t1 / t2; g axsv[W>^  
} ;;Y! ^^g  
} ; FXCMR\BsQ  
7"D", 1h  
这个工作可以让宏来做: ]%SH>  
(Rh,,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2"Q|+-Io  
template < typename T1, typename T2 > \ /N+dQe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @7c?xQVd$  
以后可以直接用 mIvx1_[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "{+QW  
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 "cGk)s  
(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。。。) N% B>M7-=  
wu6;.xTLl  
8rGgF]F  
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 g-k|>-h  
wm@@$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j_[tu!~  
class unary_op : public Rettype +E+p"7  
  { z9Mfd#5?>P  
    Left l; E~T-=ocKE  
public : n6>#/eUH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]cvwIc">  
0auYG><=  
template < typename T > FUzzB94a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const By,eETU]  
      { 8`{:MkXP  
      return FuncType::execute(l(t)); aKDKmHd  
    } ;1=1:S8  
xa*hi87L*  
    template < typename T1, typename T2 > }&D WaO]J7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 59L\|OR  
      { nF:4}qy\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :4w ?#  
    } U>SShpmZA  
} ; Vt~{Gu-Y  
}6~hEc*/"  
M0"_^?  
同样还可以申明一个binary_op y<3-?}.aZ  
#z%fx   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > est9M*Fn  
class binary_op : public Rettype RBd7YWo\|j  
  { 8W7J3{d  
    Left l; I][*j  
Right r; Lb-OsKU  
public : Ee#q9Cx^J  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?UR0:f:}oc  
 }v{LRRi  
template < typename T > $wa{~'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vp\,CuQ  
      { S13nL^=i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^DLfY-F+j  
    } 6|=f$a  
+=h:Vb8  
    template < typename T1, typename T2 > pllGB6X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d1T!+I  
      { RP|`HkP-2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C): 1?@  
    } Nx;~@  
} ; ~8+ Zs  
1GRCV8 "Z^  
>R_&Ouh:  
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 J)> c9w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _LnpnL:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q i;1L Kc  
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。 (WJRi:NP?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Jpq~  
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。。。 ~ Iuf}D;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h#*dI`>l-  
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) S hWJ72c  
下面是修改过的unary_op ^76]0`gS  
re<{ >  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ="H%6S4'  
class unary_op cjY-y-vO  
  { 6MW{,N  
Left l; P+sW[:  
  3?yg\  
public : ]EAO+x9  
i]4I [!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n@i HFBb  
WwFm*4{[o  
template < typename T > r6qj7}\  
  struct result_1 z<;HQX,  
  { Or+U@vAnk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  _[3D  
} ; }X6m:#6  
$%Kf q[Q  
template < typename T1, typename T2 > BO&bmfp7,  
  struct result_2 =WATyY:s  
  { C!!M%P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B9 uoVcW  
} ; @.l@\4m  
"S]TP$O D  
template < typename T1, typename T2 > 3 i0_hZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BWrxunHO  
  { BU_nh+dF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); AT3Mlz~7#  
} tNI^@xdim1  
 8nJpp  
template < typename T > dn3y\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m(!FHPvN  
  { Fxz"DZY6  
  return OpClass::execute(lt(t)); xp{tw$  
} [q -h|m  
q9_OGd|P  
} ; " 8MF_Gu):  
7$=In K  
M }D}K\)  
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 2ilQXy  
好啦,现在才真正完美了。 vE?G7%,  
现在在picker里面就可以这么添加了: aFYIM`?(  
u6agoK|^9  
template < typename Right > h]gp^?=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n>YKa)|W`  
  { NLqzi%s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); da(<K}  
} PZ9I`P! C  
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。 tsjrRMR  
cwg"c4V  
z:*|a+cy  
Z9|P'R(l  
_DtV  
十. bind /4Gt{yg Sr  
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。 5j(k:a+!H  
先来分析一下一段例子 ~>|ziHx  
5]0 <9a  
%h@EP[\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &8lZNv8;(p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e7 o.xR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3w'tH4C[Y  
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。 Nf\LN$ &8  
我们来写个简单的。 o+'6`g'8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0l6.<-f{  
对于函数对象类的版本: bH~dJFj/  
&u !,Hp  
template < typename Func > k,*XG$2h  
struct functor_trait mzgfFNm^G)  
  { Zy/_ E@C}u  
typedef typename Func::result_type result_type; ;=z:F<Y  
} ; 7[)E>XRE  
对于无参数函数的版本: 4WB0Pt{  
fJg+Ryo  
template < typename Ret > UK!(G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n[rCQdM&U"  
  { ]f_p 8?j"  
typedef Ret result_type; 2^7`mES  
} ; AK4t\D)K1  
对于单参数函数的版本: W=?<<dVYD  
? J0y|  
template < typename Ret, typename V1 > Bzf^ivT3L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I?CZQ+}Hq  
  { 'g\4O3&_  
typedef Ret result_type; L4W5EO$  
} ; 6=C<>c %+  
对于双参数函数的版本: ;$4\e)AB  
 RRJ%:5&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L/K(dkx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e0 ecD3  
  { 5 qA'  
typedef Ret result_type; |G<|F`Cj  
} ; ccxNbU  
等等。。。 h?U O&(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy i%?*@uj  
* ;FdD{+  
template < typename Func > a<e[e>  
struct func_return SpBy3wd  
  { ~xTt204S  
template < typename T > -9?]IIVb  
  struct result_1 u ga_T  
  { 6u6x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A#,ZUOPGH  
} ; ;'1d1\wiDQ  
%]i15;{X  
template < typename T1, typename T2 > %BODkc Zh  
  struct result_2 ca9X19NG  
  { :`sUt1Fw.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EU#^7  
} ; -Y8B~@]P?  
} ; 7tp36TE  
l[J8!u2Xp  
P+}h$ _x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  ='jT~ \  
cMIEtK`  
template < typename Func, typename aPicker > E{(;@PzE  
class binder_1 xIn:ZKJ'  
  { i.#:zU%o  
Func fn; I/N *gy?*  
aPicker pk; k5)om;.w  
public : `]aeI'[}R  
rm_Nn8p,  
template < typename T > -?a 26o%e  
  struct result_1  D%Z|  
  { wL[ M:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mE[y SrV  
} ; X8\GzNE~R  
!r-F>!~  
template < typename T1, typename T2 > : Dp0?&_  
  struct result_2 F'Z,]b'st3  
  { w-jVC^C]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )/P}?` I  
} ; }m8q}~>tL  
uAk.@nfiEv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?7A>+EY  
aq-~B~c`g  
template < typename T > +C)~bb*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f QFk+C  
  { XPPdwTOr  
  return fn(pk(t)); '%;m?t% q  
} 05R@7[GWq  
template < typename T1, typename T2 > HOi`$vX }N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P<-@h1p,  
  { TA\vZGJ('  
  return fn(pk(t1, t2)); A@'OJRc  
} $~kA B8z  
} ; W*G<X.Hf  
{`_i`  
Nboaf  
一目了然不是么? OTv)  
最后实现bind \7_y%HR  
@VI@fN  
iow"n$/  
template < typename Func, typename aPicker > Ul# r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3' 'me  
  { IGgL7^MF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,: ^u-b|  
} {{1G`;|v 9  
*^r}"in  
2个以上参数的bind可以同理实现。 o;*Q}Gr<M  
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。 fV~~J2IK  
_v:SP LU  
十一. phoenix @9:uqsL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]@TCk8d$0  
'fW-Y!k%  
for_each(v.begin(), v.end(), 4e  
( y>LBl]  
do_ 06jQE2z2R  
[ ,)io5nZF  
  cout << _1 <<   " , " bd`P0f?  
] F[MFx^sT{  
.while_( -- _1), MfkZ  
cout << var( " \n " ) SfR%s8c`  
) _dU\JD  
); Xc.`-J~Il  
#z42C?V  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: afk>+4q  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor s[N@0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 yQrD9*t&g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M\=2uKG#  
,u m|1dh  
)}v l\7=  
template < typename Cond, typename Actor > P {'b:C  
class do_while `_h&glMJ,q  
  { tp|d*7^i  
Cond cd; M%#e1"n  
Actor act; 2qp#N%  
public : P2Y^d#jO  
template < typename T > d5d@k  
  struct result_1 `h;[TtIX4  
  { >sbu<|]a 7  
  typedef int result_type; 6:2vP NF  
} ; rlD8D|ZG  
/RF7j;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} IA(5?7x`<  
7z-[f'EIUI  
template < typename T > ^Dx&|UwiZa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z{>Rc"%\  
  { GthYzd:'hJ  
  do 8>V5d Ebx'  
    { Ts9uL5i  
  act(t); I:.s_8mH}  
  } %znc##j)q  
  while (cd(t)); v,t:+ !8  
  return   0 ; ] R*A  
} ]f3>-)$*  
} ; PW4q~rc=:  
ntY]SK%Z  
|hQ;l|SWg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  _4f;<FL  
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。 W9)&!&<o  
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。 9FX-1,Jx  
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。 1eKT^bgM  
下面就是产生这个functor的类: "5 A! jq  
r :dTz  
/O9EQPm(  
template < typename Actor > 1&2>LE/P  
class do_while_actor fR|A(u#9  
  { EQ ttoOO  
Actor act; Wjc'*QCPl  
public : e# bn#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g=rbPbu  
c`W,~[Q<O+  
template < typename Cond > y)*RV;^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H>C=zo,oiC  
} ; Cyp'?N  
olcDt&xv]  
Y$zSQ_k;U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q.[0ct  
最后,是那个do_ P*o9a  
;=N# `l  
;\]@K6m/Ap  
class do_while_invoker *`U~?q}  
  { 0aAoV0fMDz  
public : He)%S]RLk  
template < typename Actor > q:(%*sY>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h$*!8=M  
  { Ls%MGs9PI  
  return do_while_actor < Actor > (act); w(rE`IgW  
} _Y!IEAU/#  
} do_; 8- i#8'/x  
n|;Im&,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6wxs1G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *8Z32c+C  
最后来说说怎么处理break和continue ;bG>ZqJCVA  
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。 {8OCXus3m  
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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