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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %;<k(5bhGJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Th~3mf #  
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, )'j_D<  
)l!J$X+R  
h{W$ fZc<  
Y|m_qB^_  
  class filler qD(fYOX{C  
  { rysP)e  
public : )e|$K= D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k+WO &g*|  
} ; 7cUR.PI#Q  
s<Ex"+  
&?/N}g@K  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +QIGR'3u  
;z.6'EYMG  
:$M9XZ~\  
V6@*\+:3)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DMAf^.,S  
`q f\3JT\  
nc3ltT,R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -uv 9(r\P  
Sl. KLc@@  
Vq3]7l  
Gg=aK~q6  
二. 战前分析 KFTf~!|  
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。 R<n8M"B  
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 L,C? gd@"  
aPD?Bh>JU  
$f<eq7rRe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a1 4 6kq  
  /* --------------------------------------------- */ m4P hn~>Gg  
vector < int *> vp( 10 );  3}>:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L _vblUDq  
/* --------------------------------------------- */ 'DCKD4@C/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }b_R5U$@@  
/* --------------------------------------------- */ lfxuc7Rdla  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jw/'*e  
  /* --------------------------------------------- */ K/f>f;c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t(J![wB}  
/* --------------------------------------------- */ OwG6i|q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +={  
*F\T}k7  
.mvB99P{<  
x[vpoB+c  
看了之后,我们可以思考一些问题: g(-;_j!=  
1._1, _2是什么? Ci]'G>F@"  
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。 2YL`3cgfb  
2._1 = 1是在做什么? Q3'fz 9v  
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。 0hrCG3k.91  
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。 0V<Aub[${  
x r-;,W  
Np.no$_  
三. 动工 Z B~l2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rnnX|}J  
=d go!k  
Q^$ghZ6V  
ZhhI@_sz  
template < typename T > zW%>"y  
class assignment 5~@?>)TBv  
  { %/UV_@x&  
T value; [3t0M5x w  
public : Dh hG$  
assignment( const T & v) : value(v) {} '8s>rH5[V  
template < typename T2 > 0zg2g!lh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XMt u"K  
} ; bH'S.RWp=  
u|(Ux~O  
4^0d)+Ff  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w+t#Yb\7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c:=7lI  
`%$8cZ-kr  
_R EqT  
GxYW4b  
  class holder Z7JKaP9{:  
  { <_"B}c/2$  
public : Gx.P ]O3  
template < typename T > O4m(Er@a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const L/Hv4={  
  { "/Y<G  
  return assignment < T > (t); "Z;~Y=hC13  
} z'7#"D  
} ; q}#iV$dAj  
|:./hdcad  
Xl#Dw bx  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Wu4ot0SZ  
25aNC;J  
  static holder _1; 6X dWm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MMMqG`Px  
8V6=i'GK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *%:@ cbF-M  
而不用手动写一个函数对象。 GHv{   
Vd,'  s  
2Oyy`k  
@'*eC}\E  
四. 问题分析 'z)hG#{I  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [-4KY4R  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 :%N*{uy  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wz|DT3"Xs  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z(+&wa  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8s<^]sFP  
Ks#A<! ;=  
五. 问题1:一致性 zm3-C%:Bw  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \,2gTi,=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w"{bp  
& B}Lo  
struct holder E_~x==cb  
  { Yg/}ghF\  
  // q7|:^#{av  
  template < typename T > J5;5-:N  
T &   operator ()( const T & r) const xZX`%f-  
  { W$r^  
  return (T & )r; 88 {1mA,v  
} fO6[!M(  
} ; Nu@5 kwH  
G%S6$@:  
这样的话assignment也必须相应改动: /?Vdqci  
_l<mu?"  
template < typename Left, typename Right > 8q0I:SJy  
class assignment y=w`w>%  
  { (z/jMMms  
Left l; {J2#eiF  
Right r; Zb."*zL  
public : U 2bzUxK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @}(SR\~N]  
template < typename T2 > _lXt8}:+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {=3B)+N  
} ; dXl]Pe|v  
|k6Ox*  
同时,holder的operator=也需要改动: RAV^D.  
X'f)7RbT  
template < typename T > \b$<J.3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5X0QxnnV  
  { r?pZ72 q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s O=4IBE  
} HMV)U{  
:N2E}hxk  
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。 W .U+.hR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T^]7R4 Fg  
/YFa ;2 W  
return l(rhs) = r; 3htq[Ren  
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。  it)ZP H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \]8VwsP  
!{(ls<  
template < typename Tp > `a >?UUT4  
class constant_t +%XnMl  
  { ]boE{R!I  
  const Tp t; +"8}R~`!  
public : yAG+] r  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C',6%6P  
template < typename T > xIL#h@dz  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0Gsu  
  { !" E-\cc'  
  return t; (9]6bd  
} zT7"VbP  
} ; P$ucL~r  
O#EqG.L5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :H?f*aw  
下面就可以修改holder的operator=了 :3^dF}>  
p x#suy  
template < typename T > #Ao !>qCE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1[-vD=  
  { `*aBRwvK~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Lc]1$  
} 2JZdw  
g*y/j]  
同时也要修改assignment的operator() z]=8eV\  
"Zcu[2,  
template < typename T2 > 1`JB)9P  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >3PMnI  
现在代码看起来就很一致了。 ^"x<)@X  
$7NCb7%/L  
六. 问题2:链式操作 *~2cG;B"e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;7Okyj6EP  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 uw33:G  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 t'g^W  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;iU%Kt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dZ]Rqr _!  
.'T40=7  
template < typename T > {kL&Rv%'  
struct result_1  3-|3`(  
  { GeV+/^u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .z-UOyer  
} ; UpfZi9v?W  
g_aCHEFBv  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: x[X`a  
vHcqEV|P/n  
template < typename T > `PlOwj@u0`  
struct   ref |m;L?)F<  
  { ER^QV(IvP8  
typedef T & reference; >o/95xk2  
} ; e |V]  
template < typename T > %tmp  
struct   ref < T &> x[i`S8D  
  { PeTA$Yl  
typedef T & reference; e2w&&B-  
} ; EzpFOqJG  
|V|+lx'sc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %3o`j<  
=&vFVIhWcf  
template < typename T > q \O Ou  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !SxG(*u  
  { 6 BAW  
  return l(t) = r(t); pC(sS0J  
} ;ME)Og  
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。 ~OypE4./1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >jTp6tu,  
<9eu1^g  
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 I7(?;MpI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nidr\oFUIn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4kl Ao$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X`JV R"=4  
最后的布局是: ?*u*de[,  
                Add :O-1rD  
              /   \ +L%IG  
            Divide   5 }]6f+  
            /   \ f p[,C1U  
          _1     3 z|N3G E(.@  
似乎一切都解决了?不。 rHz||jjU  
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。 M 2q"dz   
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。 %,UPJn  
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: Vf $Dnu@}z  
{whvTN1#dh  
template < typename Right > 1^G{tlA-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,[!LCXp  
Right & rt) const DjLL|jF  
  {  L,LNv  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ig!7BxM)<h  
} )rtomp:X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o:p *_>&  
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。 1G^#q,%X_v  
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。 GJA`l8`SQ  
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。 cg{AMeW  
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。 Log|%P\  
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\#17.=  
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: iG<Som  
l"+J c1\X  
template < class Action > SA"8!soY3  
class picker : public Action *d*,Hqn  
  { hdma=KqZ(  
public : <q2?S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *rh,"Zo  
  // all the operator overloaded s:>\/[*>0c  
} ; L.'}e{ldW  
Jkt4@h2Q}  
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。 6iA( o*'Yn  
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: "Cz<d w]D  
"TOa=Tt{,  
template < typename Right > c&nh>oN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const d+fSo SjX8  
  { ,,4 GNbBC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |`/TBQz:r  
} .qv'6G  
+&=?BC}L9^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  jN*:QI  
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。 }6u2*(TmD  
8|^CK|m6*  
template < typename T >   struct picker_maker {*m?Kc7k  
  { SPkn 3D6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; OF U/gaO~  
} ; {KL5GowH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 60>.ul2  
  { Vu8,(A7D%O  
typedef picker < T > result; !wz/c M;  
} ; ]d}0l6  
9pKGr@&   
下面总的结构就有了: jeUUa-zR3  
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。 Wr?'$:  
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。 b;cMl'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E%N2k|%8d_  
至此链式操作完美实现。 zZ-\a[F  
o4y']JSN  
~FU@wV^   
七. 问题3 eD?3"!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。 j]rz] k  
uBrMk  
template < typename T1, typename T2 > *# {z3{+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R:aa+MX(1  
  { z(y*hazK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Di.3113t  
} w8Sv*K  
;]2s,za)qs  
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: SkQswH  
EbNd=Z'J  
template < typename T1, typename T2 > zmuMWT;  
struct result_2 ,MPB/j^o5!  
  { o +B:#@9?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n"Veem[_4g  
} ; {y=W6uP  
>4` dy  
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? w'4AJ Q|;  
这个差事就留给了holder自己。 :nN1e  
    E_z;s3AXQ  
z+}QZ >  
template < int Order > ~+X9g  
class holder; B<?[Mrdxw  
template <> D B526O* [  
class holder < 1 > 6Q&r0>^{  
  { WS8+7O'1\  
public : r;>+)**@vl  
template < typename T > X r63?N  
  struct result_1 BAj-akc f  
  { #hfuH=&oh  
  typedef T & result; POI.]1i  
} ; :,12")N  
template < typename T1, typename T2 > ] Wy)   
  struct result_2 Psura$:  
  { u9woEe?  
  typedef T1 & result; Jq.lT(E8D  
} ; O=cxNy-I  
template < typename T > u6V/JI}g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s'aip5P  
  { wFh8?Z3u_  
  return (T & )r; }T^cEfX  
} =;a!u  
template < typename T1, typename T2 > Di_2Plo)4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5wao1sd#  
  { !rDdd%Z  
  return (T1 & )r1; D%mXA70  
} W1Lr_z6  
} ; +6$g! S5{  
8(g:HR*;  
template <> v44}%$  
class holder < 2 > r[(xj n  
  { Lf([dE1  
public : G0 J4O!3  
template < typename T > fA%z*\  
  struct result_1 3ya1'qUC  
  { `O?TUQGR  
  typedef T & result; /M~!sPW&?  
} ; cq&*.  
template < typename T1, typename T2 > =o}"jVE  
  struct result_2 nMfFH[I4  
  { /v|"0  
  typedef T2 & result; UUKP"  
} ; LH 3}d<{  
template < typename T > p9U?!L!y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3nZ9m  
  { jCAC `  
  return (T & )r; 4(neKr5\#  
} =p^He!  
template < typename T1, typename T2 > n~V4nj&_T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1(zsOeX  
  { H7U li]e3  
  return (T2 & )r2; p^nL&yIW,%  
} E9|eu\  
} ; n,HE0Zn]Y_  
(iJ1 ;x  
5J)=}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> >。 (BxJryXm  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +MbIB&fRCB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'bGX-C  
+;g {$da5  
return l(i, j) = r(i, j); JjpRHw8\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !UOCJj.cA  
oRKEJ Nps  
  return ( int & )i; 5(W"-A}  
  return ( int & )j; YCe7<3>J4  
最后执行i = j; TSAU?r\P  
可见,参数被正确的选择了。 ^=n+T7"J  
@D-AO_  
GLn{s  
i&njqK!wS  
{e|*01hE  
八. 中期总结  nVu&/  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: di)*-+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9!9Z~ /*m  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W3vi@kb]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j*e6 vX  
mNf8kwr  
pME{jD  
ZKQ hbNT  
bWl5(S` Z  
4L-:*b_v\  
九. 简化 L- pVltX  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 xvzr:p P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -yGDh+-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ,*4p?|A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZT02"3F  
  +-*/&|^等 1:NrP'W^  
2. 返回引用。 =NbI%  
  =,各种复合赋值等 aK,z}l(N  
3. 返回固定类型。 gH2,\z`[4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B63pgPX  
4. 原样返回。 YY?a>j."a  
  operator, /&u<TJ4  
5. 返回解引用的类型。 N=:5eAza  
  operator*(单目) 0JgL2ayIVI  
6. 返回地址。 ^mAYBOE  
  operator&(单目) ]0;864X0  
7. 下表访问返回类型。 M :3u@06a  
  operator[] ] 2DH;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZYf2XI(_"  
  operator<<和operator>> U. AjYez  
pA{ 5V9  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *Nyev]8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^qCkt1C-M  
LG~S8u  
template < typename Left > Cv$ SJc  
struct value_return 9Rm/V5  
  { f<+ 4rHT  
template < typename T > bX.ja;;   
  struct result_1 @i^~0A#q*  
  { p^(&qk?ut  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Hk>79};  
} ; v7%X@j]ji  
t9&c E:n  
template < typename T1, typename T2 > `cx]e  
  struct result_2 $?,a[79  
  { Tirux ;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Xh J,"=E+  
} ; 5TBp'7 /s~  
} ; K"<PGOF  
<Sz52Suh>  
h' !imQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \%sVHt`c  
,>t69 Ad  
下面我们来剥离functor中的operator() t_ksvWUo  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _k^0m  
Q]rD}Ckv-  
return l(t) op r(t) b 1&i#I?{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K^_i%~  
return op l(t) 9]t[J_YM  
return op l(t1, t2) BmHwu{n'  
return l(t) op tO_H!kP  
return l(t1, t2) op +(uYwdcN  
return l(t)[r(t)] F}"]92  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qQ!1t>j+H  
.(J?a"  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: iHf-{[[Z  
单目: return f(l(t), r(t)); {pb>$G:gfx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /7!""{1\\  
双目: return f(l(t)); :V2bS  
return f(l(t1, t2)); 6t/`:OZC:  
下面就是f的实现,以operator/为例 SI:U0gUc  
9Pw0m=4  
struct meta_divide 1 T130L  
  { 0Z|FZGRP  
template < typename T1, typename T2 > pZ#ap<|>I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) v/*Y#(X  
  { 2<mW\$  
  return t1 / t2; sH[ -W-  
} I\qYkWg7  
} ; @aQ1khEd  
y~IuPc  
这个工作可以让宏来做: yL;M"L  
c9R 5w.t:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ UpXz&k  
template < typename T1, typename T2 > \ \7"@RHcihB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ll MpS<2NO  
以后可以直接用 1<ro7A4hK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X-Wz:NA  
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 *&Z7m^`FQ  
(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。。。) 6h3HDFS7s  
6Es? MW=  
T32BnmB{  
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 cI]WrI2CQa  
?Qb<-~~ j1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @\&m+;6  
class unary_op : public Rettype Th`skK&U  
  { S osj$9E  
    Left l; KJE[+R H+z  
public : IlX$YOf4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |^28\sm2e  
r%DFve:%  
template < typename T > 50dGBF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P;PQeXKw  
      { ~x{.jn  
      return FuncType::execute(l(t)); {_RWVVVe  
    } 6 z,&i  
`:'w@(q  
    template < typename T1, typename T2 > lyCW=nc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  `[zQf  
      { XPB9~::  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :|o<SZ  
    } kP xa7  
} ; #k3t3az2{  
t6c<kIQ:-O  
v){ .Z^_C  
同样还可以申明一个binary_op jkiTj~WE-  
I8OD$`~*U6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uS&| "*pR  
class binary_op : public Rettype 5>6PH+Oq  
  { Iqs+r?  
    Left l; mVtXcP4b  
Right r; e&eW|E  
public : ;M]C1!D9#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yGg,$WM  
E&yD8=vw  
template < typename T > crO@?m1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :a:[.  
      { iVB^,KQ@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V8=Y@T,  
    } C8a*Q"  
D 71;&G]0  
    template < typename T1, typename T2 > (h']a!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,fEO> i  
      { Z -%(~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 61U<5:#l  
    } ,2oF:H  
} ; R~bC,`Bh  
, n !vsIN  
a:~@CUD >I  
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 _w@qr\4i=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "QoQ4r<|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) j QU"Ved  
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。 K!D o8|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yV)m"j  
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。。。 K; FW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |L_wX:d`9  
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) eUS   
下面是修改过的unary_op Ou'?]{  
c41: !u^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4eVI},  
class unary_op h5 Vv:C  
  { DjMf,wX-{  
Left l; %/kyT%1  
  7iu Q9q^&  
public : df+t:a  
{|9}+ @5Q1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} elJ)4Em  
o/ [  
template < typename T > dAJ,x =`  
  struct result_1 F?Ju?? O  
  { `,wu}F85  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PXP`ZLF  
} ; ,1Qd\8N9  
31Cq22"  
template < typename T1, typename T2 > {5c]Mn"r  
  struct result_2 N#N0Q0W=  
  { ~;-9X|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9?+9UlJ7K  
} ; mzL[/B#>M  
;??ohA"{5  
template < typename T1, typename T2 > NGjdG=,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E_ $z`or  
  { 'f?.R&sCA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~Pk0u{,4XQ  
} 4yMW^:@  
?_6YtR,{  
template < typename T > b|^I<7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wh 0<Uv  
  { t$^l<ppQ  
  return OpClass::execute(lt(t)); D)='8jV7  
} 0Flu\w/+P  
x )5V.q  
} ; ~#M d"3  
xu%'GZ,o9  
KB{RU'?f|  
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 vnX  
好啦,现在才真正完美了。 ~4.r^)\  
现在在picker里面就可以这么添加了: mXjgs8 s  
9 -h.|T2il  
template < typename Right > eN0P9.eqM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _X5_ez^/=  
  { Iyk6=&?j  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); LR)& [{Kk  
} ']51jabm  
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。 #;9H@:N  
O^{1RV3:,T  
t7#lsd`_  
.I?@o8'x  
c $;\i  
十. bind TmEY W<  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 y93k_iq$S  
先来分析一下一段例子 k/&]KYwu  
P1 +"v*  
_rQUE ^9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #,f{Ok+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 XL< )v_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $,1dQeE  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ka7uK][  
我们来写个简单的。 kv|,b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f~& a-  
对于函数对象类的版本: f %fa{  
u,i]a#K  
template < typename Func > ryD%i"g<  
struct functor_trait m$UvFP1>u1  
  { \4~AI=aw,T  
typedef typename Func::result_type result_type; HR{s&ho  
} ; 6o}V@UzqV  
对于无参数函数的版本: #0 y <a:}R  
tFU;SBt8Ki  
template < typename Ret > vgPUIxB@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D(Ix!G/  
  { !c8L[/L  
typedef Ret result_type; /J%do]PDl  
} ; 2YQ#-M  
对于单参数函数的版本: &{^eU5  
XDmbm*~i  
template < typename Ret, typename V1 > P[gO85  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v+q<BYq  
  { hYt7kq!"  
typedef Ret result_type; bAhZ7;T~  
} ; 4 \Di,PPu  
对于双参数函数的版本: ?9?4p@  
e9@(/+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R8sck)k'}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^" 6f\  
  { a+(j ?_FyI  
typedef Ret result_type; ?iSGH'[u  
} ; a|x8=H  
等等。。。 A!HK~yk~Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy MQw9X  
N=fz/CD)I  
template < typename Func > XeUprN  
struct func_return Y}1 P~  
  { Kdt|i93  
template < typename T > i&F~=Q`  
  struct result_1 ya>N.h  
  { `!Ln|_,d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y^eX@dE FR  
} ; u~Lu<3v  
x`2pr  
template < typename T1, typename T2 > x70N8TQ_gK  
  struct result_2 -uR{X G. D  
  { mTd<2Hy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  # eEvF  
} ; g~R/3cm4  
} ; Uz>Yn&{y6  
Z[;#|$J  
6Kht:WE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 O]_={%   
=YoTyq\  
template < typename Func, typename aPicker > sMJ#<w}Q  
class binder_1 g\J)= ,ju,  
  { )+B=z}:Nfz  
Func fn; vahf]2jEB  
aPicker pk; NKh,z& _5-  
public : u[[/w&UV.,  
(-2R{! A  
template < typename T > }:^XX0:FK  
  struct result_1 KZ\dB;W< |  
  { sA2o2~AmM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; jEE_D +K  
} ; Q!) z)-hI  
<j"O%y.  
template < typename T1, typename T2 > A:xb!= 2  
  struct result_2 c,AZ/t  
  { -d_ 7*>m$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [;F{mN  
} ; VD4S_qx  
yA0Y 14\*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E 8^sy*f  
6=BZ~ed  
template < typename T > pP oxVvG{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,*w>z  
  { _DrnL}9I7  
  return fn(pk(t)); y3AL)  
} :+1bg&wQ  
template < typename T1, typename T2 > JOgmF_(>Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ])68wqD  
  { -_w~JCx  
  return fn(pk(t1, t2)); p}r yKW\cJ  
} s #`cX0L)  
} ; ;$[VX/A`f  
QS%,7'EG  
wK ][qZ ]  
一目了然不是么? e18T(g_i  
最后实现bind @|]iSD&T #  
gpsrw>nw  
B~4mk  
template < typename Func, typename aPicker > ~q5-9{ma  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2}|vWKej{  
  { k$?&]! <o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !yk7HaP  
} X`tOO  
sFD!7 ;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <EOg,"F  
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。 IwnYJp:9v  
Ta,u-!/ I  
十一. phoenix y!BB7cK6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n<+~ zQ  
iF+S%aPd#  
for_each(v.begin(), v.end(), M Yu?&}%^  
( WY3_7k8u  
do_ %!D_q ~"H  
[ &F9OZMK=  
  cout << _1 <<   " , " {\F2*P  
] DZF[dxH  
.while_( -- _1), @eA %(C  
cout << var( " \n " ) mn Qal>0~  
) JJ)y2  
); W3aXW,P.V  
7kOE/>P?  
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: Kl!DKeF  
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 w# xncH:1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 X #H:&*[!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c-v*4b/d  
%oMWcgsdJi  
4h(jw   
template < typename Cond, typename Actor > zmdWVFV v  
class do_while 7d%A1}Bq$  
  { ~}Kp  
Cond cd;  %L{  
Actor act; +q$xw}+PK  
public : _ Eszr(zJ  
template < typename T > ]gjr+GV  
  struct result_1 CuF%[9[cT  
  { ,,zd.9n  
  typedef int result_type; (c  u'  
} ; !7ph,/P$7  
C8! 8u?k  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !XkymIX~O.  
k{zs578h2  
template < typename T > 7=; D0SS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t@l(xnsV  
  { .Gjr`6R  
  do dw'<"+zO  
    { 6sO  
  act(t); @Pd) %'s  
  } BYkVg2D(  
  while (cd(t)); m j'"Z75  
  return   0 ; ^mS.HT=X  
} EKV+?jj$  
} ; ^cfkP(Y3kx  
z (c@(UD-_  
s@.`"TF.7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UZ[/aq  
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。 !5yRWMO9X~  
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。 b EoB;]  
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。 />2A<{6\=P  
下面就是产生这个functor的类: Xp<A@2wt?  
~R"]LbeY  
:|*Gnu  
template < typename Actor > /8 e2dw: \  
class do_while_actor s ZlJ/_g  
  { OHx,*}N  
Actor act; /&S~+~]n  
public : a!TBk=P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8<E!rn-  
4r68`<mn[  
template < typename Cond > 6M O|s1zk  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3ybK6!g`[  
} ; @&!=m]D*  
U)O?| VN^o  
<XkkYI(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,6S_&<{  
最后,是那个do_ 6\NX 5Gh  
9~LpO>-  
{mCKTyN+  
class do_while_invoker +#de8/x  
  { 8MYLXW6  
public : e; &{50VY  
template < typename Actor > CVyx lc>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  =F",D=  
  { {[YqGv=fF  
  return do_while_actor < Actor > (act); R=#q"9qz  
} -6hu31W  
} do_; ~u O:tL  
s0~05{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {<''OwQF~+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &KOG[tv  
最后来说说怎么处理break和continue y^E F<<\  
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。 1]D/3!  
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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