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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }rxFS <j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \[E-:  
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, 4H9xO[iM  
3mA/Nu_  
JOHp?3"4  
*<3iEeO/R  
  class filler QQ|9>QP  
  { g[<uwknf  
public : _Fvsi3d/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "j;!_v>=f`  
} ; B2"+Hwbk  
Faw. GU  
%J3lK]bv(  
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: &`5 :G LV  
pb= HVjW<  
T/3;NXe6E  
Xa6qvg7/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,XP@ pi  
{B v`i8e  
^f"&}%"M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ri;r7Y9V9`  
'jwTGT5x  
a\|X^%2g  
w7[0  
二. 战前分析 .y(@Y6hO  
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' @cjNZ  
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 @~Rk^/0  
UvoG<;  
 K oL%}u&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nFSG<#x\  
  /* --------------------------------------------- */ Z'Zd[."s  
vector < int *> vp( 10 ); y& Gw.N}<r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O/'f$Zj36  
/* --------------------------------------------- */ X]>[Qz)K^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I[vME"  
/* --------------------------------------------- */ ~n)]dFy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ZlUFJ*pk  
  /* --------------------------------------------- */ m}sh I8S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); S:DcfR=a  
/* --------------------------------------------- */ zbdOCfA;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (u$!\fE-et  
ggzAU6J  
bK6, saN>  
"1E?3PFJ  
看了之后,我们可以思考一些问题: G;Pt|F?c  
1._1, _2是什么? hlt9x.e.A  
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。 4h[2C6 \+`  
2._1 = 1是在做什么? (gv=P>:  
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。 |2tSUOZ  
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。 HE4`9$kVLr  
zV9 =  
Z{j!s6Y@{  
三. 动工 )2   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \Or]5ogT'  
<5C=i:6%  
w/)e2CH  
f4qS OVv  
template < typename T > @*AYm-k  
class assignment ?^F*"+qI  
  { S8rW'}XJ=H  
T value; U<#$w{d:  
public : YLr%vnO*NS  
assignment( const T & v) : value(v) {} j=zU7wz)D  
template < typename T2 > ~QQEHx\4zZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {3_Ffsg`  
} ; H"kc^G+(R"  
x|P<F2L  
bUEt0wRR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7l4InR]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [U_Q 2<H  
aH~x7N6!  
!IQfeo T  
y'i:%n}I  
  class holder rVc zO+E  
  { S:"z<O  
public : ~`W6O>  
template < typename T > 3 tx0y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oqQ?2k<@  
  { DT1i2!  
  return assignment < T > (t); ^+Y-=2u:  
} +)''l  
} ; -X6\[I:+A  
e2_r0I^C  
UlLM<33_)  
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: >V ]*mS %K  
,AFC1t[0  
  static holder _1; ._F 6-pl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Sj=69>m]5  
K[3D{=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); , L AJ  
而不用手动写一个函数对象。 ?Pok-90  
yScov)dp(  
$=S'#^Z  
A(!ZZ9 Wc  
四. 问题分析 CzDR%vx  
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。 k(vEp ]  
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。 v1tN DyM6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W> -E.#!_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S<bz7 k9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }i/2XmA )  
JQVw6*u{  
五. 问题1:一致性 %NAFU /&  
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?| ;Kd{h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (w@MlMk  
$'mB8 S  
struct holder c#4L*$ViF  
  { 7AFS)_w  
  // ?}lpo; $  
  template < typename T > G:6$P%.  
T &   operator ()( const T & r) const g  cK"  
  { ^J}$y7  
  return (T & )r; i2%m}S;D9  
} 4\eX=~C>:  
} ; -aeo7C  
la"A$Tbu~  
这样的话assignment也必须相应改动: E( 4lu%  
g:3'x/a1  
template < typename Left, typename Right > GO GXM4I  
class assignment j7HlvoZV  
  { 6+f>XL#w  
Left l; <[B[  
Right r; 'Tan6 Qa  
public : {@F["YPxy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R_*D7|v  
template < typename T2 > O[(HE 8E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'V9aB5O&  
} ; LU IT=+  
"i<3}6/*  
同时,holder的operator=也需要改动: 0jZ{?  
dK(%u9v  
template < typename T > n#L2cv~Aj"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~m09yc d<  
  { <{xAvN( :  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Xgth|C}k  
} 41Q   
![D,8]GD  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }GNH)-AG)$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {$TB#=G  
J ]^gF|  
return l(rhs) = r; }br<2?y,  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 88=FPEU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: T]Td4T!  
.dLX'84fY  
template < typename Tp > W]Y!ZfGnN  
class constant_t ?9okjLp1n  
  { 9n\#s~,  
  const Tp t; *]| JX&  
public : ez:o9)N4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MdboWE5i  
template < typename T > .O-DVW Cm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const IV#f}NrfD  
  { Ty|c@X  
  return t; W9m[>-Ew  
} x4A~MuGU  
} ; ;Kb[UZ1  
L , Fso./y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n ~i4yn=  
下面就可以修改holder的operator=了 VP[!ji9P   
Gz5@1CF  
template < typename T > " /-v 9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tYNt>9L|  
  { dQ~"b=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cYn}we}7  
} Kf<_A{s  
CIvT5^}  
同时也要修改assignment的operator() /,%o<Ql9  
A8/4:>Is  
template < typename T2 > <l/Qf[V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I2!HXMrp  
现在代码看起来就很一致了。 X1qj l_A  
?G<I N)  
六. 问题2:链式操作 &L`p4AZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yVv3S[J  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 +NMSvu_?  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 TmAb! Y|F  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 .[85<"C  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ' *C)S  
(uz!:dkvx  
template < typename T > ?S:_J!vX{  
struct result_1 R}<s~` Pl  
  { "jMnYEG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p5t#d)  
} ; pra&A2Y\  
S$/3Kq  
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: #T`+~tW'|  
*heQ@ww  
template < typename T > L<]P K4  
struct   ref Z}StA0F_  
  { ,R6$SrNcd  
typedef T & reference; y^BM*CI  
} ; <L#r6y~H  
template < typename T > >maz t=,  
struct   ref < T &> YL0RQa  
  { Hf|:A(vCx  
typedef T & reference; +c_CYkHJ/  
} ; ?V&a |:N9  
W4a20KM2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: IvH+94[)  
a8$pc>2E  
template < typename T > F\<i>LWT'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e|y~q0Q$  
  { }1 ^.A84a  
  return l(t) = r(t); mn` Ae=  
} j pV  
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。 . C?gnOq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -3 Hq1  
vkmR cX:/  
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  JwcP[w2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7X>3WF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _;W|iUreb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 TUr}p aw_  
最后的布局是: {eV_+@dT  
                Add  f;a6ux#  
              /   \ K)OlCpHc  
            Divide   5 na)ceN2h  
            /   \ )cXc"aj@s  
          _1     3 XwMC/]lK<  
似乎一切都解决了?不。 s<]l[Y>  
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。 _Qas+8NW  
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。 ^\%%9jY  
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: i|Wn*~yFOO  
>sq9c/}X  
template < typename Right > 5Tq 3L[T5;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const y5}|Y{5  
Right & rt) const @hPbD?)M  
  { ,zaveQ~l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2BY:qz%:  
} P2kZi=0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `x{gF8GV  
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。 7 &Aakl  
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。 :nt%z0_  
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。 3}Pa,u N  
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。 Ycwb1e#  
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? }2S \-  
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: `Ii>w b  
bMYRQ,K`C  
template < class Action > gUcE,L  
class picker : public Action x4K5  
  { &~8}y+z  
public : )d~Mag+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -~g3?!+Hb  
  // all the operator overloaded ]jYM;e  
} ; "O`;zC  
%M`&}'6'  
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。 qCMcN<:>  
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: \?Z dUY  
gqhW.e}]  
template < typename Right > `}bUf epMJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6`i'  
  { uH#NJoR O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v|xlI4  
} <|4j<U  
?g&]*zc^\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q% "nk  
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。 `#V"@Go  
2-~oNJqX  
template < typename T >   struct picker_maker y.Py>GJJ1S  
  { 5^k#fl2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C"}x=cK  
} ; vlD]!]V:h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ra3WLK  
  { qrdI"  
typedef picker < T > result; 3O.-'U1K  
} ; R8E<;^?j  
"~ /3  
下面总的结构就有了: }fA3{ Ro  
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。 VlEkT9^:  
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。 gSC@uf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [Xrq+O,  
至此链式操作完美实现。 ;KhYh S(q  
g^idS:GtX5  
m H?hzxa+  
七. 问题3 }LRAe3N%8  
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。 % /s1ma6q  
}X UHP%  
template < typename T1, typename T2 > @6E[K'5c1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X:Zqgf  
  { yU\|dL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B}Qo8i7 z  
} I9MI}0}7  
>eXNw}_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: )-9/5Z0v  
'fB`e]_  
template < typename T1, typename T2 > $$4% .J26Z  
struct result_2 L/ZZe5I  
  { CR/LV]G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V$@2:@8mo  
} ; 4 (yHD  
dug RO[  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? suVS!} C  
这个差事就留给了holder自己。 e'ZgF~  
    8_uDxd  
czp5MU_^  
template < int Order > ,"/_G  
class holder; t!~mbx+  
template <> !>+ 0/   
class holder < 1 >  A=,m  
  { 83dOSS2  
public : |`|b&Rhu  
template < typename T > ^b%AwzHH}  
  struct result_1 o%dtf5}(,  
  { Y5;:jYk#<_  
  typedef T & result; LP87X-qkjW  
} ; /#XO!%=7  
template < typename T1, typename T2 > V=c&QPP  
  struct result_2 l`1ZS8 [.  
  { h$k(|/+  
  typedef T1 & result; mMMu'N  
} ; * T-XslI  
template < typename T > UKzmRa,s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iCH Z{<k  
  { c(~M<nL0  
  return (T & )r; IL~yJx_11  
} :\>UZ9h #  
template < typename T1, typename T2 > zJ\I%7h*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `w q\K8v  
  { "ZH1W9A  
  return (T1 & )r1; A^~\  
} ^yX W.s  
} ; UeVF@rw  
A[b'MNsv  
template <> iX,Qh2(ig  
class holder < 2 > 7#RW4ZM  
  { !ine|NM  
public : 5/(Dh![l  
template < typename T > OZ-F+#d  
  struct result_1 SsaF><{5R  
  { o~~_>V)W  
  typedef T & result; UqAvFCy  
} ; ='mqfGRi>  
template < typename T1, typename T2 > RpreW7B_Q*  
  struct result_2 z*R"917  
  { =\q3;5[  
  typedef T2 & result; "\B Li C  
} ; xX&*&RPZ  
template < typename T > DZ EA*E>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'al-C;Z  
  { h+vKai  
  return (T & )r; *zmbo >{(  
} '; qT  
template < typename T1, typename T2 > Z(V 4"x7F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tV<A u  
  { F'Wef11Yz  
  return (T2 & )r2; h[ t OY  
} 'SuYNA)  
} ; {yJ{DU?%Y  
M#:Mwa$  
"=qdBG9  
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> >。 O /GD[9$i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Hiq9Jn uv(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F35e/YfG  
0z,c6MjM+  
return l(i, j) = r(i, j); NE/3aU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z'u`)jR  
n9)/(=)>*  
  return ( int & )i; /+3|tb  
  return ( int & )j; lfCoL@$6D  
最后执行i = j; {gJOc,U4b  
可见,参数被正确的选择了。 $ccI(J`zux  
-]N/P{=L  
Ex~OT  
r R."_Z2  
W/+|dN{O+g  
八. 中期总结 p[W8XX  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: or(Z-8a_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ZZ4W?);;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /Cwt4.5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fa$ Fo(.  
Iy"   
$rf5\_G,96  
n#m )]YQC  
u dH7Q&"  
:^px1  
九. 简化 G`w7dn;&  
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。 n|{x\@VeF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ll&Y_Ry  
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: P hn&hRAO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {-H6Z#b[  
  +-*/&|^等 y|c]r!A  
2. 返回引用。 3vmZB2QG  
  =,各种复合赋值等 Z!tt(y\  
3. 返回固定类型。 #Mi>f4T;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) w!tQU9+ *  
4. 原样返回。 tZ4W]od  
  operator, @| r*yi  
5. 返回解引用的类型。 ~,dj)x 3M  
  operator*(单目) RaG-9gujI  
6. 返回地址。 ck-wMd  
  operator&(单目) eBG7]u,Q  
7. 下表访问返回类型。 Wrt3p-N"D  
  operator[] ,HR~oT^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c7S<ex,  
  operator<<和operator>> lshO'I+)*  
|f.=Y~aY  
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。 8!E$0^)c|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: hE+6z%A8  
_! \X>rfz  
template < typename Left > N!aV~\E  
struct value_return ;,4Z5+  
  { [\eUCt F  
template < typename T > Lab{?!E>U  
  struct result_1 sl>4O]N  
  { :,6dW?mun6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Nmns3D  
} ; hAKyT~[n0  
]g!k'@  
template < typename T1, typename T2 > PUF"^9v  
  struct result_2 ^pAqe8u_  
  { 8kX3.X`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cBiv=!n  
} ;  &EV|knW  
} ; AZxOq !B  
)%f]`<o  
uXyNj2(d.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |s[m;Qm[ku  
2-. g>'W  
下面我们来剥离functor中的operator() *!Vic#D%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tbl!{Qwx  
n!A')]y"  
return l(t) op r(t) `{<2{}2M  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dGr Ow)  
return op l(t) &(IL`%  
return op l(t1, t2) {.DI[@.g  
return l(t) op uFW4A  
return l(t1, t2) op (/Hq8o-Fw  
return l(t)[r(t)] <~<I K=n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lTDF5.aE  
LPvyfD;Zy  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: G]=U=9ZI  
单目: return f(l(t), r(t)); 4cTJ$" v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #$e~ o}(r  
双目: return f(l(t)); (S =::ODU  
return f(l(t1, t2)); 'h([Y8p{  
下面就是f的实现,以operator/为例 HRC5z<k%  
VgN`' iC`I  
struct meta_divide WB"$NYB  
  { 3-FS} {,  
template < typename T1, typename T2 > PQlG !  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sO~N2  
  { 67~m9pk  
  return t1 / t2; U]@t\T3W  
} @L,T/m-HF  
} ; P (_:8|E  
p}}}~ lC/  
这个工作可以让宏来做: L/c$p`-  
ec)G~?FH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ YEF%l'm( \  
template < typename T1, typename T2 > \ 0 jVuF l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >Czcs=(L.k  
以后可以直接用 ZL+{?1&-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?A8Uf=  
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 9 %,_G.  
(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。。。) 49@ pA-  
r%&hiobMYs  
KQNSYI7a  
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 aGr(djD  
3|[:8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;^=eiurv  
class unary_op : public Rettype CDO _A\  
  { k(3 s^B  
    Left l; `i9WnPRt  
public : 5lxC**NA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _g0 qpa  
SdYES5aES  
template < typename T > .Xg%><{~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y~,[9:SR  
      { <T+Pw7X   
      return FuncType::execute(l(t)); \$yI'q  
    } YM1tP'4j@  
Yu9Ccj`  
    template < typename T1, typename T2 > H \.EK Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?:lOn(0&  
      {  sFx $  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &julw;E  
    } P=KOw;bs  
} ; A:cc @ku  
(xG#D;M0  
n`vqCO7@'  
同样还可以申明一个binary_op q.K >v'  
YV. *8'*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u17Da9@;  
class binary_op : public Rettype U%t:]6d&}  
  { `w[0q?}"`  
    Left l; TN7kt]a2  
Right r; qWw@6VvoQ  
public : eq(|%]a=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U87VaUr  
'=\]4?S  
template < typename T > C/<fR:`c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lY?TF  
      { ;Zw!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ENA8o}n  
    } E 7;KG^  
` *$^rQS  
    template < typename T1, typename T2 > E+ JGqk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hy W4=  
      { qf4|!UR{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s ~(qO|d  
    } {Y` 0}  
} ; _^#PV}  
Sn7.KYS  
dWI/X  
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 <2}"Y(zwKl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4) /tCv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3j]La  
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。 qe`W~a9x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~ Z%>N  
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。。。 `S;pn+5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }9 qsPn  
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) CSt6}_c!  
下面是修改过的unary_op }gag?yQ.^  
+&(sZFW5o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Qy0bp;V/  
class unary_op gAv?\9=a)W  
  { /5U?4l(6[f  
Left l; OFQsfW3O  
  r[EN`AxDb  
public : ,i>5\Yl%  
_ F@>?\B  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k}F;e_  
khjW9Aa8t  
template < typename T > P/M*XUG.  
  struct result_1 Tg{d#U_qB  
  { :S~XE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; zVl(?b&CF  
} ; AL H^tV?  
)o AK)e  
template < typename T1, typename T2 > NFmB ^@k  
  struct result_2 QL_bg:hs  
  { ~|l>bf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (Pvch!  
} ; 5#QB&A>  
-_b}b)2iYN  
template < typename T1, typename T2 > 0fi+tc 30  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sI9~TZ :  
  { {^MR^4&}(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CFRo>G  
} {{@3r5K Gl  
-2% [ ]  
template < typename T > O23f\pm&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zzq/%jki  
  { ~q-|cl<  
  return OpClass::execute(lt(t)); a)y8MGx?  
} N9,n/t  
KY2xKco  
} ; CO4*"~']t  
T][\wyLx1  
k"GW3E;  
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 ;rd!kFd#bq  
好啦,现在才真正完美了。 |}'}TYX0:  
现在在picker里面就可以这么添加了: (Ozb+W?  
sx*(JM}Be  
template < typename Right > 4i/TEHQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0r:8ni%cL  
  { X} 8rrC=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V 1#/ +~  
} rpDH>Hzq  
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。 s{< rc>  
X Uh)z  
$zxCv7  
V `@@ufU}  
u8-)LOf(  
十. bind vV"TTzs!  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 2{@: :JZ  
先来分析一下一段例子 5vg@zH\z  
i"sVk8+o!  
eT:%i"C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} jf.ikxm  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 63-`3R?;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a/`fJY6rR  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Z*s/%4On  
我们来写个简单的。 So0YvhZ+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]'2p"A0U  
对于函数对象类的版本: /$I&D}uR`  
<f{m=Dc  
template < typename Func > ?G.9D`95  
struct functor_trait KC8A22  
  { dtm_~r7~  
typedef typename Func::result_type result_type; kwZC 3p\\  
} ; 1sn!!  
对于无参数函数的版本: Y5PIR9-  
_RY<-B   
template < typename Ret > 7d'4"c;*;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }6m5MH$7q  
  { P#rwYPww\  
typedef Ret result_type; 8m-jU 5u  
} ; +z("'Cv  
对于单参数函数的版本: o.}^6.h"  
U{eC^yjt"o  
template < typename Ret, typename V1 > j!:U*}f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %#ms`"H  
  { fIWQ+E  
typedef Ret result_type; ~iF*+\  
} ; _lyP7$[: c  
对于双参数函数的版本: *%uv7G@%N  
{&w%3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >i@gR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V/>SjUNq  
  { --",}%-  
typedef Ret result_type; nGX~G^mZ  
} ; K2:r7f  
等等。。。 !Me%W3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "eh"' Z  
Nk}Hvg*(  
template < typename Func >  Q+dBSKSK  
struct func_return 7b@EvW6X}  
  { '{6`n5:e  
template < typename T > a; /4 ht  
  struct result_1 |[k6X=5  
  { v`beql  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \mWXr*;  
} ; G.B^C)guu  
>`,v?<>+  
template < typename T1, typename T2 >  LFGu|](  
  struct result_2 WMh'<'w N_  
  { Y5ebpw+B-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  \2eYw.I=  
} ; D8[&}D4  
} ; )m5<gp`  
|a\s}M1  
Nmi#$K[x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4Z]^v4vb  
Im6ymaf9  
template < typename Func, typename aPicker > S$muV9z2=  
class binder_1 +zL=UEBN  
  { 36Wuc@<H  
Func fn; vc^PXjX  
aPicker pk;  tEP^w  
public : vkbB~gr@*  
C .YtjLQP$  
template < typename T > "lN<v=  
  struct result_1 TvI}yaCu/x  
  { 5bZ`YO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i1aS2gFi_  
} ; BLMcvK\9  
TU[f"!z^  
template < typename T1, typename T2 > $I1p"6  
  struct result_2 }$ AC0  
  { TTy1a:V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 39~fP)  
} ; w2$HP/90j  
JmN;v|wF:c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `5GJ,*{z  
Y71b Lg  
template < typename T > mT-5Ok&TUe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pF"z)E|^  
  { n]8_]0{qi  
  return fn(pk(t)); U35}0NT _  
} DlIfr6F  
template < typename T1, typename T2 > ,LzS"lmmo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )(DV~1r=  
  { Jw {:1  
  return fn(pk(t1, t2)); |<BTK_R  
} P<2yCovn`  
} ; s|{K?s  
ih~c(&n0  
7 ic]q,  
一目了然不是么? lbv, jS  
最后实现bind 162qxR[.  
F7"Ihb^l  
n\cP17dr  
template < typename Func, typename aPicker > dYr#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rx^pGVyg  
  { *O 0*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q g"{F},4  
} da[l[b;  
wy Le3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Hs-NP#I  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Wm3H6o*  
'`3-X];p  
十一. phoenix j|? bva\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N8nyTPw  
q5OW1%  
for_each(v.begin(), v.end(), yY&(?6\{<<  
( 5h20\b?=$  
do_ h+*  
[ (.n" J2qj  
  cout << _1 <<   " , " 9)4N2=  
] =,0E3:X^  
.while_( -- _1), SH`"o  
cout << var( " \n " ) |fzo$Bq  
) crhck'?0  
); F;~ #\ X  
::M/s#-@  
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: X=.+XP]  
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 M#|TQa N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c6lEWC:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <MfB;M  
g#70Sg*d  
Pq_Il9  
template < typename Cond, typename Actor > ZE=~ re  
class do_while :+R ||q i  
  { "3hw]`a}  
Cond cd; #lB[]2]N  
Actor act; ?>AhC{  
public : 6DR8(j)=[%  
template < typename T > ]1Q\wsB  
  struct result_1 [tBIABr  
  { + S%+Ku  
  typedef int result_type; m' aakq  
} ; 4ErDGYg}  
HV?awc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h+Z|s  
WrD20Q$9Q  
template < typename T > Ot,sMRk'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /Fv1Z=:r  
  { +"p" ,Z  
  do :X$&g sT/,  
    { =)bZSb"<"  
  act(t); -m+2l`DLy  
  } h]zx7zt-  
  while (cd(t)); \ _i`=dx  
  return   0 ; eFeeloH?e*  
} Qe4  
} ; wLgRI$ _Dm  
10 p+e_@  
4 5Ql7~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O=-|b kO  
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。 #~#_) \l'F  
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。 O}KT>84M  
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。 ! 4s $ 93  
下面就是产生这个functor的类: .KB*u*h  
.<j8>1  
A2+t`[ w  
template < typename Actor > t>25IJG  
class do_while_actor Sqb#U{E  
  { vfo[<"  
Actor act; ]Wy V bIu  
public : 5Pr<%}[S^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jf%Ydr}`  
8F@6^9C  
template < typename Cond > !~mN"+u&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; yx}:Sgv%  
} ; Q \{\u J x  
k(7! W  
bqe;) A7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 M P3E]T~:  
最后,是那个do_ d>aZpJ[.  
.*zQ\P  
Z>D7C?v:(  
class do_while_invoker U ^,ld`  
  { A] F K\  
public : >kB?C!\  
template < typename Actor > E@@quK  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const OE[/sv  
  { '@W72ML.  
  return do_while_actor < Actor > (act); B;-oa;m:E=  
} M.128J+xfS  
} do_; HK-?<$Yc  
|4'E&(BU-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $Z(zO;k.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ML'R[~|  
最后来说说怎么处理break和continue {-E{.7  
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。 $:xUXEi{  
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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