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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Gs9:6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %%NlTE8*  
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, zoOaVV&1  
>?6&c  
Fe]B&n  
x*?x=^I{  
  class filler ,17hGKM  
  { : y5<go8e  
public : kBYNf =  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Hj:r[/  
} ; oN{Z+T :  
L1i eaKw  
lmfi  
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: I3,= 0z  
@$LWWTr;  
5D_fXfx_|  
Sg6"WV{<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V#cqRE3XNi  
x/;buW-  
]T;EdK-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z7_m)@%;kk  
JS*m65e  
tcLnN:  
LXEfPLS  
二. 战前分析 &K/ya7  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 h&Efg   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 mH Ic f{RG  
3=Cc.a/3  
oXxCXO,q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HuwU0:*  
  /* --------------------------------------------- */ 2_zp:v  
vector < int *> vp( 10 ); }RHn)}+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I9:Cb)hbU]  
/* --------------------------------------------- */ l~6?kFy9h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o'W5|Gy  
/* --------------------------------------------- */ uoHNn7W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qQ"Fv|]~>  
  /* --------------------------------------------- */ 87=^J xy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y($%;l   
/* --------------------------------------------- */ t%'Z<DmG+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gF[z fDm  
$:  ]o]a  
FI3)i>CnW  
4$*%gL;f^  
看了之后,我们可以思考一些问题: $% 1vW=d  
1._1, _2是什么? %n hm  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 c0hwc1kv-  
2._1 = 1是在做什么? n@U n  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 f}1&HI8r  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :{IO=^D=$  
<^zHE=h"  
~$p2#AqX  
三. 动工 B x (uRj  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9(6I<]#  
>2,Gy-&"0  
}; f#^gz'  
!<SA6m#  
template < typename T > 0&/b42W  
class assignment ;PjQt=4K  
  { &2`Fn!m  
T value; sFQ^2PwbS  
public : #|*F1K  
assignment( const T & v) : value(v) {} Zf'TJ `S  
template < typename T2 > q-c=nkN3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } DwrO JIy  
} ; Y=?yhAw  
hi0R.V&  
L+CyQq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rMUT_^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xf b]b2  
4dhvFGlW  
`67[O4$<  
6IWxPt ~  
  class holder {%IExPJ  
  { ,:??P1  
public :  w~ [b*$  
template < typename T > f|R"u W +  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u%/goxA  
  { #*TEq  
  return assignment < T > (t); `;>= '"O!\  
} s 1e:v+B]  
} ; Fd#m<"  
oI.G-ChP  
l'\pk<V  
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: lKlU-4  
PSPmO'C+  
  static holder _1; wlEdt1G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +reor@h  
I('Un@hS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i:u1s"3~  
而不用手动写一个函数对象。 L3n_ 5|  
2AtLyN'.  
(ZY@$''  
V^\8BVw  
四. 问题分析 [-)r5Dsdq  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 i} N8(B(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 HO[wTB|D]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ' 4E R00  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ET[k pL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 TOoQZTI  
r\blyWi  
五. 问题1:一致性 k%E2n:|*  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| F35#dIs`&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2^)1N>"g  
ZeEWp3vW  
struct holder ^;Sy. W&`  
  { z^GDJddG  
  // :_@JA0n  
  template < typename T > H6&J;yT}  
T &   operator ()( const T & r) const 5ux`U{`m  
  { z8 [yt282  
  return (T & )r; 2KQoy;  
} cZ<A0  
} ; 6<'21  
8P"_#M?!  
这样的话assignment也必须相应改动: h68]=KyK  
-CRQ&#p1]  
template < typename Left, typename Right > gq"gUaz  
class assignment m\ddp_l  
  { a\%xB >LX  
Left l; |gsE2vV  
Right r; ]>+PnP35G  
public : }=|!:kiE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?_ dIIQ  
template < typename T2 > !H2QjW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eYC^4g%l(  
} ; o,xxh  
h(F<h_  
同时,holder的operator=也需要改动: =i(?deR  
+n7?S~R$  
template < typename T > (%U@3._  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E"L2&.  
  { 1Jj Y!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J!5v~<v?-  
} P<Zh XN'  
lw :`M2P,  
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。 MCT'Nw@A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qVdwfT{1J  
B}eA\O4}I  
return l(rhs) = r; _ z;q9&J)  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -_<}$9lz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +z9gbcx  
7#~+@'Oe  
template < typename Tp > l9Q(xuhv  
class constant_t j+^oz'q  
  { 1-Po Z[p-R  
  const Tp t; $ -c!W!H  
public : n=,\;3Y=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !sRngXCXk?  
template < typename T > ~l$3uN[g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8&Myva  
  { k2xHH$+{#=  
  return t; 7y`}PMn  
} 9<vWcq*4  
} ; 1&/FG(*/  
5o/&T"]@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1pCieTz!PN  
下面就可以修改holder的operator=了 fl;s9:<  
jA(>sz  
template < typename T > zSE<"(a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .c#y%S  
  { @m?QR(LJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !I\!;b  
} &h~Xq^  
k6kM'e3V  
同时也要修改assignment的operator() \3Q&~j  
o0ZM[0@j  
template < typename T2 > Sggq3l$Qc  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0oh]61g C  
现在代码看起来就很一致了。 E0/mSm"(T  
Z--@.IYoJ  
六. 问题2:链式操作 9z I.pv+]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `y+-H|%?  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 WO6/X/#8b  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Lw'9  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 fA=#Fzk2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n$aA)"A #  
X]loJoM9  
template < typename T > |e a~'N1  
struct result_1 7?v#'Ie s  
  { 2qi'g:qe  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /cK%n4l.y  
} ; SSBg?H'T  
JxjI]SF02  
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: ~O 3D[PNW~  
xvNo(>  
template < typename T > f/kI| Z  
struct   ref W- $a Y2  
  { 5/QRL\  
typedef T & reference; NWfAxkz {/  
} ; ?k[p<Uo  
template < typename T > x"4} isp<  
struct   ref < T &> .d?%;2*{q  
  { _al|'obomy  
typedef T & reference; y{9~&r  
} ; pr,p=4m{\  
$^ 'aCU0C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lZ&]|*>  
AOp/d(vx5i  
template < typename T > 0e[d=)XG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const WS2os Bc  
  { ^Cv^yTj;&  
  return l(t) = r(t); ]l~V&#i_c  
} O8U<{jgAG  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 39 Y(!q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @>x pYV  
zNSu  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 -;;Z 'NM;8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i{^Z1;Yl  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 OTB$V k  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l$*=<tV  
最后的布局是: Q{QYBh&  
                Add 7*wVI+  
              /   \ rg_Q"g  
            Divide   5 "Dy'Kd%,%/  
            /   \ OndhLLz  
          _1     3 `N/RHb%  
似乎一切都解决了?不。 o$.e^XL  
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。 x\s,= n3z  
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。 pWE`x|J  
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 v(5&'[p  
"tS'b+SJ-S  
template < typename Right > 'j%F]CK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Xl |1YX1&m  
Right & rt) const ExHAY|UA  
  { rSP_:}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?R Fg$Z'^  
} K:y^OAZfV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :RxHw;!  
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。 s,*c@1f?  
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。 DZ ^1s~  
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。 s]27l3)B  
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。 HjWq[[Nz  
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? EA<}[4#jS  
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: |rRG=tG_'  
n,M)oo1G  
template < class Action > ^4v*W;Q  
class picker : public Action T_<BVM  
  { 1+y"i<3)  
public : Zt3}Z4d  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?lCd{14Mkh  
  // all the operator overloaded K,xW6DiH  
} ; ~<qt%W?  
;P?q2jI  
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。 FrTg4  
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: 0m9ZQ O  
bzmr"/#D3  
template < typename Right > '_+9y5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^b?2N/m@  
  { > ^[z3T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PHM:W%g:  
} "L& k)J  
&217l2X /  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o5Rz%k#h  
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。 ET^|z  
\[wCp*;1}  
template < typename T >   struct picker_maker mZ0J!QYk  
  { 8_\W/I!7b  
typedef picker < constant_t < T >   > result; cm>E[SHr  
} ; K=u0nrG*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > oholt/gb+0  
  { 1@sM1WM X  
typedef picker < T > result; eo#^L}  
} ; #$'"cfRxc  
BZ+-p5]-  
下面总的结构就有了: w3*-^: ?j  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 R -elIp  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 :_dICxaLZT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K3$` Kv>I  
至此链式操作完美实现。 _EYB 8e  
rE!1wc>L  
&b C}3D  
七. 问题3 sJr5t?  
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。 73NZ:h%=  
@O3/3vi1  
template < typename T1, typename T2 > 0^!Gib  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hY \{|  
  { nZvU 'k:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); J0<p4%Cf  
} f5dR 5G  
Fq,N  
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: X1J;1hRUP  
m24v@?*  
template < typename T1, typename T2 > !)H*r|*[  
struct result_2 (7q^FtjA#  
  { ,I*X) (  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m^Lj+=Z"  
} ; I ,FqN}  
M?6;|-HH  
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? x(r+P9f\<  
这个差事就留给了holder自己。 cz.3|Lby  
    KjR4=9MD  
Uxl(96  
template < int Order > pVokgUrC  
class holder; $-pbw@7  
template <> b 6W#SpCF  
class holder < 1 > 4Z%Y"PL(K  
  { {gkwOMW  
public : 2)LX^?7R  
template < typename T > /(6zsq'v|  
  struct result_1 f~gSJ< t4  
  { Z$2L~j"=!  
  typedef T & result; w6,*9(;$Pk  
} ; 3XVk#)lw  
template < typename T1, typename T2 > E3\ZJjG  
  struct result_2 |_pl;&;:  
  { U}P,EP%p  
  typedef T1 & result; !]DuZ=  
} ; el@XK}<dr  
template < typename T > L{PH0Jf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hLA;Bl  
  { Ggd lVi 2  
  return (T & )r; APHPN:v  
} h(:<(o@<  
template < typename T1, typename T2 > =P_fv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zO2{.4  
  { G1_Nd2w  
  return (T1 & )r1; cF.mb*$K  
} Qb@eK$wo}  
} ; K\sbt7~  
fA XE~  
template <> {[3YJkrM  
class holder < 2 > Dc:DY:L^  
  { 5EhE`k4  
public : BMjfqX  
template < typename T > i:k-"  
  struct result_1 >(tO QeN  
  { o>u!CL<  
  typedef T & result; ONWO`XD  
} ; =J.EH|  
template < typename T1, typename T2 > 8t``NZ[  
  struct result_2 %|?1B$s0  
  { !GNXt4D  
  typedef T2 & result; ,P{ HE8.  
} ; I@PJl  
template < typename T > ,8`O7V{W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #:W%,$ 9\P  
  { A}4t9|/K6  
  return (T & )r; C"No5r'K3  
} :@e\'~7sH  
template < typename T1, typename T2 > %c0z)R~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const { y/-:=S)A  
  { \\iK'|5YG  
  return (T2 & )r2; ]PVt o\B=  
} RIo'X@zb  
} ; Kw*~W i  
bA+[{  
V85.DK!  
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> >。 yM17H\=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (,TH~("{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: | XLFV  
&<{}8/x8(  
return l(i, j) = r(i, j); YAMfP8S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u9@b <  
P'FKk<  
  return ( int & )i; -7 L  
  return ( int & )j; !&0a<~ Wi  
最后执行i = j; )8]3kQffJ=  
可见,参数被正确的选择了。 4(sttd_  
;(`e^IVf  
~9i qD  
K051usm  
<|Iyt[s  
八. 中期总结 V Q h/  
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: ,Z4^'1{D  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 yI4DVu.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q %y,;N"ro  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rBD2Si=  
cl2ze  
.r*#OUC  
500> CBL0O  
#}j]XWy  
Avd *~  
九. 简化 X=#It&m%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。 AA_@\: w^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ywe5tU  
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: 2moIgJ   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5"e+& zU~f  
  +-*/&|^等 F%y{% C7l  
2. 返回引用。 W%H]Uyt  
  =,各种复合赋值等 1::LN(`<  
3. 返回固定类型。 K /8qB~J*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |87W*  
4. 原样返回。 lkN'uZ  
  operator, E7gL~4I  
5. 返回解引用的类型。 ,-!2 5G  
  operator*(单目) Bj+wayMi  
6. 返回地址。 PgTDjEo  
  operator&(单目) YkVRl [  
7. 下表访问返回类型。 @7]\y7D  
  operator[] vQcUaPm\$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _Z0\`kba+  
  operator<<和operator>> K~$35c3M  
.c|9..Cq=  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 pbFYiu+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e-jw^   
" C&x ,Ic  
template < typename Left > IF^[^^v+H  
struct value_return dGa@<hg  
  { %/X2 l  
template < typename T > }oV3EIH  
  struct result_1 M-vC>u3Y  
  { bbO+%-(X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; dUZ$wbV%h  
} ; iW":DOdi_  
,Z?m`cx  
template < typename T1, typename T2 > #[Z<=i~C  
  struct result_2 (A2U~j?Ry}  
  { -#daBx ?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; YI/{TL8*KK  
} ; h k/+  
} ; c'xUJhEL  
)'=V!H#U*  
_J` |<}?t;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait > Z]P]e  
#*+;B93 )  
下面我们来剥离functor中的operator() gfx oJihE  
首先operator里面的代码全是下面的形式: TdNsyr}JG  
x{~_/;\p3  
return l(t) op r(t) e{:86C!d)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) '}@e5^oL  
return op l(t)  &Q<EfB  
return op l(t1, t2) Rnz8 f}  
return l(t) op f8R+7Ykx  
return l(t1, t2) op sN;(/O  
return l(t)[r(t)] 9A(n _Rs7?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G]at{(^Vz  
EgFl="0  
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: l<s :%%CX  
单目: return f(l(t), r(t)); l'W3=,G[?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f>|9 l  
双目: return f(l(t)); j`{fB}  
return f(l(t1, t2));  )Kxs@F  
下面就是f的实现,以operator/为例 j1W bD7*8  
33O)k*g  
struct meta_divide @Ap@m6K?q  
  { +yt6.L  
template < typename T1, typename T2 > 7xz#D4[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |}:e+?{o  
  { bGhhh/n  
  return t1 / t2; 3Gj(z:)b  
} PkjT&e)  
} ; -6(h@F%E  
5sG ]3z+1  
这个工作可以让宏来做: ]aREQ?ma&z  
*X%?3"WH8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sV]i/B  
template < typename T1, typename T2 > \ @wg&6uQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /DK*y S  
以后可以直接用 zUe#Wp[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Tw?Pp8'  
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 Rd`{qW  
(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。。。)  =7*oC  
|}l@w +N3  
unx;m$-c  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 3S;>ki4(0  
muW`pm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Bi'I18<  
class unary_op : public Rettype ,oC= {^l{  
  { 5hlJbWJa  
    Left l; kt;}]O2%R  
public : s4^[3|Zrr0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1!K !oY  
l_UXrnm/N  
template < typename T > rOs)B21/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u?F7 L8q]  
      { B.h0" vJ  
      return FuncType::execute(l(t)); mvUVy1-c  
    } @hE7r-}]  
kxcgOjrmI  
    template < typename T1, typename T2 > E!:.G+SEl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #-l!`\@  
      { V5hp Y ]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 95_[r$C  
    } 46QYXmNQ}  
} ; J[I"/sdk-  
,ivWVsN*]  
t't^E,E .@  
同样还可以申明一个binary_op v'mJ~tz  
f(EYx)gZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;mCGh~?G  
class binary_op : public Rettype iKP\/LR<n  
  { pZni,< Q  
    Left l; D4YT33$tC  
Right r; WM~J,`]J  
public : BaNU}@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jM|YW*zNZ  
PM#$H  
template < typename T > %!N2!IiVs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iKR8^sj7S  
      { g_-?h&W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H24ate?t,  
    } @g@ fL%  
Oc^6u  
    template < typename T1, typename T2 > Rx@%cuP*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f(@"[-[  
      { -oaG|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vV$hGS(f~  
    } =R"Eb1  
} ; M ,.0[+  
)'/nS$\E:  
j\jL[hG_  
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 x mrugNRg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vTe$77n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >*<6 zQf  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +73=2.C0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =:ya;k&  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,?7xb]h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e0G}$ as  
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) lEVQA*u[  
下面是修改过的unary_op 'p|Iwtjn>  
oF 1W}DtA  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > khKv5K#)  
class unary_op }uV?  
  { EL2hD$  
Left l;  YiY&; )w  
  l&e5_]+%  
public : zx_O"0{5  
-Ib+#pX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} auyKLT3C  
E'Fv *UA  
template < typename T > N4Fy8qU;  
  struct result_1 ci{9ODN  
  { FBwncG$]F*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;?O883@r8  
} ; TCEXa?,L  
b}}1TnS)  
template < typename T1, typename T2 > ^R8U-V8:  
  struct result_2 ~_# Y,)S!z  
  { {{4p{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1b %T_a  
} ; {YO%JTQ  
a@V/sh  
template < typename T1, typename T2 > 8f6;y1!;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R|Q_W X  
  { GWA!Ab'<U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h.}t${1ZC  
} !txELA~24  
N.Wdi  
template < typename T > Ndug9j\2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I ]WeZ,E  
  { *]E7}bqb  
  return OpClass::execute(lt(t)); 95gsv\2  
} Vm,f3~  
3Q!J9t5dc  
} ; w$U/;C  
t}c}@i_c  
;ow~vO,x  
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 n.)[MC}  
好啦,现在才真正完美了。 Fv7%TK{oe  
现在在picker里面就可以这么添加了: 44fq1<.K  
_:fO)gs|1  
template < typename Right > D-b2E6 o6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const gw&#X~em  
  { r PRuSk-f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h^ecn-PC  
} ~QEXB*X-g'  
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。 l_j<aCY?|  
*3etxnQc  
ek;&<Z_ ]  
BJ.8OU*9]S  
h<^:Nn  
十. bind :(?hLH.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。 rO?x/{;ai  
先来分析一下一段例子 $b i_i|?  
D @4&@>  
~b6<uRnM.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <@AsCiQF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,w b|?>Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $ DZQdhv  
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。 gt t$O  
我们来写个简单的。 j~L1~@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: eDM0417O(  
对于函数对象类的版本: !qw=I(  
~q_+;W.  
template < typename Func > @y\{<X.F\1  
struct functor_trait vo( j@+dz  
  { ?lwQne8/  
typedef typename Func::result_type result_type; kj3o1Y  
} ; w[$nO#  
对于无参数函数的版本: @aV~.!!  
Vg,>7?]6h  
template < typename Ret > )D@n?qbG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `F+x]<m!  
  { *A1TDc$  
typedef Ret result_type; }jY[| >z  
} ; #!d^3iB2  
对于单参数函数的版本: R$;&O. 5M  
YT(1 "{:  
template < typename Ret, typename V1 > 9X {nJ"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -ynLuq#1A  
  { ]-5jgz"  
typedef Ret result_type; 2eR+dT  
} ; sQw`U{JG  
对于双参数函数的版本: G>ptwB81KM  
^B!?;\4IM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &pY G   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u g:G9vjQ  
  { i(f;'fb*  
typedef Ret result_type; 6[h$r/GXh"  
} ; f~"V  
等等。。。 FvNSu"O~K1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy v.LUK  
wAOVH].  
template < typename Func > nM.?Q}yO~  
struct func_return Nj-rZ%&  
  { c.{&~  
template < typename T > b`W'M :$  
  struct result_1 ?^$4)Y>Kf  
  { ^.1VhTB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B{o\RNU  
} ; nC!^,c  
\;:@=9`  
template < typename T1, typename T2 > "`3 ^M vC  
  struct result_2 pOI`,i}.  
  { 6p=xgk-q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !4,xQ ^   
} ; )(!Z90@  
} ; 7CL@i L Tq  
g&F<Uv#mZ  
A{Htpm~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )>M@hIV5>  
S}[:;p?F`  
template < typename Func, typename aPicker > (DMnwqr  
class binder_1 hUhp2ibEs  
  { vgW1hWmHJ  
Func fn; Cz);mOb%M%  
aPicker pk; OUk5c$M(  
public : IZv, Wo  
s>``- ]3  
template < typename T > = 4WZr  
  struct result_1 Nl<,rD+KSD  
  { ^}7t:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7RFkHME  
} ; 6N+)LF}P b  
F4<2.V)#-  
template < typename T1, typename T2 > G1^!ej  
  struct result_2 %PdYv _5  
  { MVv^KezD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8Gg/M%wq9U  
} ; ZUJOBjb` K  
c2mt<DtWW  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ru')X{]25  
)zt4'b\)v  
template < typename T > N5Mz=UgB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N_k6UA9  
  { Bt7v[Ot   
  return fn(pk(t)); 10 H!  
} k Q(y^tW  
template < typename T1, typename T2 > )$4DH:WN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]a|;G  
  { 7c]Ai  
  return fn(pk(t1, t2)); U@5Z9/n{  
} UYrzsUjg&  
} ; M*6@1.n  
NP'DuzC  
DF|lUO]:  
一目了然不是么? XK-x*|  
最后实现bind 9x{prCr  
hsO.521g  
d@f2Vxe7  
template < typename Func, typename aPicker > ;OJ0}\*iP8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T>%ny\?tHW  
  { JsEEAM:w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); be%*0lr  
} W8h\ s {  
SfL`JNi)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6MNA.{Jdd  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 g2<S4  
3(*s|V"  
十一. phoenix V(uRKu x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kD7(}N8YR  
y]4 `d  
for_each(v.begin(), v.end(),  ly%B!P|  
( i O|,,;_  
do_ rg/vxTl  
[ azc:C  
  cout << _1 <<   " , " Hbc&.W;g7[  
] 7O^ S.(  
.while_( -- _1), Bic { H  
cout << var( " \n " ) X hX'*{3k  
) k K|+W,  
); !*UdY(  
)_K@?rWS  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !QS<;)N@  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor '\\Cpc_g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  PuCA @qY  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8~#Q *  
mxA )r5sx  
<XrGr5=BV  
template < typename Cond, typename Actor > aW$nNUVD  
class do_while 7zZ|=W?&{  
  { M?zAkHNS$  
Cond cd; ^(vd8&71  
Actor act; ta., 4R&K  
public : n`Iy7X  
template < typename T > fGWK&nONyk  
  struct result_1 MXV4bgltT  
  { 3~xOO*`o  
  typedef int result_type; =W*`HV-w  
} ; @0'|Uygn  
*7ro [  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?} tQaj  
JhIK$Ti  
template < typename T > a`Z f_;$@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const toJ&$HrE  
  { Pv.@Y 30  
  do o|q#A3%?  
    { S6tH!Z=(g  
  act(t); {o%R~{6  
  } V/}8+Xq  
  while (cd(t)); (C@@e'e  
  return   0 ; htym4\Z=  
} rapca'&#  
} ; !I_4GE,  
@{lnfOESl  
_/ZY&5N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5V bNWrw  
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。 UOOme)\>  
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。 :XZ pnjj  
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。 :zRboqe(cc  
下面就是产生这个functor的类: hz<J8'U  
K*FAngIB  
N@0scfO6<  
template < typename Actor > \"Iy <zG  
class do_while_actor Dx'e+Bm  
  { c iX2G  
Actor act; 'v  X"l  
public : JvaaBXkS\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} c.v)M\:  
[F EQ@  
template < typename Cond > ?s33x#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; gwNkjI= ,  
} ; pj]<i.p  
+(%[fW  
3: Uik  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o w[qpP[  
最后,是那个do_ p]4 sN  
pASVnXJZ  
fif<[Ax  
class do_while_invoker _y UFe&  
  { >,3 3Jx  
public : xK3;/!\`  
template < typename Actor > Kx0dOkE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7!%"8Rl-  
  { f lB2gr^  
  return do_while_actor < Actor > (act); .SN]hLV5  
} T 1=M6iJ  
} do_; X2v'9 x  
z?,5v`,t2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <b I,y_<K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ? Q}{&J  
最后来说说怎么处理break和continue VIzZmd  
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。 >qA&;M  
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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