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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  M[R'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,p..h+l  
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, ^*~4[?]S  
*iPBpEWC  
d+8|aS<A  
[t5 Dd  
  class filler )hK;27m4  
  { UC00zW<Z@"  
public :  3+M+5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f-}_  
} ; >Y:veEa6v6  
(1Jc-`  
mT1Q7ta*P  
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: n{c-3w.uD  
AIA4c"w.EO  
b&pL}o?/k  
]U 1S?p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +gb"} cN  
sNC~S%[  
VOp+6ho<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ve(@=MJ  
-PiZvge  
ZQ#AEVI,  
.8CfCRq  
二. 战前分析 q&wv{  
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。 ~~WX#Od*$  
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 f{D~ZC.*  
kAoh#8=  
GIUyW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !t&C,@Ox  
  /* --------------------------------------------- */ u$x'P <b  
vector < int *> vp( 10 ); o-]8)G>~M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); B :1r;8{j  
/* --------------------------------------------- */ \&Oc}]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 42DB0+_wz  
/* --------------------------------------------- */ ob(~4H-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U }}E E~W  
  /* --------------------------------------------- */ NX<Q}3cC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n(Ry~Xu_  
/* --------------------------------------------- */ 9z?B@;lMc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FzFP 0  
o7:"Sl2AD  
~T'$gl  
AiV1 vD`  
看了之后,我们可以思考一些问题: X,+N/ nku  
1._1, _2是什么? : DBJ2n  
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。 %TQ5#{Y  
2._1 = 1是在做什么? {=E,.%8  
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。 ]LSlo593  
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。 0 9*?'^s4  
TJ(vq]|&  
y@]:7  
三. 动工 G\S_e7$ /  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4p`z%U~=u  
t-J\j"~%+  
]B-3Lh  
8d\/  
template < typename T > Oj.xJ(uX+v  
class assignment 3#c0p790  
  { t3aDDu  
T value; ' C1yqkIa`  
public : xO'xZ%cUI  
assignment( const T & v) : value(v) {} j|(bdTZY:  
template < typename T2 > f<2<8xS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G%fNGQwT  
} ; K db:Q0B  
^g N?Io  
_ ~E_#cNn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _VAX~Y]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ltG|#(  
vtf`+q  
&0@AM_b  
zB)wY KwZ  
  class holder P;l D ri  
  { 5!^?H"#c  
public : (W $>!1~  
template < typename T > TInp6w+u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r1Cq8vD*m  
  { (C8r^m|A  
  return assignment < T > (t); YH$whJ`W0  
} {DGnh1  
} ; JAcNjzL  
e5.sqft  
tp=/f !bv  
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: /hbdQm  
Ng<oz*>U  
  static holder _1; H}&4#CQ'!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6ALUd^  
AG<TY<nqL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }h_= n>  
而不用手动写一个函数对象。 's6hCs&|NV  
:jioF{,  
a'A'%+2  
+h? z7ZY^  
四. 问题分析 dRnO5 7+{  
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。 T6p2=o&p  
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。 sBm/9vu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #_[W*-|L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !3Me 6&$O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8qQrJFm|3*  
N"o+;yR  
五. 问题1:一致性 @)p?!3{"  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ^B7C8YP  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @c#M^:9Dc  
\KPwh]0  
struct holder 1:d,8  
  { :s'hXo  
  // ? ;)F_aHp  
  template < typename T > qz/d6-0"  
T &   operator ()( const T & r) const tR% &.,2  
  { B< BS>(Nr>  
  return (T & )r; Wc- 8j2M  
} Z:s:NvFX  
} ; Pi:=0,"XOp  
i5^U1K\M  
这样的话assignment也必须相应改动: W8{zV_TBm  
0ud>oh4WPR  
template < typename Left, typename Right > _a~-B@2g  
class assignment >^hy@m  
  { h|t\rV^  
Left l; -z$&lP]  
Right r; xKC{P{:  
public : @Tg +Kt  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iKN800^u  
template < typename T2 > b9@VD)J0E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O/2Jz  
} ; p?zh4:\F+  
C1KO]e>  
同时,holder的operator=也需要改动: o@g/,V $  
f$^+;j  
template < typename T > [?Ub =sp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O:3DIT1#>  
  { i(@<KH  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); esVZ2_eL  
} 3teanU`  
Ffp<|2T2_  
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。 z ''-AH,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 SR\F2@u  
<E.$4/T  
return l(rhs) = r; {Lm%zdk*k  
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。 ;NzS;C'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Nt#a_  
lKF<]25  
template < typename Tp > o{&UT VyGs  
class constant_t 6 C|]Fm  
  { 'uOzC"_yF  
  const Tp t; iNAaTU  
public : HfgK0wIi  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =q-HR+  
template < typename T > Rr>h8Ni <  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const hPHrq{YZ  
  { @|GKNW#  
  return t; edy6WzxBcm  
} j L[ hB  
} ; {b6g!sE  
L/R ES  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?nAKB5=  
下面就可以修改holder的operator=了 3qc o2{nz  
P7iU_CgyW  
template < typename T > gwepaW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @0>3))  
  { I^z$0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {? dW-  
} WaRYrTDv64  
1"82JN|!  
同时也要修改assignment的operator() M%NapK  
GI:$(<  
template < typename T2 > *jF VYg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9w! G  
现在代码看起来就很一致了。 eL+L {Ac  
nE)|6  
六. 问题2:链式操作 :>t? ^r(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]'/ZSy,  
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。 ~t~5ctJ@  
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。 U 0M>A  
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。 HjFY >(e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .{|AHW&0<  
ohA@Zm8O  
template < typename T > c.\J_^  
struct result_1 fii\&p7z  
  { -^JGa{9*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *I}_B\kY  
} ; D@ji1$K  
G Riu]   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Q4;br ?2H  
UT9=S21  
template < typename T > HGgw<Os-k  
struct   ref 92k}ON  
  { -~HlME *~f  
typedef T & reference; e]+ [lq\p@  
} ; c[Mz#BWG  
template < typename T > (Rc 0l;  
struct   ref < T &> M\s^>7es  
  { -0) So  
typedef T & reference; ^gdg0y!5~  
} ; -e{H8ro  
pw7_j;}l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >)N}V'9  
}fo?K|Xx  
template < typename T > RhJL`>W`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2,>q(M6,EA  
  { qKL_1 ~  
  return l(t) = r(t); %V$ujun`  
} N!fp;jvG  
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。 TLL.Ch|#Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 IP1|$b}sq  
C3%,pDh  
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 Te{L@sj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^j2:fJOU#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $Q:5KNF+p  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7<=7RPWmD  
最后的布局是: i#jCf3%+ h  
                Add o4kNDXP#S  
              /   \ m,u? ^W  
            Divide   5 >oc7=F<8lS  
            /   \ Lh &L5p7  
          _1     3 } V4"-;P  
似乎一切都解决了?不。  *ihg'  
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。 w?AE8n$8  
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。 Oz9k.[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: ubhem(p#  
oh;F]*k6  
template < typename Right > 55oLj.l^j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l!ye\  
Right & rt) const iR#jBqXD  
  { ,gU9y wg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &%Hj.  
} 'ce9v@(0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $`'^&o;&f  
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。 <,0& Ox  
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。 'q[V*4g  
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。 \]J" e%  
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。 pAmTwe  
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? U gB  
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: B`hxF(_p/  
LFSOHJj  
template < class Action > JoZC+G  
class picker : public Action 0;TMwE  
  { sZ'3PNpCP  
public : O)5-6lm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !00%z  
  // all the operator overloaded Yb =8\<;  
} ; Pr<?E[  
:B- ,*@EU  
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。 q0y?$XS  
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: V!KtF  
v *:m|wl  
template < typename Right > TF^]^XS'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wCvD4C.WH  
  { t9pPG{1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zMrZ[AU  
} Zt` ,DM  
fWm;cDM H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wq]nz!  
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。 ijhMJ?3  
{/7'uD\ H  
template < typename T >   struct picker_maker v;K\#uc_  
  { !s)2H/KM8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $ ]81s`  
} ; Q)a*bPz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *pasI.2s#  
  { F"23>3  
typedef picker < T > result; v!`M=0k  
} ; QW2% Gv:  
\iVYhl  
下面总的结构就有了: <E\BKC%M  
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。 sZ4H\  
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。 r9vC&pWZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |E7]69=P  
至此链式操作完美实现。 ~`N|sI,  
[1vrv(u>  
NM]6  o  
七. 问题3 SyYa_=En  
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。 _ve7Is`/  
\W@?revK  
template < typename T1, typename T2 > sox 90o 7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F37,u|  
  { 9)YG)A~<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hG;u8|uT^i  
} 5d4-95['_  
A`r&"i OKA  
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: t1~*q)!Mo  
 b'Uaj`Sn  
template < typename T1, typename T2 > ng 6G<hi  
struct result_2 z(%Zji@!N  
  { W4YC5ZH{l  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; krl yEAK=  
} ; "1#,d#Q$  
1%=,J'AH  
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? i'EXylb  
这个差事就留给了holder自己。 7I.[1V`  
    \dc`}}Lc  
IaF79}^  
template < int Order > Kc{wv/6}T  
class holder; T@S+5(  
template <> ]jYl:41yI  
class holder < 1 > dvj`%?=  
  { <n`|zQ  
public : "M*\,IH  
template < typename T > `H|g~7KD&  
  struct result_1 I%s/h4x^B[  
  { QTyl=z7  
  typedef T & result; $ `ho+  
} ; . }1!MK5  
template < typename T1, typename T2 > jf2E{48P  
  struct result_2 rj5:Y QEH;  
  { -FPl",f=r  
  typedef T1 & result; F% |(pHk  
} ; kR_[p._  
template < typename T > C'$U1%: j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CRf^6k_;(  
  { {M$8V~8D  
  return (T & )r; lubS{3<  
} 7)]G"m{  
template < typename T1, typename T2 > A6Qi^TI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4@Qq5kpk*  
  { l-npz)EM  
  return (T1 & )r1; }Ag2c; aaq  
} lwB!ti  
} ; s-DtkO  
l;C_A;y\  
template <> BdYh:  
class holder < 2 > oc?VAF  
  { &KB{,:)?  
public : U9q*zP_jV  
template < typename T > c*W$wr  
  struct result_1 {!4%Z9G  
  { aqN.5'2\  
  typedef T & result; 5Tu.2.)N  
} ; :`|,a (  
template < typename T1, typename T2 > qnlj~]NV  
  struct result_2 S&0x:VW  
  { ~+g5?y  
  typedef T2 & result; TvP# /qGgG  
} ; -Z@ p   
template < typename T > O| 2Q- @D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iOyYf!yg  
  { t&oNJq{  
  return (T & )r; l%IOdco#  
} E5 dXu5+ye  
template < typename T1, typename T2 > (o|E@d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'K!kJ9oqe  
  { )>/c/ B  
  return (T2 & )r2; OwEz( pj@  
} pqe tYu  
} ; 4M]8po/;  
)<|TEp4r-  
Q&J,"Vxw  
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> >。 q}!4b'z^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c'6H@m#=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8+ u8piG  
gM*s/,;O"  
return l(i, j) = r(i, j); Vh<`MS0X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7~16letQ  
TQou.'+v  
  return ( int & )i; 2*M*<p=v  
  return ( int & )j; w9FI*30  
最后执行i = j; 3%} Ma,  
可见,参数被正确的选择了。 cm]]9z_<  
gr;M  
NR*SEbUU*  
>g[W@FhT'k  
QJ>>&`{ ,  
八. 中期总结 a:fHTU=\p  
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: 2 zy^(%a  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :QVGY^c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y!L jy [/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ? Z=v&d[o)  
VC.?]'OqD  
JvDsr0]\#  
WdT|xf.Q&  
_(hwU>.  
vf2K2\fn  
九. 简化 |(S W  
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。 7'|PHQ?S  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j#&  
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: >=V+X"\Z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZwMw g t  
  +-*/&|^等 <-F"&LI{<  
2. 返回引用。 &Yg/ 08*  
  =,各种复合赋值等 %gaKnT(|r  
3. 返回固定类型。 QP#Wfk(C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #-;BU{3*  
4. 原样返回。 G DV-wPX  
  operator, asg>TO W  
5. 返回解引用的类型。 Cu:Zn%  
  operator*(单目) Xo`1#6xsE  
6. 返回地址。 AJT0)FCpR  
  operator&(单目) v\Ljm,+  
7. 下表访问返回类型。 |=LkV"_v  
  operator[] FT~^$)8=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4i,SiFKB  
  operator<<和operator>> Bu1z$#AC  
#lF<="y%X  
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。 K(gj6SrjV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i.sq^]j  
guv@t&;t0  
template < typename Left > 0R& U18)y  
struct value_return Z=0W@_s  
  { =FmU]DV  
template < typename T > x/=j$oA  
  struct result_1 j;)6uia*A  
  { qedGBl&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [Ni4[\  
} ; Y9;Mey*oW  
?_aR-[XRg  
template < typename T1, typename T2 > spJ(1F{|V  
  struct result_2 4*x!B![]y  
  { PAHlj,n)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0Mg8{  
} ; F :S,{&jB  
} ; W[Bu&?h$  
7g)3\C   
@@wx~|%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait CeTr%j  
_sVs6AJ  
下面我们来剥离functor中的operator() $]kg_l)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [.X%:H+  
FE}!bKh  
return l(t) op r(t) ` l2q G#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hli 10p$  
return op l(t) ~7pjk  
return op l(t1, t2) Nz*sD^SJa  
return l(t) op |Vi&f5p,@  
return l(t1, t2) op n#Roz5/U  
return l(t)[r(t)] (:QQ7xc{}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aLi_Hrb9  
Z~c'h  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: M"^Vf{X^  
单目: return f(l(t), r(t)); ,:4DN&<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); t1jlxK  
双目: return f(l(t)); ht)nx,e=  
return f(l(t1, t2)); m>ycN  
下面就是f的实现,以operator/为例 s&hA  
S |>$0P4W(  
struct meta_divide P/Kit?kngS  
  { hFMst%:y$  
template < typename T1, typename T2 > V:BX"$ J1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nud=uJ"(  
  { \oX8/-0f  
  return t1 / t2; R:<@+z^A[  
} _-]!;0E IV  
} ; 4|N\Q=,  
o^Ysp&#p  
这个工作可以让宏来做: v Q"s  
`8;,&<U'`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hF"g 91P  
template < typename T1, typename T2 > \ QO{=Wi-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V wVQ|UH  
以后可以直接用 PgLS\_B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "F$o!Vk  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [fi'=Cb  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `uh@iD'KI  
cEc,eq|  
F,M"/hnPT  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 P4j8`}&/  
W[E3P,XS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }b+QYSt  
class unary_op : public Rettype #we>75l{+R  
  { vo ;F;  
    Left l; t-i6FS-  
public : ]<T8ZA_Y;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l(,;wAH  
;{f??G  
template < typename T > ZuvPDW%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V.ji _vX  
      { Hpi%9SAM  
      return FuncType::execute(l(t)); `n`"g<K)Q  
    } 'd #\7J>d  
_/}Hqh  
    template < typename T1, typename T2 > vM7vf6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y#&0x_Z  
      { U`8 |9v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G4Kmt98I  
    } D2</^]3Su  
} ; +Y)#yGUn  
#RM3^]h  
F|l`YtZZd  
同样还可以申明一个binary_op =6L*!JP<  
Y/,$Y]%g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b"M`@';+  
class binary_op : public Rettype eh:}X}c=J]  
  { 4r[pMJiq  
    Left l; eKVALUw  
Right r; w,Zx5bBg%  
public : 0<@KDlF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dA1 C)gLi  
dHG  Io  
template < typename T > M6]0Y@@>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6 W;?8Z_1  
      { bugFl>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); L; q)8Pb  
    } ;wXY3|@  
3XwU6M$5g  
    template < typename T1, typename T2 > ^'&iYV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =r@gJw:B  
      { 5BHOHw D{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dGsS<@G  
    } 3G%wZ,)C  
} ; |'c4er/;#  
?Z Rkn+;  
e(~'pk"mZ  
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 I{42'9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 LiZdRr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) kxm:g)`=[  
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。 1GG>.RCP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b+IOh|  
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。。。 m\/,cc@,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 DhLr^Z!h3;  
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) hG3m7ht  
下面是修改过的unary_op mN\%f J7  
K lli$40  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rToaGQh  
class unary_op gT(th9'+z  
  { JG@L5f  
Left l; "($Lx  
  7-".!M  
public : 6[*;M  
SqXy;S@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (@)2PO /  
q]"2hLq  
template < typename T > D[89*@v  
  struct result_1 O`i)?BC  
  { X!o[RJY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {gFAvMj #  
} ; %/l-A pu  
$A;7Em  
template < typename T1, typename T2 > C}b|2y  
  struct result_2 #y=ZP:{:t  
  { )o#6-K+b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /a[V!<"R  
} ; y]}b?R~p=  
Aq V09 $  
template < typename T1, typename T2 > W/ g|{t[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e9CP802#2  
  { ^W Y8-6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h@*lWi2K7  
} qDnCn H  
*.," N}  
template < typename T > O87"[c`>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [D3+cDph  
  { bz{^h'  
  return OpClass::execute(lt(t)); #V.ZdLo(  
} PXw| L  
k"">2#V  
} ; I&L.;~  
;asm 0H(  
MV:W@)rg  
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 =X%!YZk p  
好啦,现在才真正完美了。 I@n*[EC   
现在在picker里面就可以这么添加了: >=if8t!  
2E^"r jLm  
template < typename Right > ;>NP.pnA)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9wL!D3e {Q  
  { q*\NRq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); zlH28V  
} h&lyxYZ+T$  
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。 X<(6T  
`6&`wKz  
~Fy`>*  
GI4?|@%vD!  
w#*/y?"D  
十. bind m8'@UzB  
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。 `-VG ?J  
先来分析一下一段例子 Hx$.9'Oq\Q  
bqSMDK  
JXH",""bq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} glv ;C/l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 l+%Fl=Q2em  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :'Zx{F`  
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。 & =G)NeT_  
我们来写个简单的。 E W`W~h[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jDR')ascn  
对于函数对象类的版本: FJ{=2]x|  
jz*0`9&_  
template < typename Func > (~h7rAEc  
struct functor_trait ~i% -WX  
  { 1\/{#c  
typedef typename Func::result_type result_type; tl|ijR  
} ; C>^,*7dS  
对于无参数函数的版本: wb b*nL|P  
kP@H G<~  
template < typename Ret > IXnb]q.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TN5>"? ?"  
  { oz LH]*  
typedef Ret result_type; eNtf#Rqym  
} ; FC{})|yh }  
对于单参数函数的版本: a0PE^U  
` M:DZNy,  
template < typename Ret, typename V1 > 42&v % ;R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c S4DN  
  { +p9- .YM  
typedef Ret result_type; vv+km+  
} ; }MP>]8Aq  
对于双参数函数的版本: P>(&glr|  
_BbvhWN&+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n+2%tW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vDsF-u1  
  { K4:  $=  
typedef Ret result_type; P1MvtI4gm  
} ; I7~|~<  
等等。。。 vB.l0!c\e_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [@//#}5v  
msiu8E  
template < typename Func > !}_b|  
struct func_return EkjgNEXq  
  { V43TO  
template < typename T > {?Od{d9  
  struct result_1 b]T@gJ4H=  
  { YScvyh?E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >p0KFU  
} ; t8P PE  
/2xSNalC  
template < typename T1, typename T2 > :|rPT)yT]  
  struct result_2 )n>+m|IqY(  
  { YlTaN,?j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7\Co`J>p2  
} ; ,[* ;UR  
} ; *$S#o#5  
^*0'\/N&  
)hBE11,PB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 cL G6(<L  
c+g@Z"es  
template < typename Func, typename aPicker > `PgdJrE  
class binder_1 k2r3dO@q  
  { Q,gLi\siI  
Func fn; !J3UqS  
aPicker pk; LBat:7aH>  
public : ~Wei|,w'<  
/`3 #4=5-  
template < typename T > FQk!d$BG  
  struct result_1 QTH7grB2v  
  { |0g{"}%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2}vNSQvG  
} ; d$G}iJ8$mp  
I-DXb M  
template < typename T1, typename T2 > 8PBvV[  
  struct result_2 _[t8rl  
  { ?T!)X)A#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pvF-Y9Xb  
} ; vcv CD7MD  
VL\t>n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q9]IIv  
Ji?#.r`"n  
template < typename T > Rko M~`CT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .UQE{.?  
  { i{Ds&{  
  return fn(pk(t)); <CZgQ\Mt  
} , jU5|2  
template < typename T1, typename T2 > e2cP *J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6;iJ*2f5V  
  { ;wHCj$q  
  return fn(pk(t1, t2)); l1'6cLT`  
} e#S0Fk)z  
} ; Z"y=sDO{  
^x m$EY*Y,  
YlF%UPp  
一目了然不是么? %\Wf^6Y^  
最后实现bind -oP'4QVb  
]rN#B-aAr  
R[jEvyD>(  
template < typename Func, typename aPicker > y >+mc7n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?!'Zf Q:zK  
  { ;+/o?:AH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Nd@~>&F  
} M{mSd2  
4a''Mi`u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :J/M,3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 t9cl"F=  
=0    
十一. phoenix F_H82BE+3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4(8xjL:  
A/}W&bnluD  
for_each(v.begin(), v.end(), yZ kyC'/  
( t0)<$At6J  
do_ eOI (6U!  
[ Ul+Mo&y-  
  cout << _1 <<   " , " 6"f}O<M 5H  
] F?-R$<Cn2~  
.while_( -- _1), aZ|=(]  
cout << var( " \n " ) N?P%-/7  
) oCS2E =O&  
); ,9D+brm  
_O"mfXl6  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: x@Hd^xH`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor .2) =vf'd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 04U")-\O  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y>+y(ck  
x[ 3A+  
nh>K`+>co  
template < typename Cond, typename Actor > cV{o?3<:B  
class do_while XB59Vm0E=  
  { o*rQP!8,oy  
Cond cd; Tr0B[QF  
Actor act; 2L?!tBw?1  
public : i0jBZW"_1$  
template < typename T > Bi,;lR5  
  struct result_1 \ZU1J b1c  
  { umi5Wb<  
  typedef int result_type; VVP:w%yW  
} ; hvka{LD  
sarq`%zrk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ',^+bgs5  
\</b4iR)LT  
template < typename T > -Go 7"j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :Bu2,EL*O  
  { L|@y&di  
  do <FI-zca  
    { ma'FRt  
  act(t); !V 2/A1?  
  } MY#   
  while (cd(t)); G  uQ=gN  
  return   0 ; UFAL1c<V  
} 4k-+?L!/G  
} ; *jIqAhs0{  
' Z0r>.  
rE9I>|tX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5NoI~X=  
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;] ;i  
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。 I`KQ|h0%  
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。 w }^ I  
下面就是产生这个functor的类: @c9^q> Uv  
R218(8S  
k@ZLg9  
template < typename Actor > 2_vbT!_  
class do_while_actor B33$pUk  
  { h\v'9  
Actor act; ,to+oSZE  
public : ,1OyN]f3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} c:Wze*vI ;  
GaX[C<Wt  
template < typename Cond > g<{xC_J  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )q7UxzE+  
} ; $`R6=\|  
 <1%f@}+8  
PxH72hBS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D?XM,l+  
最后,是那个do_ tyaA\F57  
FFdBtB  
(jU6GJRP  
class do_while_invoker 0c K{  
  { ZaNQpH.  
public : !,V{zTR  
template < typename Actor > E4 m`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,|&9M^  
  { s(X;Eha  
  return do_while_actor < Actor > (act); P(F+f `T  
} |$5[(6T|  
} do_; 3U_2!zF3_  
a7N!B'y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C8z{XSo  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 da)NK!  
最后来说说怎么处理break和continue [1.+H yJ}  
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。 @v}/zS  
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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