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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda OV|n/~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pgBIYeY,  
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, hWi2S!*Y  
,*8)aZ1 k  
ndu$N$7+  
|k#EYf#Y  
  class filler B]I*ymc#  
  { |? rO  
public : \%_sL#?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} hISYtNWjd"  
} ; 'EC0|IT)c  
|lN=q44I  
? (M$r\\  
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: iy|;xBI,  
;@qQ^!g2  
IZuP{7p$  
q);oO\<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +wfZFJ:1l  
[9yd29pQ]  
: -$TD('F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .Hg{$SAC(w  
G "ixw  
b^A7R{G7  
n.Y45(@E  
二. 战前分析 <?%49  
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。 8S5Q{[!  
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 k ~4o`eA  
~5>TMIDiuR  
,6ae='=d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q#K0EAgC  
  /* --------------------------------------------- */ S<z8  
vector < int *> vp( 10 ); |@VhR(^O$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); pZ]&M@Ijp  
/* --------------------------------------------- */ E85TCS 1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SeuDJxqopD  
/* --------------------------------------------- */ 5"bg 8hL  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y=,9M  
  /* --------------------------------------------- */ "]W,,A-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O^8=Xj#}  
/* --------------------------------------------- */ #mD_<@@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +0%Y.O/{  
Jl|^^?  
";^_[n  
j+e s  
看了之后,我们可以思考一些问题: `JyI`@,!  
1._1, _2是什么? op3a*KG  
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。 uX6p^KNm5  
2._1 = 1是在做什么? }?MbU6"  
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。 /#SH`ZK  
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。 /J9Or{#r  
V."cmtf  
;p87^:  
三. 动工 A@-U#UvN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: GyV uQ51  
'j!n   
s[VYd:}se  
])q,mH  
template < typename T > >_$_fB  
class assignment 4UND;I&  
  { O\6gw$  
T value; -Ir>pY\!  
public : RL H!f1cta  
assignment( const T & v) : value(v) {} iiWpm E<,  
template < typename T2 > 6PC?*^v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QZ[S, c^  
} ; (iIzoEpb8W  
3Bcv"O,B!{  
CWJN{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 B ]sVlbt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment oE2VJKs<B  
jv6>7@<G  
'8FHn~F  
Spn)M79  
  class holder 5 0a';!H  
  { s'OK])>`  
public : jy_4W!4a  
template < typename T > b5ul|p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ux,eY  
  { Z?WVSJUVf  
  return assignment < T > (t); M#Q"h5l  
} NiQ Y3Nj  
} ; <9T,J"y  
d[nz0LI|mk  
lkC|g%f  
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: o)$eIu}Wg  
Ocn@JOg  
  static holder _1; ej1WkaR8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S~&9DQNj  
[;o>q;75Jz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  vNdW.V}  
而不用手动写一个函数对象。 ooP{Q r  
8 qZbsZi4  
|;^$IZSsz  
P# U|  
四. 问题分析 /LtbmV  
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。 THB[(3q  
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。 Y kvEQ=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .F[5{XV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hS>=p O+y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E*kZGHA  
M(uJ'Ud/!  
五. 问题1:一致性 G*~CB\K_  
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?| V|*3*W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XQmg^x[,A  
8*|*@  
struct holder 8dJ+Ei~M  
  { Q'?VLv |@  
  // 3Jq GLR`z3  
  template < typename T > G({VK  
T &   operator ()( const T & r) const |34w<0Pc,  
  { JSaF7(a =  
  return (T & )r; ~:|V,1  
} $iA:3DM07  
} ; _1WA:7$C  
Y{Lxo])e  
这样的话assignment也必须相应改动: e AaS }g 0  
;ZMIYFXRqh  
template < typename Left, typename Right > Q]/{6:C  
class assignment Y"nz l]T  
  { J4 U]_|  
Left l; M a3}w-=;  
Right r; W@zu N)U  
public : Z|)1ftcC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c>Ri6=C  
template < typename T2 > Nus]]Iy-g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l-x-  
} ; 2 gca *  
6$zd2N?  
同时,holder的operator=也需要改动: 2Uu!_n}tNF  
}wI +e Mr  
template < typename T > OI3j!L2f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a=vH:D  
  { i CB:p  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .' h^  
} 1Tev&J  
K}GR U)  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 kpNp}b8']  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cm q4w&x/  
}9!}T~NMs  
return l(rhs) = r; yL -}E  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 T[c-E*{hR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8U7d d[  
s I09X6)  
template < typename Tp > Y0m?ZVt  
class constant_t 6Tc! =lk  
  { 2U"2L^oKI  
  const Tp t; "" _B3'  
public : \+0l#t$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zJ:%iL@  
template < typename T > ~k}O"{ y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <Of-,PcCV  
  { rp2g./2  
  return t; \~t!M~H  
} hTcU %Nc  
} ; ={;+0Wjb8  
/-WmOn*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 j |o&T41  
下面就可以修改holder的operator=了 u,N<U t  
R|` `A5zQ  
template < typename T > VWzuV&;P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \w(0k^<7  
  { wb h=v;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |2rOV&@l9  
} 6UL9+9[C  
UnEgsf N  
同时也要修改assignment的operator() >ffC?5+  
SZ7; } r8  
template < typename T2 > (A=Z,ed  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s<aG  
现在代码看起来就很一致了。 .j=mT[N,I  
PAxR?2m{  
六. 问题2:链式操作 b*{UO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /^bU8E&^M  
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。 ~`B]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。 ya,-Lt  
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。 |`{$Ego:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q~P|=*  
y7GgTC/H  
template < typename T > IY mkZ?cW  
struct result_1 eV }H  
  { "pH;0[r]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?C   
} ; CVEo<Tz  
#uCfXJ-  
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: yF|+oTp  
$+Z2q<UT  
template < typename T > 6E^9>  
struct   ref aVr=7PeF  
  { ]#G1 ]U  
typedef T & reference; +Z"[2Dm  
} ; wx!2/I>  
template < typename T > !T8sWMY  
struct   ref < T &> |B64%w>Y  
  { o=xMaA  
typedef T & reference; {SRD\&J[  
} ; ,]das  
kmtkh "  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?U1Nm~'UZ  
t%f>*}*P*  
template < typename T > P6=5:-Hh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }_@p`>|)rB  
  { pr,1pqiAf  
  return l(t) = r(t); yMD0Tj5ZQ  
} -7%dgY(  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 HMmVfGp]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zG^$-L.n  
`gJ$fTi&  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 5l%g3F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %[azMlp<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K*4ib/'E a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U%;E:|  
最后的布局是: }"v#_vJfz7  
                Add VRSBf;?  
              /   \ XJ"xMv  
            Divide   5 Re'3bs:+  
            /   \ \0&$ n  
          _1     3 t3K9 |8<  
似乎一切都解决了?不。 *Gj`1# Z$  
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。 Z J1@z.  
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。 I#7H)^us  
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: C#3&,G W  
C^,J 6;'  
template < typename Right > BJ fBY H,M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d5R2J:dI  
Right & rt) const 'UZ i>Ta  
  { LW">9 ;n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CUBL/U\=  
} _x,(576~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %kgT=<E'  
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。 |tTcJ\bG  
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。 CoWT  
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。 :&2% x  
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。 0 wDhX  
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? 9F~5Ht  
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: vu*9(t)EC  
eiRVw5g  
template < class Action > y$6EEp  
class picker : public Action lEb H4 g  
  { ,Z7Ky*<j  
public : ng6E &<Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} EZ hk(LE  
  // all the operator overloaded n3 Rf:j^R  
} ; yD8Qy+6L  
]"j%:fr  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 HL:w*8a  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: tq=M 9c  
{>TAnb?n  
template < typename Right > _)4zm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1W}k>t8?h'  
  { Hd gABIuX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f3:dn7  
} L},o;p:  
XjxI@VXzUV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I7t}$ S6  
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。 }wEt=zOJ  
&W&A88FfZU  
template < typename T >   struct picker_maker >N}+O<Fc  
  { zn|O)"C  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8&bNI@:@  
} ; ;$qc@)Uwp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  ;CV'  
  { 2+R]q35-  
typedef picker < T > result; !thFayq  
} ; Vn_>c#B  
 x_/H  
下面总的结构就有了: F#qc#s  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Y'R/|:YL@  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 y'JJ#7O=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]xIgP%  
至此链式操作完美实现。 Q2Uk0:M  
CL t(_!q  
aFh'KPhe  
七. 问题3 .PuxF  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 6r[pOl:  
"ZmxHMf  
template < typename T1, typename T2 > &iy7It  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B>cx[.#!  
  { E|6@h8 #  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >}u#KBedE  
} 2%`8  
OXX D}-t  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !&v"+ K3lU  
EvA8<o  
template < typename T1, typename T2 > ]a:T]x6'  
struct result_2 l[nf"'  
  { Y$qjQ1jF+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; YC*`n3D|'  
} ; QxBH{TG  
~AF' 6"A  
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? =]<X6!0mR  
这个差事就留给了holder自己。 l@@ qpaH  
    ~k ]$J|}za  
XKT[8o<L  
template < int Order > QCfR2Nn}  
class holder; Jd33QL}Hj  
template <> $^#q0Yx  
class holder < 1 > cZw_^@!  
  { a1v?{vu\E  
public : "m}N hoD4  
template < typename T > %V-Hy;V  
  struct result_1 #Jfmt~ks '  
  { sWP_fb1  
  typedef T & result; ORfMp'uP=  
} ; YD5mJ[1t"2  
template < typename T1, typename T2 > N,ZmGzNP)  
  struct result_2 ip*UujmNyR  
  { !nF.whq  
  typedef T1 & result; . B6mvb\  
} ; `O?j -zR  
template < typename T > pEb/yIT"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !@ )JqF.  
  { >V&GL{  
  return (T & )r; LO)QEUG  
} ;^8X(R  
template < typename T1, typename T2 > 4}<[4]f?|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const asYUb&Hz88  
  { XBTjb  
  return (T1 & )r1; Ga;Lm?6-  
} >i2WYT  
} ; DM{Z#b]  
Gn% k#  
template <> =>xyJ->R  
class holder < 2 > LlbE]_Z!U%  
  { I"WmDC`1  
public : ban;HGGNG{  
template < typename T > 2K{)8 ;^  
  struct result_1 ,{#Li  
  {  '5P:;zw  
  typedef T & result; 8oP"?ew#  
} ; S$nEflcz  
template < typename T1, typename T2 > I -V=Z:  
  struct result_2 4'L.I%#tZ  
  { fvoPV &:  
  typedef T2 & result; t\-;n:p-  
} ; pA@BW:#  
template < typename T > R^6^ {q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oX6()FR  
  { N<aMUVm  
  return (T & )r; ? UBE0C  
} {Ytqs(`   
template < typename T1, typename T2 > oD%B'{Zs4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xx[l#+:c  
  { ujbJ&p   
  return (T2 & )r2; HhB' ^)  
} o@r~KFIe  
} ; oBWa\N  
bO+L#Kf  
qmbhx9V   
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> >。 }9Awv#+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;VPYWss  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  5f_1 dn  
+Pb@@C&  
return l(i, j) = r(i, j); [vcSt5R=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3>k?-%"  
bU_P@GKB  
  return ( int & )i; <f@ A\  
  return ( int & )j; {o8K&XU#&t  
最后执行i = j; .&n;S';"  
可见,参数被正确的选择了。 lBO x B/`  
&=v5M9GR]  
o1rH@D6/-  
nbU?:=P  
V%n7 h&\%  
八. 中期总结 W^1)70<y  
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: )<^G]ajn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5`1p ?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 XM?C7/^k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Xe<kdB3  
#|acRZ9 }  
Rj/y.g  
WD?COUEox  
!R1OSVFp  
ZNY), 3?  
九. 简化 cmbl"Pqy1  
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。 hbTJXP~~?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 87:V-*8  
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^(J+d_>   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `'/1Ij+  
  +-*/&|^等 uE,j$d  
2. 返回引用。 D P+W* 87J  
  =,各种复合赋值等  uE3xzF  
3. 返回固定类型。 qJEtB;J'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8jU6N*p/  
4. 原样返回。 ZTK)N  
  operator, l=^^l`  
5. 返回解引用的类型。 <~35tOpv  
  operator*(单目) "AHuq%j  
6. 返回地址。 jI,?*n<  
  operator&(单目) 7N[Cs$_]  
7. 下表访问返回类型。 Y .\<P*iO  
  operator[] >&uR=Yd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $D(q  
  operator<<和operator>> ;2iDa  
'V(9ein^Q  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 @7OE:& #V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  -bQi4  
Y EhPAQNj  
template < typename Left > 5:X^Q.f;  
struct value_return TvwkeOS#}7  
  { A7sva@}W  
template < typename T > 84M*)cKR~  
  struct result_1 UViWejA/*u  
  { K&/!3vc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a #Pr)H  
} ; I8{ohFFo  
QF9$SCmv  
template < typename T1, typename T2 > @y{ f>nm  
  struct result_2 I"r[4>>B>0  
  { vB1nj<]&z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g2W ZW#a)  
} ; AWz|HF#-  
} ; %2EHYBQjN  
P/doNv}iG  
Kma-W{vGD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait J2Z? }5>  
-)Y[t Z^*`  
下面我们来剥离functor中的operator() =U+_;;F=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ebytvs,w  
uw9w{3]0f  
return l(t) op r(t) lxXIu8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5u&hp  
return op l(t) VfJdCg_  
return op l(t1, t2) XT~]pOE;D  
return l(t) op geEETb} +y  
return l(t1, t2) op 95hdQ<W  
return l(t)[r(t)] @rt}z+JF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,S\AUUt%  
4dI =  
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: 3[}w#n1  
单目: return f(l(t), r(t)); \4roM1&[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EGJrnz8  
双目: return f(l(t)); fGMuml?[ e  
return f(l(t1, t2)); T96M=?wh!  
下面就是f的实现,以operator/为例 0%>_fMaA  
o&U/e\zy  
struct meta_divide ~ U`|+ 5  
  { "IKbb7x  
template < typename T1, typename T2 > - <M'h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !DNk!]|  
  { gtw?u b  
  return t1 / t2;  o C#W  
} <Z\j#p:  
} ; (`FY{]Wz!  
xm bFJUMH  
这个工作可以让宏来做: :}p<Hq 8Z  
jv'q :uA^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6V6,m4e  
template < typename T1, typename T2 > \ w]=c^@t _  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }@Ou]o  
以后可以直接用 1i:Q %E F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) s.9_/cFWB  
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 ]sG^a7Z.X  
(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。。。) Y5$VWUrB  
YKG}4{T  
&(YNz9L  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 mUjM5ceAXO  
7) 37AKw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #x[3@zP.  
class unary_op : public Rettype Tl`HFZQ1  
  { zTS#o#`!\  
    Left l; {BS`v5*  
public : RoeLf Ow  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} MgUjB~)Y  
4&+lc*  
template < typename T > f~Q]"I8w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "%]vSr  
      {  T6N~L~J  
      return FuncType::execute(l(t)); ".Sa[A;~  
    } 2r>I,TNHl  
9,G94.da  
    template < typename T1, typename T2 > i.G"21M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Spt;m0W90  
      { m vLqccL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wA?q/cw C  
    } (|U|>@  
} ; z{ MO~d9  
KB6`OT^b{r  
2!;U.+(  
同样还可以申明一个binary_op 6R+EG{`  
iK3gw<g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >^ijj`{d  
class binary_op : public Rettype Gf y9?sa  
  { GBo'=  
    Left l; yy#4DYht  
Right r; '5 kSr(  
public : @]xH t&j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t 'im\_$F  
Z"Byv.yqb  
template < typename T > pIP ^/H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g]Fm%iy  
      { pCt0[R;?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n>aH7  
    } i*2l4  
$KMxq=  
    template < typename T1, typename T2 > VSW"/{Lp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j=5hW.fI  
      { cOo@UU P   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p{S#>JTr  
    } P2>Y0"bY  
} ; .:V4>  
mdy+ >e <  
)R@M~d-o  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 P[<EFj E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z((9vi W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v!77dj 6I  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +L\bg| ;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! unN=yeut  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 \>nY%*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fZF.eRP '  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) AAPfU_: ^  
下面是修改过的unary_op ^{R.X:a  
U9]&~jR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z)0%gd|  
class unary_op !y syb  
  { o]O  
Left l; IM$I=5y e  
  0|D l/1  
public : )3A%Un#B  
TSHH=`cx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vQhi2J'  
9Ls=T=96  
template < typename T > $3D#U^7i  
  struct result_1 3P[u>xE  
  { ztHEXM.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ):pFI/iC  
} ; k*Vf2O3${  
kV:C=MLI  
template < typename T1, typename T2 > 19# A7  
  struct result_2 A.@Af+  
  { <N}*|z7=b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d0CFMy6  
} ; fS?fNtD6<  
~u+|NtF  
template < typename T1, typename T2 > ZK8I f?SD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -e(,>9Q  
  { v'X=|$75  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nps"nggk  
} )'Yoii{dSU  
h(H b+7g  
template < typename T > y_A?} 'X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H]d'#1G  
  { 3&ES?MyB#  
  return OpClass::execute(lt(t)); =as\Tp#d  
} D>).^>|q  
U)y~{E~c34  
} ; {_<,5)c  
sksop4gu5  
"Ir.1FN  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug /aHx'TG  
好啦,现在才真正完美了。 Th(F^W9  
现在在picker里面就可以这么添加了: `p{,C`g,R  
iz pFl@WS  
template < typename Right > ps=+wg?]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _z(ydL*  
  { x.-d>8-!]c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sg!* %*XQ  
} n`af2I2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8 y+Nl&"V  
wM#BQe3t#  
1[Ffl^\ARp  
*2tG07kI  
}2-p= Y:6  
十. bind >i IUS  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 O)i]K`jk  
先来分析一下一段例子 | *J-9  
ZRr S""V  
jQ[M4)>_k`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )ls<"WTC.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 NDaM;`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ul?92  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 q|fZdTw  
我们来写个简单的。 sBfPhBT|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `*hrU{b  
对于函数对象类的版本: m&X6a C'[  
F9&ae*>,  
template < typename Func > 61^5QHur  
struct functor_trait U%,N"]`  
  { :5M7*s)e16  
typedef typename Func::result_type result_type; 4;hgi[  
} ; zrJ/Fs+s  
对于无参数函数的版本: xjDV1Xf*  
=z$XqT.'  
template < typename Ret > &QL!Y{=Y6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8x J]K  
  { @xI:ZtM  
typedef Ret result_type; "RF<i3{S  
} ; 3_]<H<w  
对于单参数函数的版本: CL-mt5Kx#7  
+Eh^j3W  
template < typename Ret, typename V1 > l[EjtN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $MT'ZM  
  { Aj;F$(su  
typedef Ret result_type; !7O!)WJ  
} ; QQwD) WG  
对于双参数函数的版本: VYZkHjj)2i  
1L=6Z2*fB4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Evn=3Tw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e:~r_,K  
  { kr C4O2Fkj  
typedef Ret result_type; $rh{f<  
} ; R""P01IZH  
等等。。。 ?(^HjRUY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fiq4|!^h  
jB17]OCN  
template < typename Func > BWct0=  
struct func_return Q6G-`&5  
  { BF_R8H,<%  
template < typename T > MxY~(TVPK  
  struct result_1 6eqPaIaD   
  { R{5xb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x}W,B,q  
} ; xnW3,:0  
gqje]Zc<  
template < typename T1, typename T2 > OeuM9c{  
  struct result_2 na &?Cw  
  { D9;2w7v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PSO9{!  
} ; Bw31h3yB  
} ; HD(4Ms  
\tj7Jy  
o 26R]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R7o3X,-iwn  
>Q$, } `U;  
template < typename Func, typename aPicker > D~~&e<v'1  
class binder_1 2Qqk?;^ 1  
  { J2$L[d^  
Func fn; E*ug.nxy  
aPicker pk; (3DjFT3 w  
public : TX96 ^EoH  
|&+0Tg~ZE  
template < typename T > cY|?iEVs)  
  struct result_1 iyF~:[8  
  { 5U&b")3IT!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WB2An7i@"{  
} ; BitP?6KX  
 :1q)l  
template < typename T1, typename T2 > )T1U!n?^x  
  struct result_2 v2e*mNK5  
  { qn VxP&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %T hY6y(  
} ; >~-8RM  
2NHkK_B1P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wo($7'.@  
u%J04vG"D  
template < typename T > }fps~R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @l)HX'z0d  
  { 3BuG_ild  
  return fn(pk(t)); qB57w:J  
} <9JI@\>  
template < typename T1, typename T2 > *9#6N2J$M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mRe BS  
  { B{UL(6\B  
  return fn(pk(t1, t2)); *=Ko"v }  
} +FD"8 ^YC  
} ; 5OUGln5  
:+%"kgJNL  
< j}n/G]  
一目了然不是么? l<5@a (  
最后实现bind KMO(f!?  
3*< O-Jr  
J*Dt\[X  
template < typename Func, typename aPicker > D00I!D16  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) RRW/.y  
  { 4~mYj@lvd  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >WfkWUb  
} ]JQ7x[  
r5U[jwP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 snPM&  
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。 F *`*5:7  
P9Ye e!*H  
十一. phoenix )Gf"#TM[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: h<)YZ[;x  
bC_qoI<  
for_each(v.begin(), v.end(), /NFk@8<?  
( 7jss3^.wA  
do_ en6Kdqe  
[ eI?|Ps{S  
  cout << _1 <<   " , " {+`'ZU6C  
] F1m 1%  
.while_( -- _1), 'Z(KE2&?  
cout << var( " \n " ) ^|u7+b'|t  
) 05 P#gs`<  
); RO>3U2  
:{:R5d(_I  
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: %N jRD|  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor s"hSn_m  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _ELuQ>zM]+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: iLQFce7d|&  
DGR[2C)@N  
(u/-ud1p  
template < typename Cond, typename Actor > <c` + f PW  
class do_while 0\qLuF[)  
  { OvL@@SX |  
Cond cd; S511}KPbm/  
Actor act; BHmmvbM#Qm  
public : .b.p yVk  
template < typename T > <1t.f}}uX  
  struct result_1 g8=j{]~C  
  { GSHJ?}U,  
  typedef int result_type; UweXz.x7  
} ; \fX0&l;T9\  
;rp("<g:>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ld*W\  
%Aqt0e  
template < typename T >  c@eQSy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8C,}nh  
  { mP!=&u fcU  
  do 8i epG  
    { 8iv0&91Z  
  act(t); eo#2n8I>=1  
  } XZh1/b^DMN  
  while (cd(t)); )$EmKOTt:  
  return   0 ; 5|nT5oS  
} x9DG87P~+  
} ; c0 I;8z`b  
/nPNHO>U  
N7Kg52|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0|Rt[qwKb@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 2F}D?] A  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Rcn6puZt  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 n]%T>\gw  
下面就是产生这个functor的类: )9pRT dT  
^ gy"$F3{`  
8;%F-?  
template < typename Actor > i1c z+}  
class do_while_actor g-C)y 06  
  { Oax6_kmOj  
Actor act; QIK;kjr*A3  
public : #F|q->2`o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} iBqxz:PHN(  
bjL8Wpk  
template < typename Cond > n_ 3g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S17iYjy#8T  
} ; Th'B5:`  
]QJ N` ;b0  
q PveG1+25  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 KbXENz&C  
最后,是那个do_ *GZ7S m  
> w-fsL  
oCxh[U@*D  
class do_while_invoker <MQTOz oj  
  { >D\jyd$wh&  
public : h,*-V 'X.k  
template < typename Actor > (kYwD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ["u:_2!4P  
  { /bSAVSKR  
  return do_while_actor < Actor > (act); hZwbYvu  
} \yE*nZ  
} do_;  LBIsj}e  
r\j*?m ]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? srGF=1_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %ij,xN  
最后来说说怎么处理break和continue {W' 9k  
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。 i-YSt5iq  
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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