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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N- !>\n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p_^Jr*Mv  
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, 3}: (.K  
P!c.!8C$  
Oz3JMZe  
WOw( -  
  class filler k}MmgaT:5]  
  { 4^3}+cJ7j  
public : z|p C*1A\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `%%/`Qpj;  
} ; u,E_Ezq  
L5-p0O`R  
zv~dW4'  
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: v- 793pr  
>-%tvrS%  
J@ CKgE  
n(#|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aR- ?t14  
';>]7oT`  
`#/0q*$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *H2@lrc  
bdS  
e7n[NVrX  
k H.e"e  
二. 战前分析 -~Ll;}nZC  
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 ~VeY\:w  
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 ?M<q95pL  
-z s5WaJn/  
C2X$bX"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0~/'c0Ho  
  /* --------------------------------------------- */ nzcXL =^r3  
vector < int *> vp( 10 ); |~+i=y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rEoMj)~\4&  
/* --------------------------------------------- */ Z,jR:_ p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Z9)-kRQz=r  
/* --------------------------------------------- */ n|p(Cb#G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;4MC/Q/  
  /* --------------------------------------------- */ v,[E*qMN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H Q_IQ+  
/* --------------------------------------------- */ Wx:He8N] H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (XU( e  
GJ9'i-\*\  
b] 5i`  
iaV%*  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^oLMgz  
1._1, _2是什么? _spW~"|G  
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。 ;%ng])w=;  
2._1 = 1是在做什么? X-_ $jKfM  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 G`oY(2U  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 _k|k$qxE  
Jv8JCu"eky  
@'> Ul!.]  
三. 动工 6)h~9iK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: KHT RoXt  
M(|6YF7u  
B<Zm'hdX  
r,r"?}Z  
template < typename T > .',d*H))E7  
class assignment 2Kmnt(>  
  { k^{}p8;3  
T value; 4}r.g0L  
public : i"h~QEE  
assignment( const T & v) : value(v) {} U&'Xs z  
template < typename T2 > = j!nt8]8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #trb4c{{5  
} ; \hO}3;*&  
c$n`=NI  
X 2Zp @q(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p6&6^v\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ']:>Ww.S  
bCg)PJuB  
cl{kCSZo.z  
IQ $/|b/  
  class holder Htm;N2$d  
  { qCI0[U@  
public : 1]wo    
template < typename T > (RBB0CE  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1Xkl.FcFw  
  { 2~ y<l  
  return assignment < T > (t); 5M? I-m  
} Ge=|RAw3  
} ; L$3{L"/   
7csMk5NU'<  
er0y~  
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: S^:7V[=EgI  
=KW~k7TaN  
  static holder _1; nhLw&V3y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _x]q`[Dih  
Yc-gJI*1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ] A,Og_g  
而不用手动写一个函数对象。 y6P-:f/&*  
l H{~?x  
J93@\b  
vduh5.  
四. 问题分析 9!,f4&G`  
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。 p1']+4r%  
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。 X?z CB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y(yBRR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mNPz%B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rebWXz7  
i{7Vh0n3S-  
五. 问题1:一致性 ^5Ob(FvU  
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?| We@wN:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m~`f0  
2&0#'Tb  
struct holder l:14uWu|  
  { D"<>! ]@(a  
  // ~mvD|$1z  
  template < typename T > Q[&CtM  
T &   operator ()( const T & r) const X8 A$&  
  { i{}Q5iy  
  return (T & )r; T1A/>\Ns  
} t $u.  
} ; 4p&YhV7j)o  
t]XF*fZH  
这样的话assignment也必须相应改动: 8S@"6TG`  
nyx(0  
template < typename Left, typename Right > jP )VTk_  
class assignment r}|a*dh'R  
  { P] Xl  
Left l; '=(@3ggA:  
Right r; "rcV?5?v~  
public : [g@ .dr3t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |Li9Y"5  
template < typename T2 > yC9~X='D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K{`3,U2Wx  
} ;  <xwaFZ  
+|.6xC7U  
同时,holder的operator=也需要改动: a9p6[qOcd  
b/&{:g!B  
template < typename T > @WuG8G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :Y[?@/m4  
  { {TC_ 4Y|8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w!/|aZ~*  
} x-H R[{C  
GQ1m h*4$  
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。 nT%<!/}!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s%@HchZ 1  
10ZL-7D#m  
return l(rhs) = r; BF(Kaf;<t.  
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。 ;s w3MRJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fK5iOj'Q  
@ iaz_;  
template < typename Tp > B0ZLGB  
class constant_t vf h*`G$  
  { ]3~X!(O  
  const Tp t; 1*]@1DJt  
public : r=ht:+m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M6*8}\  
template < typename T > rE4qPzL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4 moVS1  
  { Wf9K+my  
  return t; FS6I?q#tQ  
} |&\cr\T\r  
} ; `l<pH<F  
=>Dw ,+"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h 7*#;j  
下面就可以修改holder的operator=了 .ot[_*A.FD  
m*\XH DB  
template < typename T > y*5$B.u`.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jrm L>0NZ  
  { o;J_"' kP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); I.'sK9\Zp  
} y3NMt6  
W=?s-*F[~  
同时也要修改assignment的operator() <dX7{="&  
gpe-)hD@R  
template < typename T2 > RiCzH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '-KrneZ!  
现在代码看起来就很一致了。 \ Q0-yNt  
Fhbp,CX4p  
六. 问题2:链式操作 d;LBV<Z?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \t+q1S1  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |p @,]c z  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 m; m4/z3U  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 o3xfif  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P:tl)ob  
bPo*L~xdk  
template < typename T > H_+!.  
struct result_1 6ZwFU5)QE/  
  { q@&.)sLPgO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q)KLf\  
} ; r Q$Jk[Y  
zoO9N oUHW  
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^I%Xk  
2ZZF hj  
template < typename T > p/%B>Y >  
struct   ref CsW*E,|xyP  
  { 8CN 0Q&|  
typedef T & reference; 7EukrE<b'  
} ; Jz'8|o;^  
template < typename T > {;Ispx0m  
struct   ref < T &> pxO ?:B  
  { 4f{(Scg  
typedef T & reference; |h75S.UY  
} ; *WX,bN6Ot  
!mtX*;b(e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *Wmn!{\g  
tx01*2]pX  
template < typename T > RB `<Zw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y]!{ n W  
  { C`>|D [  
  return l(t) = r(t); UkV{4*E  
} )4/227b/(  
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。 @Zd/>'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q )b*; @  
CkA ~'&C  
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 ]>\!}\R<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tr $~INe  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 f;PvXq<7"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1%,AU  
最后的布局是: K\]I@UTwq  
                Add l~9P4 ,  
              /   \ VvTs87  
            Divide   5 .}zpvr8YP  
            /   \ sVJwe\!  
          _1     3 e.:SBXZ  
似乎一切都解决了?不。 <xWBS/K  
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。 @f wk  
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。 !O~5<tA[#1  
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: |6}:n,KA.  
$VLCD  
template < typename Right > `:fc*n,*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :6Oh?y@  
Right & rt) const zIjUfgO/M  
  { ]Y@ia]x&P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +8etCx  
} PgYq=|]`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I%<,JRAV  
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=xJcLA  
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。 4 9zOhG |  
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。 {_i.IPp~  
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。 |p7k2wzN  
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? ;+/[<bvd"  
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: ,/P)c*at5  
~J:"sUR  
template < class Action > |p1 pa4%}  
class picker : public Action Ni4*V3VB  
  { C3 m#v[+  
public : "|:I]ZB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} z|gG%fM  
  // all the operator overloaded >nL9%W}8M  
} ; `*nK@:  
eVYUJ,  
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。 e~,/Z\i  
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: ird q51{G  
 Py)'%e  
template < typename Right > uBe1{Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xe3t_y  
  { O]Mz1 ev|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4&c7^ 4w~  
} _(<D*V[  
9-9:]2~g!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cNd2XQB9=  
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。  FGP~^Dr/  
68^5X"OGF  
template < typename T >   struct picker_maker m%hUvG| i  
  { q3s +?&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t,2Q~ied=  
} ; 8VwByk8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `Oc`I9  
  { *&vySyt  
typedef picker < T > result; ul',!js?  
} ; 1JU1XQi  
+AT!IZrB2i  
下面总的结构就有了: /{~cUB,Um  
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。 DNy1} 3wg  
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。 ?kvkdHEO_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +I?T|Iin  
至此链式操作完美实现。 fJ?$Z|  
!:[kS1s>M  
vh~:{akR  
七. 问题3 j aj."v  
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。 `euk&]/^.)  
}Dig'vpMx  
template < typename T1, typename T2 > btC.EmX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;b""N,  
  { myj^c>1Iz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *1L;%u| [  
} k-( hJ}N  
?'_Q^O>  
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: Y(D@B|"'m  
#]yb;L  
template < typename T1, typename T2 > #<7ajmr  
struct result_2 %` c?cB  
  {  'S f  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ZR3x;$I~4  
} ; #0HF7C3  
xpf\S10e  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 3eV(2  
这个差事就留给了holder自己。 43mV~Oj  
    6' M"-9?G  
`3$S^|v  
template < int Order > hwmpiyu   
class holder; 4g#pQ  
template <> oy-Qy  
class holder < 1 > ~lR"3z_Z}  
  { &pZUe`3  
public : "/).:9],}  
template < typename T > }31z 35  
  struct result_1 w@P c7$EP  
  { 0;-S){  
  typedef T & result; UN&b]vg  
} ; f.gkGwNk  
template < typename T1, typename T2 > 7/;Xt&  
  struct result_2 ^ ,Bxq^'D  
  { &/7AW(?  
  typedef T1 & result; K/ q:aMq  
} ; ba?]eK   
template < typename T > Zcg=a_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )>)_>[  
  { K%<Z"2!+  
  return (T & )r; #]ii/Et#x  
} ?Rl?Pp=>  
template < typename T1, typename T2 > %aX<p{EY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~>@Dn40  
  { - v9V/LJ  
  return (T1 & )r1; V*U7-{ *a  
} $cev,OW6]  
} ; 9-+6Ed^2  
x C'>W"pY  
template <> ;bd\XHwMUP  
class holder < 2 > 63QSYn,t  
  { a$I; L  
public : $S$%avRX  
template < typename T > 39 JLi~j,  
  struct result_1 ~e[)]b3  
  { c@{,&,vsj  
  typedef T & result; B@]( ,  
} ; L4aT=of-  
template < typename T1, typename T2 > {y|y68y0+  
  struct result_2 (r,RwWYm  
  { #jV6w=I  
  typedef T2 & result; Mi\f?  
} ; S8" h9|  
template < typename T > mp~\ioI*d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ushQWP)  
  { t=~5 I >  
  return (T & )r; Nuk\8C  
} FuaGr0]  
template < typename T1, typename T2 > EOV<|WF>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =o=)EU{~  
  { p/WEQ2   
  return (T2 & )r2;  @4_CR  
} 9dw02bY`  
} ; ||7r'Q  
tkWWR%c"  
aO'$}rDf$  
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> >。 L[+65ce%*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8|7fd|6~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: MC3XGnT#5  
J6Mm=bO5  
return l(i, j) = r(i, j); c0Jf  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u=#!je  
(~{7e/)r  
  return ( int & )i; `c{i +  
  return ( int & )j; c*!bT$]~\  
最后执行i = j; bdqo2ZO  
可见,参数被正确的选择了。 $$ \| 3rj!  
k+-u 4W   
Y&k'4Y%  
2`t4@T  
x&)P)H0vn  
八. 中期总结 9VkuYm,3  
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: yq[C?N &N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e&F,z=XJ}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bM8b3, }?n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @8 @cpm  
>'Nrvy%&0  
g9I2SdaJ  
vK#xA+W  
fCZbIt)Eh  
~&k1P:#R  
九. 简化 V )1SZt@x  
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?aogdK$V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m+DkO{8F  
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: vyqlP;K  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BWL~)Hx  
  +-*/&|^等 /5suyM=U  
2. 返回引用。 mRfF)  
  =,各种复合赋值等 a+zE`uY  
3. 返回固定类型。 ykl./uY'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1NN99^ q  
4. 原样返回。 "v jFL9  
  operator, yBauK-7*c  
5. 返回解引用的类型。 N+!{Bt*  
  operator*(单目)  V '^s5  
6. 返回地址。 fVo)# Bj  
  operator&(单目) r6 ,5&`&  
7. 下表访问返回类型。 &{y- }[~  
  operator[] ]O7I7K  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T -C2V$1  
  operator<<和operator>> =wU08}  
H <F6o-*  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 J9I!d.U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Gt\F),@  
Lc+wS@  
template < typename Left > Thw E1M  
struct value_return 4\ H;A  
  { "+&|$*  
template < typename T > W?F+QmD  
  struct result_1 D19uI&U4  
  { q+e'=0BHd:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k=w%oqpN  
} ; mWUQF"q8  
: B$ d  
template < typename T1, typename T2 > /S\P=lcb  
  struct result_2 %{&yXi:mS  
  { N!/^s":  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =<iK3bPkU  
} ; Mh[;E'C6  
} ; LJfd{R1y+  
!4]w b!F  
 yYp!s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q*?LXKi  
/u*((AJ?Qv  
下面我们来剥离functor中的operator() E]6;nY?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~F+{P4%`<  
vUvIZa  
return l(t) op r(t) aJOhji<b#L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) t_x \&+W  
return op l(t) )g9Zw_3  
return op l(t1, t2) [$;6LFs }  
return l(t) op pDCQ?VW  
return l(t1, t2) op <i%.bfQ/-  
return l(t)[r(t)] + Q}Y?([  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mcpM<vY/H  
6i(nyA 2!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: B;2os^*  
单目: return f(l(t), r(t)); # x!47Y{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); R4]t D|  
双目: return f(l(t)); oOmPbAY  
return f(l(t1, t2)); qOV#$dkY  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;l7wme8Qk  
sD_Z`1  
struct meta_divide nRPy)L{  
  { f,k'gM{K  
template < typename T1, typename T2 > & LwR9\sh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pI,QkDJ0  
  { TmoODG>@  
  return t1 / t2; ,L6d~>=41  
} GTeFDm; T^  
} ; >ys>Q)  
w(eAmN:zR  
这个工作可以让宏来做: B'lWs;  
co|jUDu>W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @vCPX=c  
template < typename T1, typename T2 > \ 4=%Uv^M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #78p# E  
以后可以直接用 .`)\GjDv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) m5v9:5{  
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 XWf8ZZj  
(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。。。) B<I%:SkF@  
c'vxT<8fWW  
(es+VI2!&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 ic%<39  
+5JCbT@y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nws '%MK)  
class unary_op : public Rettype l|/h4BJ'  
  { B-@6m  
    Left l; Tu?+pz`h  
public : SWN i@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zy"L%i  
{W)Kz_  
template < typename T > 4h@jJm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (Ub=sC  
      { N&]v\MjI62  
      return FuncType::execute(l(t)); M$B9?N6  
    } _*>bf G  
+\fr3@Yc  
    template < typename T1, typename T2 > E5~HH($b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j#f+0  
      { C\ZL*,%}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xdd7OSc0{  
    } 0~iC#lHO  
} ; zcF~6-aQ  
o+4/L)h  
`TYQ^Zm  
同样还可以申明一个binary_op %g5TU 6WP  
w9rwuk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h3Nwxj~E  
class binary_op : public Rettype @{iws@.  
  { j6%X  
    Left l; 1XSA3;ZEc  
Right r; &=Gz[1 L  
public : Z3g6 ?2w6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *p`0dvXG2  
/`Yy(?,  
template < typename T > 5Q#;4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kfa7}f_  
      { Wb+^Ue  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); # =V%S 2~  
    } e6z;;C@'G  
lM86 *g 'l  
    template < typename T1, typename T2 > K_{f6c<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HJhPd#xCW  
      { jL(=<R(~y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -wH#B<'  
    }  }fpK{db  
} ; %6+J]U  
>@KQ )p' `  
CoDu|M%  
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 gD.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (o~f6pNB,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M#LQz~E  
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。 }S<2({GI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LZch7Xe3  
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。。。 1t_$pDF}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {hGr`Rh  
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) }`8g0DPuD9  
下面是修改过的unary_op h!5^d!2,  
~=h]r/b< U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %jdV8D#Q  
class unary_op @kvgq 0ab  
  { $#2ik~]>  
Left l; .;yy= Rj  
  d)1)/Emyj  
public : O<Qa1Ow7f  
 7?-eR-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )z&0 g2Am  
\HLI y  
template < typename T > 5LbU'5  
  struct result_1 j/4N  
  { ^.5 L\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O{zY(`[  
} ; )f-ux5  
0#lw?sv  
template < typename T1, typename T2 > _QbLg"O  
  struct result_2 @[#U_T- I  
  { ;>QED  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RqgH,AN  
} ; |:$D[=  
VgtW T`F.I  
template < typename T1, typename T2 > 1@q~(1-o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vCyvy^s-I  
  { R$' 4 d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m^rgzx19?  
} _ I8L#4\(=  
W7>4-gk  
template < typename T > sP$bp Z}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const agQzA/Xt  
  { 0L"CM?C  
  return OpClass::execute(lt(t)); j!q5Bc?  
} |-4C[5rM  
`,i'vb`W#b  
} ; f ZL%H0&  
zvf:*Na")  
;F9<Yv  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug b }S}OW2  
好啦,现在才真正完美了。 #mlTN3   
现在在picker里面就可以这么添加了: eZWN9#p2  
M[$(Pu  
template < typename Right > Qna ^Ry?6)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !-b4@=f:  
  { Z)EmX=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mt3j- Mw  
} xnmIo? hC  
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。 Oe4 l` =2  
0-pLCf  
Z]DO  
CXks~b3SD  
g66=3c9</6  
十. bind ez=$]cln  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 [?x9NQ{  
先来分析一下一段例子 WLW'.  
9 P_`IsVK  
hO(8v&ns3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vA@Kb3 ,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s:lar4>kM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]2(vO0~  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 _ vVw2HH  
我们来写个简单的。 rGuhYYvK  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :'?%%P  
对于函数对象类的版本: h^^zR)EVb  
4[a?. .X  
template < typename Func > yaD<jc(O  
struct functor_trait hDJq:g wD  
  { {Md xIp[  
typedef typename Func::result_type result_type; `)e;bLP  
} ; c[E{9wp v  
对于无参数函数的版本: #&0)kr66  
' Bb]< L`  
template < typename Ret > Epj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J01w\#62pQ  
  { 7)$U>|=  
typedef Ret result_type; J~KWn.  
} ; x3=W{Fv@4  
对于单参数函数的版本: ^6[KzE#*  
$fhrGe  
template < typename Ret, typename V1 > 8v@6 &ras@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B3K!>lz  
  { 1}#v<b$  
typedef Ret result_type; @?iLz7SPk  
} ; IGv_s+O-*  
对于双参数函数的版本: /]"&E"X"  
GY<ErS)2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Jfa=#`    
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H`q" _p:  
  { BT;hW7){9  
typedef Ret result_type; rHPda?&H  
} ; E@TX>M-&  
等等。。。 WRU/^g3O@'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I\DmVc\l  
T:o!H Xdj^  
template < typename Func > :zfnp,Gv  
struct func_return v#&r3ZW0  
  { 0fA42*s;  
template < typename T > ]#R'hL%f  
  struct result_1 a(Ka2;M4J  
  { Ze ~$by|9f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B+S &vV  
} ; 5w"f.d'  
]\5@N7h  
template < typename T1, typename T2 > `M/=_O3  
  struct result_2 -/|O*oZ  
  { I7TdBe-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2Fi>nJ  
} ; 0/hX3h  
} ; *I%r   
jC+>^=J(  
SjD,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 iY"I:1l.  
mN +~fu h  
template < typename Func, typename aPicker > j[NA3Vj1P  
class binder_1  {Uxa h  
  { !3U1HS-i62  
Func fn; 9XWF&6w6yf  
aPicker pk; h Vz%{R"  
public : #<f}.P.Uc  
S+H#^WSt  
template < typename T > c\FyX\ i  
  struct result_1 6G6Hg&B  
  { f Z$<'(t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /]%,C   
} ; u^a\02aV[  
>SpXB:wx  
template < typename T1, typename T2 > x n)FE4  
  struct result_2 8+Al+6d|!  
  { h`+Gs{1qw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IrQ8t!  
} ; ~-x8@ /   
nP?=uGqCBq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yq+<pfaqvK  
}l$M%Ps!a  
template < typename T > )?~3fb6^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WS9n.opl}  
  { Ug^C}".&  
  return fn(pk(t)); IcZ_AIjlk  
} ^% BD  
template < typename T1, typename T2 > S`2MQL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .vNfbYH(  
  { ka{9{/dz3  
  return fn(pk(t1, t2)); 1Uz'= a  
} !OWVOq8  
} ; hKtOh  
'KpCPOhfR  
D *W+0  
一目了然不是么? dvxD{UH  
最后实现bind /- z_"G  
!_E E|#`n  
Le9r7O:  
template < typename Func, typename aPicker > 1~8F&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z   
  { _/ j44q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5Zs"CDU  
} 8B;`9?CI  
\<|a>{`7]i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (ii 5pnq  
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。 }#z E`IT  
q_HC68YF,  
十一. phoenix ;hF>iw  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B) &BqZ&  
0uzis09  
for_each(v.begin(), v.end(), HP|,AmVLl  
( =sRd5aMs  
do_ qTC`[l  
[ E#Ynn6  
  cout << _1 <<   " , " i_g="^  
] 9 U1)sPH;  
.while_( -- _1), +A W6 >yV`  
cout << var( " \n " ) #W 1`vke3  
) [UNfft=K3P  
); hDmtBdE  
$>'}6?C.  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Jx-^WB  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor @A!Ef=R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q9pBS1Ej  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #[sC H  
%_M B-  
1mOZ\L!m*  
template < typename Cond, typename Actor > ']$ttfJB  
class do_while <9-tA\`8N  
  { 3Zsqx =w  
Cond cd; dDW],d}B;  
Actor act; RUf,)]Vvk  
public : /7@@CG6b  
template < typename T > }^G'oR1LF  
  struct result_1 Mp75L5  
  { @^Mn PM  
  typedef int result_type; ",E6)r  
} ; lO%Z4V_Mj  
n$y1kD  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} BdUhFN*  
5<IUTso5h  
template < typename T > ;Iw'TF   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gtJ^8khME  
  { .)|jBC8|}  
  do Y8.0R-:ZAN  
    { j='Ne5X1  
  act(t); %P_\7YBC>  
  } 'Twi @I  
  while (cd(t)); dge58A)Q  
  return   0 ; 8(KsU,%d  
} N<Bi.\XC  
} ; dcU|y%k%  
i/O!bq[o  
v{H23Cfh:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  i2)SSQ  
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。 (n"M)  
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。 ,~K_rNNZ  
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。 ?jw)%{iKYV  
下面就是产生这个functor的类: Z> QSZ48=  
A40 -])'!  
<n }=zu  
template < typename Actor > ":]O3 D{r  
class do_while_actor rorzxp{  
  { HH^{,53%  
Actor act; _?kf9.  
public : !"2 OcDFx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \nkqp   
&o4L;A#&  
template < typename Cond > _I{&5V~z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b% $S6.  
} ; H/)=  
lBQ|=  
\`>Y   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #l;Ekjfz  
最后,是那个do_ [n74&EH  
]-x#zp;=  
?N11R?8  
class do_while_invoker 7MGc+M(p  
  { BC@"WlD  
public : aE,x>I 7 D  
template < typename Actor > /f%u_ 8pV%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bL0+v@(r  
  { DMf^>{[  
  return do_while_actor < Actor > (act); d_5h6C z4  
} ~d{E>J77j  
} do_; !\awT  
Qs% f6rL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? B|,6m 3.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KL5rF,DME  
最后来说说怎么处理break和continue ~PlwPvWo  
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。 5I&^n0h|&  
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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