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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Mdsn"Y V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cJd~UQ<k  
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, (ec?_N0=  
eEePK~%c  
uIvy1h9m  
NK2Kw{c"iI  
  class filler [x ?38  
  { JziuwL5,  
public : Lg0Vn&k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} tT'*Uu5  
} ; T$5u+4>"  
y Q-&+16^  
/_5I}{  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: @,F8gv*  
l)< '1dqe  
I ugYlt  
W+-a@)sh3Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4HQP,  
hqIYo .<  
N=^{FZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r63_|~JVB<  
55MrsiW  
[`nY /g:  
")'o5V  
二. 战前分析 YhYcqE8  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 0OO$(R*  
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 3o&PVU? Q  
j/`- x  
:Fz;nG-G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?piv]Z  
  /* --------------------------------------------- */ Ca?5bCI,  
vector < int *> vp( 10 ); M9'Qs m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7pMQ1- (  
/* --------------------------------------------- */ U]tbV<m%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jX}}^XwX  
/* --------------------------------------------- */ <NZ^*]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S*-n%D0q5  
  /* --------------------------------------------- */ k~Qb"6n2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7\m.xWX e  
/* --------------------------------------------- */ sVtx h]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <`,pyvR Kv  
4A^=4"BCV  
!Z[dK{ f"  
eIBHAdU+g/  
看了之后,我们可以思考一些问题: .|[ZEXq  
1._1, _2是什么? EN />f=%  
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。 ]L#6'|W  
2._1 = 1是在做什么? [,[;'::=o4  
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。 6REv(E]  
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。 2c`m8EaJ  
?tS=rqc8oW  
NBHS   
三. 动工 $Y.Z>I;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7OY<*ny  
iU3)4(R  
T&Z%=L_Q  
[~03Z[_"/  
template < typename T > ],CJSA!5F  
class assignment #U45;idp  
  { ru[W?O"  
T value; 7 zo)t1H1  
public : vH/<!jtI  
assignment( const T & v) : value(v) {} 37GJ}%Qs  
template < typename T2 > EN6a? }5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } np3$bqm  
} ; g&9E>wT  
;/+VHZP;  
 +]Ca_`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y2709LWmP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i bA Z*I  
Q WVH4rg  
;d$PQi  
*fyC@fI>  
  class holder ^DVj_&~  
  { d'ddxT$GG  
public : ;AyE(|U+  
template < typename T > W/_=S+CvK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lg` Qi&  
  { >;V ? s]  
  return assignment < T > (t); #U45H.Rz  
} @V{s'V   
} ; Tdtn-  
]"bkB+I  
jO xH' 1I  
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: n5CjwLgu\b  
MG ,exN @  
  static holder _1; i'&KoR ?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 KWtLrZ(j  
.w5#V|   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z d 9Gi5&  
而不用手动写一个函数对象。 _~!*|<A_  
l{oAqTN  
jR8~EI+  
8 tq6.%\  
四. 问题分析 f1GV6/| m  
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。 <L|eY(:  
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。 s/[15  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0tbximmDb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i*3 4/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :&D>?{b0  
|Y' xtOMX  
五. 问题1:一致性 U 7mA~t2E  
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?| mNkS!(L6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L B`=+FD  
}G^Bc4@b  
struct holder bg.f';C  
  { XE8~R5  
  // L~e\uP  
  template < typename T > 2q}M1-^  
T &   operator ()( const T & r) const _4qP0LCa  
  { |lH~nU.*  
  return (T & )r; A*l(0`aWq  
} v_Om3i9$E  
} ; +zodkB~)  
K"'W4bO#7  
这样的话assignment也必须相应改动: &8!* u3  
c%1 <O!c  
template < typename Left, typename Right > *&p`8:  
class assignment zTi %j$o  
  { ;)Rvk&J5  
Left l; p x;X}Cd  
Right r; ]{0R0Gr94  
public : Ao%E]M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "0Xa?z8"  
template < typename T2 > \(UEjlo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `>:ozN#)\  
} ; i<<NKv8;  
ydp?%RB3w  
同时,holder的operator=也需要改动: TTjj.fq6  
h%e}4U@X  
template < typename T > )@DT^#zR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S-^y;#=  
  { }\5^$[p  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [\N,ow,n  
} ?>47!):-*  
R03V+t=  
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。 1g`$[wp|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }>:v  
=IBdnEz:M  
return l(rhs) = r; ,=KJ7zIK?  
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。 [~$Ji&Dd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S!gV\gEbDj  
`o(PcX3/}  
template < typename Tp > Qxj &IX  
class constant_t )fSQTbB;0  
  { PN0l#[{EN  
  const Tp t; @D K,ka(  
public : \~ O6S`,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hNXP-s  
template < typename T > U+sAEN_e k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $?p^ m`t_  
  { s]Z/0:`  
  return t; `+]9+:tS  
} W&`_cGoP  
} ; A S;ra,x  
C/dqCUX:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cw#p!mOi~  
下面就可以修改holder的operator=了 V/i&8UMw  
hnS ~r4  
template < typename T > N3E Qq~lX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?b, eZ+t  
  { %Bg} a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  8YFfnk  
} 6TS+z7S81L  
h &9Ld:p  
同时也要修改assignment的operator() m<00 5_Z0Q  
SF KW"cP  
template < typename T2 > sAS\-c'6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } R(@7$  
现在代码看起来就很一致了。 Md'd=Y_0  
P7d" E  
六. 问题2:链式操作 m *8[I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 k!O#6Z  
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。 ]qL#/   
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。 ->&AJI0  
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。 LKY4rY!|@d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2;.7c+r0  
D8slSX`6j  
template < typename T > u$x H iD  
struct result_1 Z 2Fm=88  
  { (.7_`T6QG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h";G vjy  
} ; rP,i,1Ar 4  
ZN5\lon|Y  
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: {'G@-+K  
Hk8:7"4Q  
template < typename T > F6Zl#eL  
struct   ref KbVV[ *  
  { 7qA);N  
typedef T & reference; K97lP~Hu  
} ; F >2t=r*9  
template < typename T > LlL\7?_;  
struct   ref < T &> Zu:cF+h l  
  { "QACQ-  
typedef T & reference; t*y4)I !gR  
} ; HY9H?T  
kvv-f9/-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z~+_sTu  
r]Da4G^  
template < typename T > G+AD &EHV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const j2deb`GD  
  { 6'395x_ .\  
  return l(t) = r(t); K+Al8L?K_  
} "Q'#V!  
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。 u].=b$wHHM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O[y.3>l[s  
Ki}PO`s  
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 lYT}Nc4"="  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5.F.mUO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mN@)b+~(S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3lhXD_Y  
最后的布局是: ST)l0c+Y>  
                Add |uV1S^ !A  
              /   \ Yi&;4vC  
            Divide   5 IV;juFw}G  
            /   \ I:u xj%  
          _1     3 -'3vQXj&  
似乎一切都解决了?不。 >FFZ8=  
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。 vTQQ d@  
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。 mJ<rzX  
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: gWqmK/.U.0  
vLD Ma>  
template < typename Right > @5\OM#WT~&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |^C?~g  
Right & rt) const %>Z=#1h/a  
  { pK1P-!c  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WW0N"m'  
} wJ1qJ!s@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HB{w:  
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。 `x~k}  
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。 F0o7XUt  
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。 z 4Qz9#*"^  
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。 ].pz  
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? #l2wF>0  
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:  S&]+r<  
s) u{A  
template < class Action > 91E!4t}I  
class picker : public Action e%`gD*8  
  { ruS/Yh  
public : })T}e7>T  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]2QZ47  
  // all the operator overloaded o B_c6]K  
} ; 3%{XJV   
|Q`}a %  
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。 }C"EkT!F  
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: 60[f- 0X  
8xDS eXh;  
template < typename Right > jkQv cU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5b0Ipg  
  { )AXTi4MNp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;T/W7=4CZ  
} .=3Sm%  
K7M7T5<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Tcz67&c |W  
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。 ppN96-]^0  
|q^e&M<  
template < typename T >   struct picker_maker rVzj LkN^  
  { P-K\)65{Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !O@qqg(>  
} ; ]d_Id]Qa+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "@Ra>qb  
  { Ik>sd@X*|  
typedef picker < T > result; %((F} 9_6  
} ; tQ5gmj  
L7G':oA_`p  
下面总的结构就有了: .MhZ=sn  
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。 qeQTW@6 F  
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。 <4^ _dJ9=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  h#^IT  
至此链式操作完美实现。 @NlnZfMu  
QL-((dZ<  
{[hV ['Awv  
七. 问题3 !vr">@}K  
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。 /(BQzCP9O;  
V7N8m<Tf  
template < typename T1, typename T2 > {{ R/:-6?@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *oY59Yf  
  { QJTGeJ Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t2BkQ8vr  
} bICi'`  
MkC25  
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: W~.1f1)  
WfhQi;r  
template < typename T1, typename T2 > p W:[Q\rSj  
struct result_2 Q pz01x  
  { 8~ .r/!wfy  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >sm< < gVb  
} ; A{: a kK  
Z=z'j8z3  
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? |08tQ  
这个差事就留给了holder自己。 QVL92"  
    :o*{.  
Fb*^GH)J  
template < int Order > UB|Nx(V s  
class holder; 8 fVI33  
template <> @+syD  
class holder < 1 > j()_ VoB1  
  { M< *5Y43  
public : U.crRrN  
template < typename T > _;yp^^S  
  struct result_1 ~uqJ@#o{  
  { 8{6KWqG\  
  typedef T & result; *P$5k1  
} ; i'L7t!f}o  
template < typename T1, typename T2 >  M)Yu^  
  struct result_2 3_J9SwtN  
  { |5V#&e\ES  
  typedef T1 & result; +"?K00*(  
} ; -F4CHpua  
template < typename T > O#H`/z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YCeE?S1gk3  
  { ZJP.-`U  
  return (T & )r; A_{QY&%m  
} b?CmKiM%  
template < typename T1, typename T2 > W+H 27qsv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yT-m9$^v  
  { r@e_cD] M  
  return (T1 & )r1; %HL@O]ftS  
} #8R\J[9  
} ; d}>Nl$  
jXGr{n  
template <> BpDf4)|  
class holder < 2 > yh]#V"W3  
  { X3!btxa% t  
public : bRLmJt98P  
template < typename T > lR{eO~'~V  
  struct result_1 #| A @  
  { cI?dvfU?  
  typedef T & result; S@Yb)">ZQ  
} ; JXftQOn  
template < typename T1, typename T2 > ah"2^x  
  struct result_2 UQPd@IVu6  
  { aP cO9  
  typedef T2 & result; < hZA$.W3  
} ; 6@wnF>'/\  
template < typename T > 6.EfM^[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )UI T'*ow  
  { UrH^T;#  
  return (T & )r; *B)>5r  
} &%f y  
template < typename T1, typename T2 >  3i?{E ^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &hB~Z(zS!  
  { Z!G;q}zZ!  
  return (T2 & )r2; GaSk &'n$Y  
} w{F8]N>0<  
} ; h[C!cX  
yf3%g\k  
{Ylj]  
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> >。 9H1R0iWW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >P>.j+o/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (4$lB{%  
4D$$KSa  
return l(i, j) = r(i, j); , j'=sDl  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6DaH+  
m1]rLeeEt  
  return ( int & )i; JI3AR e?y  
  return ( int & )j; &ad9VB7  
最后执行i = j; me1ac\  
可见,参数被正确的选择了。 p % 3B^  
%ghQ#dZ]&  
^5 F-7R8Q  
{KeHqM}e  
EK@yzJ%  
八. 中期总结 KP _=#KD  
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: wjq f u /  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5>KAVtYvc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -g IuL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  Tx/  
 Ca@[]-_H  
-R~;E[ {%  
 O7s0M?4  
#T#&qo#  
z.e%AcX  
九. 简化 1 YMaUyL 1  
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。 &^ =t%A%#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g}ciG!0  
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: xfkG&&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 '[qG ,^f  
  +-*/&|^等 'bY^=9&|  
2. 返回引用。 ;l4rg!r(S  
  =,各种复合赋值等 q,aWF5m@  
3. 返回固定类型。 +**H7: bO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^T(l3r  
4. 原样返回。 =ub&@~E  
  operator, mgG0uV  
5. 返回解引用的类型。 duXv [1  
  operator*(单目) nP 2rN_:4  
6. 返回地址。 ef f6=DP  
  operator&(单目) ^._)HM  
7. 下表访问返回类型。 ~UK) p;|  
  operator[] fR6ot#b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :Q+ rEjw+  
  operator<<和operator>> 9VV  
H$(%FWzQ%  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 "}7K>|a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kVkV~  
<g>_#fz"K  
template < typename Left > 2?Q IK3"v  
struct value_return # Sb1oLC  
  { v}xz`]MW<,  
template < typename T > AJt0l|F  
  struct result_1 y"e'Gg2  
  { 1'c!9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {(D$ Xb  
} ; [Gh T.  
\dIIZSN  
template < typename T1, typename T2 > "h$A.S  
  struct result_2 Bq79Ev .-  
  { ptb t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %?X~,  
} ; zJ|Ek"R.  
} ; 1kb?y4xeJ  
K JPB-  
Ln[R}qD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait SQ>.P  
~S"G~a(&j  
下面我们来剥离functor中的operator() ZS>}NN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: m[ay  
K`(STvtM  
return l(t) op r(t) d!G%n *  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NjYpNd?g  
return op l(t) KSh<_`j  
return op l(t1, t2) 3z\:{yl  
return l(t) op ,_u8y&<|I  
return l(t1, t2) op 5y}}?6n+  
return l(t)[r(t)] .[= 0(NO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -M%n<,XN0  
Pk~P  
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: qZKU=HM  
单目: return f(l(t), r(t)); !rTh+F*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  $Jb+}mlT  
双目: return f(l(t)); W zy8  
return f(l(t1, t2)); ?*[t'D9f-  
下面就是f的实现,以operator/为例 :#d$[:r#  
7S2Bm]fP  
struct meta_divide !x;T2l  
  { 8* >6+"w  
template < typename T1, typename T2 > =]-!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N+HN~'8r  
  { r^WO$u|@i  
  return t1 / t2; ;#` Z(A}  
} f+fF5Z\  
} ; 'PV,c|f>  
JS({au  
这个工作可以让宏来做: WQiEQ>6(t(  
.LnXKRd{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *% Vd2jW/  
template < typename T1, typename T2 > \ s) V7$D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "^22 Y}VB  
以后可以直接用 ;\4}Hcg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5xTm]  
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 _V-@95fK  
(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。。。) ;[g v-H  
+Nc|cj  
?P{C=Td2z  
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 N5%~~JRO  
47`{ e_YP0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t!D=oBCro  
class unary_op : public Rettype fm&l 0  
  { [#3:CDT  
    Left l; HmbTV(lC  
public : G dL\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6NJ La|&n  
U NQup;#h  
template < typename T > 9XobTi3+'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?D57HCd`n  
      { \m5:~,p=  
      return FuncType::execute(l(t)); =*8"ci $  
    } !QcgTW)T  
lS XhHy  
    template < typename T1, typename T2 > }! zjj\g^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W!XFaA$  
      { 7D9R^\K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r-4I{GPb  
    } 0 I;>du  
} ; ;bP7|  
|06J4H~k  
zrnc~I+  
同样还可以申明一个binary_op ax>en]rNP  
]y-r I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cpu+"/\  
class binary_op : public Rettype *Vv ;NA/  
  { -s:JD J*  
    Left l; sDJ5'ul  
Right r; Br \/7F  
public : V&h ,v%$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eA{,=, v)  
t m5>J)C  
template < typename T > ,2&'8:B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RDzL@xCcn  
      { ' ["Y;/>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =wS:)%u  
    } z-krL:A  
PcDPRX!@  
    template < typename T1, typename T2 > {'>X6:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9Ki86  
      { .}Bb :*@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -cY /M~  
    } 0A5xG&  
} ; "=4=Q\0PT  
w$61+KHK  
 b$rBxe\  
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 zx=A3I%7 A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1REq.%/=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ELY$ ]^T  
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。 JK,#dA#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! RR`?o\  
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。。。 HV>|f'45  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K{q(/>:  
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) [}P|OCW  
下面是修改过的unary_op EMs$~CL4  
kIXLB!L2b^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r~t&;yRv  
class unary_op 4~Lw:o1a  
  { b-~`A;pr  
Left l; c{FvMV2em  
  &,NHk9.aq  
public : z^Oiwzo  
}c&Zv#iO6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;&JMBn]J  
M{O2O(  
template < typename T > Eq'{uV:  
  struct result_1 6@Eip[e  
  { 9;h 1;9sC|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 63:ZDQ  
} ; K;[V`)d'  
2Ybz`O!  
template < typename T1, typename T2 > Kpj0IfC,10  
  struct result_2 u7a4taM$d  
  { :hxfd b-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FUq@ dUv  
} ; ?+`Zef.g  
QKCk. 0Xe  
template < typename T1, typename T2 > vcV=9q8P1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @iWIgL  
  { H+*o @0C\~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]IyC  
} ';b/D   
vQBfT% &Q-  
template < typename T > \>,{)j q;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '<1T>|`/t  
  { QD"V=}'?  
  return OpClass::execute(lt(t)); n %"s_W'E  
} ShGR !r<  
L & PhABZ  
} ; u!{P{C  
??1V__w  
Gi;e Drgj~  
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 dVCBpCxI  
好啦,现在才真正完美了。 yt_?4Hc"  
现在在picker里面就可以这么添加了: "d.qmM  
oSy[/Y44a  
template < typename Right > 5F <zW-;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (Ptv#LSUX  
  { JNX7]j\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;QgJw2G  
} :LcR<>LZ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 s "*Cb*  
<VgnrqF6:  
WnHf)(J`"  
`wk#5[Y_  
4y)"IOd#|  
十. bind oD!72W_:  
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。 N,Y<mX  
先来分析一下一段例子 *K m%Vl  
6 D~b9 e  
4[+n;OI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]S%qfna e1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )v ['p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2ht<"  
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。 dwJ'hg  
我们来写个简单的。 MdEZ839J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]j_S2lt  
对于函数对象类的版本: hc~--[1c:  
Hh54&YKZ  
template < typename Func > qw"`NubX  
struct functor_trait }bix+/]  
  { LFg<j1Gk`  
typedef typename Func::result_type result_type; 3go!P])  
} ; F(@|p]3*  
对于无参数函数的版本: wf8vKl#Kfw  
[ &R-YQ@  
template < typename Ret > 0)9GkHVu(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Cw Z{&  
  { Kw925@W  
typedef Ret result_type; VbA#D4;  
} ; (AR-8  
对于单参数函数的版本: Zf(ucAhL  
;~/  
template < typename Ret, typename V1 > vxbO>c   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #T !YFMh;  
  { p3sz32RX  
typedef Ret result_type; h2uO+qEsu  
} ; Wq"pKI#x  
对于双参数函数的版本: SznNvd <  
y"2#bq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > I#$u(2.H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]iPTB  
  { HHg=:>L z  
typedef Ret result_type; {N7,=(-2=  
} ; 0=-h9W{zI  
等等。。。 QN*'MA"M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sowkxw.^Q  
@bD,^3U  
template < typename Func > {Ivu"<`L3  
struct func_return B4U+q|OD#  
  {  q#MA A_  
template < typename T > V{c n1Af  
  struct result_1 gqG l>=.m  
  { 9)mJo(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5 _] i==M  
} ; ydoCoD w  
u~a<Psp&|  
template < typename T1, typename T2 > J#'c+\B<2X  
  struct result_2 CUY2eQJ{U  
  { %Ix^Xb0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2/(gf[elX  
} ; tPFV6n i  
} ; LTFA2X&E=  
y{"8VT)  
L88oh&M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lD 9'^J  
)UN@|IX  
template < typename Func, typename aPicker > D Q~+\  
class binder_1 H-0deJ[>  
  { ]TD]    
Func fn; vW YN?"d  
aPicker pk; O+z-6:`  
public : [R& P.E7w'  
E)>6}0P  
template < typename T > 5?6 ATP:[  
  struct result_1 W\FKA vS  
  { h:j-Xd$H+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GRlA 9Q  
} ; Q:@Y/4=  
4[rD|  
template < typename T1, typename T2 > !4-NbtT  
  struct result_2 :t9(T?2  
  { <>2QDI6_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?Yz.tg  
} ; (Tc ~  
yh lZdF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Vv6xVX  
574 b]  
template < typename T > A5 8i}G9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >8jDW "Ua  
  { /WMG)#kw'  
  return fn(pk(t)); hq\KSFP  
} | M-@Qvgh  
template < typename T1, typename T2 > 0D 0#*J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6S ]GSS<  
  { Dt.OZ4w5  
  return fn(pk(t1, t2)); I>G)wRpfR'  
} [NaU\;w\  
} ; E2%7v  
pmHd1 Wub  
h7(twct  
一目了然不是么? 2c9@n9Vx3a  
最后实现bind I caIB)  
^W#[6]S  
$W` &7  
template < typename Func, typename aPicker > D {>, 2hC  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $m{\<A  
  { Wpj.G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); nc@ul')  
} x-Xb4?{  
6^|bKoN/ f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `qs'={YtU  
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。 QZQ@C#PR;  
;|9VPv/  
十一. phoenix o)1wF X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lywcT! <  
1\zI#"b ^  
for_each(v.begin(), v.end(), Zj`eR\7~  
( TX;OA"3=\-  
do_ %'^m6^g;  
[ .8.ivfmJh  
  cout << _1 <<   " , " ) @))3  
] ?86h:9  
.while_( -- _1), Bg7?1m  
cout << var( " \n " ) <J`_Qc8C  
) APK@Oq  
); gxt2Mq;q~}  
SHz& o[u  
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: eb.`Q+Gb  
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 LnR3C:NO k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r@s, cCK9?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ub.pJJlC  
uiHlaMf  
X3 a:*1N  
template < typename Cond, typename Actor > rKi)VVkx_  
class do_while i.K}(bo;b  
  { a$9UUH-|  
Cond cd; azOp53zR  
Actor act; wiwJD}3h'  
public : r("7 X2f  
template < typename T > 9f BD.9A  
  struct result_1 p'xj:bB  
  { `{tykYwCLc  
  typedef int result_type; <NS= <'U  
} ; d@#=cvW  
*%8,G'"r?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y]P $|JW):  
sU+~#K$ b  
template < typename T > +{Q\B}3cj1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fI"`[cA"]  
  { B_}=v$  
  do ~(hmiNa;  
    { ixfkMM ,W  
  act(t); vz@QGgQ9~2  
  } $,6=.YuY  
  while (cd(t)); QW~o+N~~  
  return   0 ; 4I,@aj46  
} #yU4X\oO  
} ; ?]paAP;4  
3c-ve$8u~  
~ZvZ k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hpAIIgn  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 gvsS:4N"Nq  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 =]7 \--  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 L6Ynid.k  
下面就是产生这个functor的类: (<8T*Xo  
! '2'db  
V(w[`^I>~  
template < typename Actor > >n` OLHg;  
class do_while_actor NWoZDsu  
  { T,H]svN5p  
Actor act; XP{ nf9&  
public : ;gW~+hW^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8mCr6$|%  
%*jpQOw  
template < typename Cond > XWB>' UDQ#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; tQ|b?3  
} ; ]JhtO{  
a"WnBdFZ  
~vF.k,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `5q`ibyPI  
最后,是那个do_ {]Lc]4J  
&4{%3w_/  
d(]LRIn~1  
class do_while_invoker 4J I;NN  
  { !gT6S o  
public : !;R{-  
template < typename Actor > OgOu$.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t^h>~o' \  
  { ]8H;LgM2  
  return do_while_actor < Actor > (act); 59EAqz[:  
} o'H$g%  
} do_; <(^-o4Cl  
^2=Jv.2{|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? mTs[3opg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,eZ'pxt  
最后来说说怎么处理break和continue "BzRL g!J  
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。 A:p0p^*  
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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