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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Onoi^MDy  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ZzET8?8  
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, |5|^[v   
L|4kv  
X6s6fu;  
a-\\A[E  
  class filler "5*n(S{ks  
  { p?S:J`q  
public : `WvNN>R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |r*btyOJk  
} ; %/!n]g-  
vq yR aaMf  
e6n1/TtqM  
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?M%5i  
|&vQ1o|}  
-#srn1A>  
Erz{{kf]1V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); sdP% Y<eAT  
MkJ}dncg*  
/MHqt=jP6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J~7E8  
v%c r   
b'Cy!dr  
 |/K+tH  
二. 战前分析 $#ks`$v M  
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。 +tFm DDx=  
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 !{5jP|vo  
\5UwZx\  
G!},jO*"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WS6pm6@A*!  
  /* --------------------------------------------- */ n|`L>@aw,  
vector < int *> vp( 10 ); K$_Rno"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1;E[Ml  
/* --------------------------------------------- */ MK"PCE5^i6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .])ubK_9  
/* --------------------------------------------- */ gI rVrAV#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1Y iUf  
  /* --------------------------------------------- */ X51pRP $R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7MIu-x|  
/* --------------------------------------------- */ *yp}#\rk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2Wz/s 0`  
Hm2}xnY  
O8+e: K[D  
h*2Q0GRX  
看了之后,我们可以思考一些问题: IE*GF27n  
1._1, _2是什么? oL0Q%_9hW  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \z!*)v/{-  
2._1 = 1是在做什么? is&A_C7yg  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 )yp+!\  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ]|g{{PWH  
S^|Uzc  
.Lz\/ OS  
三. 动工 SrzlR)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]Cy1yAv={  
;8m_[gfw  
>Ya+#j~CZ  
W,Q"?(+]B  
template < typename T > lV!ecJw$  
class assignment &$uQ$]&H  
  { \eD#s  
T value; 3c] oU1GfF  
public : .zr2!}lB  
assignment( const T & v) : value(v) {} :@KU_U)\  
template < typename T2 > wWm 1G)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =mV1jGqX  
} ; krwY_$q  
=1 g  
##VS%&{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g+8{{o=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment yv| |:wZC  
$(v1q[ig  
l +RT>jAmK  
J<dr x_gc  
  class holder -+4:} sD  
  { D-*`b&i48  
public : S8;Dk@rr(y  
template < typename T > g+BW~e)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RE/'E?G  
  { *IWO ,!  
  return assignment < T > (t); z VleJ!d  
} tU7,nE>p  
} ; A2 r1%}{  
V D+TJ` r  
|GgFdn`>  
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: \(Z'@5vC  
g/ONr,l`-  
  static holder _1; +@D [%l|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *njdqr2c~  
aW hhq@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s6SG%Vd  
而不用手动写一个函数对象。 e$>.x< Eq  
%lPAq  
b0PqP<{t  
tcOgF:  
四. 问题分析 F VW&&ft  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 #W[/N|~wx  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 :9H=D^J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3~H_UGw  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G]5m@;~l5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 88 ~BE ^  
Z 4NNrA#  
五. 问题1:一致性 s,>_kxuX  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| JSX-iHhW  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 t4)~A5s  
&UH .e  
struct holder v-2_#  
  { <+D(GH};  
  // pk2OZ,14Mj  
  template < typename T > E/x``,k  
T &   operator ()( const T & r) const jSVIO v:  
  { ]S+NH[g+  
  return (T & )r; P!yE{_%  
} D?~`L[}I!}  
} ; N{v <z 6  
6jjmrc[#}X  
这样的话assignment也必须相应改动: >#).3  
'&@'V5}C{  
template < typename Left, typename Right > *BzqAi0  
class assignment d dB}mk6  
  { |x*~PXb  
Left l; ` MIZqHM @  
Right r; SSO F\  
public : b|| c^f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bmN'{09@  
template < typename T2 > dWV.5cViP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~i 'Ib_%h  
} ; ;w ";s$  
Wkw.z  
同时,holder的operator=也需要改动: \C;cs&\Q  
]5W|^%  
template < typename T > +[C(hhk("  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2lNZwV7  
  { rn3GBWC_C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rvjPm5[t  
} 9^ITP!~e*  
b^b@W^\hn  
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。 0Q>f,}W%>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P)x&9OHV  
qP? V{N  
return l(rhs) = r; @{16j# 'R  
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。 9xL8 ];-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b*w izd  
${\iHg[vZ  
template < typename Tp > "HI&dC  
class constant_t tA'O66.  
  { *aF#on{  
  const Tp t; Dizc#!IGU  
public : >jxo,xz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |r2 U4 ^  
template < typename T >  ! K:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {RFpTh7f:  
  { %5<uQc9  
  return t; r|2Y|6@  
} 9m^"ca  
} ; J8Bz|.@Q  
L{_Q%!h3]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "w3#2q&  
下面就可以修改holder的operator=了 6qfL-( G  
1FC'DH!  
template < typename T > Zd$a}~4~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,h1 z8.wD|  
  { feg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )/VhkSXbG!  
} 67Z@Hg  
:u$nH9kwv  
同时也要修改assignment的operator() n/$1&x1  
S8-3Nv'  
template < typename T2 > <1i:Z*l.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r(=  
现在代码看起来就很一致了。 nn'a` N  
!,8jB(  
六. 问题2:链式操作 j >f  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [-}LEH1[p  
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。 ^Pqj*k+F  
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。 XV)<Oavs  
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。 jI})\5<R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct WE;QEA/  
MDkcG"O  
template < typename T > #O3Y#2lI  
struct result_1 9eOP:/'}w  
  { 6lW\-h`N G  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tf?syk+jB7  
} ; PvW {g5)S  
\*] l'>x1  
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: (`C#Tq  
PuyJ:#a  
template < typename T > 88%7  
struct   ref |C;8GSw>|F  
  { uL!QeY>k\  
typedef T & reference; hp ?4w),  
} ; @~t^zI1  
template < typename T > ^d2#J  
struct   ref < T &> e5\/:HpI  
  { kn2s,%\`<p  
typedef T & reference; [ 6+iR  
} ; @PH`Wn#S  
Ht >5R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Da.eVU;  
KZ8Hp=s  
template < typename T > 3<Qe'd ^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NX wthc3  
  { \YXzq<7  
  return l(t) = r(t); }_,\yC9F  
} T!-*;yu  
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。 +qN}oyL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |"}F cS y  
Vf28R,~m  
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 c~1+5&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0PfjD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 '0\,waEu  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Uk@du7P1k  
最后的布局是: 0j{Rsy   
                Add =K#5I<x  
              /   \ JATW'HWC|I  
            Divide   5 dJvT2s.t[  
            /   \ m |Isi  
          _1     3 2bu,_<K.  
似乎一切都解决了?不。 l', +l{\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。 j@g`Pm%u`  
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。 ^,-2";2Xh  
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: gX29c  
RCZ"BxleU  
template < typename Right > r{+P2MPW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QMO.Bnek  
Right & rt) const :V,agAMn  
  { (!cG*FrN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Sj=x.Tr\  
} g|STegg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SSr#MIS?  
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。 &A/k{(.XP  
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。 4F[4H\>'  
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。 \zCw&#D0Z  
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。 _E\Cm  
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? V{A_\  
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: _?VMSu  
w.7p D  
template < class Action > K_SURTys  
class picker : public Action y$Nqw9  
  { }Gvu!a#R  
public : qdW"g$fW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \v\f'eQ  
  // all the operator overloaded {[I]pm~n  
} ; .ei5+?V<i  
<cof   
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。 LE@<)}Au^  
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: QUQw/  
Am'%tw ~  
template < typename Right > /Z~} dWI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b((> ?=hh  
  { p<Oz"6_/~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ax)>rP,V  
} Q9G\T:^ury  
=Ch^;Wyt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |Eyn0\OA  
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。 uM"_3je{W2  
DXI{ jalL  
template < typename T >   struct picker_maker &~Hx!]uc  
  { pie8 3Wy>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !"d"3coQ?  
} ; SH1S_EQ<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > FF5|qCV/z  
  { IGnP#@`5]  
typedef picker < T > result; m;4qs#qCg?  
} ; n^lr7(!6  
3< 'bi}{  
下面总的结构就有了: 1m~-q4D)V  
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。 W9D~:>^YP  
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。 BjSd\Ul  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {D$5M/$  
至此链式操作完美实现。 |tr^ `Z  
;:PxWm|_  
zG* >g  
七. 问题3 N^Hj%5  
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。 jk\z-hd  
'.B5CQ  
template < typename T1, typename T2 > fxQ4kiI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xqQLri}  
  { -HU4Ow  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H`bS::JI-  
} iSP}kM}  
+RBX2$kB  
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: le|Rhs%Z%  
+HT?> k  
template < typename T1, typename T2 > xNd p]u  
struct result_2 Oq9E$0JW  
  { w/f?KN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,,c+R?D  
} ; H~NK:qRzK  
0-Ga2Go9  
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? Y*QoD9<T?;  
这个差事就留给了holder自己。 wgUgNwd1  
    kNd(KQ<.17  
LrH"d  
template < int Order > A\w"!tNM|  
class holder; egmNX't6f5  
template <> O))YJh"'_  
class holder < 1 > r_hs_n!6  
  { >ZwDcuJ~Lz  
public : *djVOC  
template < typename T > ) ^`V{iD  
  struct result_1 `iN H`:[w  
  { lyD=n  
  typedef T & result; U#G<cV79  
} ; 2!_DkE  
template < typename T1, typename T2 > .TM. v5B  
  struct result_2 2Krh&  
  { X#>:9  
  typedef T1 & result; C %i{{Y&l  
} ; eg1Mdg\a  
template < typename T > Itz[%Dbiq9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YuUJgt .1  
  { wEF"'T  
  return (T & )r; z"c,TlVN3  
} 4YSVy2x  
template < typename T1, typename T2 > Lz&FywF-l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D>-srzw  
  { !l-Q.=yw  
  return (T1 & )r1; YB1Jv[  
} 4:= VHd  
} ; hTQ8y10a  
tIT/HG_o  
template <> d=0{vsrB  
class holder < 2 > &`IJ55Z-)  
  { -EJj j {  
public : y(wb?86#W5  
template < typename T > >a;LBQ0  
  struct result_1 m al?3*x/  
  { H]}mg='kI  
  typedef T & result; 9vP#/ -g  
} ; '=`af>Nc  
template < typename T1, typename T2 > -(},%!-_  
  struct result_2 }9V0Cu1  
  { Nwo*tb:  
  typedef T2 & result; +|--}iE5n  
} ; X%$1%)C9  
template < typename T > vaLP_V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p}Um+I=1  
  { B7wzF"  
  return (T & )r; 29^(weT"]  
} e'sS",o*  
template < typename T1, typename T2 > ?kK3%uJy&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {9FL}Jrt  
  { R7 rO7M !  
  return (T2 & )r2; "A*;V  
} {"2Hv;x  
} ; Mh2Zj  
TBIr^n>Z<k  
VU1Wr|  
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> >。 ;H3~r^>c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: yIC C8M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: * a^wYWa  
<iBn-EG l>  
return l(i, j) = r(i, j); `oTV)J'~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) CTe!jMZ=  
}qJ`nN8  
  return ( int & )i; IE3GZk+a~  
  return ( int & )j; Y4+ ]5;B8  
最后执行i = j; Nt;1&dwUb  
可见,参数被正确的选择了。 aCJ-T8?'  
@ULd~  
(-],VB (+  
IR{XL\WF  
&7,:: $cu  
八. 中期总结 KF1Zy;  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: vQGv4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2r!- zEV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qnb/zr)p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor hE E1i  
oJ tmd}  
?,] eN&`  
CED[\ n  
1>/ iYf  
Qp7F3,/#  
九. 简化 YCVT0d  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 <(_Tanx9Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {6O} E9  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: P @J)S ?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~xv3R   
  +-*/&|^等 >xA( *7  
2. 返回引用。 zf]e"e  
  =,各种复合赋值等 OnU-FX<  
3. 返回固定类型。 4 aE{}jp1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M(yWE0 3  
4. 原样返回。 &^w "  
  operator, m?gGFxo  
5. 返回解引用的类型。 .<E7Ey#  
  operator*(单目) *Z\AO'h=Z  
6. 返回地址。 0_AIKJrL  
  operator&(单目) HRJ\H- V  
7. 下表访问返回类型。 #k1IrqUp  
  operator[] L]H' ]wpn=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N`{ 6<Z0  
  operator<<和operator>> ZNl1e'  
Vc6 >i|"-O  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +* F e   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: D>^g2!b:  
l D->1=z  
template < typename Left > ^QjkZ^<dD  
struct value_return 4e?bkC  
  { H DD)AM&p  
template < typename T > &EYoviFp  
  struct result_1 >j7]gi(  
  { 7=NKbv]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )#GF:.B  
} ; x3( ->?)D  
<$pv;]n  
template < typename T1, typename T2 > 1M 6^Brx  
  struct result_2 =HB(N|9_d  
  { EiaP1o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o~W,VhCP  
} ; GY %$7   
} ; @4Zkkjc4b  
Pd& Npp3  
R^=v&c{@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ay| |yn:  
hrO9_B|#  
下面我们来剥离functor中的operator() {; th~[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z,hBtq:-$  
%!AzFL J|Z  
return l(t) op r(t) Vugb;5Vl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V rd16s  
return op l(t) Q, "8Ty  
return op l(t1, t2) pr1bsrMuL  
return l(t) op )pe17T1|  
return l(t1, t2) op LE)$_i8gX  
return l(t)[r(t)] _yX.Apv]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xG(iSuz  
1G67#L)USq  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: L Ee{fc?{  
单目: return f(l(t), r(t)); [clwmx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k.jBu  
双目: return f(l(t)); #6~Bg)7AM  
return f(l(t1, t2)); u0,QsD)_X0  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]];pWlo!  
o|y_j4 9  
struct meta_divide +:=FcsY  
  {  qsXkm4  
template < typename T1, typename T2 > Z!^>!' Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) x{zZ%_F  
  { dT% eq7=  
  return t1 / t2; .-mIU.Nwi  
} X am8h  
} ; rPyjr(I"_  
WLw i  
这个工作可以让宏来做: r79 P|)\  
1%R${Qhr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ XTk :lzFH  
template < typename T1, typename T2 > \ 1#7|au%:)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Jr;w>8B),  
以后可以直接用 9&Un|cr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) b?Uk%Z]+v  
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 '0 )`.  
(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。。。) +HRtuRv0T  
]v),[]Xs  
kONn7Itbu  
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 #>\SK  
8IWT;%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P]y{3y:XxM  
class unary_op : public Rettype NIQ}+xpC  
  { $IX(a4'  
    Left l; dhxzW@'nIL  
public : 9+@z:j  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Mt`LOdiC_  
Z:>3AJuS_  
template < typename T > d}Guj/cx,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cZF|oZ6<  
      { KU{zzn;g  
      return FuncType::execute(l(t)); K0C"s 'q  
    } +zk5du^gZ  
bXc*d9]  
    template < typename T1, typename T2 > .E+O,@?<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .>[l@x"  
      { btnD+O66<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n{L^W5B  
    } >eo[)Y  
} ; ^'tT_ gT  
qrj f  
:k`Qj(7S  
同样还可以申明一个binary_op 8d8jUPFQ  
4I2:"CK06  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i%<NKE;v7m  
class binary_op : public Rettype 8rlf9m  
  { nHDKe )V  
    Left l; ,YBO}l  
Right r; X )Tyxppf'  
public : J1cz D|(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :eD-'#@$u  
RdyKd_0`Q  
template < typename T > 09P2<oFLn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5Uy *^C7M^  
      { ]3='TN8aQF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?q Q.Wj6Mj  
    } %(6+{'j~#  
{: _*P TVk  
    template < typename T1, typename T2 > No[9m_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VB4V[jraCF  
      { B=^M& {  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %uV,p!| )  
    } ''q;yKpaz  
} ; %`$:/3P$U  
Lk$Mfm5"M  
=N\$$3m?  
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 ;w]1H&mc*A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nm%qm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |E$q S)y  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~l] w=[ z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qRcg|']R  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 }2*qv4},!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tBZ?UAe;  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) {2 T:4i5  
下面是修改过的unary_op .=G3wox3  
F g):>];<9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l?m 3 *  
class unary_op + `'wY?  
  { A0;{$/  
Left l; ,-k?"|tQ  
  d Efk~V\  
public : 1B&XM^>/  
E#tfCM6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ygg(qB1q  
N.E{6_{S  
template < typename T > >,k2|m  
  struct result_1 7TypzgXNe  
  { n4XkhY|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =c#mR" 1  
} ; !{(crfXB  
G\k&s F  
template < typename T1, typename T2 > Pjvb}q=  
  struct result_2 `-b{|a J  
  { eW3?3l`fvt  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .v+J@Y a  
} ; 5RO6YxQ  
XknNb{. r  
template < typename T1, typename T2 > S}0-2T[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (o{x*';i4  
  { "iK'O =M  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vKdS1Dn1  
} lY,9bSF$  
" ? V;C  
template < typename T > !rqs!-cCQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UaQW<6+  
  { -{d(~XIo  
  return OpClass::execute(lt(t)); [6.<#_~{  
} I7'v;*  
&js$qgY  
} ; vt(n: Xk  
7VkjnG^!:  
$mf6!p4  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug PIQd=%?'  
好啦,现在才真正完美了。 TDg<&ND3  
现在在picker里面就可以这么添加了: =ty{ugM<  
B*QLKO:)i  
template < typename Right > NW21{}=4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =PjdL3 2  
  { we*E}U4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y~lOkH[z  
} NcSi%]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 w5Ucj*A\  
?$/W3Xn0%  
R-f('[u  
!g~u'r'1  
D42!#  
十. bind su8()]|0x  
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。 kO/;lrwC  
先来分析一下一段例子 0? KvR``Aj  
*tDxwD7  
/KO2y0`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YB]^Y^"e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #_Lgo  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bD 1IY1  
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。 o O1Fw1Y  
我们来写个简单的。 U\YzE.G1]S  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: reoCyP\!!  
对于函数对象类的版本: >lO]/3j1  
]XfROhgP=  
template < typename Func > >+ Im:fD  
struct functor_trait 5 ^tetDz}  
  { eGbjk~,f'  
typedef typename Func::result_type result_type; FJsg3D*@J  
} ; xw1n;IO4  
对于无参数函数的版本: M_;hfpJZ  
>~G _'~_f  
template < typename Ret > j5 W)9HW:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S%Z2J)H"  
  { z'Fu} ho  
typedef Ret result_type; zids2/_*  
} ; {'f=*vMI  
对于单参数函数的版本: D}pN sQ  
X]Ma:1+  
template < typename Ret, typename V1 > 1jj.oa]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > QPz3IK%   
  { m'L8z fX  
typedef Ret result_type; {UOR_Vt!*  
} ; D{, b|4  
对于双参数函数的版本: *W1:AGpz  
4VlQN$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $4rMYEn08  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^36m$J$  
  { |z.Z='`  
typedef Ret result_type; FZJ sZeO  
} ; X}j_k=,C  
等等。。。 ?C|b>wM/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c_.4~>qw  
J [ 4IO  
template < typename Func > 7D)i]68E  
struct func_return +Zi@+|"BCN  
  { ]`O??wN  
template < typename T > 2z=aP!9]  
  struct result_1 N:7;c}~  
  { 8j&LU,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )|i]"8I  
} ; H{fOAv1*  
c=\H&x3X  
template < typename T1, typename T2 > Ni) /L( &  
  struct result_2 DM)%=C6<  
  { ~;B@ {kFY)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BJI"DrF  
} ; u MM?s?q  
} ; KZt4 dr  
*Z=:?4u  
y6 _,U/9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 J+20]jI  
|c5r&oM&m  
template < typename Func, typename aPicker > IA?v[xu  
class binder_1 fp2.2 @[  
  { K#<cuHGC  
Func fn; )M(-EDL>Qk  
aPicker pk; BjyGk+A   
public : |oI]  
j_2yTz"G-  
template < typename T > NT<> LWo  
  struct result_1 2YL)" w  
  { a jyuk@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f)/5%W7n}  
} ; ('7qJkV  
l^*'W(%  
template < typename T1, typename T2 > \gjY h2>  
  struct result_2 ,8MUTXd@ V  
  { 8KrqJN0\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iw ==q:$  
} ; n_X)6 s  
eL7\})!W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +:&,Ts/  
Tf1G827  
template < typename T > 5bKm)|4z6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K~B@8az  
  { bW9a_myE  
  return fn(pk(t)); -l# h^  
} 6+hx64 =  
template < typename T1, typename T2 > =6N%;2`84  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }pzUHl>  
  { qz .{[ l  
  return fn(pk(t1, t2)); ^k7`:@ z0U  
} |6d0,muN  
} ; %kRQ9I".  
..g?po  
1D/9lR,  
一目了然不是么? dq&N;kk |  
最后实现bind wNX2*   
Fuuy_+p@G  
E0Y>2HOuL  
template < typename Func, typename aPicker > lS.&>{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) gISG<!+X^  
  { cU^Z=B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6pHn%yE*  
} >)sB# <e  
im6Rx=}E{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 E~y@ue:  
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。 V#Hg+\{d  
TC%ENxDR  
十一. phoenix ~x:B@Ow  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: TNHkHR[&  
+l " z  
for_each(v.begin(), v.end(), xElHYh(\  
( #H;yXsR `  
do_ KG! W,tB  
[ E mUA38  
  cout << _1 <<   " , " GRt1]%l#$  
] ?Z ]5 [  
.while_( -- _1), q (?%$u.  
cout << var( " \n " ) NZ}DbA+g;|  
) -f+U:/'.>v  
); &ZmHR^Flz  
{g%F 3-  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: TbY <(wrMZ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor U=<d;2N#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `H:5D5]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: m3cO { 1I  
^WZcM#~TL  
`pHlGbrW  
template < typename Cond, typename Actor > Od?M4Ed(  
class do_while ?W#>9WQi  
  { -W^jmwM   
Cond cd; b?p_mQKtZ  
Actor act; Bbb_}y|CA  
public : ]7*Z'E  
template < typename T > UJqDZIvC  
  struct result_1 eX;Tufe*(Q  
  { ~s :M l  
  typedef int result_type; {Q&@vbw'  
} ; tKnvNOhn  
lcv&/ A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k3-'!dW<  
YkPc&&#  
template < typename T > Slk__eC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AjTkQ)  
  { Z# +{ksU  
  do V! sT2  
    { f`8]4ms"  
  act(t); ] Q 'Ed  
  } ^x! N]  
  while (cd(t)); / _N*6a~  
  return   0 ; y%y F34  
} @AXRKYQ{t  
} ; rRTAWAs%T  
3$.R=MQ7  
x >u \  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h83;}>  
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 W/RQ(  
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。 kl0!*j  
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。 X-tc Ud  
下面就是产生这个functor的类: kIm)Um  
j^t#>tZS  
O4Wn+$AN  
template < typename Actor > }b// oe7  
class do_while_actor ?0v(_ v  
  { 7*!h:rg  
Actor act; %n^jho5  
public : 6#,VnS)`q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7e{w)m:A  
G_fP%ovh  
template < typename Cond > l!U_7)s/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; To x{Sk3L  
} ; j}0W|*  
IZ<d~ [y  
mkA1Sh{hX>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *rY@(|  
最后,是那个do_ :# 1d;jx  
lJ+05\pE  
W?a{3B   
class do_while_invoker C~16Jj:v  
  { r<Il;?S6  
public : \#(3r1(  
template < typename Actor > q*^Y8s~3I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const J! ;g.q  
  { T gpf0(  
  return do_while_actor < Actor > (act); .'zXO  
} bITc9Hqc  
} do_; 54TW8y `h  
9uV'# sR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zJp}JO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hJqLH ?Ri  
最后来说说怎么处理break和continue +*dG 'U6  
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。  8>Y  
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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