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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~N; dX[@BT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S1)g\Lv  
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, Ksh[I,+N\  
tj0 0xYY  
H|aC(c  
(zy|>u  
  class filler g'T L`=O  
  { 7b-[# g  
public : 9Z=hg[`]<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kSol%C  
} ; *P7n YjG  
>YXb"g@.  
P8=J0&5  
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: y]obO|AH  
!,Gavt7f  
`FNU- I4s  
)v+&l9D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); oNl-! W   
--TH6j"  
n%;tVa  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q2]7|C  
"30=!k  
[:e>FXV  
w^HI lA  
二. 战前分析 -:L7iOzgD  
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。 :4X,5X7tW=  
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 5oYeUy>N  
H3d|eO4+W  
SJj_e-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .3Smqwm=Y  
  /* --------------------------------------------- */ ujX\^c  
vector < int *> vp( 10 ); 2++$ Ql/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2fc+PE  
/* --------------------------------------------- */ {i3x\|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <b\.d^=B  
/* --------------------------------------------- */ GpO@1 C/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !f/^1k}SR  
  /* --------------------------------------------- */ L:lnm9<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m|+zMf&  
/* --------------------------------------------- */ b+ZaZ\-y |  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iK'A m.o+  
9S'\&mRl  
#&S<{75A  
B}p.fE  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6OPNP0@r  
1._1, _2是什么? yfFe%8w_vw  
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。 .1J`>T?=Q  
2._1 = 1是在做什么? +U<Ae^V  
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。 S*3$1BTl  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 >B;S;_5=  
q4"^G:  
R~TG5^(  
三. 动工 ko!aX;K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _Bn8i(  
k^k1>F}yx  
(lit^v,9  
biffBC:q  
template < typename T > ahM? ;p  
class assignment JL:B4 f%}B  
  { yFFNzw{  
T value; T%}x%9VO7  
public : x5U;i  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,(c'h:@M  
template < typename T2 > #&{)`+!"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u6\W"LW  
} ; =5%}CbUU)4  
s\3ZE11L  
;lTgihW-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <_bGV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =*y{y)B^g  
b%X}{/n  
}_Sgor83n  
d +eb![fi  
  class holder 4HXNu,T'  
  { `wLmGv+V  
public : 2V+[:>F  
template < typename T > g@>y`AFnr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const CFY4PuI"!  
  { a[lx&CHgI  
  return assignment < T > (t); _@|_`5W  
} E/ku VZX  
} ; j z&=8  
xxdxRy9/  
1BzU-Ma  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: "rQ?2?  
)[t3-'  
  static holder _1; % =v<3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *qIns/@  
*nUa0Zg4q6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ju"j?2+F  
而不用手动写一个函数对象。 \WVY@eB  
a9nXh6  
0R,Y[).U  
VD=F{|^  
四. 问题分析 n6INI~,  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 h&{>4{  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 u/?;J1z:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P(zquKm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B"RZpx  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 iF+50d  
90$`AMR  
五. 问题1:一致性 X^ 0jS  
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?| G{|F V m  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L w/ZKXDU2  
MS%h`Ypo  
struct holder 8ax3"G  
  { sWLH"'Z  
  // WOGMt T%  
  template < typename T > n 8e}8.Bu  
T &   operator ()( const T & r) const 3Q+THg3~?  
  { j7Lw( AJ  
  return (T & )r; jCt[I5"+z  
} pM@0>DVi  
} ; :3*0o3C/  
Bk1gE((  
这样的话assignment也必须相应改动: %5bN@XD  
HmEU;UbO-  
template < typename Left, typename Right > &T-udgR9  
class assignment \6Hu&WHy  
  { 4\8k~ #  
Left l; W;wu2'  
Right r; nHL(v  
public : zd [cp@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Le c%kC  
template < typename T2 > #1f8A5<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gCS%J40r  
} ; F (:] lM|  
3gmu-t v  
同时,holder的operator=也需要改动: D'Sdz\:4  
#EU x1II  
template < typename T > ,b8B)VZ?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ucok&)7-  
  { 1hgmlY`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); UbV} !  
} -zL xT  
(z<& PP  
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。 #bLeK$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )kNyl@m  
uH!;4@ uI  
return l(rhs) = r; "7a;Ap q*  
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。 rB%acTCz=[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q1@V?`rkS{  
LaiUf_W#X  
template < typename Tp > }vdhk0  
class constant_t =u`^QE  
  { uU00ZPS*G[  
  const Tp t; Nb;Yti@Y.  
public : 1Q$Z'E}SK@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;zvg]  %  
template < typename T > ;H8A"$%n~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ow]c,F}^  
  { hu qQ0  
  return t; G@QZmuj&KH  
} |+i?FYA\  
} ; dmD ':1  
C_Z[ul  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 QFf lx  
下面就可以修改holder的operator=了 dPRGL hWF  
e[8p/hId  
template < typename T > 7uRXu>h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a|@^ N  
  { . RNQlh3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); SQbnn"  
} Nl1v*9_x  
Jk7[}Jc$  
同时也要修改assignment的operator() vg1p{^N !  
wBXgzd%L  
template < typename T2 > KArnNmJ9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } eESJk 14  
现在代码看起来就很一致了。 -3c?Yaf"  
PV%7 m7=x  
六. 问题2:链式操作 z|SLH<~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R3$e q )  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 2$? )VXtw  
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。 =lG5Kc{B  
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。 ]E)gMf   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8ESBui3;  
pOip$Z  
template < typename T > [0} ^w[  
struct result_1 ,saf"Ed=  
  { D|n`9yv a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; CtA0W\9w5a  
} ; 3u8HF-  
L +s,,k  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Os1(28rl  
"ND 7,rQ  
template < typename T > p_ QL{gn  
struct   ref DY{JA *N  
  { @&2bLJJ+  
typedef T & reference; dYJW`Q;j.|  
} ; eW+z@\d9Gz  
template < typename T > R28h%KN  
struct   ref < T &> BfF$  
  { F/}PN1#T  
typedef T & reference; jfHVXu^M  
} ; ' 7>V4\"  
PhM3?$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nK6{_Y>  
C (_xqn  
template < typename T > cX553&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [N925?--S  
  { 6kKIDEX  
  return l(t) = r(t); X4Eq/q"  
} 4>>d "<}C  
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。 /W/ =OPe  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >9|/sH@W  
w.Ft-RXA W  
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 aC$hg+U$G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .t0Q>:}&b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ueYZM<],  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 W04-D  
最后的布局是: bY;ah;<  
                Add oO>mGl36H  
              /   \ `hL16S  
            Divide   5 5>JrTO 5  
            /   \ dH zo_VV  
          _1     3 t8 #&bU X  
似乎一切都解决了?不。 X'WbS  
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。 'zZN]P  
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。 q!9SANTx  
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: R y0n_J:7  
!["WnF{5eC  
template < typename Right > H{`S/>)[   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const m> ?OjA!  
Right & rt) const 2bfKD'!aH  
  { Rg,pC.7;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _w=si?q  
} 'cT R<LVo  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3ePG=^K^  
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。 L*1C2EL/q  
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。 PSNrY e  
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。  &jf:7y  
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。 ~k4S~!(U0  
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? ,)nO   
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: SV}I+O_w  
W :jC2,s!m  
template < class Action > WeE>4>^  
class picker : public Action Y+sycdq  
  { c63DuHA*C  
public : Y|g8xkI}XB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r+;op_  
  // all the operator overloaded c Q|nL  
} ; /A4zR  
a&p|>,WS  
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。 tD.md _E  
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: |28z4.  
^c!"*L0E  
template < typename Right > (5re'Pl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &hEtVkK  
  { 7g cr$&+e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]4yWcnf  
} B{lBUv(B  
V,fSn:8%M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uMtq4.  
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。 $3|++?  
:a R&t#<"E  
template < typename T >   struct picker_maker N)03{$WM  
  { l_y:IY$"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (qnzz!s  
} ; t0d1? ?G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3VbMW,_&"  
  { gN Xg  
typedef picker < T > result; b'4{l[3~nl  
} ; Zx7Y ,0  
kFW9@ !9  
下面总的结构就有了: \vXo~_-&  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 %:sQ[^0  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 DZ |0CB~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +dcBh Dq  
至此链式操作完美实现。 Q-_&5/G  
9"K EHf!  
+ZEj(fd9  
七. 问题3 #TM+Vd$  
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。 Lf{9=;  
Wqy|Y*$qT  
template < typename T1, typename T2 > L]3 V)`}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T$)&8"Xya  
  { +Fp8cT=1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Fx*iAH\e  
} H[UV]qO,  
-uXf?sTV  
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: D.9qxM"Z>  
W~z 2Q so  
template < typename T1, typename T2 > +hI:5(_  
struct result_2 @r^a/]5D  
  { 9aFu51  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +] >o@  
} ; 8e:J{EG~  
3,=97Si=  
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? F~2bCy[Z  
这个差事就留给了holder自己。 *JDQaWzBd  
    kHygif !I4  
FCnOvF65  
template < int Order > nj$TdwZbK  
class holder; Kur3Gf X  
template <> :*Lr(-N-  
class holder < 1 > 7)tkqfb]  
  { ~v"4;A 6  
public : @&p:J0hbp  
template < typename T > uT:'Kkb!  
  struct result_1 ,$s NfW  
  { M?l/_!QB  
  typedef T & result; Fcz7   
} ; \ :To\6\Ri  
template < typename T1, typename T2 > .R'<v^H  
  struct result_2 ,RjE?M%  
  { )voJq\Y)%  
  typedef T1 & result; S-l<+O1fy  
} ; q#B=PZ'NA  
template < typename T > Ut.%=o;&[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m/@ ;N,K  
  { !Hq$7j_  
  return (T & )r; 2o2jDQ|7  
} @6\Id7`Ea  
template < typename T1, typename T2 > KT$Za  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R8LJC]6Bh  
  { ovm109fTx  
  return (T1 & )r1; SO @d\H  
} n@|5PI"bx  
} ; 5My4a9  
M3 MB{cA2  
template <> Iv])s  
class holder < 2 > }7?_>  
  { 6 G.(o  
public : C.qN Bl*  
template < typename T > czNi)4x  
  struct result_1 \#Md3!MG  
  {  2%4u/  
  typedef T & result; E2dl}S zp  
} ; 6S K;1Bp-{  
template < typename T1, typename T2 > a',6WugIP  
  struct result_2 J5dwd,FQ  
  { )Fk*'6  
  typedef T2 & result; 9o%k [n  
} ; e1cqzhI=nA  
template < typename T > HiAj3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pmda9V4  
  { DO*rVs3'p[  
  return (T & )r; M3q%(!2  
} kU :ge  
template < typename T1, typename T2 > tofX.oi+C$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uoJ@Jt'j  
  { K0;caqE^  
  return (T2 & )r2; g0({$2Q7R  
} <pA%|]  
} ; "&Q sv-9t  
2{U5*\FhVX  
p>#sR4d>  
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> >。 Q1kZ+b&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (\8IgQ{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (KG2X  
|D*a"*1+A  
return l(i, j) = r(i, j); wrP3:!=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mVXwU](N  
M./1.k&@  
  return ( int & )i; /{6&99SJcc  
  return ( int & )j; &t)$5\r  
最后执行i = j; jVlXB6[-  
可见,参数被正确的选择了。 ,~Y[XazT  
]@Z[/z%~04  
r:{;HM+  
oYx4+xH/  
Ml,~@} p  
八. 中期总结 [0bp1S~  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ._%8H  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 pyUzHF0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Fs$mLa  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *@;bWUJ  
GG &J  
#,[z}fq  
m@Hg:DY  
O0l1AX"  
hy&WG&qf  
九. 简化 6;C2^J@  
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)X 3pWC8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [_T6  
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: Ly46S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >O]u4G!  
  +-*/&|^等 !w1 acmo<_  
2. 返回引用。 ?_-5W9  
  =,各种复合赋值等 Vp$<@Y  
3. 返回固定类型。 /np05XhEa  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G^ShN45   
4. 原样返回。 :(Ak:  
  operator, HXm&`  
5. 返回解引用的类型。 f_|pl^  
  operator*(单目)  h3 e %(a  
6. 返回地址。 %OJ"@6A  
  operator&(单目) DX0#q #  
7. 下表访问返回类型。 b.q/? Yx  
  operator[] {K N7Y"AI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q# 6|/R*  
  operator<<和operator>> t/lQSUip  
-{2Vz[[  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 XqLR2 d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G#L6;  
63`5A3rii  
template < typename Left > `#*`hH8  
struct value_return "M;[c9  
  { &t U&ZH  
template < typename T > {3T&6LA  
  struct result_1 z? Iu;X  
  { s .@Szq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qXprD.; }  
} ; qP[_!C.  
I)\{?LdHR  
template < typename T1, typename T2 > nP&6i5s%  
  struct result_2 FM=XoMP q  
  { e%km}mA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5KNa-\  
} ; FKtG  
} ; Z*R~dHr   
H'IxB[  
!5qV}5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w7E#mdW  
U#x`u|L&6  
下面我们来剥离functor中的operator() ~OMo$qt`lP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |H(i)yu"5'  
# uy^AC$  
return l(t) op r(t) _Tf %<E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \#v(f2jPF  
return op l(t) *:% I|5  
return op l(t1, t2) Z,-J tl  
return l(t) op UGxF}Q  
return l(t1, t2) op %CZGV7JdA  
return l(t)[r(t)] ai<K6)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] e6>[ZC  
QFB2,k6jN  
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: _VB;fH$  
单目: return f(l(t), r(t)); 4j}.=u*X7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @X2zIFm  
双目: return f(l(t)); ?AVnv(_  
return f(l(t1, t2)); bN&DotG  
下面就是f的实现,以operator/为例 :*vSC:q  
_}gfec4o  
struct meta_divide e#vGrLs.  
  { eNK6=D|  
template < typename T1, typename T2 > y(*5qa<>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {`Z= LLL  
  { HqI[]T@  
  return t1 / t2; Y=i_2R2e2  
} KGf@d*ZOMz  
} ; k$.l^H u  
{z9,CwJan?  
这个工作可以让宏来做: I* P xQ  
-UWyBM3c@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7:zoF], s  
template < typename T1, typename T2 > \ &p+2Vz{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *'BI=* `  
以后可以直接用 pJ x H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q&&uX-ez5W  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ,g1~4,hqQ  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) VVEJE$  
]M 2n%9  
#<@_mbQ@|K  
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 UhXVeGO  
<'j ygZ(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #sv:)p  
class unary_op : public Rettype J[UTn'M8]  
  { #^_7i)=~  
    Left l; F ~e}=Nb  
public : *l@T 9L[M'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Odm1;\=Eg+  
rcf#8  
template < typename T > *o6QBb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p`S~UBcL.  
      { z<s ~`  
      return FuncType::execute(l(t)); 7H)tF&  
    } 1lsg|iVz  
o9v.]tb  
    template < typename T1, typename T2 > OTEx9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rW)}$|-Z  
      { PKev)M;C+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k#2b3}(,  
    } `uc`vkVZ  
} ; eH9-GGr  
QZ5%nJme_  
()fYhk|W  
同样还可以申明一个binary_op IFXnGDG$  
2{G7ignv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aw3rTT(  
class binary_op : public Rettype R_IT${O  
  { wh3Wuh?x  
    Left l; h  m(  
Right r; $wcV~'fM  
public : 9Z:pss@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W,%qL6qV  
zB"y^g  
template < typename T > 3P*"$fH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rY"EW"y  
      { 'l1cuAP!+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); InG<B,/W?  
    } ^Uldyv/  
K&&YxX~ 3  
    template < typename T1, typename T2 > ]2z Gb5s"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NV^n}]ci  
      { K14{c1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 602=qb  
    } 5?TjuGc  
} ; %Gjjl*`E  
ks8xxY  
F'55BY*!  
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 ([hd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |H8UT S X+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qjRp5  
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。 Z-i$KF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0[s<!k9=  
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。。。 D|8h^*Ya  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 cV* 0+5  
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) :5zO!~\  
下面是修改过的unary_op K st2.Yy  
k= 9a/M u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a{iG0T.{Yh  
class unary_op c+u) C%g  
  { e pAC%a  
Left l; -vS7%Fbr  
  2J7JEv|  
public : &wB?ks  
zh4m`}p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} t<qXXQ&5  
CHM+@lD  
template < typename T > GV SVNT}I  
  struct result_1 Y;8.(0r/  
  { `{\10j*B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i'0ol^~y6  
} ; H.TPKdVX  
;4(FS  
template < typename T1, typename T2 > ACH!Gw~  
  struct result_2 y/ah<Y0(  
  { RTYhgq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E2|c;{ c  
} ; W.<I:q`eO  
J]Qbg7|  
template < typename T1, typename T2 > [M:BJ%*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D^2yP~(  
  { +|Qe/8Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); G6j9,#2@  
} $!"*h  
v:Z.8m8D  
template < typename T > FuO'%3;c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gx6$:j;   
  { ZSW`/}Dp;  
  return OpClass::execute(lt(t)); f@J-6uQ7w  
} C9 cQ} j:  
4";[Xr{pW  
} ; ,:/3'L  
%D*yXNsY  
3Y=?~!,Jk  
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 q0QB[)AP  
好啦,现在才真正完美了。 1)h+xY  
现在在picker里面就可以这么添加了: p"/B3  
sm @Ot~;  
template < typename Right > n&}ILLc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #)$@Kvm  
  { 2;=xH t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); WUqfY?5  
} SN|:{Am  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 l050n9#9p  
,(CIcDJ2U_  
0~j0x#  
V$<5`  
FG5t\!dt<  
十. bind )3~):+  
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。 [?Q$b5j/M  
先来分析一下一段例子 }KwL_\>&f  
mw&)j R$&  
giz#(61j^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} OO+QH 2j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )}jXC4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Az>gaJ/_  
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。 8_F5c@7  
我们来写个简单的。 =`6_{<&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #Y9~ Xp^.  
对于函数对象类的版本: u@-x3%W  
7q[a8rUdh  
template < typename Func > '`Iuf\  
struct functor_trait 7{e*isV  
  { 2Fsv_t&*>  
typedef typename Func::result_type result_type; 4q\bnt  
} ; l>O~^41[  
对于无参数函数的版本: r+%}XS%;h  
X,8 ]g.<  
template < typename Ret > :;]iUjiC8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cfd7)(6  
  { P>3 ;M'KsO  
typedef Ret result_type; /a!M6:,pX  
} ; i>68gfx  
对于单参数函数的版本: .0>2j(  
aM|^t:  
template < typename Ret, typename V1 > \P|PAU@,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G\1\L*+0  
  { B#K{Y$!v  
typedef Ret result_type; qKg*/)sD(  
} ; 5L4{8X0X8  
对于双参数函数的版本: 3KW4 ]qo~  
nuip  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X]OVc<F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xMu[#\Vc  
  { 5J4'\M  
typedef Ret result_type; A7qKY-4B  
} ; .v{ok,&  
等等。。。 i#Y[I"'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mew,S)dq!  
9c@."O`  
template < typename Func > +bw>9VmG  
struct func_return LJ Aqk2k  
  { hc;8Vsa  
template < typename T > RrGFGn{  
  struct result_1 MIJ^ n(-G  
  { vP{22P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [Q2"OG@Q  
} ; E9IU,P6a  
>qBQfz:U>  
template < typename T1, typename T2 > hY@rt,! 8  
  struct result_2 Io81zA  
  { M_wj>NXZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #DI%l`B  
} ; yIL6Sb  
} ; z_^Vgb]  
l$~3_3+  
eiV[y^?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "[rChso  
Hq*\,`b&  
template < typename Func, typename aPicker > uwcm%N;I"  
class binder_1 Gb\Nqx(  
  { 8AK=FX&@&  
Func fn; 0Y81B;/F  
aPicker pk; #ONad0T;  
public : .W#-Cl&n8  
Oist>A$Z  
template < typename T > S}Q/CT?au  
  struct result_1 -<[MM2Y  
  { j<-#a^jb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mu[:b  
} ; msyC."j0jU  
qBKRm0<W  
template < typename T1, typename T2 > 1'[RrJ$Q  
  struct result_2  0#AS>K5  
  { (|EnRk-E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /7 CF f&4  
} ; d@a FW  
*,:>EcDr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q*|H*sS  
Sd !!1a s  
template < typename T > #JFTD[1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E*!  
  { =o@CCUKpj  
  return fn(pk(t)); fZqqU|tq  
} !y&uK&1  
template < typename T1, typename T2 > ,dTRM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3 ?1qI'5  
  { (}W+W\.  
  return fn(pk(t1, t2)); =z5'A|Wa=,  
} pO* $ '8L  
} ; D`?=]Ysz(  
J3F-Yl|  
LyaFWx   
一目了然不是么? aL9 yNj}2  
最后实现bind /A8ua=Kn  
(aAv7kB&  
J|9kWjOf+i  
template < typename Func, typename aPicker > Uq:WW1=kh  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G% |$3  
  { eDh]uKg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IMKyFp]h-  
} xpJ6M<O{8  
ZPktZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JumZ>\'p(  
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。 </UUvMf"  
f4JmY1)@  
十一. phoenix $)1i)/]9U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pSjJ u D  
0]3 ,0s $}  
for_each(v.begin(), v.end(), hV(>}hb  
( WF)(Q~op0U  
do_ G E=J Y  
[  I~'%  
  cout << _1 <<   " , " $2p=vi 3  
] otA59 ;Z  
.while_( -- _1), S'Hb5C2u  
cout << var( " \n " ) Gb=pQ (n4  
) KT3W>/#E  
); gRnn}LL^  
*>lh2ssl L  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: \~sc6ho  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor |[/<[@\''  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DChqcdx~~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {XHAQ9'  
PTU_<\  
V`/ E$a1&  
template < typename Cond, typename Actor > rBOxI  
class do_while qO;.{f  
  { S}O>@ %  
Cond cd; [~3[Tu( C  
Actor act; b`%3>  
public : Zj+S "`P  
template < typename T > eP d  
  struct result_1 ;Av=/hU  
  { E,~|-\b}h  
  typedef int result_type; `-R-O@X|  
} ; :%6OFO$z  
eb6Ux  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -6Y@_N  
m\4V;F  
template < typename T >  ;Y6XX_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f9" M^i  
  { :U6"HP+?g-  
  do <EhOIN7@*D  
    { v r=va5  
  act(t); ans(^Up$  
  } 04K[U9W3  
  while (cd(t)); {8TLL @T4  
  return   0 ; iS p +~  
} R[C+?qux  
} ; Kyf,<z F  
e=>:(^CS   
1@dB*Jt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #x?Ku\ts  
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。 q,i&%  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 PBeBI:  
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。 j*.K|77WHj  
下面就是产生这个functor的类: O'm5k l  
)j/2Z-Ev:W  
:w!A_~ w2  
template < typename Actor > _>8rTk`/h  
class do_while_actor _#UiY ffa*  
  { 9QQiIi$74U  
Actor act; L;7u0Yg  
public : Wc*jTip  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V-{3)6I$hG  
Fb!Ew`;QT  
template < typename Cond > R@X65o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a2!U9->!  
} ; ':>u*  
t3qPocYQ  
Silh[8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lZ'WFFWLE  
最后,是那个do_ qa\e`LD%Y  
U<YcUmX  
tx*L8'jlN  
class do_while_invoker mn].8 F  
  { -wsoJh  
public : +]3kcm7B  
template < typename Actor > *;&[q{hz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i_c'E;|  
  { khc1<BBsT  
  return do_while_actor < Actor > (act); n5DS  
} fN_qJm#:$y  
} do_; P=[_W;->}  
7es<%H  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6~!QibA|P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b8 ^O"oDrp  
最后来说说怎么处理break和continue }@y(-7t  
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。 oH,{'S@q  
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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