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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A\=:h  AQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5Wn6a$^  
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, YKk%lZ.8  
ln3.TR*  
M]6=Rxq1:E  
$H_4Y-xOi  
  class filler 9 /9,[A  
  { Tp9LBF  
public : x[)S3U J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =P5SFMPN  
} ; z\;kjI  
2[W Qq)\  
K[ylyQ1  
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: p,xM7V"O)  
Sm-nb*ZyC  
s_RYYaM  
(Q\w4?ci  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7}nOF{RH]  
1z8.wdWJ}  
M14pg0Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /1O6;'8He  
+wQ GC  
,x_g|J _Y  
<q_H 3|  
二. 战前分析 (=p}b:Z  
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。 * yt/ Dj  
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 `RjcJ?r  
H-I*;  
N'^ 0:zK:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [V1gj9t=,  
  /* --------------------------------------------- */ YrB-;R 1+  
vector < int *> vp( 10 ); f(9w FT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h>\}-|Ek  
/* --------------------------------------------- */ +|o -lb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ysL8w"t  
/* --------------------------------------------- */ hzPpw.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [t ^|l?  
  /* --------------------------------------------- */ `5>IvrzXrK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); JhuK W>7  
/* --------------------------------------------- */ ?lbX.+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); xNjA>S\]W5  
L*FnFRhU  
60hf)er  
]H.+=V;1  
看了之后,我们可以思考一些问题: y_J{+  
1._1, _2是什么? TN l$P~X>  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 GifD>c |z  
2._1 = 1是在做什么? ]bRu8kn  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 LxMOs Nv  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。  gs9f2t  
GF k?Qf{u  
gAR];(*  
三. 动工 mTcLocx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y*zZ }>  
<KJ18/  
iPHMyxT+S  
J_`.w  
template < typename T > o2%"Luf<  
class assignment uV;Z  
  { sX@e1*YE_  
T value; dLjT^ 9  
public : "ebn0<cZ  
assignment( const T & v) : value(v) {} F.AO  
template < typename T2 > B[y1RI|9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } '"I"D9;9  
} ; O1/!)E!  
@^`-VF  
SqEO ] ~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c-gaK\u}j}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^B5Hjf9  
'X`\vTxB  
hI/p9 `w  
GhQ.}@*  
  class holder k 9s3@S  
  { V1(eebi|  
public : NbgP,-  
template < typename T > i3f/{D/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `M\L 6o  
  { yQ&;#`!'  
  return assignment < T > (t); t6~|T_]  
} s'/ug  
} ; 64zO%F*  
D4`7,JC}<  
Av/|={i  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: .k[Ptx>  
^QXUiXzl  
  static holder _1; Ph-3,cC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r}XD{F}"  
E4 JS   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'zRd?Z>%  
而不用手动写一个函数对象。 w}7`Vas9  
SUx\qz)  
*6k (xL  
mQ1QJ_;  
四. 问题分析 d{DlW |_  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [rGR1>U?i  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 s;$ eq);  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !a1jc_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z73 ysn}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]>x674H  
1q/z&@+B  
五. 问题1:一致性 <f:b%Pm 7  
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?| AvH/Q_-b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZP?](RV>xg  
pQW^lqwZ:6  
struct holder hu6)GOZbv  
  { |[xi"E\  
  // _Z9I')  
  template < typename T > 8f#YUK sW=  
T &   operator ()( const T & r) const b/E1v,/<  
  { nEs l  
  return (T & )r; [_b10Z'{  
} SkN^ytKE  
} ; E6BW&Xp  
y:pypuwt;  
这样的话assignment也必须相应改动: Be?mIwc_g  
,P5HR+h  
template < typename Left, typename Right > -@AGQ+e  
class assignment 6`%}s3Xq  
  { +}z T][9w  
Left l; 8CMI\yk  
Right r; QULrE+@  
public : C%G-Ye|@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W5sVQ`S-  
template < typename T2 > }8 ,b; Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !'n+0  
} ; Qg1LT8  
cj5p I?@e)  
同时,holder的operator=也需要改动: :qw:)i  
#16)7  
template < typename T > vE{QN<6T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *FOTq'%i  
  { 4oCn F+(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x4fLe5xv  
} NcqE)"yObo  
c a$D|3  
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。 {:fyz#>>^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -cJ(iz9!  
Fa@#nY|UV3  
return l(rhs) = r; &a1agi7M  
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。 Ho*S >Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b>;5#OQfn  
QZ h|6&yI  
template < typename Tp > Z<xSU?J  
class constant_t .viA+V  
  { $eI[3{}X  
  const Tp t; FVL0K(V(  
public : "xYMv"X  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {}vW=  
template < typename T > iZ)7%R?5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wG19NX(  
  { 4W$53LP8  
  return t; |yw-H2k1  
} %`%1W MO  
} ; 7dN]OUdi  
D[yaAG<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W9.Z hpM  
下面就可以修改holder的operator=了 vPpbm  
qo4AQ}0 <  
template < typename T > (z+[4l7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oM QH- \(}  
  { Y`\zLX"_m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IjD: hR@  
} H=7dp%b"  
`7+?1 z  
同时也要修改assignment的operator() 67Ge}6*2pd  
YIt:_][*  
template < typename T2 > mn4j#-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h jW RU#  
现在代码看起来就很一致了。 pLrNYo*d  
S\GG(#b!  
六. 问题2:链式操作 h4!$,%"''  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 90teXxg=|  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 {/ZB>l@D>8  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 PDM>6U  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Q >)?_O(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1*G7Uh@K}  
T3wR0,  
template < typename T > @^#y23R U  
struct result_1 u.$.RkNMQ  
  { Eq'YtqU  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y"G$^3% (]  
} ; !X*L<)=nh  
rDm>Rm=  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: cb|`)"<HN  
K)@]vw/\  
template < typename T > .r[J} O"  
struct   ref  LlnIn{C  
  { 6R dfF$f  
typedef T & reference; ()3+! };  
} ; T\. 8og  
template < typename T > E=HS'XKu[K  
struct   ref < T &> }MuXN<DDb  
  { v#=WdaNz  
typedef T & reference; Mp"] =  
} ; Ypha{d  
A]Q4fD1q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nr-VzF7zu  
!>gc!8Y'o  
template < typename T > +xFtGF)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OjyS ?YY)b  
  { 5#q ^lL  
  return l(t) = r(t); GsE?<3  
} |LiFX5!\  
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。 s^js}9]p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9]7+fu  
7q$9\RR5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Ay"x<JB{U2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (Q#ArMMORI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vWjK[5 M%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 OlMCF.W#3  
最后的布局是: AY,6Ddw  
                Add 1QjrL@$>15  
              /   \ *E+) mB"~  
            Divide   5 CDoZv""  
            /   \ UU$ +DL  
          _1     3 plb'EP>e  
似乎一切都解决了?不。 m S!/>.1[  
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。 +~8/7V22  
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。 YWd:Ok0  
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: D;d 'ss;  
f5mk\^  
template < typename Right > ,7 >_Lp_v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _mA[^G=gY  
Right & rt) const ~'v^__8  
  { {RwwSqJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S#2 'Jw  
} ~sMn/T*fv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VO. Y\8/  
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。 Ya304Pjd  
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。 DCP "  
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。 hFylQfd  
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。 "R4~ 8r  
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? $N:m 9R  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 8Bo'0  
nLdI>c9R  
template < class Action > @fbvu_-].  
class picker : public Action r{p?aG  
  { B YNOgB1  
public : /0Zwgxt4?7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} q\d'}:kfu  
  // all the operator overloaded &'T7 ~M:  
} ; ++Az~{W7  
gaTI:SKzc  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 78y4nRQ*  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: \AkeC6[D  
E2!;W8M  
template < typename Right > }^)M)8zS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const WoesE:NiR  
  { `'+[Y;s_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z$%ntN#eNA  
} F RS@-P  
YC*S;q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q^O{LGN  
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。 ]5rEwPB  
DV{Qbe#In  
template < typename T >   struct picker_maker EC?!%iO`  
  { sL+/Eeb` c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /!jn$4fd:  
} ; S WYiI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nVs0$?}  
  { "4n_MV>p  
typedef picker < T > result; kw}J~f2  
} ; dwB-WF%k  
JF24~Q4P  
下面总的结构就有了: J|,| *t  
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。 cnhYrX^  
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。 5 F H#)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q9FY.KUM  
至此链式操作完美实现。 -L1{0{Z  
;Q? Qwda  
N ?0V0B  
七. 问题3 )v0m7L 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。 A%%WPBk{O  
E xY ~.  
template < typename T1, typename T2 > zF\k*B  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wzP>Cq  
  { !oM 1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }3M\&}=8  
} V&)-u(s_S/  
]U'KYrh  
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: DQKhR sC  
LD]XN'?"W  
template < typename T1, typename T2 > J&{E  
struct result_2  Ur]5AJ  
  { %J2u+K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; YX@[z 5*  
} ; *<s|WLMG  
/38^N|/Zr  
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? pkBmAJb@  
这个差事就留给了holder自己。 L[##w?Xf.  
    '1/uf;OXIH  
(Cqhk:F  
template < int Order > NWv1g{M  
class holder; :;)K>g,b  
template <> LT# *nr  
class holder < 1 > .* V ZY  
  { 5 E DGl  
public : *.W ![%Be  
template < typename T > A4 o'EQ?~  
  struct result_1 LUw0MW(Moi  
  { ~{RXc+  
  typedef T & result; L[Tr"BW  
} ; !XzRV?Ih;  
template < typename T1, typename T2 > }|AUV  
  struct result_2 %'k^aq FL  
  { M(I 2M  
  typedef T1 & result; 3 LoB-4u?  
} ; 80 i<Ij8J  
template < typename T > ndW? ?wiM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9M<qk si  
  { ]NG`MZ  
  return (T & )r; W@#)8];>  
} <_ddGg~  
template < typename T1, typename T2 > <|s|6C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vMj"%  
  { K`PF|=z  
  return (T1 & )r1; nwHi3ojD:  
} Xxp<qIEm  
} ; 3%!d&j>v  
k+&LOb7  
template <> r5tv9#4]  
class holder < 2 > Ba6''?;G  
  { V= !!;KR0  
public : y`7BR?l  
template < typename T > 4~DFtWbf  
  struct result_1 ^hRos  
  { lUUeM\  
  typedef T & result; >/ W:*^g)  
} ; 0rjxWPc  
template < typename T1, typename T2 > 7 45Uo'  
  struct result_2 JX`+b  
  { q<D'"7#.  
  typedef T2 & result; ![{>f6{J  
} ; N3 07lGb  
template < typename T > :74)nbS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I[@}+p0  
  { N[ z7<$$  
  return (T & )r; / ~w\Npf0  
} 5e6]v2 k  
template < typename T1, typename T2 > IF$f^$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $IUT5Gia`  
  { yzgDdAM  
  return (T2 & )r2; O-}{%)[ F  
} d7N}-nsB  
} ; b P4R  
]k " j  
!T#~.QP4  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ,*}SfCon  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _Cj u C`7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: AQQeLdTq  
s(r(! FZ  
return l(i, j) = r(i, j); ]fnc.^{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o!gl :izb  
=K- B I  
  return ( int & )i; BC 9rsb  
  return ( int & )j; <Gr{h>b  
最后执行i = j; Qt+ K,LY  
可见,参数被正确的选择了。 -|"mB"Dc  
q} U^H  
1|q$Wn:*  
)$]_;JFr  
uIiE,.Uu}  
八. 中期总结 gH(,>}{^K  
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: K8ecSs}}J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b'3w.%^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'Oyz/P(p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E#Smi507p  
0 x4p!5  
$*\[I{Zau}  
v\'E o* 4  
Pp*|EW 1  
WIa4!\Ky!  
九. 简化 `h+sSIko  
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。 !X e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pGc_Klq  
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: %J5zfNe)&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^%VMp>s  
  +-*/&|^等 4 ac2^`  
2. 返回引用。 FI`][&]V  
  =,各种复合赋值等 J/:9;{R  
3. 返回固定类型。 Pa 'g=-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Rs$k3   
4. 原样返回。 *&Np;^~  
  operator, 4nN%5c~=  
5. 返回解引用的类型。 9r+]V=  
  operator*(单目) 3<88j&9  
6. 返回地址。 KnaQhZ  
  operator&(单目) 1 `hj]@.]  
7. 下表访问返回类型。 /EZF5_`bT  
  operator[] MN}@EQvW==  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &}_E~jKK  
  operator<<和operator>> }S\\"SBC  
}Dc0 Y  
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。 sk5h_[tK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {0 IEizQ|i  
h# c.HtVE  
template < typename Left > ,edX;`#  
struct value_return )hGRq'WA=  
  { wf)T-]e  
template < typename T > Eaf6rjD  
  struct result_1 R^.E";/h  
  { k|(uIU* ]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lfba   
} ; 6",S$3q  
f02 <u  
template < typename T1, typename T2 > K;a]+9C  
  struct result_2 8J-$+ ;  
  { :G=N|3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0,a\vs%@X  
} ; 2MS1<VKZ@  
} ; t :B~P,r  
Rf||(KC<  
7s+3^'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +&6R(7XC  
hsr,a{B%$  
下面我们来剥离functor中的operator() LmE%`qNg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2Dgulx5kGZ  
]:uJ&xUar  
return l(t) op r(t) `md)|PSU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r-&Rjg  
return op l(t) DgQw`D)+  
return op l(t1, t2) +F= j1*'&  
return l(t) op `CP# S7W^  
return l(t1, t2) op 9%55R >s$  
return l(t)[r(t)] KAVe~j"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `irz'/"p  
}F=scbpXj  
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: dtD)VNkBZ  
单目: return f(l(t), r(t)); e"Kg/*Ji1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `a2%U/U  
双目: return f(l(t)); SIQ7oxS4  
return f(l(t1, t2)); E&ou(Q={  
下面就是f的实现,以operator/为例 @0H}U$l  
1AiqB Rs  
struct meta_divide 8@pY:AY  
  { Y7g^ ?6  
template < typename T1, typename T2 > lf3QMr+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <Yif-9  
  { E_ #MQ;n  
  return t1 / t2; yE1M+x./  
} !A!}j.s  
} ; f"My;K$l;  
I<yd=#:n  
这个工作可以让宏来做: `p0+j  
++=t|ZS U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /D2 cY>  
template < typename T1, typename T2 > \ *M6' GT1%c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; EX zA(igS  
以后可以直接用 GG@GjP<_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^oaFnzJdf  
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 B7HNNX  
(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。。。) W?is8r:  
/o%J / |  
rV;X1x}l  
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 Z&BJ/qk \-  
]U?)_P@}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,tqMMBwC~_  
class unary_op : public Rettype 3Run.Gv\  
  { BSU%.tmI  
    Left l; 8ExEhBX8  
public : )%H@.;cD_r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} k<xPg5  
[HNWM/ff7+  
template < typename T > =qG%h5]n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cXP*?N4C f  
      { _gDEIoBp  
      return FuncType::execute(l(t)); `P/7Mf  
    } |Rk9W  
9C9>V]  
    template < typename T1, typename T2 > 3Ov? kWFO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tgeX~.  
      { #( G>J4E,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aLa{zB  
    } +$_.${uwV  
} ; }e[;~g\&  
W\f u0^  
jFAnhbbCE  
同样还可以申明一个binary_op 6jS:_[p  
#Xdj:T<*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MC=pN(l  
class binary_op : public Rettype  M18<d1*  
  { L>:YGM"sL  
    Left l; D3,9X#B=  
Right r; pYXusS7S  
public : ^&^~LKl~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >|[ l?`  
;.dyuKlI  
template < typename T > woI.1e5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [3KP@'52k  
      { )P>-~G2P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !mX-g]4E  
    } UqsJ44QEZ  
W_JFe(=3,  
    template < typename T1, typename T2 >   %4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {|:ro!&  
      { @ ={Hx$zL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j_w"HiNBA  
    } 1^R[kaY  
} ; acG4u+[ ]  
V@%:y tDf  
O:G5n 5J  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 p0r:U< &  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kx3?'=0;5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  :oN$w\A  
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。 jEa U;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /^Ckk  
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。。。 (j>a?dKDS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 XXwe/>J  
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) mT:Z!sS  
下面是修改过的unary_op 98 Dg[O  
E![Ye@w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^/`W0kT  
class unary_op G&7!3u  
  { S! Z2aFj  
Left l; r0xmDJ@y  
  ]; CTr0  
public : DERhmJ;>H  
V:Z}cfR.7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L'A>IBrz  
1\XR6q:2  
template < typename T > >5%;NI5 G  
  struct result_1 z&R #j  
  { D=>[~u3H  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _zuX6DO  
} ; =eHoJq  
?q lpi(  
template < typename T1, typename T2 > q eW{Cl~  
  struct result_2 [>MPM$9F-m  
  { agI"Kh]j?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j o+-  
} ; 655OL)|cD6  
IH2V .>h  
template < typename T1, typename T2 > 3=@lJ?Ym  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A ,$CYLj+  
  { 16cc9%   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v-utDQT3  
} D# Gf.c  
iCZuE:I1K,  
template < typename T > PKxI09B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YU]|N 'mL2  
  { zxD~W"R:s  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~R+,4  
} Dwx^hNh  
!XtZI3Xu  
} ; &[Zg;r    
;"R1>tw3)  
K6BP~@H_D  
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 }M0GPpv  
好啦,现在才真正完美了。 g]mR;T3  
现在在picker里面就可以这么添加了: rYn)E=FG/  
8mh@C6U  
template < typename Right > .,l4pA9v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const exP:lO_0n  
  { 4S 7#B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S A\_U::T  
} azCod1aL{  
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。 m|by^40A(  
<Na .6P  
z&Kh$ $)[  
y$Rh$e K  
N"zg)MsX  
十. bind EvJ<X,Bo  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 0e,U&B<W  
先来分析一下一段例子 t(.jJ>|+*  
<aR sogu"P  
x o{y9VS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s~tZN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s9\N{ar#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 UzKB"Q  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 N'@E^ rYc  
我们来写个简单的。 6Qx[W>I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {k15!(:i~a  
对于函数对象类的版本: cAQ_/>  
Vm8rQFCp74  
template < typename Func > \b6vu^;p  
struct functor_trait W>'KE:!sp  
  { K @h9 4Ni6  
typedef typename Func::result_type result_type; .`TDpi9OB  
} ; mr[+\ 5  
对于无参数函数的版本: v"v-c!k  
pl.x_E,HP  
template < typename Ret > PFSh_9. q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K2@],E?e%|  
  { C(J+tbk  
typedef Ret result_type; Evy_I+l  
} ; 'u84d=*l  
对于单参数函数的版本: 2,^ U8/  
i[O{ M`Z%  
template < typename Ret, typename V1 > 14S_HwX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {=Z _L?j  
  { m2j]wUh"  
typedef Ret result_type; &0k`=?v$  
} ; %c-T Gr,  
对于双参数函数的版本: `#c36  
JF6=0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Kj/{V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]q":ta!f  
  { sD{d8s[(  
typedef Ret result_type; {;^GKb+  
} ; 1>'xmp+#  
等等。。。 -E +LA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?Hrj}K27  
m+=L}[  
template < typename Func > `7$Sga6M  
struct func_return r=cm(AHF  
  { ]x1o (~  
template < typename T > SFkB,)Z N  
  struct result_1 $X ]t}=  
  { XQI!G_\+C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &S9O:>=*  
} ; pp1kcrE\M  
\}EJtux q  
template < typename T1, typename T2 > q!Q*T^-rO  
  struct result_2 i0g/'ZP  
  { I2^@>/p8\(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'X P  
} ; S '(K  
} ; & oj$h  
kj]m@mS[  
du>d?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2"pFAQBw~i  
1`F25DhhY  
template < typename Func, typename aPicker > `+]e}*7$f  
class binder_1 XgPZcOzYB  
  { Rxl/)H[Lc"  
Func fn; 6 vr8rJ-  
aPicker pk; nPg,(8Tt  
public : YtFH@M  
9w}_CCj3  
template < typename T > X(qs]:  
  struct result_1 ]\6*2E{1m  
  { /:+MUw7~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v%4zP%4Ak[  
} ; * amZ  
"YoFUfaNg  
template < typename T1, typename T2 > #m6W7_  
  struct result_2 }_,={<g  
  { L5n/eg:Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ( yv)zg9  
} ; Ji e=/:&  
*f k3IvAXu  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yo]8QO]97  
(P|k$S?m  
template < typename T > FKU)# Eo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @M=\u-jJ.  
  { m.&"D> \t  
  return fn(pk(t)); 2bt).gGm  
} +O?`uV  
template < typename T1, typename T2 > 4cZlQ3OE.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,ek0)z.  
  { JXqwy^f  
  return fn(pk(t1, t2));  XM<  
} -}KW"#9c  
} ; _[{oK G^u  
_64<[2  
G`R_kg9$  
一目了然不是么? l *]nvd_  
最后实现bind 3}x6IM 2  
RWdx) qj{  
^Kj xQO6y3  
template < typename Func, typename aPicker > :~LOw}N!aQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Po7oo9d  
  { )Kg _E6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m?O"LGBB =  
} x%OJ3Qjj=  
)vy_m_f&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 sZ%wQqy~k  
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。 {PS|q?  
\$Aw[ 5&t  
十一. phoenix m4 :"c"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: IvJ5J&!  
Cg&:+  
for_each(v.begin(), v.end(), ~09kIO)  
( Hr!%L*h?  
do_ 5Tiap8x+<  
[ 0khAi|PY  
  cout << _1 <<   " , " '=1@,Skj-  
] y7-dae k  
.while_( -- _1), OJ,Z  
cout << var( " \n " ) TF-a 1z  
) mExJ--}  
); #bCzWg  
ea6`%,lF~  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: n+w$'l  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor WlRaD%Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #(1R:z\:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Mk|*=#e;  
yCZ[z A  
Vh8RVFi;c  
template < typename Cond, typename Actor > z]n&,q,5g  
class do_while 9B2`FJ  
  { s,]z6L0  
Cond cd; +9]CGYj  
Actor act; /A>1TPb09"  
public : s p&g  
template < typename T > XE?,)8  
  struct result_1 ;-d2~1$  
  { y0\=F  
  typedef int result_type; h45RwQ5Z  
} ; =`MMB|{6  
?Y'r=Q{w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Na{&aqdz  
K?H(jP2mpM  
template < typename T > T74."Lo#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2X|nPhNi  
  { RxXiSc`^z  
  do }`D-]/T8.  
    { 2br~Vn0N  
  act(t); V<0J j  
  } 7!('+x(>  
  while (cd(t)); )d7U3i  
  return   0 ; "j%L*J)  
} 1j\wvPLr  
} ; =8 01nZJ  
HRW }Yl  
W24n%Ps  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ge!Asm K  
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。 GL'zNQP-  
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。 c%x.cbu>  
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。 y3!#*NU  
下面就是产生这个functor的类: mFJb9 ,  
:B1a2Y^"  
7oFA5T _  
template < typename Actor > &~sk7iGi  
class do_while_actor -r@/8"  
  { ;BjJ<?^{  
Actor act; [eZ'h8  
public : q\T}jF\t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Aj "SSX!L  
15wwu} X  
template < typename Cond > x qLIs:*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uoe>T:  
} ; T[]kun  
m_,j)A%  
9<6Hs3|.!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 A:YWXcg  
最后,是那个do_ <PTi>C8;r  
g].v  
.Af H>)E  
class do_while_invoker #Q$`3rr  
  { m`H9^w%W  
public : gfm aO ]  
template < typename Actor > b@yFqgJ_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4!0nM|~  
  { q.69<Rs  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?&se]\  
} kq=tL@W`0}  
} do_; ff<ad l-  
O>sE~~g]?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?Qdp#K]WX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]WZi +  
最后来说说怎么处理break和continue .}DL%E`n  
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。 ~.f[K{h8  
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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