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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda RA*_&Ll&!C  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I'KR'1z 9  
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, R=2 gtW"r  
#]?,gwvTf  
o%kSR ]V|  
gg lNpzj  
  class filler &>d:ewM\  
  { $=\oJ-(!@S  
public : @qg0u#k5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} OU0xZ=G  
} ; ,\|n=T,  
]3gYuz|  
NTv#{7q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: wo,""=l  
X;K8,A7`  
e1f^:C  
9`LU=Xv/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h#(.(d  
Ig40#pA  
E'S<L|A/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8.Pcr<  
eLHa9R{)B  
Z&~k]R0y  
=2ATqb"$w  
二. 战前分析 x]yHBc  
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。 ')5jllxv  
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 }e&KO?x+  
ANA2S*r  
X+(aQ >y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S&4w`hdD>~  
  /* --------------------------------------------- */ GQYtH#  
vector < int *> vp( 10 ); rwi2kk#@P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `^s]?  
/* --------------------------------------------- */ 9*G L@_c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sg!=Q+  
/* --------------------------------------------- */ c]cO[T_gGa  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x9XGCr  
  /* --------------------------------------------- */ uAPLT~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j8D$/  
/* --------------------------------------------- */ @F""wKnV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); puf;"c6e'  
18[?dV  
Nlf&]^4(0  
[)b/uR  
看了之后,我们可以思考一些问题: [T$$od[.  
1._1, _2是什么? ve64-D  
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。 PuUon6bZ  
2._1 = 1是在做什么? MkluK=$  
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。 _umO)]Si  
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。 2vk8+LA(6  
&gKP6ANx2  
D_,_.C~O  
三. 动工 yK @X^jf  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: erAZG)  
@=aq&gb  
>$k 4@eg!  
6`$,-(J=  
template < typename T > he#Tr'j  
class assignment OTy 4"%  
  { `#IT24!  
T value; 2Wc;hJ.1  
public : *aSRKY  
assignment( const T & v) : value(v) {} &CPe$'FYI  
template < typename T2 > Og%zf1)aZM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } nKZRq&~^E  
} ; q)zu}m  
g-TX;(  
];wohW%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 FZ}C;yUPD  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JydQA_   
.{Eg(1At  
9X^-)G>  
J&] XLr.j  
  class holder ['9OGV\  
  { iz,q8}/(  
public : c_DB^M!h  
template < typename T > -*]9Ma<wa  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [{.\UkV@  
  { SqT"/e]b'  
  return assignment < T > (t); @Tj  6!v  
} XQ|j5]  
} ; QdG?"Bdt2  
>P]I&S-.  
H$($l<G9C  
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: ={&TeMMA  
`[W)6OUCx}  
  static holder _1; U:5*i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :ayO+fr#  
H 29 _ /  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !gA^$(=:"  
而不用手动写一个函数对象。 jAQ)3ON<  
^PCL^]W  
@v:ILby4-  
9M-]~.O  
四. 问题分析 Z!5m'yZO  
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。 J4R  
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。 5SPl#*W  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0ju wDd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Pq_ApUZa  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^ _#gIT\  
S+\Mt+o  
五. 问题1:一致性 N[?4yV2s  
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?| B )3SiU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #@OKp,LJ  
|H|eH~.yg&  
struct holder V'| g  
  { -iZjs  
  // J~ gkGso  
  template < typename T > *dn-,Q%`  
T &   operator ()( const T & r) const 8aM% 9OU  
  { SUQ}^gn]  
  return (T & )r; 66y,{t  
} f~(^|~ZT  
} ; oY#XWe8Om  
IEKX'+t'  
这样的话assignment也必须相应改动: g5TLX &Bd  
dT-O8  
template < typename Left, typename Right > 6`PGV+3j  
class assignment @5nkI$>3z  
  { 7$!Bq#  
Left l; uS+b* :  
Right r; fqp7a1qQl  
public : FK,r<+h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Yv`1ySR  
template < typename T2 > ]H@uuPT!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 98%a)s)(a  
} ; Q,LWZw~"  
L[9+xK^g  
同时,holder的operator=也需要改动: f>JzG,-  
ki/Lf4  
template < typename T > fVe-esAw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const sC*E;7gT,  
  { fJ+E46|4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &cv /q$W4  
} s_e#y{ {C2  
X]qp~:4G  
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。 :~YyHX  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ZI:d&~1i1  
TbUkqABm  
return l(rhs) = r; S>zKD  
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。 OsuSx^}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B 0fo[Ev  
^ZZ@!Udy  
template < typename Tp > %li{VDb  
class constant_t Lm2cW$s  
  { 0~I) /T  
  const Tp t; }t{^*(  
public : !7Q.w/|=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9bYHb'70  
template < typename T > Boz_*l|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K^p"Z$$  
  { !ilDR<  
  return t; \$++.%0  
} _rWXcK3cjr  
} ; tbt9V2U:"n  
Kof-;T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cN(QTbyl6Q  
下面就可以修改holder的operator=了 )9P  
91'^--N  
template < typename T > zCN;LpbEJY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const NomK(%8m$  
  { x-P_}}K 79  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~1z8G>R  
} W;j)ux7jMY  
ntUVhIE0  
同时也要修改assignment的operator() C]@B~X1H^  
PDiorW}]k  
template < typename T2 > Ts *'f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]7ZC>.t  
现在代码看起来就很一致了。 6 v#sq  
s`#j8>`M  
六. 问题2:链式操作 qdnNapWnc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nFOG=>c}  
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。 ~wV98u-N  
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。 vTa23YDW  
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。 ]-]@=qYu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct JC-yiORVr  
? 9M+fi  
template < typename T >  0>J4O:k  
struct result_1 W5yu`Br  
  { +2enz!z#k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r/w@Dh]{_  
} ; [<yUq zm  
{;gWn' aq  
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: @MVZy  
lY8Qy2k|  
template < typename T >    r3K:  
struct   ref *8HxJ+[,[  
  {  [?(W7  
typedef T & reference; O-m}P  
} ; AZP>\Dq  
template < typename T > P =Gb  
struct   ref < T &> zT zG&B-  
  { ^E,Uc K;  
typedef T & reference; aj~@r3E ;  
} ; ;^SgV   
3W00,f^9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ijSYQ  
Vc<n6  
template < typename T > DdW8~yI&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 745PCC'FK  
  { lY,1 w  
  return l(t) = r(t); 0|k[Wha#  
} /9gMcn9EB  
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。 JVCgYY({KQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 atnbM:t  
s_+XSH[=f  
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 y 9mZQq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ago t (  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -i gZU>0B_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 BAed [  
最后的布局是: `{[C4]Ew/  
                Add >sY+Y22U  
              /   \ 5.;$9~d  
            Divide   5 ]zAg6*-/B  
            /   \ p#NZ\qJ  
          _1     3 vIv3rN=5vB  
似乎一切都解决了?不。 rI$10R$+H  
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。 /v<8x?=  
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,`mNjHh  
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: ;hp; Rd  
'KrkC A  
template < typename Right > Jk{2!uP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5Uz(Bi  
Right & rt) const Qc/J"<Lx  
  { J~6*d,Ry`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :36^^Wm  
} <o`]wOrl  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ` &DiM@Sm  
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。 ;f*xOdi*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。 ~|]\. ^B  
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。 |EA1+I.&x  
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。 %ua5T9H Z  
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? $^GnY7$!>  
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: xrd ^vE  
"aH]4DO  
template < class Action > p8bTR!rvz  
class picker : public Action *Ux"3IXO  
  { A>S2BL#=  
public : G9%4d;uFT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} fQ) ;+  
  // all the operator overloaded zh#uwT1u  
} ; )]Rr:i9n  
I<f M8t.Y>  
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。 &Kwt vUN{  
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: XS@6jbLE  
Q4 S8NqE  
template < typename Right > +[qy HTcG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~<-h# B  
  { SJe;T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Nzt1JHRS  
} ;bmd<1  
Ml ^Tb#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > HRh".!lxy  
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。 o$;x[US  
6jA Q  
template < typename T >   struct picker_maker 4,8 =[  
  { j'cS_R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A 2 )%+  
} ; ~d]7 Cl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jeNEC&J  
  { Ac%K+Pgk.  
typedef picker < T > result; vN+!l3O  
} ; $'wl{D"  
7 |A,GH  
下面总的结构就有了: ponvi42u  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 (d\bSo$]  
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。 Vh&KfYY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Qmn5-yiw1d  
至此链式操作完美实现。 >Li?@+Zl  
C7:Ry)8'I  
pj`-T"Q  
七. 问题3 /PlsF  
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。 N\$6R-L  
nXjUTSGa)  
template < typename T1, typename T2 > n9yxZu   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ; o=mL_[  
  { ce\-oT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I_Qnq4Sk(  
} I Cs1=  
vhW '2<(  
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: ?*0kQo'  
N:.bnF(  
template < typename T1, typename T2 > 9yPB)&"EF  
struct result_2 {,ljIhc,  
  { XhiC'.B_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kzT'  
} ; 3lqhjA  
X"sN~Q.0  
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? ~gD'up@$/  
这个差事就留给了holder自己。 V8/o@I{U[  
    7+bzCDKU  
H?m2|.  
template < int Order > 5;*C0m2%i  
class holder; k-/$8C  
template <> xUUp ?]9y  
class holder < 1 > C}Q2UK-:  
  { 2I  
public :  AHb   
template < typename T > K.SHY!U}  
  struct result_1 l/5/|UE9  
  { `N0E;=g  
  typedef T & result; ~cz t=  
} ; P:+:Cm<  
template < typename T1, typename T2 > Syb:i(Y  
  struct result_2 AKVmUS;70  
  { SF7Kb`>Y  
  typedef T1 & result; Q\Eq(2p  
} ; @{G(.S  
template < typename T > pI4<` K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V& m\  
  { j!l(ReGb  
  return (T & )r; ]c D!~nJ  
} l)Hu.1~  
template < typename T1, typename T2 > RXDk8)^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w,&RHQB  
  { 7gkHKdJoMA  
  return (T1 & )r1; TBzM~y  
} ^AN9m]P  
} ; 3 V<8  
jB;+tDC!Co  
template <> %A Fy{l  
class holder < 2 > R?(j#bk  
  { 7%tn+  
public : &fcRVku  
template < typename T > Nb6HM~  
  struct result_1 W*0KAC`m  
  { z{ 8!3>:E  
  typedef T & result; ]5/C"  
} ; p5*Y&aKj  
template < typename T1, typename T2 > $FoNEr&q  
  struct result_2 9"rATgN1  
  { px*MOHq K  
  typedef T2 & result; l[x wH 9'  
} ; 5R4 dN=L*1  
template < typename T > 9M6&+1XE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8447hb?W$  
  { @RC_Ie=#)  
  return (T & )r; q/Q*1  
} e :#\Oh  
template < typename T1, typename T2 > @RjLDj+)S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v{9eEk1  
  { O;w';}At  
  return (T2 & )r2; ^6=nL<L  
} SFjN 5u  
} ; q&vr;f B2  
j<c_*^/'9  
T M+7>a$  
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> >。 tP\Utl-0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5o,82 Kti  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sG3%~  
{MHr]A}X\  
return l(i, j) = r(i, j); @M1U)JoQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f-Sb:O!V  
5b&'gd^d  
  return ( int & )i; 7}Gy%SJ`  
  return ( int & )j; |Qm 7x[i  
最后执行i = j; YRK4l\_`  
可见,参数被正确的选择了。 =hA/;  
i}!CY@sW  
nPKj%g3h  
/+rHy7(\  
[mm5?23g  
八. 中期总结 P6MT[  
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: *+ b[v7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Zffzyh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Z'\_YbB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor de"*<+  
?vXy7y&4  
_^KD&t%!+y  
}{[F+|\>,e  
P%1s6fjU  
5n_<)Ycj  
九. 简化 BUtXHD  
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。 YcIk{_N3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /t816,i  
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: E]68IuP@'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :5ji.g* 0  
  +-*/&|^等 r!;NH3 *  
2. 返回引用。 !a  /  
  =,各种复合赋值等 O:1YG$uKa  
3. 返回固定类型。 B"G;"X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8 }-"&-X  
4. 原样返回。 WKN\* N<  
  operator, hp)3@&T  
5. 返回解引用的类型。 #q%&,;4  
  operator*(单目) c(o8uWn  
6. 返回地址。 oM< 9]jK}  
  operator&(单目) IkD\YPL;  
7. 下表访问返回类型。 .7oz  
  operator[] Mq$e5&/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 BsxQW`>^y  
  operator<<和operator>> f;QWlh"9  
NbSwn}e_  
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。 =x=#Etj|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'E6)6N  
myH#.$=A  
template < typename Left > !bQ5CB  
struct value_return zE<}_nA  
  {  MgA6/k  
template < typename T > u{HB5QqK  
  struct result_1 9]l7 j\L  
  { m#Rll[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O4 [[9  
} ; *vht</?J  
s I#K01;"  
template < typename T1, typename T2 > cBU>/ zIp  
  struct result_2 F$d`Umqs;P  
  { /']Gnt G.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x6m21DWw  
} ; kYx|`-PA<r  
} ; 0nBAO  
zg[ksny  
d]CRvzW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p VLfZ?78  
)wmXicURC  
下面我们来剥离functor中的operator() 3HWI;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E: #VS~  
7,Nd[ oL*7  
return l(t) op r(t) wF}/7b54  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y;uk|#qnPS  
return op l(t) JWC{"6  
return op l(t1, t2) !YCYmxw#  
return l(t) op L[D}pL=  
return l(t1, t2) op !x[ +rf  
return l(t)[r(t)] D/rKqPp|!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q_JES4ofx  
Y8(g8RN  
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: dKhDO`.s  
单目: return f(l(t), r(t)); Y!}BmRLh2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V*LpO 8=  
双目: return f(l(t)); rT <=`9^{  
return f(l(t1, t2)); c/b} 39X  
下面就是f的实现,以operator/为例 BJ1txdxvS  
^,@Rd\q  
struct meta_divide !DXKn\aQf  
  { D}Z].c@ E  
template < typename T1, typename T2 > 4?;1cXXA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BoXQBcG]w  
  { I@e{>}  
  return t1 / t2; 5yuR[ VU  
} njX!Ez  
} ; 6*Rz}RQ  
LC2t,!RRl&  
这个工作可以让宏来做: ]hc.cj`\W&  
3}2'PC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .(`#q@73  
template < typename T1, typename T2 > \ [T.kwQf4$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; D>PB|rS@  
以后可以直接用 u<:R Sg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aOETmsw  
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 mK fT4t  
(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。。。) nz~3o  
eE+zL ~CE  
4cl}ouG  
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 ]& jXD=a"  
b1R%JY7/S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6l<q  
class unary_op : public Rettype X*/j na"*  
  { ZU5hHah.t  
    Left l; 7jvf:#\LtL  
public : }]'Z~5T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Quqts(Q)+  
C5$1K'X@  
template < typename T > i.C+{QH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "o+< \B~  
      { I5 "Z  
      return FuncType::execute(l(t)); 9m/v^  
    } r1}YN<+,s  
 W^Wr  
    template < typename T1, typename T2 > =bi:<%"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g kT`C  
      { c R*D)'/tl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C5c@@ch :  
    } ia?{]!7$  
} ; 4 bw8^  
!"Jne'f  
Ivmiz{Oii  
同样还可以申明一个binary_op lQ {k  
.i) H1sD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <j+DY@*  
class binary_op : public Rettype bx#GOK-  
  { !uLz%~F  
    Left l; %4*-BCP  
Right r; ~xer ZQgc  
public : [Abq("9p\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w^6rgCl  
`A_CLVE  
template < typename T > GWsvN&nr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ?%Hj,b  
      { qcSlqWDk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )"`(+Ku&c  
    } ph qx<N@  
wuR Q H]N  
    template < typename T1, typename T2 > Z ]V^s8>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B4Ko,=pg  
      { 9)9p<(b $  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); '[Ap/:/UY  
    } .76T<j_  
} ; QpxRYv  
% put=I  
|`B*\\1  
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 b{%p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [#hpWNez(>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0}tf*M+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。 2.)xWCG  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! VRV*\*~$  
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。。。 |Ii[WfFA|J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h8B:}_Cu  
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) _IYd^c  
下面是修改过的unary_op T#KF@8'-  
<#/r.}.x  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (&t741DN|  
class unary_op #; ~`+[y?\  
  { ?-C=_eZJ  
Left l; g?&_5)&  
  1?%Q"*Y&  
public : s&&8~ )H  
5-qk"@E W  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v<CZ.-r\j  
&B ?TX.  
template < typename T > 3>asl54  
  struct result_1 O =m_P}K  
  { {,xI|u2R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @D1}).  
} ; pn"TFapJA  
Sp/t[\,'  
template < typename T1, typename T2 > r{2V`h1/|  
  struct result_2 \vwsRT 1  
  { 5^lFksZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  t~_vzG  
} ; ggn C #$  
>1uo5,wrF  
template < typename T1, typename T2 > [.:SV|AF#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XK#~w:/fB  
  { T1$=0VSEa+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); y#tuwzE  
} QiO4fS'~W  
)bqSM&SO  
template < typename T > ufl[sj%^|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _C"=Hy{  
  { (B+CI%= D  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q+bZZMK5,U  
} "- 2HKs  
WX~: Y,l+u  
} ; ]]Bq te  
l$_q#Kd  
OeMI  
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 vX?MB  
好啦,现在才真正完美了。 Lsu_ f'p0  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2:[ -  
J:D{5sE<|  
template < typename Right > [7Fx#o=da  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r{LrQ  
  { }`fFzb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 96ydcJY0'  
} @~p;.=1]F  
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。 @kh:o\  
&<dC3o!  
)}!Z^ND*  
oz8z%*9 (  
#Sg< 9xsW  
十. bind |NMf'$  
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。 3g79pw2w=  
先来分析一下一段例子 )\aCeY8o  
ce56$L8[  
7l%]O}!d)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9N[(f-`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "%zb>`1s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t@(:S6d  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 t_xO-fT)  
我们来写个简单的。 S"=y >.#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: L/Tsq=  
对于函数对象类的版本: 3bsuE^,.@  
u B~C8}  
template < typename Func > )70i/%}7  
struct functor_trait ]#NJ[IZb  
  { ~SzHIVj:6  
typedef typename Func::result_type result_type; g$/C-j4A[  
} ; W^e"()d/Z  
对于无参数函数的版本: hnYL<<AA  
pLdZB9oD]C  
template < typename Ret > OK] _.v}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *DDqa?gQb  
  { b}APD))*H!  
typedef Ret result_type; HpKF7oJ'N  
} ; 7jS`4,  
对于单参数函数的版本: `*Ju0)g1  
pLiGky  
template < typename Ret, typename V1 > a>H8, a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5jNDr`pnu  
  { /gH[|d  
typedef Ret result_type; %|izt/B  
} ; DS| HN  
对于双参数函数的版本: zNo>V8B(  
1CmjEAv%/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )JsmzGC0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "/k TEp  
  { w}rsboU  
typedef Ret result_type; E+"m@63  
} ; c0U=Hj@@  
等等。。。 {t%Jc~p{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fbrCl!%P  
q)f-z\  
template < typename Func > a%YohfsY?U  
struct func_return lKSd]:3Xm  
  { S_ER^Pkg  
template < typename T > }K.2  
  struct result_1 59MpHkr  
  { A. 5`+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i-FsA  
} ; b#[EkI 0@  
SJ8CBxA  
template < typename T1, typename T2 > HU1ZQkf  
  struct result_2 bu:%"l  
  { `JAM]qB"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X/qLg+X  
} ; WV&grG|  
} ; V4 8o+O  
PRi1 `% d  
wa%;'M&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 MhL>6rn  
FoKAF &h7  
template < typename Func, typename aPicker > N <e72x  
class binder_1 @b3jO  
  { cii! WCu  
Func fn; 5fvY#6;  
aPicker pk; [XbNZ6  
public : %8c2d  
M "\j7(  
template < typename T > |r<#>~*  
  struct result_1 +t7n6  
  { ?,z/+/:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; a d#4W0@S  
} ; Oe)B.{;Ph  
p*C|kEqk  
template < typename T1, typename T2 > ;7*R;/  
  struct result_2 G?dxLRy.do  
  { nXJG4$G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; We)l_>G  
} ; a+=.(g  
DFM~jlH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i$gH{wn\`  
PBOZ^%k  
template < typename T > \'hZm%S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J^gElp  
  { v[XTH 2  
  return fn(pk(t)); _eZ*_H,\  
} Ql]+,^kA@  
template < typename T1, typename T2 > ~]V}wZt>h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y*<x@i+h  
  { vAcxca">S  
  return fn(pk(t1, t2)); |w+N(wcJ  
} Q4h6K 7  
} ; @<ILF69b  
?F" mZu  
QzilivJf  
一目了然不是么? yFY:D2  
最后实现bind l|j}Ggen  
yp?a7t M  
2>*b.$g  
template < typename Func, typename aPicker > |))O3]-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nh]}KFO h  
  { -$sVqR>_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :d=: >_[  
} O48*"Z1  
@Yj+u2!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yllEg9L0z  
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。 4GqwY"ja  
_?oofE:{  
十一. phoenix ^_c6Op<F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #p7K2  
]$&N"&q  
for_each(v.begin(), v.end(), `M[o.t  
( 6-Id{m x  
do_ k9m9IE"9=$  
[ LTw.w:"J  
  cout << _1 <<   " , " "I,=L;p  
] Xrr3KQaK&  
.while_( -- _1), f!Mx +ky  
cout << var( " \n " ) o2rL&  
) S!8gy,7<J  
); G$A=Tu~  
0sfb$3y  
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: zVvL!  
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 *ry}T=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -gB9476-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?np3*;lw  
0vZ49}mb)  
v2jpao<K  
template < typename Cond, typename Actor > 2(AuhZ>  
class do_while XiO~^=J  
  { +SNjU"x  
Cond cd; W 9!K~g_  
Actor act; { RC&Ub>  
public : :5[1Iepdn  
template < typename T > @! {Y9k2  
  struct result_1 v3b+Ddp  
  { DHQs_8Df  
  typedef int result_type; <O0.q.  
} ; He*c=^8k  
3|(<]@ $  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #HTq \J!  
YY4q99^K  
template < typename T > -dS@ l'$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  &4{!5r  
  { ;6M [d  
  do \:4SN&I~  
    { n7/>+V+  
  act(t); /|m0)H.>  
  } +Z e;BKZ3  
  while (cd(t)); mtmTlGp6Lc  
  return   0 ; k}] M`ad  
} 9Cz|?71  
} ; $.x,[R aN  
B  
w:+&i|H>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2ElZ&(RZJF  
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。 5x"eM=  
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。 \}71p zw(  
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。 3X%h?DC  
下面就是产生这个functor的类: E NrcIZ  
m "96%sB  
^[6el_mj  
template < typename Actor > _tRRIW"Vx"  
class do_while_actor <Hr~|oG  
  { ' eh }t  
Actor act; MML=J~1  
public : ZeqsXz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A(*c |Aj9  
66-tNy  
template < typename Cond > > f'aW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "hk {"0E  
} ; xp}M5|   
wJC F"e  
erh ez  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @`qB[<t8:<  
最后,是那个do_ d ehK#8  
Xe&p.v  
qKrxln/T  
class do_while_invoker EbG&[v  
  { h[mJ=LIrg  
public : On|b-  
template < typename Actor > 5z&>NI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6AdC  
  { ^J;rW3#N8  
  return do_while_actor < Actor > (act);  C TKeY  
} ^YJ%^P  
} do_; U;j\FE^+>  
Zo,066'+[.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YmCu\+u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GVhy }0|  
最后来说说怎么处理break和continue k{H7+;_  
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。 z'7XGO'Lo  
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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