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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KGP2,U6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 N;r,B  
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, >[ lj8n  
j1**Ch/  
 78qf  
LP=!u~?  
  class filler =E4nNL?  
  { 5jx{O${u  
public : OK3B6T5w=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wT*`Od8w  
} ; K# _plpr  
z_A%>E4  
WYEvW<Hv  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 3i35F.=X,  
^]E| >~\  
FCqs'  
Pbm ;@ V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Wd~}O<"  
9FPl  
K8284A8v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FY#`]124*  
1D=My1B  
GbB&kE3KP  
Haq23K  
二. 战前分析 eUF PzioW  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 >6jy d{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 R`TM@aaS:  
_@?]!J[  
mI0| lp 1$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ks(PH6:]<  
  /* --------------------------------------------- */  pSV 8!  
vector < int *> vp( 10 ); G=yQYsC$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Jv7 @[<$  
/* --------------------------------------------- */ r~t&;yRv  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P 3lN ns3  
/* --------------------------------------------- */ 4fP>;9[F  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Fo~C,@/Qt  
  /* --------------------------------------------- */ 2<u vz<B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z(xn-  
/* --------------------------------------------- */ `pII-dSC%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rp(`V@x3  
&,NHk9.aq  
*2;w;(-s  
]S;e#u{QE  
看了之后,我们可以思考一些问题: MzJ5_}  
1._1, _2是什么? "uZ'oN  
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。 8&dmH&  
2._1 = 1是在做什么? "* 'rzd  
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。 w5qhKu!1  
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。 v[ F_r  
ukG1<j7.  
1AoBsEnd  
三. 动工 e^Jy-?E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M}38uxP  
^@{'! N  
DrMcE31  
w :^b3@gd  
template < typename T > }=XL^a|V  
class assignment }o)GBWqHR  
  { 2Ybz`O!  
T value; ,:=E+sS  
public : ]!0*k#i_.  
assignment( const T & v) : value(v) {} =_ -@1 1a  
template < typename T2 > 5%tIAbGW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } nNBxT+3*i  
} ; KwpNS(]I  
atl0#FBd  
&y Vii^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V4V TP]'n  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "8{u_+_B*  
I&>R]DV  
y1k""75  
vcV=9q8P1  
  class holder Mc76)  
  { @iWIgL  
public : Q#:,s8TW[  
template < typename T > &Hh%pY"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (`>4~?|+T  
  { oX?2fu-  
  return assignment < T > (t); U R@'J@V#:  
} 2!&:V]  
} ; ,$}v_-:[l  
$lV0TCgba8  
u\=Nu4)Z F  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7 F+w o  
= @ph  
  static holder _1; TioI$?l>W(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1j0yON  
=>S5}6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +T UtVG  
而不用手动写一个函数对象。 W P.6ea7k  
4(B,aU>y  
zFQxW4G  
/6L\`\g  
四. 问题分析 ;O{AYF?,N  
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-nI=  
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。 W.0dGUi*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 tQ=U22&7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Gi;e Drgj~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f}XUxIQ-<  
B8w 0DJ  
五. 问题1:一致性 NUx%zY  
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?| x#Hq74H,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c*1B*_08  
6S`eN\s  
struct holder ChmPO|2F  
  { O\lt!p3F  
  // K mL PWj  
  template < typename T > 5^P)='0*  
T &   operator ()( const T & r) const ] J:^$]  
  { hnG'L*HooE  
  return (T & )r; *W# x#0j  
} 9>%f99n  
} ; PlBT H  
'SOp!h$  
这样的话assignment也必须相应改动: ULQ*cW&;?  
ApS/,cV  
template < typename Left, typename Right > P8;|>OLZ)  
class assignment W@pVP4F0xM  
  { 2/>AmVM  
Left l; VN`2bp>5I  
Right r; SjG=H%  
public : 6 D~b9 e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4[+n;OI  
template < typename T2 > rxm!'.+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vco:6Ab$  
} ; )v ['p  
ZH~m%sA  
同时,holder的operator=也需要改动: Hyq| %\A  
X "1q$xwc  
template < typename T > }$iH 3#E8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *qKwu?]?>  
  { KvktC|~?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); GH^i,88  
} 46}/C5  
PtmdUHvD  
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。 }bix+/]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Eiz\Nb  
LFg<j1Gk`  
return l(rhs) = r; Pme`UcE3H  
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。 3go!P])  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rq2XFSXn  
F(@|p]3*  
template < typename Tp > p,ZubR J"  
class constant_t wf8vKl#Kfw  
  { -+ $u  
  const Tp t; t{84ioJ"$  
public : #2x\d  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Y@#~8\_  
template < typename T > eMWY[f3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mn 8A%6W  
  { T6AFwo,Q  
  return t; 3(vI{[yhT  
} 4*m\Zoq>  
} ; ##R]$-<4dQ  
G^ n|9)CVW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "o[\Aec:  
下面就可以修改holder的operator=了 8+gSn  
G ytI_an8  
template < typename T > > -k$:[l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #4d 0/28b  
  { ab3" ?.3m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ScM2_k`D  
} %{o5 }TqD  
I uhyBo  
同时也要修改assignment的operator() ) `;?%N\  
M# S:'WN  
template < typename T2 > "$ u"Py  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nQ/(*d  
现在代码看起来就很一致了。 8!:4m"Y  
51&wH  
六. 问题2:链式操作 1v,4[;{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b4,yLVi<T  
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。 tEf-BV;\y  
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。 2R|2yAh  
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。 0/-[k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R,6?1Z:J  
HHg=:>L z  
template < typename T > MZ% P(5  
struct result_1 qK(? \ t$  
  { EY> %#0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kiqq_`66  
} ; @8V8gV? zm  
Z>Sv[Ec  
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: 2+y4Gd 7  
 !X |Tf  
template < typename T > %T1(3T{Li  
struct   ref > `z^AB   
  { ){8^l0b  
typedef T & reference; ~#) DJ  
} ; ?t?!)#X  
template < typename T > ]9b*!n<z  
struct   ref < T &> 5UjXpS  
  { eQzSWn[  
typedef T & reference; 9)mJo(  
} ; AL,|%yup  
7j._3'M=Kc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K$f~Fft  
ob-be2EysH  
template < typename T > `?`\!uP"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?vM{9!M  
  { Hyc19|  
  return l(t) = r(t); W)j/[  
} FDpNM\SR1l  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 3%k@,Vvt  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 FnL~8otPF'  
umD .  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 `[Z?&'CRQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: M62V NYt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 . VWH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S@T> u,t'  
最后的布局是: +gK7`:v4O*  
                Add wK|&[m s  
              /   \ x!LUhX '  
            Divide   5 <fN?=u+  
            /   \ u3"F7 lJ  
          _1     3 X8?|5$Ey  
似乎一切都解决了?不。 +| Cvv]Tx1  
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。 ioh_5 5e  
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。 0'aZ*ozk  
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: uXtfP?3Vy  
=C5 [75z#+  
template < typename Right > [(UQQa=+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const uw;s](~E  
Right & rt) const H^'EY:|  
  { zBqr15  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3$WK%"%T  
} N=:yl/M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !"p,9  
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。 .KK"KO5k  
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。 :t9(T?2  
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。 H6e ^" E  
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。 <>2QDI6_  
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? )3z.{.F  
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: 31J7# S2  
IKAF%0[R|j  
template < class Action > )lH?XpfTjm  
class picker : public Action 5.5dB2w  
  { w;{k\=W3Ff  
public : zg|yW6l)9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9;JU c0%  
  // all the operator overloaded "52wa<MV J  
} ; pOw4H67  
}]tSWVb*  
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。 0H;dA1  
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: =XudL^GF  
Awe\KJ^`  
template < typename Right > Auv/w}zrr  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?Cmb3pX^\  
  { *)u_m h  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @{XN}tWDOp  
} ?CM,k0  
uK): d&]Ux  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > GTJ\APrH  
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。 qfN<w&P  
vWzNsWPK"{  
template < typename T >   struct picker_maker PMkwY {.u  
  { zgVplp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Og-M nx3  
} ; uodO^5"-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `4l>%S8y:  
  { %3"3OOT7  
typedef picker < T > result; V}@c5)(j  
} ; bCA3w%,kM  
]:]2f 9y  
下面总的结构就有了: )mwY] !  
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。 nef-xxXC^I  
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。 uCmdNY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7|65;jm+  
至此链式操作完美实现。 l m-ubzJN  
O(WFjmHx  
_BcB@a  
七. 问题3 Re,0RM\  
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。 ^!Bpev  
,gD30Pylz  
template < typename T1, typename T2 > mX,#|qLf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const } vcr71u  
  { ZOS{F_2.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5p"*n kF  
} 0nhsjN}v  
-YS n 3=  
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: 5nf|CQH6?  
Rp.@  
template < typename T1, typename T2 > \^':(Gu4o  
struct result_2 7+=j]+O  
  { MS,H12h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; C8NbxP  
} ; yHT}rRS8  
tk_y~-xz  
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? \U~ggg0h  
这个差事就留给了holder自己。 RTF{<,E.UX  
    /j3oHi$  
}qb z&%R  
template < int Order > s?OGB}  
class holder; F"B!r-J  
template <> APK@Oq  
class holder < 1 > r+$ 0u~^  
  { etGquW.  
public : eb.`Q+Gb  
template < typename T > { SK8Mdn  
  struct result_1 kl2]#G(  
  { x40R)Led  
  typedef T & result; ?e&CbVc4  
} ; P\SD_8  
template < typename T1, typename T2 > /Tv< l  
  struct result_2 oHeo]<Fbv  
  { 'fK_J}+P  
  typedef T1 & result; MQ,$'Y5~H  
} ; | b@?]M  
template < typename T > 4p %`Lv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S7N54X2JwL  
  { @,zBZNX y  
  return (T & )r; )t)tk=R9N  
} dqd Qt_  
template < typename T1, typename T2 > U.>n]/&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,9W0fm \t  
  { vi lNl|  
  return (T1 & )r1; ,wZ[Y 3  
} xB9^DURr\  
} ; 7g(rJGjtg  
5O)Z}  
template <> i-niRu<  
class holder < 2 > _jeub [  
  { |bd5aRS9  
public : DYzVV(_J"  
template < typename T > #gsAwna3  
  struct result_1 PB }$.8  
  { -Ca.:zX  
  typedef T & result; ;5y!,OF6  
} ; 5]'iSrp  
template < typename T1, typename T2 > n7{1m$/  
  struct result_2 !kmo% +  
  { (v(_ XlMK  
  typedef T2 & result; Prjl ;[I}  
} ; X*FK6,Y|(  
template < typename T > : PQA9U|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O7rm(  
  { q{KRM\ooYs  
  return (T & )r; _L# Tp  
} Blaj07K  
template < typename T1, typename T2 > gdkO|x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <_42h|-  
  { Q^0K8>G^  
  return (T2 & )r2; c}rRNS$F  
} D:.^]o[  
} ; -AcQ_dS  
U*1~Zf  
QuF%m^aE  
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> >。 Of:e6N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #2u-L~n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =YPWt>\a}  
Yz%=  
return l(i, j) = r(i, j); A.z~wu%(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [~jh Ov^  
tK8\Ib J  
  return ( int & )i; ?%;uR#4  
  return ( int & )j; Xwx;m/  
最后执行i = j;  hi.{  
可见,参数被正确的选择了。 ;B1}so1]  
C,fIwqOr3  
M_*w)<  
e@ F& /c  
yChC&kX Z+  
八. 中期总结 7a@V2cr@  
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: ,ew<T{PL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 '# (lq5 c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?$r+#'asd(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Bv9;q3]z-  
-B`;Sx  
&s] s]V)  
5i1>z{  
,QKG$F  
[3/P EDkw  
九. 简化 b*p,s9k7  
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。 av`b8cGg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zb;2xTH+  
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: ;q$<]X_S)}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .X:{s,@  
  +-*/&|^等 [Q^kO;  
2. 返回引用。 w)!(@}vd  
  =,各种复合赋值等 BE3~f6 `  
3. 返回固定类型。 MfYe @ ;m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1noFXzeU3  
4. 原样返回。 `5!7Il  
  operator, S3 x:]E:   
5. 返回解引用的类型。 &Kjqdp  
  operator*(单目) A= ,q&  
6. 返回地址。 K-vso4@BJ  
  operator&(单目) }i/{8Ou W  
7. 下表访问返回类型。 0Fi7|  
  operator[] qBCZ)JEN#U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Sb,{+Wk  
  operator<<和operator>> ]8H;LgM2  
-lAA,}&+!  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 rylllJz|L:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?m~x%[Vn  
z Gz5|u  
template < typename Left > SM^6+L"BE  
struct value_return y()#FRp7  
  { .Hgiru&  
template < typename T > HP?e?3.T  
  struct result_1 A:p0p^*  
  { VQ}=7oe%q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z2 t0l%  
} ; F92n)*[  
?G8 D6  
template < typename T1, typename T2 > kdoE)C   
  struct result_2 wvUph[j}J  
  { <-lz_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `ZNjA},.  
} ; pwu5Fxn)  
} ; Q |l93Rb`  
lGcHfW)Y  
67n1s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait c)$/Uu  
C[x!Lf8'  
下面我们来剥离functor中的operator() ]-ZD;kOr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y:W$~<E`p  
bk>M4l61  
return l(t) op r(t) w5&UG/z%l  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q.g!WLiI  
return op l(t) M8g=t[\  
return op l(t1, t2) 1F$a My?  
return l(t) op G LE`ba  
return l(t1, t2) op bAW;2 NB  
return l(t)[r(t)] ;>CmVC'/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "ENgu/A!  
uF< F4m;  
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: Duz}e80  
单目: return f(l(t), r(t)); >iG`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2+Fq'!  
双目: return f(l(t)); >\@6i s  
return f(l(t1, t2)); gbI0?G6XN/  
下面就是f的实现,以operator/为例 WOg_Pn9HI  
@c{Z?>dUc#  
struct meta_divide 40:YJ_n  
  { Q)Ppx7)  
template < typename T1, typename T2 > NIYAcLa@n8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^K;,,s;0  
  { 9MGA#a  
  return t1 / t2; 73]%^kx=  
} {yfG_J  
} ; yyiZV\ /  
[F6=JZ  
这个工作可以让宏来做: @B1rtw6  
/,B"H@ J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0dnm/'L  
template < typename T1, typename T2 > \ no;Yu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9|OQHy  
以后可以直接用 ^:DlrI$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) - +>~  
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 9g 2x+@5T^  
(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。。。) Z9!goI  
-`Z5#8P  
xXHz)w  
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 {N _v4})  
%VwB ?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :v&GA s6H  
class unary_op : public Rettype _ b#9^2o  
  { FiIN \  
    Left l; (zTr/  
public : u}u2{pO!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3K54:  
9{>m04888  
template < typename T > Nf$Y-v?i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tfdP#1E  
      {  -EITz  
      return FuncType::execute(l(t)); L5e aQu  
    } 27 Lya!/  
h`5au<h<  
    template < typename T1, typename T2 > P;A"`Il  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ae68&L6  
      { W'6*$Ron  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &<v# ^2S3  
    } Z\@vN[[  
} ; xat)9Yb}0  
K=!J=R;  
G\Sd!'?p  
同样还可以申明一个binary_op |e+I5  
wV U(Du  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q>H!?zi\Hy  
class binary_op : public Rettype (}Gl'.>\M  
  { \8<bb<`  
    Left l; W]rXt,{ &  
Right r; HeF[H\a<  
public : 8U=M.FFp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %PyU3  
3 :f5xF  
template < typename T > czedn_}%Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5oORwOP  
      { _ sM$O>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *A8CJ  
    } N8m^h:b  
d5bj$oH  
    template < typename T1, typename T2 > :*4yR46  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /V3*[  
      { Z1q '4h=F.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *]F3pP[  
    } 3>?ip;  
} ; g#Yqw  
2t[inzn=E  
WL$WWA08_  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6 rmK_Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d eTUfbd'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qjTz]'^BpM  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 s$`evX7D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ku`'w;5jT  
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。。。 v< ;, x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sPbtv[bC  
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) rWa7"<`p  
下面是修改过的unary_op m*["  
M0_K%Z(zaR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ( 4b&}46  
class unary_op Tk+\Biq   
  { ,g^Bu {?  
Left l; [0_Kz"|  
  =.tsz.:c  
public : 9}3W0F;  
/$ L;m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `[Lap=.' .  
-4X,x  
template < typename T > \Z57UNI  
  struct result_1 J!S3pS5j  
  { ~r|.GY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9X=#wh,q  
} ; "hQV\|!\  
v*#Z{)r  
template < typename T1, typename T2 > )vy<q/o+  
  struct result_2 O|av(F9  
  { <!=TxV>}A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U>X06T  
} ; B#q5Ut  
z RsA[F#  
template < typename T1, typename T2 > orTTjV]_m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -6)ywq^{z  
  { VX;u54hS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); '8%aq8  
} ~ocd4,d=  
OE:t!66  
template < typename T > [IW@ mn>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m<OxO\Mpf  
  { a9D 5qj  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?u8+F  
} .,EZ-&6{  
zJ &qR  
} ; ")Bf^DV  
}rGDM  
FeCQGT  
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 K$(U>D|  
好啦,现在才真正完美了。 WgY\m&  
现在在picker里面就可以这么添加了: -3KB:K<  
rhL<JTS  
template < typename Right > 2|Tt3/Rn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,PIdPaV--  
  { h8S%Q|-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b^A&K@[W#,  
} 0BE%~W  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 2%WZ-l!i  
 eKu&_q  
iUl{_vb  
#0^Q UOp  
/$q;-/DnTZ  
十. bind YQ?|Vb U  
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。 ;tKL/eI  
先来分析一下一段例子  W#??fae  
3b PVKsY  
JgK?j&!hs:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O4-UVxv}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {5_*f)$[H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -j<UhW  
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。 Z{ p;J^:  
我们来写个简单的。 e HOm^.gd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #XmN&83_  
对于函数对象类的版本: u1<xt1K  
$_)f|\s  
template < typename Func > <[pU rJfTr  
struct functor_trait d$Mj5wN:q  
  { zpa'G1v  
typedef typename Func::result_type result_type; X\$M _b>O  
} ; Jg%sl& 65  
对于无参数函数的版本: 8#oF7eE  
V-X n&s  
template < typename Ret > Pu*st=KGB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k $+&  
  { G\P*zz Sq  
typedef Ret result_type; SQt$-<>4\  
} ; s&fU|Jk8  
对于单参数函数的版本: R 6M@pO  
c%B=TAs5c  
template < typename Ret, typename V1 > WMI/Y 9N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v}cm-_*v  
  { `zep`j&8^  
typedef Ret result_type; NS&~n^*k<  
} ; DO %YOv  
对于双参数函数的版本: 1,pg:=N9  
+_`F@^R_   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Th!S?{v   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }!.7QpA$  
  { -(1e!5_-@  
typedef Ret result_type; ltD:w{PO]  
} ; ,2?C^gxt  
等等。。。 }  g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #}jf TM  
x K_$^c.  
template < typename Func > :z"Uw*  
struct func_return E8-p ,e,  
  { "#m*`n  
template < typename T > %/>_o{"hw  
  struct result_1 q#WqU8~Y  
  { JP@UvDE|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mKn[>M1  
} ; 0,/[r/=jT  
{'X"9@  
template < typename T1, typename T2 > 1r.q]^Pq~  
  struct result_2 >>!+Ri\@  
  { O&X-)g=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _VMJq9.  
} ; ! q1Ql18n  
} ; %%DK?{jo`  
Wh4lz~D\@  
"Dy&`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X0=R @_KY  
'kUrSM'*$N  
template < typename Func, typename aPicker > $jc>?.6  
class binder_1 OPjscc5  
  { %M^bZ?  
Func fn; 8[y7(Xw  
aPicker pk; tdt6*  
public : ?j OpW1  
RP(FV<ot  
template < typename T > C3memimN  
  struct result_1 o<!#1#n+:  
  { pcEB-boI9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "n05y}  
} ; |0 Zj/1<$  
+~[19'GH  
template < typename T1, typename T2 > <4>6k7W  
  struct result_2 bRIb'%=+GA  
  { o= 8yp2vG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ',CcLN  
} ; AM}OL Hj  
rFmE6{4:p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ph|3M<q6  
3 +#bkG  
template < typename T > w}2yi#E[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dvxH:,  
  { /evh.S  
  return fn(pk(t)); 6: M   
} {fS/ZG"5<t  
template < typename T1, typename T2 > Dbtw>:=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I4") ;T3  
  { :r~?Z6gK  
  return fn(pk(t1, t2)); hz/5k%%UX  
} RSkpf94`  
} ; r2hm`]\8M  
Su-+~` "  
i\ PN  
一目了然不是么? j5RM S V  
最后实现bind D)!k  
b>waxQxjS  
nGuF, 0j  
template < typename Func, typename aPicker > WIhf*LF"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) */ qv}  
  { +6TKk~0e^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GEvif4  
} +^"|FtKhE  
VWNmqeP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z24-h C  
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。 LAvAjvRc  
(*M(gM{;  
十一. phoenix U3Dy:K[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3*'!,gK~[  
HWHGxg['r  
for_each(v.begin(), v.end(), .jRXHrK;  
( k r/[|.bq  
do_ CE+\|5u W  
[ vu*08<M~i|  
  cout << _1 <<   " , " WM"I r1  
] `@:^(sMo  
.while_( -- _1), 4+uAd"  
cout << var( " \n " ) Yt{Y)=_t  
) 5ax/jd~}  
); v8WoV*  
f"PApV9[  
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:  k&rl%P  
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 }2{%V^D)r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [NuayO3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: irL ehPX9  
iKdC2m  
Cx@,J\rsQ  
template < typename Cond, typename Actor > 'DKP-R"  
class do_while {j(,Q qB;f  
  { 6ZF5f^M^  
Cond cd; <CH7jbK  
Actor act; L1J"_.=P  
public : LUCpZ3F1  
template < typename T > / AW]12_  
  struct result_1 19lx;^b  
  { Dui<$jl0b  
  typedef int result_type; }t-{,0  
} ; 7.]xcJmt>'  
l~\'Z2op   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "rX`h  
k3e $0`Q  
template < typename T > 8ayB<b>+]"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vk$]$6l2  
  { ANWa%%\T  
  do Z3Vi il:  
    { z:acrQwJ?1  
  act(t); jF'S"_/?  
  } ")8wu1V-  
  while (cd(t)); _p90Zm-3X  
  return   0 ; d_OHQpfK  
} j:fL_1m  
} ; Ye,E7A*L  
Z*leEwgz  
M~^|dR)D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  9((v.  
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。 > ^D10Nf*  
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。  /y1,w JI  
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。 #2n>J'}  
下面就是产生这个functor的类: :r!nz\%WW  
xro  
7Xw #  
template < typename Actor > _o<8R@1  
class do_while_actor PInU-"gG  
  { ;Qw>&24h[  
Actor act; F_@PSA+  
public : *)"`v]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (LGx;9S?  
!d^5mati)T  
template < typename Cond > &a7KdGP8V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0Y[mh@(  
} ; l0]zZcpt  
#N7@p }P  
"tm2YUG},s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W4X=.vr  
最后,是那个do_ K /. ;N.9  
>/-<,,<\C  
@m#7E4 +  
class do_while_invoker 02bv0  
  { s,lrw~17  
public : R5|c4v{B  
template < typename Actor > eB5; wH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k;q|pQ[  
  { Xul<,U~w6  
  return do_while_actor < Actor > (act); c"6<p5j!  
} m+,a=sR  
} do_; ix6j=5{  
`@-H ;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wzF/`z&0?6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _0ep[r  
最后来说说怎么处理break和continue YJF!_kg.  
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。 > u~ l_?  
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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