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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J|VDZ# c7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >~tx8aI{  
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,Msg&rT  
[Mj5o<k;I  
F)@zo/u5L  
*e:2iM)8~  
  class filler VKg9^%#b`[  
  { kYR ^  
public : *^CN2tm  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pimI)1 !$'  
} ; MPF({Pnx7  
x6^FpNgQ  
9#kk5)J  
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: O'QnfpQ*9  
12: Q`   
XEN-V-Z%*  
y. (m#&T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *:`fgaIDa  
Nnoj6+b  
-OnKvpeI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wNUcL*n  
d@zxgn7o  
Yu9VtC1  
q Oa*JA`  
二. 战前分析 a>+m_]*JZ  
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。 'pF$6n;  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 S"`{ JCW$  
jc@= b:r=  
k L4#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fJe5 i6`(  
  /* --------------------------------------------- */ WcpH= "vm  
vector < int *> vp( 10 ); C'jCIL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C IRMAX  
/* --------------------------------------------- */ f 0~Z@\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7e D` is  
/* --------------------------------------------- */ n8D'fvY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a.ijc>K  
  /* --------------------------------------------- */ ;";>7k/}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j)Z0K$z=  
/* --------------------------------------------- */ \gv-2.,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )Lk2tvr  
k?/!`   
RN;#H_ q  
z80*Ylx  
看了之后,我们可以思考一些问题: /q/^B> ]  
1._1, _2是什么? Kek %io  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 tCGA3t  
2._1 = 1是在做什么? ?9?o8!  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ;Rm';IW$  
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 "[<pFj^  
aJc>"#+ o  
:_+U[k(#  
三. 动工 K9 K.mGYc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m |.0$+=  
ISTAJ8" D  
u;b6uE  
$}EARW9  
template < typename T > n"Jj'8k  
class assignment hqwsgJ  
  { ~4c,'k@  
T value; YfNN&G4_  
public : Iv{iJoe;UH  
assignment( const T & v) : value(v) {} QD1&"T<.d.  
template < typename T2 > IWwOP{ <ZQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } t{B6W)q  
} ; {7v|\6@e3  
zB\ 8<97 C  
W>'gG}.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  }"q#"s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment QX_![|=  
6.a>7-K}%  
^{NN-  
0XE(vc!  
  class holder /Wdrpv-%,1  
  { ,eL&Ner  
public : PAVlZ}kj  
template < typename T > 8-smL^~%#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ")NQwT}  
  { KCqz]  
  return assignment < T > (t); 'uwq^b_  
} Oe^9pH,1t  
} ; -vt6n1A&b  
' |M} 3sL  
:73T9/  
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: R80|q#h,]  
QqXaXx;  
  static holder _1; xx?0Ftuq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <YWu/\{KT  
ol_&epG;ST  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3;!a'[W&p  
而不用手动写一个函数对象。 /N@NT/.M<  
mmMiA@0  
=s S=  
MJK PpQ(,  
四. 问题分析 .&K?@T4l  
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。 XD[9wd5w8  
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。 lHu/pSu@k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9(bbV5}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $A(3-n5=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &((04<@e  
+^$;oG  
五. 问题1:一致性 HS1{4/  
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?| kC'm |Y@T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %,d+jBM  
j\.e6&5%SS  
struct holder ^Je*k)COn  
  { D9n+eZ  
  // -{yG+1  
  template < typename T > T{BGg  
T &   operator ()( const T & r) const 0+A#k7c6p  
  { ZV07;`I  
  return (T & )r; za8+=?  
} S:c lyx  
} ; qz!^< M  
lDs C>L-F  
这样的话assignment也必须相应改动: qtP*O#1q  
uYd_5 nw  
template < typename Left, typename Right > !Z;Nv  
class assignment x+1-^XvK  
  { LC0-O1  
Left l;  yT(86#st  
Right r; hi Ws:Yq  
public : Zj nWbnW  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z,F1n/7  
template < typename T2 > r&XxF >  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zaE!=-U  
} ; *mN8Qd  
;47=x1j i  
同时,holder的operator=也需要改动: "&mwrjn"T  
5%DHF-W)  
template < typename T > 8JO(P0aT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n|PW^kOE/  
  { 9|9/8a6A  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >DW%i\k1V~  
} li~=85 J  
[,|4%Y  
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。 < -Ax)zE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?Y9VviC  
B^x}=Z4  
return l(rhs) = r; Fk?KR  
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。 HA0yX?f]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h:vI:V[/X  
y!\q ', F  
template < typename Tp > zG&yu0;D6  
class constant_t u 0 K1n_  
  { QW%xwV?8  
  const Tp t; QX9['B<  
public : 6 %T_;"hb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -"xC\R  
template < typename T > k:1|Z+CJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _%aT3C}k  
  { H]Gj$P=k  
  return t; hud'@O"R+  
} ,9 .NMFn  
} ; SN#N$] y5s  
G<t _=j/r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z'EphL7r   
下面就可以修改holder的operator=了 V>Nw2u!!  
1sfs!b&E  
template < typename T > ~hU^5R-%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '_xa>T}  
  { }i\_`~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4Y@q.QP  
} r / L  
l{_1`rC'  
同时也要修改assignment的operator() Zb~G&. 2g  
kgRgHkAH~  
template < typename T2 > B5va4@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } cLMFC1=b  
现在代码看起来就很一致了。 t%Y}JKLR  
.~4DlT  
六. 问题2:链式操作 QST-!`]v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 SwhArvS  
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。 e\]CZ5hs3  
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。 1ka58_^  
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。 $H7T|`WI.,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a3BlydSlf  
SvD:UG  
template < typename T > )"^ )Nk  
struct result_1 Y-*]6:{E  
  { ;3sJ7%`v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x]:B3_qR  
} ; B{Lcx~  
|JCn=v@  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: P/dT;YhL  
"J3n_3+  
template < typename T > "ODs.m oq  
struct   ref &4Y@-;REt  
  { [b@9V_  
typedef T & reference; F#7A6|  
} ; w;T?m,"  
template < typename T > *lp{,  
struct   ref < T &> Uj~ :| ?Wz  
  { qg8T}y>  
typedef T & reference; {+|Em(M  
} ; `~ R%}ID  
j}$Q`7-wB1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &0euNHH;sL  
i>@"&  
template < typename T > @!Q\| <  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ZN(@M@}  
  { I~7eu&QZ  
  return l(t) = r(t); &?yVLft  
} irzWk3@:  
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。 o!|TCwt  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,"4  
QgW4jIbx  
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 iYzm<3n?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^2!l/(?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l":Z. J  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \-)augq([  
最后的布局是: [+4--#&{  
                Add &V7{J9  
              /   \ /9 soUt  
            Divide   5 _cXLQ)-  
            /   \ w]Vd IS  
          _1     3 <*74t%AJ%  
似乎一切都解决了?不。 8w4cqr4m  
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。 ,W~a%8*  
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。 ADN  
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: m=%WA5c?  
Ptv=Bwg  
template < typename Right > 28PT1 9&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t0gLz J  
Right & rt) const 5oE!^bF?  
  { POc-`]6 <F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q:!.YSB  
} M }tr*L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 CZ_ (IT7  
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。 O[#pB. 4  
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。 MzO4Yv"A  
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。 Ue)8g#  
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。 Z3 $3zyi  
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? &5F@u IA  
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: 7\1bq&a<  
R} aHo0r  
template < class Action > <hbxerg  
class picker : public Action 4V0j1 k&'  
  { HX:rVHY  
public : }[*BC5{>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} o  w<.Dh  
  // all the operator overloaded ] 6rr;S  
} ; y9L:2f\  
Wo+'j $k  
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。 5//.q;z  
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: SB' $?Kh  
X"qC&oZmf  
template < typename Right > Jd>"g9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6P KH%  
  { 4RV5:&ALLS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o Z#4<7K  
} tMWsgK.B  
8P'zQ:#RV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -hIDL'5u-I  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 i''[ u  
L5tSS=  
template < typename T >   struct picker_maker 5w+X   
  { h&}XG\ioNA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F7zBm53  
} ; 4^mpQ.]lO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Cp 2$I<T  
  { @< @\CiM  
typedef picker < T > result; ^q0Ox&X  
} ; 8}kY^"*&X  
I?mU_^no  
下面总的结构就有了: {]w @s7E  
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。 t K+K lz  
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。 Ph*tZrd*#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 RRGCO+)*  
至此链式操作完美实现。 `_{^&W WS  
3+/{}rv  
0oFRcU  
七. 问题3 x !o>zT\  
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。 F(i@Gm=J]  
Htf|VpzMb  
template < typename T1, typename T2 > s5TPecd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?Rj)x%fN  
  { ie!ik  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _ ecKX</Q  
} aa1^cw 5}  
cDS6RO?  
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: qUY QN2wG  
]#N~r&hmQ  
template < typename T1, typename T2 > +) 4_1i4"x  
struct result_2 jHj*S9:`  
  { od\Q<Jm}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "&ElKy 7j  
} ; vq~btc.p{&  
+8 avA:o  
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? $DOBC@xxzT  
这个差事就留给了holder自己。 [C]u!\(IF  
    =*aun&  
#lM :BO  
template < int Order > ?>V4pgGCE  
class holder; r1= :B'z  
template <> ~97T0{E3  
class holder < 1 > T _O|gU  
  { 4$oX,Q`#  
public : 8%s_~Yc  
template < typename T > A3C#w J  
  struct result_1 n 4:Yc@,  
  { Wv]NFHe#  
  typedef T & result; IG1+_-H:  
} ; ! `yg bI.  
template < typename T1, typename T2 > '{:WxGgi  
  struct result_2 :6 ?&L  
  { u~,@Zg87  
  typedef T1 & result; 5__8+R  
} ; <B*}W2\  
template < typename T > %{*}KsS`p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TlD)E  
  { 9WaKsdf  
  return (T & )r; &n.7~C]R  
} C~.7m-YW  
template < typename T1, typename T2 > W[]N.d7G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5sD\4g)HK  
  { _N5$>2  
  return (T1 & )r1; C%8jWc  
} ?\ C7.of  
} ; ^h z4IZ^  
gOpGwpYZ,  
template <> er Cl@sq  
class holder < 2 > !tkP!%w  
  { 2G'Au}q0n  
public : wD-(3ZVd4  
template < typename T > aO9a G*9T  
  struct result_1 1'dL8Y  
  { *7'}"@@  
  typedef T & result; `k}  
} ; 85P7I=`*d  
template < typename T1, typename T2 > G'/36M@  
  struct result_2 !A(*?0`  
  { oe$Y=`  
  typedef T2 & result; $2=-Q/lM  
} ; Nb2]}; O  
template < typename T > ssv4#8p3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -v*wT*I1  
  { &<Bx1\ ~V  
  return (T & )r; L`%v#R  
} 9|Cu2  
template < typename T1, typename T2 > w\ U fq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }VlX!/42  
  { Yl[GO}M  
  return (T2 & )r2; ALqP;/  
} Re3vW re  
} ; 1/>#L6VAZ  
ITa8*Myj  
&[*F!=%8  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 F2yc&mXyk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |kL^k{=zV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sGjYL>*  
+@wa?"  
return l(i, j) = r(i, j); H@$\SUc{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9IgozYj  
I4kN4*d!N,  
  return ( int & )i; tH0=ysf  
  return ( int & )j; (^-i[aJY  
最后执行i = j; lPL>8.j  
可见,参数被正确的选择了。 FWNO/)~t  
c!Gnd*!?-  
<(rf+Ou>I  
}R#YO$J7  
a $pxt!6  
八. 中期总结 <4,n6$E  
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: >r] bfN,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Fv \yhR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w) o^?9T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d(RSn|[0  
u|l]8T9L  
7@R;lOzL3  
!BD+H/A.{  
sfSM7f  
tSK{Abw1B  
九. 简化 +@),Fk_  
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。 ;EZ$8|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 iX 0s4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: : E `N0UA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "V!y"yQ  
  +-*/&|^等 H"8fnN=xB  
2. 返回引用。 qy1$(3t$  
  =,各种复合赋值等 |7Z7_YWs  
3. 返回固定类型。 @[M5$,"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &]gw[ `  
4. 原样返回。 v=15pW  
  operator, nlaJ  
5. 返回解引用的类型。 E5.3wOE  
  operator*(单目) 9V*h:[6a(  
6. 返回地址。 ZSj^\JU  
  operator&(单目) @N?A 0S/  
7. 下表访问返回类型。 "71@WLlN  
  operator[] ,6Ulj+l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A+d&aE }3V  
  operator<<和operator>> _ F&BSu  
f6x}M9xS%  
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{IxS?.j+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z)cGe1?q  
gR)T(%W  
template < typename Left > YNCQPN\v`1  
struct value_return fMaUIJ:Q9  
  { ]YcM45xg  
template < typename T > Ie(vTP1Cj  
  struct result_1 VmM?KlC  
  { #8P9}WTno.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; d4h1#MK  
} ; n gA&PU  
swv 1>52{  
template < typename T1, typename T2 > GaMiu! |,  
  struct result_2 9$7tB  
  { HMT^gmF)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F.i%o2P3  
} ; fI@4 v\  
} ; &UtsI@Mu  
{f;]  
9mW95YI S  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait / $7E  
r=YprVX  
下面我们来剥离functor中的operator() 0U'g2F>{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0`:B#ten  
#w3cImgp2  
return l(t) op r(t) j}NGyS" =  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q1QrtJFPG  
return op l(t) SS;[{u!  
return op l(t1, t2) {VqcZhqy/l  
return l(t) op A7!!kR":  
return l(t1, t2) op >D'Kt?L<]m  
return l(t)[r(t)] o.-rdP0P>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ydFZ$W_}w  
Q%6Lc.i  
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: Ht.0ug  
单目: return f(l(t), r(t)); >q0c!,Ay  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4$D:<8B  
双目: return f(l(t)); m{itMZ@  
return f(l(t1, t2)); JR='c)6:  
下面就是f的实现,以operator/为例 yM(zc/?  
>, 22@4  
struct meta_divide <t[WHDO`  
  { S'"(zc3 =  
template < typename T1, typename T2 > __jFSa`at  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~Y^ UP  
  { l!z0lh- J  
  return t1 / t2; X2PQL"`  
} 86(8p_&zC  
} ; -z%| Jk  
wmu#@Hf/[h  
这个工作可以让宏来做: 3(|8gWQ  
03aa>IO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9 z_9yT  
template < typename T1, typename T2 > \ O+U9 p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |`d5Y#26  
以后可以直接用 -s Iji)t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B 14Ziopww  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 V4Yw"J  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) h\GlyH~  
h?H:r <  
G  @ib  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 >W%tEc  
#SiOx/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B=K& +  
class unary_op : public Rettype FbRq h|  
  {  ?Y4$  
    Left l;  w+<`>  
public : G5~ Jp#uA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :p^7XwX%w  
X.V6v4  
template < typename T > lc%2fVG-e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JGjqBuz#A*  
      { L' w }  
      return FuncType::execute(l(t)); ^VCgc>x;  
    } &_cMbFLBP  
\ UCOe  
    template < typename T1, typename T2 > bL>J0LWQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k!Y7 Rc{"  
      { D,Ft*(|T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); UR;F W`  
    } 8RC7 Ei  
} ; /DPD,bA  
+[$d9  
vMOI&_[\z  
同样还可以申明一个binary_op U2  0@B`<  
I@x^`^+l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l_ /q/8-l  
class binary_op : public Rettype go^?F- dZ  
  { IyvJwrO  
    Left l; f=%k9Y*)  
Right r; <1~5l ~  
public : ]+RBykr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .32]$vx  
Nrp0z:  
template < typename T > RLkP)+t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +m Plid\  
      { md8r"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %hcn|-" F  
    } oZ% rzLH  
biZwxP3  
    template < typename T1, typename T2 > uh`W} n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \bJ,8J1C  
      { ^ ,`;x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tz{W69k+  
    } Lyjt$i W%  
} ; /(#;(]  
gWcl@|I;\  
yEm[C(gZ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^_dYE]t  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d;GF<bz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) iY @MnnX  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 nqX)+{wAXe  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! nSWW^ ;  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 &6*X&]V!Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M~ =Bln5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) pa1.+~)  
下面是修改过的unary_op ZMs$C3  
&gdtI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wBr$3:  
class unary_op zNe>fZ  
  { 6wk/IJ`  
Left l; pF~[  
  *` }Rt  
public : -*;-T9  
Oy>u/g~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} DQ'yFPE  
&p>VTD  
template < typename T > |)4Fe/!cJ  
  struct result_1 R2uekpP  
  { R0>GM`{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1\G S"4~P  
} ; &_mOw.  
j*uc$hC"  
template < typename T1, typename T2 > `?Wy;5-  
  struct result_2 !1+yb.{\  
  { KjK.Sv{N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~";GH20  
} ; :G+8%pUX]  
fJ \bm  
template < typename T1, typename T2 > $]eU'!2)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^HpUbZpat)  
  { [ 0? *J<d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); RLuA^ONI  
} X%ii z  
Oj6PmUK4  
template < typename T > <5oG[1j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <PCa37  
  { #SNwSx&  
  return OpClass::execute(lt(t)); oqu; D'8  
} )n8(U%q$  
//9M~qHa"  
} ; !JZ)6mtlr  
y7)s0g>%H  
(8bo"{zI  
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 Tk(ciwB  
好啦,现在才真正完美了。 t[L0kF9en  
现在在picker里面就可以这么添加了: Yvky=RM  
:Iy4 B+  
template < typename Right > 07L >@Gf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |8xu*dVAp4  
  { ~`7L\'fs  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); FT0HU<." 1  
} mIJYe&t7)  
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。 AF-4b*oB  
<B,z)c  
p[kEFE,%  
nP9zTa  
,MH9e!  
十. bind 9 U6cM-p?  
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。 1+P&O4>  
先来分析一下一段例子 9~AAdD  
kB41{Y -  
Yo`#G-]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lLq9)+HGN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7m{YWR0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 KHK|Zu#k '  
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。 gQXB=ywF  
我们来写个简单的。 #=>t6B4af  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: XYeuYLut  
对于函数对象类的版本: PjL"7^Q&  
@qC](5|TQ  
template < typename Func > ;xp^F KP  
struct functor_trait +mc0:e{WF  
  { 1trk  
typedef typename Func::result_type result_type; 4g^nhJP$  
} ; $@H]0<3,  
对于无参数函数的版本: Ni"M.O);t  
q|Oz   
template < typename Ret > X?p.U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > FQc8j:'  
  { u ##.t  
typedef Ret result_type; [QC|Kd^#  
} ; %XIPPEHU  
对于单参数函数的版本: ;QVX'?  
i,77F!  
template < typename Ret, typename V1 > hrLPy V:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e;Iz K]kP  
  { XMt5o&U1  
typedef Ret result_type;  3+[R !  
} ; Oy> V/  
对于双参数函数的版本: F=/@D)hND  
;>#YOxPl  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > s>i`=[qFc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Sb9O#$89  
  { *b< a@  
typedef Ret result_type; a@>P?N~LA9  
} ; -F&4<\=+  
等等。。。 U9uy (KOW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ups] k?4  
2aROY2  
template < typename Func > 4T]n64Yid  
struct func_return VeLuL:4I  
  { 6jdNQC$#B  
template < typename T > =Zg%& J  
  struct result_1 qB%?t.k7  
  { 1:L _qL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t%xD epFQ  
} ; h5vvizruy  
D #<)q)  
template < typename T1, typename T2 > OPYl#3I  
  struct result_2 v5aHe_?lp  
  { x *p>l !  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x)+3SdH  
} ; ]VarO'  
} ; 4 w$f-   
y":Y$v,P  
x<mHTh:-V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;rD M%S@  
n/>^!S  
template < typename Func, typename aPicker > @k"Q e&BQ  
class binder_1 :Adx7!6  
  { ,};UD  W  
Func fn; h3}gg@Fm  
aPicker pk; sBsf{%I[{  
public : Q Pel n)  
( !K?^si  
template < typename T > > 4c7r~\k  
  struct result_1 d[cqs9=\  
  { WAzYnl'p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =.*+c\  
} ; |H!kU.f]  
mBp3_E.t  
template < typename T1, typename T2 > PNjZbOmzS  
  struct result_2 }"V$li  
  { J.R|Xd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "s:eH"_s  
} ; e@Cv')]B  
dtXA EL\q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mX4u#$xs:  
Z= 'DV1A$,  
template < typename T > "ggViIOw&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3G4N0{i  
  { ,3m]jp'  
  return fn(pk(t)); ;q8tOvQ  
} R{GT? wl  
template < typename T1, typename T2 > f3g#(1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uQ}0hs  
  { `oDs]90  
  return fn(pk(t1, t2)); %[l*:05  
} \R m2c8Z2  
} ; x]1G u  
K`BNSdEN>  
#_A <C+[  
一目了然不是么? $r>\y (W  
最后实现bind lphELPh  
6m=FWw3y  
F"#8`Ps>  
template < typename Func, typename aPicker > y([""z3<w  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t *8k3"  
  { $& 0hpg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R(i2TAaaU  
} gK`o ;` ^  
~If{`zWoC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,>:   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 POnI&y]  
'1$#onx  
十一. phoenix :9_N Y"P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `]+-z +  
t Q0vX@I<v  
for_each(v.begin(), v.end(), |Lq -vs?  
( Q%seV<!/  
do_ qrWeV8ur+  
[ :X?bWxOJ  
  cout << _1 <<   " , " d )}@0Q  
] x[ sSM:  
.while_( -- _1), DgJG: D{  
cout << var( " \n " ) r*n_#&-7  
) U%Igj:%?;`  
); z3RlD"F1  
YivWvV  
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: $'9b,- e  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor nDdF(|Qt  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L$ nFRl&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xnyp'O8yk  
Y|s?9'z  
W w{|:>j  
template < typename Cond, typename Actor > 208dr*6U  
class do_while :6^8Q,C1@  
  { L4)@lmd3  
Cond cd; A YC22(  
Actor act; !kPZuU `T  
public :  N+<`Er  
template < typename T > ^'g1? F$_  
  struct result_1 QQd%V#M?  
  { *@M7J  
  typedef int result_type; SqiLp!Y`  
} ; /1Xji 0LK  
`kx+Kc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )u. ut8![T  
[7QIpt+FSo  
template < typename T > \X'{ ee  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a"!D @a  
  { U9om}WKO  
  do ,oW8im   
    { 8gA:s`ofJ  
  act(t); ng ZkBX  
  } }ph;~og}y  
  while (cd(t)); lS`hJ:  
  return   0 ; :QSCky*i  
} \XG18V&  
} ; %H-(-v^T*  
s}~'o!}W  
wYf9&}k\4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ++s=$D  
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。 zH0{S.3 k  
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。 lC/4CPKtV  
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。 :Kc}R)6  
下面就是产生这个functor的类: q><E?  
JsOu *9R  
Eua\N<!aai  
template < typename Actor > n3-2;xuNKE  
class do_while_actor zuWfR&U|W  
  { D@Zb|EI%<  
Actor act; I|6wPV?  
public : }y-b<J ?H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [6bK>w"v  
|JpLMUG  
template < typename Cond > k5>K/;*9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oSb,)k@  
} ; Ax#$z  
hRn[ 9B  
i;1EXM  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x5Sc+5?*  
最后,是那个do_ x<  Td  
# j_<iy  
zh hH A9  
class do_while_invoker YpFh_Zr[  
  { P'prp=JD  
public : 4= VAJ  
template < typename Actor > !l7eB@O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RVxlN*  
  { !MOgM  
  return do_while_actor < Actor > (act); \O"EK~x}/  
} e ;4y5i  
} do_; *wml 4lh  
FFTh}>>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !aSu;Ln  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ub |tX 'o  
最后来说说怎么处理break和continue MZt~ Abt  
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。 wIW]uo/=  
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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