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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SLL3v,P(7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D/ybFk  
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, uN*KHE+h  
;bzX% f?|G  
2F{hg%  
gV;H6"  
  class filler e}Vw!w  
  { B!]2Se2G  
public : /6uT6G+(z}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "I6P=]|b  
} ; /*FH:T<V  
uA t V".  
d[^KL;b?6  
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: z4%uN |V  
ipnV$!z  
HAzBy\M{  
|077Sf|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3rW|kkn  
'NjzgZ~]P  
Rk<@?(l!6x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :$;Fhf<5  
a]17qMl  
7w :ef0S  
gN8hJG'0  
二. 战前分析 $,=6[T!z+e  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 SvM6iZ]  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 S_ MyoXV  
z}QwP~Z  
H(c72]@Vg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lf{e[!ML'  
  /* --------------------------------------------- */ ~)LH='|h\}  
vector < int *> vp( 10 ); E907fX[R~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ix@&$!'k  
/* --------------------------------------------- */ e1(Q(3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f ),TO  
/* --------------------------------------------- */ Ei}/iBG@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |:[tNs*,O  
  /* --------------------------------------------- */ +CH},@j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K;?,FlH  
/* --------------------------------------------- */ <~ad:[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6fH@wQ"wN  
q\Q{sv_  
TNCgaTJ{h  
d<!3`qe  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3`d}~v{  
1._1, _2是什么? ?_x q-  
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。 s^0/"j|7  
2._1 = 1是在做什么? 4'j sDcs  
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。 F^"_TV0va  
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。 `e9$,h|4  
Q?ahr~qo  
 B[=(#W  
三. 动工 4a0:2 kIKa  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [${ QzO  
MObt,[^W  
Nk=JBIsKv  
t"hYcnC  
template < typename T > \P} p5k[  
class assignment H1<>NWm!v7  
  { 3~,d+P  
T value; h~&gIub  
public : UDhG :  
assignment( const T & v) : value(v) {} =9oP owq  
template < typename T2 > I}e 3zf>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i|w8.}0  
} ; Wcb7 ;~K  
j?y LDLj  
bfB\h*XO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '1,,)U#6E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5w%_$x  
=U8a ?0  
{Q+gZcu  
)1N 54FNO  
  class holder ul%h@=n  
  { 8^Hn"v  
public : V fv@7@q  
template < typename T > Z3>N<u8)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const a#mNE*Dg  
  { F'g Vzf  
  return assignment < T > (t); ]\/tVn.'  
} ]| N3eu  
} ; ^~{$wVGa  
a+hd(JX0~  
+k dT(7  
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: (P&4d~) m  
rl9. ]~  
  static holder _1; g{W;I_P^9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 x~.:64  
R@Gq)P9?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &] \X]p  
而不用手动写一个函数对象。 ~/mw x8~  
T+N|R  
[M.f-x:  
: ^ 8  
四. 问题分析 (`SRJ$~f  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 qo<&J f  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 *x)Ozfe  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 UzXE_ S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &/Ro lIHF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2X:4CC%5  
gp$Ucfu'  
五. 问题1:一致性 2o>)7^9|#<  
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?| 83;NIE;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !LkW zn3  
PW3GL3+  
struct holder |_omr&[_  
  { D;UV&.$'v  
  // S1D@vnZ3O\  
  template < typename T > ^Rx9w!pAN  
T &   operator ()( const T & r) const Vi4~`;|&b+  
  { kId n6 Wx,  
  return (T & )r; A AHt218  
} J8Yd1.Qj  
} ; `%09xMPu  
mhW-J6u*  
这样的话assignment也必须相应改动: +~xnXb1  
&$`yo`  
template < typename Left, typename Right > )lJao  
class assignment F)z;Z6{t4  
  {  ]xguBh]  
Left l; E*#]**  
Right r; ?$e9<lsQq)  
public : VUI|.76g  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6a;v&5  
template < typename T2 > nFe%vu8a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %,hV[[@.  
} ; aR,}W\6M  
cBo{/Tn:  
同时,holder的operator=也需要改动: }K8/-d6  
!QDQ_  
template < typename T > # O4gg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #2`D`>7456  
  { 1SrJ6W @j[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -=.V '  
} ?<6CFH]  
Q5%#^ZdsTd  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 wH~kTU2br  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3Vp# a:  
K \vSB~{ [  
return l(rhs) = r; ['%69dPh  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 xoOJauSX1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U%h);!<  
xQw7 :18wQ  
template < typename Tp > V7TVt,-3  
class constant_t WD'#5]#Y  
  { N{-]F|XX  
  const Tp t; z5W@`=D  
public : c\% r38  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "zIFxDR#  
template < typename T > T97]P-}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P>9aI/d9  
  { h^j?01*Et  
  return t; 1^i Pji/  
} `# sTmC)  
} ; F4Y @ B  
",{ibh)g$`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o[E_Ge}g8  
下面就可以修改holder的operator=了 <(vCiH9~P  
KFa_  
template < typename T > 1xv8gC:6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0@2mXO9f"  
  { !~Q2|r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vSonkJ_  
} 3_q3Bk  
pIbdN/z  
同时也要修改assignment的operator() wO2_DyMm@  
p _d:eZ  
template < typename T2 > erO>1 ,4S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J<Pw+6B~  
现在代码看起来就很一致了。 BcD&sQ2F  
#$3yz'"QF  
六. 问题2:链式操作 G<M:Ak+~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5XLs} :  
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。 nk3y"ne7  
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。 *Sh^ J+j  
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。 xG;-bJu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *'"^NSJ  
|AC1\)2tT  
template < typename T > c^`]`xiX  
struct result_1 %7O?JI [  
  { A{B/lX)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; XNgDf3T  
} ; w>b-} t  
JJRK7\~$  
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: <9> vO,n  
]:34kE}e5  
template < typename T > kp\\"+,VC  
struct   ref  ["}rk  
  { T)\"Xj  
typedef T & reference; 2 1PFR:lP7  
} ; ![f ![l  
template < typename T > ~n}k\s~|4  
struct   ref < T &> +{]xtQB=,{  
  { H~ u[3LQz  
typedef T & reference; wW>)(&!F  
} ; w\}?(uO  
^*\XgX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a6kV!,.U  
fb  da  
template < typename T > LSQz"Ll l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ITy/eZ"&:  
  { (LHp%LaZ\;  
  return l(t) = r(t); P9T5L<5  
} .Yw'oYnS  
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。 F]O$(7*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ZtHm\VTS  
lD{Aa!\  
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 ?uMQP NYs  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /k"`7`!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  &QNWL]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l1]p'Liuu  
最后的布局是:  s}onsC  
                Add dJ?XPo"Cm=  
              /   \ y< C<_2  
            Divide   5 cQ:"-!ff  
            /   \ gT/@dVV  
          _1     3 n[YEOkiG  
似乎一切都解决了?不。 yz2Ci0Dwy  
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。 :iR \%  
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。 !gnj]k&/c  
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: o->\vlbD  
$Ci0I+5w  
template < typename Right > Zf7&._y.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hp"L8w  
Right & rt) const e|4&b@  
  { *._|-L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Dup;e&9g  
} .d/: 30Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4d:{HLX,  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 s_.]4bl.8  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 a?YCn!  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5<L_|d)0"  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 |y20Hi':  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? m5G\}8|  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 2 &Nb  
Q%aU42?_1  
template < class Action > !.1%}4@Q]  
class picker : public Action RllY-JBO  
  {  '8j$';&`  
public : 6WoAs)ZF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7*DMVok:  
  // all the operator overloaded 1}ZKc=Pfu  
} ; `pd&se'p  
0b91y3R+  
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。 (Toq^+`c  
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: f.GETw  
a{Esw`  
template < typename Right > ;IK[Y{W/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Jx#k,Z4  
  { \Ep0J $ #o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [Pe#kzLX  
} $(Ugtimdv  
7kKy\W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > kqG0%WtQ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 u9=SpgB#  
G#Ou[*O'  
template < typename T >   struct picker_maker #GaxZ  
  { LflFe@2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; j'i0*"x  
} ; ZtVAEIZ)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G,=yc@uq  
  { :ug4g6;#H0  
typedef picker < T > result; fx8EB8A7K7  
} ; JN6-Z2  
bN^O }[  
下面总的结构就有了: ENh!N4vbO  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 9t@:4O  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ~](fFa{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YGc^h(d  
至此链式操作完美实现。 ^% Q|s#w.  
B~'MBBD"  
*b}>cn)<v  
七. 问题3 (yo;NKq,@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 <ktzT&A  
)x#5Il H  
template < typename T1, typename T2 > j\RpO'+}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pag63njg?  
  { a:YI"*S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !2:3MbtR  
} iAMtejw  
#sKWd  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 5W =(+Q>C  
TaJB4zB  
template < typename T1, typename T2 > 4(?G6y)  
struct result_2 B@Nt`ky0*  
  { bshGS8O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ea=83 Zj  
} ; Wi n8LOC  
0%s|Zbo!>  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &$`hQgi  
这个差事就留给了holder自己。 {+zJI-XN/  
    *5$&`&,  
%[<Y9g,:Q  
template < int Order > o-7>eE}+  
class holder; !\[+99F#  
template <> N12:{U  
class holder < 1 > bt+,0\Vg5  
  { A{o'z_zC  
public : uQLlA&I"  
template < typename T > Y^"4?96  
  struct result_1 1-I Swd'u  
  { *5%*|>  
  typedef T & result; D}Ilyk_uUw  
} ; [-*F"}D,  
template < typename T1, typename T2 > ~#:e*:ro  
  struct result_2 0@1:M  
  { ZA#y)z8!E  
  typedef T1 & result; cd;NpN  
} ; h$C@j~  
template < typename T > D 7shiv|,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J3S&3+2G  
  { PX".Km p.  
  return (T & )r; #`tD1T{;  
} yeD_j/  
template < typename T1, typename T2 > 'Tb0-1S?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c-XLI  
  { FYPz 4K  
  return (T1 & )r1; E(+T*  
} 7x.%hRk  
} ; pt:;9hA  
v@ONo?)  
template <> +I|8Q|^SD  
class holder < 2 > eNySJf  
  { h"QbA"  
public : c|wCKn}`  
template < typename T > EiV=RdL  
  struct result_1 j.-VJo)   
  { Rag iV6c  
  typedef T & result; 2?i\@r@E|  
} ; ZcPUtun  
template < typename T1, typename T2 > 1JTbCS  
  struct result_2 %u]6KrG18b  
  { AvRcS]@=  
  typedef T2 & result; _^uc 0=  
} ; _[E\=  
template < typename T > ;?9A(q_Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7#4%\f+'t  
  { "!&B4  
  return (T & )r; 0*(K DDv  
} GXb47_b^  
template < typename T1, typename T2 > +}!DP~y+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }X1.Wt=?  
  { M|CrBJv+F  
  return (T2 & )r2; 2tr :xi@  
} 9\51Z:>  
} ; J6|JWp  
C@@$"}%v2  
AF#_nK) @  
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> >。 &zN@5m$k;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `!c,y~r[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .K9l*-e[=  
cqQRU  
return l(i, j) = r(i, j); GfsBQY/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *m_93J  
Fn,k!q  
  return ( int & )i; vnsSy33K  
  return ( int & )j; (DJvi6\H  
最后执行i = j; >a]t<  
可见,参数被正确的选择了。 r=csi  
CM 9P"-  
J~J@ ]5/  
N_vXYaY  
AUAI3K?  
八. 中期总结 d7~j^v)=^  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 9y+[o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 NiTJ}1 l  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w??c1)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor nUqy1(  
)Xno|$b5Eo  
'0Zm#g  
XV2=8#R  
jfSg){  
N$'>XtO  
九. 简化 b[g.}'^yht  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {,f[r*{Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P3$,ca'  
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: G ]lvHD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 : ej_D}  
  +-*/&|^等 AP@<r  
2. 返回引用。 3i(Jon/p  
  =,各种复合赋值等 A70(W{6a9@  
3. 返回固定类型。 _<u;4RO(s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >-<F)  
4. 原样返回。 Yq0# #__  
  operator, X8b#[40:  
5. 返回解引用的类型。 {bTeAfbf]  
  operator*(单目) n#>5?W  
6. 返回地址。 `cO|RhD @  
  operator&(单目) no3Z\@%  
7. 下表访问返回类型。 *:#Z+7x ]  
  operator[] Qu}N:P9l?X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lM&UFEl-\  
  operator<<和operator>> ?waebuj>  
]^ !}*  
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。 T&4fBMBp,%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j)Lo'&Y~=  
;@!;1KDy  
template < typename Left > VKf6|ae  
struct value_return BvI 0v:  
  { #ko6L3Pi  
template < typename T > sy.:T]ZH  
  struct result_1 cKpQr7]ur  
  { AY@k-4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5Jd` ^U  
} ; ;*`_#Rn#  
-R74/GBg  
template < typename T1, typename T2 > OequU'j  
  struct result_2 )]}$   
  { t[q3 {-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h&$Py  
} ; I9,8HtnA  
} ; HqRCjD  
&z QWIv  
l]u7.~b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +Wd L  
4L $};L  
下面我们来剥离functor中的operator() i]@c.Q iFN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YR8QO-7 .)  
n531rkK-   
return l(t) op r(t) qu!<lW~c  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *cQz[S@F  
return op l(t) 'rh\CA/}D  
return op l(t1, t2) m>O2t-  
return l(t) op >E~~7Yal  
return l(t1, t2) op g6`.qyVfz'  
return l(t)[r(t)] oo'iwq-\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |} 9GHjG  
VHj*aBHB  
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: kw;wlFU;  
单目: return f(l(t), r(t)); (Otur  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g!\QIv1D  
双目: return f(l(t)); Pd,!&  
return f(l(t1, t2)); $4: ~* IQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 XC2Q*Z  
]Qc: Zy3  
struct meta_divide  X)y*#U  
  { MKe *f%  
template < typename T1, typename T2 > I'P.K| "R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @NBXyC8,Z  
  { E~qK&7+  
  return t1 / t2; Upu%.[7  
} /:^tc/5U ]  
} ; h4hd<,  
#W.bZ]&WA  
这个工作可以让宏来做: L% zuI& q  
?;/{rITP#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {6DpPw^"  
template < typename T1, typename T2 > \ HK? Foo?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `} ZL'\G  
以后可以直接用 |})rt5|f1!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Zq9>VqGe  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 VgUvD1v?}  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) hN!.@L  
3k`NNA  
vDWr|M%``l  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 DU(X,hDBF  
Scf.4~H 0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &,F elB0*  
class unary_op : public Rettype 1ME|G"$;  
  { !(}OBZ[*  
    Left l; 9B& }7kk  
public : x={kjym L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  hgNY[,  
Sw/J+FO2  
template < typename T > A<]&JbIt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,Z >JvTnH  
      { OrzM hQaf  
      return FuncType::execute(l(t)); 9$8X> T^   
    } 7ucx6J]c  
.`b4h"g:  
    template < typename T1, typename T2 > 1fmSk$ y.9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T %$2k>  
      { @^B S#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2J1B$.3'  
    }  `NTM%# w  
} ; Z^6A_:]j  
f;&` 9s| 1  
Au~+Zz|mQ  
同样还可以申明一个binary_op 9T?~$XlX  
wA{*W>i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LNWqgIq  
class binary_op : public Rettype {H/8#y4qp&  
  { V}j %gy`  
    Left l; "tEj`eR  
Right r; \z&03@Sw  
public : J{a Q1)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tvG g@Xs\  
hqdC9?\  
template < typename T > `8.1&fBr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >|y>e{P  
      { F0X5dv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "v*oga%  
    } ^U R-#WaQ  
gNG0k$nP  
    template < typename T1, typename T2 > }x{rTEq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d<e+__ 2  
      { {Q}!NkF 1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yd\5Z[iEp  
    } Krt$=:m|1  
} ; f>.` xC{  
^\xCqVk_R  
FF5tPHB  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6:e}v'q{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z_5rAlnwT.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) WV5r$   
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。 ]Om'naD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ahK?]:&QO  
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。。。 ,+swH;=7#r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |?4~T:  
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) ~xsb5M5  
下面是修改过的unary_op 8#NIs@DJ  
b|\{ !N]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P]~N-xdV  
class unary_op  m^W*[ ^p  
  { ~N)( ^ 4  
Left l; (MF+/fi  
  @S/g,;7"  
public : W)G2Cs?p  
}Rf}NWU)|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,I 9][_  
}3 fLV  
template < typename T > FU [8:o62  
  struct result_1 xg*\j)_}  
  { ~ z-?rW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v Ie=wf~D`  
} ; __oY:d(~  
9b"}CEw  
template < typename T1, typename T2 >  60Xl.  
  struct result_2 [qO5~E`;  
  { 2ID*U d*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $9LGdKZ_D  
} ; B;Q`vKY  
yoq\9* ?u^  
template < typename T1, typename T2 > %8rr*l5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MbT ONt?~v  
  { [="g|/M)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); W07-JHV%  
} AaCnTRG  
8gu'dG=  
template < typename T > 02]8|B(E90  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fyi?,,  
  { y{&{=1#  
  return OpClass::execute(lt(t)); |,M#8NOp:  
} T6/$pJl  
S\yu%=h  
} ; \S|VkPv  
i4{ /  
~:ub  
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 U#UVenp@  
好啦,现在才真正完美了。 Kd AR)EU>  
现在在picker里面就可以这么添加了: )eTnR:=  
nsr _\F\  
template < typename Right > @4W\RwD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const di)noQXkB-  
  { L:k@BCQM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7>W+Uq  
} 9}'l=b:Jms  
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。 WNF=NNO-R  
4X(1   
'aSZ!R  
@vQ;>4i.  
wt_?B_nR  
十. bind ZPxOds1m  
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。 1A)wbH)  
先来分析一下一段例子 kcma/d  
WL]Wu.k  
)M|O;~q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^Xt]wl*]+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H;b'"./  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `0n 7Cyed  
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。 ]6i_d  
我们来写个简单的。 Wj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^)%wq@Hi  
对于函数对象类的版本: a-UD_|!  
(Ay4B*|!  
template < typename Func > g O\f:Pg  
struct functor_trait |aOnV,}  
  { nCSd:1DY  
typedef typename Func::result_type result_type; +i q+  
} ; $J;=Ux)$  
对于无参数函数的版本: W:;`  
2\iD;Z#gM  
template < typename Ret > =E6i1x%j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &a2V-|G',  
  { T^=Ee?e  
typedef Ret result_type; %;"B;~  
} ; b/D9P~cE  
对于单参数函数的版本: 4<eJ  
zYgK$u^H  
template < typename Ret, typename V1 > Fm[?@Z&wP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Vqv2F @.  
  { DY+8m8!4H  
typedef Ret result_type; e) /u>I  
} ; !z4Hj{A_  
对于双参数函数的版本: -c<1H)W  
D.oS8'   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R(7X}*@X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !~$YD*" S  
  { Ik@Q@ T"  
typedef Ret result_type; Y" ]eH{  
} ; [y&h_w.  
等等。。。 @gl%A&a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy MCWG*~f  
RZ,<D I  
template < typename Func > i5~ /+~  
struct func_return &oK/ ]lub  
  { RGPU~L  
template < typename T > +D{*L0$D"  
  struct result_1 xz Gsfd  
  { Spr:K,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; exrt|A] _[  
} ; )1tnZ=&  
3K'o&>}L  
template < typename T1, typename T2 > me}Gb a  
  struct result_2 C{I8Pio{b  
  { % &Q7;?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DHujpZXQ  
} ; X-2S*L'  
} ; /xm} ?t0U  
K&gc5L  
krnk%ug  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 dW=D]  
{i7Fu+xZj  
template < typename Func, typename aPicker > nY5n%>8  
class binder_1 LXLIos55S  
  { ?PxYS%D_L  
Func fn; m LxwJ  
aPicker pk; !+26a*P  
public : [XU{)l  
u>i+R"hi"  
template < typename T > p~zTRnm  
  struct result_1 9Nbg@5(  
  { TAXkfj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |9i/)LRXe  
} ; Z_4H2HseL  
uRq#pYn@  
template < typename T1, typename T2 > OaCj3d>  
  struct result_2 DSG +TA"  
  { 4;~lpty  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2.L6]^N p(  
} ; dgqJ=+z 0y  
^9V8M9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e !x-:F#4j  
`GN5QLg#}0  
template < typename T > GHsdLe=t0#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R O3e  
  { Z$=$oJzB  
  return fn(pk(t)); U@t?jTMBkO  
} VEYKrZA  
template < typename T1, typename T2 > uB&I56  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cS;=_%~  
  { &/#Tk>:  
  return fn(pk(t1, t2)); i^V4N4ux]  
} '*{Rn7B5  
} ; 1X_!%Z  
\w\47/k{  
Va[dZeoy  
一目了然不是么? iqKfMoy5  
最后实现bind Wes "t}[25  
ZYt"=\_  
DBrzw+;e3  
template < typename Func, typename aPicker > &l}xBQAL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T7Qd I[K%b  
  { X%\6V;zR#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B46H@]d#7K  
} uXW. (x7"f  
i$<v*$.o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 U,3K6AZA 7  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 nsw8[pk  
i@?<]n  
十一. phoenix K~~*M?.Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: D'hr\C^  
[&}<! :9'  
for_each(v.begin(), v.end(), ;%.k}R%O@  
( |q b92|?  
do_ ?|rw=%  
[ Gg,k  
  cout << _1 <<   " , " M]zNW{Xt  
] n~cm?"  
.while_( -- _1), 8i$`oMv[y  
cout << var( " \n " ) 7(iRz  
)  Jy[8,X  
); aZ0iwMK  
N0KRND  
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: ?U[nYp}"v  
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 $W]guG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 48*pKbbM4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QL!+.y%  
;xC~{O  
6D]G*gwk[  
template < typename Cond, typename Actor > /faP]J)  
class do_while :v ~q  
  { ~l(tl[  
Cond cd; B9Tztg  
Actor act; BJ2W }R  
public : oa|*-nw  
template < typename T > weadY,-H8  
  struct result_1 _@?Jx/`;bk  
  { p%tg->#L  
  typedef int result_type; 5Kxk9{\8  
} ; siZ_JJW  
L. ?dI82c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gx R|S  
W 9MZ  
template < typename T > m&c(N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4gt "dfy+  
  { ON! G{=7  
  do l'8wPmy%N  
    { i_^NbC   
  act(t); p%_ :(  
  } F09AX'nj  
  while (cd(t)); RLX^'g+P  
  return   0 ; ;XuE Mq,Di  
} #u(,#(P'#  
} ; AdW7 vn  
X.5LB!I)  
p arG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eV}Tx;1|}  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 RxG./GY  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 @n'ss!h  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 \`# 0,pLr  
下面就是产生这个functor的类: HBGA lZ  
Upen/1bA  
.Sw'Bo!Ee  
template < typename Actor > =xP{f<`   
class do_while_actor .Q@'Ob`  
  { V2skr_1  
Actor act; ?E@[~qq_  
public : "$YLU}S9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =i %w_ e  
p[:%Ck"$7  
template < typename Cond > ZJM^P'r.1c  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Bq`kVfx  
} ; <cjTn:w  
aBLb i  
L#b Q`t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ay[*b_f  
最后,是那个do_ M&-/ &>n!  
"A3xX&9-q  
l_EI7mJ  
class do_while_invoker A2S9h,t  
  { =_3qUcOP  
public : vH8%a8V  
template < typename Actor > ]iX$p~riH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Rj= Om  
  { _ @76eZd  
  return do_while_actor < Actor > (act); j)*nE./3  
} 5nb6k,+E  
} do_; 6[7k}9`alz  
6GvnyJ{[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o)WSMV(&f  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,Yz+?SmSZ&  
最后来说说怎么处理break和continue =1Jo-!{{  
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。 VHNiTp  
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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