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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X?a67qL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p`0Tpgi  
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, P'';F}NwfX  
XO>Y*7rO  
#{a<{HX  
(C|%@61S  
  class filler zyE yZc?  
  { sa])^mkq(  
public : ([A;~ p;n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _ 9dV 3I  
} ; p-_j0zv  
TY}?>t+  
hCrgN?M z  
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: 7[PXZT  
rL/+`H  
9:WKG'E8a  
Ig2VJs;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~Hf,MLMdTf  
|ipppE=  
_4w%U[GT,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J/ ~]A1fP6  
}I0^nv1  
> im4'-  
j- -#vEW  
二. 战前分析 #;)7~69  
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。 S3r\)5%;  
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 Y,3  
78"W ~`8  
VrG|/2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !.A>)+AK  
  /* --------------------------------------------- */ SE1 tlP  
vector < int *> vp( 10 ); c4|.!AQ>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); JP]K\nQx'  
/* --------------------------------------------- */ H+Wd#7l,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .0 K8h:I  
/* --------------------------------------------- */ 0 N(2[s_A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); R:E:Y|&#  
  /* --------------------------------------------- */ LxO'$oKZV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0J" 3RTt  
/* --------------------------------------------- */ xHmc8G$zu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); DX|kO  
cW2:D$Pe  
h=aHZ6v  
d>}%A ]  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8MdKH7  
1._1, _2是什么? c}lgWu~  
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。 >X]<s^  
2._1 = 1是在做什么? s?G@ k}{  
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。 aNz%vbh\  
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。 /:DxB00  
b< rM3P;  
\]D;HR`vo  
三. 动工 FWj~bn  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !}%giF$-  
* HVO  
{+ m)*3~w  
K:0RP?L  
template < typename T > h0`) =  
class assignment "T'!cy  
  { x+&&[>-P  
T value; Jg:'gF]jt  
public : q:'(1y~  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6m]L{ buP  
template < typename T2 > J';tpr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >Y:ouN~<  
} ; mMR[(  
9D@Ez"xv  
C<pF13*4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w?[)nlNW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment la-+ `  
;4 &~i  
Mo/xEB/O  
]lo O5  
  class holder er_aol e  
  { )\e_I\-  
public : 9/{g%40B^  
template < typename T > O =fT;&%.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^ZsME,  
  { 1_' ZbZv4h  
  return assignment < T > (t); tnsYY  
} r&qD!l5y  
} ; BBX4^;t  
&45.*l|mo  
9H<:\-:  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: o8" [6Ys  
h ( Z7a%_  
  static holder _1; P _ SJK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 myYe~f4=HQ  
9'tM65K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1osI~oNZ  
而不用手动写一个函数对象。 @ZmpcoDI  
)z aMycW  
UY==1\  
@U&|38  
四. 问题分析 GV9"8M Z6  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Deam%)bXM]  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 b~|B(lL6Xm  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 au8) G_A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2XE4w# [j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 r"n)I$  
hZpFI?lqc\  
五. 问题1:一致性 []@Mk  
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?| zIL.R#|D=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @=9QV3D  
W&"FejD  
struct holder `1P &  
  { WN0^hDc-  
  // 0ul2rZc  
  template < typename T > Pvtf_Qo^  
T &   operator ()( const T & r) const Z/0M9 Q%  
  { p%?R;W`u2  
  return (T & )r; m$4Gm(Up  
} FnCHbPlb  
} ;  E$G8-  
&1I0i[R  
这样的话assignment也必须相应改动: ,+JAwII>O  
CV`  I.  
template < typename Left, typename Right > { d/k0H  
class assignment | o?@Eh  
  { Oz+>I ^Q  
Left l; {u:DC4eut  
Right r; hGpaHY>My  
public : A_[65'*b  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =.uE(L`]NA  
template < typename T2 > }NUP[%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } FNUue  
} ; |ey6Czm  
s^ 6S{XJ  
同时,holder的operator=也需要改动: +>s[w{Svy  
K <0ItN v  
template < typename T > 5r.{vQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E;+3VJ+F"  
  { b&!X#3(KT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $idYG<],  
} Q4UaqiL  
3c6#?<%0`  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ?&N JN/+%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ua2SW(C@  
2cww7z/B  
return l(rhs) = r; #t;@x_2yD\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 :HwB+Bjy  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9XS'5AXN  
|n~- LH++  
template < typename Tp > #wt#-U;  
class constant_t 7^ER?@:W  
  { oJ5V^.  
  const Tp t; "_9Dau$  
public : &u.t5m7(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} x ;kW }U  
template < typename T > O7E0{8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const { c]y<q  
  { A_CK,S*\,&  
  return t; Iz VtiX  
} kMK-E<g  
} ; G6L 'RP  
h_H$+!Nzb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5*~G7/hT  
下面就可以修改holder的operator=了 ,%Dn}mWu  
)Wgh5C`  
template < typename T > j134iVF%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z:5e:M  
  { D;m>9{=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |o6B:NH,rg  
} uP<tP:  
ZMoN  
同时也要修改assignment的operator() q*52|?  
u>d,6 !  
template < typename T2 > G/=tC8eX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } W* N^Gp@  
现在代码看起来就很一致了。 =`u4xa#m  
}ufH![|[r  
六. 问题2:链式操作 85m_jmh[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tK0?9M.)  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |s=)*DZv  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 u|i.6:/=  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 fm Fh.m.+N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fsb_*sh&  
r;SA1n#  
template < typename T > :IvKxOv  
struct result_1  qauk,t  
  { 66!cfpM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |h4aJv  
} ; >}Fe9Y.o  
6f(K'v  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: xV}-[W5sr'  
6o!+E@V b  
template < typename T > ?o?~Df&  
struct   ref "1yXOy^2  
  { \$W>@w0  
typedef T & reference; n}}$-xl  
} ; L^!E4[ ^4  
template < typename T > p78X,44xg  
struct   ref < T &> *+rO3% ;t  
  { z q _*)V  
typedef T & reference; iW9G0Ay  
} ; '+JU(x{CCl  
N8_ c%6GE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rK7m(  
9Eu.Y  
template < typename T > 5Ay\s:hb[u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F=bX\T7  
  { *;5P65:u$>  
  return l(t) = r(t); V]&0"HX2r!  
} <XDYnWz  
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#19v7/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ===M/}r  
/J9|.];%r  
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 unY+/p $  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: H}Z\r2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 N D`?T &PK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tY'fFz^Ho  
最后的布局是: fq-e2MCX5  
                Add ezS@LFaA  
              /   \ f_I6g uDPz  
            Divide   5 xJlf}LEyF  
            /   \ * `1W})  
          _1     3 /N>f#:}  
似乎一切都解决了?不。 o-H\vtOjE  
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。 sba+J:#w  
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。 /?C}PM  
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: )\ow/XPE  
|L%}@e Vw_  
template < typename Right > $q%r}Cdg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^}8qPBz  
Right & rt) const .W>LEz'  
  { \W:~;GMeD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _!2bZ:emG  
} XA PqRJ*Z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rY yB"|  
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。 Vz[tgb]-  
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。 X+dLk(jI`u  
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。 G6@XRib3  
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。 )i|0Ubn[|  
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? Jga;nrU  
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: l/ufu[x!a  
f2ea|l  
template < class Action > m?*}yM  
class picker : public Action p(vmMWR!  
  { 8725ET t  
public : $S Kax#[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =cz^g^7  
  // all the operator overloaded <MdIQ;I8  
} ; p^J=*jm)x  
{B|)!_M#  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 #s% _ L  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: &pCa{p  
;@/^hk{A  
template < typename Right > tr?U/YG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e,V @t%  
  { !W2dMD/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A~0eJaq+  
} wX/0.aZ|  
z'"e|)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Es]:-TR  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 EnW}>XN  
,r_%p<lOFu  
template < typename T >   struct picker_maker ?/3'j(Gk  
  { oyC5M+shP9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; VkW N1A  
} ; eICavp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ykMdH:  
  { !pT i.3  
typedef picker < T > result; j3=%J5<  
} ; %7}ibz4iF  
tleWJR8oc  
下面总的结构就有了: "@ 1+l&  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 >>nOS]UL  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Nl$b;~ u  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r{mj[N'@  
至此链式操作完美实现。 }+] l_!v*  
X5_T?  
@y1:=["b  
七. 问题3 H"5=z7w  
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。 \Dlmrke  
X^o0t^  
template < typename T1, typename T2 > 1Y+g^Z;G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U,Q  
  { A  r,fmq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o{[w6^D7  
} b%wm-p  
+Z7:(o<  
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: \0fS;Q^{j  
15J t @{<r  
template < typename T1, typename T2 > vCX 54  
struct result_2 " rVf{  
  { X:2)C-l?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &9OnN<mT1  
} ; !FA[ ]d4  
-4Hf5!  
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? ZVIlVuZ}  
这个差事就留给了holder自己。 Ci9]#)"c  
    %n B}Hq ;  
WzhY4"p  
template < int Order > _ ci8!PP  
class holder; IeN~ E'~  
template <> )=TS)C4  
class holder < 1 > lY$9-Q(  
  { ;s\ck:Xg  
public : ^!A@:}t>  
template < typename T > CpLLsphy  
  struct result_1 ;Z6ngS  
  { iy-~CPNB_  
  typedef T & result; Fa+#bX7  
} ; FKWL{"y  
template < typename T1, typename T2 > wN]]t~K)Q  
  struct result_2 '5etZ!:  
  { 1fMl8[!JLu  
  typedef T1 & result; D}T+X ;u)K  
} ; It#T\fU  
template < typename T > =wquFA!c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Mwtd<7<!A  
  { V:'_m'.-Y  
  return (T & )r; Jp 7m$D%  
} $+WMKv@<  
template < typename T1, typename T2 > l1UN.l'p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ab8F\%y-8  
  { ;d<RP VE:  
  return (T1 & )r1; sjj,q?  
} d$5\{YLy  
} ; jI!WE$dt  
}AG dWt@  
template <> / NB;eV?  
class holder < 2 > Z Tzh[2u*  
  { y^}00Z+l  
public : 7El:$H  
template < typename T > v5A8"&Jr  
  struct result_1 )-\[A<(  
  { IA~wmOF  
  typedef T & result; tB#-}Gf  
} ; I* 4g ;1x  
template < typename T1, typename T2 > fI }v}L^  
  struct result_2 dQ-:]T (  
  { k)TNmpL%"  
  typedef T2 & result; ,M0#?j>  
} ; x.%x|6G*  
template < typename T > +Z/aB*aVa^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iM_Zn!|@\  
  { :O9i:Xq[QW  
  return (T & )r; 9B9:lR  
} 'Ivr =-  
template < typename T1, typename T2 > Yq0jw&v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Evt&N)l!^  
  { dkAY%ztwo  
  return (T2 & )r2; _ipY;  
} r0:I  
} ; u(C?\HaH  
u&Cu"-%=M  
L4!T  
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> >。 \QP1jB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ICm/9Onh&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4h$W4NJK  
b |JM4jgK  
return l(i, j) = r(i, j); )^]1j$N=3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8dCa@r&tz  
kpx2e2C|  
  return ( int & )i; zrE Dld9  
  return ( int & )j; hM[QR'\QS  
最后执行i = j; $;As7MI  
可见,参数被正确的选择了。 ^nN@@ \-5  
7thB1cOJ  
2[~|6 @n  
\{{i:&] H  
2>'/!/+R  
八. 中期总结 ;Y%.m3  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: tWa_-Un3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^k}%k#)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {Ax{N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;To][J  
XHYVcwmDz-  
+&qj`hA-b  
o 4cqLM u  
ES9|eo6  
&vV_,$  
九. 简化 "2>_eZ#b  
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。 MB!$s_~o#L  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <,huajQs  
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: zOT(>1'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 u 4$$0 `  
  +-*/&|^等 egh_1Wg2a  
2. 返回引用。 sHf.xc  
  =,各种复合赋值等 e!p?~70  
3. 返回固定类型。 3ox 0-+_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jCxg)D7W  
4. 原样返回。 s*UO!bHa  
  operator, uBA84r%{QQ  
5. 返回解引用的类型。 f+>g_Q  
  operator*(单目) lAA s/  
6. 返回地址。 qIg^R@  
  operator&(单目) &pEr;:E  
7. 下表访问返回类型。 Hi Pd|D  
  operator[] 'bx$}w N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HWxwG'EEY,  
  operator<<和operator>> K [M[0D  
IrTMZG  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 f) @-X!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^gd[UC-"w  
2Pic4Z  
template < typename Left > jLCZ JSK  
struct value_return ~-zch=+u  
  { @ !m+s~~]h  
template < typename T > x$;kA}gy  
  struct result_1 g4NbzU[I  
  { r0fEW9wL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jyFXAs2  
} ; /qObXI  
1jkMje  
template < typename T1, typename T2 > 0PT\/imgN  
  struct result_2 az;o7[rI^  
  { tp?< e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;nZN}&m   
} ; 0zrZrl  
} ; 2-x#|9  
0pl |  
OM 4, Sevk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~CQTPR  
^E= w3g&  
下面我们来剥离functor中的operator() }.74w0~0^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FCPi U3  
(|_N2R!  
return l(t) op r(t) w//L2.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :Miri_l  
return op l(t) 9Netnzv%  
return op l(t1, t2) 2}8xY:|@(U  
return l(t) op 3+d_5l;m)  
return l(t1, t2) op s6.#uT7h  
return l(t)[r(t)] =#K$b *#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `2.2; Vk  
oRQJ YH  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:  b@m\ca  
单目: return f(l(t), r(t)); -3T~+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Sz#dld Mz  
双目: return f(l(t)); 7-`iI(N<  
return f(l(t1, t2)); _5JwJcQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 9>1Gj-S2:  
5*IfI+}  
struct meta_divide yx&'W_Q@  
  { jk-e/C  
template < typename T1, typename T2 > CF_pIfbaf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4;.y>~z  
  { iQJ[?l`  
  return t1 / t2; 1@vlbgLr@  
} mOE%:xq9-  
} ; L-QzC<[F/  
;!H|0sv  
这个工作可以让宏来做: b$k|D)_|  
Cp[ NVmN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j& ~`wGM  
template < typename T1, typename T2 > \ 6|AD]/t^K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; M^3pJ=;5  
以后可以直接用 qt{{q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +?[,{WtV  
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 :UDT! 5FNO  
(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。。。) 2!E@Gbhm5  
E"[h20`\/  
f%JC;Y  
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 K6X}d,g  
I|oS`iLl$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w\QMA3  
class unary_op : public Rettype SFQYrY  
  { ]F81N(@:F  
    Left l; $bd2TVNV:  
public : [/iT D=O,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~qj09  
@.SuHd  
template < typename T > 1w/Ur'8we  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D`C#O 7.N  
      { TE!+G\@  
      return FuncType::execute(l(t)); D<:J6W7]  
    } ::eYd23  
: ZWKrnG  
    template < typename T1, typename T2 > 3HI- G.]hC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 02F[4c~  
      { y+g01z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); QFYO_$1 Y)  
    } F#^<t$5t  
} ; 1YxG<K]  
{} gr\  
fu]mxGPc  
同样还可以申明一个binary_op 1*o=I-nOa  
l=.h]]`;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j|/4V  
class binary_op : public Rettype >*FHJCe  
  { XwNJHOaF  
    Left l; 5B76D12  
Right r; C~:@ETcbil  
public : JX!@j3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &3t[p=  
3j2#'Jf|:  
template < typename T > $VRVM Y [q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WXzSf.8p|  
      { dW`!/OaQD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); GL<u#[  
    } -fILXu  
01^+HEbm  
    template < typename T1, typename T2 > ]/klKqz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q*E<~!jL  
      { xq<3*Bcw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d$}z,~sN  
    } *eLKD_D`!C  
} ; X@ j.$0 eK  
k6b0&il  
@V>BG8Y  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ?0%3~E`l:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1O{(9nNj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8uZM%7kI6+  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 fKYR DGn  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _b)=ERBbCo  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 O7of9F~"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {#o0vWS>  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) p6Ie?Gg  
下面是修改过的unary_op -)Zp"  
Uzzt+Iwm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > XHER[8l  
class unary_op c1x{$  
  { a(Fx1`}  
Left l; v%2@M  
  + <4gJoI  
public : AIU=56+I\  
:kb2v1{\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4[VW~x07  
*?v_AZ  
template < typename T > :{Mr~Co*  
  struct result_1 Q 2mTu[tx  
  { 7XU$O$C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ??u*qO:p  
} ; Wp2$L-T&$  
_< LJQ  
template < typename T1, typename T2 > tP0\;W  
  struct result_2 R|u2ga ~  
  { HZJ)q`1E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bMp[:dw`y  
} ; i] I{7k  
P1u(0t  
template < typename T1, typename T2 > 5HqvSfq>?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !CGpE=V  
  { Z&![W@m@0N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A6Vb'Gqv{  
} S8Ec.]T   
FMNT0  
template < typename T > `$oy4lDKQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p`I[3/$3  
  { m*f"Y"B.1I  
  return OpClass::execute(lt(t)); .X](B~\!  
} GnFm*L  
pg9 feIW1  
} ; s,;7m  
49iqrP'  
E3"j7y[S  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ][TA7pDPV  
好啦,现在才真正完美了。 ?;xL]~Q~1  
现在在picker里面就可以这么添加了: epm ~  
WZ6'"Cz`  
template < typename Right > kuI$VC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const JUpb*B_z  
  { pt_]&3\e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vKFEA7  
} [fZhfZ)<  
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。 lK%)a +2  
%F2T`?t:  
57jDsQAj  
%)#yMMhR  
>z|bQW#2  
十. bind zb,YYE1  
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。 dIq*"Ry+~  
先来分析一下一段例子 jb83Y>  
K 3.z>.F'h  
k@ So l6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C-sFTf7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~o X`Gih  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U)6Ew4uRxV  
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。 \ !qe@h<  
我们来写个简单的。 $g&_7SJ@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yW]>v>l:Eg  
对于函数对象类的版本: K +l-A>Ic  
U9Gg#M4tY  
template < typename Func > +|6E~#zklY  
struct functor_trait }Dx5W9Ri"  
  { fJK;[*&Y  
typedef typename Func::result_type result_type; #9rCF 3P  
} ; #B6$ r/%  
对于无参数函数的版本: 8'-E>+L   
ufB9\yl{~  
template < typename Ret > 2UeK%-~W?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XES$V15  
  { qNX+!Y}y  
typedef Ret result_type; qoAJcr2uN  
} ; U]PsL3:  
对于单参数函数的版本: orZwm9#].  
08_<G`r  
template < typename Ret, typename V1 > X- P%^mK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R@ MXwP  
  { 'byao03  
typedef Ret result_type; *]>~lO1  
} ; :4x&B^,53  
对于双参数函数的版本: MZ%S3'  
%4x,^ K]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ij?Qs{V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d;g]OeF  
  { S9E<)L  
typedef Ret result_type; p>1Klh:8.'  
} ; |[iEi  
等等。。。 *t bgIW+h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7b*9 Th*a  
IN=l|Q$8f  
template < typename Func > + %H2;8{F  
struct func_return :v%iF!+.P  
  { Q94p*]W"  
template < typename T > ow7*HN*  
  struct result_1 c8oE,-~  
  { H><! C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6Tg'9|g  
} ; 5 J 7XVe>  
BYZllwxwTE  
template < typename T1, typename T2 > @N6KZn |R  
  struct result_2 nnuJY$O;M  
  { b8h6fB:2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~EO=;a_  
} ; ge[&og/$  
} ; 6)1xjE#  
.#_g.0<  
uz@lz +  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vFK!LeF%  
]//D d/L6  
template < typename Func, typename aPicker > RJE<1!{  
class binder_1 [(iJj3s!  
  { jTN!\RH9NF  
Func fn; Z9UNp[  0  
aPicker pk; 66'AaA;0^i  
public : IRbZ ;*3dO  
7,ffY/  
template < typename T > *]e 9/f  
  struct result_1 (P 9$Ei0fv  
  { TB#oauJm,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p;rT#R&6>  
} ; EoOwu-{  
24I~{Qy  
template < typename T1, typename T2 > yG:Pg MrB  
  struct result_2 "FXT8Qxg  
  { r(Y@;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k7=mxXF  
} ; 3M[5_OK   
rlSflcK\\(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ol@LLT_m  
TN.&FDqC9  
template < typename T > N=;VS-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qdwjg8fo4Z  
  { _;u@xl=  
  return fn(pk(t)); e2Df@8>  
} O^4K o}  
template < typename T1, typename T2 > )5l9!1j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QO3QR/Ww  
  { g({dD;  
  return fn(pk(t1, t2)); *!u a?  
} ? q hme   
} ; 8p.O rdp  
ek]CTUl*  
d1/uI^8>  
一目了然不是么? Q);^gV  
最后实现bind uDG#L6  
 `AxhA.&V  
:\,3=suWq  
template < typename Func, typename aPicker > X-J<gI(Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ng1uJa[k!d  
  { Y?V>%eBu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]F1ZeAh5  
} >@St Kj  
X] v.Yk=wu  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P*6&0\af|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 M UqV$#4@I  
(C!33s1  
十一. phoenix /@f3|L<1@V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]z 5gC`E0  
Xw<Nnvz6  
for_each(v.begin(), v.end(), "~aCW~  
( ^r0mx{i&  
do_ 9 e0Oj3!B  
[ 5mF"nY&lI  
  cout << _1 <<   " , " IQQWp@w#8  
] "P {T]  
.while_( -- _1), ^n8r mh_%  
cout << var( " \n " ) NRZ>03w  
) 3qBZzM O*  
); @M]7',2"  
%)G]rta#  
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: i*Ee(m]I  
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 9UeK}Rl^n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |\S p IFH1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: f iu?mb=*  
Vq1v e;(8s  
kc-v(WIC  
template < typename Cond, typename Actor > G9P)Y#WB  
class do_while pm}!?TL  
  { j?'It`s  
Cond cd; K(B|o6[  
Actor act; gv,8Wo  
public : :s`\jJ  
template < typename T > }dO^q-t$3  
  struct result_1 9?#L/  
  { 7!-y72qx  
  typedef int result_type; 63n<4VSH  
} ; Vpsv@\@J>  
"R v],O"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -% Z?rn2  
8m;tgMFO  
template < typename T > kZ3w2=x3v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b{wj4  
  { Ff @Cs0R  
  do #Jqa_$\.  
    { ]:vo"{*C  
  act(t); 'vUx4s  
  } ^z\*; f  
  while (cd(t)); ]EZiPW-uy  
  return   0 ; MUfhk)"  
} OFe?T\dQn  
} ; /htM/pR  
f/6,b&l,  
jsOid5bs  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =vZF/r  
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。 jjrhl  
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。 amH..D7_>  
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。 q:/<^|  
下面就是产生这个functor的类: 26Jb{o9Z<  
.y~vn[qN  
;VAHgIpx;  
template < typename Actor > zwa%$U  
class do_while_actor K6l{wyMb|  
  {  }L.&@P<  
Actor act;  *c6o#[l  
public : eAD uk!Iq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j"c30AY  
@?r[ $Ea1M  
template < typename Cond >  N\9 Wxz$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; mE}@}@(  
} ; ^N\$oV$  
a{FCg%vD)  
=~f\m:Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }hy, }2(8  
最后,是那个do_ mjtmN0^SR  
1SGLA"r  
qu:nV"~_  
class do_while_invoker ^E^Cj;od@  
  { - .EH?{i  
public : c/Ykk7T9--  
template < typename Actor > 2)zAX"#/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C>:'@o Z  
  { b,Vg3BS  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3</gK$f2  
} H${5pY_M  
} do_; Ghb Jty`  
J>XMaI})U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d^sm;f  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %2jRJ  
最后来说说怎么处理break和continue *lT:P-  
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。 }; ;Thfd  
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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