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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]E1aIt  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 CF`tNA3fxm  
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, d3fF|Wp1  
5 JE8/CbH  
]OE{qXr{  
0jsU^m<g  
  class filler _yq"F#,*  
  { :h1-i  
public : 0Dj<-n{9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;IC:]Zu  
} ; HB+\2jEE  
+)C?v&N  
%t&5o>1C  
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-"ml\z  
\$o!M1j  
uFM]4v3  
uUUj?%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k#8,:B2  
pm+_s]s,  
(c `t'e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pJC@}z^cw  
 PK#; \Zw  
_7(>0GY  
t{\FV@R  
二. 战前分析 TbqED\5@9w  
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。 bDa(@QJ-  
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 #{)=%5=c  
=} Np0UP  
)1%l$W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >5{Z'UWxh  
  /* --------------------------------------------- */ lHBk&UN'  
vector < int *> vp( 10 ); 3;(6tWWLT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @|:_?  
/* --------------------------------------------- */ #/NZ0IbHk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); VC "66 \d&  
/* --------------------------------------------- */ eeX^zaKl]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }(h_ztw  
  /* --------------------------------------------- */ ^uzJu(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4^T@n$2N  
/* --------------------------------------------- */ S) /(~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); TFbMrIF  
eHCLENLmB  
jTbJL  
!/W[6'M#p  
看了之后,我们可以思考一些问题: *ip2|2G$  
1._1, _2是什么? 8=rD'*  
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。 e_Na_l]  
2._1 = 1是在做什么? EQDs bG0x  
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。 c"w}<8  
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。 bce>DLF  
$;1#gq%  
[:-Ltfr  
三. 动工 pp$WM\r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5;wA7@  
gWm -}Nb4  
" (c#H  
~y.{WuUD  
template < typename T > (9r\YNK  
class assignment "oZ-W?IKE  
  { 6-U+<[,x  
T value; \F;V69'  
public : ,bhOIuep3  
assignment( const T & v) : value(v) {} fZK&h.  
template < typename T2 > ezRhSN?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  -1Acprr  
} ; 3n;UXYJ%  
hj@< wU  
gs)wQgJ[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !|hxr#q=4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment t\ J5np  
QiB ^U^f  
q:4 51C  
x8i;uH\8  
  class holder iaAVGgA9+  
  { gUf-1#g4\`  
public : ^vXMX^*  
template < typename T > }gQ FWT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Xx_ v>Jn!  
  { Y! e  
  return assignment < T > (t); 0|<ER3xkx  
} vzl+0"  
} ; tu}AJ  
uMl.}t2uYu  
*I)o Dq3  
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: (uV ~1  
GxWA=Xp^~G  
  static holder _1; W]kh?+SZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 FB {4& ;  
vL"U=Q+/eY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }oH A@o5  
而不用手动写一个函数对象。 '@)47]~  
<11pk  
UxI0Of&:  
[MfKBlA  
四. 问题分析 ,7:_M> -3g  
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。 qkB)CY7  
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。 PjriAlxD  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ea-NqdGs;m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .v<c_~y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?0_Bs4O\  
mo1(dyjx  
五. 问题1:一致性 M`!\$D  
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&qC~F*QR%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^R.kThG  
rYUhGmg`  
struct holder ^:g8mt  
  { 40cgsRa|  
  // t]?u<KD<  
  template < typename T > +JoE[;  
T &   operator ()( const T & r) const ZS51QB  
  { "L^Klk?Vn  
  return (T & )r; Ipo?>To  
} yi`Z(j;  
} ; J [}8&sn  
MNURYA=  
这样的话assignment也必须相应改动: k,o|"9H  
CAg\-*P|  
template < typename Left, typename Right > l]Ozy@ Ib  
class assignment =KfV;.&  
  { m1DzU q;  
Left l; 0Lcd@3XL  
Right r; vJ9 6qX  
public : |0 #J=am  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [ iE%P^  
template < typename T2 > !~5;Jb>s[/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } HMsTm}d  
} ; `Oz c L  
TCAtb('D  
同时,holder的operator=也需要改动: X;JptF^  
'@1oM1  
template < typename T > H\]ZtSw8-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *B"p:F7J|  
  { 90OSe{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $]:yc n9l  
} 2 O\p`,.  
 # Vz9j  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 rj zRZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GKf,1kns  
RRh0G>*  
return l(rhs) = r; 69{^Vfd;Y  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1U[8OM{$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k.nq,  
u,i~,M  
template < typename Tp > ud]O'@G<  
class constant_t FHpS?htRy  
  { j:'sbU  
  const Tp t; g.-{=kZ   
public : QixEMX4<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _@I<H\^  
template < typename T > F9rxm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ssbvuTr  
  { LGx]z.30B  
  return t; _:oB#-0  
} }3sj{:z{  
} ; Y;3DU1MG0  
8[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7UQFAt_r  
下面就可以修改holder的operator=了 YCvIB'  
$$7Mq*a>  
template < typename T > p!5oz2RK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1eue.iuQ  
  { ' b41#/-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9W3zcL8  
} wc7gOrPpm  
L{y%\:]  
同时也要修改assignment的operator() u 0M[B7Q  
~#/NpKHT@A  
template < typename T2 > J})G l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f 7B)iI!  
现在代码看起来就很一致了。 ]AoRK=aH  
v'`VyXetl  
六. 问题2:链式操作 )cnH %6X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 e>`+Vk^Jc  
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。 qcau(#I9.  
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。 yPG,+uQ$.  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 wZ7Opm<nt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _U}pdzX?  
A$gP: 1&m  
template < typename T > Rlc$2y@pU  
struct result_1 6Y4sv5G  
  { $10"lM[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /VFh3n>I2  
} ; o^P/ -&T  
ZmSe>}B=  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: G9'Wo.$ t  
;T1OXuQ  
template < typename T > X|!Vt O  
struct   ref $ M?VJ\8  
  { *o<zo `  
typedef T & reference; wlc Cz  
} ; F_>OpT  
template < typename T > i("ok  
struct   ref < T &> f' |JLhs  
  { TEQs\d  
typedef T & reference; lYz{# UX}  
} ; m2wGg/F5  
_P6e%O8C#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3[mVPV  
.Jk[thyU  
template < typename T > 5>z`==N)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8nzDLFxp_  
  { \09m ?;^  
  return l(t) = r(t); HCOv<k  
} Nn/me  
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。 Ql`N)!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ph@hk0dgr/  
~>8yJLZ.7  
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 ZDHm@,d  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NP }b   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $tKz|H)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;+:C  
最后的布局是: 8YroEX[5l  
                Add #-T xhwYs  
              /   \ PVfky@wl"  
            Divide   5 AQAZ+g(IK  
            /   \ (^h2 'uB  
          _1     3 qg_M9xJ  
似乎一切都解决了?不。 0hJ,l.  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 N %;bV@A9  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 44e:K5;]7  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: sa8Q1i&%  
.%~m|t+Rt  
template < typename Right > 9j'(T:Zs  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D(bQFRBY6"  
Right & rt) const B?bdHO:E~  
  { :SBB3G)|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h = <x%sie  
} ,x (?7ZW>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -^C^3pms  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 be^+X[  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 -zn$h$N4  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 *@;Pns]L-  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 l Vb{bO9-O  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? [S Jx\Os  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: X*'i1)_h  
10?+6*d  
template < class Action > -jXO9Q  
class picker : public Action Epo/}y  
  { mKTE%lsH  
public : 3MqyHOOv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mbSG  
  // all the operator overloaded '!\t!@I$  
} ; tk]>\}%  
r Uau? ?  
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。 x-E@[=  
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: 4$~A%JN3  
 m$XMq  
template < typename Right > wk+| }s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >#u9W'@|  
  { $"e$#<g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &/+LY_r'<I  
} 9(-f)$u  
~<Eu @8+_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t=(d, kf  
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。 CdZS"I  
l%\p  
template < typename T >   struct picker_maker  $I*<gn9  
  { w20)~&LE-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1n3XB+*  
} ; g"}j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9-ei#|Vnt[  
  { c_~tCKAZ   
typedef picker < T > result; kleE\ 8_  
} ; |K.J@zW  
s~i 73Qk/  
下面总的结构就有了: @IE.@1  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 p;xMudM  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 DH9p1)L'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _&SST)Y|  
至此链式操作完美实现。 A>9I E(C_  
i]$/& /  
BV"l;&F[  
七. 问题3 lZ'ZL*  
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。 Xd 5vNmQn  
'QOV!D  
template < typename T1, typename T2 > Z [Q jl*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3[*x'"Q;H  
  { %(}%#-X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )B$Uo,1  
} qk}Mb_*C)  
)x& 4 Q=  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: xofxE4.  
2G&H[`  
template < typename T1, typename T2 > 8-5g6qAS  
struct result_2 # A#,]XP  
  { *L{^em#b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rnSrkn"j{  
} ; rds 4eUxe  
4R}$P1 E  
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? `Lj'2LoER  
这个差事就留给了holder自己。 E51'TT9  
    ;659E_y>  
hd>_K*oH  
template < int Order > /A82~  
class holder; WF_24Mw  
template <> `p#u9M>  
class holder < 1 > Q=u [j|0mc  
  { b O9PpOk+z  
public : O*lMIWx  
template < typename T > HO}eu  
  struct result_1 v"x'rx#  
  { F 9J9zs*,  
  typedef T & result; 0c GjOl  
} ; EUmbNV0u  
template < typename T1, typename T2 > -~NjZ=vPh  
  struct result_2 j V'~>  
  { 3kW%,d*_  
  typedef T1 & result; (nnIRN<}$  
} ; /4>|6l=  
template < typename T > FIN0~ 8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t~V?p'a0ys  
  { u`gY/]y!  
  return (T & )r; Uqd2{fji=#  
} ~Q2,~9Dkc  
template < typename T1, typename T2 > h[& \ OD,P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cnL@j_mb  
  { g0M/Sv  
  return (T1 & )r1; V8947h|&  
} ,e@707d`\  
} ; v$~ZT_"(9  
)U +Pt98"  
template <> *@E&O^%cO  
class holder < 2 > %df[8eX{  
  { >>.4@  
public : f)#nXTXeC  
template < typename T > -~TgA*_5]  
  struct result_1 |>v8yS5  
  { se S)`@n  
  typedef T & result; i:sb_U+M  
} ; eMOnzW|h  
template < typename T1, typename T2 > \~#$o34V  
  struct result_2 t-Zk)*d/0  
  { &eFv~9  
  typedef T2 & result; *n*po.Xr  
} ; {SwvUWOf"  
template < typename T > CuA A)Bj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V\/5H~L  
  { W@WKdaJ  
  return (T & )r; P~@.(hed  
} Lw<%?F (  
template < typename T1, typename T2 > iX6'3\Q3A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #vPf$y6jCI  
  { FQBAt0  
  return (T2 & )r2; ~+&Z4CYb  
} n_ S)9C'=  
} ; pP*`b<|  
%0lJ(hm  
.]LP327u  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 wh#x`Nc  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MB"<^ZX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /rzZU}3[  
@YI- @  
return l(i, j) = r(i, j); BE,H`G #h  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Nrfj[I  
;hkzL_' E)  
  return ( int & )i; !3Ed0h]Bfa  
  return ( int & )j; 8gXf4A(N  
最后执行i = j; ~Aoo\fN_U  
可见,参数被正确的选择了。 Ji;R{tZ.R  
8+8P{_  
D`@*udn=  
lk%W2N5  
-3|i5,f  
八. 中期总结 }^Ky)**  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 9RnXp&w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0 ChdFf7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ir$:e*E>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o(3`-ucD`  
r1AG1Y  
-n]E\"  
zf?U q  
a{! 8T  
0RkiD8U5  
九. 简化 )"H r3  
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。 }NF7"tOL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #RVN 7-x  
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: t_{rKb,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B$&&'i%  
  +-*/&|^等 Z)dE#A_X  
2. 返回引用。 |s{[<;  
  =,各种复合赋值等 =(]||1 .  
3. 返回固定类型。 %z5P%F'5   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) PXDwTuyc  
4. 原样返回。 #_4JTGJ  
  operator, 2R`/Oox   
5. 返回解引用的类型。 @ >Ul0&Mf?  
  operator*(单目) tjt#2i8/  
6. 返回地址。 Ukg iSv+  
  operator&(单目) '`/w%OEVC5  
7. 下表访问返回类型。 U Y')|2y 5  
  operator[] 6dQ]=];  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .+2@(r  
  operator<<和operator>> cP &XkAQ  
.h@HAnmE  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 G&v. cF#Y'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VQ'DNv| 9  
h$I 2T  
template < typename Left > (g#,AX  
struct value_return $S{]` +  
  { sA[eKQjaD  
template < typename T > -?PXj)<  
  struct result_1 -A;4""  
  { "M4 gl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ilv _.  
} ; >TQnCG =  
# `b5kqQm  
template < typename T1, typename T2 > k5TPzm=y{  
  struct result_2 X7{ h/^  
  { X)k+BJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zx=AT  
} ; AZ& ]@Ao  
} ; 5Q.z#]L g  
,`;Dre  
O*y@4AR"S  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dRPX`%J  
}5a$Ka-  
下面我们来剥离functor中的operator() u|uPvbM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (H-Y-Lk+  
\ws^L, h  
return l(t) op r(t) Gw0MDV&[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) = *~Q5F  
return op l(t) E1V;eoK.D  
return op l(t1, t2) (#%R'9R v  
return l(t) op G2e0\}q  
return l(t1, t2) op A3c&VT6Q  
return l(t)[r(t)] ;,Q6AS!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /;\{zA$uC=  
YMTB4|{  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: { 0 vHgi  
单目: return f(l(t), r(t)); eE-c40Bae  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u@eKh3!  
双目: return f(l(t)); {5N!udLDr5  
return f(l(t1, t2)); SM@RELA'Lb  
下面就是f的实现,以operator/为例 L !V6 Rfy  
>Pw ZHY  
struct meta_divide \`$RY')9|!  
  { sCw X|  
template < typename T1, typename T2 > EABy<i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7d"gRM;  
  { >djTJ>dl_u  
  return t1 / t2; Rr3<ln  
} k| Ye[GM*  
} ; SB\T iH/  
%?~`'vYoi  
这个工作可以让宏来做: {'R\C5 :D7  
OJ Y_u[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2E d  
template < typename T1, typename T2 > \ X__>r ?oJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *cnxp-)ub  
以后可以直接用 UJ8V%0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) oiY&O]}  
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 E ^<.;  
(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。。。) t:<dirw,o  
f*Dy>sw  
|)\{Rufb  
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 ~Q/G_^U:  
KW5u.phv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !;ipLC;e}  
class unary_op : public Rettype FELTmQUV  
  { I:9jn"  
    Left l; ,}hJ)  
public : nax(V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +~ L26T\8  
69>N xr~k  
template < typename T > KsMC+:`F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const />E:}1}{  
      { Wu9))Ir  
      return FuncType::execute(l(t)); 3Az7urIY  
    } [#hoW"'Q9  
( @y te  
    template < typename T1, typename T2 > QY]G+3W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3vK,vu q  
      { c5e  wG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;[>g(W+  
    } $pO gFA1'  
} ; +bv-!rf  
4fp]z9Y  
GDUOUl&  
同样还可以申明一个binary_op L&s|<<L  
rS3* k3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6 s$jt-bH  
class binary_op : public Rettype %W [#60  
  { O3>m,v  
    Left l; WFBVAD  
Right r; ]@D#<[5\  
public : %Z#s9QC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [esR!})  
}co*%F{1  
template < typename T > RN0=jo!58  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z<,$Xv L  
      { !=w&=O0(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *tD`X( K  
    } (T]<  
LAT%k2%Wx  
    template < typename T1, typename T2 > 3?rYt:Uf!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yd-Kg zm8n  
      { 1VD8y_tC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }&h* bim  
    } o : t z_5  
} ; Xob,jo}a  
Z1t?+v+Ro*  
dY'mY~Tv  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 t@(`24  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ub* j&L=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X\a*q]"_  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :Vyr8+]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kA1C&  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 D'! v9}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v>&sb3I  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) _poe{@h!  
下面是修改过的unary_op AM ZWPU  
'l| e}eti>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J"&jR7-9  
class unary_op WLe9m02r  
  { j$z<wR7j0  
Left l; '.mHx#?7  
  0;bi*2U  
public : RTgR>qI&)  
| <q9Ee  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x/pM.NZF1  
}bg_?o;X}  
template < typename T > =Bq3O58+  
  struct result_1 RrPo89o  
  { +TQMA >@g<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0Ek + }`  
} ; /s\_"p  
+?!x;qS^  
template < typename T1, typename T2 > ^^-uq)A  
  struct result_2 _ `RCY^t  
  {  d Xiv8B1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xp4w9.X5(  
} ; APC,p,"  
BV8-\R@  
template < typename T1, typename T2 > ?1G7=R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 79?%g=#=  
  { d\R]>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); fW,,@2P  
} b& l/)DU  
}c"1;C&{  
template < typename T > jv C.T]<B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NPL(5@  
  { +@QN)ZwVy  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6Wm`Vj(s  
} x'.OLXx>  
b"t<B2N  
} ; H)Zb_>iV  
 n]N+  
;0R>Dg  
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 krw_1Mm  
好啦,现在才真正完美了。 *,UD&N_)*6  
现在在picker里面就可以这么添加了: i"h '^6M1  
,1s,G]%M  
template < typename Right > Gxtb@`f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const JE<zQf(&  
  { QBNnvg4v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); yJheni  
}  fn1G^a=  
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。 q Z,7q  
3y9K'  
7q'_]$  
>z`^Q[  
RO([R=.`/  
十. bind Z]1=nSv  
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。 FuiEy=+  
先来分析一下一段例子 Qe&K  
scff WqEo  
4TBK:Vm5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {G+pI2^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O%g%*9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Zewx*Y|  
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。 wQ7G_kVp  
我们来写个简单的。 J< E"ZoY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: oPX `/ X#  
对于函数对象类的版本: +EmT+$>J  
nj (/It  
template < typename Func > ~4YLPMGKl  
struct functor_trait {EoRY/]  
  { #q06K2  
typedef typename Func::result_type result_type; `ehZ(H}  
} ; -7^A_!.  
对于无参数函数的版本: :%!}%fkxH  
jAa{;p"jU  
template < typename Ret > q*Hf%I"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w/L^w50pt  
  { A?DgeSm  
typedef Ret result_type; &nc 0stuL  
} ; cmzu @zq  
对于单参数函数的版本: 6O`s&T,t  
D['z/r6F  
template < typename Ret, typename V1 > S G&VZY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yU-^w^4  
  { 6 N%fJ   
typedef Ret result_type; C)7T'[  
} ; +B 4&$z  
对于双参数函数的版本: $#cZJ@;]  
'THcO*<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 92@/8,[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > sG/mmZHYzr  
  { 9(9+h]h+3  
typedef Ret result_type; .%.kEJh`  
} ; JJ50(h)U  
等等。。。 ]%{.zl!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o)X(;o  
MWsjkI`  
template < typename Func > WcCJ;z:S?k  
struct func_return !n=?H1@  
  { Nh I&wl  
template < typename T > D# $Fj  
  struct result_1 $=x1_  
  { 0Cox+QJt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K+0&~XU  
} ; _f~(g1sE  
j.3#rxq  
template < typename T1, typename T2 > ; bBz<  
  struct result_2 "l-L-sc,  
  { (1 "unP-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N2?o6)  
} ; (RDY-~#~  
} ; B8jSdlvz  
N=>6PLie  
&=1A g}l57  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qk;vn}auD]  
FS3MR9  
template < typename Func, typename aPicker > W\'njN  
class binder_1 X{n7)kgL  
  { DcNQ2Zz?%  
Func fn; b7 pD#v  
aPicker pk; X5@S LkJ-`  
public : ^w0V{qF{  
61Z#;2]  
template < typename T > SIJ:[=5!7  
  struct result_1 =!axQ[)A  
  { thoAEG80  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >m}U|#;W  
} ; K[wOK  
|x2 +O  
template < typename T1, typename T2 > 1'skCR|!<  
  struct result_2 ^i"C%8  
  { ^2gDhoO_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +`EF0sux  
} ;  T4}SF  
xW$F-n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} y$n7'W6  
[m9Pt]j@  
template < typename T > ]L'FYOfrpx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dXkgWLI~  
  { +N161vo7  
  return fn(pk(t)); u!k]Q#2ZR  
} <b-BJ2],k  
template < typename T1, typename T2 > \JJ>y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1E(~x;*)  
  { N30w^W&  
  return fn(pk(t1, t2)); %+WIv+ <  
} Fq{Z-yVp  
} ; 8+m[ %5lu  
 u/ Os  
Rw]4/  
一目了然不是么? .U8Se+;  
最后实现bind $ae*3L>5M  
;5wmQFr  
-{Lc?=  
template < typename Func, typename aPicker > NDG3mCl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5e!YYt>  
  { U Ox$Xwp5&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Km~\^(a '  
} !J34yro+s  
n-h2SQl!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 traJub  
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。 +O< 0q"E  
/Q7cQ2[EU  
十一. phoenix oB9t&yM  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )P6n,\  
gTI!b  
for_each(v.begin(), v.end(), @w1@|"6vF  
( Jjb(lW  
do_ \]y4e^FZZ  
[ jB8n\8 Bs  
  cout << _1 <<   " , " 8:Yha4<Bv7  
] }*!7 Vrep  
.while_( -- _1), u-W6 hZ$  
cout << var( " \n " ) #1MEmt  
) RP]hW{:U  
); j@0/\:1(U  
{VC4rA  
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: {(}Mu R  
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 39;Z+s";  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S- Mh0o"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2 }QD>  
=<-tD<  
@MfuV4*  
template < typename Cond, typename Actor > BX[92~Bq  
class do_while *_<P% J  
  { (>qX>  
Cond cd; =RR225  
Actor act; G"CV S@  
public : Jji~MiMn  
template < typename T > :uZfdu  
  struct result_1 [/#c9RA  
  { Cc:4n1|]>  
  typedef int result_type; QMI&?Q:=  
} ; Lm<"W_  
Ti/t\'6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <uP>  
QDlEby m  
template < typename T > _S:6;_bz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U;n$  
  { bS{7*S  
  do vjG: 1|*e  
    { _8C0z=hz  
  act(t); ;dl>  
  } ZF :e6em  
  while (cd(t)); @;}bBHQz{p  
  return   0 ; hd~X c  
} >_QC_UX>4i  
} ; l-"c-2-!  
&6A'}9Ch  
yH>`Kbf T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i<|5~tm  
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。 >:M3!6H_~{  
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。 R}F0_.  
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。 !RLg[_'  
下面就是产生这个functor的类: y@[}FgVOh  
ODK$G [-  
Y:C7S~  
template < typename Actor > OKfJ  
class do_while_actor 8~?3: IZ  
  { yc5C`r+6  
Actor act;  "Mgx5d  
public : :mLcb. E  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wZVY h  
P0J3ci}^  
template < typename Cond > HlqvXt\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ktg{-Xl  
} ; &Zl$7  
$:"r$7  
SU;PmG4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <v;;:RB6c  
最后,是那个do_ I*R[8|  
_aVrQ@9  
OaU-4 ~n;  
class do_while_invoker <=8REA?  
  { 6k;__@B,  
public : *vFVXJo  
template < typename Actor > FblwQ-D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /_E8'qlx  
  { LZm6\x  
  return do_while_actor < Actor > (act); @s J[<V  
} ^"\ jIP  
} do_; vz:P 2TkM  
Ed9ynJ~)X  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N2uxiXpQZ=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 knX0b$$  
最后来说说怎么处理break和continue 6> v`6  
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。 Vu '/o[nF>  
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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