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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (xw)pR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dc UaZfON  
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, Pe[~kog,TP  
Yt79W  
F9(*MP|  
/bm$G"%d  
  class filler !4zSE,1  
  { Dz$GPA   
public : U{(B)dFTH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} urmx})=  
} ; !v(j#N< m  
C5mq@$6  
SQ7Ws u>T@  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: #DjSS.iW  
M qq/k J  
~bU!4P}4j  
 GZ.Xx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A*tG[)  
%9ef[,WT  
tA'O66.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3>FeTf#:  
S*,DX~vig  
BUR96YN.  
Wt=QCutt  
二. 战前分析  WK;X6`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ?v8.3EE1\o  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 nojJGeW%  
:D(4HXHK%  
le1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e<wA["^  
  /* --------------------------------------------- */ C-Y~T;53  
vector < int *> vp( 10 ); @H%)!f]zWt  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `)e5pK  
/* --------------------------------------------- */ x { Z_rD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  A.nU8   
/* --------------------------------------------- */ c*LB=;npI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q~_DR4xZ  
  /* --------------------------------------------- */ It$'6HV~Sb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); # +OEO  
/* --------------------------------------------- */ Q/'jw yj_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qRk&bF/  
;tK%Q~To  
KLVkPix;$  
R5PXX&Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: t[$C r;  
1._1, _2是什么? t5 :4'%|  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 n.+%eYM<  
2._1 = 1是在做什么? z8v]Kt&  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 GZY8%.1{"a  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9z>I&vcX  
:&*Y Io  
=[]V$<G'w{  
三. 动工 o@SL0H-6|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wuRB[KLe  
\@IEqm6  
XL9smFq  
f;os\8JdM  
template < typename T > J_PAWW  
class assignment )IN!CmpN  
  { &/XRiK1"0  
T value; GQ=Zp3[  
public : Cq mtO?vne  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'T G43^  
template < typename T2 > (I(?oCQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6&jW.G8/  
} ; y.h2hv]Bc  
7.V'T=@x3)  
 6/u]r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )-yJKmV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9g %1^$R  
]Rah,4?9f  
Udj!y$?  
fC6zDTis8A  
  class holder 3<Qe'd ^  
  { %t&   
public : k@[\ C`P  
template < typename T > tOUpK20q.@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const i_/A,5TF  
  { +qN}oyL  
  return assignment < T > (t); j1[Ng #.  
} Vf28R,~m  
} ; MR")  
0PfjD  
B49: R >  
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: Uk@du7P1k  
ky2n%<0]  
  static holder _1; =K#5I<x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ka\h a  
dJvT2s.t[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m |Isi  
而不用手动写一个函数对象。 2bu,_<K.  
l', +l{\Z  
j@g`Pm%u`  
1Ce7\A  
四. 问题分析 Z5x&P_.x[  
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。 b'x26wT?  
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。 HL8onNq  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QMO.Bnek  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =@e3I)D#?i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qr$h51C&  
Os)jfKn2  
五. 问题1:一致性 2A>s a3\  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| nZtMF%j'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 e3o?=;  
*A<vrkHz  
struct holder 6 &8uLM(z  
  { +( Q$GO%  
  // r6WSX;K  
  template < typename T > B3AWJ1o  
T &   operator ()( const T & r) const /RG>n  
  { k7L-J  
  return (T & )r; !841/TRb  
} +8xC%eE  
} ; != uaB.  
\v\f'eQ  
这样的话assignment也必须相应改动: e4h9rF{Cxn  
[I~&vLTe  
template < typename Left, typename Right > _%R]TlL  
class assignment { l0[`"EF  
  { ;!~&-I0l  
Left l; Z]~) ->=}  
Right r; %XC3V7  
public : `[)!4Jb  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _^%DfMP3i\  
template < typename T2 > S4ys)!V1V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } T]_]{%z  
} ; "26=@Q^Y  
\&8 61A;  
同时,holder的operator=也需要改动: yg@8&;bP`  
o=zr]vv  
template < typename T > =)c^ik%F&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {sOWDM5  
  { #Sc9&DfX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o=]\Jy  
} MlKSjKl" !  
mb\"qD5  
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。 Svicw`uX0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -~_[2u^3  
,=IGqw  
return l(rhs) = r; 7g7[a/Bts  
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。 GQH15_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .&i_~?1[N  
@sdHB ./  
template < typename Tp > +0l-zd\  
class constant_t Q\W?qB_  
  { {*PbD;/f  
  const Tp t; j LM}hwJ8  
public : ` n#Db  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} : L+%5Jq  
template < typename T > |Cm6RH$(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o#K*-jOfiH  
  { \[9^,Q P  
  return t; <B&vfKO^h  
} Nsf>b8O  
} ; \1ncr4  
`B$rr4_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `s8o2"12  
下面就可以修改holder的operator=了 6 h%,%  
Tlm::S   
template < typename T > j 06 mky  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V(5*Dn84  
  { }?)U`zF)7}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hLICu[LC?  
} 0FcG;i+  
<kCOg8<y :  
同时也要修改assignment的operator() @P )2ZGG  
Gk']Ma2J}  
template < typename T2 > "wR1=&gk  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8l l}"  
现在代码看起来就很一致了。 =5;tB  
=E w<s5C@  
六. 问题2:链式操作 Qv W vS9]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q?2Gw N  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8-"D.b4  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ]~:WGo=_  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 a@S{ A5j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2,6~;R  
0N87G}Xu  
template < typename T > yvWM]A  
struct result_1 9RPZj>ezjA  
  { Q~f mVWq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ge`PVwn  
} ; c6T[2Ig  
LzQOzl@z  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5AK@e|G$w  
-V&nlP  
template < typename T > ~l8w]R3A  
struct   ref JT! Cb$!  
  { }X/>WiGh:  
typedef T & reference; Ye|(5f  
} ; Yosfk\D  
template < typename T > A<y]D.Z"  
struct   ref < T &> vW-o%u*  
  { <{T5}"e  
typedef T & reference; / K(l[M  
} ; (?x R<]~g*  
D<g d)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J=J!)\m  
&u!MI  
template < typename T > -asjBSo*D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const skYHPwJdW  
  { tM|/OJ7  
  return l(t) = r(t); t)5.m}  
} BJt]k7ku+  
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。 S6<#] 6 Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =h70!) Z5  
DYF(O-hJK  
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  {DD #&B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "%YVAaN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P(.XB`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;@*<M\O  
最后的布局是: {%\@Z-9%q,  
                Add *nK4XgD  
              /   \ n/{ pQ&B  
            Divide   5 V aoqI  
            /   \ e'sS",o*  
          _1     3 ?kK3%uJy&  
似乎一切都解决了?不。 {9FL}Jrt  
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。 x];i? 4  
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。 =M6{{lI/  
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: 5@J]#bp0M  
~3Za"q*0s  
template < typename Right > Mh2Zj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const TBIr^n>Z<k  
Right & rt) const VU1Wr|  
  { >`l^ C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;H3~r^>c  
} UIkO_/}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 * a^wYWa  
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。 <iBn-EG l>  
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。 :Q,~Nw>  
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。 @?jbah#  
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。 ;Y,zlq2  
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? e8E'X  
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: CkRilS<  
S5:&_&R8[  
template < class Action > E[i#8_  
class picker : public Action I/%L,XyRI  
  { 29l bOi  
public : eE_$ADEf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ->*~e~T  
  // all the operator overloaded _kc}:  
} ; &7,:: $cu  
[Op^l%BC  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ILx4 [m7  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: )%b 5uZ  
Vry*=X &Q  
template < typename Right > [&IcIZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (+6N)9rj`/  
  { VN0KK 1 I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^ZIs>.'  
} Av0(zA2  
Rt7l`|g a+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (Y*9 [hm  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Z&4L///  
w5yX~8UzJ  
template < typename T >   struct picker_maker III:j hh  
  { ">M&/}4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; IEd?-L  
} ; 8;"9A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > H]W'mm  
  { Ct^=j@g  
typedef picker < T > result; ?LJiFG]^m  
} ; x+TdTe;p  
4 aE{}jp1  
下面总的结构就有了: M(yWE0 3  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 NHQoP&OG  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 yVQW|D0,j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .<E7Ey#  
至此链式操作完美实现。 5i}g$yjZ<  
upaQoX/C  
;<GK{8  
七. 问题3 3}8L!2_p  
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。 *7=`]w5k1  
LqO=wK~  
template < typename T1, typename T2 > c^cr_ i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cml~Oepf  
  { k'*vG6!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ri-D#F)}  
} ]rSg,Q >E  
YNl".c  
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: K-"`A.:S  
;at1|E*  
template < typename T1, typename T2 > o bN8+ j  
struct result_2 K}M lC}oIt  
  { |3~]XN-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )#GF:.B  
} ; 8GRB6-.h  
X Ai0lN{,  
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? 1M 6^Brx  
这个差事就留给了holder自己。 =HB(N|9_d  
    EiaP1o  
, Y,^vzX6  
template < int Order > IlwHHt;njp  
class holder; BPl% SL  
template <> "LH!Trl@k  
class holder < 1 > e2BC2K0  
  { f`*VNB`  
public : O,-NzGs  
template < typename T > miTff[hsMa  
  struct result_1 I;1)a4Xc4R  
  { FA\U4l-  
  typedef T & result; _>aP5g?Ep  
} ; ~{);Ab.9+  
template < typename T1, typename T2 > oX*;iS X  
  struct result_2 lWd@  
  { yyk@f%  
  typedef T1 & result; T@`Al('  
} ; >)u{%@Rcy{  
template < typename T > c10$5V&@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 717G CL@  
  { _yX.Apv]  
  return (T & )r; Jh<s '&FR  
} OSLZ7B^  
template < typename T1, typename T2 > ^fyue~9u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,KD?kSIf  
  { z;?j+ZsdH  
  return (T1 & )r1; Fa\jVFIQ  
} ?Z4%u8Krvz  
} ; Vy|4k2  
Rry] 6(  
template <> -rjQ^ze  
class holder < 2 > AlG5n'  
  { i~AReJxt7  
public : Gg]Jp:GF  
template < typename T > 7lA_*t@y  
  struct result_1 #, #:{&H  
  { fBh/$    
  typedef T & result; Hq,@j{($  
} ; tl*h"du^  
template < typename T1, typename T2 > Qca3{|r`  
  struct result_2 wf1p/bpf  
  { >@ xe-0z  
  typedef T2 & result; .p*?g;  
} ; 7&OJ8B/  
template < typename T > {IvA 5^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |Ldvfd  
  { qX; F+~  
  return (T & )r; l(-"rE  
} uFb 9Ic]`  
template < typename T1, typename T2 > g]c6_DMfb1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $o;c:Kh$$  
  { D^V)$ME  
  return (T2 & )r2; L, #|W  
} '?Q"[e  
} ; ;"ESN)*|i  
]NI CQ9  
<5 OUk  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 :vx<m_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T9!NuKfur  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -meY[!"X  
lKQevoy'  
return l(i, j) = r(i, j); c#`IF6qj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dFhyT.Y?  
m[iQ7/  
  return ( int & )i; 7jQVm{{.  
  return ( int & )j; .pdcwd9  
最后执行i = j; #$W0%7  
可见,参数被正确的选择了。 l 9g  
'RF`XX  
?8?vBkz~  
c0rU&+:Ry  
rnQ_0d  
八. 中期总结 X9SOcg3a  
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: DpQWh+WRy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O^ui+44wp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Xdl dUK[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t+q;}ZvG  
;hV|W{=w  
MEJX5qG6m  
%.]#3tW  
tg==Qgz  
*5*#Z~dut8  
九. 简化 sLJ]N0t  
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。 $pAVTz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `?WN*__["  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: SdYb T)y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /'E[03I~  
  +-*/&|^等 =<m!% /I  
2. 返回引用。 QxxPImubB  
  =,各种复合赋值等 ?6nB=B)/  
3. 返回固定类型。 QT73=>^B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =Ry8E2NuM  
4. 原样返回。 +kEM%z  
  operator, Yb_HvP  
5. 返回解引用的类型。 D)DD6  
  operator*(单目)  ;Ss!OFK  
6. 返回地址。 {X{S[(|  
  operator&(单目) m&D I2he  
7. 下表访问返回类型。 @9n|5.i  
  operator[] w0Ex}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~Dz:n]Vk/  
  operator<<和operator>> }o7-3!{L!  
3N+B|WrM  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 j[FB*L1!D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b]Kb ~y|  
9L3P'!Z  
template < typename Left > WLw i  
struct value_return C4`&_yoP4-  
  { ai1;v@1  
template < typename T > :t9![y[=|  
  struct result_1 XTk :lzFH  
  { |2n*Ds'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; im9EV|;  
} ; pU<J?cU8N  
bc~$"  
template < typename T1, typename T2 > xgj'um  
  struct result_2 DNqV]N_W  
  { 3D!7,@&>3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $ta JVVF  
} ; 4&%H;Q  
} ; \}u/0UF97  
(Cq 38~mR  
?wv3HN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Vn:v{-i  
l;A'^  
下面我们来剥离functor中的operator() \v\ONp"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: );TB(PQsBT  
dY0W=,X$7T  
return l(t) op r(t) 5pDE!6gQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2-N7%]h  
return op l(t) mwsBj)  
return op l(t1, t2) "=C~I W  
return l(t) op :AFU5mR4&  
return l(t1, t2) op T ,!CDm$=  
return l(t)[r(t)] u,`3_I^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] N~IAm:G}[  
9+@z:j  
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: 0V]MAuD($  
单目: return f(l(t), r(t)); NB'G{),)Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qLb~^'<iD  
双目: return f(l(t)); \b"|p%CL8  
return f(l(t1, t2)); hEZo{0:b"  
下面就是f的实现,以operator/为例 9I [:#,zdf  
50Gu~No6  
struct meta_divide iHf):J?8 y  
  { zjcSn7iu  
template < typename T1, typename T2 > f{O-\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) KehM.c^  
  { zDtC]y'  
  return t1 / t2; >R6mI  
} zA+0jhuG  
} ; O;V^Fk(  
~xc/Dsb$  
这个工作可以让宏来做: MaD|X_g  
66 R=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mbX'*up  
template < typename T1, typename T2 > \ iRkUL]H@&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n{L^W5B  
以后可以直接用 v@SHR0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .bP8Z =  
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 }:{ @nP  
(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。。。) YT'V/8US  
qrj f  
e1JH N  
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 lg2I|Z6DH  
[\<#iRcP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8au Gz ,"  
class unary_op : public Rettype 4I2:"CK06  
  { G4'Ee5(o  
    Left l; lfCr `[!E  
public : ;/wH/!b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [*(1~PrlO,  
~8(Xn2  
template < typename T > ;8K> ]T)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'q~<ZO  
      { 40`Qsv0#  
      return FuncType::execute(l(t)); aJjUy%  
    } /=AFle2(  
3)o>sp)Ji$  
    template < typename T1, typename T2 > [.xc`CF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RdyKd_0`Q  
      { 0F_hXy@K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sKKc_H3YSH  
    } V9Mr&8{S4  
} ; ;r6YIS4@  
;~$Q;m 1  
"x$L 2>9  
同样还可以申明一个binary_op M[O22wFs  
fJ _MuAv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N TDmOS\,  
class binary_op : public Rettype _yH">x<  
  { 3kUb cm  
    Left l; 'WmjQsf  
Right r; NKB["+S<  
public : l qh:c  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W+=j@JY}q9  
hS &H*  
template < typename T > g@M5_I(W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <3N\OV2  
      { j x< <h _j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); rwW"B  
    } %`$:/3P$U  
zd- *UF i  
    template < typename T1, typename T2 > qB K68B)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i?@7>Ca  
      { Evg#sPu\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); KVEc:<|x  
    } _99 +Vjy  
} ; h:C:opa-=  
|x&4vHXR0  
MNTVG&h  
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 33eOM(`D[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *sB'D+-/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) yil5 aUA  
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。 l*w'  O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! HA}q.L]#  
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。。。 ?z-nY,'^uq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 DoO ;VF  
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) f>cUdEPBb  
下面是修改过的unary_op |?^N@  
*KiY+_8>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;*FY+jM  
class unary_op |9$C%@8  
  { - "2 t^ Q  
Left l; %" mki>  
  lWJYT <kt  
public : *0L3#. i  
`}uM91;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d!Y%7LmSE@  
yV L >Ie/  
template < typename T > . 8ikcs  
  struct result_1 5\}Y=Pa  
  { %RF$Y=c'C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wouk~>Jft  
} ; n!X%i+|4x  
HpUJ_pZ  
template < typename T1, typename T2 > B>d49(jy  
  struct result_2 yHs9J1S f  
  { b%@9j;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N.E{6_{S  
} ; n[y^S3}%;  
Y:Lkh>S1Q  
template < typename T1, typename T2 > *>W6,F7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \}=W*xxB  
  { fMW=ss^fu-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); d_Zj W  
} s-x1<+E(  
-H[@]Q4w  
template < typename T > R\5fl[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %a0q|)Nrj  
  { + >:}   
  return OpClass::execute(lt(t)); (=gqqOOl~  
} @raJB'  
~+BU@PHv  
} ; iny/K/5bf  
%zEy.7Ux  
%'=TYvB 2  
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 Lq`!1{   
好啦,现在才真正完美了。 :U'n0\  
现在在picker里面就可以这么添加了: VB8eGMo  
g2LvojR  
template < typename Right > &A/b9GW^-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7OXRR)]V  
  { =*+f2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Iw#[K  
} <bhJ>  
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。 >nK (  
RASk=B  
k@n L(2  
OzRo  
w+!V,lU"^  
十. bind :l Z\=2D  
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。 8/,s 8u  
先来分析一下一段例子 } MP_  
3y:),;|5  
ab)ckRC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r,vSDHb`j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z [u!C/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N5cC!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。 z?`7g%Z?{  
我们来写个简单的。 -(%Xq{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >oEFuwE  
对于函数对象类的版本: l#>A.-R*`  
Sw[*1C8  
template < typename Func > +Bt%W%_X  
struct functor_trait Sv>CVp*  
  { PIQd=%?'  
typedef typename Func::result_type result_type; qla=LS\-A+  
} ; yC|odX#  
对于无参数函数的版本: w`#9Re  
UA0( cK  
template < typename Ret > k4:=y9`R}$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bsI?=lO  
  { YVz,P_\(m  
typedef Ret result_type; SST@   
} ; ^tjM1uaZ5(  
对于单参数函数的版本: kqC7^x  
S|yDGT1  
template < typename Ret, typename V1 > dOg c%(kz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mwz!7Q   
  { H6 $pA^  
typedef Ret result_type; yB;K|MXy?  
} ; =3 ;! 5P  
对于双参数函数的版本: `VglE?M  
?$/W3Xn0%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w0<1=;_%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > i5*/ZA_  
  { !g~u'r'1  
typedef Ret result_type; #Wv8+&n  
} ; uBM%E OE  
等等。。。 4QNwu7TeR  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4!'4 l=jO  
kO/;lrwC  
template < typename Func > AVc|(~V  
struct func_return /" &Jf}r  
  { \C1`F [d_  
template < typename T > &&96kg3  
  struct result_1 '0qKb*  
  { S^i<_?nwg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v:9Vp{)  
} ; MP Q?Q]'  
L N'})CI8m  
template < typename T1, typename T2 > WO+>W+|N  
  struct result_2 (|y@ ftr@  
  { `n e9&+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /9-kG  
} ; reoCyP\!!  
} ; 7V~ gqum  
?U~`'^@  
UX ?S#:h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 09Z\F^*$F  
>+ Im:fD  
template < typename Func, typename aPicker > f+QDjJ?z  
class binder_1 Jy]}'eE?pr  
  { 6a{b%e`  
Func fn; M>jk"*hA|  
aPicker pk;  JU=4v!0  
public : cT'<,#^/  
P[Id[}5Pw  
template < typename T > @iYr<>iDZ  
  struct result_1 a 0qDRB  
  { *{e,< DV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; re@OPiXa v  
} ; "/\- ?YJjw  
Novn#0a  
template < typename T1, typename T2 > QWwEfL  
  struct result_2 z'Fu} ho  
  { gBXbB9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8d>>r69$pa  
} ; E. Arq6  
?)/&tk9.n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \ 3l3,VYH  
<\\,L@  
template < typename T > ItQ3|-^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B%Z,Xjq  
  { H3BMN}K~  
  return fn(pk(t)); 9M .cTIO{  
} &8Oy*'  
template < typename T1, typename T2 > XSo$;q\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |%Ssb;M  
  { Ky[-ZQQo=5  
  return fn(pk(t1, t2)); <cR]-Yr~  
} ,N2|P:x  
} ; >iWw i'T=  
d@<~u,Mt&F  
CDRz3Hu U  
一目了然不是么? h%%dRi  
最后实现bind tt]ZGn*  
2E=vMAS  
inv 5>OeG  
template < typename Func, typename aPicker > uJt*> ;Kp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .!h`(>+@  
  { "@+r|x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `bRt_XGPmF  
}  DE14dU  
+"SYG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rY(h }z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 UP e@>  
|gJI}"T  
十一. phoenix <a$'tw-8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uI_h__  
lEiOE]  
for_each(v.begin(), v.end(), .s>PDzM $  
( w!/se;_H+w  
do_ .c2Zr|X  
[ ZHOh(  
  cout << _1 <<   " , " #F|w_P  
] 8j&LU,  
.while_( -- _1), 'wP\VCL2>  
cout << var( " \n " ) a*KJjl?k  
) pksF| VS  
); dfA4OZ&  
c=\H&x3X  
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: .VfBwTh7q8  
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 OLgW .j:Ag  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [n9X5qG~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c27\S?\ Jd  
AU/L_hg  
F\hU V[  
template < typename Cond, typename Actor > b:>t1S Ul  
class do_while FaE,rzn)iD  
  { jMB&(r  
Cond cd; !&8HA   
Actor act; xO` O$ie  
public : #MI4 `FZ  
template < typename T > IAa}F!6Q1  
  struct result_1 !S}4b   
  { J+20]jI  
  typedef int result_type; o+.LG($+U  
} ; v6_fF5N/  
9)]asY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xr'gi(.o  
j5qrM_Chg  
template < typename T > S2EeC&-AR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ojQjx|Q}  
  { }O7b&G:nW  
  do *1cl PK  
    { mk&`dr  
  act(t); 8 ,<F102(  
  } kc&MO`2 W\  
  while (cd(t)); xHY#"   
  return   0 ; 1 n<7YO7}  
} Y)]x1I  
} ; 6 P6Pl&  
nq"U`z@R  
0h",.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9H4NvB{  
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。 7Eett)4  
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。 xxC2F:Q?U  
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。 9Jhc5G  
下面就是产生这个functor的类: ?3{:[*  
] M#OS$_O@  
j* \gD  
template < typename Actor > )kiC/Y}k  
class do_while_actor [#Y7iN&  
  { &>&UqWL  
Actor act; :#=XT9  
public : ES&"zjr$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Gh#$[5&`  
%RF9R"t$  
template < typename Cond > {[%kn rRJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; r.T!R6v}  
} ; hs  m%o\  
g1TMyIUt[  
Tf1G827  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bx&?EUx+b  
最后,是那个do_ ndU<,{r  
 UX& ?^]  
`96PY !$u  
class do_while_invoker K_X10/#b&  
  { Pa-p9]gq  
public : Lupug"p0   
template < typename Actor > 5D#Mhgun  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y6*9, CF  
  { 6+hx64 =  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2,,t+8"`  
} hs5aIJ  
} do_; !.nyIA(  
N-O"y3W}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fxKhe[;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mlmp'f  
最后来说说怎么处理break和continue (dh{Gk4=+  
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。 {!`0i  
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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