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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda FvuGup`w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I.@hW>k  
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, $ RwB_F  
\zkw2*t  
$BDBN_p  
vN OH&ja-s  
  class filler 0Hw-59MK  
  { \mN[gT}LHm  
public : '[(nmx'yVJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b2^AP\: k  
} ; 3PUAH  
cj|*_}  
Na,_  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Q_"\Q/=?Do  
daAyx-  
l0Ti Z  
geefnb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); PaCzr5!~f  
X#U MIlU  
ZDYJhJ.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i_LF`JhEQT  
! sA_?2$  
hsG#6?l3  
7C?.L70ZY  
二. 战前分析 %im#ww L%  
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。 QldzQ%4c\  
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 [$(R#tZ+  
}98>5%Uv  
dYojm1MQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >1irSUj"~  
  /* --------------------------------------------- */ f|aDTWF  
vector < int *> vp( 10 ); YY4-bNj[p  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "n\%_'R\hH  
/* --------------------------------------------- */ lZt(&^T  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SHqyvF  
/* --------------------------------------------- */ ;+I4&VieK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K,}w]b  
  /* --------------------------------------------- */ , Ut Hc]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H.J5i~s  
/* --------------------------------------------- */ re,.@${H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r7!J&8;{K  
FX,$_:f6Y  
{rkn q_;0  
9g?xlue#?  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8!h'j  
1._1, _2是什么? O'}l lo  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 hK}bj  
2._1 = 1是在做什么? BSp$F WvT?  
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。 +~|AT+|iI  
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。 abY0)t  
de-0?6  
,\h YEup  
三. 动工 udTxNl!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K ar~I  
o|2 87S|$  
d0C8*ifFO  
9Nl* 4  
template < typename T > Z[,`"}}hv=  
class assignment Yn[x #DS  
  { &?$\Y,{  
T value; ~440# kj<  
public : Tj,Nmb>Q7'  
assignment( const T & v) : value(v) {} ] EyeBF)$  
template < typename T2 > 2_olT_#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l:tpL(%  
} ; L/k40cEI^z  
l/V&s<  
qU6BA \ZL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 q lY\*{x4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S_!R^^ySG9  
w?ai,Pw  
(/q}mB  
*!u?  
  class holder [>uwk``_  
  { |,fh)vO  
public : A1!:BC  
template < typename T > ~M[>m~8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \2eFpy(  
  { 7jZrU|:yu(  
  return assignment < T > (t); 2?*1~ 5~I  
} anitqy#E  
} ; 0N1' $K$\  
qi[(*bFK7  
#8qyg<F  
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: \R;K>c7=  
sRil>6QR  
  static holder _1; {1HB!@%,(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Cs;<'[_?YO  
&1$8q0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :,=Fx</H  
而不用手动写一个函数对象。 ~g96o81V  
h=wf>^l  
0eaUorm)  
|=OpzCs  
四. 问题分析 I9s$bRbT  
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。 D99N#36PU  
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。 .i\wE@v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :6sGX p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 JbVi1?c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \Em-.%c  
)muv;Rf`e5  
五. 问题1:一致性 oYGUjI  
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?| |7Yvq%E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i!ds{`d  
7@\GU]. 2  
struct holder vzQyE0T/  
  { d<)s@Ntgm  
  // _fe0,  
  template < typename T > 5D >BV *"  
T &   operator ()( const T & r) const dnLo(<{<U  
  { k.h^ $f  
  return (T & )r; L)=8mF.  
} O\:;q*]  
} ; 3 pHn_R  
ge@reGfsB1  
这样的话assignment也必须相应改动: TosPk(o(  
9O2a | d  
template < typename Left, typename Right > T\.7f~3  
class assignment >J?jr&i  
  { ]VmzKA|h+  
Left l; L)j]~^P$-  
Right r; j `w;z: G  
public : '&1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6Eij>{v  
template < typename T2 > ktdz@f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s n=zh1 A  
} ; _-YL!oP  
@)S sKk|  
同时,holder的operator=也需要改动: _?*rtDzIM  
Qj{$dqmDN  
template < typename T > GC,vQ\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B=r]_&u-u  
  { ,7WK<0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); oR!n bm  
} _wIBm2UO  
{IF}d*:  
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。 w50.gr7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QfKR pnj(o  
|SwZi'p  
return l(rhs) = r; \pT^Zhp)  
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。 5&G Q=m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: YqK+F=0  
YMd&To0s  
template < typename Tp > (xjoRbU*  
class constant_t ;HD 4~3   
  { #3 }5cC8_  
  const Tp t; FkB6*dm-  
public : {Zd)U "  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UeutFNp  
template < typename T > n0>5'm%ES  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `[g# Mxw  
  { 1"~O"msb  
  return t; +8?R+0P  
} 62k9"xSH  
} ; GA%"w=M\  
~{3o(gzl  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 75^)Ni  
下面就可以修改holder的operator=了 \]~kyy  
'>S8t/  
template < typename T > l>[QrRXiSN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const etQx>U  
  { TV[6+i*#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x3p;H02i\  
} a3(7{,Ew  
D!OG307P  
同时也要修改assignment的operator() o0-fUCmC  
|P[D2R}  
template < typename T2 > ;_Of`C+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )U/@J+{{  
现在代码看起来就很一致了。 leX7(Y;!a7  
}. Na{]<gh  
六. 问题2:链式操作 1,*Z_ F=y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u\Erta`  
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。 ]'bQ(<^#  
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。 <or>bo^  
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。 iJynR [7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k:HSB</}  
^r?sgJ  
template < typename T > VUg~[  
struct result_1 (VF4FC  
  { ck4T#g;=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; EL)/5-=S  
} ; _ UVX  
dBD4ogo1  
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: /9vMGef@  
zLIa! -C  
template < typename T > *M\i4FO8  
struct   ref si"mM>e  
  { ^VLUZ  
typedef T & reference; O ]4 x;`)  
} ; 5M.n'*   
template < typename T > /{#_Um0.  
struct   ref < T &> #t9=qR~"  
  { I5<#SW\a?  
typedef T & reference; S|5lx7  
} ; FoelOq6  
Lq8Z!AIw>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: odT7Gq  
d_?Zr`:  
template < typename T > 0f}Q~d=QL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PTc\I  
  { 0tm "kzy  
  return l(t) = r(t); 3x;y}:wQa  
} "GC]E8&>H  
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。 i:N^:%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r1H['{$  
QT&Ws+@ s{  
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 hm} :Me$[)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2BU)qv-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =&g}Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 E1 gTrMo  
最后的布局是: a>jI_)L  
                Add ii] =C(e9  
              /   \ 3Os3=Ix  
            Divide   5 z&J ow/  
            /   \ F p=Q$J|  
          _1     3 [q{Txe  
似乎一切都解决了?不。 s{EX ;   
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。 9 8BBsjkd  
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。 <XcMc<h~  
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: I)/7M}t`  
&Or=_5Y`  
template < typename Right > 7D_kkhN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (<~ R[sT|  
Right & rt) const +6Fdi*:  
  { NHVx!Kc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t }C ^E  
} cb&In<q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 92ww[+RQ@  
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。 ymVd94L  
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。 4O"kOEkKT>  
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。 tnbs]6  
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。 b2kbuk]  
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? Gqb-3n gH  
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: mSw?iL  
JkDZl?x5  
template < class Action > 5va&N<U  
class picker : public Action {%~ Ec4r  
  { 5 9HaTq  
public : r&~iEO|?\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3Ty{8oUs^  
  // all the operator overloaded 9s6lt#?b  
} ; =QO[zke:  
s-S"\zX\D  
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。 ;pK"N:|  
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: [ +@<T)  
5!{g6=(  
template < typename Right > <a}|G1 h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )@|Fh@|  
  { QHz76i!=>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b<cM[GaV~  
} vXZz=E AH  
T0)y5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U4pvQE.m<  
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。 'MlC 1HEp  
KTJ $#1q  
template < typename T >   struct picker_maker B y8Tw;aL  
  { rmoEc]kt]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $466? oI  
} ; jM<Ihmh|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3`q`W9  
  { B\w`)c  
typedef picker < T > result; NistW+{<  
} ; p5BcDYOw`  
oIgj)AY<  
下面总的结构就有了: /T'nY{  
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。 He23<hd!  
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。 ?OdA`!wE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $QnfpM%+=  
至此链式操作完美实现。 py4_hj\v  
'FXZ`+r|  
Tr!X2#)A!  
七. 问题3 O, 6!`\ND  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Im#$iPIvT  
( mMz]b5  
template < typename T1, typename T2 > y~ LVK8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !!>G{  
  { H:Le^WS  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P dnK@a  
} (k45k/PAP  
x{5*%}lX8  
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: g H.^NO5\'  
[i_x 1  
template < typename T1, typename T2 > |&Wo-;Ud  
struct result_2 np(<Ap r  
  { {}e IpK,+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Lo4t:H&  
} ; u6RHn;b  
@I:&ozy }=  
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? `6su_8Hno  
这个差事就留给了holder自己。 &rKhB-18)  
    #n r1- sf|  
Qg=~n:j  
template < int Order > H;ib3?  
class holder; Nx'j+>bz>y  
template <> i=@*F$,  
class holder < 1 > o~p^`5#  
  { RqR  X  
public : pDQ,v"  
template < typename T > ,fRb6s-  
  struct result_1 /8T{bJ5  
  { =j-{Mxb3  
  typedef T & result; |Sm/Uq(c  
} ; fJKOuFK  
template < typename T1, typename T2 > 00+5a TrE  
  struct result_2 ^gImb`<6-  
  { C.O-iBVe#  
  typedef T1 & result; u#<]>EtbB  
} ; yFjSvm6  
template < typename T > t|%ul6{gz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A\>qoR!Y  
  { b._pG(o1  
  return (T & )r; sXA=KD8  
} J5wq}<8  
template < typename T1, typename T2 > {1[8,Ho  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NT0q!r/!  
  { q_bB/   
  return (T1 & )r1; wB@A?&UY  
} t"Rn#V\c."  
} ; ?uQpt(  
p6p_B   
template <> 8}2 `^<U  
class holder < 2 > Flsf5 Tr0  
  { 3f0RMk$pH  
public : |yr}g-m  
template < typename T > Em;zi.Y+V  
  struct result_1 'tekne  
  { HUH=Y;  
  typedef T & result; Pg7/g=Va  
} ; tP3Upw"U  
template < typename T1, typename T2 > *=rl<?tX  
  struct result_2 %5b2vrg~*  
  { gwyz)CUkL  
  typedef T2 & result; 9496ayi  
} ; cOSUe_S0w[  
template < typename T > ==& =3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;TYkJH"  
  { &12.|  
  return (T & )r; GKX#-zsh79  
} ?o2L  
template < typename T1, typename T2 > ebf0;1!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RaR$lcG+iY  
  { EyhQjs aT  
  return (T2 & )r2; !^w+<p  
} u?!p[y6  
} ; ffdyDUzQ  
,Ao8QN  
."${.BPn~  
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> >。 N7XRk= J  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Hc71 .rqS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "~tEmMz  
8@ b83  
return l(i, j) = r(i, j); JVRK\A|R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !I@"+oY<  
> #SQDVFf  
  return ( int & )i; KdUmetx1  
  return ( int & )j; YDP<  
最后执行i = j; )tB mSVprl  
可见,参数被正确的选择了。 VK8 5A  
{JMFCc[  
E}UlQq  
.pZwhb  
+PjH2  
八. 中期总结 : -OHD#>%  
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: 6#v"+V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |+%K89W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qm2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &{99Owqg  
|:C=j/f   
,JX/` 7y  
u9J;OsnHK  
5F $W^N  
[/xw5rO%  
九. 简化 .M!HVq47m  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 52=?! JM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mJl|dk_c  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: jU/0a=h9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %R(1^lFI$  
  +-*/&|^等 1 %K^(J;  
2. 返回引用。 s+l)Q  
  =,各种复合赋值等 7YrX3Hx 8  
3. 返回固定类型。 ;CD@RP{$n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _Uc le  
4. 原样返回。 \^i/:  
  operator, YLk/16r  
5. 返回解引用的类型。 BNL Q]  
  operator*(单目) G<U MZg  
6. 返回地址。 f 0D9Mp  
  operator&(单目) >d%;+2  
7. 下表访问返回类型。 *H8(G%a!^  
  operator[] 0x*L"HD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w-LMV>+6|  
  operator<<和operator>> A@^Y2:pY  
\L Gj]mb1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,onOwPz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z(k7&^d  
ju~js  
template < typename Left > p'tB4V qT  
struct value_return 3=SIIMp7=  
  { 4Hc+F(  
template < typename T > Ev+m+  
  struct result_1 b ;A(6^V  
  { b\& |030+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R-5EztmLae  
} ; KsZd.Rf=@  
_\uyS',  
template < typename T1, typename T2 > ;w--fqxVl  
  struct result_2 w_4/::K*  
  { HY|=Z\l"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _8]hn[  
} ; IY jt*p5  
} ; {kVhht]X  
XqX6UEVR4  
M`{~AIqd(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `_M*2(rt  
2GkJ7cL  
下面我们来剥离functor中的operator() Twl>Pn>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e !BablG[  
*>"k/XUn$  
return l(t) op r(t) gK7bP'S8H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  # ub!  
return op l(t) ] A.:8;  
return op l(t1, t2) Ut|G.%1Vd%  
return l(t) op A|Z'\D0  
return l(t1, t2) op $w%n\t>B  
return l(t)[r(t)] gN./u   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "'i" @CR  
Wg\`!T  
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: 01~&H8 =  
单目: return f(l(t), r(t)); 'a1%`rzm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {tqLH2cO  
双目: return f(l(t)); p:g`K# [F  
return f(l(t1, t2)); e;_ cC7  
下面就是f的实现,以operator/为例 >M1m(u84#  
<S/`-/= 2  
struct meta_divide 9j6# #@{  
  { 6@N?`6Bt  
template < typename T1, typename T2 > z^xrB$8 u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _@-D/g  
  { ? dD<KCbP,  
  return t1 / t2; 39j "z8 n  
} \*24NB  
} ; gA`x-`  
iPnu *29  
这个工作可以让宏来做: e<Pbsj  
RfM uWo:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b ] W^_  
template < typename T1, typename T2 > \ e@B+\1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }1N $4@  
以后可以直接用 S w<V/t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) N9lCbtn(0x  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 N|G=n9p  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) [;IW'cXNq  
Lbo8> L(  
}digw(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 }PdHR00^  
0H|U9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WGxe3(d  
class unary_op : public Rettype z% ln}  
  { {u/G!{N$  
    Left l; %FN3/iM  
public : J?Y1G<&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hN~]$"@2  
vkQ81PEt  
template < typename T > HLjXH#ry  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UIpW#t  
      {  pt`^4}  
      return FuncType::execute(l(t)); . *9+%FN  
    } IV"OzQONx  
hWzjn5w3  
    template < typename T1, typename T2 > 8XwZJ\5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0zSRk]i.f  
      { i0,'b61qE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H<^*V8J 'w  
    } !^o(?1  
} ; jGM+  
D)yCuw{M:  
H(eGqVAq,  
同样还可以申明一个binary_op ."N`X\  
)X8?m <cG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GrwoV~  
class binary_op : public Rettype r*-e~  
  { L&C<-BA/  
    Left l; q\PHA  
Right r; <NIg`B@'s  
public : $O n  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  QuJ~h}k  
P)7_RE*gY  
template < typename T > 6mawcK:7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c"vF i~Db  
      { `(SWE+m1g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Gi<ik~  
    } a@1 r3az  
(-lu#hJ`&r  
    template < typename T1, typename T2 > gq$]jWtCD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZI<p%IQ   
      { ##%R|P3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .Yl*kG6r  
    }  (h"Yw  
} ; Tk9/1C{8  
/}~; b#t  
v> vU]6l  
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 Vrz6<c-'B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S-FoyID\H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) MoKGnb  
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。 !P Cw-&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! HvITw%`  
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。。。 .x$!Rc}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .Yxx   
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) 8[\(*E}d!X  
下面是修改过的unary_op )~hsd+ 0t  
@IaK:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7\'ow|)}v  
class unary_op %cM2;a=2  
  { XxW~4<r  
Left l; S9sFC!s1g  
  jni }om  
public : st;.Po[h  
l}>gG[q!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} AHws5#;$6*  
8G?{S.%.  
template < typename T > >\Qyg>Md]  
  struct result_1 Hv>C#U  
  { /rd6p{F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5a9PM(  
} ; opz.kP[e,  
\ H#zRSbZ  
template < typename T1, typename T2 > &[BDqi  
  struct result_2 xUYUOyV  
  { -\;x>=#B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oB27Y&nO  
} ; _oxc~v\<  
@].Ko[P~  
template < typename T1, typename T2 > ]Mv.Rul?~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .K(IRWuw  
  { %g3@m5&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); d+KLtvB%M  
} EEQW$W1@  
i(q%EMf  
template < typename T > [`P+{ R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zBWn*A[4  
  { 4/S% eZB  
  return OpClass::execute(lt(t)); =@b/Gl  
} /?l@7  
>Pv#)qtm  
} ; h?2qX  
|+//pGx  
u"-q"0  
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 k<uC[)_  
好啦,现在才真正完美了。 M{+Ie?ZI  
现在在picker里面就可以这么添加了: p=6Q0r|'  
\H+/D &M  
template < typename Right > ,u|vpN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const kS[xwbE  
  { MyAS'Ki  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;5 cg<~t  
} h^ ex?  
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。 `,ZsKxI  
MWGW[V;  
g W'aK>*c  
7g3vh%G.  
%fMK^H8{  
十. bind fB[I1Z  
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。 zzi%r=%r&  
先来分析一下一段例子 y4s]*?Wz  
P6* IR|  
_*B]yz6z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9RwD_`D(MN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 po+>83/!oq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )r-t$ L  
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。 u|ia  
我们来写个简单的。 dK,j|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: EY;C5P4  
对于函数对象类的版本: k'Fc:T8:~5  
=mYY8c Yl  
template < typename Func > "NSm2RU3  
struct functor_trait HMJx[ yD  
  { 1pogk0h.:  
typedef typename Func::result_type result_type; !'(bwbd  
} ; T(K~be  
对于无参数函数的版本: =ZjF5,@  
D%kY  
template < typename Ret > .)|r!X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K.G}*uy  
  { 3{ i'8  
typedef Ret result_type; J2 {?P cs  
} ; jSp4eq  
对于单参数函数的版本: "WR)a`$UR  
=8[4gM+  
template < typename Ret, typename V1 > @x?7J@:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Fp..Sjh 6  
  { &yN@(P)  
typedef Ret result_type; j@$p(P$  
} ; 2,?4'0Z@R  
对于双参数函数的版本: XzGPBi  
!mH2IjcL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > TWkuR]5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1?sR1du,  
  { p*E_Po  
typedef Ret result_type; tK{2'e6x  
} ; K4NB#  
等等。。。 %4?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )B.NV<m  
VqV6)6   
template < typename Func > 0G?0 Bo  
struct func_return ,\ zp&P"p  
  { U,S&"`a  
template < typename T > v`evuJ\3  
  struct result_1 *#{[9d  
  { "mr;!"LA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T<kyxbjR  
} ; T(%U$ea-S  
OJe#s;oH  
template < typename T1, typename T2 > I_N(e|s\U  
  struct result_2 F }l_=  
  { Rdao  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'eg?W_zu  
} ; X+"8yZz3?  
} ; S*~v9+  
4L\bT;dQ|.  
m:A 7*r[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [Dd?c,5AD  
l&cYN2T b  
template < typename Func, typename aPicker > Ld6j;ZJ';  
class binder_1 } XVz?6  
  { _D7MJT  
Func fn; /~*U'.V  
aPicker pk; U WYLT-^x  
public : 'zV/4iE=  
L/9f"%kZ  
template < typename T > KY$6=/?U_  
  struct result_1 fOtin[|}6@  
  { wjYwQ=y5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =;Gy"F1 dp  
} ; ,p6X3zY  
pJ[7m  
template < typename T1, typename T2 > XmN3[j  
  struct result_2 Fn0Rq9/@  
  { zn|~{9>y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Av[L,4A  
} ; =B O} hk  
aR30wxW&)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} eKV^ia  
AG6tt  
template < typename T > \v.16obH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const biFy*+|  
  { X& EcQ  
  return fn(pk(t)); n)$T zND  
} }|>mR];  
template < typename T1, typename T2 > N9IBw',  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V4p4m@z^u  
  { m'H%O-h\  
  return fn(pk(t1, t2)); G\3@QgyQ  
} \A'MEd-  
} ; CbTYt6DC  
@Q~Oc_z  
ek6PMZF:'  
一目了然不是么? n`<YhV  
最后实现bind afY~Y?PJ<  
XUeBK/aQ{  
!uoU 8Ki9  
template < typename Func, typename aPicker > 2VaQxctk  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <}x_F)E[t  
  { Kc~h  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ru8k2d$B  
} {p&M(W]  
D> wq4u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 - `^594  
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。 7,U^v}$   
Y(QLlJ*)/  
十一. phoenix {w*5uI%%e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v:0.  
Lk{ES$  
for_each(v.begin(), v.end(), "bZ {W(h  
( x#z}A&  
do_ sCG[gshq  
[ RL0,QC)e#@  
  cout << _1 <<   " , " @C7if lo6  
] r}ZL{uWMW  
.while_( -- _1), f4Aevh:  
cout << var( " \n " ) mD @#,B7A  
) |E:q!4?0  
); d%tF~|#A%  
.*+?]  
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: F!m/n!YR  
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 b?Dhhf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T;/Y/Fd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [_W#8{  
/.!ytHw8  
rXR=fj= 2  
template < typename Cond, typename Actor > m]t`;lr<  
class do_while Y>v(UU  
  { ]7SX _:'*  
Cond cd; + ;u<tA  
Actor act; CMk0(sztU_  
public : ^~iu),gu  
template < typename T > 3q7Z?1'o  
  struct result_1 uA]Z"  
  { pU4k/v555;  
  typedef int result_type; C>\0 "}iD  
} ; d8l T+MS=  
ry bs9:_}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8}9B*m  
'n1-?T)  
template < typename T > C(o]3):?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QU0FeGtz  
  { qfF/X"#0  
  do F$[1KjS  
    { Rw8l"`  
  act(t); u#TRm?s  
  } 5\hJ&  
  while (cd(t)); cWG>w6FI  
  return   0 ; '9O4$s1  
} HR0t[*  
} ; p'# (^  
j SLC L'  
j,@N0~D5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Snm m (.  
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。 Cso!VdCX  
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。 i7@qfe$fR  
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。 Dw\)!,,i7U  
下面就是产生这个functor的类: j+B+>r ^  
mc{gcZIm  
T)QZ9a  
template < typename Actor > vAeh#V~#  
class do_while_actor /{|<3CEe  
  { !Db 0r/_:G  
Actor act; 3I|&}+Z6  
public : hN(sz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} HTfHAc?W  
R~9\mi5^UH  
template < typename Cond > dy>iIc>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kzZdYiC  
} ; G=rgL'{  
Q@M>DA!d^V  
(``EBEn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 TDvUiJm  
最后,是那个do_ Z_%9LxZlyj  
' KX'{Gy  
[A@K)A$f  
class do_while_invoker Vfm (K  
  { .#py5&`%  
public : ym>>5(bni  
template < typename Actor > mFL"h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const P=Au~2X  
  { [&IJy  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~ NO9s  
} U g 'y  
} do_; O\=U'6 @  
ze%kP#c6!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Vl91I+Ev  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y.KFz9Qv  
最后来说说怎么处理break和continue (%\vp**F  
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。 zn5U(>=c  
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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