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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n:,mo}?X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p&h?p\IF  
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, DMM<,1  
51SmoFbMz  
X*QS/\  
P( hGkY=(  
  class filler J#zr50@@  
  { xSm;~')g  
public : & 3BoK/y3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} hq)1YO  
} ; 'v"=   
|;vQ"8J  
$@D a|d4  
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: g1s%x=7/  
8NWo)y49H  
pFvu,Q"  
a YWWln  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $VuXr=f}  
){*+s RBW  
"j@\a)a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5&ku]l+  
)h8}{*  
bC/":+s& p  
)th[fUC(  
二. 战前分析 qI+2,6 sGI  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 J;C:nE|V  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 uh )S;3|  
>2'"}np*  
w G%W{T$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;V xRaj?  
  /* --------------------------------------------- */ TmsIyDcD~  
vector < int *> vp( 10 ); /|IPBU 5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k, HC"?K  
/* --------------------------------------------- */ X2z<cJG|d@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U ? +_\  
/* --------------------------------------------- */ *yu}e)(0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4J2^zx,H  
  /* --------------------------------------------- */ cCe~Ol XQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l4OrlS/5  
/* --------------------------------------------- */ >]\I:T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c.ow4~>  
5E&#Kh(I  
Z0F~?  
,#K/+T  
看了之后,我们可以思考一些问题: F$C6( C?  
1._1, _2是什么? 23s;O))  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 EY,jy]|#  
2._1 = 1是在做什么? qqrjI.  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 V' Gal`  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 E>!=~ 7.  
bMyld&ga  
e$# *t  
三. 动工 FSIiw#xzH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5(3O/C{?~  
+0'F@l  
fw%`[( hK  
CSO'``16  
template < typename T > E TT46%Y  
class assignment (W ~K1]  
  { UB/> Ro  
T value; ZJYn[\]  
public : 1( pHC  
assignment( const T & v) : value(v) {} Wg']a/m  
template < typename T2 > lW+mH=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -(qRC0V  
} ; NRi5 Vp2=  
c-a,__c?hx  
CXa[%{[n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x:|Y)Dn\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~}Xus?e  
apvcWF%  
^*K=wE}AG  
r|Ui1f5  
  class holder (}: s[cs  
  { . %RM8  
public : b)LT[>f  
template < typename T > L:z0cvn"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d1b] +AG4  
  { ;cor\ R  
  return assignment < T > (t); =!q% 1mP  
} |>.Q U3  
} ; Cp8=8N(Xb  
p0+^wXi)  
RB5SK#z  
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: SmRlZ!%e  
XYEwn_Y  
  static holder _1; 6Sr]<I +:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 fab'\|Y   
,X4e?$7g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jvzioFCt  
而不用手动写一个函数对象。 #36Q O  
g^AQBF  
34@[ZKJ5  
8v4}h9*F"7  
四. 问题分析 );5o13h2  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >4:d)  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 JK k0f9)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C?PQ>Q!f-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]v+<K63@T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;_<R +w3-  
z _!ut  
五. 问题1:一致性 B`*,L\LZ*  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 18X@0e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g3R(,IH  
Syk)S<  
struct holder !"<[&  
  { [>=!$>>;8  
  // _plK(g-1J%  
  template < typename T > -dntV=  
T &   operator ()( const T & r) const }z3j7I  
  {  g'0CYY  
  return (T & )r; +#O+%!  
} >Vuvbo   
} ; VYvfx  
K_7pr~D]@r  
这样的话assignment也必须相应改动: %y1!'R:ZW  
jc^QWK*q  
template < typename Left, typename Right > Lb*KEF%s  
class assignment +H)'(<  
  { Q8p6n  
Left l; .Y)[c. ,j  
Right r; |)-kUu  
public : j8Z,:op  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @Nu2 :~JO  
template < typename T2 > 91-bz^=xO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |P|B"I<?  
} ; 5!-TLwl`j\  
g: i5%1  
同时,holder的operator=也需要改动: 9}573M  
zWsr|= [  
template < typename T > ho]:)!|VY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ui8 Q2{z  
  { Y\|#Lu>B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &quY^j  
} 4aW@c<-r?  
eA!o#O.  
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。 lqzt[zgN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;KeU f(tH  
]hl*6  
return l(rhs) = r; 12$0-@U  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 7[m?\/K~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ."Ms7=  
1{}p_"s>  
template < typename Tp > JA^o/%a^  
class constant_t ^X#y'odtbS  
  { ] V D  
  const Tp t; +v~x gUs  
public : ! 'zd(kv<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T$Z9F^w  
template < typename T > TpjiKM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y^. 66BH  
  { *}[\%u$ T  
  return t; fF Q|dE;cF  
} TlG>)Z@/  
} ; N&9o  1_}  
2HbnE&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e UPa5{P  
下面就可以修改holder的operator=了 U82a]i0  
#Z&/w.D2  
template < typename T > tC[ZWL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AGBV7Kk  
  { exRw, Nk4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7DB_Z /uU  
} ,_z79tC{s  
FX:`7c]:9  
同时也要修改assignment的operator() [KDxB>R<{  
x*7@b8J  
template < typename T2 > Q>niJ'7WF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } i'tMpS3  
现在代码看起来就很一致了。 n<?U6~F&~  
qxL\G &~  
六. 问题2:链式操作 7 qKz_O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rd <m:r  
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。 w5FIHYl6B  
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。 I-#H+\S  
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。 F(")ga$r  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &@=Jm /5  
}=R]<`Sj.j  
template < typename T > \#sD`O  
struct result_1 ZOK!SBn^?  
  { 5_yQI D%Sq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; TnW`#.f  
} ; D9rQ%|}S  
6BE,L  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: .i0K-B  
kpOdyn(  
template < typename T > 5LeZ ?'"c  
struct   ref K_Y-N!h  
  {  01kRe  
typedef T & reference; rPxRGoR  
} ; ''17(%  
template < typename T > woI5aee|  
struct   ref < T &> =H95?\}T[  
  { dQ:,pe7A  
typedef T & reference; z]7 WC  
} ; A(Ct^/x-  
b?wrOS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Mz+I YP`L  
ULx:2jz  
template < typename T > 1{uxpYAP=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const JsaXI:%1  
  { q^X7x_  
  return l(t) = r(t); w,|@e_|J  
} unDW2#GX  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 3:nhZN/95T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0KA*6]h t  
SmXJQ@jN  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 %h. zkocM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (P>nA3:UXB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *,u3Wm|7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2=cx`"a$  
最后的布局是: ,05PYBc3  
                Add y<`5  
              /   \ 7lC$UQx8  
            Divide   5 PgtLyzc  
            /   \ kBUkE-~  
          _1     3 D?Oe";"/  
似乎一切都解决了?不。 uHbg&eW  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 v>X!/if<y  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 EEe$A?a;  
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: DYX{v`>f^  
Ae5A@4  
template < typename Right > 4KPn V+h"b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const O>`k@X@9/  
Right & rt) const (3e.q'  
  { 4:MvC^X~z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Jb,54uN  
} dJuyJl$*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *tjaac;z<J  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 @ f[-  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 +.cpZqWn3  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 }n)0}U5;0  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 QE 4   
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? /*C!]Z>.  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: \p!UY 3'  
C T~6T&'  
template < class Action > (g6e5Sgi>  
class picker : public Action Q  :kg  
  { >Eh U{@Y  
public : s.M39W?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} QO@86{u#Y  
  // all the operator overloaded g{&5a(W&`  
} ; *qpFt Bg  
SQMl5d1d:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 rgy I:F.  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ;<~f-D,  
N^ +q^iW  
template < typename Right > DJGafX^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9.)z]Gav  
  { S5>s&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !~ o%KQt  
} <4{m99  
z|s(D<*w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @$slGY  
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。 &5 7c !)  
aEf3hB*~  
template < typename T >   struct picker_maker fW = N  
  { dv+Gv7&2/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x,n l PU  
} ; LhG\)>Y%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3ynkf77cn  
  { |bk9< i ?  
typedef picker < T > result; ~[=<O s  
} ; = gF035  
6R :hsC$  
下面总的结构就有了:  |q3X#s72  
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。 [kg^S`gc#  
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。 qV=:2m10x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Jm!,=} oP'  
至此链式操作完美实现。 ?HG[N7=j  
08\w!!a:  
c b-IRGF  
七. 问题3 !mv5i%3  
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。 H&-3`<  
ByY^d#oE  
template < typename T1, typename T2 > fz=8"cDR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2n.HmS  
  { NX\AQVy9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F{mUxo#T  
} ;R= n<=Axa  
re*Zs}(N\  
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: @ ]u@e4T  
EIw] 9;'_  
template < typename T1, typename T2 > S(@kdL  
struct result_2 = #-zK:4  
  { >5O~SF.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 97Dq;  
} ; *VsGa<V  
,X!)zAmm  
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? `BmnXWMgx  
这个差事就留给了holder自己。 YCRE-5!  
     hh4R  
a!R*O3  
template < int Order > 1$RJzHS  
class holder; J0V m&TY  
template <> aEdA'>  
class holder < 1 > f2~Aug  
  { !<TkX/O  
public : zgY VB}  
template < typename T > x[mz`0  
  struct result_1 xVB rwkk(  
  { "U^m~N9k{  
  typedef T & result; 0SvPr [ >  
} ; @QTw9,pS  
template < typename T1, typename T2 > 0n:cmML )D  
  struct result_2 `M~R4lr  
  { OUWK  
  typedef T1 & result; YPx+9^)  
} ; DpggZ|J  
template < typename T > )bM,>x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RP$u/x"b  
  { '( I0VJJ   
  return (T & )r; UvGxA[~2+  
} JDf>Qg{  
template < typename T1, typename T2 > 7:B/ ?E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xHt7/8wF  
  { 4Q!A w  
  return (T1 & )r1; m 3UK`~ji  
} \k5"&]I3  
} ; {9(0s| pr  
-ED} 6E  
template <> y pEMx'p  
class holder < 2 > dC,C[7\  
  { 5r)8MklZ  
public : \v&zsv\B@  
template < typename T > U[MeK)*  
  struct result_1 xO_>%F^?  
  { HW]?%9a  
  typedef T & result; rf H1Zl  
} ; (zFqb,P  
template < typename T1, typename T2 > umns*U%T;  
  struct result_2 id" `o  
  { +D5gbxZX  
  typedef T2 & result; -i?gY F!G  
} ; L ~'98C  
template < typename T > WOZuFS13  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %|e)s_%XE  
  { d<d3j9u(#  
  return (T & )r; CNb(\]  
} 8#;=>m%  
template < typename T1, typename T2 > ]y.V#,6e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (o*YGYC  
  { 7d R?70Sz  
  return (T2 & )r2; d4ecF%R  
} Nl[&rZ-&  
} ; S3/%;=|  
1J0gjO)AZ  
/?r A|  
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> >。 <Q(E {c3"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ntLEk fK{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  >SQzE  
H?O5 "4a  
return l(i, j) = r(i, j); 6!>p<p"Ns  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) XfE0P(sE  
%SB4_ r*<  
  return ( int & )i; /pjl6dJ t  
  return ( int & )j; 7SS#V  
最后执行i = j; z=KDkpV  
可见,参数被正确的选择了。 `E1G9BbU  
C jf<,x$  
6HZtdRQF  
27 XM&ZrZ  
q;bw }4  
八. 中期总结 Ea S[W?u}  
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: 2!0tD+B  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^+Nd\tp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \t)va:y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )YgntI@  
+z nlf-  
F oC $X  
|;NfH|43;  
*-PjcF}Y  
e4Nd  
九. 简化 ?|kbIZP(  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @*|VWHR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g;=VuQuP|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: xI{fd1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R_B0CM<!  
  +-*/&|^等 o)XrC   
2. 返回引用。 !.,J;Qt  
  =,各种复合赋值等 OW#0$%f  
3. 返回固定类型。 6&0@k^7~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5@+?{Cl  
4. 原样返回。 [hSJ)IZh  
  operator, keLeD1  
5. 返回解引用的类型。 1Sz tN3'q  
  operator*(单目) AE>W$x8P  
6. 返回地址。 Bk\Y v0  
  operator&(单目) Wz.iDRFl  
7. 下表访问返回类型。 w\s`8S  
  operator[] :se$<d%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5e. aTW;U  
  operator<<和operator>> >BO$tbU5b  
|hxiARr4  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 UBuh '?j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lXTE#,XVf  
i<F7/p "-  
template < typename Left > MrB#=3pT  
struct value_return mP\V.^  
  { .F8[;+  
template < typename T > O Ol:  
  struct result_1 Lo'pNJH;$  
  { Oe1WnS 7(]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z(A[xN@/W<  
} ; N<i5X.X  
oaqH@`  
template < typename T1, typename T2 > m|W17LhW{  
  struct result_2 ]UUa/ep-  
  { T+nID@"36  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =tD*,2]  
} ; Y]L4,V  
} ; avq$aq(3&  
`sqr>QD  
0#OyT'~V%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <~5O-.G]  
F:q4cfL6  
下面我们来剥离functor中的operator() D%]S>g5k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'Z~ZSu  
is8i_FoD,n  
return l(t) op r(t) `{:Nt#7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ht;Rz*}  
return op l(t) 5h/,*p6Nje  
return op l(t1, t2) OUUV8K  
return l(t) op "jyo'r  
return l(t1, t2) op ^'E^*R  
return l(t)[r(t)] 6}-No  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W"Y)a|rG%  
y@7fR9hp<  
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: I9 zs  
单目: return f(l(t), r(t)); ZwBz\jmbP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KbLSK  
双目: return f(l(t)); $h p UI  
return f(l(t1, t2)); %CHw+wT&  
下面就是f的实现,以operator/为例 +]cf/_8+s  
} doAeTZ  
struct meta_divide 3GF67]  
  { 2>9\o]ac4  
template < typename T1, typename T2 > F}So=Jz9h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]6B9\C.2-_  
  { b_RO%L:"yL  
  return t1 / t2; neM.M)0  
} c`;oV-f  
} ; ]0*aE  
iSO xQ  
这个工作可以让宏来做:  q6F1Rt  
< 8' b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r1< 'l  
template < typename T1, typename T2 > \ ybiTWM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7JBs7LG  
以后可以直接用 aC[G_ACwc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cxs@ph&Wk  
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 $B-/>Rz  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 0RA#Y(IR  
B{&W|z{$  
L@GICW~  
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 LHA^uuBN}  
mv99SOe[Fz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g@^y$wt  
class unary_op : public Rettype U!q2bF<@  
  { x t-s"A  
    Left l; UUDUd a  
public : +@?Q"B5u}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >`UqS`YQK  
dP_Q kO  
template < typename T > Ag9GYm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1ARtFR2C{b  
      { }{N#JTmjB#  
      return FuncType::execute(l(t)); 'O)v@p "  
    } c qCNk  
):PN0.H8  
    template < typename T1, typename T2 > %cn 1d>M+I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6"G(Iq'2t3  
      { "L]v:lg3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &*OwoTgk+  
    } :ir#7/  
} ; %U{sn\V  
P_3IFHe  
VYb,Hmm>kC  
同样还可以申明一个binary_op Ld*Ds!*'/  
TNqL ')f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4j3_OUwWZx  
class binary_op : public Rettype ivgX o'=  
  { ;xiN<f4B  
    Left l; 8(4!x$,Z5  
Right r; |iUF3s|?  
public : 9ia&/BT7"z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J.XkdGQ  
ks. p)F>]  
template < typename T > 2?%*UxcO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .\oW@2,RA9  
      { V]--d33/a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \2 DED  
    } I*TTD]e'X  
\m|5Aqs  
    template < typename T1, typename T2 > vxPE=!|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?VotIruR  
      { /E<Q_/'Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9e`};DE   
    } aQ(P#n>a2  
} ; d3rjj4N"z  
aU;X&g+_)  
_UTN4z2aTG  
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  dHx4yFS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [xM&Jdf8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,M`1 k  
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。 #9(+)~irz`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q<6* UUQm  
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。。。 +ZjDTTk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 25Z} .))  
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) W]Xwt'ABz  
下面是修改过的unary_op %R4 \[e  
MMrN#&r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @Pc7$qD%  
class unary_op OiA uL:D  
  { !q$VnqFk  
Left l; GCYXDovh  
  |e#W;q$v  
public : f`ibP6%  
r jn:E  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EFDmNud`Q  
SVVEb6&  
template < typename T > -`5]%.E&8  
  struct result_1 xT&/xZLT  
  { [gUD +  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rOLZiET  
} ; vW.f`J,\D'  
JG^GEJ  
template < typename T1, typename T2 > 5GAW3j{  
  struct result_2 P'B|s /)  
  { U~BR8]=G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rYt|[Pk  
} ; kO`!!M[Oo  
x_O:IK.>  
template < typename T1, typename T2 > 92Gfxld\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uy2~<)  
  { -,*m\Fe}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a=ZVKb  
} {w3<dfJ  
J;XO1}9  
template < typename T > kJB:=iq/x$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .7 j#F  
  { uDG>m7(}/h  
  return OpClass::execute(lt(t)); Fp?M@  
} #@YKNS[  
Ge=6l0  
} ; /NB|N*}O)  
KU "+i8"  
Il\{m?Y  
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 |a])o  
好啦,现在才真正完美了。 :s+?"'DP  
现在在picker里面就可以这么添加了: k {{eyC  
._p2"<  
template < typename Right > ]Z UE !  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j@nK6`d+1  
  { LR.]&(kyd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !_+FuF"@  
} U7U&^s6`  
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。 *eXs7"H  
OSuQ7V  
KgYQxEbIW  
3bGU;2~}  
/AX)n:,  
十. bind `yl|N L  
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。 p);[;S  
先来分析一下一段例子 d\Up6F  
jK\kASwG  
SefF Ci%4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B:i$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;L76V$&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i0\]^F  
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。 rvhMu}.  
我们来写个简单的。 ZX-A}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {7X9P<<L7  
对于函数对象类的版本: jEx8G3EL  
'p!&&.%  
template < typename Func > 4+>~Ui_#  
struct functor_trait pIrL7Pb0  
  { Q+a&a]*KL^  
typedef typename Func::result_type result_type;  7a_u=\,  
} ; SsMs#C8u%  
对于无参数函数的版本: R'F\9eyA  
-{A64gfFxT  
template < typename Ret > Xeja\5zB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zGd[sjL  
  { 3`3my=   
typedef Ret result_type; qMVuBv  
} ; LhF;A~L  
对于单参数函数的版本: '%|Um3);0p  
ulg=,+%r  
template < typename Ret, typename V1 > 3^H-,b0^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qOD^ P  
  { w=nS*Qy 2  
typedef Ret result_type; ]GHw~s?  
} ; H_8PK$c;  
对于双参数函数的版本: WuWOC6^  
xG4 C 6s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2GigeN|1N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :Eg4^,QX  
  { C.u) 2[(  
typedef Ret result_type; Tsu\4 cL]  
} ; /i!/)]*-  
等等。。。 u1'l4VgT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R-iWbLD  
Sd I>  
template < typename Func > jv29,46K  
struct func_return UY *Z`$  
  { ze8MFz'm  
template < typename T > 6ypHH 2X  
  struct result_1 tG"EbWi  
  { Y2uy@j*N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /viBJ`-O  
} ; hG<W *g  
R4[|f0l}s  
template < typename T1, typename T2 > #8vl2qWbi  
  struct result_2 ^=-W8aVi>  
  { #="Lr4T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >Wd=+$!I  
} ; *g'%5i1ed  
} ; (L1O;~$  
%t.\J:WN;  
e9k$5ps  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S}/ZHo  
Y)S f;  
template < typename Func, typename aPicker > QUXr#!rPY|  
class binder_1 XGnC8Be{4  
  { R6GlQ G  
Func fn; bV)h\:oC  
aPicker pk; F&+_z&n)  
public : 0x,4H30t(  
}lx'NY~(W  
template < typename T > }vF=XA  
  struct result_1 apxq] ! `  
  { U6nC <3f F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; KAT^vbR  
} ; Hnvs{KC`  
o(i?_4 E  
template < typename T1, typename T2 > @-1VN;N  
  struct result_2 YpSK |(  
  { a\ MJh+K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hs.5@l  
} ; q"g4fzCD  
uF*tlaV6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :G<~x8]k0  
gHvkr?Cg  
template < typename T > y.Yni*xt/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t/x]vCP,2D  
  { Zq/=uB7Z  
  return fn(pk(t)); `g}en%5b\  
} 2DBFY1[Pk  
template < typename T1, typename T2 > ,f~8:LHq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K;g6V!U  
  { b:*( f#"q  
  return fn(pk(t1, t2)); Pz'Z n  
} F n*+uk  
} ; =~$)Ieu  
U4y ?z  
bXWodOSN  
一目了然不是么? 3)dtl!VMW[  
最后实现bind =fK F#^E@  
LgSVEQb6\|  
R|7_iMIZ  
template < typename Func, typename aPicker > ]<o^Q[OL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N2EX`@_2  
  { Ymcc|u6$"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .Dyxul  
} *ur[u*g  
Zdu8axK:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Bn d Y\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 yuZh ak  
Ac Y!  
十一. phoenix yuB\Z/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8&y3oxA,  
p@=B\A]  
for_each(v.begin(), v.end(), =/^{Pn  
( FPuF1@K  
do_ j2!^iGS}  
[ z]Mu8  
  cout << _1 <<   " , " 6Y= MW{=F  
] `SESj)W(y  
.while_( -- _1), sC RmLUD  
cout << var( " \n " ) cD4H@!=a  
) McQWZ<  
); ulY<4MN  
JsQmn<Yt  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: v0~*?m4  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor @{^6_n+gT%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rt!Uix&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l*4_  
CEb al\R  
6%UhP;(  
template < typename Cond, typename Actor > JKYkS*.a}  
class do_while F,$ypGr  
  { |^kfa_d  
Cond cd; mwqe@7  
Actor act; ew6\Z$1c~  
public : .Vb\f  
template < typename T > 2/G`ej!*  
  struct result_1 \}}) U#   
  { vZ2/>}!Z=  
  typedef int result_type; 4>8'.8S   
} ; tv7A&Z)Rh  
iN@+,]Yjl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} JlN<w  
' +[fJ>Le  
template < typename T > J@ pCF@'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3%SwCYd  
  { T,Zfz9{n  
  do E6y ?DXW H  
    { 73d7'Fw  
  act(t); i_qR&X  
  } R4g% $}  
  while (cd(t)); srfM"Lb'  
  return   0 ; LIDYKKDJ^  
} hNJubTSE+)  
} ; TYh_uox6  
 D^JuL6U  
G8voqP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3a]Omuu|=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ZU-vZD>  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 N|L Ey  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 mg7Q~SLL{  
下面就是产生这个functor的类: 9-?[%8  
 d365{  
)'gO?cN  
template < typename Actor > C'jE'B5b  
class do_while_actor O E56J-*}x  
  { 7|eD}=jy  
Actor act; V$XCe  
public : WAt| J2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %?[H=v(b  
h,C?%H+/0Q  
template < typename Cond > G_UxR9Qo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $f^ \fa[  
} ; g<r'f"^  
92HxZ*t7km  
KD5}Nk)t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }vLK-V v  
最后,是那个do_ <rs"$JJV  
w$5#jJX\  
#RwqEZ  
class do_while_invoker r6*~WM|Sq7  
  { e)2s2y@zi  
public : =8F]cW'1`  
template < typename Actor > SXx2   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7VQk$im399  
  { WhHnF*I  
  return do_while_actor < Actor > (act); z rV  
} zT5@wm  
} do_; iB,Nqs3 i*  
9e|]H+y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^"!j m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $|yO mh  
最后来说说怎么处理break和continue tzeS D C  
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。 .(8sa8{N  
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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