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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A8uVK5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 CGY]r.O*  
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, i{`FmrPO~  
o<COm9)i  
Mxyb5h  
gW)3e1a  
  class filler Yu)NO\3&  
  { BJM.iXU)[  
public : '8!Y D?n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $$ Oey)*  
} ; Y }$/e  
$~VRza 8Q  
Y2n!>[[.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: {`LU+  
6p?,(  
Tn*9lj4  
:.Jf0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3I)VHMC  
*K|W /'_&  
E"qRw_ ~t  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xJ>fm%{5  
'ig&$fzb  
5*lT.  
'gC_)rK*  
二. 战前分析 V@zg}C|e  
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。 mRL"nC  
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 }001K  
X-6de>=   
pR(jglm7-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }+.}J  
  /* --------------------------------------------- */ \fG#7_wt  
vector < int *> vp( 10 ); "e.jZcN*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); d:BG#\e]v  
/* --------------------------------------------- */ JmxH"7hTE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B:'J `M"N  
/* --------------------------------------------- */ ^ DaBz\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s/$?^qtyC  
  /* --------------------------------------------- */ |bTPtrT8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NW]Lj >0Y  
/* --------------------------------------------- */ '[AlhBX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R3x3]]D  
\MyLc/Gh5  
oI }VV6vO  
yv t.  
看了之后,我们可以思考一些问题: $"+djI?E9  
1._1, _2是什么? 't:; irLW.  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 IpYM;tYw&  
2._1 = 1是在做什么? 7m4ao K  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 i3tg6o4C  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 FHj" nB  
.~~nUu+M  
C 3^JAP  
三. 动工 ] eotc2?u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s'!Cp=xQF"  
BmbyH{4  
@$ne{2J3  
(?n=33}Ci  
template < typename T > ??^5;P{yx  
class assignment J%u=Ucdh  
  { CDsSrKhx  
T value; $Q&lSVQ  
public : NCiW^#b  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6eLR2  
template < typename T2 > T -.%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7I&&bWB  
} ; Px4) >/ z,  
6</xL9#/  
EAT"pxP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {#ZlM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,k24w7K%d  
qB5j;@ r  
Ur9?Td'*>  
"Lzi+1  
  class holder ,c;Kzp>e  
  { xcd#&  
public : bWH&P/>  
template < typename T > Z_$%.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q A< Rhv,  
  { z6U\axO6  
  return assignment < T > (t); urbp#G/>  
} MV5_L3M  
} ; CNih6R  
B-xGX$<z  
caU0\VS  
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: 3DzMB?I  
m}C>ti`VD  
  static holder _1; y`VyQWW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 YJ^] u}  
lNz7u:U3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B~6&{7 xc%  
而不用手动写一个函数对象。 *F+KqZ.2  
6^V=?~a&z  
P 0SQr?W  
02f~En}>6  
四. 问题分析 IshKH -  
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。 p#&h=,W}  
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。 lsJSYJG&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oQLq&zRH`f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h`]Iy  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rx'RSo#1O  
iIvc43YV%  
五. 问题1:一致性 rxe >}ZO  
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?| ],>@";9u"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o15-ZzE-  
ot,jp|N>f~  
struct holder v]'ztFA  
  { :yL] ;J  
  // Cw iKi^m  
  template < typename T > ({ 8-*  
T &   operator ()( const T & r) const O_2pIbh  
  { DjCqh-&L  
  return (T & )r; Qk0R a_  
} "LHcB]^<  
} ; ?274uAO'  
g%ndvdb m  
这样的话assignment也必须相应改动: ]S&&|Fc  
 j?A/#  
template < typename Left, typename Right > ls?~+\Jb  
class assignment e h&IPU S  
  { T]R|qlZ  
Left l; 0m7Y>0wC6T  
Right r; OPetj.C/a  
public : bH-ub2@qO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^7>3a/  
template < typename T2 > N/[p <  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9 3U_tQ&1?  
} ; IrR7"`.i  
&LmJ!^#  
同时,holder的operator=也需要改动: Bp*K]3_  
d)B@x`  
template < typename T > :lX!\(E2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const TIx|L  
  { Y_Eb'*PY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qsF<!'m7`  
} o=u3&liBi  
G !<Z.]  
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。 PUz*!9HC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /Y*WBTV'  
D_?K"E=fw  
return l(rhs) = r; ];}Wfl  
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。 .v]IJfRH*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }Dp*}=?E  
x9NEFtqjm  
template < typename Tp > y6@0O%TDN  
class constant_t 8{Q<N%Jnu  
  { -Q2, "  
  const Tp t; rjl`&POqc  
public : A_n7w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s J\BF  
template < typename T > +[Dj5~V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const []x#iOnC&  
  { rI{=WPI&WU  
  return t; d[[]P X  
} -)s qc P  
} ; *RT>`,t/  
::o lN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 du+y5dw  
下面就可以修改holder的operator=了 X#d~zk[r2  
agkA}O  
template < typename T > O[# 27_dH  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X$%'  
  { sPd Gw~{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); z+x\(/  
} "X2Vrn'  
"BD~xP(  
同时也要修改assignment的operator() z|fmrwkN'$  
;V@WtZv  
template < typename T2 > ADZ};:]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } EQ2#/>  
现在代码看起来就很一致了。 I6~pV@h^=  
8'n/?.7cX  
六. 问题2:链式操作 0WT{,/>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Yv hA_v  
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。 OtSL*'7>  
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。 )_a~} U]=.  
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。 |}2 3>l7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Mc#*wEo)8  
'"y|p+=j:  
template < typename T > c?P?yIz6p  
struct result_1 pa#d L!J  
  { 33jovK 2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; LY6;.d$J  
} ; =,%CLS,6w  
~+bv6qxg]\  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 1[kMOp  
0$_oT;{8  
template < typename T > VQY&g;[d  
struct   ref CQwL|$)]Y  
  { m#ZO`W  
typedef T & reference; g wz7krUTe  
} ; ~n[d4qV&  
template < typename T > )=\# UE+W  
struct   ref < T &> x??pBhJH  
  { s?zAP O8Sz  
typedef T & reference; }>)@WL:q  
} ; <$6QDfa#  
$=5=NuX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yvgrIdEP  
IC6gU$e  
template < typename T > i.=w]S j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "+\lws  
  { @lCJ G!u  
  return l(t) = r(t); tBNoI  
} $jm>:YD  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 tyfTU5"x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7Q7-vx  
R-NS,i={  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 aaKN^fi&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 76V 6cI=+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fR)m%m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?s\ OUr  
最后的布局是: ? 9! Z<H  
                Add |X,|QC*7?  
              /   \ ikSF)r;*t  
            Divide   5 9Rn? :B~W:  
            /   \ baJxU:Y=p  
          _1     3 5~Cakd ]>  
似乎一切都解决了?不。 b3S.-W{p.  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 rSxxH]-  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 CSGz3uC2D  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: !_+8A/  
_$wmI/_J M  
template < typename Right > gzBy?r> r  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u$*56y   
Right & rt) const *.~6S3}  
  { "]oO{'1X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6el;Erp  
} =8r 0 (c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %|^OOU}  
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。 2-=\~<)  
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。 )uK{uYQl  
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。 \Y|~2Ls8tu  
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。 S-7'it!1  
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? |+35y_i6  
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: Z|_K6v/c  
@HRC \OG  
template < class Action > Zm"{Viv]  
class picker : public Action /n5F(5<  
  { <&&SX;  
public : 2<`.#zIds  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {%VV\qaC  
  // all the operator overloaded J4"mK1N(  
} ; by'DQ 00  
t~E<j+<2B  
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。 bHht d_}  
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: +2K:qvzZ  
$we]91(: :  
template < typename Right > M t*6}Cl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e$u4vC~  
  { ~6pr0uyO`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P y>{t4;S  
} %/c+`Wd/l$  
%.<H=!$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :9R=]#uD  
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。 ew;ur?  
uGwJ K`!~  
template < typename T >   struct picker_maker -pU|hSW*b  
  { P7 ]z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; v?0r`<Mn  
} ; )mJf|W!Z#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6ns! ~g@  
  { R64!>o"nED  
typedef picker < T > result; c9\2YKo  
} ; \":?xh_H  
9prU+9  
下面总的结构就有了: %*o8L6Hn  
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。 kW`r=u  
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。 X*g(q0N<S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W(25TbQ  
至此链式操作完美实现。 Zes+/.sA}]  
& SAH2xR  
!Oj)B1gc6&  
七. 问题3 X; 5Jb  
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。 )jCo%P/  
< AI;6/  
template < typename T1, typename T2 > f`8OM}un&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H{?9CxYa  
  { 6cdMS[_SD(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `^(jm  
} v! 42 DA)  
Y4F6qyP)"  
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: !ph" mf$-  
Uw/l>\  
template < typename T1, typename T2 > E RdL^T>  
struct result_2 nRb^<cZf  
  { R0;ef D  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0@5E|<A  
} ; HPQ/~0$  
sVoW =4V8  
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? <w>/^|]#  
这个差事就留给了holder自己。 ~P-*}q2J  
    pilh@#_h  
4KI [D{  
template < int Order > QM5 .f+/  
class holder; \OC6M` /  
template <> [4+q+  
class holder < 1 > 6  P`)%zj  
  { $ P: O/O=>  
public : .mL#6P!d3^  
template < typename T > _M,lQ~  
  struct result_1 ;pJ2V2 g8  
  { Qn:kz*:  
  typedef T & result; [9mL $;M W  
} ; Nf9fb?  
template < typename T1, typename T2 > .wK1El{bf  
  struct result_2 *zVvQ=  
  { DlyMJ#a  
  typedef T1 & result; O'NW Ebl/  
} ; E-ZRG!)[v  
template < typename T > Vv*NFJ|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const % *z-PT22  
  { gJ3c;  
  return (T & )r; -DO&_`kn  
} ohc1 ~?3b  
template < typename T1, typename T2 > -s__ E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 49 }{R/:  
  { \&}G]  
  return (T1 & )r1; Ulqh@CE)  
} ~# 7wdP  
} ; Y:x/!-  
N<JHjq  
template <> PI|`vC|yy&  
class holder < 2 > tkuc/Z/@  
  { 7w58L:)B.  
public : rOl6lQW  
template < typename T > 3gfimD$_E  
  struct result_1 Sl~x$9`  
  { ua 8m;>R  
  typedef T & result; mog9jw  
} ; gs`^~iD]m  
template < typename T1, typename T2 > ARL  
  struct result_2 h(xP_Svj>  
  { 2HOe__Ns  
  typedef T2 & result; 6E9N(kFYs  
} ; [{F%LRCo-  
template < typename T > -S; &Q'Mt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R]b! $6Lt  
  { 3n(*E_n  
  return (T & )r; DBbc|I/[l  
} rm+v(&  
template < typename T1, typename T2 > <jd/t19DB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %"7WXOv&z  
  { {HZS:AV0  
  return (T2 & )r2; !p% @Deu  
} Y"> 4Qx4W  
} ; (5Ky6b9v  
l L2-.!]R  
nN{dORJlx  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 N+>'J23d!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S|2VP8xY9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w yD%x(  
DJ:38_F  
return l(i, j) = r(i, j); g.*&BXZi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ec?1c&E  
T8q[7Zn  
  return ( int & )i; 3}M \c)  
  return ( int & )j; *98Ti|  
最后执行i = j; {( HxG4~  
可见,参数被正确的选择了。 j:?N!*r=  
]I XAucI]  
FuMq|S  
OPJgIU%  
q}Rlo/R  
八. 中期总结 7ti<  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Gmgeve  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1E^{B8cm  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 D5[VK `4Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ftW{C1,U7  
W%zmD Hk~  
(+$ol'i  
1HXlHic  
gL,"ef+nM  
F(G<* lA  
九. 简化 JB'qiuhab  
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。 oYg/*k7EDX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 toN  
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: vu>YH)N_h  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6#?NL ]A  
  +-*/&|^等 g?$e^ls  
2. 返回引用。 -}AE\qXs/  
  =,各种复合赋值等 }RDb1~6C  
3. 返回固定类型。 /9TL&_A-T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) IPkA7VhFF  
4. 原样返回。 aC}vJ93i  
  operator, '@S,V/jy0z  
5. 返回解引用的类型。 UJ9q-r  
  operator*(单目) tbRE/L<  
6. 返回地址。 +Gp!cGaAm  
  operator&(单目) "sSjVu  
7. 下表访问返回类型。 JYl\<Z' {  
  operator[] Skr iX\p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D'85VZEFyo  
  operator<<和operator>> a5>)?m  
)fy <P;g  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 dqL  -'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Iy6p>z|  
u% r!?-z  
template < typename Left > c-ttds  
struct value_return L;4[ k;5  
  { /bu'6/!`  
template < typename T > ;7wwY$PBH  
  struct result_1 !k%l+I3J[  
  { IsWcz+1n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K`,nW6\  
} ; JO}#f+w}  
)A"ZV[eOoQ  
template < typename T1, typename T2 > 3"f)*w7d  
  struct result_2 Z={D0`  
  { uT'-B7N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r94j+$7  
} ; g&|4  
} ; 3$MYS^D  
xYT#!K1*  
87&KQ_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t5I^1u6  
=W;t@"6>2  
下面我们来剥离functor中的operator() ( [K2:n\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: bnA T,v{  
16a_GwfM  
return l(t) op r(t) .vCY%0oE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iMP*]K-O  
return op l(t) ;"d?_{>7  
return op l(t1, t2) CpUI|Rs  
return l(t) op 4.,KEt'H  
return l(t1, t2) op </K%i;l  
return l(t)[r(t)] .Z(S4wV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yS1b,cxz  
ws*~$x?7  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: c^i"}2+  
单目: return f(l(t), r(t)); o(B<!ji~'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "R@$Wu53|  
双目: return f(l(t)); Fw(b1d>E  
return f(l(t1, t2)); v9j4|w  
下面就是f的实现,以operator/为例 */0vJz%<.M  
d,GtH)(s  
struct meta_divide 4jC4X*  
  { ` <l/GwtAJ  
template < typename T1, typename T2 > 1qB!RIau  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) LUe>)eqw  
  { m &0(%  
  return t1 / t2; ,7n;|1`  
} i6!T`Kau  
} ; vF*^xhh  
kT Z?+hx  
这个工作可以让宏来做: d- Z+fz  
* zw R=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |Ak =-.  
template < typename T1, typename T2 > \ . Ce&9l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jkQt'!  
以后可以直接用 =sUl`L+w,L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #Lhj0M;a  
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 ;Sx'O  
(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。。。) Xh7~MU~X  
RpmBP[  
`wn<3#  
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 Tdk2436=  
EMVoTW)z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z^a6%N  
class unary_op : public Rettype (dLE<\E  
  { yKe*<\  
    Left l; K c2OLz#  
public : (.@p4q Q-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9QX ~a X  
aUIc=Z  
template < typename T > |&0"N[t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OUIUgej  
      { 4mM2C`I  
      return FuncType::execute(l(t)); },Re5W nl  
    } 90y9~.v  
Tjeo*n^  
    template < typename T1, typename T2 > [U3D`V$xD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q~b M  
      { tz0Ttu=xH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O%fp;Y{`  
    } TsFdy{/o*  
} ; ?5r2j3mqgv  
guUr1Ij  
~J. Fl[  
同样还可以申明一个binary_op "z#?OV5  
Y|0-m#1F#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;}>g1&q  
class binary_op : public Rettype |0%4G k);  
  { ot>EnHfV  
    Left l;  i_E#cU  
Right r; e>vUkP y  
public : JV?RgFy  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C tC`:!Q  
[K)1!KK,L  
template < typename T > [b k&Nd[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LD~uI  
      { i9EMi_%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ssr)f8R#,#  
    } NW4 s'roP  
= @Nv:1:r  
    template < typename T1, typename T2 > X%9xuc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EYx2IJ  
      { MVeQ5c(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0Yzb=QMD  
    } q*y9/HnI  
} ; (E1>}  
E_' n4@}Cx  
aWsKJo>j[#  
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 |YGiATD4DG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6kF uMtjc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +&N&D"9A  
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。 \(>$mtS:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w)m0Z4*  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Tx!m6B`Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }AsF\W+5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) V\M!]Nnxr  
下面是修改过的unary_op h%w\O Z7  
+@],$=aE?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W];6u  
class unary_op ;gW|qb+#)j  
  { <9@]|  
Left l; X.AOp  
  ][5p.owJse  
public : UH^wyK bM  
NdSxWrD`m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} iBiA0 W  
1707  
template < typename T > ' bw,K*  
  struct result_1 JdYF&~  
  { v3JIUdU=P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q\HBAr y  
} ; lPN< rgg  
WZ6{(`;#m  
template < typename T1, typename T2 > 5WJkeG ba  
  struct result_2 qCkg\)Ks5I  
  { rU^ghF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -Lf6]5$2'  
} ; l`%} {3r9  
Sw( H]  
template < typename T1, typename T2 > |AfQ_iT6c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ` dUiz5o'  
  { <$ZT]pT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pH:|G  
} x0;}b-f  
f>+}U;)EF  
template < typename T > =XBXSW8)DJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :=7'1H  
  { h8-tbHgpb  
  return OpClass::execute(lt(t)); K':pU1  
} ?jm2|:  
Lpbn@y26<  
} ; i8 ):0  
"l,EcZRjTz  
9la~3L_g  
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 :(p rx   
好啦,现在才真正完美了。 r= | |sZs  
现在在picker里面就可以这么添加了: p33GKg0i+(  
+\oHQ=s>}\  
template < typename Right > EF=D}"E6pO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const JI,hy <3l0  
  { RTY4%6]O  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); BrcXn@tl  
} >T^v4A  
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。 &8i{'k,l  
<~X6D?  
1sLfjH hv  
?N*@o.  
 Q<ExfJm  
十. bind "K!BJQ  
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。 |M>k &p,B-  
先来分析一下一段例子 a&VJ YAB  
TXl9c 6  
3}1+"? s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s(.-bjR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 SW'KYzn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H&IP>8Dk  
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。 #R~NR8( z  
我们来写个简单的。 Du4#\OK  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: WA5kX SdIb  
对于函数对象类的版本: Y1+lk^  
#}yFHM?i  
template < typename Func > ,VsCRp  
struct functor_trait X*"O'XCA  
  { 7uNI  
typedef typename Func::result_type result_type; A3pQ?d[  
} ; <Pt\)"JA  
对于无参数函数的版本: : {Z^ _;Tf  
*)D*iU&  
template < typename Ret > B9:0|i!!A`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R0d|j#vP  
  { N|vJrye  
typedef Ret result_type; E8<i PTJs  
} ; K+OU~SED%F  
对于单参数函数的版本: O^% ace1  
'Jr*oru  
template < typename Ret, typename V1 > ^v|!(h\ZC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (UXB#I~  
  { 1&"1pH  
typedef Ret result_type; OR8o%AxL7  
} ; p<19 Jw<  
对于双参数函数的版本: #8OqX*/  
L-$g& -  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?EAqv]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rWqA)j*!  
  { oU?X"B9  
typedef Ret result_type; BIyG[y?qO  
} ; n_meJm.  
等等。。。 lGhUfhk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 59 Y=VS  
TaT&x_v^~a  
template < typename Func > our5k   
struct func_return [rsAY&.  
  { P[i/o#  
template < typename T > ~A4WuA  
  struct result_1 ]NsaFDi\  
  { 9 `&D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v4aGL<SO  
} ; a$8?0` (  
i(HhL&  
template < typename T1, typename T2 > *2;3~8Y  
  struct result_2 nQ~L.V  
  { Yg.u8{H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R FiR)G ,  
} ; (5&"Y?#o,  
} ; W:J00rsv=`  
.`XA6e(8KR  
Qpq0j^\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -NeF6  
8w' 8n  
template < typename Func, typename aPicker > e: tp7w 4  
class binder_1 +i =78  
  { N0C5FSH  
Func fn; pE N`&'4  
aPicker pk; O~VUViS6$  
public : $h9!"f[|j  
-bF+uCfba  
template < typename T > dM$S|, H  
  struct result_1 6:pN?|=6X  
  { r_m&Jl@4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mgWtjV 8  
} ; sx\7Z#|  
i^l;PvIF  
template < typename T1, typename T2 > < n{9pZ5.  
  struct result_2 {5h_$a!TaU  
  { 6"(&lK\^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hlZjk0ez  
} ; J:a^''  
;r']"JmF,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :JYOC+#q7  
WyETg!b[  
template < typename T > PdZSXP4;k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V*~5*OwB  
  { X1"nq]chGy  
  return fn(pk(t)); Y'T#  
} {PKER$C  
template < typename T1, typename T2 > q8J/tw?%v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LmE-&  
  { qz&)|~,\C  
  return fn(pk(t1, t2)); g d-fJ._1  
} KVCS(oN  
} ; $&!U&uMt  
' e@}N)IX  
ilP&ctn6+c  
一目了然不是么? vKeK]  
最后实现bind :lAR;[WFS  
oS4ag  
BG"6jQh  
template < typename Func, typename aPicker > _u0dt) $  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) K5$ y  
  { 0Ju{6x(|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !ktr|9Bl  
} &}r932  
bQ%^l#H_n'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;k0*@c*  
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。 fCKcv |  
B06/mKZ7  
十一. phoenix `PL!>oa(8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  x^"OH  
3-05y!vbcE  
for_each(v.begin(), v.end(), [,dsV d  
( ?2M15Q  
do_ b+3pu\w `  
[ aF:I]]TfK~  
  cout << _1 <<   " , " &}]Wbk4:  
] S(Pal/-"  
.while_( -- _1), t`?FSV  
cout << var( " \n " ) i< ih :  
) D|xSO~M5  
); Oj:`r*z43  
'BC-'Ot  
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: cH#` f4  
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 ?}y7S]B FI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Jd |hwvwFe  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B 5?(gb"  
,MLPVDN*D  
\rpu=*gt  
template < typename Cond, typename Actor > ((y+FJH  
class do_while `27? f$,  
  { [\!S-:  
Cond cd; eRGip2^cq+  
Actor act; Uz0mSfBp  
public : c[5>kQ-nq  
template < typename T > ':Te#S  
  struct result_1 MV/JZ;55  
  { k: {$M yK  
  typedef int result_type; ISl'g'o  
} ; Eb.{M  
1}(g=S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o5)U3U1|  
e0D;]  
template < typename T > `:8&m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x*YJ :t  
  { B *:6U+I  
  do P"- ,^?6  
    { tDi<n}  
  act(t); ?znSA >  
  } 03MB,  
  while (cd(t)); 43/|[  
  return   0 ; bC&_OU:  
} z_zr3XR9  
} ; O9opX\9  
[P[syi#]t  
3&}wfK]X  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7_JK2  
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。 w_9:gprf  
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。 W nVX)o  
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。 2qN6{+]  
下面就是产生这个functor的类: TfJB;  
7OT}V}iP  
PPohpdd)  
template < typename Actor > Q<"zpwHR  
class do_while_actor j88H3bi0  
  { r|&qXb x  
Actor act; 9m<>G3Jr  
public : 5:O"T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} u%&zY97/  
0`_Gj{:L  
template < typename Cond > `/#6k>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ];IUiS1  
} ; YncY_Hu  
1(C%/g#"  
Wvcj\2'yd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C,K P!B{  
最后,是那个do_ lqu1H&  
+`\C_i-  
@ j' I  
class do_while_invoker c,e 0+  
  { h(>4%hF  
public : ^f>+5G  
template < typename Actor > 514;!Q4K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aN.Phn:  
  { c>I^SY(r%  
  return do_while_actor < Actor > (act); mw.9cDf  
} JgEpqA12  
} do_; qdzc"-gH`  
E_-CsL%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? KbSIKj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]_j{b)t  
最后来说说怎么处理break和continue j5tA!o  
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。 5&6S["lt  
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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