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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +Ly@5y"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v\o m  
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, Y'<wE2ZL)  
qV0GpVJZU?  
:cvT/xhO  
G=/^]E  
  class filler #y-R*4G  
  { Rt>mAU$}  
public : :s*t\09V7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K7R!E,oPg  
} ; 2m^qXE$  
I0*N "07n  
X-*LA*xbN  
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: fjCFJ_  
!dq$qUl/  
*ze,X~8-  
V|G*9^Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UD=[::##  
qP0UcG  
22'Ra[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 C8W_f( i~  
xXlx}C  
f0879(,i  
$zM \Jd  
二. 战前分析 (&SPMhs_|(  
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。 RzU9]e  
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 +Sc2'z>R  
NL,6<ZOon,  
_Q'f^Kj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); . '>d7  
  /* --------------------------------------------- */ zs6rd83#  
vector < int *> vp( 10 ); PeIKx$$Kl{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); OLo?=1&;;  
/* --------------------------------------------- */ n&,X ']z.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); aLl=L_  
/* --------------------------------------------- */ jx{ fel  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7K ~)7U  
  /* --------------------------------------------- */ pk`5RDBu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6LrI,d  
/* --------------------------------------------- */ *R}p9;dpO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 31\mF\{V  
Z;S)GUG^  
G5%k.IRz  
_0BQnzC=  
看了之后,我们可以思考一些问题: jn`5{ ]D  
1._1, _2是什么? W[sQ_Z1C  
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。 z%BX^b$Hj  
2._1 = 1是在做什么? >;lrH&  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 -24ccN;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 @Ko#nDEq  
-/ G#ls|?  
`n@;%*6/  
三. 动工 hXvC>ie(i  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Kn1T2WSAg  
?9%$g?3Z  
Tq SjL{l%  
'14 86q@[$  
template < typename T > v,Zoy|Lu  
class assignment Vw3=jIQN:!  
  { .K1wp G[4  
T value; FY-eoq0O3  
public : 9kwiG7V1  
assignment( const T & v) : value(v) {} Nv|0Z'M  
template < typename T2 > f|ERZN`uB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C\Z5%2<Z  
} ;  [aG   
q6b&b^r+H  
T9'HQu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I2krxLPd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0dQ\Y]b  
:wEy""*N0  
q&}+O  
i9V,  
  class holder /EJy?TON*  
  { !x\\# 9  
public : wz{c;v\J^  
template < typename T > *CbV/j"P?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r i)`e  
  { Ms5R7<O.7  
  return assignment < T > (t); # 2FrP5rC  
} 0fLd7*1>  
} ; a_]l?t  
CMyz!jZ3  
#2lvRJB  
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: +=d=  
u/NcX  
  static holder _1; B~M6l7^?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =p7id5"  
2G<XA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aK]AhOG   
而不用手动写一个函数对象。 .;S1HOHz4  
d^v.tYM$N  
[>U2!4=$M  
s}yN_D+V  
四. 问题分析 ` @lNt}  
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。 (Q&O'ng1  
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。 |f\WVGH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~3&hvm[IQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dPxJ`8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xZM4CR9]*C  
qq_ZkU@xg  
五. 问题1:一致性 O4:_c-V2  
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?| HIt9W]koO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o9yUJ@ :i  
OEX\]!3_Fm  
struct holder LPZ\T} <l  
  { =6f)sZpPh  
  // 0P!Fci/t  
  template < typename T > /"8|26  
T &   operator ()( const T & r) const y&eU\>M  
  { UR S=1+  
  return (T & )r; ~;YkR'q0_  
} kBnb9'.A1  
} ; c4r9k-w0E  
8H T3C\$s  
这样的话assignment也必须相应改动: yjq|8.L[ G  
0LSJQ9\p  
template < typename Left, typename Right > D #7q3s  
class assignment P2 qC[1hYH  
  { *cCj*Zr]  
Left l; kY6_n4  
Right r; ]=]MJ3_7  
public : ITEf Q@#jU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M;NIcM  
template < typename T2 > ?GtI.flV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NB86+2stu  
} ; H0yM`7[y  
\qlz<   
同时,holder的operator=也需要改动: vlipB}  
c/:k|x  
template < typename T > ZG{#CC=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O3%#Q3c>3  
  { XW\ 3ttx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4Ssy (gt  
} %o0H#7'  
la4%Vqwgu  
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。 3`RI[%AN~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G )`gn  
( z F_<  
return l(rhs) = r; g!r) yzK  
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。 PnB2a'(^@?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <OJqeUo+*\  
%$Xt1ub6(  
template < typename Tp > <b\8<mTr  
class constant_t NS TO\36  
  { V$oj6i{ky  
  const Tp t; o>T+fBHE  
public : (H:A|Lw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fF=tT C  
template < typename T > ]{#Xcqx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Y=O-^fL  
  { 1CM 8P3  
  return t; NR-<2 e3  
} B[ D s?:  
} ; 9C7HL;MF  
(:%t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g[~J107%A  
下面就可以修改holder的operator=了 h0$ \JXk  
Nez '1  
template < typename T > x{GFCy7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {yEL$8MC  
  { 1,U)rx$H  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qV,x)y:V  
} ,S@B[+VZ  
E9t8SclV  
同时也要修改assignment的operator() "Vp:Sq9y  
yX%> %#$  
template < typename T2 > vq-;wdq?2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _J#oAE5]!  
现在代码看起来就很一致了。 /F''4%S?E  
+qqCk  
六. 问题2:链式操作 "{3|(Qs  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 klY, @  
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。  twK3  
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。 z(2G"}  
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。 IjQgmS~G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct FL&Y/5  
jqTK7b  
template < typename T > lH@goh  
struct result_1 `krVfE;_O  
  { 0tPwhJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; : t75iB=  
} ; e eyZ $n  
cS@p`A7Tpo  
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: -Ekf T_  
*"6A>:rQs  
template < typename T > </SO#g^r<  
struct   ref kE!ky\E  
  { +%~me?  
typedef T & reference; $?VYHkX  
} ; qLKL*m  
template < typename T > [ :Sl~  
struct   ref < T &> [D<(xr&N%  
  { w !<-e>  
typedef T & reference; knb0_nA  
} ; 9(_n8br1  
NqFfz9G)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: v:>sS_^  
[biz[ fm  
template < typename T > Zw%:mZN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wqap~X  
  { S@~ReRew2  
  return l(t) = r(t); f}ch1u>  
} fjuPGg~  
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。 *#@{&Q(Qh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,:V[H8 ?  
$YJi]:3&  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 wsc=6/#u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: AUfcf *  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [;'$y:L=g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0Jd>V  
最后的布局是: Z[,,(M  
                Add h=n\c6Q  
              /   \ -7J~^m2x  
            Divide   5 o$7UWKW8  
            /   \ *TCV}=V G  
          _1     3 <KStl fX  
似乎一切都解决了?不。 d`j<Bbf-  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 &Wk:>9]Jrb  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 kKDf%=  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: o4LVG  
C8 }=fa3u  
template < typename Right > vNZ"x)?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e ]2GAJLI  
Right & rt) const Z7?\ >4V  
  { 2uF'\y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {W%XS E  
} oL!C(\ERh  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4Yt'I#*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 }?O>.W,/  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 W*n|T{n  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 /R6\_oM  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 .R@XstQ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? }wJH@'0+  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 0wF)bQv1  
GW7+#  
template < class Action > X]\; f  
class picker : public Action E% Ko[G  
  { hVJ}EF 0  
public : d4A:XNKB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q#&6J=}  
  // all the operator overloaded B&EUvY '  
} ; ?f!&M  
e. E$Ej]w  
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。 zcio\P=^|B  
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: 3J3wKw!`  
5B3sRF}  
template < typename Right > _U,Hi?b"$}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const t+,2 p|B  
  { 0a,B&o1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UA4MtTp`  
} z$(`{ o%a  
J$`5KbT3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > F& lSRL+v  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 5F]2.<i  
_b * gg  
template < typename T >   struct picker_maker L/5th}m  
  { Vp1Nk#H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >yLdrf  
} ; {Wr5F9q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ItZ*$I1<  
  { gXY]NWI  
typedef picker < T > result; SR<W3a\  
} ; ?-<>he  
SF"r</c[  
下面总的结构就有了: R#rfnP >  
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。 5E}]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。 bJynUZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #;;A~d:V  
至此链式操作完美实现。 ':f,RG  
Ypinbej  
{ / ,?3  
七. 问题3 oTTE<Ct [  
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。 $"6Gv  
3,Iu!KB  
template < typename T1, typename T2 > Odw9]`,T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }1.'2.<Y  
  { xlc2,L;i  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O6">Io5  
} X2YBZA  
Ak3V< =gx  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  Qr-,J_  
crgVedx~}  
template < typename T1, typename T2 > 3k/X;:,.  
struct result_2 hdH3Jb_hl(  
  { FgR9$ is+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FB3}M)G>M  
} ; Q0g^%  
S2#@j#\  
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? ih : XC  
这个差事就留给了holder自己。 ? 0:=+%.  
    7IrH(~Fo  
d9l2mJzW  
template < int Order > bu=RU  
class holder; D&DbxTi  
template <> m.lzkS]P  
class holder < 1 > "}S6a?]V  
  { !';;q  
public : ( yB]$  
template < typename T > ,Z8)DC=  
  struct result_1 \]3[Xw-$  
  {  LYyud  
  typedef T & result; &fE2zTz  
} ; %kP=VUXj  
template < typename T1, typename T2 > F><ficT  
  struct result_2 CbOCL~ "  
  { x X.{(er  
  typedef T1 & result; s'BlFB n  
} ; , hp8b$  
template < typename T > K.b :ae^k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j?\z5i""f  
  { hzA+,  
  return (T & )r; RP k'1nD  
} B'bOK`p  
template < typename T1, typename T2 > '*<I<? z;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _s}`ohKvD  
  { .d?LRf  
  return (T1 & )r1; O0eM*~zI  
} }:!X@C~  
} ; 3KtJT&RuL  
oFsV0 {x%)  
template <> ju1B._48  
class holder < 2 > VL|Z+3L  
  { bKEiS8x  
public : Zb:Z,O(vn  
template < typename T > D[Q/:_2l  
  struct result_1 2G_]Y8  
  { MHA_b^7?  
  typedef T & result; \p^'[B(O77  
} ; UtR wZ(09  
template < typename T1, typename T2 > iV!V!0- @  
  struct result_2 B`)bo}h  
  { b,>>E^wd!  
  typedef T2 & result; 3u< ntx ><  
} ; 2q*wYuc  
template < typename T > bHQ) :W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ko|gH]B'  
  { pm[+xM9PB  
  return (T & )r; @gw8r[  
} I__ a}|T%  
template < typename T1, typename T2 > M C y~~DL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PZI6{KOis  
  { m>*~ tP  
  return (T2 & )r2; }i^$ li@  
} `Q[NrOqe"  
} ; +zEyCx=8H  
hS&.-5v  
2UxmKp[  
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> >。 #5iy^?N"w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [GcW*v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: g8@F/$HY  
Lyit`j~yH  
return l(i, j) = r(i, j); FrE#l.)?!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !'B='].  
\u;`Lf  
  return ( int & )i; 3 rR1/\  
  return ( int & )j; `$q0fTz  
最后执行i = j; qqys`.  
可见,参数被正确的选择了。 9_ZGb"(Lj  
? 51i0~O=  
"]OROJGa  
,sT5TS q  
qd<I;*WV  
八. 中期总结 `Jh<8~1  
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: _(I)C`8m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L~RFI&b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c0;rvw7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^F&j;8U  
e0j4t-lL  
whm| "}x)u  
Xg;;< /Z  
}$ Kd-cj+  
CTxP3a9]  
九. 简化 {qOqtkj  
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。 = |2F?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 h\Q@zR*0a  
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: e3?z^AUXm  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 wuM'M<J@  
  +-*/&|^等 RE4WD9n  
2. 返回引用。 Ty#sY'%  
  =,各种复合赋值等 WdB\n/BWB  
3. 返回固定类型。 Ey=}bBx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X~SNkM  
4. 原样返回。 "oyBF CW  
  operator, t0Jqr)9}6  
5. 返回解引用的类型。 Vhr6bu]  
  operator*(单目) UcH#J &r  
6. 返回地址。 [ako8  
  operator&(单目) wvxsn!Ao&=  
7. 下表访问返回类型。 {R_ <m$  
  operator[] {'z$5<|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A(n#k&W1fZ  
  operator<<和operator>> 0Ue~dVrM(?  
N Hn #c3o  
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。 _dmG#_1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 96P&+  
2+Oz$9`.  
template < typename Left > 9hh~u -8L  
struct value_return n{&;@mgI  
  { w'E?L`c  
template < typename T > 2e03m62*  
  struct result_1 ,eWLig  
  {  1'F!C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @^o7UzS4z  
} ; i"pOYZW1  
7_jlNr7uk  
template < typename T1, typename T2 > pMAP/..+2  
  struct result_2 /Z,hQ>/  
  { lJdYR'/Wd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j; R20xf0  
} ; ^@{"a  
} ; *u",-n  
c?REDj2  
uGm?e]7Hx<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =;E0PB_w  
9!kp3x/`  
下面我们来剥离functor中的operator() 4nGt*0Er  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Uw!d;YQm  
z(EpJK=`_  
return l(t) op r(t) /7fd"U$Lh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) yz5! >|EB  
return op l(t) pLys%1hg  
return op l(t1, t2) /J&ks>St  
return l(t) op *N }$~N  
return l(t1, t2) op "z;R"sv\  
return l(t)[r(t)] V!>j: "  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9v?@2sOoE  
uG +ZR: _  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: M&<qGV$A  
单目: return f(l(t), r(t)); Px9 K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  ; (A-  
双目: return f(l(t)); scYqU7$%T  
return f(l(t1, t2)); 6:6A" A  
下面就是f的实现,以operator/为例 YDj5+'y  
Jb^{o+s53  
struct meta_divide 29VX-45  
  { xplV6q`  
template < typename T1, typename T2 > Wq"-T.i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]f&f_"D  
  { e+D]9wM8  
  return t1 / t2; >d *`K  
} 8S8UV(K0  
} ; TbN{ex*  
,D]g]#Lq  
这个工作可以让宏来做: ezCJq`b  
\=]`X2Ld  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~8"oH5  
template < typename T1, typename T2 > \ #NYHwO<0-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #fHnM+  
以后可以直接用 ^FkB/j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~P"Agpx3u  
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 RA;/ ?l  
(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。。。) -sZb+2tDa  
Li"+`  
W&&|T;P<J  
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 8lGM>(:o  
,<)D3K<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L F} d  
class unary_op : public Rettype TA2ETvz^  
  { ZS;V?]\(  
    Left l; q-ko)]  
public : he:z9EG}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cofdDHXfQI  
NO@`*:.^Y  
template < typename T > }f14# y;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xkax  
      { F",TP,X  
      return FuncType::execute(l(t)); ",J&UTUh  
    } `b]wyP  
&R?to>xr \  
    template < typename T1, typename T2 > 6H5o/)Q~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pe2:~}WB  
      { w6)Q5H53)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f1+  
    } VB#&`]r do  
} ; R! On  
EP>Lh7E9n  
('UTjV  
同样还可以申明一个binary_op 0t}v@-abU  
t[|t0y8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <hiv8/)?  
class binary_op : public Rettype ViMl{3  
  { aq8./^  
    Left l; UnP<`z#  
Right r; (GC5r#AnS  
public : V$O6m|q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 80'@+AD  
X0-PJ-\aD@  
template < typename T > >u(^v@Ejf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J:gC1g^  
      { $I>]61l%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $/tj<++W  
    } eq(h {*rC  
1"75+Q>D  
    template < typename T1, typename T2 > WFFQxd|Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O-K*->5S  
      { D}lqd Ja  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); EU%v |]  
    } cz /cY:o)  
} ; b1jDbiH&  
k ,+,,W  
sxph#E%  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 q5=,\S3=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]1Wxa?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) cs*E9  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~;H,cPvrEg  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9d-'%Q>+  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 B["+7\c<~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /|i*'6*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) fCF.P"{W"  
下面是修改过的unary_op X&LJ"ahK  
W;2J~V!c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3nc\6v%  
class unary_op O6)Po  
  { .m l\z5  
Left l; KsE$^`  
  oe2*$\?.  
public : u_ l?d  
/.CS6W^z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %=9o'Y,4  
Z|Rc54Ct  
template < typename T > @KU;' th  
  struct result_1 1zH?.-  
  { 'N+;{8C-{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :{iH(ae;  
} ; !#W>x49}  
0F%8d@Y2  
template < typename T1, typename T2 > d=%NFCIV  
  struct result_2 `iM%R3&  
  { l&U$L N$*e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M9BEG6E9  
} ; SO(BkxV@  
yq[/9PciA  
template < typename T1, typename T2 > 9RHDkK{5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ? ,s'UqR  
  { }Oc+EV-Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U&u63 56  
} VrP{U-`  
`'<$N<!  
template < typename T > 5$'[R ;r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '@hUmrl  
  { =FV(m S  
  return OpClass::execute(lt(t)); tlUh8os  
} 7<MEMNYX  
d 94k  
} ; D:bmq93PC  
"``>ii  
;<Hk Cd  
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 ."^\1N(.n  
好啦,现在才真正完美了。 |C z7_Rn  
现在在picker里面就可以这么添加了: W}TP(~x'N  
(?R!y -  
template < typename Right > Uoe;=P@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .\ fpjQW  
  { !37I2*+4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oo &|(+"O_  
} df@NV Ld  
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。 eT3!"+p-F  
[>54?4{|.  
3 mAizq3  
0>td[f  
XWS]4MB+vm  
十. bind |TM n  
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。 R@jMFh;  
先来分析一下一段例子 L{&2 P  
Q~Mkf&s  
?Ce=h+l  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S@u46X>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S%}G 8Ty  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 v"ORn5  
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。 T5zS3O  
我们来写个简单的。 K=JDl-#!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %E&oe $[B  
对于函数对象类的版本: v/rBjUc+X  
dt "/4wCO  
template < typename Func > \L~^c1s3r  
struct functor_trait v9* +@  
  { 8CUtY9.  
typedef typename Func::result_type result_type; Gkem_Z  
} ; T%6JVFD  
对于无参数函数的版本: /tj]^QspS  
T[1iZ  
template < typename Ret > (:OMt2{r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _xePh  
  { 1q-;+Pd;  
typedef Ret result_type; *6AV^^  
} ; *`u|1}h|  
对于单参数函数的版本: iw/~t  
a'jUM+D;  
template < typename Ret, typename V1 > TY %zw6 #p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > P}5bSQ( a3  
  { 1mJUl x  
typedef Ret result_type; JZ-@za6u  
} ; ^-q{:lx  
对于双参数函数的版本: <Qih&P9;>  
(i%bQZt^?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :E6*m\X!3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {c_bNYoE  
  { |"9&F  
typedef Ret result_type; 7\98E&  
} ; }M%3  
等等。。。 0>SA90Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [>a3` 0M  
K 'l-6JY-  
template < typename Func > Sxc)~y  
struct func_return %\48hSe  
  { TCRTC0_}k  
template < typename T > V;MmPNP|  
  struct result_1 ;a1DIUm'  
  { qCcLd7`$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [HWVS  
} ; qsoq1u,?  
\ .#Y  
template < typename T1, typename T2 > /mz.HCs  
  struct result_2 Ro9:kEG$  
  { 6Y ]P7j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,.ivdg( /  
} ; oOND]>  
} ; "y"oV[`  
&Hp*A^M  
(c)/&~aE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 tkHmH/'7  
oX:&;KA  
template < typename Func, typename aPicker >  hO$Gx*e$  
class binder_1 VNT?  
  { uoE+:,P  
Func fn; )r{Wj*u  
aPicker pk; @br)m](@  
public : vb>F)po1}  
'9WTz(0?  
template < typename T > Yl&[_ l  
  struct result_1 d"?"(Q_8n  
  { m85ZcyW1T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; O-V] I0  
} ; Yh1nXkA!V  
Q<AOc\oO  
template < typename T1, typename T2 > H}~K51  
  struct result_2 *Oy* \cX2[  
  { 0;><@{'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Za!KM  
} ; `mteU"{bx  
+ho=0 >  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Mo N/?VA  
W3!-;l  
template < typename T > AYY(<b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q7KHx b  
  { c]x-mj =  
  return fn(pk(t)); "1Hn?4nz5  
} lG0CCOdQ  
template < typename T1, typename T2 > PZ6R+n8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q`8-|(ngw  
  { 98u@X:3  
  return fn(pk(t1, t2)); e.MyJ:eL  
} eC<RM Q4  
} ; V1M|p!  
`=hCS0F  
!c)F;  
一目了然不是么? 9F 3,  
最后实现bind x1g-@{8]j  
-j<E_!t  
&_:9.I 1  
template < typename Func, typename aPicker > p:n l4O/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z{Yfiv\-r  
  { H[?S*/n,<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [>dDRsZ  
} ``g  
AP>n-Z|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V*rLGY#  
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。 {,Vvm*L/  
 q%d'pF  
十一. phoenix ?m~1b_@A{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9>- 6Y  
 YMv}]  
for_each(v.begin(), v.end(), &@@PJ!&  
( Cx~;oWZ  
do_ Mn&_R{{=  
[ \Db`RvEmR  
  cout << _1 <<   " , " 3S_H&>K  
] ;\A_-a_(#  
.while_( -- _1), 8%;Wyqdf]  
cout << var( " \n " ) 30WOH 'n  
) 9teP4H}m  
); 0/] h"5H3  
`~d7l@6F  
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: y7h^_D+Ce  
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 CB>W# P%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |$IL:W6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: f@!9~s  
o9| OL  
|(W04Wp"@  
template < typename Cond, typename Actor > egA* x*8  
class do_while {06-h %qr  
  { L / PAC  
Cond cd; c0e[vrP:  
Actor act;  V0A>+  
public : |) ~-Wy  
template < typename T > >G!=lLyR  
  struct result_1 HP*{1Q@5  
  { UZFs ]z!,k  
  typedef int result_type; AEj%8jh  
} ; RrBG=V  
aKW-(5<JW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :D3:`P>,c  
 1hi  
template < typename T > 93.\.&L\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -32P}58R  
  { '")'h  
  do ehB '@_y  
    { 6FUcg40Y  
  act(t); p8j4Tc5tQ>  
  } I__b$  
  while (cd(t)); dR=sdqS#J  
  return   0 ; _oa*E2VN  
} a.UYBRP/l  
} ; Pm^FSw"  
99:.j=  
<tZtt9j_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?m 5"|f\  
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。 KAE %Wwjr  
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。 /0k'w%V{n  
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。 }sqFvab<  
下面就是产生这个functor的类: /,~]1&?}1  
B+Qo{-  
!.#g   
template < typename Actor > ]vR Ol.  
class do_while_actor ex~"M&^  
  { }U>K>"AZl  
Actor act; 0 5?`W&:9  
public : /YPG_,lRA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D0bpD  
]Q.S Is  
template < typename Cond > Sru0j/|H\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T; [T`  
} ; d, i4WKp   
fO5L[U^`  
(  -q0!]E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 uIO?4\s&G  
最后,是那个do_ .EWjeVq  
\rh+\9(  
tkptm%I _  
class do_while_invoker %LHt{:9.  
  { njJTEUd">  
public : 7Cz=;  
template < typename Actor > 7~1Fy{tc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CaED(0  
  { R86i2',  
  return do_while_actor < Actor > (act); nt&% sM-X  
} ^FNju/b  
} do_; yRQ1Szbjli  
qh}+b^Wi  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  = v?V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LdiNXyyzet  
最后来说说怎么处理break和continue O+'k4  
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。 @Jd eOL;  
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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