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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1qN+AT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Fh U*mAX)  
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, Lf0Wc'9{  
_6Qb 3tl  
;^9y#muk  
#@8JYzMq%  
  class filler (^9dp[2  
  { ~%Xs"R1c ,  
public : 3Sl2c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -E,p[Sp  
} ; j@C*kj;-  
%Q y9X+N:  
! w2BD^V-  
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: #"KaRh  
N5jJ,iz  
5sI9GC  
)9s 6(Iu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |Wz`#<t  
u7}C):@H  
/@feY?glc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1/<Z6 ?U  
b|E1>TkY  
EU4j'1!&g<  
^<w3i?KPW  
二. 战前分析 wLOS , =  
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。 3w$Ib}7   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 y vo4 .u  
C[s='v~}  
X\HP&;Wd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y7WU4He L  
  /* --------------------------------------------- */ P2=u-{?~  
vector < int *> vp( 10 ); SJ).L.Cm6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m 7/b.B}  
/* --------------------------------------------- */ _ Y8j l,J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `~+[pY 1r  
/* --------------------------------------------- */ [E6ZmMB&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JxLSQ-"  
  /* --------------------------------------------- */ HrH! 'bd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); BX-fV|  
/* --------------------------------------------- */ IfzZ\x .  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z%~rQa./$  
Zg/ ],/`  
F|^tRL-  
Ae|bAyAK  
看了之后,我们可以思考一些问题: N5|wBm>m  
1._1, _2是什么? ;noZmPa  
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。 <g'0q*qE  
2._1 = 1是在做什么? Rs;Y|W4'  
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。 .kZ<Q]Vk  
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。 =q?sB]n  
>@?`n}r|  
jzAXC^FS  
三. 动工 {RHa1wc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2 3*OuY  
 #[yZP9  
MVOWJaT(Aq  
5[|ZceY  
template < typename T > erdA ?  
class assignment !G~`5?CvE  
  { V6 uh'2  
T value; zx`(ojfu  
public : xa$4P [  
assignment( const T & v) : value(v) {} N%fDgK  
template < typename T2 > 'A)9h7k}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } w'zSV1  
} ; +!eh\.u|]  
:?f^D,w_B  
cs0rz= ZdH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2"8qtG`Et  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C1po]Ott*  
`=19iAp.  
'l6SL- <  
?eOw8Rom  
  class holder J{e`P;ND  
  { }Wz[ox9b  
public : 8&c:73=?X  
template < typename T > -v{LT=,O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u -A_l<K  
  { y!/:1BHlm  
  return assignment < T > (t); E3QyiW  
} 7[It  
} ; jYE ?wc+FT  
UaXWHCm`  
A1F!I4p5  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: m e2$ R>@  
wH]Y1 m  
  static holder _1; 3h**y %^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,QPo%{:p  
`P?!2\/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ASUL g{  
而不用手动写一个函数对象。 Oz-@e%8L  
5;X3{$y  
Dn@Sjsj>  
{"mb)zr  
四. 问题分析 _NN5e|t  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 A O3MlK9t  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _6]c f!H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 MTAq} 8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y;#H0v>E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g96]>]A<{  
l09SWug  
五. 问题1:一致性 vBYk"a6SD  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| BjV;/<bt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A@)ou0[n@  
lX/:e=  
struct holder X.[8L^ldh  
  { MQq!<?/  
  // N7-LgP  
  template < typename T > %:yVjb,Yf  
T &   operator ()( const T & r) const C~R,,  
  { ?b xa k  
  return (T & )r; @o>3 Bv.  
} `ZGKM>q`  
} ; RSBk^  
^b6yN\,S  
这样的话assignment也必须相应改动: Lrq e:\  
V-x/lo]Co  
template < typename Left, typename Right > Zb$P`~(%  
class assignment Xk}\-&C7  
  { i Ie{L-Na  
Left l; rT';7>{g  
Right r; [U_  
public : ? u~?:a@K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K(rWM>Jv  
template < typename T2 > 3 uJ?;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q z8Jvgu?  
} ; I 8VCR8q  
 _:HQ4s@  
同时,holder的operator=也需要改动: *Qy,?2  
j.+ }Z |  
template < typename T > e@{Rlz   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const OPC8fX5.  
  { eu0j jeB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'M,O(utGv  
} qv3% v3\4  
oW3|b2D  
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。 uA~?z :~=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @.} @K  
nJY3 1(p  
return l(rhs) = r; ;@H:+R+(  
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。 Ca ?d8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6rMNp"!  
<jG[ z69)  
template < typename Tp > ]MnQ3bWq"j  
class constant_t 2k!4oVUN  
  { $^`@lyr  
  const Tp t; i0rh {Ko  
public : 7' Gk ip  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  bU$M)  
template < typename T > I-m Bj8^;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fPq)Lx1'  
  { N)4R.}  
  return t; ]nq/y AF%  
} xc,Wm/[  
} ; _ O;R  
mX[J15  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V#X<Yt  
下面就可以修改holder的operator=了 qO[_8's8  
j[Gg[7q{y  
template < typename T > 8~AL+*hn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e?+&2zMq  
  { vsJM[$RF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8wMwS6s:  
} FT\%=>{  
PxA OKUpI  
同时也要修改assignment的operator() p#6tKY;N  
f([d/  
template < typename T2 > ?{\h`+A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h_6c9VI  
现在代码看起来就很一致了。 ~>XqR/v  
+asO4'r  
六. 问题2:链式操作 =k5O*ql"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {RI)I  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 o8~<t]Ejw  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /Ow@CB  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 p$mt&,p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d ;i@9+  
YT6dI"48  
template < typename T > f o idneus  
struct result_1 I8Y #l'z  
  { d6)+d9?<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &]pY~zVc  
} ; rTqGtmulG  
ZFs xsg^r  
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: V=<AI.Z:w  
klnk{R.>|  
template < typename T > 6zI}?KZf  
struct   ref Cv [1HO<  
  { Zgo%Jo  
typedef T & reference; |,tKw4  
} ; 0~ o,^AW  
template < typename T > tV h"C%Vkr  
struct   ref < T &> G&08Qb ,N  
  { [Y.=bfV!  
typedef T & reference; '$ [%x  
} ; je%D&ci$  
t%StBq(q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }G<~Cx5[  
qg:EN~E#  
template < typename T > sG\K$GP!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const UG[r /w5(F  
  { 1iqgVby  
  return l(t) = r(t); RFX{]bQp9  
} .y lvJ$  
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。 >`p? CE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Qe-PW9C  
LqNyi   
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 '8[; m_S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]B$J8.{q0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U uC-R)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 | AiMx2  
最后的布局是: J57; X=M  
                Add cICf V,j  
              /   \ Pm,.[5uc  
            Divide   5 %> 5>wP   
            /   \ p$uPj*  
          _1     3 7D1$cmtH  
似乎一切都解决了?不。 %k~ezn  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 T#wG]DH;  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 (4Nj3x o  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: q;UGiB^(A  
tzv4uD]  
template < typename Right > H8g%h}6h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p_X{'=SQ1  
Right & rt) const 1 b 86@f   
  { (=%0$(S>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _,IjB/PR(  
} 1vxQ`)a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7?{y&sf  
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。 `oH4"9&]k3  
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`=O '0d  
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。 boHbiE  
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。 E AZX  
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? 2pU'&8  
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: !zllv tK4  
Ga-cto1Y  
template < class Action > Q J-|zS.W  
class picker : public Action #9Ect@?N0  
  { [`s0 L#  
public : ^;rjs|`K#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :`Ut.E~.  
  // all the operator overloaded :~#)Xa0I  
} ; u&^KrOM@#  
}WaZ+Mdg\  
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。 ,B_c  
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: <oV[[wl  
8A.7q  
template < typename Right > Z)2d4:uv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const miu?X!  
  { 8?Ju\W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 74MxU  
} +ima$a0Zyt  
sZT~ 5c8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;{L[1OP%e  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 &)gc{(4$  
dH PvVe/  
template < typename T >   struct picker_maker V7r_Ubg@K  
  { {it}\[3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /e|Lw4$@S  
} ; y<6c*e1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kfZ`|w@q  
  { #v<`|_  
typedef picker < T > result; ;?tH8jf>  
} ; Fa[^D~$l*  
XsQ81j.  
下面总的结构就有了: R54ae:8  
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。 4\u`M R  
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。 :PW"7|c!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 HbI{Xf[6LP  
至此链式操作完美实现。 `Wg"m~l$N  
wjwCs`  
6QCV i  
七. 问题3 l<GN<[/.+  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 *$BUow/>  
G)%V 3h  
template < typename T1, typename T2 > ix2i.wdD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %UrNPk  
  { S.~L[iLc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]tN)HRk1  
} ~`FRU/@r  
19qH WU^0V  
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: ; F'IS/ttX  
V [g^R*b  
template < typename T1, typename T2 > 5\C(2naf  
struct result_2 Tp?IK_  
  { hmGlGc,lf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c-(RjQ~M5  
} ; i/+^C($'f  
tjwf;g}$  
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? [|oG}'Xz  
这个差事就留给了holder自己。 ?.Vuet  
    QUn!& 55  
tj~r>SRb+  
template < int Order > H\oxj,+N  
class holder; P|@[D=y  
template <> @I?,!3`jS  
class holder < 1 > XXum2eA  
  { X^N6s"2  
public : 2=fM\G  
template < typename T > JI]Lz1i  
  struct result_1 X-(( [A  
  { 9DhM 9VU  
  typedef T & result; F t11?D B  
} ; 4;J.$  
template < typename T1, typename T2 > ,.p 36ZLP  
  struct result_2 pLCj"D).M  
  { 8(Te^] v#  
  typedef T1 & result; W7WHDL^  
} ; :?zq!  
template < typename T > 8QJr!#u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4)tY6ds)r|  
  { 2~f*o^%l  
  return (T & )r; 1?H; c5?d&  
} iXo; e  
template < typename T1, typename T2 > ?wG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Zqm%qm:  
  { C] mp <  
  return (T1 & )r1; !9 kNL  
} {U_ ,y(V  
} ; 6 :3Id  
l hYJectJa  
template <> * cW%Q@lit  
class holder < 2 > 'XKfKv >;  
  { 59D '*!l-  
public : /} PdO  
template < typename T > 5 l8F.LtO\  
  struct result_1 h SS9mQ  
  { /]z #V'  
  typedef T & result; A'jL+dI.  
} ; /r'Fq =z  
template < typename T1, typename T2 > 33lh~+C  
  struct result_2 _@XueNU1hS  
  { i=n;rT  
  typedef T2 & result; c{1)- &W  
} ; H4 O"^#5  
template < typename T > u3 LoP_|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t=Rl`1 =(K  
  { Xk%eU>d  
  return (T & )r; jG `PyIgw  
} | ;a$ l(~<  
template < typename T1, typename T2 > - i2^ eZl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xM<aQf\j  
  { Szu @{lpP@  
  return (T2 & )r2; 0N!rIz  
} H?r~% bh  
} ; *y<eK0  
o<48'>[  
bz nMD  
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> >。 b)Nd}6}<?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bvB7d` wx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ckFPx l.  
Bj6%mI42hl  
return l(i, j) = r(i, j); \bF<f02P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X=?9-z] QO  
]Gm4gd`  
  return ( int & )i;  rwSR  
  return ( int & )j; \anOOn@  
最后执行i = j; &k*oG: J3  
可见,参数被正确的选择了。 RRy D<7s1  
ZZkc) @  
;8MQ'#  
GJU(1%-  
g51UIN]o-  
八. 中期总结 |AExaO"jk  
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: p<D@l2vt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 KIY`3Fl09  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +pK35u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N6BOUU]  
AwuhF PG  
%b_0l<+  
$rQ7"w J  
H0B=X l[  
p {. 6  
九. 简化 4!ZT_q  
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。 h~%8p ]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $P8AU81  
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: >U\P^yU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 x3 ( _fS  
  +-*/&|^等 _XT;   
2. 返回引用。 Vy/G-IASb  
  =,各种复合赋值等 @R;k@b   
3. 返回固定类型。 _I,GH{lhI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) NyC&j`d  
4. 原样返回。 _ A{F2M  
  operator, :! $+dr(d  
5. 返回解引用的类型。 >Z gV8X:  
  operator*(单目) b!J?>du  
6. 返回地址。 * _usVg  
  operator&(单目) eq"Xwq*  
7. 下表访问返回类型。 NTK9`#SA  
  operator[] ]d{lS&PRlg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ON>l%Ae4G  
  operator<<和operator>> hH05p!2  
805oV(-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 OM7AK B=S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vaVV 1  
N3KI6p6\  
template < typename Left > Zv mkb%8  
struct value_return HHgv, bC!  
  { f4 +P2j  
template < typename T > 6N Ogi  
  struct result_1 Ed_Fx'  
  { Fwvc+ a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :1"k`AG  
} ; |RXXj[z  
;jPiD`Kyv  
template < typename T1, typename T2 > tblduiN   
  struct result_2 IZQ*D)  
  { _T805<aUW\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; '4M;;sKW  
} ; -i91nMi]  
} ; Tgla_sMb  
*].qm g%  
 Bw+ ?MdS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hc9 ON&L\>  
MlS5/9m@^  
下面我们来剥离functor中的operator() 5xj8^W^G9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @li/Y6Wh  
f4f)9n  
return l(t) op r(t) !`W0;0'Zg  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?Ycl!0m  
return op l(t) =C|^C3HK  
return op l(t1, t2) Q$k#q<+0  
return l(t) op +`$$^x  
return l(t1, t2) op JIYzk]Tj  
return l(t)[r(t)] 2r+nr  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *<"{(sAvk  
g2M1zRm;  
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: 2BT+[  
单目: return f(l(t), r(t)); %z.d;[Hs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |]Hr"saO0  
双目: return f(l(t)); 1#fR=*ZM"  
return f(l(t1, t2)); '0o^T 7C  
下面就是f的实现,以operator/为例 X Vo+ <&  
0;OZ|;Z  
struct meta_divide Cy5iEI#  
  { tehWGqx)  
template < typename T1, typename T2 > ,":_CY4(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i],~tT|P  
  { zYWVz3l  
  return t1 / t2; }5 $le]  
} 6o(.zk`d  
} ; <*/Z>Z_c2  
B| M@o^Tf  
这个工作可以让宏来做: 8b4? O"  
$ )2zz>4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e5; YY  
template < typename T1, typename T2 > \ x'6i9]+r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;WrG\R/|  
以后可以直接用 +Oo-8f*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0&\71txrzg  
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 1g$xKe~]4  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) fwUF5Y  
:C0)[L  
?zVE7;r4U  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Xw|-v$'y  
_t4(H))]vG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X_Pbbx_j  
class unary_op : public Rettype CEzdH!nP  
  { CU*;>h1~u  
    Left l; {FILt3f;  
public : G"Ey%Q2K  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '9&@?P;  
WV p6/HS  
template < typename T > :gRVa=}=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #~w~k+E4  
      { k!6m'}v  
      return FuncType::execute(l(t)); -0NkAQrg  
    } KO"+"1 .  
i;IhsKO0R  
    template < typename T1, typename T2 > EyBTja(4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8&qtF.i-6  
      { ']1a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :TV`uUE  
    } T+%P+  
} ; \E05qk_;K  
"%_T7 A ![  
L[`8 :}M  
同样还可以申明一个binary_op (_gt!i{h  
K(TejW#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l=$?#^^ /  
class binary_op : public Rettype +4[9Eb'k=  
  { |S:erYE,G  
    Left l; +u&3pK>f  
Right r; 6%wlz%Fp  
public : $) qL=kR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P1Iy >%3  
FNo.#Z5+b  
template < typename T > ~HKzqGQy >  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rc"8N<D  
      { 6C ?,V3Z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l2Rnyb<;;  
    } t2m7Yh5B  
D )Jac@,0  
    template < typename T1, typename T2 > :1]J{,VG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1/?K/gL  
      { #n|eq{fkK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ho^jmp  
    } 9}a&:QTHR  
} ; ]bstkf}~u  
@V^5_K  
e :T9f('  
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 f*p=j(sF  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3'SN0VL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N]\)Ok  
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。 7>AM zNj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]xbMMax  
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。。。 nXjSf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ies` !W^  
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) DH4IF i>  
下面是修改过的unary_op OE_V6 Er  
$)6M@S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s'Qmr s a  
class unary_op nAX/u[  
  { f=7[GZoDn  
Left l; ]c6h'}  
  ~b4kV)[ q  
public : ^nDa-J$  
C+dz0u3s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I\IDt~  
N0 mh gEA  
template < typename T > E;q+u[$  
  struct result_1 /neY2D6  
  { =CjWPZShV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {j4&'=C:  
} ; 5Y@Hb!5D  
Xxj<Ai 2  
template < typename T1, typename T2 > XdnpL$0  
  struct result_2 %CUwD  
  { b7gN|Hw5 H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :z%Zur+n c  
} ; u}rJqZ  
^SM5oK  
template < typename T1, typename T2 > vTL/% SJ8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i 8%@4U/ J  
  { u('`.dwkc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |C0!mU  
} X}ihYM3y/  
aNwx~t]G  
template < typename T > '+c@U~d*7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *<}R=X.  
  { "_=t1UE  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1{1mL-I;  
} A.RG8"  
!\'HKk~V  
} ; B$7Cjv  
%MCS_'N J  
mXyg\5  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug R0bgt2J  
好啦,现在才真正完美了。 ZkNet>9  
现在在picker里面就可以这么添加了: /_yAd,^-+  
CBz=-Xr  
template < typename Right > k`s_31<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %MEWw  
  { }%^3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g[\8s~g,  
} }FX:sa?5  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 1@F>E;YjL=  
4H{$zMq8  
sLSH`Xy?5  
:8N{;aui  
IGlM} ?x  
十. bind ZmJ<FF4  
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。 g!)*CP#;  
先来分析一下一段例子 n]>L"D,  
6_:KFqc W  
e2pFX?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7y$U$6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G+\&8fi0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <oSx'_dc  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 zy|h1 .gd  
我们来写个简单的。 ll?Qg%V[t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :4LWm<P  
对于函数对象类的版本: dqi31e{*2\  
=NWzsRl,  
template < typename Func > f>m ! }F:  
struct functor_trait -a'D~EGB^  
  { PtGFLM9R  
typedef typename Func::result_type result_type; ~K ('t9|  
} ; 6LqF*$+$`  
对于无参数函数的版本: :W+%jn  
JM53sx4&  
template < typename Ret > Kp!A ay  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SPauno <M  
  { `X B$t?xi  
typedef Ret result_type; }|nEbM]#  
} ; f?(g5o*2  
对于单参数函数的版本: <y#@v  G  
iT+t  
template < typename Ret, typename V1 > <)"2rxX&5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6p.y/LMO  
  { ucJ8l(?Qc  
typedef Ret result_type; +=*ND<$n/E  
} ; 'u_j5  
对于双参数函数的版本: gj&5>brP  
+6L.a3&(b  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > UgOhx- 8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Un&rP70  
  { |`+ (O  
typedef Ret result_type; V|<'o<h8  
} ; f{|n/j;n=C  
等等。。。 7Oi<_b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7lr;S(C  
om6`>I*  
template < typename Func > !P6?nS  
struct func_return nk;+L  
  { 6H0aHCM  
template < typename T > z$VVt ?K  
  struct result_1 "kKIv|`  
  { ; NO#/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \[/}Cy  
} ; ] ^J  
JtF)jRB0,  
template < typename T1, typename T2 > _j~y;R)  
  struct result_2 /)4Q%Zp  
  { hK3Twzte  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SUL\|z`5  
} ; =r&i`L{]  
} ; 46H@z=5  
x$pz(Q&v  
^C}f|{J  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 upq3)t_  
c#@L~<  
template < typename Func, typename aPicker > <irr .O  
class binder_1 e|^.N[W  
  { %iZ~RTY6 !  
Func fn; q^L"@Q5;  
aPicker pk; tn|H~iF{  
public : ho!qXS  
*]DO3Zw'  
template < typename T > JYLAu4s6  
  struct result_1 m,F4N$  
  { U?EXPi61Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -y/Y%]%0  
} ; -)DxF<8B  
xg;F};}5$  
template < typename T1, typename T2 >  7uzc1}r  
  struct result_2 WGUd@lC~  
  { (T.j3@Ko  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }G"bD8+  
} ; UAC"jy1D  
Seq ^o=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} HYNpvK  
[9y y<Z5  
template < typename T > @2+'s;mUV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i1Y<[s  
  { c Hnd gUW]  
  return fn(pk(t)); uzS;&-nA  
} ]oKHS$W9  
template < typename T1, typename T2 > /K<>OyR?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bc2S?u{  
  { Q@C  y\l  
  return fn(pk(t1, t2)); v5W-f0Jo  
} {$C"yksr  
} ; 9CZ EP0i7  
rt\.|Hr4s  
o3le[6C/8=  
一目了然不是么? x. /WP~I  
最后实现bind Qn/ 6gRLj  
:=K+~?  
5+/XO>P1m|  
template < typename Func, typename aPicker > =3GgfU5k  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (,RL\1zJ  
  { = @ 1{LF;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 161IWos  
} Pe@*')o*  
w1+ %+x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 U< "k -  
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。 |sAl k,8s  
, ksr%gR+  
十一. phoenix ,fhK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f~f)6XU|  
< WQ ~X<1D  
for_each(v.begin(), v.end(), kU{a!ca4  
( 1CS\1[E  
do_ w|-m*v .  
[ 2 yRUw  
  cout << _1 <<   " , " gdg "g6b  
] 7_L$XIa  
.while_( -- _1), _*wlK;`  
cout << var( " \n " ) $]J<^{v  
) c + aTO"  
); ^a7a_M  
xr31< 4B  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 3E!3kSh|  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor D*g K,`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Gf-GDy\{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4UMOC_  
zw0u|q;#  
?:+p#&I  
template < typename Cond, typename Actor > pwA~?$B1  
class do_while e1ExB#  
  { :,.HJ[Vg&  
Cond cd; QvlV jDIy  
Actor act;  *1 *i5c  
public : 3.h0  
template < typename T > nHQWO   
  struct result_1 D@m3bsMwe  
  { +)_#j/  
  typedef int result_type; IB^vEY!`6_  
} ; K}p0$Lc  
EfX,0NqT  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ksyQ_4^SO  
O ]t)`+%q  
template < typename T > "7w=LhzV[$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tYx>?~   
  { !j9(%,PR  
  do &jh17y  
    { .+5;AtN  
  act(t); !y3XIbdS"  
  } dlwOmO'Bm)  
  while (cd(t)); >KJE *X@s  
  return   0 ; 0hq\{pw_y*  
} HC| ]Au  
} ; m" ]VQnQ  
|A2o$H  
'K|F{K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). N"zl7.E  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 <WL] (-9I:  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 "P$')u wE  
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。 *nwH1FjH  
下面就是产生这个functor的类: 2>m"CG  
/$j,p E=  
/pJr%}sc  
template < typename Actor > +#6f)H(P]  
class do_while_actor f+2mX"Z[F  
  { M%5_~g2n'\  
Actor act; r|ogF8YN  
public : y_T%xWK5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9+~1# |  
q'%!qa+  
template < typename Cond > (i-L:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; wYh]3  
} ; 3(1UI u  
@Suww@<  
x6Q_+!mnk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8x9;3{R   
最后,是那个do_ e?;  
UFeQ%oRa8  
^%qQ)>I=j  
class do_while_invoker +xNq8yS  
  { E/_n}$Z  
public : Hh%|}*f_,  
template < typename Actor > 35YDP|XZb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0VIR =Pbp  
  { S0;s 7X#c  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;s5JYR  
} _w7yfZLv+  
} do_; :*J!  
gY_AO1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wLo<gA6;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 XKvH^Z4h{l  
最后来说说怎么处理break和continue @y,>cDg  
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。 L"( {6H  
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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