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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <7~HG(ks  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /59jkcA+  
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, e23}'qb  
$-Lk,}s.*  
zWb>y  
n ,!PyJ  
  class filler @T0F }(k  
  { "t$c'`  
public : SzR7:U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |JC/A;ZH  
} ; -NHA{?6r  
swss#?.se  
s5F,*<  
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: s2FJ^4  
s"7wG!yf  
w] i&N1i  
56Z 1jN^U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B[%FZm$`M  
oKLL~X>!U  
dO =fbmK  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u[5*RTE  
TcPYDAa  
5V;BimI  
b_+dNoB  
二. 战前分析 9*pH[vH  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 zy"wQPEE  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ;m`k#J?  
uH!uSB2  
JKN0:/t7 Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); klmRU@D  
  /* --------------------------------------------- */ =~}\g;K1Q  
vector < int *> vp( 10 ); KSe `G;{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P1tc*2Z  
/* --------------------------------------------- */ 5v >0$Y{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q,w8ca 4~y  
/* --------------------------------------------- */ #usi1UWB#Q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :y^0]In  
  /* --------------------------------------------- */ O~sv^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?:73O`sX:  
/* --------------------------------------------- */ fTQRn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .-2i9Bh6  
dF$a52LS  
lO&TSPD^  
Eh/B[u7T[  
看了之后,我们可以思考一些问题: kcGs2Y_*&  
1._1, _2是什么? xF![3~~3[  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7DQ{#Gf#G  
2._1 = 1是在做什么? BV_rk^}Ur  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ~5g2~.&*  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ' P5t tI#|  
d~ n|F|`:  
WsO'4~X9  
三. 动工 53=5xE= `D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nQm7At  
=8:m:Y&|`G  
jYE<d&Cq  
{/d<Jm:  
template < typename T > tl5}#uJ  
class assignment Qa-]IKOs  
  { ^'9:n\SKQ  
T value; k@vN_Un  
public : oRH ]67(Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,rkY1w-  
template < typename T2 > - "`5r6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } HQqnJ;ns<  
} ; X <QSi   
LE$_qX`L  
QlT{8uw )  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |-t>_+. J'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H?A&P4nZ  
h r9rI  
5~)m6]-6  
H809gm3(Z  
  class holder 8NU<lV`  
  { I2"F2(>8K  
public : 2 |]pD  
template < typename T > )\oLUuL`;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g+'=#NS}  
  { ^U1@ hq*u  
  return assignment < T > (t); u~[=5r  
} 3 ,;;C(  
} ; CRXIVver  
a ;@G  
7tbM~+<0  
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: "%^T~Z(_j  
y*ux7KO  
  static holder _1; C(/{53G(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R)}ab{A  
pgNyLgN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $6 46"1S  
而不用手动写一个函数对象。 nKxu8YAJe  
YK Cd:^u  
9Q)9*nHe  
qkHdr2  
四. 问题分析 Y'n+,g  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 j'xk [bM  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 F<R+]M:fa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9&]g2iT P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  %<[?;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /4K ^-  
B+)HDIPa-  
五. 问题1:一致性 G_m$W3 zS  
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?| aS2Mx~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6ooCg>9/Z  
<<#j?%  
struct holder @ ={Hx$zL  
  { 6d%V=1^F  
  // Eu;f~ V  
  template < typename T > Tw`n3y?  
T &   operator ()( const T & r) const $eqwn&$n  
  { FR5P;Yz%H  
  return (T & )r; acG4u+[ ]  
} V@%:y tDf  
} ; O:G5n 5J  
p0r:U< &  
这样的话assignment也必须相应改动: kx3?'=0;5  
:U>[*zE4&  
template < typename Left, typename Right > St`3Z/|h  
class assignment 2^3N[pM;  
  { IZw>!KYG  
Left l; VDnN2)Km*  
Right r; ,\".|m1o.  
public : 98 Dg[O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E![Ye@w  
template < typename T2 > ^/`W0kT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } G&7!3u  
} ; qHQWiu% h  
;^yR,32F  
同时,holder的operator=也需要改动: 4 C7z6VWg  
LN!e_b  
template < typename T > V1h&{D\"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o$4xinK  
  { )P|&o%E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tV'>9YVdG  
} A3su!I2S  
D=>[~u3H  
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。 _zuX6DO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =eHoJq  
y'{*B(  
return l(rhs) = r; 8x,{rS qq  
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。 _/\U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cT&!_g#g  
j o+-  
template < typename Tp > 655OL)|cD6  
class constant_t IH2V .>h  
  { qcWY8sYf  
  const Tp t; .5s#JL  
public : gL/D| =  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _Qh :*j!  
template < typename T > D# Gf.c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const iCZuE:I1K,  
  { PKxI09B  
  return t; @Q%9b)\\  
} j92X"yB  
} ; 26K sP .-  
|mS-<e8LY4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9P 7^*f:E  
下面就可以修改holder的operator=了 AJJa<c+j  
P #PRzt  
template < typename T > K6BP~@H_D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }M0GPpv  
  { g]mR;T3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x 8_nLZ  
} *ydh.R<hb  
8hZY Z /T  
同时也要修改assignment的operator() 7A=*3  
B3';Tcs  
template < typename T2 > aS $ J `  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q RbU@o.3  
现在代码看起来就很一致了。 ~'.SmXZs  
 WBd$#V3  
六. 问题2:链式操作 EjF2mkA*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .0a,%o 8n  
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。 6o cTQ}=  
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。 .Xm?tC<   
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。 r`OC5IoQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~c\iBk  
4^IqHx;bj  
template < typename T > J=`2{ 'l  
struct result_1 H'_v  
  { nQm (UN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %s;=H)8  
} ; wV{jJyRl  
;i>(r;ZM  
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: :G8:b.  
]IM/R@  
template < typename T > g)**)mz[  
struct   ref ={k_ (8]  
  { ,bRYqU?#0  
typedef T & reference; G)8H9EV  
} ; ;4s7\9o  
template < typename T > esk~\!d  
struct   ref < T &> W2T-TI,>PC  
  { %Mxc"% w  
typedef T & reference; m2x=Qv][@c  
} ; ZP(T=Q  
)/FEjo  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wpK[;  
h~r&7G@[}  
template < typename T > ~R*01AnZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (/^dyG|X'  
  { 3;<Vv*a"Dm  
  return l(t) = r(t); I*`;1+`  
} %c-T Gr,  
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。 %h9'kJzNk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t^|GcU]  
.:(T}\]R  
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 r=4vN=:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i$jzn ga  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'S'Z-7h>0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #J`M R05  
最后的布局是: QTmMj@R&(  
                Add /$=<RUE  
              /   \ qo!6)Z  
            Divide   5 RemjiCE0'  
            /   \ F['%?+<3  
          _1     3 |Ca %dg9$@  
似乎一切都解决了?不。 +d'1  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 r-'CB  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Xwz'h;Ks_  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: /1z3Q_M  
0wpGIT!2  
template < typename Right > mXK7y.9\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iu.$P-s  
Right & rt) const =jD9oMs  
  { E/ {v6S{)Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0 ~^l*  
}  <6STw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Dk#4^`qp1  
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。 pdq5EUdS  
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。 SpA-E/el  
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。 *OU&`\bmE  
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。 O3En+m~3n)  
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? t+t D  
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: qL2Sv(A Z!  
D^<5gRK?  
template < class Action > )>r sX)  
class picker : public Action X ApSKJ  
  { |576)  
public : ,UATT]>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6|B;C  
  // all the operator overloaded J}Ji /  
} ; ~@%#eg  
7Rl/F1G o}  
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。 nPg,(8Tt  
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: YtFH@M  
()ZP =\L  
template < typename Right > K0^Tg+U($p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?!;i/h*{  
  { f =kt0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z"$huE>P6  
} [n2)6B\/  
4Pkl()\c  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WJBwo%J  
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。 dCO7"/IHW  
>7(7  
template < typename T >   struct picker_maker .-?Txkwb  
  { x#jJ 0T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; yGE)EBH  
} ; 3!Cab/T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &2//\Qz  
  { }@<Ru  
typedef picker < T > result; $m[* )0/  
} ; A(T=  
m.&"D> \t  
下面总的结构就有了: 2bt).gGm  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 +O?`uV  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 _qU;`Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~ea&1+Z[3  
至此链式操作完美实现。 '~n=<Y  
IiZXIG4H  
*zl-R*bM$  
七. 问题3 >fx/TSql:J  
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。 9HG"}CGZP  
nV>=n,+s"  
template < typename T1, typename T2 > 0ra+MQBg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I7?s+vyds  
  { s&D>'J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |l673FcJ  
} JK^pb0ih  
JTdcL mL  
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: a8cX {6  
2|D<0d#W  
template < typename T1, typename T2 > x>[f+Tc  
struct result_2 C3-I5q(V]  
  { tr$d?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Bs';!,=  
} ; .Dt.7G  
@X]J MicJ  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ~09kIO)  
这个差事就留给了holder自己。 Q'c[yu  
    /[=U$=uH  
0khAi|PY  
template < int Order > drd5o Z  
class holder; uYMH5Om+i  
template <> =aCd,4B}  
class holder < 1 > 4ad-'  
  { Tk:%YS;=  
public : ~NB lJULS  
template < typename T > Oz4yUR  
  struct result_1 u=& $Z  
  { =:(<lKf,<F  
  typedef T & result; Azag*M?  
} ; G[s/M\l  
template < typename T1, typename T2 > S)W(@R+@4  
  struct result_2 cW?~]E'<  
  { Gn>~CoFN  
  typedef T1 & result; '$Fu3%ft  
} ; :Nl.< 6+  
template < typename T > ,N@N4<C]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BBHoD:l  
  { by* v($  
  return (T & )r; iuHs.k<z  
} V u1|5  
template < typename T1, typename T2 > d;E (^l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^=,N] j  
  { L,* #  
  return (T1 & )r1; Dt Ry%fA_  
} '[Z.\   
} ; b*dEX%H8sf  
Lo uYY: Q  
template <> W0s3nio  
class holder < 2 > L ]QBh\  
  { -14~f)%NQ*  
public : mmBZ}V+&=  
template < typename T > 0JX/@LNg0  
  struct result_1 u!9bhL`  
  { 7 ^n{BsN  
  typedef T & result; FXo{|z3  
} ; *>J45U(6:  
template < typename T1, typename T2 > g<5G#  
  struct result_2 %nT&  
  { YA*E93J0  
  typedef T2 & result; G:Cgq\+R  
} ;  !AFii:#  
template < typename T > X DAwE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MB3 N3,yL  
  { .MI 5?]_  
  return (T & )r; a 8.Xy])!  
} W;ADc2#)  
template < typename T1, typename T2 > %\?Gzc_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [Ontip  
  { u\P)x~-TM  
  return (T2 & )r2; y];@ M<<?e  
} @j+X>TD  
} ; 'Z`fZ5q  
?J's>q^X  
#u$ Z/,  
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> >。 A^@,Ha  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >&l{_b\k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?PDrj/: *  
&ZAc3@l[c  
return l(i, j) = r(i, j); "MU)8$d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .8/W_iC92  
/<it2=  
  return ( int & )i; Zm#qW2a]P  
  return ( int & )j; brClYpp,h  
最后执行i = j; xD4G(]d!  
可见,参数被正确的选择了。 `]m/za%7  
=*Y=u6?  
~R\U1XXyUY  
vp..>BMJ  
 Wkc^?0p  
八. 中期总结 VO+3@d:  
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: ["XS|"DM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8,YxCm ie  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =%R|@lz_x  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f f_| 3G  
$-;x8O]u  
A3mSSc6  
k80!!S=_>  
H\ONv=}7I  
8!VF b+  
九. 简化 6jo+i[h  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 V'XvwO@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J&jig?t  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: aFVd}RO0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >? ({  
  +-*/&|^等 W.VyH|?  
2. 返回引用。 2Ik@L,  
  =,各种复合赋值等 TM?7F2  
3. 返回固定类型。 qr[+^*Ha  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) DU.[Sp  
4. 原样返回。 R22P ol  
  operator, U&<w{cuA  
5. 返回解引用的类型。 }doJ= lc  
  operator*(单目) =OU]<%  
6. 返回地址。 h2#S ?  
  operator&(单目) W(&9S[2  
7. 下表访问返回类型。 rkC6 -9V  
  operator[] P g1EE"N@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 AC9#!# OGB  
  operator<<和operator>> mB]Y;R<  
\J?5K l[*c  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 4E.K6=k|=a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Il,^/qvIY  
5 ,1q%  
template < typename Left > d( +E0  
struct value_return XG_Iq ,  
  { UON W3}-  
template < typename T > 7]6HXR@  
  struct result_1 A1nEp0%Y  
  { M/^kita  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2gbMUdpp  
} ; ~TEKxgU  
g&6O*vx  
template < typename T1, typename T2 > 4Iou| H  
  struct result_2 "J CvsCe  
  { Al(u|LbQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :i_k A'dl&  
} ; /o=,\kM  
} ; p$A`qx<M_  
95CCje{o _  
smt6).o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait J((.zLvz  
8{Id+Q>Vo,  
下面我们来剥离functor中的operator() Sk 10"DB/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z/@%MEU[zl  
(" +/ :  
return l(t) op r(t)  zOnQ656  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7,N>u8cTh  
return op l(t) #Zy-X_r  
return op l(t1, t2) DG $._  
return l(t) op d^<a)>5h  
return l(t1, t2) op ,Cckp! 6  
return l(t)[r(t)] Kzd`|+?'`M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h7H#sL[^  
'of5v6:8  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: v|v^(P,o  
单目: return f(l(t), r(t)); JV#)?/a$z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ! B_?_ a  
双目: return f(l(t)); <NO?B+ ~]  
return f(l(t1, t2)); #e:*]A'I  
下面就是f的实现,以operator/为例 &i~AXNw  
De*Z UN|<  
struct meta_divide n|oAfJUk,  
  {  T8i9  
template < typename T1, typename T2 > wGC)gW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kGZ_/"iuO  
  { (]mh}=:KDg  
  return t1 / t2; *0,?QS-a  
} =Xc[EUi<;g  
} ; U-#t&yjh#  
$LF  
这个工作可以让宏来做: Bjz\L0d  
s2@}01QPo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _~`\TS8  
template < typename T1, typename T2 > \ ]<;m;/ H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Svmyg]  
以后可以直接用 S)0bu(a`Z,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t;@VsQ8  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Pb|'f(  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) LyB$~wZx~@  
EMe6Z!k  
Gd~Xvw,u  
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 U$`)|/8  
>_biiW~x:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qK4E:dD  
class unary_op : public Rettype A2b C5lA  
  { :I5]|pt  
    Left l; o 2 5kFD  
public : x hFQjV?V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *My?l75  
3d.JV'C'c  
template < typename T > 4><b3r;T'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )CzWq}:  
      { {37DrSOa  
      return FuncType::execute(l(t));  S< <xlW  
    } |*N.SS  
OjCT*qyU<  
    template < typename T1, typename T2 > Mc9P(5Bf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _gY so]S^B  
      { KZL5>E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @$~ BU;kR  
    } FG~p _[K  
} ; 6$>m s6g%  
N1KYV&'o  
SPIYB/C  
同样还可以申明一个binary_op <=V2~ asB  
$.}fL;BzVz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ih?_ fW  
class binary_op : public Rettype +0=u]  
  { EvMhNq~y5  
    Left l; Oah}7!a)  
Right r; S zOB{  
public : :rb<mg[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P sD+?  
)@3ce'  
template < typename T > _VR Sdr5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !GMb~  
      { n]x4twZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); JBa=R^k  
    } YizJT0$  
9oP8| <+  
    template < typename T1, typename T2 > J?-"]s`J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4T6dju  
      { vhEPk2wD,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .bvB8VOrW  
    } $6:j3ZTXrt  
} ; |Gjd  
nD.4c-hd$q  
@.-g  
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 Zb7KHKO{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 KMznl=LF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (@O F Wc"p  
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。 Y.@ vdW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7I`e5\ u  
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。。。 q+t*3;X.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fk P@e3  
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) `6!l!8 v  
下面是修改过的unary_op ReP7c3D>p  
Qg?^%O'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > E'$r#k:o  
class unary_op #HB]qa  
  { !l_ 1r$  
Left l; A75IG4]  
  Y-n* K'  
public : GS~jNZx  
%Md;=,a:6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Cdiu*#f  
m$A|Sx&sG$  
template < typename T > f6^H Q1SSt  
  struct result_1 (I,PC*:  
  { j0o_``  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8;.WX  
} ; R3&W.?C T  
a`GoNh,  
template < typename T1, typename T2 > -U"(CGb5  
  struct result_2 -sGfpLy<6  
  { /l0\SVwa>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ve7[U_"  
} ; >t?;*K\x"  
" 9 h]P^  
template < typename T1, typename T2 > vhZpYW8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d/- f]   
  { <<v,9*h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O~-#>a  
} {DBgW},  
. 5|wy<  
template < typename T > E@R7b(:*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  HlPf   
  { N(]6pG=  
  return OpClass::execute(lt(t)); LwkZ(Tt  
} I 8`@Srw8  
MH`f!%c  
} ; EdE,K1gD  
>I8R[@  
?^2(|t9KU  
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 n'1pNL:  
好啦,现在才真正完美了。 ed2QGTgR  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~DhYiOSo  
uOs 8|pj,  
template < typename Right > EG59L~nM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }Hrm/Ni  
  { WWc{]R^D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); P$N\o@  
} RXb+"/   
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 %IW=[D6Tg  
&voyEvX/S  
wvcG <sj  
; @-7'%(C  
2ME3=C  
十. bind #)hM]=,e  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 nv*q N\i'  
先来分析一下一段例子 QW|,_u5j  
V3xC"maA@  
c@~\ FUr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W7S`+Pq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w8kp6_i'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7\rz*  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 N{tNe-5  
我们来写个简单的。 pz6fL=Xd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,*Tf9=z  
对于函数对象类的版本: F# y5T3(P  
zdzTJiY2[Z  
template < typename Func > 4H]Go~<  
struct functor_trait Im+<oZ  
  { TPt<(-}W  
typedef typename Func::result_type result_type; /^G1wz2  
} ; 35?et-=w  
对于无参数函数的版本: sikG}p0mx<  
=m:xf&r#  
template < typename Ret > w [D9Q=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^9%G7J:vGO  
  { tz)aQ6p\X  
typedef Ret result_type; R^<li;Km  
} ; CbVUz<  
对于单参数函数的版本: ow!utAF  
xJa  
template < typename Ret, typename V1 > [DC8X P5 <  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?V4?r2$c  
  { "6w-jT  
typedef Ret result_type; y9{KBM%h  
} ; ?"N, do  
对于双参数函数的版本: Q35$GFj"jD  
Waj6.PCFm  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X&8&NkH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oa?bOm  
  { <xKer<D %  
typedef Ret result_type; ) kfA5xi[  
} ; WId"2W3M  
等等。。。 NBwxN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $d3al%Uo  
GF*8(2h2  
template < typename Func > X9K@mX  
struct func_return T ]hVO'z  
  { 0D+[W5TB  
template < typename T > F"1)y>2k  
  struct result_1 P%A;EF~ v  
  { c3W9"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y4PR&^l?g  
} ; 'c*Q/C;  
~,WG284  
template < typename T1, typename T2 > _HW~sz|  
  struct result_2 epI&R)]   
  { @e8b'w3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5I`j'j  
} ; 3} @3pVS  
} ; J]yUjnQ[h  
-~ \R.<+  
`w` f[dU-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C#d .3t  
+F.{:  
template < typename Func, typename aPicker > VNBf2Va  
class binder_1 %nk]zf..  
  { sG[v vm  
Func fn; T2<?4^xN  
aPicker pk; {VtmQU? cJ  
public : cVYDO*N2T  
 S {oW  
template < typename T > B9^ @d  
  struct result_1 |T\`wcP`q  
  { r"sK@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d7waBsf  
} ; &*}`uJt  
W/DSj :  
template < typename T1, typename T2 > Y"6 '  
  struct result_2 3 eT5~Lbs  
  { `2-6Qv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +z}O*,M"q  
} ; *(wkgn  
> Dy<@e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ix4O-o{  
E[q:65xl  
template < typename T > R+{QZ'K.qg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1W3+ng  
  { Wi7!J[ B  
  return fn(pk(t)); ~Cc%!4f'  
} h,%`*Qg6  
template < typename T1, typename T2 > W%&t[ _21  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WzG]9$v &  
  { fy9mS  
  return fn(pk(t1, t2)); 011 N  
} DQ%bcXs  
} ; [hzw..?g  
7QV@lR<C2R  
)aSj!X'`;  
一目了然不是么? .)=T1^[hI  
最后实现bind jB) RvvMU5  
&U*MLf83`  
[bM$n m  
template < typename Func, typename aPicker > ,w-=8>5lrj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "#}Uh  
  { Q1f)uwh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (bhMo^3/*  
} h0**[LDH  
*rKj%Me  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <"/b 5kc  
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。 QguRU|y  
7`eg;s^  
十一. phoenix (<GBhNj=c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: CCoT  
HGycF|]2  
for_each(v.begin(), v.end(), ?{=& Ro  
( rtM29~c>@  
do_ )M3} 6^s]  
[ f2h`bO  
  cout << _1 <<   " , " Ln-UN$2~F  
] M2Q*#U>6r  
.while_( -- _1), L#huTKX}  
cout << var( " \n " ) JG^fu*K  
) wFbw3>'a9  
); LV}Z[\?   
ohEIr2  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: F:$*0!  
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 Dh+<|6mx  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B`{7-Asc1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?,XrZRF  
(:Y0^  
,8.Fd|#L  
template < typename Cond, typename Actor >  9}-;OJe  
class do_while (JMk0H3u  
  { Gx)U~L$B  
Cond cd; $Gs9"~z?;  
Actor act; ,I|3.4z  
public : bi{G :xt  
template < typename T > o|7ztpr  
  struct result_1 ~K$dQb])  
  { 3M^s EaUI  
  typedef int result_type; D9yAq'k$  
} ; G^1 5V'*  
G/ sRi wL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} hqDnmzG  
Mi^/`1  
template < typename T > m>FP&~2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4De2m iq  
  { xaN[ru@  
  do D( \c?X"  
    { kR0/jEz C  
  act(t); }[;{@Zn  
  } R1cOUV,y[/  
  while (cd(t)); )L+>^cJI<  
  return   0 ; _^ZBSx09)  
} 5ho!}K  
} ; c)`=wDi  
;$.^  
jjT)3 c:J[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). qs$w9I  
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。 5M v<8P~  
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。 6N\f>c  
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。 99GK6}~TGm  
下面就是产生这个functor的类: S1I# qb  
GI5#{-)  
^\ku}X_ [?  
template < typename Actor > Q30TR  
class do_while_actor 0_&5S`tj  
  { n@=D,'cn  
Actor act; @f!r"P]  
public : ]mR!-Fqj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} mI> =S  
t) uS7y  
template < typename Cond > /1BqC3]tL  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jR[b7s  
} ; Ir6(EIwx0  
7lUnqX.  
MA,7 |s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B<{Yj}..  
最后,是那个do_ 0/5{v6_rG  
d_1uv_P  
{Gvv^.H7  
class do_while_invoker IkP; i_|  
  { GMKY1{   
public : dbG902dR  
template < typename Actor > RW`+F|UbE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T9NTL\;  
  { b QgtZHO  
  return do_while_actor < Actor > (act);  0`QF:  
} GHR r+  
} do_; ruU &.mZ  
$tqr+1P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _T.T[%-&=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;9;jUQ]MyG  
最后来说说怎么处理break和continue PfN[)s4F{R  
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。 ':d9FzGKa  
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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