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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KT?vs5jg$&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b\=0[kBQw  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, H1 \~T  
>%#J8  
Zs+6Zd4f  
(d#?\  
  class filler 5? c4aAn  
  { &\0LR?Nh  
public : a2dF(H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .4_ ~ku  
} ; g'pE z  
=C`v+NPM)|  
&[ 3y_,  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: G9E?   
g^B 6N F  
M/UJb1<  
IFG`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G92=b *x/  
N1LR _vS"  
XHN?pVZ7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R#1m_6I  
Hd;>k$B  
? ~_%I  
Lb2Bu>  
二. 战前分析 NNe'5q9  
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。 z W+wtYV4  
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 ,0-   
4RTEXoXs  
Yn J=&21  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?_HTOOa  
  /* --------------------------------------------- */ !o*oT}6n  
vector < int *> vp( 10 ); j:<E=[Kl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *:YW@Gbm  
/* --------------------------------------------- */ j1/J9F'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); F!fxA#  
/* --------------------------------------------- */ HO' ELiZ_q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :dLS+cTC  
  /* --------------------------------------------- */ m{b(^K9}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2a? d:21 B  
/* --------------------------------------------- */ \BJnJk!%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w'L;`k;Q  
&X|z(vSJ$  
{jk {K6 }  
[;|g2\  
看了之后,我们可以思考一些问题: pM X7Rl  
1._1, _2是什么? @&,r|-  
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。 "}PmAr e  
2._1 = 1是在做什么? "B+M5B0Z  
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。 -$e\m] }Z  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 i g?]kZ  
It]CoAo+  
1 #EmZ{*  
三. 动工 #wC4$y<>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H2k>E}`  
!_x-aro3<  
xss D2*l  
apw8wL2  
template < typename T > a 2).Az  
class assignment N18Zsdrp  
  { &3u* zV$  
T value; Yt|{l  
public : v{%2`_c  
assignment( const T & v) : value(v) {} `^_.E:f  
template < typename T2 > A;2?!i#f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F}sfk}rp  
} ; [0J0<JnK  
DVpqm6$ Q  
y#x]?%m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Dm4\Rld{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8dL(cC  
!sR`]0  
E; RI.6y  
+j`*?pPD(.  
  class holder A>d*<#x  
  { NINyg"g<  
public : I}?fy\1A&  
template < typename T >  p&ZD1qa  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :T'"%_d5  
  {  Rl 6E  
  return assignment < T > (t); .^Ek1fi.  
} nnr(\r~  
} ; Qz/=+A/4  
)9@Ftzg|  
T_B$  
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: noL<pkks~R  
bNc=}^  
  static holder _1; I^lb;3uR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;itz` 9T  
q l8CgL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hg\$>W~ 2  
而不用手动写一个函数对象。 M+nz~,![  
>TtkG|/U-T  
wt)tLMEv  
m\jp$  
四. 问题分析 meIY00   
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。 L {\B9b2  
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。 $=H\#e)]Ug  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Lww0LH >  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wcV~z:&^5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Soop)e  
501|Y6ptl  
五. 问题1:一致性 AZtZa'hbkQ  
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?| &|gn%<^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $Cf_RFH0  
uWMAXGL  
struct holder 4'_uN$${$  
  { se(_`a/4Q  
  // 4}?Yp e-  
  template < typename T > A u(Ngq  
T &   operator ()( const T & r) const !xa,[$w(^  
  { <L5[#V_  
  return (T & )r; %JiA,  
} Vl'|l)b4W  
} ; BBy/b c!  
B23R9.FK  
这样的话assignment也必须相应改动: lm@<i4%$F  
^#"!uCq]gM  
template < typename Left, typename Right > oOJN?97!k  
class assignment E#_}y}7JY  
  { zFv>'1$  
Left l; 2&5"m;<  
Right r; {mueP6Gz@J  
public : (obeEH5J  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N5oao'7|A  
template < typename T2 > P_i2yhpK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } / <y-pFTg  
} ; cty.)e=  
>F@7}Y(  
同时,holder的operator=也需要改动: WXXLD:gxI  
M[Ls:\1a  
template < typename T > ], ' n!:>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const WKmGw^  
  { i}M&1E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &HW%0lTs%  
} }R.cqk\qa^  
:IS]|3wD  
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。 |4 wVWJ7   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e9N 1xB  
| F: ?  
return l(rhs) = r; ]36R_Dp  
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。 xB 4A"|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HiVF<tN  
HtS:'~DYo  
template < typename Tp > 1LcQ*d  
class constant_t ggX'`bK  
  { v#D9yttO{  
  const Tp t; SAXjB;VH6  
public : 6P+8{ ?V&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,uuQj]Dac+  
template < typename T > 0UlaB sv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4JP01lq'\  
  { D<Ads  
  return t; ^9"|tWf6O  
} o-7>^wV%BD  
} ; Z.VVY\  
%n!s{5:F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8M:;9a8fh  
下面就可以修改holder的operator=了 R-hqaEB  
Z/56JYt!~  
template < typename T > #!9aTp).AL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const B||^ sRMX  
  { :S?'6lOc(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g24)GjDi  
} 0.|tKetHq  
sDWX} NV  
同时也要修改assignment的operator()  3]<$;[Q  
0(-'L\<>x  
template < typename T2 > MT;<\T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q_LPLmM  
现在代码看起来就很一致了。 IN`05Q  
fm:/}7s  
六. 问题2:链式操作 y&9v0&o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +<@7x16  
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。 Bn47O~  
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。 `%F.]|Y0  
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。 WB $Z<m :  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jcFh2  
<E6]8SQE  
template < typename T > b*r1Jn"h  
struct result_1 :NS;y-{^^y  
  { MdZ7Yep  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; mNm 8I8  
} ; 56&s'  
N;RZIg(x  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: LK/gG6n5M0  
XQ,I Ej|  
template < typename T > =F8uuYX%m  
struct   ref 'Ys"yY@  
  { b"x;i\Z0%  
typedef T & reference; E{ Y0TZ+  
} ; KdYT5VUM/  
template < typename T > t3v*P6  
struct   ref < T &> u ldea)  
  { w0tlF:Eg  
typedef T & reference; c3i|q@ k  
} ; e +4p__TmZ  
+;U}SR<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rm(<?w%'?  
`H ^Nc\P#  
template < typename T > DQH _@-q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n4(w?,w }  
  { ANp4yy+  
  return l(t) = r(t); W[j =!o  
} 9j$ OU@N 8  
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。 H>;km$b +  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mkrvWZjZX  
BAg*zYV7  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 <w.V!"!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _N9yC\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hFj.d]S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j$&k;S  
最后的布局是: 9BNAj-Xa  
                Add [WX+/pm7>  
              /   \ X1#D}  
            Divide   5 pRUN [[L  
            /   \ aW4tJN%!  
          _1     3 o(C({]UO/  
似乎一切都解决了?不。 -(Taj[;[  
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。 /2Y Nu*v  
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。 1S0Hc5vw  
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: B2WPjhzD  
zZki9P   
template < typename Right > hH )jX`Ta  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Qf7]t-Kp  
Right & rt) const <74q]C  
  { =@gH$Q_1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c@5fiRPv!  
} REnRpp$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^X"G~#v=q  
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。 dUOjPq97  
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。 Q3wD6!'&m  
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。 C<6u}czA  
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。 >:Xzv  
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? /$&~0pk  
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: a%*W^R9Ls  
Qj[4gN?}=  
template < class Action > 3`IDm5  
class picker : public Action 3,3{wGvHHW  
  { g%1!YvS3v  
public : 91mXvQ:u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #x)G2T'?  
  // all the operator overloaded V{ra,a*  
} ; H<X4R  
P}DrUND  
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。 L1P]T4a@)  
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: _ CXKJ]m4  
:v1'(A1t  
template < typename Right > %w/o#*j<;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >^D"%Oj y  
  { [M@i,d-;A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >`'#4!}G5j  
} ZV_mP'1*  
pc:K5 -Os  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Xb#x^?|  
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。 :}UWy?F  
}@!d(U*  
template < typename T >   struct picker_maker x #BUIi  
  { N!9DZEcm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^dYFFKQ  
} ; ZJ=-cE2n  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |K aXek  
  { 2Z7smDJ  
typedef picker < T > result; JNuo+Pq  
} ; y !47!Dn  
;T-i+_  
下面总的结构就有了: o@EV>4e y  
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。 @UkcvhH  
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。 e0(loWq]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 PPPRO.y  
至此链式操作完美实现。 (<itE3P  
]/JE#  
I;uZ/cZ|/  
七. 问题3 X~]eQaJ  
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。 rS>njG;R  
84e)huAs  
template < typename T1, typename T2 > ,XI,B\eNk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K&D -1u  
  { \P&'4y~PL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #++MoW}'g  
} u9N?B* &{  
O 4l[4,`  
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: _d A-{  
TnPdpynP  
template < typename T1, typename T2 > az F"tke  
struct result_2 .7+_ubj&,  
  { wV W+~DJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (aiE!c  
} ; 42U3>  
5p U(A6RtS  
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? qNC.|R  
这个差事就留给了holder自己。 csH1X/3ha\  
    qGl+KI  
vb5tyY0c  
template < int Order > `r+e! o  
class holder; v|t^th,  
template <> rZ w&[ G  
class holder < 1 > Ij@YOt  
  { ~" }t8`vP1  
public : 0-l @U{  
template < typename T > uAK-%Uu?  
  struct result_1 6H.D `"cj  
  { p?0 a"5Q  
  typedef T & result; Lo7R^>  
} ; /LPSI^l!m  
template < typename T1, typename T2 > sBZKf8@/  
  struct result_2 :*A6Ba  
  { Zo-s_6uC  
  typedef T1 & result; I&Yu=v/_  
} ; 3::DURkjf  
template < typename T > w/h?, L|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x8b w#  
  { q,0o:nI  
  return (T & )r; ^[\F uSL  
} /_26D0}UuF  
template < typename T1, typename T2 > Eq~&d.j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4K[U*-\"  
  { DE."XSni  
  return (T1 & )r1; S7E:&E&  
} b==<7[8  
} ; j9x}D;? n  
y?CEV-3+  
template <> 19 bP0y  
class holder < 2 > /G G QO$'  
  { Ur?a%]  
public : `Qaw]&O  
template < typename T > 'WxcA)z0cQ  
  struct result_1 l_>^LFOA  
  { 8 yB  
  typedef T & result; uDQ d48>  
} ; uJF,:}qA  
template < typename T1, typename T2 > HMrS::  
  struct result_2 _4xX}Z;  
  { Tx`;y|  
  typedef T2 & result; "eZNci  
} ; sW3-JA]  
template < typename T > +\\,FO_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [=S@lURzm@  
  { o-GlBXI;  
  return (T & )r; Ol{)U;, `  
} + [|2k(U  
template < typename T1, typename T2 > pWwaN4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h1FM)n[E7  
  { ~O 65=8  
  return (T2 & )r2; xo7H^!_   
} d_1w 9 F A  
} ; w# ,:L)  
>9uDY+70I3  
hi`\3B  
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> >。 qZ6P(5X  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w[~$.FM/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v&xk?F?WU,  
X<#Q~"  
return l(i, j) = r(i, j); z<sf}6q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2Z\6xb|u  
aOyAP-m,  
  return ( int & )i; %RdCSQ9~  
  return ( int & )j; -9.S?N'T>;  
最后执行i = j; tm#T8iF  
可见,参数被正确的选择了。 NVcL9"ht*@  
%fJ*Ql4M  
.Rd@,3  
Beiz*2-}a  
xzz[!yJjG  
八. 中期总结 azS"*#r6}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 0p*(<8D}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dfO@Yo-?*'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `:}GE@]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |A 8xy#  
4F??9o8}  
)l\BZndf  
H}dsd=yO  
 [^8*9?i4  
`.#e4 FBW  
九. 简化 6^if%62l&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 V[HHP_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {y`afuiB  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: _;G"{e.=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 & WYIfx{  
  +-*/&|^等 )?K3nr  
2. 返回引用。 iNT1lk  
  =,各种复合赋值等 IT'~.!o7/  
3. 返回固定类型。 bJx{mq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Nye Ga  
4. 原样返回。 %h4pIA  
  operator, .px*.e s  
5. 返回解引用的类型。 ne oT\HV  
  operator*(单目) ( T VzYm y  
6. 返回地址。 D?) "Z$  
  operator&(单目) %K\_gR}V  
7. 下表访问返回类型。 J 2v=b?NE  
  operator[] ,xn+T)2I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 iRPt0?$  
  operator<<和operator>> vaxNF%^~yN  
_$9<N5F.,o  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 13'tsM&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 05TZ  
s~Ni\SF  
template < typename Left > f)({;,q  
struct value_return BBnj}XP*4  
  { /IxMRi=  
template < typename T > 4["$}O5  
  struct result_1 qg 4:Vq  
  { l$}h1&V7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CD +,&id  
} ; I8Y[d$z  
2(\~z@g  
template < typename T1, typename T2 > CGbW] D$@  
  struct result_2 vAy`8Q  
  { Hd U1gV>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; DCACj-f  
} ; `2o/W]SSk  
} ; $83TA> <a  
OU]!2[7c  
so9h6K{qcp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait W&;X+XA_W  
fM]zD/ g  
下面我们来剥离functor中的operator() >dUnk)7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |z<E%`u%  
_W@q%L>  
return l(t) op r(t) {-PD3 [f"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4hg#7#?boW  
return op l(t) isLIfE>  
return op l(t1, t2) NJ/6_e  
return l(t) op ^+Ie   
return l(t1, t2) op ReE6h\j  
return l(t)[r(t)] od"Oq?~/t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .8<bz4  
~]*P/'-{#  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: l5b? 'L  
单目: return f(l(t), r(t)); 9*h?g+\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;$ D*,W *  
双目: return f(l(t)); ]S[M]-I  
return f(l(t1, t2)); 6#MIt:#  
下面就是f的实现,以operator/为例 !_QE|tVeR  
.RxH-]xk  
struct meta_divide 7H:1c=U  
  { I8d#AVF2  
template < typename T1, typename T2 > <{Wsh#7}.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) il(dVW  
  { c`yLn %Of%  
  return t1 / t2; }oIA*:5  
} |2,u!{  
} ; 4GH?$p|LX  
8{Bcl5]<  
这个工作可以让宏来做: Z!0D97^  
@MWrUx  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xL3-(K6e  
template < typename T1, typename T2 > \ ycg5S rg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ow,I|A  
以后可以直接用 ; f:}gMK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *,.WI )@  
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 <Td4 o&JR  
(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。。。) Wf^6:  
$vnshU8/v  
3R1v0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Cu3^de@h  
EtjN :p|$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _Qs=v0B//  
class unary_op : public Rettype IGeXj%e  
  { f7c%Z:C#Y  
    Left l; cY  ^>`  
public : paF$ o6\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .>%(bH8S  
S c_#BD.  
template < typename T > L=nyloz,0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LE%3.. !  
      { 4:GVZR|-  
      return FuncType::execute(l(t)); M<hX !B  
    } qn}4PVn4  
|_@ '_  
    template < typename T1, typename T2 > #]>Z4=]v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tp2`eY5  
      { '!>LF1W=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2fM*6CaS  
    } GLrHb3@"N  
} ; T$RVz   
[1K\ _  
_]E H~;  
同样还可以申明一个binary_op M@ILB-H  
bq#*XCt#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 49q\/  
class binary_op : public Rettype FJDx80J  
  { o{5es  
    Left l; th]1> .  
Right r; ys`"-o[*  
public : \ws<W 7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \yP\@cpY{  
,) ^4H>~V  
template < typename T > OBp<A+a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BO)K=gl;8  
      { `./$hh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q ^NI  
    } BM9J/24  
y ,e# e`  
    template < typename T1, typename T2 > ,$BbJQ5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O}5mDx  
      { {}!`v%z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &Jw]3U5J  
    } &qKJN#NM@  
} ; V`Ve__5;  
Rg@W0Bc)  
',`GdfAsH  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Y~@@{zP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d;1%Ei3K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z2p@d1  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 <d!_.f}v  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qXC>D Gy  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 &} %rZU  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >S/m(98  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) J;"66ue(d  
下面是修改过的unary_op aF2vw{wT}  
Tv2d?y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &cy @Be}|T  
class unary_op 0RmQfD>  
  { t:|knZq  
Left l; P(B:tg  
  9,8}4Y=GVI  
public : 92zo+bc  
C 8 [W  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h~|B/.[R:3  
)w\E^  
template < typename T > {Yp>h5nwM_  
  struct result_1 it?l! ~  
  { 2eNA#^T=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3zi(|B[,?  
} ; 1C) l) pV  
"W!Uxc  
template < typename T1, typename T2 > ,.Xqb~  
  struct result_2 hes$LH  
  { ~m4{GzB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^=kUNyY  
} ; HjG!pO{  
l!U F`C0g  
template < typename T1, typename T2 > P,1[NW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `x%( n@g  
  { N0`v;4gF$]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); aN n\URR  
} ?8 dd^iX/  
;.Dm?J0  
template < typename T > v8=7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /*,hR>UG  
  { u!wR  
  return OpClass::execute(lt(t)); @nIoYT='  
} w=]id'`?q  
dS9L(&  
} ; `+Ko{rf+9  
eRV4XB:  
`` !BE"yN  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug aE]/w1a  
好啦,现在才真正完美了。 /"$A?}V  
现在在picker里面就可以这么添加了: |/Q7 o1i  
j2\B(PA  
template < typename Right > iIZDtZFF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J-Xw}|>@  
  { Yfro^}f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @D:$~4ks  
} x+1Cs$E;  
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。 jS_fwuM  
A}./ ;[  
55aJ =T  
k(<:  
99xs5!4s  
十. bind M}jF-z  
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。 *RPdU.  
先来分析一下一段例子 ?\_\pa/+  
 _tl  
;;A8*\*$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} PAYbsn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @jXdQY%{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6p;G~,bd~  
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。 rt5FecX\  
我们来写个简单的。 =IbDGw(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {xW HKsI>,  
对于函数对象类的版本: 0Yh Mwg?  
"'# 18&N  
template < typename Func > osBwX.G'l  
struct functor_trait 0[/GEY@  
  { % s|` 1`c  
typedef typename Func::result_type result_type; .?<M$38fv  
} ; @/(\YzQvp]  
对于无参数函数的版本: ?p&CR[  
]j=Eof%Rc  
template < typename Ret > nTy8:k']  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U%<E9G594  
  { mgO D J  
typedef Ret result_type; P@LFX[HtM  
} ; &?(<6v7  
对于单参数函数的版本: !z EW)  
9FGe (t <  
template < typename Ret, typename V1 > 3I}(as{Rp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]2Vu+AP  
  { [ 2WJ];FJ  
typedef Ret result_type; {~L{FG)O  
} ; ;7;=)/-  
对于双参数函数的版本: 8Uv2p{ <#  
@ )bCh(u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D90.z"N\i9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {c(@u6l28  
  { xZMQ+OW2i  
typedef Ret result_type; b8QQS#q)V  
} ; 7? 1[sPM  
等等。。。 d*}dM "  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n8FmIoZ&`  
L6>;"]:f`  
template < typename Func > "7G>  
struct func_return _m?TEq B  
  { `f|Gw5R  
template < typename T > j=q*b Qr  
  struct result_1 t\GoUeH]  
  { /-{C,+cB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FV 0x/)<z  
} ; 9a$\l2  
C>}@"eK  
template < typename T1, typename T2 > Q+ i  
  struct result_2 z(o zMH  
  { &d%0[Ui`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d ynq)lf  
} ; 5{PT  
} ; 88]4 GVi  
t9U-c5bR  
t)p . $  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ro2Ab^rQ|  
nq/SGo[c  
template < typename Func, typename aPicker > s%6{X48vY^  
class binder_1 L  `\>_  
  { (=jztIZ C  
Func fn; \me'B {aa  
aPicker pk; cZb5h 9  
public : >.xg o6  
$ ;J:kd;<  
template < typename T > GR%h3HO2&  
  struct result_1 XCo3pB Wq~  
  { VZhHO d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5s7C;+  
} ; z1AYXW6F  
Qm(KvL5  
template < typename T1, typename T2 > G`D~OI  
  struct result_2 "sD[P3  
  { (#)-IdXXO<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,E._A(Z  
} ; \>G:mMk/  
j#f7-nHyz8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @L-] %C  
K/;*.u`:  
template < typename T > m4m,-}KNi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F7"v}K]X  
  { r8wip\[  
  return fn(pk(t)); # o;\5MOE%  
} (fTi1 I!  
template < typename T1, typename T2 > #}lq2!f6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !vY5X2?tr,  
  { `Lr I^9Z  
  return fn(pk(t1, t2)); 4b@ Awtk  
} O:J;zv\  
} ; Cqra\  
@p\te7(P%  
5*#3v:l/9  
一目了然不是么? + lNAog  
最后实现bind "J=A(w5   
U4.- {.  
Kqn{q4L  
template < typename Func, typename aPicker > -qDM(zR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) RAs5<US:  
  { e.n*IJ_fz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hgU#2`fS  
} !xRboPg  
U#mrbW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2@jlF!zC  
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。 ]nQC  
-LnNA`-  
十一. phoenix -]-?>gkN5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nuucYm%IF-  
66Tx>c"H  
for_each(v.begin(), v.end(), = a54  
( 8jd Ex&K  
do_ \)/dFo\l  
[ Od?b(bE.]  
  cout << _1 <<   " , " :&-j{8p-  
] ln&9WF\I  
.while_( -- _1), xU(yc}vw,  
cout << var( " \n " ) MVYf-'\^  
) \1H~u,a  
); `U6bI`l  
[ }1+=Ub  
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: ,>vI|p,/G*  
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 Dxx`<=&g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t$k$ Hd';  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;qwN M~  
Ar iW&E  
cd-; ?/  
template < typename Cond, typename Actor > kM o7mkV  
class do_while laX67Vjv  
  { y'21)P  
Cond cd; o0`|r+E\  
Actor act; g0M9v]c  
public : G&f~A;'7k  
template < typename T > etD8S KD  
  struct result_1 NUjo5.7  
  { =0gfGwD{  
  typedef int result_type; D@ R>gqb  
} ; 50 VH>b_  
^cz;UQX~}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ye^l~  
B(l8&  
template < typename T > |v?*}6:a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ljq!\D  
  { TLC&@o :  
  do _WeN\F~^  
    { A\S1{JrR  
  act(t); vi-mn)L6#  
  } /N?vVp  
  while (cd(t)); ^V5g[XL2  
  return   0 ; I nCo[ 8SI  
} 4Bc<  
} ; #Emz9qTsce  
f:6%DT~a&C  
PR i3=3oF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #'?gMVSk  
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。 A;g{H|  
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。 3Hg}G#]WS  
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。 bo%v(  
下面就是产生这个functor的类: oY$L  
"2FI3M =  
QTKN6P  
template < typename Actor > 5lp};  
class do_while_actor IQ3]fLb  
  { ^>H+#@R  
Actor act; xM6v0Ua  
public : #{]Yw}m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >QJfTkD$  
y7x[noGtR  
template < typename Cond > j^&{5s  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Il&}4#:  
} ; 4X^{aIlshk  
; D a[jFP  
tm[e?+Iq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `4N{x.N  
最后,是那个do_ AT6:&5_`  
n$S`NNO{]  
zLa3Q\T  
class do_while_invoker $4j$c|S!  
  { 3-T}8VsiP  
public : /j0zb&  
template < typename Actor > w`?Rd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tg X},OU^  
  { (3;dtp>Xx  
  return do_while_actor < Actor > (act); cx(W{O"Jb  
} O^AF+c\n  
} do_; U.[?1:v  
't5 I%F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? v-J9N(y"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q:9#Vcw  
最后来说说怎么处理break和continue jW G=k#WN  
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。 UI,i2<&  
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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