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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda > {h/4T@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 d?GB#N|+g  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, I(Q3YDdb  
dEoW8 M#  
' '|R$9\@  
ibuoq X`  
  class filler |HTTTz9R.  
  { O=}jg0k  
public : C/z0/mk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} KupQtT<  
} ; D89 (u.h  
I|P#|0< 2  
;0 9~#Wop  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ftqeiZ 2  
fXx !_Z  
2$> <rB  
tb'O:/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "&TN}SBW  
HqKD]1  
\ci[<CP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V53iWWaFe  
lT- LOu|  
yex0rnQ|  
X=X  
二. 战前分析 dj:6c@n  
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。 5uvFCY./c  
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 II}3w#r4  
ujoJ6UOG  
F@@6D0\X?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @O&;%IZMY  
  /* --------------------------------------------- */ 2u^/yl  
vector < int *> vp( 10 ); ;fKFmY41  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sxn^1|O;m  
/* --------------------------------------------- */ /c52w"WW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {b]V e/\  
/* --------------------------------------------- */ l 1Ns~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !Im{-t  
  /* --------------------------------------------- */ Ub*O*nre  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CW;=q[+w  
/* --------------------------------------------- */ hT$/B|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); CoQ<Ky}*  
.hytn`+9  
F */J`l  
=bl6:  
看了之后,我们可以思考一些问题: &6#Ft]6~  
1._1, _2是什么? {P $sQv  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 4X:S#z  
2._1 = 1是在做什么? KIHr%  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^@AIXBe  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ]c$)0O\O  
;{K/W.R  
A@#D_[~  
三. 动工 nG !6[^D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }SBpc{ch  
^@n?&  
o" e]9{+<  
x`gsD3C  
template < typename T >  Y.v. EZ  
class assignment xa|/P#q  
  { ?LA` v_  
T value; jun$C Y4  
public : 5"I8ric  
assignment( const T & v) : value(v) {} /.%AE|0+X  
template < typename T2 > tU >?j1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H.]rH,8  
} ; 4ai|*8.  
_|vY)4B 4U  
<gbm 1iEe  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 YgW 50)q^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9w( Wtw'  
gOKF%Ej31T  
T9O3$1eqfo  
L<M H:  
  class holder A&/ YnJ"  
  { u:s[6T0  
public : ya0D5 0m  
template < typename T > jxNnrIA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7C@%1kL  
  { FJ(}@U}57  
  return assignment < T > (t); ;ax%H @o  
} a!H t81gj  
} ; SK G!DKQ  
)r.4`5Rc  
0L|D1_k[  
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: N@r`+(_t  
Cp.qL  
  static holder _1; pLea 4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 wwD?i.3  
P\2UIAPa\b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IIIP<nyc  
而不用手动写一个函数对象。 =E10j.r  
:B"Y3~I  
9L9+zs3 k  
On4tK\l @  
四. 问题分析 TIre,s)_  
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。 Tkf JC|6  
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。 k@/s-^ry3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |w w@V<'/#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1a>TJdoa  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Q% LQP!Kg  
UUaC@Rs2  
五. 问题1:一致性 ud,=O X q  
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?| ~Ddlr9Ej  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y+0HC2(o  
<9jN4hV  
struct holder 1xzOD@=dI  
  { n/jZi54gO  
  // rwSmdJ~  
  template < typename T > \:@yfI@  
T &   operator ()( const T & r) const iX\]-_D  
  { Qy_! +q  
  return (T & )r; S<bsrS*$  
} ;j^C35  
} ; 8ZPjzN>c6  
mKN#dmw6  
这样的话assignment也必须相应改动: N!iugGL  
5}MjS$2og  
template < typename Left, typename Right > 4J${gcju  
class assignment 7r,h[9~e  
  { deVbNg8gs  
Left l; UG:S!w'  
Right r; na,i(m?l  
public : 1]% ]"JbV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (Ceq@eAlT  
template < typename T2 > rVF7!|&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  %kSpMj|  
} ; ipdGAG  
C|hD^m  
同时,holder的operator=也需要改动: 1}Mdo&:t  
D3xyJ  
template < typename T > Q@w=Jt<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Tj v)jD  
  { ]mSkjKw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t],5{UF  
} jNu`umS  
cH>3|B*y  
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。 YR/%0^M'0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6h%_\I.Z[[  
/_.1f|{B  
return l(rhs) = r; ?f'iS#XL  
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。  mX&!/U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NUp,In_  
j8#xNA  
template < typename Tp > ])3(@.  
class constant_t lPO +dm  
  { |];f?1  
  const Tp t; vn Ol-`Z ~  
public : WO]9\"|y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AaX][2y8  
template < typename T > )o%sN'U,1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Lk>o`<*  
  { ~"8D]  
  return t; 3L1MMUACL  
} !5zDnv  
} ; 2=V~n)'a  
$$f89, h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5eJMu=UpR  
下面就可以修改holder的operator=了 09L"~:rg  
Q$XNs%7w5,  
template < typename T > lZ>j:/R8^&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  A4  
  { $-ICTp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [JyhzYf\   
} o~J~-$T{  
v| Yh]y  
同时也要修改assignment的operator() {Ne5*HFV  
[B+]F~}@  
template < typename T2 > H2 Gj(Nc-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |Ta-D++]'  
现在代码看起来就很一致了。 8 LH\a.>  
)Lb?ZXT3  
六. 问题2:链式操作 2vh@KnNU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "f|xIK`c  
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。 wpI_yp  
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。 D8*t zu-  
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。 & @rXt!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J_eu(d[9  
On*pI37(\  
template < typename T > kX)QHNzP  
struct result_1 .mwB'Ll  
  { +]dh`8*8>1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H&_drxUq;L  
} ; G%FLt[  
S\"#E:A  
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: ]21`x  
DqN<bu2  
template < typename T > " .<>(bE  
struct   ref s=[T,:Z  
  { ^sqTgrG  
typedef T & reference; u}Q cyG^  
} ; U"L 7G$  
template < typename T > tB)nQw7  
struct   ref < T &> Q@0Zh, l  
  { 3]wV 1<K  
typedef T & reference; ;]\>jC  
} ; /C\tJs  
|9Pi*)E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;6AanwR6  
sEzl4I  
template < typename T > Fz.Ij'8.H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Da-U@e!  
  { V ah&)&n  
  return l(t) = r(t); -,a@bF:  
} 1<;RI?R[9  
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。 T]UrKj/iF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,+GS.]8<  
PP&9ORG  
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 L"Dos +  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %Kzu&*9Hb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Vf#g~IOI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o*sss  
最后的布局是: ^Gwpx +  
                Add &qyXi[vw  
              /   \ ,,=VF(@G  
            Divide   5 F!7\Za,  
            /   \ ?A]/ M~3B  
          _1     3 $w+()iI  
似乎一切都解决了?不。 k3CHv=U{  
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。 6;Sz^W  
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。 Jt(RF*i  
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: S8k<}5  
9 .18E(-  
template < typename Right > &N.]8x5A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7Q0vwKC8>  
Right & rt) const w`I+ 4&/h  
  { iiLDl  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {M ^5w  
} Bg.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Oj8xc!d'  
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。 Dp-j(F  
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。 q#PMQR"C  
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。 u9u'!hAGH  
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。 \OE,(9T2P.  
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? w JF(&P  
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: XIBm8IkF  
g#lMT%  
template < class Action > kca#ssN  
class picker : public Action /*e6('9s  
  { ~?z u5,vb  
public : "@YtxYTW-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} tSVU,m  
  // all the operator overloaded !QlCt>{  
} ; 9Ecc~'f  
pmc)$3u  
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。 ib%'{?Q.  
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: k2/t~|5  
h{ T{3  
template < typename Right > Vl/fkd,Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3FG'A[x3O  
  { hdDL92JVg  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )(+q~KA}  
} _sAcvKH  
sL], @z8<k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {RN-rF3w  
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。 sB0m^Y'  
JH._/I  
template < typename T >   struct picker_maker 3}5Ya\x  
  { }CM#jN?(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BVG.ZZR})  
} ; dlH&8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N{H#j6QW  
  { Yy0U2N [i  
typedef picker < T > result; c)Ne/E{!0  
} ; ($Q|9>5,  
[&pMU)   
下面总的结构就有了: HdRwDW@7=  
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。 #xh M&X  
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。 cb }OjM F  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j [4l'8Ek  
至此链式操作完美实现。 Uc9hv?  
E&dxM{`  
Ze?n Q-  
七. 问题3 ?{%"v\w  
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。 'HJ<"<  
.UYhj8  
template < typename T1, typename T2 > =g|5VXW5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !NMiWG4R  
  { D< 0))r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); VV"w{#XKw  
} 1L%$\0B4hm  
:cKdl[E4z  
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: { g4`>^;  
9B/iQCFtj$  
template < typename T1, typename T2 > -s^)HR l  
struct result_2 eq@-J+  
  { hcoZ5!LvT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Fg0!2MKq*  
} ; d^8n  
:}CcWfbT  
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? p\Fxt1Y@X  
这个差事就留给了holder自己。 3Xm> 3  
    UAGh2?q2  
;Irn{O  
template < int Order > @M6F?;  
class holder; :qj7i(  
template <> p@U[fv8u  
class holder < 1 > ]U&<y8Q_6  
  { ~Rw][Ys  
public : k\Y*tY#2  
template < typename T > HLPY%VeD  
  struct result_1 K^I B1U$  
  { erOj(ce  
  typedef T & result; |>b;M ,`OO  
} ; Cx&l0ZXHEX  
template < typename T1, typename T2 > yIg^iZD  
  struct result_2 G +AP."M?  
  { 4m6/ ba  
  typedef T1 & result; =s9*=5r8  
} ; sF3@7~m4  
template < typename T > e.W<pI,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const , [<$X{9  
  { thz[h5C?C  
  return (T & )r; m#<Jr:-  
} >J#/IjCW  
template < typename T1, typename T2 > P 1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5> !N)pA  
  { 'EN80+xYX  
  return (T1 & )r1; FSkLR h  
} `3*QKi$  
} ; #e1iYFgS  
q2/kegAT  
template <> }*S`1IWMj  
class holder < 2 > S~)_=4Z  
  { .)<l69ZD Z  
public : \Nk578+AA  
template < typename T > sQ+s3x1y  
  struct result_1 0"Zxbgu)  
  { ,y@WFRsx  
  typedef T & result; R ^ZOcONd-  
} ; DB}v..  
template < typename T1, typename T2 > *BvdL:t  
  struct result_2 #kE8EhQZ  
  { Gd$!xN %O  
  typedef T2 & result; /x<uv_"  
} ; WJk3*$=  
template < typename T > 5n1`$T.WG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p)VMYu  
  { 6 X'#F,M  
  return (T & )r; ">Ms V/  
} f4VdH#eng`  
template < typename T1, typename T2 > /PbMt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7}e5ac  
  { SVObJsB^  
  return (T2 & )r2; !s:_>P`MQ  
} Ibx\k  
} ; uN1VkmtDO  
y}?PyPz  
[("2=Uz;  
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> >。 ia,5=SKJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U;0:@.q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: db@^CS[P  
0O>M/ *W  
return l(i, j) = r(i, j); QEMT'Cs  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ev4_}!  
*9|p}q9n  
  return ( int & )i; 2:<H)oB  
  return ( int & )j; JeF$ W!!{  
最后执行i = j; h!Y##_&&4  
可见,参数被正确的选择了。 rjj_]1?K  
;- _ZWk]  
%gWQ}QF  
YW"uC\kg|  
'Ydr_Ses  
八. 中期总结 KzQFG)q,  
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: y:_>R=sw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 d c/^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ym_as8A*Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7U-}Y  
`\'V]9wS  
PHJHW#sv  
(?TK P 7  
 Frz  
cc>b#&s  
九. 简化 ?uU_N$x  
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。 $zF%F.rln  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l]j;0i  
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: !b&+2y2i[W  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lBm`W]3T  
  +-*/&|^等 vif)g6,  
2. 返回引用。 Bsha)<  
  =,各种复合赋值等 @/:7G.  
3. 返回固定类型。 /t! 5||G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) An^)K  
4. 原样返回。 qM6hE.J   
  operator, HXC\``E  
5. 返回解引用的类型。 [lVfhXc&  
  operator*(单目) mU"Am0Bdjq  
6. 返回地址。 Y[_|sIy*  
  operator&(单目) 'X6Z:dZY  
7. 下表访问返回类型。 g4YlG"O[~  
  operator[] !aKu9SR^e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |MagK$o  
  operator<<和operator>> kR:kn:  
 \m+=|  
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。 bC98<if  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =qpGAv_#  
k+*pg4 '  
template < typename Left > |QMmF"0  
struct value_return 5#s],h  
  { sI h5cT  
template < typename T > JYmYX-  
  struct result_1 '.<c[Mp  
  { cd=|P?B i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g'{?j~g  
} ; +6$ -"lf  
sjb.Ezoq3  
template < typename T1, typename T2 > o`!#io  
  struct result_2 |"S#uJW  
  { ofw&? Sk0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; VW*?(,#j{  
} ; A?$-Uqb"  
} ; kjB'W zZ8  
Qe-Pg^PS]  
bsr]Z&9rrk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :I7mM y*  
`& h-+  
下面我们来剥离functor中的operator() e+F $fQt>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [\Nmm4  
4]$OO'  
return l(t) op r(t) )?7/fF)@|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H1L)9oa  
return op l(t) xx|D#Z}G  
return op l(t1, t2) |yz o|%]3  
return l(t) op -iY-rzW  
return l(t1, t2) op `#wEa'v6  
return l(t)[r(t)] q@O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] s6Dkh}:d  
GB<.kOGQ[  
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: { Ie~MW  
单目: return f(l(t), r(t)); Di27=_J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )UpVGT)  
双目: return f(l(t)); u[PG/ploc  
return f(l(t1, t2)); aXG|IN5 *m  
下面就是f的实现,以operator/为例 i+_=7(e  
"Da-e\yA  
struct meta_divide qY'+@^<U;  
  { eThFRU3 F  
template < typename T1, typename T2 > Nnr[@^M5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "Nb2[R  
  { '+ZJf&Ox  
  return t1 / t2; 9 nY|S{L  
} B$YoglEW:  
} ; -mGG:#yP  
0l& '`  
这个工作可以让宏来做: 4o;;'P   
k;`1Ia  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8 5)C7tJ-g  
template < typename T1, typename T2 > \ F$jy~W_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Otx>S' 5  
以后可以直接用 kX`m( N$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) N*6~$zl&  
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 o|vL:| 8Q  
(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。。。) .-![ ra  
l4.ql1BX@y  
^Y;,cLXJ  
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 upk+L^  
FN<>L0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > doe3V-if  
class unary_op : public Rettype Yy 0" G  
  { uDkX{<_Xe  
    Left l; q :~/2<o  
public : je2"D7D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K]Vp! G  
)=X g  
template < typename T > MffCk!]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s]6;*mI2  
      { "crp/Bj?  
      return FuncType::execute(l(t)); OFmHj]I7=  
    } LAnC8O  
l0URJRK{*  
    template < typename T1, typename T2 > 4X7J~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a#i|)[  
      { +9|0\Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 00f'G2n  
    } .5!`wwVi  
} ; ,7:-V<'Yv  
[7HBn  
1 I.P7_/  
同样还可以申明一个binary_op ~E y+  
FXn98UFY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _yR_u+5  
class binary_op : public Rettype ;|oft-y  
  { QdcuV\B}  
    Left l; &4}=@'G@  
Right r; ot2zY dWAz  
public : @mxaZ5Vv}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (!N2,1|  
/SS~IhUX  
template < typename T > J?X{NARt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fe`_0lxj  
      { pjTJZhT2I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); gp{C89gP  
    } SiaW; ks  
/5"T46jD  
    template < typename T1, typename T2 > Qk>U=]U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (`E`xb@E,=  
      { %,z;W-#gnY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4%8den,|  
    } ?E+f<jol  
} ; i^iu #WC  
4k3pm&  
$oM>?h_ =  
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 1L'Q;?&2H,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3RGmmX"?G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `{h)-Y``  
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。 dR< d7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! EmrkaV-?k  
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。。。 LL (TD&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .zt&HI.F  
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) vk X+{n  
下面是修改过的unary_op 0L8fpGJ  
k+?gWZ \  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > GiM-8y~  
class unary_op Dt(D5A  
  { OaY89ko  
Left l; ){#INmsF  
  [)jNy_4  
public : SJh~4R\  
Hd\oV^ >  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qwJp&6  
UjoA$A!Od;  
template < typename T > F <6(Hw#>  
  struct result_1 X])iQyN  
  { Pp8G2|bz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I;E?;i  
} ; d_pIB@J  
.*9u_2<  
template < typename T1, typename T2 > ,"gPd!HD (  
  struct result_2 0x5Ax=ut  
  { j\bp# +  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $H)!h^7^9  
} ; )$i,e`T   
r"{jrBK$  
template < typename T1, typename T2 > l-v m`-_#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f -F}~S  
  { b/R7 Mk1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {'wvb "b  
} ovM;6o  
/J_ ],KdU  
template < typename T > zT6nC5E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C,eP!_O  
  { '1b)(IW  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9@ fSO<  
} CR9wp] -Vd  
WrDFbcH  
} ; snfFRc(RE  
B'(zhjV  
=JfwHFHd#  
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 ^zO{Aks  
好啦,现在才真正完美了。 'fb\t,  
现在在picker里面就可以这么添加了: FI?J8a  
c;X,-Q9  
template < typename Right > (2> q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vWESu4W`L  
  { \a|~#N3?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lGR0-Gh2  
} bsU$$;  
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。 Y %bb-|\W  
B&rNgG7~  
i?(cp["7  
Q"{Dijc%  
.(cpYKFX  
十. bind &}P#<"Fo8Q  
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。 .|go$}Fk  
先来分析一下一段例子 p~8O6h@J  
a5 ZXrWv  
N1c 0>{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} GfK%UZ$C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `f&::>5tD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a*X{hU 9P  
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。 ^(C4Q?[2m  
我们来写个简单的。 3'0vLi  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >]ux3F3\  
对于函数对象类的版本: F>#F@j^c  
I9+h-t  
template < typename Func > 80Fa i  
struct functor_trait )mwwceN  
  { pA_u;*  
typedef typename Func::result_type result_type; ~? aFc)  
} ; A~nqSe  
对于无参数函数的版本: M_%KhK  
hLZf A rq}  
template < typename Ret > A_U=`M=-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XtZd% #2},  
  { ibQ xL3  
typedef Ret result_type; %RtL4"M2j  
} ; zo "L9&Hzo  
对于单参数函数的版本: gvWgw7z  
/LWk>[Z;  
template < typename Ret, typename V1 > ;-py h(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hO.b?>3NL  
  { jG{?>^  
typedef Ret result_type; 08^f|K  
} ; `!I/6d?A  
对于双参数函数的版本: )=K8mt0qob  
YV|_y:-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A+dx7anUz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N.z2eo  
  { l"dXL"h  
typedef Ret result_type; c\rP -"C  
} ; }UGSE2^1  
等等。。。 )Z/w|5<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P nE7}  
9{A4>  
template < typename Func > *?1\S^7R  
struct func_return Tb2#y]27  
  { u e  
template < typename T > P#!g P3  
  struct result_1 m5N,[^-  
  { )ADI[+KW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =e#h;x2  
} ; n]4Elrxx  
(#>X*~6  
template < typename T1, typename T2 > Fyw X  
  struct result_2 u5rvrn ]  
  { ZaY|v-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <h#W*a  
} ; )ej1)RU"  
} ;  Hk4k  
&P}t<;  
|+HJ>xA4I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7z3tDE[#  
fCY??su*   
template < typename Func, typename aPicker > "dt}k$Gr  
class binder_1 nPI$<yW7F  
  { N3#^Ifn[  
Func fn; <Bn0wr8)\  
aPicker pk; /t]1_  
public : =EYgck;)  
[75?cQD  
template < typename T > Yh!k uS#<  
  struct result_1 dB#c$1  
  { yLCMu | +  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SOsz=bVx  
} ; (m! kg  
uc"%uc'  
template < typename T1, typename T2 > Ue;Z)}  
  struct result_2 (r?hD*2r  
  { X8*~Cf73u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F~rl24F  
} ; l{^s4  
L{IMZ+IB2|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6l4=  
:!CnGKgt  
template < typename T > +Z_VF30pa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -"H$ &p~  
  { k&5T-\q  
  return fn(pk(t)); )n9,?F#l  
} K fVsnL_  
template < typename T1, typename T2 > NM:$Q<n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j7w9H/XF}  
  { n;=FD;}j+  
  return fn(pk(t1, t2)); B<.\^f uS  
} R87@.  
} ; abS~'r14  
q6E 'W" Q  
,:K{  
一目了然不是么? :'q$emtY  
最后实现bind 4/*@cW  
|%XcI3@*  
}JQy&V%  
template < typename Func, typename aPicker > b[:m[^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7p!f+\kM  
  { C`qV+pV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); JURu>-i  
} l9j= ;h  
s 8K.A~5 w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F"M/gy  
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。 kQ&Q_FSO  
Z 369<  
十一. phoenix G"(aoy, co  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W<^t2j'  
*6u2c%^  
for_each(v.begin(), v.end(), znWB.H  
( TT3GGHR  
do_ LTA0WgzR)  
[ ppLLX1S  
  cout << _1 <<   " , " M?P\YAn$  
] Br<lP#u=G  
.while_( -- _1), :}#)ipr  
cout << var( " \n " ) 4DL2 A;T  
) /|&4&$  
); >tMI%r  
<9xr? i=  
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: BL>~~  
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+]=l+&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 QH7 GEj]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I} Q+{/?/  
S"^'ksL\  
jd5kkX8=  
template < typename Cond, typename Actor > sieC7raO  
class do_while E&t8nlTx  
  { Fx1FxwIJ  
Cond cd; d5 {=<j  
Actor act; hRB?NM  
public : T?Z&\g0yp  
template < typename T > ()t~X Q  
  struct result_1 dOaCdnd~  
  { sL\ {.ad5  
  typedef int result_type; 5"1wz  
} ; _e8v12s  
Hc|cA(9sh9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )OQ<H.X  
?0sTx6x@  
template < typename T > GCr]x '  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n?D/bXp  
  { ?5};ONjN  
  do #J5_z#-Q;  
    { KMqGWO*  
  act(t); !vK0|eV3  
  } >6WZSw/Hq  
  while (cd(t)); ?D9iCP~~  
  return   0 ; hG<[F@d  
} -nUK%a"(D  
} ; b-@9Xjv  
Lq.2vfA>  
14uv[z6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). f2Xn!]o  
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。 ~@@$-,}X   
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 - 3PLP$P  
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。 -jrAk  
下面就是产生这个functor的类: 5efN5Kt  
`@ ,Vbn^_  
>mMfZvxl%  
template < typename Actor > Vom,^`}  
class do_while_actor l(F\5Ys  
  { }|M:MJ`  
Actor act; "szJ[ _B  
public : *h).V&::O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} cZoj|=3a  
grkA2%N  
template < typename Cond > ]8$H'u(C  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &AeNrtGu  
} ; jRDvVV/-wr  
%{^|Av1Uz  
R/E6n &R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'YbE%i}  
最后,是那个do_ NN+;I^NqW&  
}[@Q**j(  
W 9}xfy09  
class do_while_invoker cud9oJ-=;  
  { 7D 3-/_v  
public : TOa6sB!H  
template < typename Actor > {=gJGP/}_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f4d-eXGwx`  
  { p_JWklg^  
  return do_while_actor < Actor > (act); gk5Gf l  
} mZ:#d;0  
} do_; r>*+d|c 4  
HmU6:8V *Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #D{Eq8dp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9Nv?j=*$  
最后来说说怎么处理break和continue X$P(8'[9A  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 [[N${C  
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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