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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y!!+IeReS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |H_)u  
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, p go\(K0  
iK %Rq  
-;`W"&`ss  
fZ g*@RR  
  class filler Em"X5>;4  
  { kyo ,yD  
public : C${TC+z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )#ujF~w>  
} ; }lb.3fqiA  
};!c]/,  
NJtB;  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: N~ozyIP,  
_gGy(`  
TQ2Tt "  
gwYd4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); BVNh>^W5B  
sk3 ;;<H  
J;kbY9e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TnaIRJ\B  
 Fszk?0T  
5,((JxX$  
Le'\x`B  
二. 战前分析 =% JDo  
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。 -?'CUm*Od  
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 f\^QV  
>lW*%{|b$^  
.eAC!R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,i,=LGn  
  /* --------------------------------------------- */ Z7/dRc   
vector < int *> vp( 10 ); MnI $%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N9ufTlq s  
/* --------------------------------------------- */ >?'FH +2K  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "J1ar.li  
/* --------------------------------------------- */ W<L6,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O?WaMfS[1  
  /* --------------------------------------------- */ V"ZbKV +[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g3XAs@  
/* --------------------------------------------- */ |Q;o538  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <X |h *  
rh&onp O  
OQQ9R?Ll{  
YeLOd  
看了之后,我们可以思考一些问题: &3f.78a  
1._1, _2是什么? zFr}$  
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。 dE]"^O#Mc  
2._1 = 1是在做什么? d/>,U7eS[+  
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。 $hQg+nY.  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 72zuI4&  
\xxVDr.  
~a%hRJg  
三. 动工 b2e  a0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: => =x0gsgj  
i)i)3K2  
ef;L|b%pp  
@t8kN6.  
template < typename T > }GDG$QI]K&  
class assignment 'kvFU_)  
  { &R*5;/ !  
T value; 5]l7Z35  
public : ~+egu89'TU  
assignment( const T & v) : value(v) {} M%s$F@  
template < typename T2 > '5/}MMT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f<:U"E.  
} ; ;Ph)BY<  
U/!&KsnT  
c dbSv=r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $3.vVnc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "%Ana=cc  
?_>^<1I1  
Y;F R"~^  
4<< bk_7'  
  class holder 36x:(-GFq  
  { G+ v, Hi1  
public : h+~df(S.  
template < typename T > DsJn#>?Kh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const C!{AnWf  
  { 4ylDD|) rO  
  return assignment < T > (t); `m 3QT3B  
} PT#eXS9_  
} ; CQzjCRS d  
RC{Z)M{~  
n_aNs]C9R  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: )d(0Y<e @  
d&T6p&V$  
  static holder _1; Sci4EGc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'uf2 nUo  
9c^skNbS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3P#+) F~  
而不用手动写一个函数对象。 $FQcDo|[  
r*N~. tFo  
:-u-hO5*8  
?S@R~y0K  
四. 问题分析 ";_K x={  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 2#b<d?"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 *hZ~i{c,7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 UOu6LD/|h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'EL ||  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p584)"[*t  
]CIQq1iY  
五. 问题1:一致性 L7Qo-  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| pymx\Hd,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 R5K-KSvW  
3V/_I<y  
struct holder gp$EXJ=  
  { a: yB%:2  
  // }O.LPQ0  
  template < typename T > TZh\#dp4l  
T &   operator ()( const T & r) const n9kd2[s|  
  { NokXE  
  return (T & )r; 'f-   
} wX)efLmyhY  
} ; NV8]#b  
#)_J)/h  
这样的话assignment也必须相应改动: (|g").L  
n2n00%Wu[  
template < typename Left, typename Right > *CeQY M  
class assignment $yDW.pt  
  { v#<\:|XAg  
Left l; [as-3&5S  
Right r; +P [88!  
public : M8 iEVJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |x d@M-ln  
template < typename T2 > A$7Eo`Of  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <Zig Co w  
} ; _Fy4DVCg  
,'FD}yw4v  
同时,holder的operator=也需要改动: '"` Lv/  
i^je.,Bi  
template < typename T > pNp^q/- yB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const KU+( YF$1  
  { 4JGE2ArR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R]CZw;zS_  
} r~)VGdB+  
]ddHA  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 w`M]0'zls  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G3H#XK D  
 Nm jzDN  
return l(rhs) = r; 4$%`Qh>yA  
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。 iH[E= 6*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: clHM8$  
LPq2+:JpS  
template < typename Tp > Ip>^O/}$1  
class constant_t rwoF}}  
  { 5+`=t07^et  
  const Tp t; D2Y&[zgv  
public : {b(rm,%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @|^jq  
template < typename T > Y\.DQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O-Dc[t%  
  { Fl<(m  
  return t; ?3[tJreVj  
} {&uT3*V1  
} ; ^ b@!dS  
*h2`^Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vsH3{:&;"P  
下面就可以修改holder的operator=了 mLJDxh'B  
$;y1Q iel  
template < typename T > S:#e8H_7m]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const GN0duV  
  { rrAqI$6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #7+]%;h  
} B9}E {)T?  
YtMlqF  
同时也要修改assignment的operator() vuZf#\zh}  
{b2 aL7  
template < typename T2 > 7g5@vYS+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {(%~i37  
现在代码看起来就很一致了。 /V#7=,,  
9T$u+GX'  
六. 问题2:链式操作 b) Ux3PB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 BO"qD[S  
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。 B_cgWJ*4  
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。 Y_+ SA|s  
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。 [$;,Ua-mt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SAy{YOLtl  
$.9 +{mz  
template < typename T > 2Q}7fht  
struct result_1 D!S8oKW  
  { TywK\hH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pD[pTMG@$  
} ; $D}"k!H  
FJ}gUs{m  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: /eb-'m  
r,0@~;zA  
template < typename T > fQO ""qh  
struct   ref U:\p$hL9  
  { $C$ub&D ~"  
typedef T & reference; L/%Y#  
} ; )O&z5n7t4s  
template < typename T > @gEr+O1K(  
struct   ref < T &> xvB8YW"  
  { q=+ wI"[  
typedef T & reference; jI A#!4  
} ; m2Q$+p@  
+X[8wUm|^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c@9##DPn  
@+E7w6>%  
template < typename T > #n#HzbT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ++0rF\&  
  { &Q~)]|t  
  return l(t) = r(t); UhdqY]  
} :T5A84/C  
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。 Fo(y7$33*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 uRpBeH]Z"  
S2Vxe@b)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 F )7j@h^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9$wAm89  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %i595Ij-]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5aG5BA[N  
最后的布局是: :]-$dEu&  
                Add KGD'mByt"  
              /   \ w,/6B&|  
            Divide   5 mqw 84u  
            /   \ \C7q4p?8  
          _1     3 C bQ4Y  
似乎一切都解决了?不。 _ ~[M+IO   
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 \?d TH:v/E  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 JRo;(wqZ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: N8QH*FX/F1  
TaWaHf  
template < typename Right > -x5F;d}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |Qr:!MA  
Right & rt) const }jiK3?e  
  { dXK-&Po'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^7^2D2[  
} j76%UG\Ga  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K[]K53Nk  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 v^TkDf(Oz  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 e[8UH=`|  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 1yS&~ y?a  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 QAUykS8  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? o}  {-j  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =ajLa/m'  
"&<~UiI  
template < class Action > &(7$&Q  
class picker : public Action V:>`*tlh  
  { d'OGVN  
public : USFg_sO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 87}(AO)  
  // all the operator overloaded #N9d$[R*  
} ; N%u  
rs_h}+6"s  
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。 Pk:zfC?4  
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: ^vaL8+  
5k~\or 5_  
template < typename Right > m9!DOL1pl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !5~k:1=  
  { x_W3sS]ej  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N<n8'XDdG  
} bw5T2wYZ  
U(Z!J6{c  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Cm410=b  
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。 ,J& 9kYz  
x`L+7,&n  
template < typename T >   struct picker_maker E-F5y  
  { $Elkhe]O %  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Qt~B#R. V  
} ; ckWkZ 78\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `M0YAiG  
  { ( OXY^iq  
typedef picker < T > result;  p[Hr39o  
} ; Fv@tD4I>  
6klD22b2$  
下面总的结构就有了: HzEGq,.  
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。 ^/<|f,2  
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。 )# PtV~64  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =y<0UU  
至此链式操作完美实现。 Gnv!]c&S>l  
{$|/|*  
10O3Z9  
七. 问题3 63C(Tp"  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 PkO!'X  
])UwC-l  
template < typename T1, typename T2 > I*( 1.%:m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H`gb}?9R  
  {  J `x}{K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3Y(9\}E@`  
} bBG/gQ  
8JP6M!F#  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: J'Gm7h{   
gi1j/j7  
template < typename T1, typename T2 >  Oq}ip  
struct result_2 Ck@M<(x  
  { ^9=4iXd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; om>VQ3  
} ; #<]Iz'\`  
Wp`C:H  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? x G^f  
这个差事就留给了holder自己。 zQ<88E&&Xs  
    2NYi-@mr  
"qE {a>d  
template < int Order > 3(o7co-f  
class holder; f B7ljg  
template <> <5k&)EoT  
class holder < 1 > F^miq^K=  
  { DyIV/  
public : ;:?*t{r4#  
template < typename T > OW#_ty_ul  
  struct result_1 b|6!EGh  
  { SBz/VQ  
  typedef T & result; >>j+LRf*  
} ; i pwW%"6  
template < typename T1, typename T2 > qw2)v*Fn  
  struct result_2 XECikld>  
  { s6/cL|Ex  
  typedef T1 & result; 2m_H*1 HJ  
} ; 0mVuD\#=!  
template < typename T > /`}6rXnw9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mYzcVhV  
  { o6|"J%9GX  
  return (T & )r; ng 9NE8F  
} PqI![KxZW  
template < typename T1, typename T2 > %z2oDAjX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RQ|?Ce",  
  { nNu[c[V  
  return (T1 & )r1; Pj._/$R[/  
} W8VO)3nmD  
} ; JSRg?p\  
v4D!7 t&v"  
template <> s.KOBNCFa  
class holder < 2 > /k) NP  
  { d=F)y~&'  
public : I:HV6_/^-G  
template < typename T > $YPQC  
  struct result_1 #r(a~  
  { c8q G\\t[  
  typedef T & result; F'XlJ M  
} ;  tI'e ctn  
template < typename T1, typename T2 > \QiqcD9Y  
  struct result_2 w~]} acP  
  { F=: c5z  
  typedef T2 & result; $82zyq  
} ; >j- b5g"g  
template < typename T > ],AbcTX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'z~KTDX  
  { dX 0x Kk%#  
  return (T & )r; g4Bg6<;  
} PK8V2Ttv  
template < typename T1, typename T2 > Rd0?zEKV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B]i+,u  
  { "(N-h\7Ex9  
  return (T2 & )r2; D"'#one  
} Rn8#0%/Q  
} ; ^>eFm8`N  
Nl=+.d6 Qo  
0O_E\- =  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Q6xgLx[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;=#qHo9k1%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Xz" JY  
9'l.TcVm`,  
return l(i, j) = r(i, j); w2' 3S#nZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /lru"R D  
x7Eeb!s0f,  
  return ( int & )i; noFh p  
  return ( int & )j; WVj&0  
最后执行i = j; J09ZK8 hK  
可见,参数被正确的选择了。 *x5o=)Y  
27$\sG|g  
N!Rt;Xm2@  
wAPO{3  
 X+\0%|  
八. 中期总结 7@3M]5:3g  
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: !SN6 ?Xy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m[{nm95QZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %N!h38N2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor JW2W>6Dgv[  
.ZM]%[4  
]D?oQ$q7  
p<ry$=`  
-B",&yTV  
XPrY`,kN  
九. 简化 Fv<]mu  
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。 Gl=@>Dc%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g\E ._ab<  
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: f.sPE8 #3=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0GF%~6  
  +-*/&|^等 s 8C:QC  
2. 返回引用。 UX03"gX  
  =,各种复合赋值等 *pmoLiuB>  
3. 返回固定类型。 zv>ZrFl*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z5 w`-#  
4. 原样返回。 zp}yiE!bl  
  operator, 9[B<rz  
5. 返回解引用的类型。  ;I[ .  
  operator*(单目) zjzqKdy}F  
6. 返回地址。 @:I \\S@bN  
  operator&(单目) 4+ykE:  
7. 下表访问返回类型。 [<,0A]m   
  operator[] X*(gT1"t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `>$g y/N  
  operator<<和operator>> %9fa98>  
!x+MVJ]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 `W6:=H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (8+.#1!*  
hrUm} @d  
template < typename Left > )WzGy~p8K  
struct value_return 3XMBu*  
  { \;4L~_2$q  
template < typename T > -<u- +CbuT  
  struct result_1 Z1 E` I89<  
  { Q3'(f9 x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ] `b<"  
} ; t"jIfU>'a/  
EY=\C$3J:  
template < typename T1, typename T2 > y=y/d>=w  
  struct result_2 ,K"r:)\  
  { {b\Y?t^>f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P TfN+  
} ; e<&_tx   
} ; ? Yynd  
/r #b  
U0lqGEZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]0at2  
5M/%%Ox  
下面我们来剥离functor中的operator() g wZ+GA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~GsH8yA_P  
ZdJVs/33Vn  
return l(t) op r(t) yHV^a0e7EH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E` :ZH  
return op l(t) !8H!Fj`|j  
return op l(t1, t2) TPN:cA6[c  
return l(t) op &VtWSq-)  
return l(t1, t2) op !07FsPI#{  
return l(t)[r(t)] xF\}.OfWG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  Ep#<$6>  
6z%&A]6k:  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: N?Z+zN&P  
单目: return f(l(t), r(t)); U~JG1#z6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >n@>h$]  
双目: return f(l(t)); 3M`hn4)K  
return f(l(t1, t2)); uaZ"x& oZ#  
下面就是f的实现,以operator/为例 ru(?a~lF8~  
#L).BM  
struct meta_divide js%4;  
  { }kgjLaQ^N  
template < typename T1, typename T2 > %BT)oH}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QBN=l\m+  
  { 0e7O#-  
  return t1 / t2;  h;:Se  
} g(z#h$@S  
} ; ^"6D0!'N  
=B ,_d0Id  
这个工作可以让宏来做: ?trt4Tbe/  
z[$9B#P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4q@9  
template < typename T1, typename T2 > \ Z IGbwL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^HOwN<}`#  
以后可以直接用 sk%:Sp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <*b]JY V@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 iPtm@f,bI  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)  CU7iva  
j|VlHDqR  
eX]9m Q]E  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ,&O:/|c E  
T^-H_|/M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,i$(yx?  
class unary_op : public Rettype qU /Wg  
  { `,8R~-GPD  
    Left l; p0:&7,+a,  
public : 4u{E D(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} eF gb6dSh  
0YsN82IDD  
template < typename T > Xoa <r9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !@]h@MC$7  
      { K_w0+oY a  
      return FuncType::execute(l(t)); *6\`A!C  
    } 3ec==.  
Nsy9 h}+A  
    template < typename T1, typename T2 > iu:p &h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iA{chQBr  
      { aF4V|?+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !]jNVg  
    } * zJiii  
} ; M%Kx{*aw&  
'piF_5(@  
B2Awdw3=g  
同样还可以申明一个binary_op S|u1QGB  
KzFs#rhpn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6lH>600]u  
class binary_op : public Rettype @Tm0T7C  
  { EssUyF-jwU  
    Left l; -$!Pf$l@  
Right r; Af! W K=  
public : 7+2aG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *F4G qX3  
6u]OXP A|  
template < typename T > 80l3.z,:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  vCH v  
      { (w7cdqe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '=G<)z@k  
    } ~)\1g0  
-fZShOBY`  
    template < typename T1, typename T2 > OHa{!SaL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]P ?#lO6  
      { {u[K ^G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _R!!4Hp<Q  
    } . AQ3zpy5B  
} ; BOl$UJ|K  
b3HTCO-,fC  
x.4)p6  
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 ` a<|CcUGU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @0@'6J04  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "=5vgg3  
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。 fN? Lz%z3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! v.8S V]  
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。。。 ]\b1~ki!F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vEee/+1?  
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) A"T. nqB^y  
下面是修改过的unary_op #}]il0d  
3E2.v5*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fB ,!|u  
class unary_op 9QM"JEu@  
  { :Tl6:=B  
Left l;  sCf(h  
  kpMM%"=V  
public : }mS0{rxD4  
1X:whS5S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]e3}9.  
uC8T!z  
template < typename T > qZ]VS/5A  
  struct result_1 / )u,Oa  
  { 0dX=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -"^WDs  
} ; OQb9ijLeK  
;cHI3V  
template < typename T1, typename T2 > fyoB]{$p8  
  struct result_2 aZ:?(u]  
  { 2 n+XML  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (/P&;?j  
} ; ke6cZV5w  
ny? m&;^r:  
template < typename T1, typename T2 > IF?B`TmZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3*23+}^G  
  { 7~9f rW<K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U&\{/l  
} Xq)%w#l5?  
'!L1z45  
template < typename T > ob5nk ^y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I!0 +RP(  
  { GpQF * x  
  return OpClass::execute(lt(t)); EYD{8Fw-  
} U=#ylQ   
Z1lF[d,f;  
} ; U\GZ  
V4i%|vV  
G(3la3\(  
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 I\6<)2j/L  
好啦,现在才真正完美了。 DT]p14@t9  
现在在picker里面就可以这么添加了: :mHtK)z~  
S7>gNE;%]u  
template < typename Right > [k{iN1n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :\;uJ5  
  { ->9xw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "@? kxRn!  
} Gv3Fg[MA@c  
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。 /g7?,/vnZ  
6zZR:ej  
(eE}W~Z  
' 1]bjW*!  
#]/T9:  
十. bind }? '9L:  
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。 =v=!x  
先来分析一下一段例子 yQ&%* ?J  
1 b%7FrPkd  
R'HA>?D  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \ OINzfbr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i1 Sc/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O7*i;$!R  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 3s$.l }  
我们来写个简单的。 To? bp4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a-2 {x2O  
对于函数对象类的版本: zW`koRH@  
U+M?<4J) "  
template < typename Func > ]+7c1MB(5  
struct functor_trait O +}EE^*a  
  { Rw8m5U  
typedef typename Func::result_type result_type; Q31c@t  
} ; oT{yttSNo  
对于无参数函数的版本: 9yAu<a  
;!sGfrs 0$  
template < typename Ret > r@UY$z  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  M.^A`   
  { `bF;Ew;  
typedef Ret result_type; =_6h{f&Q  
} ; ?O Nw*"9  
对于单参数函数的版本: y.<Y]m  
9?,.zc^  
template < typename Ret, typename V1 > z5'nS&x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z-!T(:E]  
  { [&s:x ,  
typedef Ret result_type; ; O0rt1  
} ; -RDs{c`y%N  
对于双参数函数的版本: @ &yj7-]  
ebK wCZwK*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > agD.J)v\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > MCG~{#`  
  { Q kpmPQK  
typedef Ret result_type; ^ w1R"qE"m  
} ; 2` qXD fD`  
等等。。。 0Ch._~Q+20  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n9-[z2n  
`:O.g9  
template < typename Func > 0lN8#k>H  
struct func_return dF]8>jBOL  
  { N)Kr4GC  
template < typename T > @ xr   
  struct result_1 4 Z)]Cq*3  
  { XnOl*#P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M3`A&*\;  
} ; kn|l3+  
U8z"{  
template < typename T1, typename T2 > X#<Sv>c^  
  struct result_2 ^k##a-t<_>  
  { EBLoRW=8ld  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;mlIWn  
} ; ]~ UkD*Ct  
} ; _S1uJ~j;E  
VNXVuM )c  
nP31jm+A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 j-|0&X1C  
zSCPp6  
template < typename Func, typename aPicker > "PtH F`mo  
class binder_1 *^_!W'T{j  
  { _,~zy9{,  
Func fn; u;}B4Rx  
aPicker pk; S}O\<6&  
public : u)pBFs<dn  
czRh.kz,  
template < typename T > AFED YRX  
  struct result_1 RfRaWbn  
  { yG4MqR)J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JqZ5DjI:  
} ; "Fiv ]^  
bnQO}G  
template < typename T1, typename T2 > a-y5\x  
  struct result_2 UC@"<$'C  
  { pC8i &_A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [Nc  Ok,  
} ; Pme?`YO$x  
9Z 4R!Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :g";p.~=  
6'zy"UkH  
template < typename T > %}:J 9vra  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5yID%  
  { {{,%p#/b  
  return fn(pk(t)); )' #(1 ,1k  
} A?zW!'  
template < typename T1, typename T2 > CG;D(AWR;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FoQk  
  { lR!$+atW  
  return fn(pk(t1, t2)); *Rd&4XG  
} P+UK@~D+G  
} ; |?kH]Trr  
r~! lD9R~  
9n'p7(s%  
一目了然不是么? {9MYEN}FO  
最后实现bind 1-#tx*>AY  
 tS7u#YMh  
3F1Z$d(  
template < typename Func, typename aPicker > KK6YA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?Dm&A$r  
  { qfU3Cwy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }d(6N&;"zN  
} u@B"*V~K  
n21J7;\/+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lTXU  
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。 #UQ[8e  
sh1()vT  
十一. phoenix U|nk8 6r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: i}19$x.D`  
8Yh2K}  
for_each(v.begin(), v.end(), f/ZE_MN2  
( f]}F_]  
do_ }UrtDXhA  
[ xo$ZPnf(zv  
  cout << _1 <<   " , " "K<VZ  
] `upNP/,  
.while_( -- _1), k s}o9[D3  
cout << var( " \n " ) 51vK>  
) :y)'qv[  
); FcA0 \`0M  
p* @L1  
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: i`~y %y  
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 J"y@n ~*0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 bBX~ZWw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: jVz1`\Nje  
'<Gqu_-  
@j6D#./7j  
template < typename Cond, typename Actor > UL/>t}AG  
class do_while P7b2I=t  
  { ,o)MiR9-[A  
Cond cd; ,n*.Yq  
Actor act; 5kF5`5+Vj  
public : _*9Zp1r  
template < typename T > d:D2[  
  struct result_1 1;W>ceN"  
  { DKZ69^  
  typedef int result_type; ARE~jzakg  
} ; 4]bT O  
 oa|0=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L*z;-,  
hk I$ow(  
template < typename T > |j,Mof  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RC 48e._t  
  { ~&x%;cnv_  
  do P(`IY +  
    { JI&>w-~D  
  act(t); |Xag:hof  
  } UTPl7po5D  
  while (cd(t)); i]nE86.;  
  return   0 ; D1f=f88/}  
} -n9e-0  
} ; Hpt)(Nz:  
AS7!FD6b  
eZcm3=WV|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *s^5 BLI9  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ZZTV >:  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Lh}he:k+  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 wb}tN7~Y;  
下面就是产生这个functor的类: 9YJb~tuZ73  
z+b~#f3  
!o@-kl  
template < typename Actor > Y'-Lt5SCS  
class do_while_actor O v-I2  
  { 4g 1h:I/  
Actor act; .#n?^73  
public : ?]t8$^m,;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V/Q6v YX  
/a q%l]hQ@  
template < typename Cond > vZ08/!n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4Z_.Jdu w  
} ; (:\hor%  
6-3l6q  
\; 3r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L,WK L.  
最后,是那个do_ h2q]!01XP  
5?b9[o+ D  
9K49<u0O  
class do_while_invoker c_iF S  
  { \c]/4C +/  
public : 1$^{Uma  
template < typename Actor > 8p FSm>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R:e:B7O~0  
  { oI>;O#  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0XYxMN)  
} Cdv TC`~,  
} do_; *f(}@U  
aQ)9<LsI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `drvu?F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .C #}g  
最后来说说怎么处理break和continue \||PW58j  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 dw&Xg_$  
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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