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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j>]nK~[ka  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /D5`   
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, PGYXhwOI  
.w> 4  
n"+[ :w4  
/R~1Zj2&  
  class filler k4,BNJt'Z  
  { ?6(I V]  
public : UJ0<%^f  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Dw=gs{8D  
} ; wUiys/ OVM  
3l[Mc Z  
Au{<hQ =  
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: ^M%uV  
%@;6^=  
d}LRl"_n  
@S|jC2^+h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H~GQ;PhRx  
.~Fp)O:!  
0q.Ujm=,z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vohoLeJTj  
SfJA(v@E  
N>Eqj>G  
*?y+e  
二. 战前分析 /EibEd\  
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。 smdZxFl  
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 "VkTY|a  
tniDF>Rb  
lZyG)0t,g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h@:TpE+N  
  /* --------------------------------------------- */ Ct2j ZqCDo  
vector < int *> vp( 10 ); #O$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); AX?fuDLs  
/* --------------------------------------------- */ I8+~ &V}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lY~4'8^  
/* --------------------------------------------- */ HS{(v;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *+TH#EL2  
  /* --------------------------------------------- */ } X^|$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "jTKSgv+q5  
/* --------------------------------------------- */ nL$x|}XAcj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :ml2.vP  
\Y|~2Ls8tu  
~/8M 3k/  
4(Ov1a>  
看了之后,我们可以思考一些问题: .!1S[  
1._1, _2是什么? 5k6mmiaKk  
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。 < 'f dkW  
2._1 = 1是在做什么? &;XAuDw4+i  
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。 Eo\UAc  
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。 j. *VJazb;  
KhCzD[tf  
TMs,j!w?I  
三. 动工 lc2i`MC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z4A!U~  
W%.v.0   
j [rB"N`0  
|,#t^'S!  
template < typename T > rsF\JQk  
class assignment yu6`66h)  
  { ZunCKc  
T value; d"5oD@JG:  
public : Y4cYZS47  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1"pI^Ddt  
template < typename T2 > !).}u,*'no  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sf OHl  
} ;  ] GHt"  
[/ !;_b\X  
1G0fp:\w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7]x3!AlV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2RqbrY n  
2$14q$eb  
?gO8kPg/D  
za:a)U^n  
  class holder yC3yij<oR  
  { 2:BF[c`  
public : 9Ro6fjjE  
template < typename T > -29gL_dk.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2u"7T_"2D  
  { =/u% c!  
  return assignment < T > (t); j:}J}P  
} :}h>by=  
} ; rQOWLg!"  
4B4Z])$3  
s0*0 'f  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: L4b:F0  
xXY.AoO6  
  static holder _1; }R)=S_j  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rwniOQe  
DNR~_3Aq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )mJf|W!Z#  
而不用手动写一个函数对象。 {^ m(,K_  
?_oF:*~\  
277ASCWLkU  
UWZa|I~:J  
四. 问题分析 e/*$^i+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。 |.F  
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。 V~T@6S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J0 k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :-iMdtm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 AsPx?  
;>%~9j1C  
五. 问题1:一致性 ui "3ak+F  
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?| ;Og&FFs'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0x11 vr!  
'=E3[0W  
struct holder qC_mu)6  
  { 8 F2|  
  // xy8#2  
  template < typename T > o7TN,([W  
T &   operator ()( const T & r) const X; 5Jb  
  { dLvJh#`o  
  return (T & )r; < AI;6/  
} [k[u*5hP|F  
} ; R7s|`\  
F( Ak  
这样的话assignment也必须相应改动: 'JZJFE7Z  
O1D6^3w  
template < typename Left, typename Right > h 6%[q x<  
class assignment K7e4_ZGI  
  { B/J>9||g  
Left l; hH->%*  
Right r; >tG+?Y'{  
public : ckjrk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,;<RW]r-P  
template < typename T2 > sBK <zR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]WUC:6x  
} ; T *I?9d{k  
tu>{  
同时,holder的operator=也需要改动: [EY`am8[  
nRb^<cZf  
template < typename T > c=[q(|+O!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const jJ3zF3Id  
  { _Cy:]2o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v)f7};"z   
} `_5GG3@Ff  
cBYfXI0`  
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。 Eq^uKi  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v8/6wy?  
TwvAj#j  
return l(rhs) = r; a=xT(G0Re  
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。 pilh@#_h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w?mEuXc  
K'1~^)*  
template < typename Tp > F_ 7H!F  
class constant_t "BVdPSDBk  
  { xM s]Hs  
  const Tp t; /u`3VOn  
public : TFR( 4W  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9Bdt(}0A  
template < typename T > r]P,9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $ P: O/O=>  
  { ukuo:P<a  
  return t; Aaw(Ed  
} bm}6{28R  
} ; `7+j0kV)  
9 L?;FY)_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %8)W0WMe  
下面就可以修改holder的operator=了 2 ?|gnbE:  
0_yP\m  
template < typename T > ~%#mK:+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `C_'|d<HA  
  { b-@\R\T  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7S$&S;  
} /^#G0f*N  
|%D%0TR&Q  
同时也要修改assignment的operator() "Vd_CO  
7m9 " 8   
template < typename T2 > O'NW Ebl/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c 5`US  
现在代码看起来就很一致了。 68R1AqU_  
~V)?>)T  
六. 问题2:链式操作 IeF keE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x`Fjf/1T*m  
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。 9l+{OA  
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。 1;| LI?  
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。 2GWDEgI1o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b^`AJK  
ohc1 ~?3b  
template < typename T > Bmo$5$  
struct result_1 {hqAnZ@]vr  
  { :Gh~fm3}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ad n|N  
} ; NvtM3  
Wv K(G3  
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: {.k)2{  
7;LO2<|1  
template < typename T > h<p3'  
struct   ref v })Q  
  { .dq "k  
typedef T & reference; GlR~%q-jiQ  
} ; rUwE?Ekn/  
template < typename T > o*ANi;1]&B  
struct   ref < T &> %*)2s,8  
  { W"hcaa,&  
typedef T & reference; ?\H.S9CZ^  
} ; (:\LWJX0=  
G+"8l!dC?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: S7n"3.k  
X)uDSI~  
template < typename T > X;fy\HaU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  s&*yk p  
  { BIWD/ |LQ  
  return l(t) = r(t); b;9n'UX\  
} :kw0y  
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。 O|v (5 8A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J\W-dI  
CJNG) p  
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 P#G.lft"O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cfoYnM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6E9N(kFYs  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5M?mYNQR/H  
最后的布局是: A['uD<4b  
                Add y7zkAXhJ  
              /   \ :%_q[}e  
            Divide   5 HdQj?f3  
            /   \ Li`hdrO'ii  
          _1     3 f =_^>>.  
似乎一切都解决了?不。 a&/HSf_G  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 t&c&KFK)I&  
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。 pZ+j[!  
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: T$b\Q  
D6=HYqdj  
template < typename Right > <jd/t19DB  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hWGZd~L  
Right & rt) const gOE_ ]  
  { {y);vHf$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rveVCTbC  
} zS% m_,t  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9[>Lp9l'  
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。 Xt(! a  
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。 ySruAkw%  
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。 I}:L]H{E  
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。 %{ ~>n"  
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? 3@X7YgILU  
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: k\(4sY M  
=g0*MZ;"  
template < class Action > tSw>@FM  
class picker : public Action G.VYp6)5  
  { I]sqi#h$2W  
public : &X w`T9<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %F$N#YG  
  // all the operator overloaded J%r7<y\  
} ; Pc4R!Tc  
/"0as_L<  
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。 2oNV=b[  
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: ec?1c&E  
\|{*arS  
template < typename Right > 7t4v~'h;5e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Z% Z"VoxH  
  { ggCr-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T <A   
} di_gWE  
j6X LyeG7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > j:?N!*r=  
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。 ` !kL1oUYE  
Fg@ ACv'@  
template < typename T >   struct picker_maker 3Wj,}  
  {  wF;B@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U(A4v0T  
} ; 9 x [X<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `V~LV<v5  
  { 7ti<  
typedef picker < T > result; ;l`X!3  
} ; lQr6;D}+  
;E2kT GT  
下面总的结构就有了: XZBj=2~-3  
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。 j&llrN  
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。 c9|a$^I6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 vcOsq#UW  
至此链式操作完美实现。 B}k'@;G  
'^lUL) R  
`wV|q~  
七. 问题3 +QupM  
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。 ^^Bm$9  
Uf[T_  
template < typename T1, typename T2 > F(G<* lA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3#<'[TF00t  
  { $nc, ?)i!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); oYg/*k7EDX  
} ^(m0M$Wk*  
)T<D6l Lt  
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: ~"5C${~{  
 qV?sg  
template < typename T1, typename T2 > 67ZYtA|t  
struct result_2 Z_jn27AC  
  { .='3bQ(UZ4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `&G}  
} ; ]g7HEB.Y  
cCYl$MskZ  
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? 8+L7E-  
这个差事就留给了holder自己。 iZu:uMoc  
    7zi"caY  
-Cml0}.O   
template < int Order > V[To,f  
class holder; ylT6h_z1[Y  
template <> I4CHfs"ar  
class holder < 1 > w2K Wa-BO  
  { :MdEr//w  
public : ax;{MfsK  
template < typename T > T!&jFy*W  
  struct result_1 @?j@yRe  
  { )MMhlcNC  
  typedef T & result; (,d/JnP  
} ; b3P9Yoj-  
template < typename T1, typename T2 > GW:\l~ d  
  struct result_2 8_+vb#M  
  { 7s$6XO!  
  typedef T1 & result; QQSH +  
} ; &s2#1  
template < typename T > 0K`ZX&K?W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n8 GF8a  
  { L;nZ0)@@l  
  return (T & )r; EK:Y2WZ  
} p5D5%B/  
template < typename T1, typename T2 > $]Rl__;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oMz/sL'u  
  { 5_PWGaQa  
  return (T1 & )r1; s&Z35IM8|  
} p9k4w% ~:  
} ; e2q pJ4i  
.<0=a|IAz  
template <> 9PUa?Bc`=  
class holder < 2 > v hR twi  
  { fuQ4rt[i  
public : (q~R5)D  
template < typename T > 5>N6VeM  
  struct result_1 P}+2>EU  
  { Bmi:2} j  
  typedef T & result; J& n ^y  
} ; L,yA<yrC  
template < typename T1, typename T2 > -MQZiq7H4  
  struct result_2 @*bvMEE  
  { Zm`'MsgFr  
  typedef T2 & result; :QxL 9&"  
} ; +p8qsT#7  
template < typename T > T-hU+(+hg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9*7Hoi4Ji  
  { [0d-CEp[  
  return (T & )r; JTSq{NN  
} v&k>0lV, ^  
template < typename T1, typename T2 > l7!U),x%/U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xs{:[vRW  
  { =W;t@"6>2  
  return (T2 & )r2; TEH*@~P"  
} N)9pz?*V  
} ; oqm  
L`<T'3G  
`wP/Zp{Hy  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 <Gbn PG?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W?SP .-I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: HVtr,jg  
R-=_z 6<  
return l(i, j) = r(i, j); E1$Hu{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  5xG|35Pj  
M"k3zK,  
  return ( int & )i; Y\+(rC27  
  return ( int & )j; # q0Ub-  
最后执行i = j; 7}2sIf[I  
可见,参数被正确的选择了。 Dq0-Kf,^  
bd@*vu}?}  
Pmqx ;  
n25irCD`  
ORV}j, Ym  
八. 中期总结 V%X:1 8j  
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: c^i"}2+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3bT6W, J4T  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [[";1l  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor OqEg{o5 a&  
{^PO3I  
2LhfXBWf  
pDLu+ }@  
&:!ZT=  
gaLEhf^  
九. 简化 cq'}2pob  
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。 [ HC8-N^.}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N/`TrWVF  
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\'u~B/w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ` <l/GwtAJ  
  +-*/&|^等 I_"Hgx<  
2. 返回引用。 1YF+(fk  
  =,各种复合赋值等 ?.rH;:9To  
3. 返回固定类型。 ,7n;|1`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }}4 sh5z  
4. 原样返回。 4yJ*85e]  
  operator, (T>?8 K _d  
5. 返回解引用的类型。 FUW(>0x?  
  operator*(单目) xA[Wb'  
6. 返回地址。 reqfgNg  
  operator&(单目) Wx']tFn"  
7. 下表访问返回类型。 +d6Aw}*  
  operator[] mkj;PYa  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )vEHLp.  
  operator<<和operator>> a>&;K@  
uQ)JC 7b\  
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。 % K9; qJ5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \-$b o=s.  
:_{{PY0PK  
template < typename Left > 6b#:H~ <  
struct value_return zkT`] @`J  
  { SIaUrC  
template < typename T > '[M^f+H|  
  struct result_1 H|rX$P  
  {  uu WY4j6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  K$37}S5  
} ; o+"0.B  
t?du+:  
template < typename T1, typename T2 > S|RpA'n  
  struct result_2 0i5T] )r  
  { a=:{{\1o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5v Uz  
} ; |1<]o;:  
} ; xzMeKC `  
D^N#E>,  
K#JabT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Cu ['&_@  
+qh< Fj>  
下面我们来剥离functor中的operator() !BvTJ-e)F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,E/Y@sajn+  
r {/ G\  
return l(t) op r(t) LEn=dU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _v~D {H&}  
return op l(t) ')~Y  
return op l(t1, t2) M<#)D  
return l(t) op q5'yD;[hE  
return l(t1, t2) op `lu"yF  
return l(t)[r(t)] 8XS {6<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] AihL>a%  
qmue!Fv#g  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ]@ Sc}  
单目: return f(l(t), r(t)); "&~?Hzm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5Sm5jRr  
双目: return f(l(t)); Tjeo*n^  
return f(l(t1, t2)); |;U}'|6  
下面就是f的实现,以operator/为例 IQk#  
@sg T[P*ut  
struct meta_divide H.l,%x&K  
  { :EQme0OW  
template < typename T1, typename T2 > dm/\uE'l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qUDz(bFk/  
  { V~J2s  
  return t1 / t2; C\a:eSgaC  
} 53,,%Ue  
} ; guUr1Ij  
d=4f`q0k  
这个工作可以让宏来做: 8~[C'+r  
uJ)=+Exii  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f9 l<$l  
template < typename T1, typename T2 > \ o {Xw Li  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; VM2@{V/=~  
以后可以直接用 VhH]n yi7D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aaf_3UH.B  
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 $cJN9|$6  
(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。。。) avxn}*:X.  
$)TF,-#x  
k+q6U[ce  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 OnPy8mC  
u7Y'3x,`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Io4:$w  
class unary_op : public Rettype ?lET45'  
  { }x#P<d(  
    Left l;  wc+N  
public : T956L'.+G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 49J+&G?)j  
mBpsgm:g^  
template < typename T > WRcFE<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `6BS-AVO7  
      { FbCZV3Y  
      return FuncType::execute(l(t)); d*\C^:Z  
    } Q~w G(0'8  
-o!,,XYj .  
    template < typename T1, typename T2 > ]}l+ !NV<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D 5r   
      { @;T #+!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U:P3Z3Y%  
    } d-N"mI-  
} ; gh #w%g1g  
n0_Az2   
z$BnEd.y=:  
同样还可以申明一个binary_op NKUI! [  
$vGEY7,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iq^L~RW5e  
class binary_op : public Rettype !^w\$cw&  
  { 6kF uMtjc  
    Left l; d Xo'#.  
Right r; \2<yZCn  
public : mN'9|`>V>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HsgTHe  
w)m0Z4*  
template < typename T > 9-E>n)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UQf>5g  
      { QV H'06 "{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s-N?Tzi  
    } 9;v"bc Q  
CMG`'gT  
    template < typename T1, typename T2 > r4NT`&`g?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2E ; %=e  
      { ,^IZ[D>u)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); HlL@{<  
    } 2-E71-J  
} ; {O&liU4  
dYqDL<se/I  
 hL{B9?  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 vK.4JOlRF  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行   [aS)<^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U)/Ul>dY  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 rDx],O _  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! TnU$L3k  
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。。。 ^)IL<S&h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;?lM|kK  
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) F",abp!  
下面是修改过的unary_op 7fzyD  
oJ@PJvmR&a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9]F&Fz/G  
class unary_op 8Y0<lfG  
  { IV)W|/.  
Left l; 5Kw?SRFH/  
  OO wA{]gK  
public : 0^lL,rC   
|p4OlUq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8`~3MsE"  
x5 ~E'~_  
template < typename T > vlN. OQ  
  struct result_1 P[P72WR  
  { rU^ghF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cf!k 9x9Z  
} ; Cm}UWX  
&CmkNm_B  
template < typename T1, typename T2 > @"0N@gU  
  struct result_2 K<w5[E9V.  
  { >hL'#;:f#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FHcqu_;J  
} ; .x$T a l  
/~rO2]rZ@  
template < typename T1, typename T2 > [pWDhY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l/UG+7  
  { e(\S,@VN2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8'xnhV  
} ,0~ {nQj]  
8B t-  
template < typename T > fh)`kZDk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x-#9i  
  { Mh.eAM8_  
  return OpClass::execute(lt(t)); #DRt Mrfat  
} 2P=~3g*  
;F(01  
} ; u R%R]X  
}0nB' 0|y  
_r5Ild @n  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug (@o />T  
好啦,现在才真正完美了。 }qdJ8K  
现在在picker里面就可以这么添加了: E0Y/N?  
9la~3L_g  
template < typename Right > yaXa8v'oC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const # +]! u%n  
  { V1>94/waa  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *Z2Q]?:{ i  
} nkj'AH"2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5a_!&  
uv!qE1z@':  
RF2XJJ  
_r|yt Q)  
!skiD}zd1  
十. bind BrcXn@tl  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 BXv)zE=j  
先来分析一下一段例子 d1La7|43u  
Aq]'.J =4  
GXK?7S0H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &&S4x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 eRy'N|'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GWZXRUc  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 t8N9/DZ}Q  
我们来写个简单的。 1p<?S}zg@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :tG".z  
对于函数对象类的版本: K y2xWd8  
wXGFq3`  
template < typename Func > |M>k &p,B-  
struct functor_trait LHz<=]?@  
  { W}_}<rlF  
typedef typename Func::result_type result_type; HU+H0S~g  
} ; _rJ SkZO  
对于无参数函数的版本: Z_~DTO2Qg  
FEmlC,%  
template < typename Ret >  +5mkMZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > CscJy0dB  
  { qm5pEort  
typedef Ret result_type; j77}{5@p  
} ; ~MQf($]  
对于单参数函数的版本: k$_]b0D{4  
Z|dZc wo  
template < typename Ret, typename V1 > WA5kX SdIb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > esFL<T  
  { [eP]8G\ W  
typedef Ret result_type; I_*>EA  
} ; {o<p{q  
对于双参数函数的版本: eSBf;lr=  
s? #lhI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X(z-?6N4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > OBSJbDqT  
  { 6yM dl~.  
typedef Ret result_type; EoCwS  
} ; }B/xQsTx-  
等等。。。 {*$J&{6V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j5^b~F%  
M':.b+xN  
template < typename Func > ZSt ww{Z  
struct func_return !I/kz }N@  
  { v>!}cB/6  
template < typename T > ClZyQ=UAD  
  struct result_1 /n7,B}  
  { E8<i PTJs  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P`9A?aG.Z  
} ; {Dq51  
B[X6A Qj}d  
template < typename T1, typename T2 > to=##&ld<  
  struct result_2 i}"JCqo2  
  { DP]|}8~L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n7uD(cL  
} ; W)hby`k  
} ; Sd6^%YB  
[KJL%u|8/  
:C6r N}_k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  Z5-'|h$|  
ra2q. H  
template < typename Func, typename aPicker > )ixE  
class binder_1 Nq6CvDXi  
  { 7~f6j:{|z  
Func fn; M0 8Y  
aPicker pk; oU?X"B9  
public : W^Y(FUy~  
W%cPX0  
template < typename T > b7j#a#  
  struct result_1 d6&tz!f  
  { 9Wrcl ai  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9 <m j@bI$  
} ; GqxK|G1  
b;l%1x9r  
template < typename T1, typename T2 > 1*jm9])#  
  struct result_2 iL1so+di  
  { ,[#f}|s_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s%|J(0  
} ; nHjwT5Q+Q  
gMn)<u>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jQ}| ]pj+  
sTyGi1  
template < typename T > xII!2.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '~J6 mojE  
  { B=|sLs`I  
  return fn(pk(t)); 'WCTjTob/  
} GXVGU-br  
template < typename T1, typename T2 > >.4Sx~VH2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kzXW<V9  
  { R FiR)G ,  
  return fn(pk(t1, t2)); |-D.  
} N2J!7uoQ  
} ; 2fB@zF  
S5TT  
e?WR={  
一目了然不是么? u*`GIRfWT  
最后实现bind (p!AX<=z  
-<=< T@,  
Lp=B? H  
template < typename Func, typename aPicker > DYK|"@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^XVa!s,d  
  { $*R9LPpk+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ZrS!R[  
} .Oh$sma1  
yl%F<5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DmsloPB?_  
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。 qW^l2Jff  
th,qq  
十一. phoenix ^5}3FvW  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =`H( `2  
jN0v<_PJED  
for_each(v.begin(), v.end(), o+&sodt|`  
( etVE8N'  
do_ e>.xXg6Zn  
[ 5H5Kt9DoW  
  cout << _1 <<   " , " ]3'd/v@fT  
] s2WB4U k  
.while_( -- _1), ps{(UYM=b  
cout << var( " \n " ) qcF{Kex"  
) r_m&Jl@4  
); V-3]h ba,  
?M2@[w8_  
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: ?dYDfyFfB  
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 ntejFy9_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^*OA%wg3=h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: tEj5WEnNE8  
< n{9pZ5.  
l ,.;dw  
template < typename Cond, typename Actor > XjbK!.  
class do_while 6"(&lK\^  
  { PYe>`X?  
Cond cd; f9$q.a*  
Actor act; IYPLitT  
public : w=$_',5#Z  
template < typename T > RI=B(0 A  
  struct result_1 /xzL!~g`6<  
  { &#l M$7/  
  typedef int result_type; FCPbp!q6  
} ; /2@@v|QL  
@ 2_&ti  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w[&BY  
-=w.tJD  
template < typename T > x&d<IU)5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jo@9f(hq  
  { X(\RA.64  
  do 5Fl|=G+3@g  
    { C#R9Hlb  
  act(t); hCgNS1%4  
  } .^23qCs  
  while (cd(t)); AdNsY/Y(  
  return   0 ; B|&<  
} pifgt  
} ; QZfnoKz  
h! <8=V(  
q'q{M-U<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5cU8GgN`  
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。 g2I@j3  
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。 .(-3L9T}  
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。 Sy_M!`B  
下面就是产生这个functor的类: 7vFqO;  
;1nd~0o  
"`k[ 4C  
template < typename Actor > YS*t7  
class do_while_actor oS4ag  
  { uRIr,U^  
Actor act; ]+8,@%="  
public : @ h]H_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +j,;g#d  
Syk^7l  
template < typename Cond > R/W&~t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q3:tZoeXV  
} ; !`gg$9  
;g9+*$Gw  
;#due  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cQny)2k*x  
最后,是那个do_ k8TMdWW  
>&R|t_ypw  
.JqIAC~  
class do_while_invoker .o>QBYpTw/  
  { v:chr$>j5  
public : \0$?r4A  
template < typename Actor > -l",!sV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const LM} si|  
  { Ud](hp"  
  return do_while_actor < Actor > (act); = U5)m  
} ?2M15Q  
} do_; ?=,tcN  
8HzEH-J   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^6`U0|5mRX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l},%g%}iMU  
最后来说说怎么处理break和continue }Y[.h=X  
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。 j{vzCRa>8  
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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