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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9u^za!pE  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M;g"rpM  
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, QeQwmI  
uf )!SxT  
Ayw {I#"  
Ng&K5Z/  
  class filler d<] eJ{  
  { c8l\1ce?7  
public : laCVj6Rk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Zz|et206  
} ; }!kvoV)]1  
7Or?$  
3cqc<  
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%13b$i~f  
J"eE9FLM  
0CeBU(U+|R  
NljcHe}Qy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !{r@ H+Kf  
9$sx+=(  
wVv@   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R-Tf9?)  
TY+Rol;!  
sEb*GF*.V  
lR ZuXo9<  
二. 战前分析 /jc; 2  
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。 ){J,Z*&  
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 uq!d8{IMu  
27JZwlzZ  
i:R_g]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i1qmFvksl  
  /* --------------------------------------------- */ b5 AP{ #  
vector < int *> vp( 10 ); 2ak*aI  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  =VSUE Pq  
/* --------------------------------------------- */ CrGDo9JdvT  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U4NA'1yo  
/* --------------------------------------------- */ + VhD]!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N@? z&urQi  
  /* --------------------------------------------- */ R"`<ZY6(Ou  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }1Hy[4B(k\  
/* --------------------------------------------- */  ~Ctq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {tXyz[;i1}  
F{17K$y  
X5)].[d  
yEL5U{  
看了之后,我们可以思考一些问题: @vi;P ^1!  
1._1, _2是什么? F^DDN7AKH  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 k+u L^teyS  
2._1 = 1是在做什么? (ap,3$ hS  
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。 ;:~-=\  
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。 l\bgp3.+  
CDFX>>N  
;3O=lo:$~  
三. 动工 ^hwTnW9Z1:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;`Wh^Qgi  
}@A{'q5y  
V*+Z=Y'  
IDt7KJ@hc  
template < typename T > @ ojV8  
class assignment &~N@M!`Dn  
  { mk`#\=GE  
T value; UTxqqcqEny  
public : y=e|W=<D&  
assignment( const T & v) : value(v) {} Tml>>O  
template < typename T2 > hLSas#B>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G8 CM  
} ; JN<u4\e{-&  
X./7b{Pax  
&Y8S! W@4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d+6-ten  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qJJ~#W)  
K1|xatx1V  
!-|{B3"6  
7,D6RP(b  
  class holder >KCnmi  
  { FJ V!B&  
public : p M_oIH'8:  
template < typename T > -* piC(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .^FdO$"  
  { oAq<ag\qV  
  return assignment < T > (t); =8 Jq'-da  
} /HM 0p  
} ; /-C6I:  
/: }"Zb  
~`CWpc:  
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: 4wx _@8  
V%'+ ob6  
  static holder _1; A:Kit_A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r=^?  
J*r%b+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \XgpwvO".  
而不用手动写一个函数对象。 %D<>F&h  
{wVJv1*l  
&/]g@^h9  
)p+6yH  
四. 问题分析 \m3ca-Y  
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。 {-e|x&-  
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。 T.#Vma  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]=T-C v=t  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5(&'/U^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i|OG#PsY-  
~_hn{Ou s  
五. 问题1:一致性 (GDW9:  
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?| H6%%n X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 iz\GahK  
222Mm/QN  
struct holder . KzU7  
  { ]='zY3  
  // D eM/B5qw  
  template < typename T > %Ig3udcY?  
T &   operator ()( const T & r) const IO]%AL(.;  
  { +OX:T) 4h6  
  return (T & )r; z!:%Hbh=  
} m?pm)w  
} ; <aGfQg|554  
,e5#wz  
这样的话assignment也必须相应改动: -_"6jU  
je^=gnq  
template < typename Left, typename Right > 72{Ce7J4  
class assignment 0l>4Umxr{J  
  { )l"py9STF  
Left l; X) xeq  
Right r; NE2P "mY  
public : d{G*1l(X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M*lCoJ  
template < typename T2 > <vUhJgN2/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "jMSF@lr  
} ; $@Kwsoh'  
a!H t81gj  
同时,holder的operator=也需要改动: Yl0_?.1 z  
SdQ"S-H  
template < typename T > <WRrB `nO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r*XEne  
  { k86j& .m_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l#k&&rI5x.  
} &d/x1=  
;<)<4N"  
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。 :B"Y3~I  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bAZ x*qE=  
TIre,s)_  
return l(rhs) = r; l.`f^K=8  
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。 EsKOzl[c:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TG@ W:>N(  
(nLT 8{>0  
template < typename Tp > ^L"ENsOs  
class constant_t S1D=' k]  
  { vo JmNH  
  const Tp t; /7[X_)OG  
public : $PE{}`#g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Qvl3=[S  
template < typename T > oZSPdk  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Qy_! +q  
  { }{( J *T  
  return t; 8ZPjzN>c6  
} mcqLN5  
} ; 5}MjS$2og  
D*o5fPvFO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L>.* ^]  
下面就可以修改holder的operator=了 s%l`XW;v  
LOf)D7T  
template < typename T > bIP%xl Vp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @^UnrKSd  
  { HyKv5S$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); CZ4Nw]dtR  
} y|(C L^(  
aq-R#q  
同时也要修改assignment的operator() hX&Jq%{oa  
gOL-b9W  
template < typename T2 > (+lCh7.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %MH!L2|  
现在代码看起来就很一致了。 8^>qzaf 8  
|E5\_Z  
六. 问题2:链式操作 j8#xNA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ia!B8$$'RP  
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。 uEX+j  
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。 }{S f*  
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。 V4>qR{5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D,sb {N  
DL]\dD   
template < typename T > z(g6$Y{  
struct result_1 MR`lF-|a|  
  { `<x((@#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ilr'<5 rq  
} ; S&Szc0-|k  
ngI3.v/R  
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: _Z{EO|L  
-gK*&n~  
template < typename T > NL} Q3Vv1.  
struct   ref L2<IG)oXU  
  { :N>n1tHL;A  
typedef T & reference; :Cdqj0O3u  
} ;  J*FUJT  
template < typename T > EPu-oE=HW4  
struct   ref < T &> y13Y,cz~B  
  { 5[5|_H+0  
typedef T & reference; 0LD$"0v/C3  
} ; Uuq*;L  
#WqpU.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5R}K8"d  
m]D3ec\K'  
template < typename T > 8K@>BFk1.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w8iXuRv  
  { /*kc|V  
  return l(t) = r(t); i2&I<:  
} J@lQzRqRb  
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。 lV M )'m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ONU,R\jMb-  
qayM 0i>>  
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 7I4<Dj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ##r9/`A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 W:hg*0z-*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 XT` 2Z=  
最后的布局是: M,we9];N  
                Add Q@0Zh, l  
              /   \ 3]wV 1<K  
            Divide   5 KJ#SE|  
            /   \ oGvk,mh"(  
          _1     3 @t{`KB+ ^  
似乎一切都解决了?不。 "OWW -m  
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。 -|g9__|@  
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。 )kk10AZV-E  
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: #w6ty<b;  
Hzc5BC  
template < typename Right > 6tZ ak1=V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 64LAZE QX  
Right & rt) const [~{'"-3L0  
  { ;m#_Rj6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?mn&b G  
} 57( 5+Zme  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =lZtI6tZ  
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。 x +]ek  
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。 =Vat2'>+  
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。 /mG-g%gE  
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。 u ?7^+z  
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? G<M9 6V  
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: u8r<B4k  
z0T9tN!(  
template < class Action > aE 2=  
class picker : public Action 0T2^$^g  
  { K3xt,g  
public : w:nLm,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FxdWJ|rN9D  
  // all the operator overloaded /1h ${mo~  
} ; d.xT8l}sS  
-^ R?O  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 3-v&ktD&N'  
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: ?<efKs  
K,5_{pj  
template < typename Right > Plj>+XRO  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;Z.sK-NJ4  
  { p)Fi{%bc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w JF(&P  
} L ARMZoyi  
kca#ssN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @~&1!  
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。 b ,e"x48q  
~xt]g zp{  
template < typename T >   struct picker_maker "h7Np/ m3  
  { ^H`4BWc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4L/nEZ!Nsu  
} ; $[0\Th  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Go)}%[@w  
  { K1CgM1v  
typedef picker < T > result; w0PAtu  
} ; R5N~%Dg)3  
^Eif~v  
下面总的结构就有了: te;VGpv.  
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。 :_[pZ;-@  
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。 y*e({fio_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sL], @z8<k  
至此链式操作完美实现。 {RN-rF3w  
sB0m^Y'  
JH._/I  
七. 问题3 3}5Ya\x  
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。 }CM#jN?(  
BVG.ZZR})  
template < typename T1, typename T2 > 2(k m]H^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :%<'('S |  
  { .^8rO ,H[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); c)Ne/E{!0  
} s\e b  
%?Q<  
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: HdRwDW@7=  
#xh M&X  
template < typename T1, typename T2 > cb }OjM F  
struct result_2 j [4l'8Ek  
  { Uc9hv?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E&dxM{`  
} ; rN'8,CV  
M>ntldV#g%  
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? PkcvUJV  
这个差事就留给了holder自己。 7U:{=+oLR  
    v >cPr(  
L),r\#Y(v  
template < int Order > {__NVv  
class holder; }b^x#HC  
template <> vG:S(/\>  
class holder < 1 > V;"Rp-`^  
  { !b?cY{  
public : K!(hj '0.  
template < typename T > U#`2~Qv/1  
  struct result_1 D*'sOB(  
  { B\tm  
  typedef T & result; 70{B/ ($  
} ; lE$(*1H  
template < typename T1, typename T2 > [I gqK5@  
  struct result_2 wW7#M  
  { e4FR)d0x  
  typedef T1 & result; aH\A  
} ; ko"xR%Q  
template < typename T > (5 e4>p&+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gF:| j(  
  { qq"0X! w  
  return (T & )r; =1\mLI}@  
} 0|ekwTx.  
template < typename T1, typename T2 > {E.A?yej9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B:ugEAo_  
  { qW S"I+o,S  
  return (T1 & )r1; : . PRM+  
} [WI'oy  
} ; EUW>8kw0  
~-UO^$M-  
template <> h:i FLSf  
class holder < 2 > HGF&'@dn  
  { vXg^K}a#  
public : _<'?s>(U'  
template < typename T > T1%}H3  
  struct result_1 K5F;/ KR"  
  { ^ywDa^;-  
  typedef T & result; uSv]1m_-]  
} ; H.[nr:  
template < typename T1, typename T2 > %<`sDO6Q?  
  struct result_2 .\ :MB7p  
  { tAkv'.  
  typedef T2 & result; 5> !N)pA  
} ; 'EN80+xYX  
template < typename T > n. vrq-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Rm`P.;%  
  { WLiFD.  
  return (T & )r; N*+WGsxl$z  
} |Xt6`~iC  
template < typename T1, typename T2 > _na/&J 6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hV&"  
  { 6{I6'+K~  
  return (T2 & )r2; ;U#=H9_  
} ^oR qu  
} ; 4'td6F  
a:;7'w'  
#Z,@yJ2wl  
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> >。 dptfIBYc+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !x! 1H5"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: bXA%|7*  
WWC&-Ni  
return l(i, j) = r(i, j);  FL b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g_0| `Sm  
n2|@Hz_  
  return ( int & )i; AR{$P6u!%|  
  return ( int & )j; O$N;a9g  
最后执行i = j; ;.^! 7j  
可见,参数被正确的选择了。 (}s& 84!  
@$nh6l>i  
z]D/Qr  
% bKy  
gLg.mV1<  
八. 中期总结 <$ qT(3w<y  
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: #fk1'c2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [("2=Uz;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .m.Ga|;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O8Z+g{  
db@^CS[P  
0O>M/ *W  
pE%*r@p4&4  
%:j`%F;R  
E)wf'x  
九. 简化 PXML1.r$Q  
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。 e,d}4 jy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @|s$ :;(=  
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: nW<nOKTnk_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 bjI3xAs~  
  +-*/&|^等 Z!*6;[]SfG  
2. 返回引用。 ~NLthZ (O  
  =,各种复合赋值等 ?zfm"o  
3. 返回固定类型。 KK{_s=t%<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) lM#,i\8Q  
4. 原样返回。 u6%\ZK._ \  
  operator, )&Z`SaoP|J  
5. 返回解引用的类型。 I8c:U2D  
  operator*(单目) `\'V]9wS  
6. 返回地址。 PHJHW#sv  
  operator&(单目) *!E~4z=  
7. 下表访问返回类型。 %m [l/,2x  
  operator[] bdfs'udt9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R0mkEM  
  operator<<和operator>> j<`3xd'  
`VvQems  
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。 #f%fY%5q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mwsdl^c  
apt$e$g  
template < typename Left > :X:s'I4J D  
struct value_return [rW];H8:~  
  { x-W~&`UU  
template < typename T > j"fx|6l)  
  struct result_1 q8n@fi6  
  { W*Ow%$%2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %I{>H%CjE  
} ; 6J@,bB jVz  
A&M(a  
template < typename T1, typename T2 > Z1:<i*6>D  
  struct result_2 B/o8r4[80  
  { C+"c^9[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; HF"TS*  
} ; IP@3R(DS%  
} ; U$3DIJVI  
8@LUL)"  
wLb:FB2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4jGN:*kZ  
t0r0{:  
下面我们来剥离functor中的operator() +@yU `  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oI'& &Bt  
Ab>Kfr#  
return l(t) op r(t) ]mz'(t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qkz|r?R)  
return op l(t) [h !i{QD  
return op l(t1, t2) bfm+!9=9S  
return l(t) op iOSt=-p  
return l(t1, t2) op d R=0K  
return l(t)[r(t)] uA;#*eiA/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] '[HQ}Wvn  
>`/s+V  
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: cvE)  
单目: return f(l(t), r(t)); QgQclML1|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u;!h   
双目: return f(l(t)); bsr]Z&9rrk  
return f(l(t1, t2)); :I7mM y*  
下面就是f的实现,以operator/为例 4_sJ0=z-  
R*0mCz^+h  
struct meta_divide ,zr,>^ v  
  { .tppCy  
template < typename T1, typename T2 > 0rz1b6F5,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *po o.Zz  
  { Km!ACA&s6  
  return t1 / t2; iSR"$H{  
} BFhEDkk  
} ; nB5\ocJ  
\13Q>iAu  
这个工作可以让宏来做: *3!r &iY  
w!v^6[!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q5JQx**g  
template < typename T1, typename T2 > \ fA]sPh4Uag  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 023uAaI^3r  
以后可以直接用 9v;HE{>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .'Q*_};W  
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 GQk/ G0*&  
(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。。。) e$WAf`*  
6({)O1Z  
[]aw;\7}Y  
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 %<+uJ'pj  
3$q#^UvD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GDe,n  
class unary_op : public Rettype UKV<Ye|  
  { x?lRObHK  
    Left l; WT")tjVKA  
public : _| cSXZ|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} TQ:5@1aT  
%3"3V1  
template < typename T > m. p'LF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F$jy~W_  
      { &|}QdbW  
      return FuncType::execute(l(t)); ^#mWV  
    } 2boyBz}=S  
/; /:>c  
    template < typename T1, typename T2 > Vdefgq@<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y`{62J8oy  
      { ,c$tKj5ulQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ujkWVE'  
    } _b>{:H&\  
} ; _-TW-{7bh  
@ S[As~9X  
YVv E>1z  
同样还可以申明一个binary_op Yy 0" G  
@ext6cFe3<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r&B0 -7r  
class binary_op : public Rettype 6}Tftw$0z  
  { S)wP];]`K  
    Left l; A+foc5B  
Right r; +boL?Ix+  
public : d$x vEm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cYe2 a "  
u-s*k*VHoc  
template < typename T > ,}@4@ >?K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #NGtba  
      { 7&wxnxSk^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I{>Z0+  
    } )8rF'pxI  
o _l_Yi  
    template < typename T1, typename T2 > 3 yb]d5:U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZzTkEz >  
      { zh0T3U0D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >o{JG(Rn  
    } 4e.19H9  
} ; E`(=n(Qu  
=)c-Xz  
_?cum ~A@  
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 )g^qgxnnV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^BRqsVw9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mD ZA\P_  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 WQ8 "Jj?k6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^'M^0'_"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。。。 6| o S 5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 , .~ k  
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) 2gkN\w6zQ  
下面是修改过的unary_op r-!Qw1  
!9YCuHj!p  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m a@V>*u  
class unary_op #qF 1z}L(  
  { =Hn--DEMg  
Left l; /3^XJb$Sa  
  .I_<\h7  
public : 5p}j{f  
_>;MQ)Km~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1 hFh F^  
|ka/5o  
template < typename T > 3RGmmX"?G  
  struct result_1 `{h)-Y``  
  { dR< d7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |39,n~"o&  
} ; -P|claO0  
hDSf>X_*_G  
template < typename T1, typename T2 > Cd=$XJ-b  
  struct result_2 7}~w9jK"F  
  { [ 't.x=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yhbU;qEG9  
} ; N\Lu+ x5  
PX/{!_mM  
template < typename T1, typename T2 > Z'2AsT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $57Q g1v  
  { X0^@E   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /FC HF#yK  
} S2E z}*plp  
,.V<rDwN&  
template < typename T > ]dJ"_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tA< UkPT  
  { kqj)&0|X  
  return OpClass::execute(lt(t)); F:P2:s<d-  
} rb4;@&  
`o }+2Cb  
} ; PMbZv%.,-  
[pm IQ228  
~+t@7A=  
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 u*I'c2m  
好啦,现在才真正完美了。 Q8h0.(#-  
现在在picker里面就可以这么添加了: =. \hCgq  
&k_*Y- l7]  
template < typename Right > umq6X8K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T* 0;3&sA  
  { Keo<#Cc?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hF@%k ;I  
} {'wvb "b  
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。 =fnBE`Uc  
n YUFRV$  
(.@peHu)#  
=M*pym]QSY  
-2[4 @  
十. bind BgT ^  
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。 S#8)N`  
先来分析一下一段例子 D QxuV1  
1Hr1Ir<KR  
7 rRI-wZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i\/'w]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1_f+! ns#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Udtz zka  
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。 ElB[k<  
我们来写个简单的。 c"lwFr9x7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T"za|Fo  
对于函数对象类的版本: W3>9GY90R  
V-go?b`  
template < typename Func > F09%f"9  
struct functor_trait "h[)5V{  
  { fvH{ va.  
typedef typename Func::result_type result_type; R59iuHQ[  
} ; m^qFaf)6  
对于无参数函数的版本: K`9~#Zx$  
=_C&lc"  
template < typename Ret > 5j]!r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pQ0*)}l,  
  { 8/tB?j  
typedef Ret result_type; |T/OOIA=sI  
} ; a5 ZXrWv  
对于单参数函数的版本: ?uL-qsU  
H.;}%id  
template < typename Ret, typename V1 > 3ddw'b'aQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~>9G\/u j  
  { bK0(c1*a[e  
typedef Ret result_type; 9,_~qWw  
} ; S g1[p#U  
对于双参数函数的版本: SZrc-f_  
^ }5KM87  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fu~iF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f9>pMfi:@  
  { yBs-bp"-  
typedef Ret result_type; Hqs-q4G$  
} ; A~nqSe  
等等。。。 q|]CA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _wb]tE ~g  
l\V1c90m  
template < typename Func > 'R-\6;3E>9  
struct func_return `~=z0I  
  { w{[^  
template < typename T > FqbGT(QB0  
  struct result_1 srN7  
  { }F.k,2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^8 ,prxaok  
} ; %au>D  
O-UA2?N@j  
template < typename T1, typename T2 > y_n4Y[4g  
  struct result_2 vI(LIfe;  
  { dz/@]a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1DAU *^-  
} ; *`w>\},su  
} ; m`8{arz2  
c\rP -"C  
0H4|}+e  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 e4Ibj/  
Pm2LB<qS  
template < typename Func, typename aPicker > l\AdL$$Mb  
class binder_1 r`Fs"n#^-4  
  { S{e3aqT#N  
Func fn; V~/@KU8cH  
aPicker pk; '9.@r\g  
public : M"s:*c_6  
!^MwE]  
template < typename T > ue7D' UZL>  
  struct result_1 V 1d#7rP  
  { ?b(wZ-/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rWNe&gFM  
} ; [c1Gq)ht  
pl@K"PRE  
template < typename T1, typename T2 > G?,3Zn0  
  struct result_2 %Ul,9qG+  
  { JK!`uG+v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J?Y,3cc.  
} ; fP4P'eI  
`.~S/$a.&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w<!,mL5 N  
\l3z <\  
template < typename T > L58H)V3Pn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c9jS !uDMK  
  { n>eDN\5  
  return fn(pk(t)); Y{dX[^[  
} 7n84`|=  
template < typename T1, typename T2 > 4,:I{P_>6B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y&,}q_Z:  
  { t`hes $E  
  return fn(pk(t1, t2)); -lfDoNRhQ  
} %4M,f.[e  
} ; DS%]7,g]  
O[U`(A:  
@.k^ 8hc  
一目了然不是么? X8*~Cf73u  
最后实现bind F~rl24F  
l{^s4  
v36Z*I6)5  
template < typename Func, typename aPicker > x 4LPrF1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  ^ b5+A6?  
  { Io IhQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <uFj5.  
} R%}<z*~NE@  
*rxYal4ad  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $u ,6x~>  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Ici4y*`M  
7;TMxO=bra  
十一. phoenix ,37<F XX,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;q%z\gA  
JBc*m  
for_each(v.begin(), v.end(), <a_ (qh@B  
( "v0bdaQH3  
do_ ,m0 M:!hK  
[ mc2uI-W  
  cout << _1 <<   " , " wS,fj gX  
] 7>r[.g  
.while_( -- _1), |"Zf0G  
cout << var( " \n " ) ^K J#dT  
) 9:xs)t- _  
); z8kebS&5  
V,& OO  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: e#}Fm;|d  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 6Ktq7'Z@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +{;wOQ.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fXnewPr=#  
*a|575e< z  
3jW&S  
template < typename Cond, typename Actor > 4|cRYZj5  
class do_while ` wj'  
  { R64f0N K.  
Cond cd; 6)i>qz).  
Actor act; s}UJv\*  
public : LTA0WgzR)  
template < typename T > ,vMAX?c  
  struct result_1 gWjr|m<  
  { wmR~e  
  typedef int result_type; ^@=4HtA  
} ; lqrI*@>Tz  
,1CmB@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b$nev[`{6  
2-UD^;0  
template < typename T > $g VbeQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >;j&]]-&  
  { W79.Nj2`  
  do qG~6YCqii  
    { `?l /HUw  
  act(t); yXEI%2~)  
  } UYy #DA  
  while (cd(t)); {=J:  
  return   0 ; {gu3KV  
} |}YxxeAk  
} ; G9j f]Ye;  
jHHCJOHB8  
O+< +yQl  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "8?Fl&=Q  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Dz2Z (EXI~  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }Cfl|t<5f  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |-*50j l  
下面就是产生这个functor的类: S{MB$JA  
U %BtBPL  
E|RC|Sz=u  
template < typename Actor > ?0sTx6x@  
class do_while_actor GCr]x '  
  { n?D/bXp  
Actor act; ?5};ONjN  
public : 7l*vmF6Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} U6H3T0#  
/f oI.S  
template < typename Cond > D(<0tU^[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; W)o*$c u  
} ; B2LXF3#/  
y|0/;SjV  
p0CPeH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WL,2<[)Ew  
最后,是那个do_ c 8Q2H  
]b1>bv%  
N|"kuRN#  
class do_while_invoker jyyig%  
  { b9T6JS j  
public : DYIp2-K  
template < typename Actor > hz<TjWXv'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const : #n>Q1}x  
  { Tw*p^rU  
  return do_while_actor < Actor > (act); *$;Zk!sEF  
} %2\Pe 2Z  
} do_; K/}x'*=  
`Z{s,!z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z_KCG2=5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DMp@B]>  
最后来说说怎么处理break和continue 3'A0{(b  
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。 fJk'5kv  
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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