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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }6Y D5?4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 i7@qfe$fR  
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, Dw\)!,,i7U  
|g o jb  
NI(fJ%U  
qIm?F>> @  
  class filler 0UV5}/2rP  
  { mM*jdm(!  
public : ARcPHV<(2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W*D]?hXU;  
} ; 2=?/$A9p  
4}mp~AXy;z  
vn5X]U"  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: p8yn? ~]^  
@|yRo8|  
j Wa%vA  
F_KPhe$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 014p= W  
M]\p9p(_  
] qT\z<}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,mpvGvAI  
`jl 1Q,~2r  
1_chO?&,I  
>G4EiJS  
二. 战前分析 l`#XB:#U  
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。 F%Te0l  
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 xR9<I:^&  
UG)XA-ez  
#Y)Gos  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Oy U[(  
  /* --------------------------------------------- */ /CpU.^V  
vector < int *> vp( 10 ); kpxWi=y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ('SA9JG  
/* --------------------------------------------- */ T6 K?Xr{_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f 7g?{M  
/* --------------------------------------------- */ Oa[G #  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |nfFI  
  /* --------------------------------------------- */ [^iQE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a}oFL%=?  
/* --------------------------------------------- */ Vl91I+Ev  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); KY1(yni&8[  
+ -[M 7J  
)v1y P  
f:/[  
看了之后,我们可以思考一些问题: D{%l 4og  
1._1, _2是什么? Pfy2PpA  
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。 zli@XZ#  
2._1 = 1是在做什么? +/">]QJ  
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。 Z/y&;N4  
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。 v]"W.<B,  
*2K/)(  
;<aT| 4  
三. 动工 Im7t8XCG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5"x=kp>!d  
$L~?!u&N  
f-w-K)y$ht  
k!{0ku}]  
template < typename T > ck=x_HB1  
class assignment ^/K]id7 2  
  { 6 WD(  
T value; %kod31X3<  
public : g{t)I0xm  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4G:?U6  
template < typename T2 > RmR-uQU-c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ; O6Ez-"  
} ; (?9@nS  
PP2>v|  
|4=Du-e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {FIr|R&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hKZ<PwBi  
V^n?0^o  
2ZZ%BV!s  
lT`y=qR|  
  class holder ;zMZ+GZ?;+  
  { @X_<y  
public : x WZ87  
template < typename T >  j-H2h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  b7]MpL  
  { O{4G'CgN(  
  return assignment < T > (t); AW;ncx;  
} 7W)*IJ  
} ; Yy,i,c`r  
gpIq4Q<  
KdBE[A-1^M  
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: +prr~vgE  
*0EB{T1  
  static holder _1; \yQs[l%J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j %3wD2 l  
cph&\ V2jt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e`N/3q7  
而不用手动写一个函数对象。 <)f1skJsP  
3lkz:]SsE  
dX720/R  
5,i0QT"  
四. 问题分析 /h.hFM/  
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。 E41ay:duAl  
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。 GN&-`E]-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W%6Y?pf)z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |8DMj s()*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )z:"P;b"Nl  
X,ES=J0  
五. 问题1:一致性 Wu{cE;t  
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?| t08E 2sI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lhp.zl  
w=|"{-ijo  
struct holder j'2:z#  
  { 8p91ni'  
  // '}F=U(!  
  template < typename T > ./Y5Vk#Rp\  
T &   operator ()( const T & r) const Cyn_UE  
  { AW\#)Em  
  return (T & )r; UWf@(8  
} =!V-V}KK-  
} ; 9fj8r3 F#  
.huk>  
这样的话assignment也必须相应改动: ::&hfHR*P  
h)~i ?bq!/  
template < typename Left, typename Right > UP+4xG  
class assignment OG!+p}yD]  
  { kuQ+MQHs  
Left l; [k<w'n*  
Right r; UA%tI2  
public : EN\ uX!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UHaY|I${U  
template < typename T2 > x5Z(_hU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9pehQFfH  
} ; uhf% z G  
l ;fO]{  
同时,holder的operator=也需要改动: Ok*aP+Wq  
O{Y_j&1  
template < typename T > _d J"2rx  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "QV?C  
  { ]ssX,1#Xh  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); DO5H(a  
} 0|L%)'F  
F?3zw4Vt~  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ]Av)N6$&-Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?T (@<T  
iN]#XIQ%  
return l(rhs) = r; {*lRI  
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。 3<:m;F*#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ww^!|VVa  
(G#QRSXc\  
template < typename Tp > o;^k"bo6   
class constant_t PDQ\ND  
  { tl@n}   
  const Tp t; %aHQIoxg  
public : exfJm'R?n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {CVn&|}J  
template < typename T > RY\[[eG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;v=v4f'+  
  { FKVf_Ncf%  
  return t; $,&3:ke1  
} 4!,`|W1  
} ; P+/6-CJ  
X v2u7T\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'U %L\v,  
下面就可以修改holder的operator=了 Q9C; _Up  
k >aWI  
template < typename T > ?yq $ >Qba  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5Y}=,v*h}  
  { NMCMY<o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -sqoE*K[8  
} 0)Wrfa  
B?|url6h  
同时也要修改assignment的operator() +. `  I  
+ NpH k  
template < typename T2 > ^|+;~3<J  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <lxE^M  
现在代码看起来就很一致了。 `& rt>Bk /  
^XbN&'^,HL  
六. 问题2:链式操作 DFUW^0N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _w\A=6=q|  
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。 U$+G9  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Kz`g Q|S  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 'nR'o /!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :t#N.[=&#  
tPb$ua|  
template < typename T > N*CcJp{Q  
struct result_1 P!*G"^0<  
  { )vcyoq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hCX_^%  
} ; G&?,L:^t  
^]A,Q%1q^  
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: &!=[.1H<  
P+j5_V{\b  
template < typename T > r: :LQ$  
struct   ref LE1#pB3TG  
  { iXJ3B&x  
typedef T & reference; dRXEF6G  
} ; 2 &+Nr+P  
template < typename T > +uD4$Wt_F  
struct   ref < T &> HAtf/E]  
  { K>a+-QWK3  
typedef T & reference; ;I5u"MDHGI  
} ; 0K *|B.O  
]3/_?n-"`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <RFT W}f!  
B{^ojV;]m  
template < typename T > `Zm- F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const TjswB#  
  { $afE= qC*  
  return l(t) = r(t); f'>270pH  
} 4U1!SR]s  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Ld?-Ik~fF>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^ rB7&96C,  
6|O2i j-J  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &~SPDiu.t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: w '<8l w  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p!wx10b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X-$\DXRIo  
最后的布局是: jZ5 mpYUO  
                Add jwe^(U  
              /   \ E7K(I ?  
            Divide   5 bx5f\)  
            /   \ !B#Lea  
          _1     3 5jb/[i^V  
似乎一切都解决了?不。 *co=<g]4KY  
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。 \`!M5FJ  
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。 -x)zyq6  
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: REe<k<>p~  
zv%9?:  
template < typename Right > s:fy *6=[Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Gd]!D~[1  
Right & rt) const "{&?t}rj+  
  { 0bt"U=x4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F*bmV>Qq  
} %v_w"2x;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [It E+{U  
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。 ^-24S#KE  
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。 _W3>Km-A=/  
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。 xMb)4cw}  
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。 j1yW{  
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? _^;;vR%   
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: 7a4b,-93  
t5qNfiKC  
template < class Action > 6]/LrM,23  
class picker : public Action *&m{)cTs  
  { Tr} r` %  
public : J'%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j> ?0Y  
  // all the operator overloaded NFEF{|}BM  
} ; SG)hrd  
^F*G  
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。 vwlPFr Ll  
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: ks=l Nz9  
}aPx28:/  
template < typename Right > !D_Qat  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  bK7j"  
  { |BO!q9633V  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BaLvlB  
} 905%5\Y  
xw)$).yc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^hpdre"  
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。 $Ka-ZPy<#  
*gJ:irah  
template < typename T >   struct picker_maker I1IuvH6  
  { m~LB0u$ac  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c']3N  
} ; 123 6W+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h7}D//~p  
  { f:=y)+@1My  
typedef picker < T > result; )_|;h2I  
} ; E>bK-jG  
Vm_waa  
下面总的结构就有了: (4hCT*  
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。 K!JXsdHK  
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。 w;LIP!T#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (zVT{!z  
至此链式操作完美实现。 kb27$4mm  
-*Voui  
g3} K  
七. 问题3 *~t&Ux#hj  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ,-C%+SC  
pCE,l'Xa  
template < typename T1, typename T2 > E3):8>R;1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0gI^GJN%Y!  
  { yJ\K\\]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O>5xFz'm  
} qqmhh_[T  
yo#aX^v~y  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: <"93  
r34q9NFT5  
template < typename T1, typename T2 > Gk!06   
struct result_2 HF2w?:  
  { w?r   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w:|BQ,  
} ; rF/k$_bFt  
Rl. YF+YH  
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? (}]ae*  
这个差事就留给了holder自己。 20Umjw.D  
    1Qc>A8SU  
0|RFsJ"  
template < int Order > ,)S(SnCF  
class holder; C EzTErn  
template <> TVkC pO,H  
class holder < 1 > 7Fg-}lJAC  
  { t_VF=B^LuR  
public : 8lI'[Y?3.  
template < typename T > &jg..R  
  struct result_1 mbij& 0  
  { j>OuNeo@4  
  typedef T & result; MmZs|pXk  
} ; 0R#T3K}  
template < typename T1, typename T2 > ]TE,N$X  
  struct result_2 ceW,A`J  
  { >~nc7j u  
  typedef T1 & result; P?.j wI  
} ; %,Pwo{SH  
template < typename T > LD.^.4{c:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ._6|epJ#  
  { 'S[&-D%(3  
  return (T & )r; ZwC\n(_y  
} ^lt;K{  
template < typename T1, typename T2 > L\CufAN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F!LVyY"w  
  { yV'<l .N  
  return (T1 & )r1; shn{]Y  
} )[w_LHKI  
} ; OdZLJt?g  
B%.XWW$  
template <> J Uf{;nt  
class holder < 2 > XOdkfmc+s'  
  { ,h#U<CnP#  
public : ^:(:P9h  
template < typename T > ZRK1 UpP  
  struct result_1 % T2C0P  
  { )|Ho"VEmg  
  typedef T & result; MFHc>O DA  
} ; K|OowM4tv  
template < typename T1, typename T2 > ]+OHxCj:  
  struct result_2 2I!L+j_  
  { ]tu:V,q  
  typedef T2 & result; TB8a#bK4  
} ; Nydhal00  
template < typename T > lrE|>R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `:4\RcTb/  
  { e%B;8)7  
  return (T & )r; HxH.=M8S_  
} `;:zZ8*  
template < typename T1, typename T2 > XW^Sw;[efZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cP]5Qz   
  { B!z-O*fLE1  
  return (T2 & )r2; hPM:=@ N$  
} {eQ')f  
} ; TqZ&X| G  
Mzbbr57n  
?)60JWOJ1  
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> >。 ~<)CI0=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W{{{c2 .  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =VctG>ct|  
gmU0/z3&  
return l(i, j) = r(i, j); Yw\7`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k *#fN(_  
Wl4T}j  
  return ( int & )i; clcj5=:  
  return ( int & )j; s-z*Lq*  
最后执行i = j; ?11\@d  
可见,参数被正确的选择了。 EE^ N01<"\  
xIrRFK9[Q  
C8J3^ ?7E  
us:V\V  
dWCUZ,6}  
八. 中期总结 =N +Ou5D  
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: #hNp1y2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M< T[%)v  
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?7vcN+-t)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZgXn8O[a  
}`SXUM_sD`  
IO(Y_7  
#4iiY6  
0( s io\  
y'a(>s(  
九. 简化 1e0O-aT#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。 +Yuy%VT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 EK-Qa<[|  
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: &)8-iO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d+6 by,'  
  +-*/&|^等 5_d=~whO&2  
2. 返回引用。 <MPoDf?h  
  =,各种复合赋值等 e-taBrl;  
3. 返回固定类型。 ]{[8$|Mg  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,sM>{NK 9R  
4. 原样返回。 e>Z F? (a0  
  operator, HfF4BQxm  
5. 返回解引用的类型。 `wyX)6A|bt  
  operator*(单目) 9O%4x"*PO  
6. 返回地址。 `F#<qZSR  
  operator&(单目) L 1fK  
7. 下表访问返回类型。 T%Vg0Y)P;  
  operator[] Xgy)Z:R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A ko}v"d  
  operator<<和operator>> =h083|y>  
l<](8oc. w  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 WF6'mg^^?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I& `>6=)  
V!'N:je  
template < typename Left > ]wMp`}$b@L  
struct value_return +UK".  
  { 0P5!fXs*  
template < typename T > yxECK&&P0#  
  struct result_1 "dKYJ&$  
  { $jd>=TU|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "! yKX(aTX  
} ; 4LCgQS6  
No\H QQ  
template < typename T1, typename T2 > -zeodv7  
  struct result_2 !  Z e  
  { &wZ ggp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; iwHy!Vi-5  
} ; cU y,q]PO  
} ; I6]|dA3G  
a.|4`*1[;  
/S]W< 8d  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =A6/D    
62BJ;/ ]  
下面我们来剥离functor中的operator() `.# l_-U{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G-U%  
)P^5L<q>|  
return l(t) op r(t) u}QB-oU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 23/!k}G"  
return op l(t) kRs24 =  
return op l(t1, t2) /`iBv8!  
return l(t) op /H)K_H#|;  
return l(t1, t2) op tQ7DdVdix  
return l(t)[r(t)] :x*8*@kC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (D'Z4Y  
L3Leb%,!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 9T47U; _)  
单目: return f(l(t), r(t)); \?,'i/c-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); O&# bC  
双目: return f(l(t)); U~8.uldnF  
return f(l(t1, t2)); #vy:aq<bjE  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZQvpkO7}M  
JM{S49Lx  
struct meta_divide z8 bDBoD6  
  { 28[dTsd%  
template < typename T1, typename T2 > ,jBd3GdlZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q6y883>9  
  { |Xblz1>DF  
  return t1 / t2; =*.Nt*;;  
} gmfux b/  
} ; j%iz>  
K!?T7/@  
这个工作可以让宏来做: 0s = h*"[  
_=Y]ZX`j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %S8e:kc6  
template < typename T1, typename T2 > \ 6Q,-ZM=Z_p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1<]g7W  
以后可以直接用 j380=? 7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f\"Qgn  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 w,NK]<dU@  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 5y! 4ny _  
buo_H@@p{s  
g$~3@zD  
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 :X[(ymWNE  
Q>nq~#3?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @v9 PI/c  
class unary_op : public Rettype 9`\hG%F  
  { kZ+nL)YQ#  
    Left l; (US]e un  
public : "U34D1I )#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9+.0ZP?  
SMaC{RPQ  
template < typename T > SU"-%}~O#,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o)KF+[^  
      { KyW6[WA9  
      return FuncType::execute(l(t)); 1TfK"\  
    } !v|j C  
*L8Pj`zR  
    template < typename T1, typename T2 > nM  D^x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PYqx&om  
      { \_FX}1Wc2.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^Sx 0t  
    } gd[jYej'RP  
} ; 6\)61o_1|  
EA%(+tJ^0  
/ Dj6Bj }  
同样还可以申明一个binary_op go/]+vD  
J_R54Y~vu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DW@PPvfs  
class binary_op : public Rettype V'~] b~R  
  {  W-@A  
    Left l; R-J\c+C>W  
Right r; S2K_>kvG)~  
public : +Y,>ftN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _*6nTSL  
STs~GOm-  
template < typename T > T F&xiL^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zcD&xoL\H  
      { |$#u~<r_ w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CQ2{5  
    } M(x5D;db/  
i;c0X+[  
    template < typename T1, typename T2 > aM?Xi6 U5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $6h:j#{JE  
      { p*F&G=ZE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >- ]tOH,0  
    } S*],18z?  
} ; [wP;g'F  
mq$'\c 9.  
,xB&{ J  
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 BFt?%E/]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ojq>4=Z\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rOw""mE  
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。 ZO{uG(u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! EP&iG%(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。。。 Hv(0<k6oH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 MPA<?  
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) 5b3Wt7  
下面是修改过的unary_op x;S v&  
!p4w 8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IBb3A  
class unary_op /J`8Gk59  
  { v'Gqdd-#)  
Left l; Rv ?G o2  
  ;$l!mv 7  
public : LEvdPG$)  
CFAz/x@%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `o yz"07m  
#o_`$'>  
template < typename T > G!T)V2y  
  struct result_1 S{{D G  
  { +Sv`23G@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  d_gm'  
} ; &K2[>5 mG  
5:E7nqsNhq  
template < typename T1, typename T2 > c 6@!?8J  
  struct result_2 HS.3PE0^C  
  { .,(bDXl?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Um]>B`."wK  
} ; &e@2zfl7  
*5]fjh{  
template < typename T1, typename T2 > Lw\ANku  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +"6_rbeuO  
  { rBa <s  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3g9xTG);eA  
} dbSIC[q  
YFOSv]w  
template < typename T > `YAqR?Xj_<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,.uu/qV}w  
  { 0vNEl3f'O  
  return OpClass::execute(lt(t)); / *xP`'T  
} @|(mR-Jj  
ZW}*]rg  
} ; o1YX^-<[F  
5 :6^533]  
JDfkm+}uY  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug BusD}9QqB  
好啦,现在才真正完美了。 B-ReBtN  
现在在picker里面就可以这么添加了: st P~/}  
?Q[uIQ?dV  
template < typename Right > A#M#JI-Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S Y>i@s+ML  
  { zvYkWaa_Qz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xCF k1%qf  
} 7)!(0.&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =:n>yZ3T  
7S LJLn3d  
=($RT  
v~e@:7d i  
/+pbO-rW*  
十. bind nx`!BNL'V  
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。 m5Q,RwJ!xK  
先来分析一下一段例子 <8yzBp4gZ  
wx n D3  
Iq0_X7:{QI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vBx*bZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -v .\CtpHv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 34k<7X`I  
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。 Er^ijh,  
我们来写个简单的。 7YsBwo  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *gfx'$  
对于函数对象类的版本: Y,?s-AB  
MKLntX  
template < typename Func > z OD5a=[1  
struct functor_trait 8-5MGh0L  
  { y`wTw/5N  
typedef typename Func::result_type result_type; )kR~|Yn<-  
} ; tp<uN~rTgh  
对于无参数函数的版本: #\KSv Z  
RX8$&z  
template < typename Ret > !cPiH6eO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #3vq+mcn  
  { 3 XdN \xc  
typedef Ret result_type; ?9xaBWf  
} ; l?v`kAMR  
对于单参数函数的版本: N|K,{ p^li  
3IQ)%EN  
template < typename Ret, typename V1 > n.jF:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A]" $O&l  
  { La9v97H:  
typedef Ret result_type; ?nJ7lLQA  
} ; Wc [@,  
对于双参数函数的版本: Q3> 3!FAO  
c;c'E&9P]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~L(=-B`Ow  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fH~InDT^  
  { UOHU 1.3$T  
typedef Ret result_type; g3Q]W(F%$  
} ; E;$)Oz  
等等。。。 =xcA4"k  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6}wXNTd  
uqwB`<>KJ  
template < typename Func > y>wrm:b-O  
struct func_return 7sKN`  
  { w='1uV<6  
template < typename T > wEL$QOu$  
  struct result_1 Bv_C *vW  
  { | n5F_RL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XzI c<81Z  
} ; H|_^T.n?E  
:acnrW>i[@  
template < typename T1, typename T2 > +shT}$cb1  
  struct result_2 Y,EReamp  
  { uU(G&:@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BE. v+'c"  
} ; CqX2R:#  
} ; RN\4y{@  
EeGP E  
TY~8`+bJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .|Y2'TWQ  
oT2h'gu")  
template < typename Func, typename aPicker > p'UYH t  
class binder_1 !Cxo4Twg  
  { hZ2!UW4'  
Func fn; xcdy/J&  
aPicker pk; =g4^tIYq  
public : , f9V`Pz)  
*0]E4]ZO  
template < typename T > bOjvrg;Sz\  
  struct result_1 S|!)_RL  
  { <>$`vuU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !xmvCH=2  
} ; `s#0/t  
#mg6F$E  
template < typename T1, typename T2 > >Ia{ZbQV  
  struct result_2 gQaBQq9  
  { =ic"K6mhq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .Tr!/mf_  
} ; Kp?):6  
USfpCRj9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +c4]}9f!  
ZN>oz@j Y  
template < typename T > y1R53u`;L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !4-B xeNY\  
  { _j{^I^P  
  return fn(pk(t)); (|%YyRaX  
} am,UUJ+h>  
template < typename T1, typename T2 > L rV`P)$T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 's]I:06A  
  { A41*4!L=  
  return fn(pk(t1, t2)); p12'^i |  
} lc1?Vd$  
} ; U-/-aNJ]U  
lZoy(kdc  
SXX6EIJr|  
一目了然不是么? ozN#LIM>P  
最后实现bind iXt1{VP'K  
E>|[@Z  
w@&g9e6E  
template < typename Func, typename aPicker > ',GWH:B  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xo{3r\u?}  
  { uk%C:4T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )>,; GVu"  
} } LuPYCzpu  
IG@.WsM_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0<f\bY02  
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。 <Stfqa6FJ  
gBM6{48GF  
十一. phoenix ;Zfglid  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M$&aNt;  
A[20ic  
for_each(v.begin(), v.end(), !V|i\O|Q2  
( r[; .1,(  
do_ .)Xyz d  
[ YC!Tgb~H  
  cout << _1 <<   " , " q{D_p[q  
] 3^p<Wx  
.while_( -- _1), 0I6[`*|SX  
cout << var( " \n " ) y\-f{I  
) U$CAA5HV]  
); 951"0S`Lo  
9WN 4eC$  
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: >q+o MrU  
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 E ]eVoC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  L~F"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E-Z6qZ^  
]|NwC <  
T}DP35dBzE  
template < typename Cond, typename Actor > EC[2rROn\  
class do_while {#>>dILPr  
  { >KF1]/y<  
Cond cd; j2GO ZKy  
Actor act; {2u#Q 7]|  
public : kMD:~ V  
template < typename T > 3GMRH;/w  
  struct result_1 r$3{1HXc  
  { o$dnp`E  
  typedef int result_type; 7WZ).,qxY  
} ; zY?GO"U"  
&Xr@nt0H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0*?/s\>PS;  
{Rc!S? 8  
template < typename T > QcZ*dI7]:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S3cjw9V  
  { q ld2<W  
  do _TF\y@hF*D  
    { ,E&PIbDL1  
  act(t); 5AmY rXZ  
  } =4RXNWkud  
  while (cd(t)); QWt ?` h=  
  return   0 ; kpc3l[.A  
} J;Y=o B  
} ; {(mT,}`4  
C$MaJHkiF  
s>}ScJZK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ex_Zw+n  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 J*)Vpk  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 j$Ttoo  
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。 QbGc 9MM  
下面就是产生这个functor的类: <b0;Nf   
 _N`:NOM  
p-]vf$u  
template < typename Actor > 4] c.mDo[T  
class do_while_actor DDdMWH^o7  
  { eow6{CD8  
Actor act; /cn=8%!N  
public : Y02 cX@K6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;{Cr+lqTJ  
sGx"j a +  
template < typename Cond > U\N|hw#f!!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?L=@Zs  
} ; U1pL `P1  
w2B If[~t  
0IHcyb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ZA4NVt.yN  
最后,是那个do_ I@ dS/  
0@w8,x  
}UwDHq=  
class do_while_invoker X"V,3gDG  
  { W5a)`%H  
public : g'G"`)~ 2  
template < typename Actor > HCP' V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const w6 C0]vh  
  { }Dk*Hs^E  
  return do_while_actor < Actor > (act); \B _g=K  
} L"Y_:l3"7  
} do_; r)$(>/[$  
?)=A[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ktrqrl^IJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s&vREx(  
最后来说说怎么处理break和continue ve|:z  
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。 YVy+1q[  
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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