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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VE^NSk Oa&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H[V^wyi'z  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, I#@iA!  
#(h~l> r  
)eGGA6G  
}GsZ)\!$4  
  class filler -h*Yd)  
  { >b,o yM  
public : dN;kYWRK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} NUb^!E"  
} ; }uWJ  
wNDLN`,^H  
9}`O*A=KC  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ]4\^>  
JU:!lyd  
WKX5Dl  
cO<]%L0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]>/YU*\  
!`\W8JT+  
Dqe)8 r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?LgR8/Io@5  
VgZ<T,SuW  
Gk,{{:M:5  
MLY19;e  
二. 战前分析 M$-4.+G  
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。 hxx,E>k  
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 _`/0/69  
O+`^]D7  
#`:s:bwM:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2ko7t9y&  
  /* --------------------------------------------- */ ?+GbPG~  
vector < int *> vp( 10 ); +-'qI_xo  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E xKH%I  
/* --------------------------------------------- */ rfYu8-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); c }ivYH?`w  
/* --------------------------------------------- */ 64s+ 0}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B P"PUl:  
  /* --------------------------------------------- */ ^j';4'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l7aGo1TcIh  
/* --------------------------------------------- */ 66D<Up'K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wc)[r~On(5  
*x`z5_yfO  
FFbMG:>:  
4DEsB)%X  
看了之后,我们可以思考一些问题: cGkl=-oQ'  
1._1, _2是什么? O 4N_lr~  
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。 J><O 51  
2._1 = 1是在做什么? L;nRI.  
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。 52m^jT Sx  
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。 ?Li^XONz  
]?-56c,  
T =3te|fv  
三. 动工 Y:^ =jV7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "+_]N9%)  
vKAHf;1  
_|DP  
% %c0UaV  
template < typename T > kBIF[.v(\  
class assignment 0o At=S  
  { fj0+a0h  
T value; i0-!!  
public : j6Jz  
assignment( const T & v) : value(v) {} rRcfZZ~` M  
template < typename T2 > y;0.P?Il"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } D\(,:_ge  
} ; 78+H|bH8  
2-llT  
=d~]*[8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ifTVTd7O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |rdG+ >  
&-<"HW  
wuzz Wq  
}K~JM1(26  
  class holder <B`}18x  
  { `"AjbCL  
public : }S*6+4  
template < typename T > F Paj p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -J[zJ4z #  
  { P(X#w  
  return assignment < T > (t); PC\Xm,,  
} IS&`O= 7  
} ; k%hD<_:p  
t vk^L3=<  
Zt lS*id_  
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: ^+`vh0TPQ  
Pdf_{8 r  
  static holder _1; :U)e 8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =#BeAsFfO  
82$By]Y9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yp@mxI@1  
而不用手动写一个函数对象。 + W@r p#  
NnHwk)'  
KNY<"b  
07(E/A]  
四. 问题分析 ATnD~iACY  
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。 LWVO%@)w  
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。 n:wn(BC3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |o!<@/iH=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 P? 9CBhN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 v/m`rc]e  
~%<PEl|  
五. 问题1:一致性 N->;q^  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ,1~Zqprn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bzJKoxU  
MO _9Yi  
struct holder Q@$1!9m  
  { 3\4Cg()  
  // c U{LyZp  
  template < typename T > PU'v o4  
T &   operator ()( const T & r) const aLsGden|  
  { iGhapD  
  return (T & )r; Ys<wWfW  
} qL'3MY.!  
} ; =pk'a_P 8-  
qHKZ5w  
这样的话assignment也必须相应改动: BKD Wd]KEf  
 >#q|Pjv]  
template < typename Left, typename Right > ze 4/XR  
class assignment F;b|A`M  
  { Xs!eV  
Left l; B "qG-ci  
Right r; #zy%B  
public : `3+U6>U [  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hV,3xrm?P  
template < typename T2 > TgUQD(d^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ja (/ym^  
} ; N!m%~},s//  
w+MdQ@'5  
同时,holder的operator=也需要改动: "~[Rwh?  
m_Rgv.gE^  
template < typename T > 0)/214^&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const MO D4O4z&  
  { p;5WLAF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); zJsoenU  
} <N*>9S,}  
va<+)b\  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 H,I}R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B@=Yj_s  
(]V.#JM  
return l(rhs) = r; ;?[~]"  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~H$XSNPi  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )s8r(.W  
#<~f~{x  
template < typename Tp > [D,:=p`  
class constant_t I,S'zHR  
  { 3K{8sFDO  
  const Tp t; N<{ `n;  
public : g\l;>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l<HRD  
template < typename T > M'HOw)U  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $W?XxgkB?  
  { w* I+~o-  
  return t; 4W?<hv+k7*  
} {#%xq]r_  
} ; Cb6MD  
S3_4i;K\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 HDEG/k/~m  
下面就可以修改holder的operator=了 +doT^&2u*  
\PFx# :-c  
template < typename T > |W <:rT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /Ow?nWSt  
  { k$c j|-<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'l:2R,cP  
} "uCQm '  
uaKB   
同时也要修改assignment的operator() 3wE8y&  
-b$OHFL  
template < typename T2 > lP e$AI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X\x9CA  
现在代码看起来就很一致了。 /kz&9FM  
d.AjH9 jg  
六. 问题2:链式操作 9yh@_~rZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 zFn&~lFB  
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。 `@M4THt  
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。 Wa(S20y 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。 sV<4^n7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W,~1KUTc  
/)1-^ju  
template < typename T > !_) ^bRd  
struct result_1 ;N\?]{ L  
  { HWhKX:`l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <<6w9wNon  
} ; e{;e   
^0Q*o1W  
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: G C'%s  
lc-|Q#$3$  
template < typename T > ? 6d4T  
struct   ref =LxmzQO#  
  { Aa>gN  
typedef T & reference; v|@n8ED|@K  
} ; n*~   
template < typename T > %KF:- w  
struct   ref < T &> fZ}Y(TG/  
  { ~ fEs!hl  
typedef T & reference; A#S:_d  
} ; q}$=bR1+  
3|Sy'J0'K  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )V3(nZY  
/\cu!yiX  
template < typename T > r)(BT:2m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U!:!]DX(  
  { 6;frIl;  
  return l(t) = r(t); $af}+:'  
} Tki/ d\!+  
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。 e[mhbFf-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >JPJ%~y  
Ln2C#Uf  
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 otf%kG w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m}[~A@qD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $H-D9+8 7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s9kLB.  
最后的布局是: WG/J4H`Od  
                Add ~}-p5q2  
              /   \ '$h @  
            Divide   5 w2N3+Tkg  
            /   \ b2X'AHK S  
          _1     3 DJYXC,r  
似乎一切都解决了?不。 QeeC2  
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。 Di<J6xu  
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。 `JWYPsWk  
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: ]~00=nXFM/  
Cxk$"_  
template < typename Right > _Sgk^i3v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Uc_`Eh3y  
Right & rt) const NQ!N"C3u  
  { E`uaE=Mdq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %Mng8r  
} @y0bU*v7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E[3FdX8  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Mj B< \g>  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 qIGu#zXW  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 jUJTcL  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 U++~3e@l  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? r` `i C5Ii  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: qN1 -plY  
#EmffVtY  
template < class Action > j&[.2PW\  
class picker : public Action u1) TG "+0  
  { x1:Pj  
public : r($_>TS&"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J`+`Kq1T  
  // all the operator overloaded hGA!1a4 c  
} ; |c oEBFG  
F7Dc!JNa  
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。 -S,ir  
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: 827)n[#%|  
=EcIXDzC>  
template < typename Right > rX!+@>4_L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1 x\VdT  
  { \_gp50(3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o7Cnyy#:  
} lv00sa2z  
F8S~wW=\w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fs rg2:kQ  
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。 +(<n |~  
<RoX|zJw  
template < typename T >   struct picker_maker 20/P M9  
  { i|c`M/) h:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :!I)r$  
} ; JMirz~%ib  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > pY)j0tdd  
  { y '_V/w s  
typedef picker < T > result; RD6h=n4B  
} ; g<2lPH  
r%y;8$/-  
下面总的结构就有了: 5:l*Ib:s7  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 #FqFH>-*2  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4>$ ;gH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ej+]^t$\  
至此链式操作完美实现。 h\=p=M  
h/1nm U]  
jMf 7J  
七. 问题3 'HQ7 |Je  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 }RA3$%3  
GP{$v:RG  
template < typename T1, typename T2 > "rjv5*z^&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |5O >>a()  
  { Et}C`vZ+Ve  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lPRdwg-  
} l:zU_J6  
.#=j <&  
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: ;.nP%jD  
28T\@zi  
template < typename T1, typename T2 >  NVO9XK  
struct result_2 Jt-X mGULB  
  { oh7#cFZZ0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W>` g;[ W  
} ; e8d5(e  
r^w\9a_  
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? z-KrQx2  
这个差事就留给了holder自己。 O)R7t3t  
    #1QX!dK+  
sR"zRn  
template < int Order > `ICcaRIN8I  
class holder; "pSH!0Ap\  
template <> r@*=|0(OrK  
class holder < 1 > 9N~8s6Ob  
  { $6:XsrV\a  
public : E8T"{ R80  
template < typename T > !j!Z%]7  
  struct result_1 )(h&Q? Ar  
  { % ~#!NX  
  typedef T & result; r{K\(UT]!  
} ; Y<p zy8z  
template < typename T1, typename T2 > pu/m8  
  struct result_2 F=oHl@  
  { WF ?/GN  
  typedef T1 & result; T!u'V'Ei2  
} ; qDby!^ryc  
template < typename T > a. h?4+^bN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xa87xX=a  
  { CrnB{Z4L  
  return (T & )r; G$;>ueM  
} QD$}-D[  
template < typename T1, typename T2 > X'V+^u@W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hl AR[]  
  { TK; \_yN  
  return (T1 & )r1; /]ku$.mr\  
} //\ds71h  
} ; y#]}5gJ  
r?64!VS;  
template <> Xtci0eS#V  
class holder < 2 > )^t!|*1LA  
  { Ms.PO{wb  
public : R#Y50h zT  
template < typename T > O24Jj\"  
  struct result_1 b7,  
  { (bg}an  
  typedef T & result; w) =eMdj\o  
} ; ixOEdQ  
template < typename T1, typename T2 > Y.DwtfE  
  struct result_2 84iJ[Fq{  
  { Z:I*y7V-  
  typedef T2 & result; }Q/G &F  
} ; ^F>4~68d  
template < typename T > ^Vag1 (hdq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f"Ost;7zg  
  { 6 0`+ 9(^  
  return (T & )r; fph-v-cl  
} q&u$0XmV  
template < typename T1, typename T2 > j h; 9 [  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CXBzX:T?#  
  { hZ!oRWIU%G  
  return (T2 & )r2; zLh Fbyn(  
} D ~Z=0yD  
} ; Oz :D.V 3~  
;xL67e%?  
h]qT1( I  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 F vj{@B!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: + Qt[1Xq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]x1p!TSU  
^rL ,&rk  
return l(i, j) = r(i, j); v#zPH5xo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d{W}p~UbH  
TW>?h=.z  
  return ( int & )i; .\$Wy$ d  
  return ( int & )j; d&hD[v  
最后执行i = j; L*P_vCC  
可见,参数被正确的选择了。 }qG#N  
,aI,2U91  
d;{y`4p)s  
(/'h4KS@  
KZ]r8  
八. 中期总结 .%_)*NUZ  
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: $)Wb#B  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @\ }sb]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TfL4_IAG.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X&s7% ]n+  
:ztyxJv1  
CQ<8P86gt  
ai4PM b$p  
7UnzIe  
/M:H9Z8!  
九. 简化 V7P6zAJy  
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。 ( ]OFS;%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;J'OakeVO  
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: c )03Ms4 D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _D-5}a"  
  +-*/&|^等 )`<6taKx@n  
2. 返回引用。 @YCv  
  =,各种复合赋值等 zHV|-R  
3. 返回固定类型。 L%f;J/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 57U%`  
4. 原样返回。 IdF$Ml#[h  
  operator, 4Hk6b09  
5. 返回解引用的类型。 HM):"  
  operator*(单目) y<|)'(  
6. 返回地址。 h`lmC]X _  
  operator&(单目) H-Pq!9[DB  
7. 下表访问返回类型。 AQe!Sqg'  
  operator[] lj*8mS/;h  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X($6IL6m  
  operator<<和operator>> $~=2{  
Y xJ`-6  
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。 ~Zmi(Ra  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )=Zsv40O  
o_O+u%y  
template < typename Left > EX4 C.C|d  
struct value_return l&3ki!  
  { PRwu  
template < typename T > *qG$19b  
  struct result_1 -?5$ PH  
  { Q<yAT(w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *2=W5LaK.  
} ; ) \ 4 |  
:c=v}  
template < typename T1, typename T2 > kxh 5}eB  
  struct result_2 /~*Cp9F"]  
  { /1[gn8V691  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .uKx>YB}  
} ; 7 WP%J-   
} ; xorTL8  
q`[K3p   
y:,9I` aW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8?1o<8hV  
Ft) lp>3gv  
下面我们来剥离functor中的operator() 5z~\5x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \yG`Sfu2  
<m0{'xw  
return l(t) op r(t) ]n5"Z,K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]^ #`j  
return op l(t) zP&q7 t;>  
return op l(t1, t2) [f/.!@sj  
return l(t) op t:=k)B  
return l(t1, t2) op H_Os4}  
return l(t)[r(t)] Yx),6C3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?q!FG(  
~.6|dw\p!  
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: 7]s%r ya  
单目: return f(l(t), r(t)); Fu%X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :+:6_x  
双目: return f(l(t)); On&L#pf  
return f(l(t1, t2)); -\Z `z}D  
下面就是f的实现,以operator/为例 /EU ; ?O  
.=XD)>$  
struct meta_divide 7)J6/('  
  { %$TEDr!  
template < typename T1, typename T2 > #Qd' + M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k" YHsn  
  { !| xZ6KV  
  return t1 / t2; 4LsHs   
} KDD@%E  
} ; @rwU 1T33  
xGRT"U(  
这个工作可以让宏来做: $KX[Zu%  
EZib1g&:R/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?'sXgo.}  
template < typename T1, typename T2 > \ ru{f]|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; mM5|K@0|  
以后可以直接用 nJT4w|Yx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) JUQg 'D  
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 94{)"w]  
(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。。。) X V=S )  
M3(k'q7&:  
T4r5s  
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 NR4Jn?l{  
~+HoSXu@E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #)] c0]p  
class unary_op : public Rettype Uo6(|mm  
  { 5+K;_)   
    Left l; :<GfETIs  
public : >vujZw_0>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _faJB@a_  
\zu }\{  
template < typename T > =j~Q/-`EC0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =Ndli>x}1  
      { .X'< D*  
      return FuncType::execute(l(t)); #3 bv3m  
    } ArzDI{1  
@B`Md3$7  
    template < typename T1, typename T2 > P^[/Qi}j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  AmcC:5  
      { Q\9K2=4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \H4U8)l  
    } ~HmxEk9  
} ; O>V(cmqE`  
-@M3Dwsi3  
3.vgukkk5  
同样还可以申明一个binary_op 9?EVQ  
 KG8W8&q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fg&eoI'f  
class binary_op : public Rettype \.<KA  
  { PAZ$_eSK6  
    Left l; |^GyH$.  
Right r; XP?*=Z]  
public : </s,pe79B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }U[-44r:  
9y^/GwUQ  
template < typename T > 6E|S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *)>do L  
      { o| D^`Z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <I2z&  
    } 2dbRE:v5  
6I|A- h  
    template < typename T1, typename T2 > J%Mnjk^_\S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'RTtE  
      { /P+q}L %  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qn"K9k  
    } M{G xjmdx  
} ; JsQ6l%9  
Y~qb;N\  
CWlW/>yF B  
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 @`|)Ia<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $}tjS3klr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "C74  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 s@!$='|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P5?<_x0v4b  
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。。。 .y):Rh^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4tJa-7  
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) n%$ &=-Fk  
下面是修改过的unary_op u^4h&fL  
lTz6"/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vV^dm)?  
class unary_op K+),?Q ?.p  
  { lf$Ve  
Left l; fKkjn4&W  
  9lspo~M  
public : Ty+I8e]{  
i@zY9,b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} MYdx .NZT  
U<bYFuS"  
template < typename T > tcL2J.  
  struct result_1 :"'nK6>  
  { DWf$X1M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kso*}uh0  
} ; gx;O6S{  
)^/0cQcJ  
template < typename T1, typename T2 > fgCT!s7z  
  struct result_2 `\b+[Nes  
  { *jCW.ZLY  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *%A}x   
} ; k4y}&?$B  
<B[G |FY,  
template < typename T1, typename T2 > m ,tXE%l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7NF/]y4w  
  { l[YEKg  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); C-SLjJw  
} 5 9 -!6;T  
MR;X&Up6!  
template < typename T > ) Yj%#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EUcKN1  
  { }5bM1h#z  
  return OpClass::execute(lt(t)); +nU.p/cK+\  
} 3-x%wD.  
w*~Tm>U  
} ; [m2+9MMl  
o4Q3<T7nI  
3,6Ox45  
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 $H*/;`,\[  
好啦,现在才真正完美了。 -=5)NH t  
现在在picker里面就可以这么添加了: .j?kEN?w  
#n7Yr,|Z  
template < typename Right > `ROG~0lN(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <avQR9'&  
  { 5H !y46z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lLiQ;@  
} wE Qi0!  
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。 FPv" N'/  
l(:kfR~AC  
G{lcYP O  
N|dD!  
$p$dKH  
十. bind \:/Lc{*}MD  
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。 VKuAO$s$  
先来分析一下一段例子 e7k%6'@  
Lj 8<' "U#  
ISNcswN#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^v :Zo  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 aj8Rb&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 wNDbHR  
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。 C`K^L=8`{  
我们来写个简单的。 jP=Hf=:$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qd6fU^)i  
对于函数对象类的版本: JYmAn?o-  
TFH&(_b  
template < typename Func > 4gZ &^y'  
struct functor_trait OW5t[~y]  
  { id,NONb\  
typedef typename Func::result_type result_type; Ge \["`;i  
} ; (Hp'B))2  
对于无参数函数的版本: .+.j*>q>u  
{j SmoA  
template < typename Ret > .6.^G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O4|2|sA  
  { ~`cwG` 'N  
typedef Ret result_type; S!Jh2tsg`-  
} ; 9- )qZ  
对于单参数函数的版本: -5Utl os  
|b.z*G  
template < typename Ret, typename V1 > PCE4W^ns  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > OAe#Wf!c  
  { tP(h9|[N  
typedef Ret result_type; bcz-$?]  
} ; ]?<n#=eW  
对于双参数函数的版本: Y83GKh,*  
s&tE_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > qVgd(?hJ#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > h @/;`E[  
  { 2qU&l|>  
typedef Ret result_type; s~L</Xvo  
} ; S4A q'  
等等。。。 Qc"'8kt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D"l+iVbBP  
j^SZnMQf  
template < typename Func > g>j| ]6  
struct func_return SF<Vds}A2  
  { f =s&n}  
template < typename T > Mr3-q  
  struct result_1 MC!ZX)mF  
  { Q*ju sm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9 [Y-M  
} ; C"eXs#A  
QMp r v*i  
template < typename T1, typename T2 > ]r/^9XaqtA  
  struct result_2 d7Ro}>lp  
  { Xu}U{x>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \caH pof  
} ; rT6?!$"%.  
} ; d8x%SQ!V  
PuCc2'#  
)&W**!(C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'Pd(\$ZY  
p2O~>97t1  
template < typename Func, typename aPicker > }iiHr|l3  
class binder_1 S2^>6/[xM  
  { {qpi?oY  
Func fn; ZxHJ<2oD  
aPicker pk; w# y2_  
public : (Tvcq  
SN Y (*  
template < typename T > $dg9z}D  
  struct result_1 c:hK$C)T  
  { Gt-UJ-RR y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $:bih4 @>  
} ; a)s;dp}T%  
Le#spvV3J|  
template < typename T1, typename T2 > Zq"7,z7  
  struct result_2 EU+cca|qS9  
  { M0'v&g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {|<"C?  
} ; = !2NU  
QwWW! 8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :%4imgY`  
Ngy=!g?Hk=  
template < typename T > m,MSMw1p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5J.0&Dda  
  { )e%}b -I'r  
  return fn(pk(t)); !]koSw}  
} @F5f"8!.\  
template < typename T1, typename T2 > {7"0,2 Hb?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t#wmAOW  
  { yI;"9G  
  return fn(pk(t1, t2)); "VUYh$=[  
} [0@`wZ  
} ; @!%n$>p/V  
dF@)M  
+}kgQ^  
一目了然不是么? k2^a$k}  
最后实现bind j;nb?;  
;`j/D@H  
[xlIG}e9  
template < typename Func, typename aPicker > 1y"3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^Z,q$Gp~P  
  { l* dV\ B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); vZAv_8S)  
} 5er@)p_  
bud&R4+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x?,9_va]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 5Jk<xWKj  
9<1F[SS<s9  
十一. phoenix |Ul,6K@f"5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vT{kL  
R)8s  
for_each(v.begin(), v.end(), |(R5e  
( Zj9c9  
do_ C*kK)6v `  
[ MDa7 B +4  
  cout << _1 <<   " , " [3>GGX[Ic  
] [0;buVU.  
.while_( -- _1), /R8p]  
cout << var( " \n " ) V2d,ksKwn  
) m@G i6   
); +Wn&,?3^  
%:9oDK  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: DC4C$AyW r  
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 ^4Uw8-/9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |`O5Xs1{B  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _F(P*[[&  
Nn6S 8kc  
H=c`&N7E  
template < typename Cond, typename Actor > ;O#g"8  
class do_while cu9Qwm  
  { _S?qDG{E|  
Cond cd; I[Ic$ta  
Actor act; OYL]j{  
public : E#%}ZY  
template < typename T > S -&)p@4  
  struct result_1 8/%6@Y"Y*  
  { :py\ |  
  typedef int result_type; !7p}C-RZp  
} ; 2b@tj 5  
z}4L=KR\v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wTq{sW&  
m\u26`M  
template < typename T > Xz{~3ih  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gpj* V|J  
  { pHE}ytcT  
  do Yc Q=vt{  
    { K`%tGVY  
  act(t); j6:7AH|!)2  
  } K >tf,  
  while (cd(t)); zd %rs~*c  
  return   0 ; %Q"(/jm?  
} P7 yq^|  
} ; X JGB)3QI  
^z;JVrW  
Jl<ns,Zg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lHfe<j]  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 i\?*=\a  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 f>9s!Hpu_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ?? qq:`s  
下面就是产生这个functor的类: k)\gWPH  
%CnxjtTo  
OEhHR  
template < typename Actor > @\P4/+"9  
class do_while_actor y*b3&%.ml  
  { ;iYff N  
Actor act; u0s8yPA  
public : T/r#H__`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p]G3)s@>  
w!^~<{ Kz  
template < typename Cond > k;y w#Af8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]2SF9p_  
} ; \fWW'  
'cZN{ZMWG  
4\otq%Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0$.m_0H  
最后,是那个do_ |Bo .4lX  
[]kN16F  
AI ijCL  
class do_while_invoker n| !@1sd  
  { !vD{Df>  
public : AasZuO_I  
template < typename Actor > `RRE(SiKU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R=j% S!  
  { BHFY%6J!  
  return do_while_actor < Actor > (act); }CGSEr4'w~  
} Cr ? 4Ngw  
} do_; v}JD2.O+  
yzsab ^]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? K{fsn4rk  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &K+0xnUH  
最后来说说怎么处理break和continue RD,5AShP  
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。 |`d0^(X  
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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