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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VY=jc~c]v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +E(L\  
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, z/2//mM  
PmEsN&YP]  
4yA+ h2  
0rs"o-s<  
  class filler N]=q|D  
  { 8\A#CQ5b  
public : ^KT Y?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qHlQ+:n  
} ; .~~T\rmI  
" C Qa.%  
=wV<hg)C  
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: O ^duZ*b  
e)? .r9pA;  
=|y9UlsD  
j[J-f@F \Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E,x+JeKV  
0gP}zM73  
X[BIA+6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0)e\`Bv  
A&Usddcp  
~/iKh1 1  
6wjw^m0  
二. 战前分析 1FL~ndJs  
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。 LxSpctiNx  
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 >7T'OC  
h_3E)jc  
fW1CFRHH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ! Y~FLA_  
  /* --------------------------------------------- */ K)|G0n*qS  
vector < int *> vp( 10 ); U@)eTHv}6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i^Y+?Sx  
/* --------------------------------------------- */ CXx*_@}MU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A>;bHf@  
/* --------------------------------------------- */ :g=qz~2Xk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &>W$6>@  
  /* --------------------------------------------- */ j[G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $2M$?4S/T  
/* --------------------------------------------- */ Nv}=L : E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); WH@,kH@  
U- (01-  
Kaqc74Mv  
Vl=l?A8  
看了之后,我们可以思考一些问题: a;qryUyG  
1._1, _2是什么? =M [bnq*\  
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。 PQSP&  
2._1 = 1是在做什么? jTtu0Q|  
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。 4=.89T#<  
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。 m{cGK`/\  
_Gi4A  
oC: {aK6\  
三. 动工 aU "8{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: li'YDtMKCY  
 JWhdMU  
:tB1D@Cb6  
iDz++VNV  
template < typename T > Sc1 8dC0  
class assignment gpvYb7Of0  
  { kY|utoAP  
T value; %i9E @EV  
public : GxI!{oi2  
assignment( const T & v) : value(v) {} U} e!Wjrc  
template < typename T2 > PI:4m%[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 17[3/m8a  
} ; p6]1w]*R  
4 I k{  
 v zs)[AD  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8f)?{AX0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Fg5kX  
0$)>D==  
6azGhxh  
2Aazy'/  
  class holder ~Z?TFg  
  { j@U]'5EVB  
public : ^Y>F|;M#  
template < typename T > [P=Jw:E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~hnQUS`A  
  { ll<Xz((o  
  return assignment < T > (t); H z1%x  
} t?x<g<PJ4  
} ; rq/yD,I,  
r6MMCJ|G  
;4^Rx  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: kHghPn?8]  
jrlVvzZ  
  static holder _1; ~Ei$nV  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,]ma+(|  
UXc-k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a}BYov  
而不用手动写一个函数对象。 6ryak!|[  
u~M q*  
Pw7]r<Q  
Q_Q''j(r6b  
四. 问题分析 iwZPpl ";  
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。 F3v !AvA|  
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。 x=hiQ>BIO0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pMx*F@&nU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ? Wr+Q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b9KP( _  
HZzDVCU  
五. 问题1:一致性 G_3O]BMKd)  
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?| j^j1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \:# L)   
G~^r)fm_  
struct holder fo*2:?K&  
  { H1pO!>M  
  // J{p1|+h%  
  template < typename T > 5,Jp[bw{H{  
T &   operator ()( const T & r) const c)TPM/>(p  
  { *v jmy/3  
  return (T & )r; N ,'GN[s  
} B4c]}r+  
} ; |"X*@s\'  
xaq-.IQAM$  
这样的话assignment也必须相应改动: rxgbV.tx  
=r?hg GWe  
template < typename Left, typename Right > | C;=-|  
class assignment Z58 X5"  
  { (Ft+uuG  
Left l; jiV<+T?  
Right r; ^EtMxF@D  
public : k2omJ$?v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ITE{@1  
template < typename T2 > Xk~D$~4<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~9,,~db  
} ; #l\=}#\1Wb  
=t#llgi~  
同时,holder的operator=也需要改动: ~9a<0Mc?  
j\[dx^\=  
template < typename T > )0.kv2o.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }>pknc?  
  { Sxt"B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7{e  4c  
} fIx+IL s  
4x=v?g&  
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。 %B2'~|g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $-OA'QwB]  
BM%e0n7  
return l(rhs) = r; APn|\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 m)ky*"(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :[p}  
XV7Ex\D*  
template < typename Tp > #px+;k 5  
class constant_t VZp5)-!\  
  { !_]Y~[  
  const Tp t; O@T9x$  
public : [N-Di"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} e&|'I"  
template < typename T > @ wGPqg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const SB;&GHq"n  
  { G, }Yl  
  return t; }/0X'o  
} \#2Z)Kz  
} ; j"t(0 m  
WrnrFz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^H p; .f.  
下面就可以修改holder的operator=了 @N>\|!1CC  
*<$*"p  
template < typename T > SXSgld2uS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I13y6= d  
  { a=|K%ii+Y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j2t7'bO_  
} e@L=LW>  
@+&LYy72  
同时也要修改assignment的operator() x 77*c._3v  
WA<v9#m  
template < typename T2 > \#8D>i?m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } AVsDt2A  
现在代码看起来就很一致了。 JinUV6cr  
s$zLiQF;  
六. 问题2:链式操作 b <tNk]7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 gldAP:  
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。 AwCcK6N1  
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。 HDz5&7* .  
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。 f$o_e90mu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vz@A;t  
{UX!go^J  
template < typename T >  g T6z9  
struct result_1 &pxg. 3  
  { J@/kIrx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [7:,?$tC  
} ; CQc+#nRe  
o3XvRj  
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: @JiLgIe `  
0.Q Ujw  
template < typename T > %HhBt5w  
struct   ref ,5P0S0*{  
  { [CTnXb  
typedef T & reference; /m!BY}4W  
} ; #JqB ;'\  
template < typename T > ^7`BP%6  
struct   ref < T &> [>vLf2OID  
  { v1#otrf  
typedef T & reference; WSP I|#Xr%  
} ; 8$] 1M,$r  
:^<3>zk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q8$}@iA[  
Ex.yU{|c  
template < typename T > XMCXQs&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SjK  
  { !K#qeY}  
  return l(t) = r(t); 4XL^D~V  
} oe ~'o'  
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。 :ffY6L+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HRpte=`q  
f'F?MINJP  
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 !@5 9)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `](e:be}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 NYhB'C2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3h]g}&k  
最后的布局是: mupT<_Y  
                Add ~EW(Gs!=C  
              /   \ YByLoM*  
            Divide   5 +l42Awl>K  
            /   \ .S EdY:  
          _1     3 V_)-#=J  
似乎一切都解决了?不。 HGl|-nW>  
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。 TbMW|0 #w  
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。 MnmVl"(/  
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: hy9\57_#  
1l9 G[o *  
template < typename Right > [=C6U_vU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v<k?Vu  
Right & rt) const ;cNv\t  
  { m 1b?J3   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I2XU(pYU  
} 6]i-E>p3R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S*pGMuui  
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。 Xa[.3=bV?  
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。 y4yhF8E>;U  
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。 ^ "E^zHM(  
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。 L]7=?vN=8  
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? />C^WQI^  
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: 53_Hl]#qZ  
7K12 G!)  
template < class Action > }f%}v  
class picker : public Action $+Z[K.2J  
  { WpDSg*fk=Y  
public : aNsBcov3O  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W@>% {eE  
  // all the operator overloaded &{5,:%PXw  
} ; VCYwzB  
, };& tR  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 #-rH1h3*q  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 0^ _uV9r  
XoK:N$\}t  
template < typename Right > $L `d&$Vh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _=>He=v/  
  { P-[-pi@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I]|Pq  
} oE @a'*.\  
; T\%|O=Ke  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hXw]K"  
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。 &/Z /Y ]  
J[&@PUy  
template < typename T >   struct picker_maker 5"VTK  
  { 7jrt7[{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t mn tp  
} ; 3=#<X-);  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rCEyQ)R_}  
  { !"AvY y9  
typedef picker < T > result; h#I>M`|  
} ; $V;i '(&7  
4IK( 7  
下面总的结构就有了: lM`2sy  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 1}+3dB_s  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (le9q5Qr.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =}^9 wP  
至此链式操作完美实现。 AD> e?u  
_`$qBw.Nx  
U)TUOwF  
七. 问题3 299H$$WS,Z  
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。 !vi> U|rh  
D_2:k'4  
template < typename T1, typename T2 > ]|pe>:gf'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _oL?*ks  
  { |T /ZL!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u~N?N W Q  
} iO$8:mxm0?  
Cl.x'v  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Z{.8^u1I  
NSMyliM1Y  
template < typename T1, typename T2 > BU)U/A8iS  
struct result_2 wVXS%4|v  
  { &<g|gsG`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f^ZRT@`O  
} ; Rr$-tYy6  
Oxnp0 s  
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? FgnTGY}  
这个差事就留给了holder自己。 t^-d/yKt0w  
    R+:yVi[F]U  
_%Bi: HG0  
template < int Order > =[ 46`-_  
class holder; z|uDy2  
template <> cU (D{~  
class holder < 1 > Y|m +dT6  
  { j3oV+zZ49  
public : \&:nFb%=  
template < typename T > l9~e". ~'  
  struct result_1 h8j.(  
  { B4/>H|  
  typedef T & result; e4$H&'b|  
} ; jdP2Pf^^  
template < typename T1, typename T2 > @ y.?:7I  
  struct result_2 >{ ]%F*p4  
  { G5_=H,Vmd  
  typedef T1 & result; umfD>" ^I  
} ; ~D+bh~  
template < typename T > # +>oZWVc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ldcqe$7,  
  { 68|E9^`l  
  return (T & )r; iU918!!N   
} f%JIp#B  
template < typename T1, typename T2 > ITQA0PI SL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w(Ovr`o?9t  
  { )}R0Y=e  
  return (T1 & )r1;  ~NgA  
} Ib!RD/  
} ; tFn)aa~L  
n80?N}  
template <> JG. y,<xW  
class holder < 2 > )m+W j  
  { F;EwQjTF  
public : P:S.~Jq  
template < typename T > uc{Ihw  
  struct result_1 g/_5unI}u  
  { ~At7 +F[  
  typedef T & result; XW H5d-  
} ; QZwNw;$k*  
template < typename T1, typename T2 > hag$GX'2k  
  struct result_2 c ]-<vkpV  
  { Ny7S  
  typedef T2 & result; y7cl_rK  
} ; "cGk)s  
template < typename T > 2nObl'ec  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =J==i?  
  { !,uE]gwLw  
  return (T & )r; e]aDP 1n3t  
} wm@@$  
template < typename T1, typename T2 > j_[tu!~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +E+p"7  
  { z9Mfd#5?>P  
  return (T2 & )r2; E~T-=ocKE  
} n6>#/eUH  
} ; 0auYG><=  
=*.~BG  
8`{:MkXP  
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> >。 aKDKmHd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;1=1:S8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xa*hi87L*  
e"cXun4nS=  
return l(i, j) = r(i, j); T{^rt3a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]0OR_'?,  
8d{0rqwNE  
  return ( int & )i; L{\8!51L  
  return ( int & )j; Hio0HL-  
最后执行i = j; }6~hEc*/"  
可见,参数被正确的选择了。 M0"_^?  
y<3-?}.aZ  
#z%fx   
kH1~k,|\&K  
'oVx#w^mf  
八. 中期总结 # w4-aJ  
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: l&zilVVm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  > |=ts  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ty!`T+3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Qel9G($=  
I 34>X`[o  
a-tmq]]E  
@1j   
QIEJ6`  
#X$\&,Yn"  
九. 简化 Yh7t"=o  
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。 KF}hV9IU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Dy&i&5E.-l  
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: q<<v,ihh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @ q3k%$4  
  +-*/&|^等 +`0k Fbx  
2. 返回引用。 1&OW4_  
  =,各种复合赋值等 q i;1L Kc  
3. 返回固定类型。 XT*sGM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v1JzP#  
4. 原样返回。 ~ Iuf}D;  
  operator, h#*dI`>l-  
5. 返回解引用的类型。 NxY#NaE:?4  
  operator*(单目) ^76]0`gS  
6. 返回地址。 re<{ >  
  operator&(单目) t@;p  
7. 下表访问返回类型。 wlvgg  
  operator[] Z{d^-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ajT*/L!0_  
  operator<<和operator>> J;e2&gB  
0+ '&`Q!u  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 j (d~aqW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ml5w01O  
>=>2m2z=  
template < typename Left > Or+U@vAnk  
struct value_return  _[3D  
  { }X6m:#6  
template < typename T > |df Pki{  
  struct result_1 5qm`J,~k  
  { :Yl-w-oe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; BxmWIItz  
} ; 3d]S!=4H"  
J8(lIk:e  
template < typename T1, typename T2 > `h\j99  
  struct result_2 J@'wf8Ub  
  { /SB;Von  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jr. "I+  
} ; /6* 42[r  
} ; +'a^f5  
!pW0qX\1n  
T^KKy0ZGM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 59A}}.@?m  
)akoa,#%6c  
下面我们来剥离functor中的operator() t:Q*gW Rh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A/s?x>QA  
fr3d  
return l(t) op r(t) y%T_pTcU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) SnfYT)Ph  
return op l(t) \2$|Ei7  
return op l(t1, t2) \8cx6 G'  
return l(t) op VA5xp]  
return l(t1, t2) op CCx&7f  
return l(t)[r(t)] Hn"RH1Zy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x;d6vBTUb  
b$jo Y*< 6  
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: (A#^l=su  
单目: return f(l(t), r(t)); 0e4{{zQx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }Y\%RA  
双目: return f(l(t)); bd-L` ={j  
return f(l(t1, t2)); 7NGxa6wi  
下面就是f的实现,以operator/为例 @9s$4DS  
H{wl% G  
struct meta_divide /4Gt{yg Sr  
  { jL luj   
template < typename T1, typename T2 > R/YqyT\SM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5]0 <9a  
  { %h@EP[\  
  return t1 / t2; &8lZNv8;(p  
} e"<OELA  
} ; VPo".BvG6  
,z jv7$L  
这个工作可以让宏来做: ":ue-=&M  
MTn{d  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (<9u-HF#  
template < typename T1, typename T2 > \ ]=BB#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [W&T(%(W-  
以后可以直接用 S9.o/mr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 77Dn97l)&  
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 7@Qcc t4A  
(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。。。) ZECfR>`x  
e^voW"?%  
<5051U Eu  
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 2+XA X:YD  
;V!D :5U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @VEb{ w[H  
class unary_op : public Rettype }K(TjZR  
  { 9* M,R,y  
    Left l; @yYkti;4-  
public : F^:3?JA _  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t6c4+D'{].  
gbA_DZ  
template < typename T > g_bLl)g<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]-# DB^EQ  
      { uY To 9A  
      return FuncType::execute(l(t)); W>r+h-kR  
    } J&_n9$  
Pq$n5fZC !  
    template < typename T1, typename T2 > 1% `Rs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ? r4>"[  
      { =3P)q"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %|oym.-I6  
    } At;LO9T3z  
} ; 0y\Z9+G:  
i%?*@uj  
YmG("z  
同样还可以申明一个binary_op $`8wJf9@w  
{qVZNXDn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LS[]=Mk@1  
class binary_op : public Rettype h(DTa  
  { QT}tvm@PMq  
    Left l; <P<z N~i9j  
Right r; .%-8 t{dt  
public : V7/Rby Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h";L  
pxi3PY?  
template < typename T > #'}*dy/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sLk-x\P]|  
      { \;Weizq5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); er\|i. Y  
    } L~3Pm%{@A  
|w=zOC;v  
    template < typename T1, typename T2 > <_+X 88  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "dlV k~  
      { x{n=;JD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;Rf'P}"]  
    } EqiY\/S  
} ; #dHa,HUk  
kx^/*~ex  
K=&>t6s<  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 *qq+jsA6wH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5h*p\cl!Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {;oPLr+Z  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 J}t%p(mb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -?a 26o%e  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ]M3yLYK/P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zuCSj~  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ,!9zrYi}  
下面是修改过的unary_op ,zc(t<|-y  
\M-OC5fQv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > O/LXdz0B  
class unary_op HaYo!.(Fv  
  { !R$`+wZ62  
Left l; \)e'`29;  
  6LhTBV  
public : wIgS3K  
Bw.i}3UT6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4p wH>1  
73-p*o(pt  
template < typename T > q(w(Sd)#L  
  struct result_1 X>^fEQq"  
  { "N#Y gSr  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^zr`;cJ+c  
} ; i30!}}N8  
pCG}Z Ka  
template < typename T1, typename T2 > fqd^9wl>P6  
  struct result_2 D_MmW  
  { lq uLT6]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VU#7%ufu&  
} ; jiGTA:v  
pfPz8L.7  
template < typename T1, typename T2 > wuBPfb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  !u hT  
  { Gm`8q}<I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q{/Ef[(a@  
} TqQ[_RKg2  
Ort(AfW  
template < typename T > p<%d2@lp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _0I@xQj-  
  { \U0'P;em  
  return OpClass::execute(lt(t)); E{@[k%,_  
} 8EYkQ  
qgB_=Q#E  
} ; @F>D+=hS  
[>9is=>o.  
>mkFV@`  
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 jWgX_//!  
好啦,现在才真正完美了。 H/Jbk*Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: +|f@^-  
YYS0`  
template < typename Right > O0:q;<>z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8CE = 4  
  { iRBfx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +,l-Nz  
} 'fW-Y!k%  
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。 L50n8s  
wM{s|Ay  
{h4E8.E  
tX[WH\(xI  
bd`P0f?  
十. bind F[MFx^sT{  
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。 MfkZ  
先来分析一下一段例子 T>>c2$ x  
u:b=\T L  
p}P-6&k,U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #z42C?V  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )gi9f1n`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d5-qZ{W  
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。 <naz+QK'  
我们来写个简单的。 [B3RfCV{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: SWLo|)@[/  
对于函数对象类的版本: /@5YW"1  
13f)&#, F  
template < typename Func > )}v l\7=  
struct functor_trait P {'b:C  
  { 2zpr~cB=  
typedef typename Func::result_type result_type; DwF hK*  
} ; @|!z9Y*  
对于无参数函数的版本: Z:gyz$9w  
7 [7"A  
template < typename Ret > JS77M-Ac  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 92{\B- l  
  { ?ubro0F:  
typedef Ret result_type; $d4n"+7  
} ; '>" 4  
对于单参数函数的版本: ^@]3R QB  
`mqMLo *  
template < typename Ret, typename V1 > \NC3'G:Ii  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nFn5v'g  
  { N g,j#  
typedef Ret result_type; }7X%'Bg=M  
} ; 5 dg(e3T  
对于双参数函数的版本: p[cX O=  
adw2x pj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .(vwIb8\_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %)wjR/o  
  { \v/[6&|X0s  
typedef Ret result_type; Ss`LLq0LO  
} ; 0IpmRH/  
等等。。。 n`KY9[0U=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy vv7I_nK?  
KSL`W2}  
template < typename Func > g .\[o@H  
struct func_return 8ipez/  
  { Debv4Gr;^  
template < typename T > r :dTz  
  struct result_1 /<3UQLMa  
  { 1&2>LE/P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fR|A(u#9  
} ; EQ ttoOO  
Wjc'*QCPl  
template < typename T1, typename T2 > nP$9CA  
  struct result_2 ElXFeJ%[G  
  { c%&>p||  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IK]d3owA  
} ; y}H!c;  
} ; \Cj B1] I  
7 d vnupLh  
`x|?&Ytmf9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *h|U,T7ew  
3sk9`=[{$  
template < typename Func, typename aPicker > 0`hdMLONR  
class binder_1 9VT;ep  
  { xkn;,`t^lJ  
Func fn; q:(%*sY>  
aPicker pk; h$*!8=M  
public : Ls%MGs9PI  
w(rE`IgW  
template < typename T > _Y!IEAU/#  
  struct result_1 8- i#8'/x  
  { }M+7 T\ J!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; M?qy(zb  
} ; $u.z*b_yy  
D]}G.v1  
template < typename T1, typename T2 > {8OCXus3m  
  struct result_2 M}Sv8D]I  
  { AR=]=8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 36NpfTW  
} ; v:U-6W_)|  
4Up/p&1@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MJvp6n  
Vc2`b3"Br  
template < typename T > Jb(H %NJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hQ i2U  
  { KSvE~h[#+  
  return fn(pk(t)); ys~x $  
} 7Wno':w8  
template < typename T1, typename T2 > pUTr!fR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rKn~qVls  
  { &vJH$R  
  return fn(pk(t1, t2)); :>*7=q=  
} _L PHPj^Pg  
} ; xwr8`?]y  
"8RSvT<W^5  
! z**y}<T  
一目了然不是么? P'2Qen*  
最后实现bind E3i4=!Y  
Zh,71Umz  
g ?k=^C  
template < typename Func, typename aPicker > IU[ [ H#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #jk_5W  
  { YN,A )w:]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ngwb Q7)  
} s>en  
H.c7Nle  
2个以上参数的bind可以同理实现。 25T18&R  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :svq E+2  
g{Rd=1SK]  
十一. phoenix ;r8X.>P*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =WLY6)]A  
SIllU  
for_each(v.begin(), v.end(), yr6V3],Tp  
( "z c l|@  
do_ nEfK53i_  
[ <[v[ci  
  cout << _1 <<   " , " %RVZD#zr  
] IcEdG(  
.while_( -- _1), )7d&NE_  
cout << var( " \n " ) y2v^-q3  
) iwq!w6+  
); F:VIzyMq<  
:U\tv[  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ,bd_:  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5bIw?%dk(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 SKtrtm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =vPj%oLp'a  
lk!@?  
s.#`&Sd>  
template < typename Cond, typename Actor > z{6Z 11|  
class do_while l.]xB,k  
  { h 0|s  
Cond cd; D@KlOU{<  
Actor act; B1gR5p0  
public : ZC ?Xqp  
template < typename T > 5s XXM  
  struct result_1 5tnlrqC  
  { i1085ztN  
  typedef int result_type; H::bwn`Vc  
} ; CAlCDfKW}  
@d_M@\r=j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} KXrjqqXs  
E{\2='3\  
template < typename T > Y@v>FlqI{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YQ} o?Q$z  
  { Fcx&hj1gQ  
  do }qUX=s GG  
    { $j~RWfw-  
  act(t); 3'Rx=G'  
  } t:S+%u U  
  while (cd(t)); gr{ DWCK  
  return   0 ; z{543~Og59  
} ]iWRo'  
} ; {vj)76%y  
"~nZ G iK  
Zfw,7am/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *Ly6`HZ9  
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。 [;N'=]`  
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。 NlqImM=r,  
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。 >~f]_puT  
下面就是产生这个functor的类: d5b%  W3  
N[hG8f  
QP x^_jA  
template < typename Actor > t-AmX) $  
class do_while_actor rOYx b }1  
  { MA\V[32H  
Actor act; GY*p?k<i  
public : cNrg#Asen&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 54,er$$V  
pCDmXB  
template < typename Cond > @W<m 4fi  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^OdP4m( >>  
} ; }vuARZ>  
K"6vXv4QO  
iscz}E,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。 #Z#-Ht  
最后,是那个do_ X2_=agEP  
 }ZI7J  
V9vTsmo(  
class do_while_invoker Iv *<L a  
  { \['Cj*ek  
public : / FII07V  
template < typename Actor > :s,Z<^5a)g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~u{uZ(~  
  { SM '|+ d  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0K+ne0I  
} do_[&  
} do_; 3$tdwe$S  
|)&%A%m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GyIV Hby  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #c J@uqR  
最后来说说怎么处理break和continue 7$b1<.WX  
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。 _!6jR5&r,  
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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