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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Dv"HFQuF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 PH$C."Vv  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, U'aJCM  
= glF6a  
V}X>~ '%  
74r$)\q  
  class filler FrC)2wX  
  { ShesJj  
public : 4<V}A j8l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |*$0~mA  
} ; i__f%j`!W  
,@kLH"a0  
fE"-W{M  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: _#K?yP?  
hVIv->  
m6uFmU*<M}  
*#9?9SYSk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UC_o;  
Ggry,3X3  
JNv@MJb}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k+BY3a  
]P/i}R:  
:s*t\09V7  
K7R!E,oPg  
二. 战前分析 o3$dl`'  
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。 I0*N "07n  
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 ik#ti=.  
H'+3<t>  
5PsjGvm.%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ya4yW9*  
  /* --------------------------------------------- */ l >~Rzw  
vector < int *> vp( 10 ); =o4gW`\z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  SQ&}18Z~  
/* --------------------------------------------- */ )#8}xAjV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [y~kF?a  
/* --------------------------------------------- */ L*OG2liJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bFhZSk )  
  /* --------------------------------------------- */ vnWt8?)]^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (8baa.ge  
/* --------------------------------------------- */ Eh^gR`I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); RN&6z"|jR  
tOX -vQ  
tA]u=-_h  
T+q5~~\d  
看了之后,我们可以思考一些问题: NxSSRv^rx  
1._1, _2是什么? *zQhTYY  
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。 Id1de>:;  
2._1 = 1是在做什么? orOq5?3  
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。 MOPHu O{^  
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。  ~)F_FS  
osc A\r  
nDcH;_<;9a  
三. 动工 h$mGaw vZ~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ep4?;Qmho  
KZO[>qC"R  
0{ _6le]  
'P*OzZ4>$  
template < typename T > A'$>~Ev  
class assignment 4 |bu= T  
  { Y9I|s{~  
T value; %}JSR y  
public : O0;mXH  
assignment( const T & v) : value(v) {} |qVM`,%L  
template < typename T2 > =KAN|5yn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K4 -_a{)/  
} ; (|#%omLL  
cc3/XBo  
w/:ibG@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [)?9|yY"`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e,Z[Nox  
zJ$U5r/u  
M N (o  
6VS_L@  
  class holder LcT;7yv  
  { el\xMe^SY  
public : cY Qm8TR<  
template < typename T > /E3~z0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'y5H%I!  
  { 2'@D0L  
  return assignment < T > (t); ' 9%iHx-<  
} Q~/=p>=uu  
} ; 7nB X@Uo  
-p%cw0*Y]C  
}u1h6rd `  
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: dd6%3L{cn  
\%B7M]P  
  static holder _1; qQIX:HWDKZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8)M WC:  
!@*= b1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sy-#Eo#3  
而不用手动写一个函数对象。 )c?nh3D  
NB5lxaL  
R T~oJ~t;  
<Ql2+ev6  
四. 问题分析 uH(M@7"6_!  
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。 ^x$1Nf  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ,B /b>i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \%9QE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6y "]2UgQk  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )TyP{X>  
;U$Rd,T4S  
五. 问题1:一致性 'vYt_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?| G*,7pc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XL9-N?(@  
fQwLx  
struct holder t BG 9Mn  
  { .;S1HOHz4  
  // tK?XU9o  
  template < typename T > [>U2!4=$M  
T &   operator ()( const T & r) const pe>?m^gz[  
  { s}yN_D+V  
  return (T & )r; ;)SWwhQ  
} Bj"fUI!dK  
} ; :6Tv4ZUvcG  
o\PHs4Ws'7  
这样的话assignment也必须相应改动:  D F=Rd#  
|DPq~l(d  
template < typename Left, typename Right > ms\\R@R  
class assignment =(Y0wZP|  
  { N7KG_o%  
Left l; mg>wv[ 7  
Right r; P!IXcPKW53  
public : I[?bM-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mxu!$wx  
template < typename T2 > uHRxV"@}[1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lA;qFXaN>  
} ; <r(D\rmD  
:6&#u.\u  
同时,holder的operator=也需要改动: AX'-}5T=  
Ino]::ZJ/  
template < typename T > B9Wd '  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9g'6zB  
  { (i?9/8I  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); BjfTt:kY  
} Ra6}<o  
HuK Ob4g  
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。 g$vOWSI +  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ct zW do.  
3xmPY.  
return l(rhs) = r; D #7q3s  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 P2 qC[1hYH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]m7x&N2  
.6I'V3:Kg  
template < typename Tp > :h/v"2uDN  
class constant_t o}f$?{)|   
  { B2KBJ4rI[1  
  const Tp t; 0%Y}CDn_  
public : P_H_\KsH*(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Y*O Bky  
template < typename T > $9xp@8b\_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V]"pM]>3X  
  { HD1/1?y!@q  
  return t; JiuA"ks)  
} U.b|3E/^  
} ; Y7 K2@257  
k7L4~W  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R~|(]#com  
下面就可以修改holder的operator=了 ${}9/(x/^  
J, +/<Y!  
template < typename T > ~O!E&~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dWe%6s;   
  { g!r) yzK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J83C]2~7  
} rW_cLdh]#  
VVpJ +  
同时也要修改assignment的operator() VR A+p?7-  
A/fM30  
template < typename T2 > Pj_DI)^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f^F"e'1  
现在代码看起来就很一致了。 !R#PJH/TM  
sIl&\g<b  
六. 问题2:链式操作 tA'5ufj*:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .I$+ E  
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。 lz1cLl m  
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。 }W[=O:p  
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。 h|i b*%P_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1jAuW~  
2R^Eea  
template < typename T > 2+p XtP@O  
struct result_1 Fpwhyls  
  { Z!jJ93A"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ke]'RfO\  
} ; qPJSVo  
%K06owV(S)  
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: 3H4T*&9;n  
>IA1 \?(  
template < typename T > cWo__EE  
struct   ref Y?zo")  
  { u6IM~kk>5  
typedef T & reference; a40>_;}:x  
} ; sJl>evw  
template < typename T > Z:V<P,N  
struct   ref < T &> |z&7KoYK'  
  { ER@RWV 2  
typedef T & reference; :S!!J*0  
} ; HCe/!2Y/%  
Jw^my4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )KkV<$  
LfK/wSvWw  
template < typename T > N pQOLX/<?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {0AlQ6.@>  
  { lH@goh  
  return l(t) = r(t); `krVfE;_O  
} ]"YXa~b  
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。 w{;~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |lu@rN  
(Kg)cc[B`  
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 $BB^xJ\O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wyAh%'V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p6)6Gcx  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 npbf>n^R  
最后的布局是: 9}42s+  
                Add ljz=u;O)  
              /   \ EU'rdG*t/R  
            Divide   5 k)y<iHR_o  
            /   \ q./jYe  
          _1     3 KZaiy*>)  
似乎一切都解决了?不。 [ :Sl~  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 XaoVv2=G~  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 8,VEuBZ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =)N6 R  
/ T_v8 {D  
template < typename Right > O`N,aYo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const O#>,vf$  
Right & rt) const :!fY;c?  
  { 1]A\@(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G Uh<AG*+  
} V%C'@m(/SZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~3-+~y=o~  
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。 ?[WUix;  
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。 jMX|1b  
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。 P=y1qqC  
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。 3Q)"  
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? U7,.L  
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: `bn@;7`X  
|%3>i"Y@AK  
template < class Action > 4$ah~E>,t  
class picker : public Action YdB/s1|G  
  { MI.OOoP3a  
public : AP4s_X+=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :`<MlX  
  // all the operator overloaded T8W^qrx.v  
} ; qDfhR`1k  
8vfC  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 <$#^)]Ts  
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: TQ[J,  
o4LVG  
template < typename Right > C8 }=fa3u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y;dqrA>@  
  { ]~ S zb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )]E?~$,  
} rg]z  
!.4q{YWcYk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,zJ:a>v  
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?s\X  
4s"x}c">F  
template < typename T >   struct picker_maker ' 8Q }pp`  
  { 0 U#m7j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gl2l%]=\'  
} ; e<~bDFH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OF;"%IW~}  
  { &0d5".|s  
typedef picker < T > result; X]\; f  
} ; E% Ko[G  
r CUs  
下面总的结构就有了: }We-sZ/w7r  
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。 "tDB[?  
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。 r $YEq5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $`lGPi(Jc  
至此链式操作完美实现。 R[m+s=+  
N&(MM.\`^  
H6KBXMYO  
七. 问题3 3q6FV7Fv&b  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >rYMOC~  
Fa{[kJ8z  
template < typename T1, typename T2 > "1p, r&}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v`@N R06  
  { A-M6MW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); n S Vr,wU  
} 4ZYywDwn  
F& lSRL+v  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 5F]2.<i  
_b * gg  
template < typename T1, typename T2 > tCu.Fc@  
struct result_2 Ty3.u9c4  
  { uNqN &7g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <^ratz!-  
} ; 7$*x&We  
zIr-Rx'dL^  
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? 5)->.*G*  
这个差事就留给了holder自己。 M`)3(|4  
    EQ"+G[j~x  
Z8f?uF  
template < int Order > 20:![/7:!  
class holder; <" 0b 8 Z  
template <> !|mzu1S  
class holder < 1 > 6;M{suG|  
  { 0^F!-b^z  
public : e Dpt1  
template < typename T > H#T&7X_<  
  struct result_1 WP^wNi ~>  
  { xF 3Z>  
  typedef T & result; $j4/ohwTDY  
} ; H}8kku>7  
template < typename T1, typename T2 > ]7q|) S\  
  struct result_2 `y{[e j  
  { DJ1!Xuu  
  typedef T1 & result; /7ykmW  
} ; z.tN<P7  
template < typename T > iRV=I,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QQ %W3D @  
  { crgVedx~}  
  return (T & )r; UH((d*HX4  
} ^pqJz^PO.  
template < typename T1, typename T2 > Q4g69IE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y+0GJuBf  
  { g?u=n`k]\  
  return (T1 & )r1; FU)=+m  
} E[FE-{B#  
} ; KvO5-g  
zkd^5A; `  
template <> =yPV9#(I/  
class holder < 2 > :edy(vC<  
  { s+h}O}RV  
public : Q+O./1x*,  
template < typename T >  | 1a}p  
  struct result_1 ^bLFY9hSC  
  { o76{;Bl\O  
  typedef T & result; iUZV-jl2/  
} ; eEYz A  
template < typename T1, typename T2 > #W4 "^#2  
  struct result_2 iAt&927  
  { p ^)3p5w  
  typedef T2 & result; q-/t?m0  
} ; t"vkd  
template < typename T > w=5<mw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mgb+HNH%q\  
  { h:KEhj\d?  
  return (T & )r; F4IU2_CnPD  
} )`mBvS.}  
template < typename T1, typename T2 > Sf2xI'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %Y9CZRY 9  
  { vX&W;&  
  return (T2 & )r2; x]IJ;  
} gOm8 O,  
} ; {/qQ=$t  
O .jCDAP  
a.a ,_  
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> >。 ;R$2+9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ! %N@>[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VL|Z+3L  
bKEiS8x  
return l(i, j) = r(i, j); 9|m:2["|?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dq0!.gBT2  
/<"ok;Pu7  
  return ( int & )i; K{ntl-D&y  
  return ( int & )j; /. >%IcK  
最后执行i = j; msQ?V&+<  
可见,参数被正确的选择了。 LG??Q+`l  
1jpft3*x  
bL5u;iy)  
?. Ip(g  
%l!- rXp  
八. 中期总结 BKYyc6iE  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: fm!\**Q1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |OuIQhoE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _ER. AKY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `A-  
vhDtjf/*  
[$#G|>x  
u-QHV1H`(  
6MLjU1  
( k_9<Yb3  
九. 简化 kM(m$Oo.  
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。 ,wngS=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hoLA*v2<  
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: t/l<X]o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P(a}OlG  
  +-*/&|^等 %D~Mij  
2. 返回引用。 R \]C;@J<  
  =,各种复合赋值等 \9`.jB~<  
3. 返回固定类型。 FrE#l.)?!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !'B='].  
4. 原样返回。 \u;`Lf  
  operator, 3 rR1/\  
5. 返回解引用的类型。 +,j6dYub  
  operator*(单目) IR8yE`(h  
6. 返回地址。 7y_<BCx h  
  operator&(单目) \ _?d?:#RD  
7. 下表访问返回类型。 s'bTP(wl9  
  operator[] ,5AEtoF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -aV( 6i*n  
  operator<<和operator>> Q 9E.AN  
$EzWUt  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {d.K)8\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9!.S9[[N  
 ;v/un  
template < typename Left > <~S]jtL.j:  
struct value_return >]uu?!PU  
  { dN7.W   
template < typename T > '*Ld,`  
  struct result_1 }$ Kd-cj+  
  { kI2+&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ae](=OQ  
} ; /Z[HU{4  
c e; zn\  
template < typename T1, typename T2 > :zNNtv iA  
  struct result_2 9'@G7*Yn  
  { G&YcXyH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +r&:c[  
} ; 6;wKL?snO  
} ; S#<y_w%  
JoZS p"R  
;lfv.-u:<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :Gew8G  
12;YxW>[  
下面我们来剥离functor中的operator() )uMv]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d8U<V<H<  
@4]{ZUV  
return l(t) op r(t) ~O]{m,)n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {R_ <m$  
return op l(t) y~su1wUp  
return op l(t1, t2) .Lu3LVS  
return l(t) op )PW|RW  
return l(t1, t2) op EY:H\4)  
return l(t)[r(t)] p}5413z5Z=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] oB~V~c}8x  
@;N(3| n7  
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: i% , 't  
单目: return f(l(t), r(t)); xLfv:Rp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K\59vtga  
双目: return f(l(t)); #=;vg  
return f(l(t1, t2)); /Gn0|]KI  
下面就是f的实现,以operator/为例 X{<taD2~  
]Qa|9G,b  
struct meta_divide WW2hwB (  
  { Hsd76z#8  
template < typename T1, typename T2 > :,g]Om^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sZEa8  
  { B9%%jEH*  
  return t1 / t2; dZI["FeO&d  
} 67 ~pn  
} ; *u",-n  
c?REDj2  
这个工作可以让宏来做: uGm?e]7Hx<  
FFN Sn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [;4;. V  
template < typename T1, typename T2 > \ M'F<1(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c{KJNH%7  
以后可以直接用 s|`wi}"x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6> z{xYat  
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 VR\}*@pNp  
(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。。。) M"bG(a(6:  
e`q*'u1?  
vU]n0)<KB  
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 @LSh=o+  
u[oV Jvc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T7Y}v,+-  
class unary_op : public Rettype ~*9Ue@  
  { hJD3G |E  
    Left l; o)]O  
public : _:WNk(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x+;y0`oL  
=N8_S$nx(  
template < typename T > 6:6A" A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YDj5+'y  
      { Jb^{o+s53  
      return FuncType::execute(l(t)); FSAX , Y  
    } C"%B >e  
(|rf>=B+H  
    template < typename T1, typename T2 > vxLr034  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [HUK 9hG  
      { %u_dxpx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .N@+Ms3  
    } /y6f~F  
} ; cza_LO(  
CC;^J-h/  
bN03}&I  
同样还可以申明一个binary_op D.|r [c  
!pkIaCxs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S^|U"  
class binary_op : public Rettype dv+ZxP%g  
  { $mE3 FJP>  
    Left l; R!lug;u#  
Right r; jzGK(%sw"  
public : xI~A Z:m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Li"+`  
W&&|T;P<J  
template < typename T > 8lGM>(:o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,<)D3K<  
      { L F} d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); TA2ETvz^  
    } ! K_<hNG&  
E_DQ.!U!o  
    template < typename T1, typename T2 > odC"#Rb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xo] 2iQy  
      { <lWj-+m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &1?6Q_p6c  
    } /BD'{tZ]Sl  
} ; YD;d*E%t  
X1o^MMpz(F  
@rDBK] V  
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 *|<~IQg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wfpl]d!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'GX x|.  
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。 zy nX9t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! C"B'Dj  
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。。。 ,UNk]vd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R=&-nC5e  
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) 4Orq;8!BW  
下面是修改过的unary_op Y:L[Iz95o  
]8DTk!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /<IWdy]$3  
class unary_op F:q8.^HTJ  
  { eEP{?F^I[  
Left l; QKB+mjMH#x  
  K/ &`  
public : 9==4T$nM[  
Tsj/alC[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~cfXEjE6  
*w O~RnP  
template < typename T > HKI\i)c  
  struct result_1 &Tj7qlP\  
  { FQ1B%u|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s }OL)rW=}  
} ; WZPj?ou`G  
cs.t#C  
template < typename T1, typename T2 > xW*Lceb  
  struct result_2 g,!.`[e'ex  
  { PREGQ0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dE_"|,:  
} ; )h&@}#A09  
(d D7"zQ  
template < typename T1, typename T2 > qe&B$3D|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _*%K!%}l=  
  { X[1D$1Dvw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -N wic|  
} ~;H,cPvrEg  
9d-'%Q>+  
template < typename T > B["+7\c<~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /|i*'6*  
  { 8.N`^Nj 1  
  return OpClass::execute(lt(t)); _ahp7-O  
} v[{7\Hha  
G9LWnyQt  
} ; Sw,*#98  
58HA*w  
6Aq]I$  
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 GD]epr%V  
好啦,现在才真正完美了。 b @0= &4  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3di;lzGq  
0XCAnMVo  
template < typename Right > 6QbDU[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const KN`k+!@/7  
  { -6s:D/t1'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !/u  
} ,>7dIJqzw  
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。 "0[`U(/  
a^@.C5  
AG9DJ{T  
f_[dFKoX  
u/6if9B  
十. bind 9N)I\lcY  
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。 ![\P/1p  
先来分析一下一段例子 %_4#WI  
kk6 !krZ  
T$%QK?B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8>#ZU]cG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G dNhEv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rf4f'cUa  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 y&5 O)  
我们来写个简单的。 .R"VLE|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3~Fag1Hp  
对于函数对象类的版本: .Y]0gi8z  
UE"v+GH  
template < typename Func > ksOsJ~3)  
struct functor_trait qve'Gm)  
  { La9}JvQoX  
typedef typename Func::result_type result_type; [BJzZ>cY  
} ; /KF@Un_Ow  
对于无参数函数的版本: BlU&=;#r5>  
e1h7~ j  
template < typename Ret > =RD>#'sUK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > BA1uo0S `S  
  { }*QK;#NEc  
typedef Ret result_type; EYj~Xj8_  
} ; jQ3dLctn  
对于单参数函数的版本: G"J nQ  
iJ^}{-  
template < typename Ret, typename V1 > rZ3ji(4HS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rC_1f3A  
  { pgh(~ [  
typedef Ret result_type; K;sC#9m  
} ; DGb1_2ZQ  
对于双参数函数的版本: tJ K58m$  
lW-h @  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > I8)D   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {m~)~/z?  
  { (XmmbAbVom  
typedef Ret result_type; b/ \EN)  
} ; 0{z8pNrc  
等等。。。 QJ(%rvn3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =LV-n  
U!r8}@  
template < typename Func > n:/!{.  
struct func_return X5/fy"g&  
  { C 4C /  
template < typename T > ^U5N!"6R  
  struct result_1 i56Rdb  
  { FsWp>}o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WVpx  
} ; Oj_]`  
/96lvn]8lO  
template < typename T1, typename T2 >  dV :}  
  struct result_2 \u[}  
  { [niFJI sc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R3_OCM_*  
} ; [.xY>\e  
} ; qm><}N7f  
s) U1U6O  
P8By~f32_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;xz_H$g  
1-? i*C  
template < typename Func, typename aPicker > 5wx~QV=Hh  
class binder_1 7{O iV}]"  
  { Z8bg5%  
Func fn; ^-q{:lx  
aPicker pk; <Qih&P9;>  
public : (i%bQZt^?  
Xzg >/w 8J  
template < typename T > vkhPE(f  
  struct result_1 Pa Q lQ#  
  { grgs r_)[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _d3Z~cH  
} ; 0~RD@>]  
iu8Q &Us0P  
template < typename T1, typename T2 > 96~y\X@x  
  struct result_2 LJPJENtFIs  
  { "o`?-bQ:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +%\Ci!%b  
} ; CqC )H7A  
$ eI cCLF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K)>F03=uE  
K<5yjG8&  
template < typename T > _`;KmD&5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `dV2\^*A  
  { OeASB}  
  return fn(pk(t)); Oo; ]j)z  
} X\Zan$oi  
template < typename T1, typename T2 > K\%\p$ZD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j3-o}6  
  { `WL3aI":  
  return fn(pk(t1, t2)); ~$K{E[^<  
} &v((tZ  
} ; i *:QbMb  
rbdrs  
N9G xJ6  
一目了然不是么? .lb]Xa*n  
最后实现bind K2x2Y=  
QK6_dIvDz  
q1u$Sm  
template < typename Func, typename aPicker > 4w ,&#L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w%qnH e9  
  { X:Wd%CHP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v.8kGF  
} Q<AOc\oO  
~HGSA(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 SF; \*]["f  
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。 l VD{Y`)  
P-2DBNB7  
十一. phoenix EoPvF`T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^$'z#ZN1  
z4BU}`;b3t  
for_each(v.begin(), v.end(), MnFrQC  
( 0M;El2 P$  
do_ QnS^ G{  
[ ._tEDY/1m  
  cout << _1 <<   " , "  ;303fS  
] 9FSa=<0wE  
.while_( -- _1), mB>0$l y  
cout << var( " \n " ) 9HFEp-"  
) e< @$(w  
); KPz0;2}  
BZ.l[LMp  
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: ${z#{c1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 4_VgJ9@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5&p}^hS5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q3hf =&$  
azIhp{rH w  
i@rUZYF  
template < typename Cond, typename Actor > =dNE1rdzNa  
class do_while FNraof @Oy  
  { kBA.N l7  
Cond cd; SPlt=*C#_  
Actor act; J1O1! .  
public : ($<&H>j0  
template < typename T > &1T)'Bn  
  struct result_1 LqD7SJ}/f  
  { ?Ybq]J\q  
  typedef int result_type; RYvcuA)  
} ; "ADI .  
 YC 6guy>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T;BFO5G@  
Lb Jf5xdi  
template < typename T > 6c^?DLy9B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e)?}2  
  { +$L}B-F  
  do m,kYE9 {  
    { p+?`ru  
  act(t); 8%;Wyqdf]  
  } 30WOH 'n  
  while (cd(t)); e?;c9]XO,o  
  return   0 ; .u ikte  
} Y5CkCF  
} ; \8ZVI98  
y7h^_D+Ce  
_/Ve~( "  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "#pxZ B=  
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。 |$IL:W6  
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@!9~s  
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。 $}b)EMMM  
下面就是产生这个functor的类: M .6BFC  
qZ>_{b0f  
-!7Z  
template < typename Actor > 8*b{8%<K  
class do_while_actor T&/ n.-@nk  
  { cz/ E  
Actor act; Q{S{|.w-  
public : 7t<h 'g2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} khR[8j..  
.53 M!  
template < typename Cond > nl(GoX$vRQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4=^Ha%l  
} ; bnL!PsG$K,  
g?xXX /Qe  
I:DAn!N-A*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 DFZ0~+rh  
最后,是那个do_ 9xJtDdy-O  
1l)j(,Zd*  
7&P70DO  
class do_while_invoker pFMjfWD,C  
  { PhuHfw4$y,  
public : Ppl :_Of  
template < typename Actor > j|[$P4w}U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3r[F1z2B  
  { _nz_.w0H9  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,<P"\W  
} yph@H!@  
} do_; aJ=)5%$6kc  
`Mg3P_}=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l v:GiA"X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0@{bpc rc  
最后来说说怎么处理break和continue k1g-%DB  
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。 4w9=z,  
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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