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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tDETRjTA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &zYQ H@  
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, g?v/ u:v>W  
Q]5_s{kiz  
jP+{2)z"W  
d8Vqmrc~  
  class filler {X?Aj >l  
  { D <~UaHfk  
public : 9#[,{2pJr  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2-m@-  
} ; rk=/iD  
!@!603Gy  
7 \xCNOKh  
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: q?frt3o  
6O?zi|J[:  
x`?>j$  
cvw17j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &NF$_*\E  
z*HM_u  
'(iPI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %nJo:/  
5[2kk5,  
*~U*:>hS  
P}'B~ ~9W  
二. 战前分析 R?{_Q<17  
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。 5_A*I C]  
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 N/>:})dav  
~ !ei]UP  
AQ FnS&Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FVNTE +LW  
  /* --------------------------------------------- */ S/Ic=  
vector < int *> vp( 10 ); ebEI%8p g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .3) 27Cjw  
/* --------------------------------------------- */ \e'Vsy>q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (Jb#'(~a  
/* --------------------------------------------- */ Ot.v%D`e 5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); g mWwlkf9  
  /* --------------------------------------------- */ = y^5PjN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); r5[pT(XT]  
/* --------------------------------------------- */ 8(ZQM01;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kjQW9QJ<  
&qY]W=9uK  
XX-(>B0L  
(k+*0.T&?  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ay Uw  
1._1, _2是什么? z}}P+P/  
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。 "+2Cs  
2._1 = 1是在做什么? lpPPI+|4N  
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。 '<,Dz=  
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。 X<_HQ  
XD8Cf!  
N, u]2,E  
三. 动工 {oOUIP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $+2QbEk&-  
%qsl<_&  
] 0L=+=w  
ZweAY.]e  
template < typename T > {nM1$  
class assignment |[r7B*fw  
  { kE6/d,  
T value; FaJK R  
public : *]/iL#  
assignment( const T & v) : value(v) {} Slo^tqbG  
template < typename T2 > pC,Z=+:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J e|   
} ; 3ouy-SQ  
gdSqG2/&  
>+<b_q|P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %yc-D]P/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aZo}Ix:/  
%Unwh1VG  
|3FGMg%  
4n.JRR&;  
  class holder Kt qOA[6  
  { P3!@}!r8  
public : "N'W~XPG  
template < typename T > D 9;pjY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f.j<VKF}  
  { A ?tna6W:  
  return assignment < T > (t); *BrGh  
} h$sOJs~6h  
} ; 2oc18#iG (  
oM>UIDCY_v  
AMB{Fssz  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: sWse (_2  
z80(+ `   
  static holder _1; y5c\\e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,%A|:T]  
7MZH'nO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |_g7k2oLY  
而不用手动写一个函数对象。 EF$ASNh"  
Q3hSWXq'  
]5@n`;&#.  
og8hc~:ro  
四. 问题分析 ,K@[+ R!  
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。 LRWM}'.s  
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。 I.Catm2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s5G`?/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5~UW=   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^kC!a>&  
.>r3ZwrE'  
五. 问题1:一致性 7jxx,#I:  
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?| AB3OG*C9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8kcMgCO  
yaG:}=.3  
struct holder 8JQ\eF$ma  
  { B1FJAKI);  
  // C6F7,v62  
  template < typename T > :J @3:+sr  
T &   operator ()( const T & r) const "doiD=b  
  { dPpJDY0  
  return (T & )r; {A< 961  
} o(DG 3qk  
} ; fD(r/~Vu  
x%k@&d;z  
这样的话assignment也必须相应改动: P RUl-v  
I0H]s/*C%9  
template < typename Left, typename Right > qAd=i0{N  
class assignment 6&;GC<].(y  
  { $nW9VMa  
Left l; f|_\GVW  
Right r; < @GO]vY  
public : 2?6]Xbs{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xR kw+  
template < typename T2 > j `!Ge  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |qj"p  
} ; V'>Plb.A  
- 7T`/6  
同时,holder的operator=也需要改动: 32HF&P+0%  
.`_iWfK  
template < typename T > .vy@uT,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Iw.!*0$  
  { |cnps$fk~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); EqtL&UHe  
} $mAC8a_Zu  
iFI+W<QR  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ~4=*kJ#7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~@6l7H6{  
}[lP^Qs  
return l(rhs) = r; jDQ?b\^  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 - G/qfd|s/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'nM4t  
)=iv3nF?6N  
template < typename Tp > `C|];mf(#  
class constant_t KiI+ V;o  
  { <)!,$]S  
  const Tp t; 'Nt)7U>oC9  
public : *U%3 [6hm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ))Z>$\<:  
template < typename T > YU8]W%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;/Z-|+!IJt  
  { | ?vm.zp  
  return t; K,! V _  
} Z- a  
} ; h/|p`MP\1  
&)+H''JY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,m]5j_< }  
下面就可以修改holder的operator=了 >"=DN5w ,S  
R3a}YwJFXF  
template < typename T > R)*DkL!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -L]-u6kC[  
  { rq!*unJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a9p:k ]{  
} ! #! MTk  
ILAn2W  
同时也要修改assignment的operator() )kI**mI}  
7p]Izx8][  
template < typename T2 > Ic_NQ<8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8 I_  
现在代码看起来就很一致了。 "|1iz2L  
7M7Ir\d0lp  
六. 问题2:链式操作 *@PM,tS;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {]}94T~/k  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 mgVYKZWL-i  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 K.mxF,H  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Kw?3joy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m#8[")a$"  
vaP`'  
template < typename T > MA:5'n  
struct result_1 Ky%lu^  
  { 9-{=m+|b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^s7!F.O C  
} ; ,I5SAd|dX  
wz69Yw7  
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: OrM1eP"I  
54z.@BJhE  
template < typename T > J@$~q}iG  
struct   ref O HpV%8`  
  { HrsG^x  
typedef T & reference; 'n,V*9  
} ; ML\>TDt  
template < typename T > kO3\v)B;  
struct   ref < T &> Pb8@owG8  
  { C[ mTVxd  
typedef T & reference; KsOWTq"uj  
} ; JL1A3G  
JJtx `@Bc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dV'EiNpf  
;H~<.QW  
template < typename T > A)C)5W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @lE'D":?  
  { / }$n_N\!)  
  return l(t) = r(t); |0=UZK7%O  
} ,n8\y9{G  
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。 sNo8o1Hby  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i}DS+~8v  
[A,^ F0:h  
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 @pYEzizP7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iI IXv  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'v V7@@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PZusYeV8b  
最后的布局是: *l+Dbm,u  
                Add + tMf&BZ  
              /   \ \$w kr  
            Divide   5 s||" } l  
            /   \ TMj;NSc3  
          _1     3 s4"Os gP+  
似乎一切都解决了?不。 -<6?ISF2  
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。 @ps(3~?7  
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。 {jz`K1  
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: qt~=47<d  
:HO5 T  
template < typename Right > z2uL[deN'"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Fa )QDBz)  
Right & rt) const *$<W"@%^J  
  { R^*baiXVI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }LT&BNZj  
} dg24h7|]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >SK:b/i  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 (6S'wb  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 +1y$#~dl  
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。 ]A3  
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。 t+8e?="  
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? zOs}v{8"  
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: PVo7Sy!'H  
9aJIq{`E  
template < class Action > 7pyzPc#_  
class picker : public Action !=YKfzE  
  { fu^W# "{  
public : BHUI1y5t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :dSda,!z  
  // all the operator overloaded ! ;t\lgMl  
} ; 2]5{Xmmo9  
wu)+n\mt'  
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。 Ku75YFO,5  
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: qcj {rG18  
-d\sKc  
template < typename Right > \EySKQ=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const XVN`J]XHk  
  { =:^aBN#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?q:|vt  
} 3=YpZ\l}  
__g k:a>oQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %tyo(HZQ  
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。 4#B'pJMw9  
Y &C b  
template < typename T >   struct picker_maker >[fu&r1  
  { ef7{D P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @KQ.tF*  
} ; gJ \6cZD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > SMX]JZmH  
  { Qn!mS[l  
typedef picker < T > result; l;lrf3  
} ; r=H?fTY<3E  
?RsrY4P  
下面总的结构就有了: J-v1"7[2GC  
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。 XM rk2]_  
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。 aOwjYl[?p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \Oeo"|  
至此链式操作完美实现。 B.q/}\ ?(  
& o5x  
5#K*75>  
七. 问题3 M ^o_='\bE  
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。 x}+zhRJ  
fST.p|b7  
template < typename T1, typename T2 > p0Jr{hM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .<"XE7  
  { =nhY;pY3u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "b} mVrFh  
} q!$s<n  
]vvYPRV76  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ("9bV8:@B  
.AfZ5s]/F  
template < typename T1, typename T2 > cFUD$mp  
struct result_2 VeYT[Us"  
  { 7IX8ck[D  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0gd`W{YP  
} ; :ky`)F`  
wjA wJOw|  
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? >JyS@j}  
这个差事就留给了holder自己。 H7zN|NdNw  
    'hpOpIsHa  
+%JBr+1#\  
template < int Order > 5=pE*ETJ  
class holder; Xz_WFLq4  
template <> ZL( j5E  
class holder < 1 > \}Jznzx;  
  { o,6t: ?Z  
public : 0k]ApW  
template < typename T > ?jmP] MM  
  struct result_1 DrK]U}3fh"  
  { 1q6)R/P  
  typedef T & result; vK',!1]y  
} ; H;/do-W[  
template < typename T1, typename T2 > o(*\MT t?  
  struct result_2 `6Bx8CZ'I  
  { x4MmBVqp  
  typedef T1 & result; Er;/ zxg9p  
} ; l0qaTpn  
template < typename T > 1Bj.MQ^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z`Y&cKsn  
  { ,md_eGF  
  return (T & )r; fiGTI}=P  
} K:,V>DL  
template < typename T1, typename T2 > xfYKUOp/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PkvW6,lS  
  { G4* LO  
  return (T1 & )r1; m\&|#yq  
} wQhNQ(H~\  
} ; ?qgQ)#6  
7Ak<e tHD  
template <> 3s6obw$ki  
class holder < 2 > TSB2]uH  
  { |Y7SP]/`gB  
public : +:S `]  
template < typename T > cOVj @z  
  struct result_1 yHeL&H  
  { J p'^!  
  typedef T & result; {L-^J`> G  
} ; &<A,\ M  
template < typename T1, typename T2 > C[J9 =!t  
  struct result_2 -D`1z?zHra  
  { 1oQw)X  
  typedef T2 & result; /<rvaR  
} ; J"`VA_[  
template < typename T > @<\oM]jX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bMO^}qR`  
  { gv*b`cl  
  return (T & )r; OoB|Eh|),  
} eZ'8JU]  
template < typename T1, typename T2 > L'+bVP{L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ] ZV[}7I.  
  { [`n_> p!  
  return (T2 & )r2; `Fd \dn  
} gRLt0&Q~  
} ; qM\ 2f<)  
^^a6 (b  
A@A8xn%  
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> >。 3=O [Q:8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;_<~9;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~KK} $iM  
_{[6hf4p  
return l(i, j) = r(i, j);  6}"%>9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )+_Vx}O:}  
qG9a!sj   
  return ( int & )i; KF%BX ~80C  
  return ( int & )j; y;b#qUd5a  
最后执行i = j; m#_BF#  
可见,参数被正确的选择了。 %e iV^>  
@ {/)k%U  
"Z.6@ c7  
p{Lrv%-j  
ynI e4b  
八. 中期总结 ]A5F}wV4  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ha :l-<a  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =pL$*`]?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Nq8ON!<<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #(^<qr   
|AYii-g  
4 &bmt  
mskG2mA  
4.O)/0sU  
XZE(& (s  
九. 简化 G5}_NS/  
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。 b}! cEJY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 DyC*nE;  
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: +( LH!\{^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <LbLMV  
  +-*/&|^等 }-3 VK%  
2. 返回引用。 ]#o;`5'  
  =,各种复合赋值等 hek+zloB+  
3. 返回固定类型。 Rhc:szDU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &[G)Y D  
4. 原样返回。 cv'8_3  
  operator, *zdD4 I=  
5. 返回解引用的类型。 4C;;V m4~  
  operator*(单目) Fb,*;M1'  
6. 返回地址。 #}7T$Va  
  operator&(单目) HPtMp#`T  
7. 下表访问返回类型。 wd`p>  
  operator[] AiHU*dp6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %]P{)*y-?  
  operator<<和operator>> &y? |$p\;/  
:8yebOs   
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。 IdmP!(u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ![z2]L+TB  
R27'00(Z0  
template < typename Left > `l|Oj$  
struct value_return mP)bOAU  
  { zyPb\/  
template < typename T > Wl| i$L)7  
  struct result_1 w%L4O;E]*{  
  { f I1CT)0<e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A7L;ims7  
} ; [4"(\r\f  
\uZpAV)5  
template < typename T1, typename T2 > f ,e]jw@  
  struct result_2 vHi%UaD-y  
  { ] (e ,J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; utck{]P  
} ; A@?0(  
} ; @b(@`yz.a  
wDvu2iC=  
DOWWG!mx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  q0ktABB  
gS FZ>v*6  
下面我们来剥离functor中的operator() 8F[ ];LF>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y-it3q'Z  
|k}<Zz1UM  
return l(t) op r(t) 8g -u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %n$f#Ml_r  
return op l(t) %pVsafV  
return op l(t1, t2) "}()/  
return l(t) op qc(e3x  
return l(t1, t2) op )>~ jjR  
return l(t)[r(t)] jf)cDj2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^\PRz Y  
f0P,j~]  
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: B EwaQvQ!  
单目: return f(l(t), r(t)); 7;Ze>"W>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +3o vO$g  
双目: return f(l(t)); Sh#N5kgD  
return f(l(t1, t2)); 1uw1(iL+  
下面就是f的实现,以operator/为例 .=:f]fs  
W3~u J(  
struct meta_divide cW^LmA  
  { 3I 0pHP5  
template < typename T1, typename T2 > q 4Pv\YO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) / =9Y(v  
  { X3sAy(q  
  return t1 / t2; (Z<@dkO?)  
} |&K;*g|a  
} ; y A5h^I  
lITd{E,+r  
这个工作可以让宏来做: 82FEl~,^E  
h[dJNawL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QPm[4Fd{G  
template < typename T1, typename T2 > \ A.*e8a/6X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Rxdj}xy  
以后可以直接用 g=mKTk   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4}C \N  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 L9)gN.#  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) y],op G6  
"6C a{n1hk  
q:kGJ xfaW  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 5& %M L  
d5-Q}D,P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PxYK)n9&  
class unary_op : public Rettype h GA2.{  
  { rn . qs  
    Left l; T[4xt,[a  
public : )ThNy:4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C9+rrc@4  
(-yif&  
template < typename T > "]jN'N(.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G+#bO5  
      { y)KIz  
      return FuncType::execute(l(t)); rhLhFN{h  
    } @(L}:]{@  
rOOo42Y W`  
    template < typename T1, typename T2 > ]]y>d!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1tTP;C l#  
      { Ch{6=k bK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Lu^uY7 ?}  
    } <k[_AlCmsg  
} ; u$tst_y-  
gZ&4b'XS,  
4U\>TFO  
同样还可以申明一个binary_op W'"hjQ_  
uPl7u 1c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m> +  
class binary_op : public Rettype x .@O]}UH  
  { K 'I6iCrD  
    Left l; DI)"F OM6  
Right r; 3B;Gm<fJ9N  
public : l\0PwD  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [;hkT   
rXmrT%7k  
template < typename T > 0#GnmH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b)a5LFt|  
      { ]2L11" erP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); L+ew/I>:  
    } q5Zu'-Cx@  
6Z1O:Bou  
    template < typename T1, typename T2 > `yq) y>_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pS-o*!\C.  
      { &LI q?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n<|8Onw  
    } gna!Q  
} ; q=e;P;u  
=P,mix|  
q2|x$5  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 c611&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sRLjKi2D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Qxy ~ %;X  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。  DEu0Z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \RDqW+,  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 el<Gd.p.d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1\Bh-tzB  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) auIW>0?}  
下面是修改过的unary_op [ -Z 6QzT  
Z*P/ubV'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \1-lda  
class unary_op 6Jy%4]wK  
  { ZuWh gnp  
Left l;  e+#Oj  
  jCj8XM{c>  
public : >=rniHs=?7  
iuqJPW^}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >r)UDa+  
_s-X5 xU  
template < typename T > Y,mo}X<>  
  struct result_1 .z$UNB(!M  
  { <NDV 5P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 44n41.Q]  
} ; U1 3Lsky%  
!1S!)#  
template < typename T1, typename T2 > Y#):1C1  
  struct result_2  })!-  
  { n9 bp0#K  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G~_eBy  
} ; L})fYVX  
G,6`:l  
template < typename T1, typename T2 > |CQjgI|;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +R$;LtR  
  { AvIheR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .FYRi_Zd  
} aA*h*  
XmO]^ `  
template < typename T > ,F!-17_vt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )jwovS?V  
  { f7 ew<c\  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'M?pg$ta_V  
} U4a8z<l$  
FME,W&_d  
} ; MC-Z6l2  
{>64-bU  
-q)|I|y*7  
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 U3aM^  
好啦,现在才真正完美了。 j^Qk\(^#IV  
现在在picker里面就可以这么添加了: /Re67cMQ*  
\4G9 fR4  
template < typename Right > zB7 ^L^Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const u ?F},VL;  
  { "a _S7K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @G=:@;  
} W }Ll)7(|T  
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。 |J-tU)|1vl  
Ss{5'SF)$c  
]9<H[5>$R  
!#5y%Bf  
)g&nI <Mh  
十. bind w4^ $@GtN  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^eV  K.  
先来分析一下一段例子 }f{5-iwD}  
s)'+,lKw  
"FE%k>aV@v  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f/kYm\Zc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x `%x f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^}gZ+!kA  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 :1UOT'_  
我们来写个简单的。 K^/.v<w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fP;I{AiN~  
对于函数对象类的版本: 0ly6  |:  
(t"|XSF  
template < typename Func > Vw.4;Zy(  
struct functor_trait FAGi`X<L  
  { &"1_n]JO  
typedef typename Func::result_type result_type; ls "Z4v(L6  
} ; sV%=z}n=  
对于无参数函数的版本: frQ=BV5%6  
EN>a^B+!  
template < typename Ret > 4dz Ym+vJm  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (:+Wc^0  
  { ! }eq~3  
typedef Ret result_type; M.$=tuUL  
} ; 925T#%y  
对于单参数函数的版本: 5}]gL  
|c$*Fa"A  
template < typename Ret, typename V1 > DM,;W`|6%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~2NT Xp  
  { 8M['-  
typedef Ret result_type; !*wd d8   
} ; m KKa0"  
对于双参数函数的版本: -&y&b-  
UBuG12U4Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *MWI`=c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c!$~_?]  
  { 1JGww]JZo  
typedef Ret result_type; {v3@g[:|  
} ; >^f]Lgp  
等等。。。 wC<FF2T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 85H*Xm?d#  
zs-,Y@ZL  
template < typename Func > cnDBT3$~Z  
struct func_return naY#`xig  
  { nrTCq~LO(  
template < typename T > 2Y}A9Veb  
  struct result_1 mL@7,GD  
  { 4%>tk 8 [  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5B{Eg?  
} ; rG B*a8  
.KYDYdoS'  
template < typename T1, typename T2 > ^'vWv C  
  struct result_2 ,y7X>M2  
  { SwH#=hg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H[/^&1P  
} ; 2ZxZ2?.uJ  
} ; ~c=*Y=)LG  
b Olb  
XOZ@ek)LY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \7(OFT\u:  
)d5mZE!3  
template < typename Func, typename aPicker > JkNRXC:  
class binder_1 OH5#.${O  
  { u])MI6LF  
Func fn; I\82_t8  
aPicker pk; ;4vx+>-  
public : (>om.FM  
Nm0|U.<  
template < typename T > cl'qw##  
  struct result_1 zL+M-2hV  
  { yA<\?Ps  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I]~UOl  
} ; i:^ 8zW  
*pGbcBQ  
template < typename T1, typename T2 > J s,.$t  
  struct result_2 `b5pa`\4  
  { Ed"p|5~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;uU 8$  
} ; .!1E7\  
CakB`q(8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <*4r6UFR  
VC NQ}h[D  
template < typename T > T "t%>g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Oyjhc<6  
  { rdm&YM`J  
  return fn(pk(t)); {,o 0N\(  
} sCAWrbOe>  
template < typename T1, typename T2 > X4v0>c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OWHHN<  
  { UZW)%  
  return fn(pk(t1, t2)); 14Jkr)N  
} n\4sNoFI  
} ; xNxSgvco ,  
Z uO 7 N  
KQrG|<J  
一目了然不是么?  !*-|s}e  
最后实现bind J po(O>\P  
NFb<fD[C  
%t,Fxj4F  
template < typename Func, typename aPicker > AhSN'gWpbF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &;%LTF@I,  
  { E"Y[k8-:2/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =&?BPhJE  
} zO)3MC7l*  
)L7h:%h#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h!]=)7x;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 jL#`CD  
Bjsg!^X7  
十一. phoenix \w@ "`!%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (, uW-  
Md1ePp]  
for_each(v.begin(), v.end(), a"X9cU[  
( B P0*`TY  
do_ ]KRw[}z  
[ 2xpI|+ a%  
  cout << _1 <<   " , " |VML.u:N  
] n]P,5  
.while_( -- _1), ^/$bd4,z  
cout << var( " \n " ) kt hy9<!$  
) m2PI^?|e  
); [Xo[J?w],2  
eq$.np  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |Skhx9};  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor kG3m1: :  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B["C~aF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2G BE=T  
X?OH//co  
m3 W  
template < typename Cond, typename Actor > 5'[b:YC  
class do_while wy4 }CG  
  { *TP>)o  
Cond cd; OOj }CZ6  
Actor act; 18gApRa  
public : 96S#Q*6+R  
template < typename T > S/7?6y~  
  struct result_1 QNgfvy  
  { 4Yya+[RY  
  typedef int result_type; }:hN}*H  
} ; /}$D&KwYg  
6Y&`mgMF'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P jh3=Dr  
5Z*6,P0  
template < typename T > y` 6!Vj l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |#`qP^E  
  { m e&'BQ  
  do {Z(kzJwN  
    { :c`Gh< u  
  act(t); vAjvW&'g  
  } O p,_d^  
  while (cd(t)); |t uh/e@dx  
  return   0 ; q!\4|KF~  
} bGe@yXId5  
} ; aLt2fB1)  
4 oZm0  
:[.**,0R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'yR)z\)  
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。 =/MA`>  
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。 jdAjCy;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。 M)j.Uu  
下面就是产生这个functor的类:  &'<e9  
8XdgtYm  
S!+}\*  
template < typename Actor > \*5${[  
class do_while_actor 8t >nL  
  { Av_JcH  
Actor act; 7 HM%Cd  
public : 7FGi+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4Bz:n  
_%:$sAj  
template < typename Cond > M#;"7Qg  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 20A`]-D  
} ; V3<H8pL  
r: M>/Z/  
2nkymEPu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $u P'>  
最后,是那个do_ 85Red~-M  
XsbYWJdds  
0<#>LWaM_  
class do_while_invoker LeaJ).Maw  
  { qvG@kuz8g5  
public : 4Be'w`Q {  
template < typename Actor > rc`}QoB)R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _UGR+0'Q\  
  { z~(3S8$  
  return do_while_actor < Actor > (act); $* hqF1Q  
} z1S p'h$  
} do_; pq$-s7#  
hU6oWm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H<Ik.]m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 M)1Y7?r]  
最后来说说怎么处理break和continue }WDzzjDR+  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。  x>$e*  
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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