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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda D|Raj\R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 K6M_b?XekA  
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, .}x:yKyi@  
P2>Y0"bY  
\YrvH  
3~6,fTMz{  
  class filler N,~"8YSo  
  { %"g; K  
public : j#[%-nOT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z((9vi W  
} ; )h,-zAnZ  
j^qI~|#  
".:]? Lvt  
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: U Rb  
fZF.eRP '  
`(Ij@8 4  
7zEpuw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /Vy,6:$H3  
&L`yX/N2  
WSV[)-=:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'ghwc:Og|%  
y~/i{a;1y  
[y(AdZ0*  
T,SCK^  
二. 战前分析 e =Teq~K  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ZKco  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _ pKWDMB$z  
9Ls=T=96  
VaLl$w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f%cbBx^;  
  /* --------------------------------------------- */ IM9P5?kJ ?  
vector < int *> vp( 10 ); SlojB^%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k*Vf2O3${  
/* --------------------------------------------- */ "'\f?A9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); XX|wle1Kg  
/* --------------------------------------------- */ F-I\x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pSh$#]mZ`  
  /* --------------------------------------------- */ ti}G/*4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d0CFMy6  
/* --------------------------------------------- */ }&:F,q*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n9N '}z  
Y:'#jY*V  
ygS vYMC  
h(Ccm44  
看了之后,我们可以思考一些问题: v'X=|$75  
1._1, _2是什么? U7@)RJ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \B1<fF2  
2._1 = 1是在做什么? ?=a,  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Y%A KN  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 SF?s^  
~sUWXw7~  
)o>1=Y`[z  
三. 动工 ?7CHHk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R4P$zB_<2  
DA -W =Cc  
O| zLD  
/aHx'TG  
template < typename T > h&$,mbEoI  
class assignment n^7m^1to  
  { W99Hq1W;r  
T value; <;.->73E  
public : PZsq9;P$  
assignment( const T & v) : value(v) {} I7/X6^/}  
template < typename T2 > /'g"Ys?3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _mSQ>BBRl  
} ; # 5C)k5  
h`HdM58CQ  
Y\1XKAfB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vspub^;5\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8 y+Nl&"V  
 }j /r  
`.8#q^  
JD1D(  
  class holder $bi@,&t;  
  { I}{Xv#@o  
public : p-1 \4  
template < typename T > #w:6<$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [d~ 25  
  { Y%iimbBY|  
  return assignment < T > (t); BpQ/$?5E"  
} 875BD U  
} ; '#faNVPABh  
7gY^aMW  
d[Lr`=L;  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: WCPl}7>  
aA/.EAc7  
  static holder _1; SXI3y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Rf .b_Y@O  
L_4Zx sIv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m&X6a C'[  
而不用手动写一个函数对象。 o I6o$C  
gQ=g,X4  
QC\][I>  
P Zc{wbjp&  
四. 问题分析 >HH49 cCo  
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。 4;hgi[  
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。 sXaIQhZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 rtM!|apr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 zxr|:KC ?&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YN@ 4.&RP  
Qy+&N*k>  
五. 问题1:一致性 zz+p6`   
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?| ;Pi-H,1b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Sn lKPd  
&R "Q  
struct holder A+Xk=k5<  
  { [# '38  
  // 0u'qu2mV  
  template < typename T > B "z`X!\  
T &   operator ()( const T & r) const [Nn ?:5"  
  { @Ja8~5:  
  return (T & )r; VY9|8g/  
} u< ,c  
} ; Q/ ,j v5  
79svlq=  
这样的话assignment也必须相应改动: Wqu][Wa[Z  
3+E AMn  
template < typename Left, typename Right > bf3Njma%  
class assignment UHEn+Tc>  
  { r6Hdp  
Left l; Pkbx /\  
Right r; oe:@7stG  
public : @ !:~gQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l`vb  
template < typename T2 > ByK!r~>Z1Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } u0@i3Po  
} ; ZE*m;  
PmGW\E[ni  
同时,holder的operator=也需要改动: z|V5/"  
!P&F6ViO=  
template < typename T > U Ux]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c_fx,; ;  
  { <?UIux  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s=+,F<;x.U  
} K;u<-?En  
R{5xb  
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。 v){&g5djl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G Uf[Dz  
Qw{LD+r(  
return l(rhs) = r; bnz2\C9^  
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。 ]S6`",+)<f  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dT%$"sj5  
DUk&`BSJ  
template < typename Tp > 5xm^[o2#y  
class constant_t ^qaS  
  { V^P]QQ\ )  
  const Tp t; DB'd9<  
public : TRl,L5wd-?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} e `!PQMLU  
template < typename T > 1N_Gk&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R7o3X,-iwn  
  { * ?a-m\  
  return t; G $TLWfm  
} cu4&*{  
} ; 8X@p?43  
I]"wT2@T;7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 s:y~vd(Vi  
下面就可以修改holder的operator=了 KV Vo_9S'  
(3DjFT3 w  
template < typename T > Lbka*@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I6x  
  { Zz<k^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Fq6sl}b(On  
} Tl^9!>\Q  
@O/Jy2>3H  
同时也要修改assignment的operator() 5U&b")3IT!  
oh k.;  
template < typename T2 > !1tHg Z2\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }7>r,  
现在代码看起来就很一致了。 fb7Gy  
0UEEvD5  
六. 问题2:链式操作 v)*/E'Cr*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lLO|,  
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。 9Ij=~p]p  
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。 %T hY6y(  
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。 ]xlV;m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L> ehL(]!  
#,0PLU3%  
template < typename T > YRXXutm  
struct result_1 +*2]R~"M  
  { $niJw@zC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zI5 #'<n  
} ; Zl69d4vG  
?MT V!i0  
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: O,`#h*{N  
9E/{HNkf  
template < typename T > t6GL/M4  
struct   ref *C81DQ  
  { <9JI@\>  
typedef T & reference; q6 h'=By  
} ; 4l/hh|3@  
template < typename T > ^gb3DNV~y  
struct   ref < T &> G_GV  
  { [?3]+xr :  
typedef T & reference; uD=i-IHT  
} ; (yjx+K_[  
&b[ .bf  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xV&c)l>}  
\K$9r=!(  
template < typename T > sN`2"t/s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k e'aSD  
  { e6E{l  
  return l(t) = r(t); ,(H`E?m1w4  
} J*Dt\[X  
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。 c418TjO;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J1@X6U!{  
E+LAE/v@  
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  pFfd6P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: kvWP[! j?)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k3F* D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~*OQRl6F  
最后的布局是: \J*~AT~5q  
                Add (twwDI  
              /   \ p"A2N +  
            Divide   5 KxyD{W1  
            /   \ ^P4q6BW  
          _1     3 ,/?7sHK-0  
似乎一切都解决了?不。 Y>Oh]?  
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。 nQe^Bn  
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。 o~Jce$ X  
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: b-Q*!U t  
7jss3^.wA  
template < typename Right > Rra3)i`*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %49P<vo`?  
Right & rt) const [1+ o  
  { [BPK0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4R 9lA  
} `/ W6, ]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v|IPus|>  
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。 _Xs(3V@'}  
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。 HPz9Er  
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。 7R4sd  
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。 :{:R5d(_I  
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? %sd1`1In  
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: N_ 3$B=  
mGss9eZa  
template < class Action > OVwcjhQ  
class picker : public Action _ELuQ>zM]+  
  { MIV<"A  
public : L="ipM:Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h(M_ K  
  // all the operator overloaded ^^q9+0@  
} ; #%Z 0!  
3X &'hz@  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 O!uZykdX4!  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: MK"p~b0->  
BHmmvbM#Qm  
template < typename Right > )4nf={iM  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vy:-a G  
  { T\ixS-%^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pr\wI?:k  
} g0Rny  
ld*W\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q mJ#cmN  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 9'$\GN{0  
$#z ` R;  
template < typename T >   struct picker_maker .|$:%"O&X  
  { xqZZ(jZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B^7B-RBi0  
} ; Th\w#%'N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )Y@E5Tuk>  
  { m`;dFL7"E  
typedef picker < T > result; ~J~@mE2ks  
} ; hg2a,EU\Z  
p`+=) n  
下面总的结构就有了: g1!ek  
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。 g6AEMer  
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。 )9pRT dT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c @U\d<{w  
至此链式操作完美实现。 tv]^k]n{rf  
`>HM<Nn-0  
pr=f6~Z-y  
七. 问题3 \!51I./Q/  
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。 GbXa=* <-<  
vtByCu5  
template < typename T1, typename T2 > . r?URC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R!+_mPb=Q*  
  { w\K(kNd(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (93$ L zZ  
} 6"o,)e/z  
'DhH:PR  
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: cv=H6j]h |  
|//D|-2  
template < typename T1, typename T2 > kB! iEoIBA  
struct result_2 J4) ?hS  
  { 'NAC4to;;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2Wx~+@1y  
} ; Ya*<me>`  
s7Z+--I)L  
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? +Oafo|%  
这个差事就留给了holder自己。 2(i@\dZCb<  
    8[B0[2O  
_O$7*k  
template < int Order > kSfNu{YS  
class holder; %wQE lkB  
template <> Lz/{ q6>  
class holder < 1 > 9Qb6ek  
  { gucgNpX  
public : 1$S`>M%a  
template < typename T > mHB0eB'l  
  struct result_1 v.!e1ke8D*  
  { lc(}[Z/|V  
  typedef T & result; >Tp`Kri  
} ; 6 k6}SlN[  
template < typename T1, typename T2 > 9=}&evGm89  
  struct result_2 <-(n48  
  { Fzk%eHG=  
  typedef T1 & result; nrM_ay  
} ; laQ{nSVBm  
template < typename T > >9+h2B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O!k C  
  { ,382O$C  
  return (T & )r; w{"ro~9o  
} 7?p>v34A  
template < typename T1, typename T2 > RQ;}+S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V'8Rz#Gc5  
  { r!&}4lHYi  
  return (T1 & )r1; 1a tQ9  
} c2Yrg@) [  
} ; .H}#,pQ}l  
Zv5vYe9Ow  
template <> +lhnc{;WJv  
class holder < 2 > y1bo28  
  { :I(d-,C  
public : )W^$7 Em  
template < typename T > |.?X ov]  
  struct result_1 Y<;KKD5P'j  
  { )?<V-,D  
  typedef T & result; FyWrb+_0v  
} ; 9P&{Xhs7  
template < typename T1, typename T2 > &l~9FE *  
  struct result_2 Y(;u)uN_  
  { ^ pNA_s!S  
  typedef T2 & result; Ov@vNj&  
} ; =h\uC).t&  
template < typename T > mCSt.n~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FnCMr_  
  { \ch4c9  
  return (T & )r; [{.9#cQ "  
} t[p/65L>8  
template < typename T1, typename T2 > @;7Ht Z`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9R99,um$  
  { 9;ie[sU:u  
  return (T2 & )r2; fbW<c`LH  
} 30b dcDm,  
} ; !,OY{='  
p?O6|q  
hg-M>|s7  
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> >。 Q#lFt,.y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xm0(U0 >  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~Z}DN*S  
l}~9xa}:D|  
return l(i, j) = r(i, j); 42=/$V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) SedVp cb+  
+R',$YzD  
  return ( int & )i; >">grDX  
  return ( int & )j; ss4YeZa  
最后执行i = j; E&;;2  
可见,参数被正确的选择了。 XB<Q A>dLh  
N=j$~,yG  
o('6,D  
df{6!}/(  
;v5Jps2^]  
八. 中期总结  @7J;}9E  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: yL_ \&v  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M;sT+Z{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J@qwz[d i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor FKy2C:R(]  
Vo%DoZg  
5P[urOvV  
dMK\ y4#i  
0RHjA& r3v  
>AW&Lfw$  
九. 简化 z{nd4qOsD  
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。 >/'/^h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]3d5kf  
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: iCy$ rC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j/uzsu+  
  +-*/&|^等 ]Y3s5#n  
2. 返回引用。 zYEb#*Kar  
  =,各种复合赋值等 <f;X s(  
3. 返回固定类型。 .RPh#FI6J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) w0 1u~"E  
4. 原样返回。 (^$SM uC  
  operator, @@& ? ,3  
5. 返回解引用的类型。 {-51rAyi  
  operator*(单目) a6'T]DW0W  
6. 返回地址。 vk<4P;A(G  
  operator&(单目) cHon' tS  
7. 下表访问返回类型。 6|Xm8,]yRw  
  operator[] g2 tM!IRQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;FnS=Z  
  operator<<和operator>> OE2r2ad  
pE 6r7  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *l)}o4-$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: GriFb]ml"  
%JuT'7VB  
template < typename Left > W];l[D<S*  
struct value_return ivvm.7{  
  { lL*"N|Y  
template < typename T > v\R-G  
  struct result_1 Jp(CBCG{F  
  { MS& 'Nj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Asli<L(?`  
} ; <%m$ V5h  
Z L'krV  
template < typename T1, typename T2 > Rw|P$dbu  
  struct result_2 +0M0g_sk  
  { S6{u(= H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i'z (`"  
} ; uHPd!# ]  
} ; u2cDSRrqT  
Ub`vf4EB  
w~>tpkUB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *#j_nNM4  
-EG=}uT['b  
下面我们来剥离functor中的operator() :_kZkWD5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: bdHHOpXM  
MLN+ BuS  
return l(t) op r(t) vA*Q}]Ov  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WNF#eM?[a  
return op l(t) s ?|Hw|j  
return op l(t1, t2) 0xc|Wn>  
return l(t) op FvDi4[F#  
return l(t1, t2) op O|*-J  
return l(t)[r(t)] ;]T;mb>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Nq#B4Zx  
EU.!/'<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: r tH #j  
单目: return f(l(t), r(t)); ,YF1* 69  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); sZ#U{LI  
双目: return f(l(t)); @gk{wh>c  
return f(l(t1, t2)); =$uSa7t#  
下面就是f的实现,以operator/为例 QZFH>,d  
w/@ tH  
struct meta_divide 0+Q; a  
  { $8>II0C.  
template < typename T1, typename T2 > "6>+IF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l]S%k&  
  { om8`^P/b  
  return t1 / t2; YFeL#)5y  
} !H~PF*,hY  
} ; W('V2Z-q  
O8/r-?4.  
这个工作可以让宏来做: U;LX"'}  
:\~YbA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vo^2k13  
template < typename T1, typename T2 > \ <STE~ZmO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,Gy2$mglB  
以后可以直接用 =J'&.@Dwz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xPzBbe  
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 $.3J1DU  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) L@`:mK+;  
`IJTO_  
A}_0iwG  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 synueg  
iVA=D&eZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C#P7@JE  
class unary_op : public Rettype AU<A\  
  { t!o=-k  
    Left l; {~ 1 ~V  
public : #BX}j&h_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} o&Y R\BI/  
C;oO=R3r  
template < typename T > SyI i*dH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N'YQ6U  
      { 3V3q vd  
      return FuncType::execute(l(t)); 76b2 3|  
    } S%o6cl=  
SbH} cu8  
    template < typename T1, typename T2 > p+16*f9,^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }ni@]k#q<  
      { 'W/AYF^5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jm,:jkr  
    } 0iVeM!bM  
} ; @^nE^;  
]Ryg}DOQ  
L\\'n )  
同样还可以申明一个binary_op G4G<Ow)`  
PKYm{wO-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +5H1n(6)  
class binary_op : public Rettype ,AG k4]  
  { `2n%Lo?_  
    Left l; OhTd>~R`<  
Right r; ;Ngu(es6  
public : =r^Pu|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y/qs\c+  
? J6\?ct4  
template < typename T > O[z-K K<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u >[hLXuB  
      { vue=K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %[BOe4[  
    } ?y,z  
;qaNIOo9  
    template < typename T1, typename T2 > T)MZ`dM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5wb R}`8  
      { {emym$we  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Sb?HRoe_  
    } sDjbvC0  
} ; 3mT6HGSKR  
tfPe-U  
nI,-ftMD-|  
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 `$ZBIe/u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CMU\DO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .`/6[Zp  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 }nMp.7b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hf5+$^RZ  
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。。。 D()tP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0134mw%jk  
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) 5KL??ao-  
下面是修改过的unary_op :F pt>g  
5XinZ~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Zn]!*}  
class unary_op $TFWum9wO  
  { l *+9R  
Left l; kNv/L $oG  
  zUz j F  
public : %dq |)r  
*q0vp^?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U2*kuP+n  
)CG,Udu  
template < typename T > oZw#]Q@  
  struct result_1 >"pHk@AWK  
  { e{}vT$-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P@8S|#LpZ  
} ; )KUEkslR:  
:$N{NChx  
template < typename T1, typename T2 > yu$xQ~ o  
  struct result_2 B\6%.R  
  { DB.)/(zWQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #NQx(C  
} ; -~&T0dt~  
KdLj1T  
template < typename T1, typename T2 > UI74RP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U9x6\Iy  
  { G(MLq"R6U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); I0}G, q  
} l vfplA  
f<*-;  
template < typename T > '?qI_LP?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i`7:^v;  
  { UUqA^yJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); +lw*/\7  
} QI6=[  
%)P)Xb  
} ; <L:}u!  
mEq>{l:  
pU[5f5_  
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 oU)3du   
好啦,现在才真正完美了。 (?#"S67  
现在在picker里面就可以这么添加了: N.q0D5 :  
k1Sr7|  
template < typename Right > {1[f9uPS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ant#bDb/  
  { d%Nx/DS)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \>c1Z5H>  
} TS@U0Ror  
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。 =iE)vY,?"}  
<& iLMb:%  
k5eTfaxl  
-5<G^AS  
?T_bjALW  
十. bind Ed>n/)Sm  
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。 |!uC [=  
先来分析一下一段例子 :\"g}AX  
c<imqDf  
z?.XVk-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \x=!'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >W^)1E,Qh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .'=-@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。 z9ZS& =>  
我们来写个简单的。 t9[%o=N~lD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7!^Zsp^+  
对于函数对象类的版本: A4f;ftB  
gv/yfiA?  
template < typename Func > RKwuvVI  
struct functor_trait e/F+Tf  
  { R/kfbV-b  
typedef typename Func::result_type result_type; *2r(!fJP=^  
} ; Pv Vn}i   
对于无参数函数的版本: eNFZD1mS  
`a]feAl  
template < typename Ret > Ct386j><  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [G7S  
  { 2GJp`2(%dA  
typedef Ret result_type; )C%S`d<%,  
} ; vz`r !xj)  
对于单参数函数的版本: p@%H. 5&&  
,<<HkEMS  
template < typename Ret, typename V1 > oL*ZfF3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {z7kW@c  
  { iK9#{1BpML  
typedef Ret result_type; I_On0@%T5b  
} ; mM-7 j z  
对于双参数函数的版本: `bcCj~j  
1 eMaKT_=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8|-064i>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <O9.GHV1v  
  { Y\{&chuF  
typedef Ret result_type; ~ ]^<*R  
} ; }BLT2]y0  
等等。。。 J3AS"+]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tk'3Q1L  
 q{RT~,%  
template < typename Func > CUa`#  
struct func_return -mqTlXM  
  { znu [i&\=  
template < typename T > 3k5F$wf  
  struct result_1 cK6IyJx-  
  { {b90c'8?a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ub<^;Du5  
} ; Mgc|>#=  
]|)M /U *  
template < typename T1, typename T2 > 4dUr8]BkG  
  struct result_2 KfMaVU=4P  
  { >d#Ks0\&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +B-;.]L T  
} ; F)4;:".zna  
} ; 6sl2vHzA  
7s.vJdA]6  
&Un^ _M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \z)` pno  
ICXz(?a  
template < typename Func, typename aPicker > IL N0/eH  
class binder_1 !Zma\Ip  
  { ">NPp\t>/Z  
Func fn; qW'5Zk  
aPicker pk; WbDD9ZS  
public : )Qx&m}  
?&GV~DYxA  
template < typename T > Pg/$ N5->  
  struct result_1 6qp' _?  
  { aO>Nev  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >)`V $x  
} ; /J` ZO$  
}wR&0<HA  
template < typename T1, typename T2 > ql c{k/ u  
  struct result_2 r-k,4Yz  
  { T *8rR"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b<?A  
} ; TBp$S=_**  
0R[onPU_vZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H@!kgaNF  
J|GEt@o3  
template < typename T > }iCcXZ&5^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VUE6M\&z>  
  { 8{ iFxTz  
  return fn(pk(t)); yM-3nwk  
} %V3xO%  
template < typename T1, typename T2 > *{e?%!Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zo(p6rku  
  {  ]6 ]Nr  
  return fn(pk(t1, t2)); &H<n76G  
} T)"LuC#C  
} ; mbh;oX+  
o$,Dh?l  
<fm0B3i?  
一目了然不是么? ]iL>Zxex  
最后实现bind +`H{  
4+j:]poYG{  
SF2<   
template < typename Func, typename aPicker > cKbsf ^R[e  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) eLc@w<yB  
  {  /i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); L-v-KO6  
} qwx{U  
v<wR`7xG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 mrvPzoF,]  
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。 V)g{ Ew]:  
9?~K"+-SI  
十一. phoenix s$ v<p(yl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "P_PqM  
DeTD.)pS  
for_each(v.begin(), v.end(), &z"sT*3  
( loPBHoE3@H  
do_ q&`>&k  
[ O=LiCSNEV  
  cout << _1 <<   " , " >u)DuZXj  
] o}4J|@Hi|4  
.while_( -- _1), -w#Hy>E  
cout << var( " \n " ) PC3-X['[  
) !WD~zZ|  
); (#"iZv,  
ID1/N)5 6  
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: f/Q7WXl0  
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 IR<`OA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XdR^,;pWE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [C TR8  
OY>0qj  
'K0=FPB/@  
template < typename Cond, typename Actor > 4M4oI .  
class do_while D^%DYp  
  { P)$q  
Cond cd; !e"TWO*X  
Actor act; QTNE.n<?  
public : aC#8%Spj  
template < typename T > cA8"Ft{P)  
  struct result_1 H LnizE  
  { (2vf <x  
  typedef int result_type; lx!9KQAM*  
} ; cqyrao3;  
)(&WhZc Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yj+HU5L4  
(GNY::3  
template < typename T > R#QcQx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T)QT_ST.9  
  { EhBYmc" &  
  do %wD<\ XRM  
    { M9aVE)*!I  
  act(t); xep!.k x  
  } H!+T2<F9R  
  while (cd(t)); w[V71Iej  
  return   0 ; b&$sY!iU  
} GG@&jcp7  
} ; *7yu&a8  
JZS#Q\JN  
%`~? w'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  HSR^R  
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。 cI Byv I-  
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。 Ehv*E  
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。 'n)]"G|  
下面就是产生这个functor的类: %O<  qw  
[H!8m7i;  
zU7/P|Dw+  
template < typename Actor > b2Jgg&?G  
class do_while_actor ?\l@k(w4[x  
  { @6roW\'$  
Actor act; HP /@ _qk  
public : FLI0C  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q["T6  
50S >`qi2x  
template < typename Cond > {U,q!<@mq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5l&9BS&  
} ; 4X5Tyv(Dp  
EZ.|6oug\  
O\(0{qu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @%5$x]^  
最后,是那个do_ NzP5s&,C69  
9mT;> mE  
y^SDt3Am  
class do_while_invoker V+M=@Pvp9  
  { #!WD1a?L  
public : AxOn~fZ!  
template < typename Actor > hu G]kv3F:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const QE.a2 }  
  { B-<H8[GkG1  
  return do_while_actor < Actor > (act); PJCRvs|X  
} Z3)l5JG)  
} do_; K`25G_Y3@  
yE\dv)(<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *c[X{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f_&bwfbo  
最后来说说怎么处理break和continue U#jbii6e  
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。 \*C}[D  
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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