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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7< 9L?F2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~Ki`Ze"x  
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, (qwdQMj`  
6b~28  
<:8,niKtw  
6D;^uM2N  
  class filler oPKXZU(c  
  { 0iEa[G3  
public : 0@Kkl$O>mb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} irTv4ZE'+l  
} ; 0uCT+-  
vw<K}z  
_~aG|mAj  
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: S'B6jJK2x  
xv7"WFb  
pUl8{YGS  
B pLEPuu30  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nU`Lhh8y  
}%n5nLU`  
Lv1{k\aw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #pdUJ2)yM  
W 4YE~  
7t-Lz| $"  
^%y`u1ab  
二. 战前分析 {F|48P;J  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 mCKk*5ws5"  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 H;WY!X$x  
ezTZnutZ  
=neL}Fav56  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GJ 'spgz  
  /* --------------------------------------------- */ zGc(Ef5`M6  
vector < int *> vp( 10 ); Kud'pZ{P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p2x [p  
/* --------------------------------------------- */ o/^;@5\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TJ6#P<M  
/* --------------------------------------------- */ "Mmf6hu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =7 ,Kf} 6  
  /* --------------------------------------------- */ wHsB,2H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); VanB>|p6  
/* --------------------------------------------- */ }gf}eH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `Iy4=nVb  
UBO^EVJ  
U/qE4u1J6M  
2Ohp]G  
看了之后,我们可以思考一些问题: kpob b  
1._1, _2是什么? &S74mV  
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。 >CgO<\  
2._1 = 1是在做什么? \|Dei);k  
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。 GO5~!g  
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。 _>bRv+RVR  
TA}UY7v  
EEf ]u7  
三. 动工 ,yLw$-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #WE]`zd  
(*l2('e#@  
`{FwTZ=6{  
Zzd/K^gg  
template < typename T > +lO'wa7|3  
class assignment /c+)C"  
  { nb dGt  
T value; EH`0  
public : %hT4qzJj  
assignment( const T & v) : value(v) {} aW5~Be$ _  
template < typename T2 > qJ[@:&:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9EF~l9`'U  
} ; L~FTr  
9(VRq^Z1  
BH:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :_d3//|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w!q&  
]jM^Z.mI+  
<6N_at3  
)wf\F6jN  
  class holder [5pCL0<c@  
  { W7G9Kx1Y  
public : Ae|P"^kZ  
template < typename T > ,J9}.}Hd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !eD+GDgE]  
  { Nh)[r x  
  return assignment < T > (t); M$CVQ>op:  
} Q2~5"  
} ; ! gp}U#Yv  
~-Oa8ww  
ged,>  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: gAE!a Ky  
kC^.4n om  
  static holder _1; (M% ;~y\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rH}fLu8,;Q  
~oi_r8 K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C*wdtEGq  
而不用手动写一个函数对象。 rpU/s@%L  
q9}2  
shi Hy*(v  
dl/X."iv!  
四. 问题分析 2Ug.:![  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 kG3!(?:  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 r#~K[qb  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I5pp "*u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  t9*=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <lld*IH  
=l|>.\-  
五. 问题1:一致性 <NQyP{p  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {$TZ}z"DA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 F2oJ]th.3  
<%,'$^'DS  
struct holder X!0kK8v  
  { VJ1*|r,  
  // q`loOm=y  
  template < typename T > anx&Xj|=.F  
T &   operator ()( const T & r) const Q#rt<S1zW  
  { IrO +5w  
  return (T & )r; M]ap:  
} u:4["ViC  
} ; tyXl}$)y  
#Go(tS~o  
这样的话assignment也必须相应改动: W]LQ &f  
<3#<I)#  
template < typename Left, typename Right > :,C%01bH|l  
class assignment utd:&q|}  
  { +L6" vkz  
Left l; HU[oR4E  
Right r; 2NR7V*A  
public : 5^|"_Q#:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LkaG[^tfN  
template < typename T2 > rUFFF'm\*a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "#XtDpGk  
} ; y"R("j $  
FU]4oKx  
同时,holder的operator=也需要改动: IgA.%}II}  
}vsO^4Sjc  
template < typename T > )H+h ;U  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s-5wbi.C  
  { RO(iHR3cA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t,?,F4 j  
} Zi3T~:0p:  
Sf5]=F-w  
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。 Hd*Fc=>"Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5byeWH0n3  
}@*I+\W/  
return l(rhs) = r; foyB{6q8  
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。 {*__B} ,N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C*j9Iaj  
Gy^FrF   
template < typename Tp > g =x"cs/[  
class constant_t z"av|(?d  
  { d q pgf@  
  const Tp t; 0:PSt_33F  
public : (. H ]|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Gx;xj0-"  
template < typename T > ;r@!a!NLB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^hysCc  
  { Ge~,[If+  
  return t; |Pf(J;'[  
} 7%tR&F -u  
} ; THr8o V5  
Dpj-{q7C  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]F_r6*<  
下面就可以修改holder的operator=了 :Fo4O'UC  
n\* JaY  
template < typename T > 0k.v0a7%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const o]p#%B?mZ  
  { <4sj@C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n`QO(pZ6+  
} \AHY[WKx  
,M{Q}:$+4  
同时也要修改assignment的operator() QD}1?)}  
U%n,XOJ  
template < typename T2 > pzAoq)gg:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !(yT7#?hP  
现在代码看起来就很一致了。 uwId  
9IOGc}  
六. 问题2:链式操作 /o\U/I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }"0{zrz  
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。 7 {nl..`  
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。 CX.SYr&!R  
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。 SLg+H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q-jf8A]  
\"J?@  
template < typename T > (`F|nG=X  
struct result_1 uX98iJ  
  { EM=xd~H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $wgc vySx  
} ; E0T&GR@.  
v*vn<nPAQ>  
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: p}&Md-$1  
y]<#%Fh  
template < typename T > Wge ho  
struct   ref Ia'x]#~  
  { `i9N )3 X  
typedef T & reference; 7Zo&+  
} ; 7}A5u,.,ht  
template < typename T > =g >.X9lr  
struct   ref < T &> 0K/G&c?;=  
  { ]L$4P y  
typedef T & reference; "I@v&(Am;  
} ; CJm.K  
prwC>LE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: keaj3#O  
ia_Z\q  
template < typename T > p %L1uwLG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .hc|t-7f  
  { ?Q;kZmQl  
  return l(t) = r(t); _/ct=  
} pFEZDf}:  
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。 \WiqN*ZF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ' *}^@[&  
M5F(<,n;  
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 gA{'Q\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }'DC Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C`3V=BB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mF}c-  D  
最后的布局是: %V31B\]Nz7  
                Add r?>Vx -  
              /   \ @81-kdTx  
            Divide   5 sRi?]9JIl  
            /   \ 6$;L]<$W>  
          _1     3 (*MNox?w  
似乎一切都解决了?不。 B>sCP"/uV  
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。 -% >8.#~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。 sr;:Dvx~  
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: Y~:}l9Qs  
B;SzuCW  
template < typename Right > 9LH=3Qt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hHCzj*5  
Right & rt) const 1B6C<cL:sU  
  { 8~.iuFp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d3Y(SPO  
} .N/GfR`0/<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g})6V  
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。 '!Hhd![\=|  
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。 UOw~rK   
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。 |3S'8Oe CI  
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。  NvUu.  
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? ud yAP>  
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: ]{(l;k9=e  
C%0<1 mp  
template < class Action > `'*F 1F  
class picker : public Action 2H[=l Y  
  { D!X>O}  
public : "Ys_ \  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $4DFgvy$  
  // all the operator overloaded HmhUc,EC  
} ; /X@7ju;   
:-w@^mli  
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。 aF,j J}On  
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: ri#,ec|J  
&}>|5>cJu  
template < typename Right > ri"?, }(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -T2~W!  
  { ]vRVo6@ k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +d@v AxP  
} giaD9$C  
xR *5q1j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ylkpYd  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 y>@v>S  
RlU;v2Kch  
template < typename T >   struct picker_maker B{;11 u  
  { mgo'MW\   
typedef picker < constant_t < T >   > result; hK:#+hg,  
} ; CFD*g\g<*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `oB'(  
  { uFGv%W  
typedef picker < T > result; W"W@WG9X0  
} ; g4zT(,ZY  
{`+bW"9  
下面总的结构就有了: ;>inT7?3|  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 9@( O\xr  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 5tN%a>D%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Bh\ [ CY  
至此链式操作完美实现。 g!p+rq_f  
sVE>=0TVP  
Z~duJsH  
七. 问题3 #x, ]D  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 2ZU@>W  
''$`;?t>  
template < typename T1, typename T2 > L v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'Y hA  
  { G A'*58  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mw:3q6  
} )W[KD,0+j  
QV`X?m  
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: `DI{wqV9  
<FXQxM5"  
template < typename T1, typename T2 > h{Oz*Bq  
struct result_2 6>@(/mh*  
  { J%:WLQo  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {[l'S  
} ; F;cI0kP=>  
F(T=WR].o  
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? db{NK wpj'  
这个差事就留给了holder自己。 j%6|:o3G(  
    F6RyOUma  
M /n[&  
template < int Order > 2Som0T<2  
class holder; B=Xnv*e  
template <> wlm3~B\64  
class holder < 1 > sqm%iyC=q  
  { 2A dX)iF@  
public : 1gF*Mf_7  
template < typename T > V_NjkyI  
  struct result_1 w:m'uB%W  
  { ],BJ}~v,X  
  typedef T & result; Xulh.: N}  
} ; vS~AxeW/7R  
template < typename T1, typename T2 > F7k4C2r  
  struct result_2 C\;;9  
  { P Xyyyir{  
  typedef T1 & result; (1j(* ?2  
} ; @/_XS4  
template < typename T > hXV4$Dai  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PiIp<fJd$  
  { ^U0apI  
  return (T & )r; yC9:sQ'k  
} / e~  
template < typename T1, typename T2 > n`FQgC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F!z! :yp  
  { 2jI4V;H8g  
  return (T1 & )r1; :d!i[W*  
} tEi@p;Z>  
} ; UMHuIA:%U  
m _t(rn~f6  
template <> <[ g$N4  
class holder < 2 > nr 'YWW  
  { |YG)NO  
public : rXHHD#\oF  
template < typename T > X+(aQ >y  
  struct result_1 HB/ _O22  
  { &%_y6}xIw  
  typedef T & result; 7?kXgR[#d  
} ; #C;#$|d  
template < typename T1, typename T2 > 2:smt)f  
  struct result_2 pl1EJ <  
  { Z'*G'/*  
  typedef T2 & result; M]8eW  
} ; |-SI(Khjk  
template < typename T > (P]^8qc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -9tXv+v?  
  { 4YU1Kr4  
  return (T & )r; @O  @|M'  
} d\1:1ucV  
template < typename T1, typename T2 > aT`02X   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |Oj,S|Z:  
  { t<KEx^gb  
  return (T2 & )r2; &?`d8\z  
} ; @[.$Q@I  
} ; 0{{p.n8a~  
&gKP6ANx2  
D_,_.C~O  
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> >。 yK @X^jf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: x~3>1Wr#M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @=aq&gb  
(rY1O:*S  
return l(i, j) = r(i, j); Oy?iAQ+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LyCV_6;D  
R'1vjDuv  
  return ( int & )i; -\sKSY5{R  
  return ( int & )j; O*+w_fox  
最后执行i = j; ?(`nBlWQ5  
可见,参数被正确的选择了。 _If@#WnoyA  
kBDe*K.V  
Poylq] F  
D@YM}HXuj  
4`^TC[  
八. 中期总结 5 \.TZMB  
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: N2S!.H!Wz  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $fU/9jTa  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 a*$1la'Uf  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor duiKFNYN  
'nmYB:&!  
*}Ae9  
+Fy- ~Mq  
]i_):@  
LcQ\?]w`]  
九. 简化 {?h6*>-^Z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Z{R=h7P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^*owD;]4_  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: JzS^9) &  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sN[@mAoH  
  +-*/&|^等 >P]I&S-.  
2. 返回引用。 H$($l<G9C  
  =,各种复合赋值等 ={&TeMMA  
3. 返回固定类型。 `[W)6OUCx}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,2:L{8_L  
4. 原样返回。 !&`7  
  operator, |[n|=ORI'  
5. 返回解引用的类型。 ud~VQXZo  
  operator*(单目) BYA=M*f  
6. 返回地址。 ;R- z3C  
  operator&(单目) A~~| X  
7. 下表访问返回类型。 fxf GJNR  
  operator[] HDfQ9__  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ">4[+'  
  operator<<和operator>> k H( 3  
zqE8PbU0M;  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 h.+,*9T\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e\bF_ N2VA  
s-YV_  
template < typename Left > _o=`-iy9  
struct value_return \2LA%ZU  
  { ^!s}2GcS`  
template < typename T > "N[gMp6U  
  struct result_1 xBx?>nN  
  { f"}14V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; d'eM(4R@  
} ; ,:Y=,[n  
=S?-=jPtg  
template < typename T1, typename T2 > u BW  
  struct result_2 Ml_:Q]kl^  
  { R/KWl^oNj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0aq-drl5\  
} ; JeSkNs|vB  
} ; 5;KT-(q~  
;lPhSkD  
"r `6c0Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P)o[p(  
I]S(tx!  
下面我们来剥离functor中的operator() looPO:bo^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h"%,eW|^  
YUE 1 '}  
return l(t) op r(t) hE3jb.s(>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qcoZ2VJ hh  
return op l(t) oeqJ?1=!  
return op l(t1, t2) w})&[d  
return l(t) op N`mC_)  
return l(t1, t2) op =P+wp{?AN|  
return l(t)[r(t)] ?9.?w-Q'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @X / =.  
:$@zX]?M  
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: '2B0D|r"a  
单目: return f(l(t), r(t)); Y(;[L`"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KgkB)1s@n  
双目: return f(l(t)); LSOwa  
return f(l(t1, t2)); 3 mMdq*X5  
下面就是f的实现,以operator/为例 a*ixs'MJ  
T?$?5  
struct meta_divide U";Rp&\3;  
  { }lbx  
template < typename T1, typename T2 > &[\arwe)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N pIlQaMo4  
  { F u=VY{U4  
  return t1 / t2; i3\oy`GJ  
} G}OrpPP  
} ; 6/[h24d  
mgl' d  
这个工作可以让宏来做: 'k) P(H  
HrcnyQ`Q0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ l~ >rpG  
template < typename T1, typename T2 > \ gA8 u E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *h8XbBZH  
以后可以直接用 Czl 8Q oH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "+OMo-<K7  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 &b:Zln.j  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) (Y?yGq/  
M)It(K8R  
2FtEt+A+'  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 +\@\,{Ujy  
wZolg~dg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "PM:&v  
class unary_op : public Rettype [+2^n7R  
  { = ~R3*GN  
    Left l; )FiU1E  
public : .St h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %JU23c*  
a*@Z^5f  
template < typename T > |[t=.dK%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8&AorYw[  
      { 2+rao2  
      return FuncType::execute(l(t)); "alO"x8t  
    } JQv ZTwSI  
*^m.V=  
    template < typename T1, typename T2 > Gf$>!zXr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ojI"<Q~g  
      { v*p)"J *  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &~6O;}\  
    } E&=?\KM  
} ; y")>"8H  
G&B}jj  
 y3$\ m  
同样还可以申明一个binary_op ZI*A0_;L  
`9)2nkJk'z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lP &%5y;  
class binary_op : public Rettype Hw3 ES  
  { , 0ja_  
    Left l; ?~9X:~6\  
Right r; uy28=B E  
public : 8i~'~/x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .}opmI  
}Qu 7o  
template < typename T > k3eN;3#&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zm.sX~j  
      { U*l>8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Xm+3`$<  
    } ` R-np_  
u8\QhUk'G  
    template < typename T1, typename T2 > %&S]cEw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~DS9{Y  
      { =hb87g.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); atnbM:t  
    } s_+XSH[=f  
} ; ~d8o,.n`1  
ago t (  
-i gZU>0B_  
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 uZI:Kt#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 '\qr=0aW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) FX%E7H  
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。 :jCaDhK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JG$J,!.\  
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。。。 vIv3rN=5vB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rI$10R$+H  
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) JH, +F  
下面是修改过的unary_op IKj1{nZvDc  
`2+52q<FO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l0o_C#"<S  
class unary_op <\ c8q3N  
  { \Fjq|3`<l  
Left l; NV~i4R*#  
  Hc3/`.nt  
public : {[iQRYD0|  
@K> Pw arl  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |bUmkw  
z<XS"4l?W  
template < typename T > nr6U> KR^  
  struct result_1 eHIC'b.  
  { <<6#Uz.1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <FLc0s  
} ; D]y.!D{l2  
q|\Cp  
template < typename T1, typename T2 > [X\2U4  
  struct result_2 b&&'b )  
  { w%na n=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cE?J]5#^  
} ; Tl-B[CT  
cVi CWc2  
template < typename T1, typename T2 > ;pYk+r6Cr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3"RZiOyv  
  { G(e?]{(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); g_=ZcGC  
} <Z_`^~!  
8=VX` X  
template < typename T > '!GI:U+g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [Y+ bW#'  
  { eGg#=l=  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1Tkz!  
} @[lr F7`o  
1k(*o.6  
} ; m\Nc}P_"p  
=uEhxs j)S  
g Q^]/X  
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 =@ RVLml  
好啦,现在才真正完美了。 6UTdy1Qq>  
现在在picker里面就可以这么添加了: s4*,ocyBP  
^\;5O(9  
template < typename Right > <taW6=;c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YTA  &G  
  { ggWfk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dDn:^)  
} \v_( *  
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。 -tJ*F!w6U  
Z]CH8GS~<  
~I74'  
:}-[%LSV  
nz+KA\iW  
十. bind eA_4,"{  
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。 4v7RX  
先来分析一下一段例子 ujedvw;sO  
L|Iq#QX|  
d)HK9T|B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FB`HwE<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^TGHWCK!t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lw{|~m5`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 c+c^F/  
我们来写个简单的。 Uyh#g^r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: VdgPb (  
对于函数对象类的版本: d29HEu  
P^ VNB  
template < typename Func > b6ddXM\Z  
struct functor_trait 9#7z jrB  
  { h9mR+ng*oD  
typedef typename Func::result_type result_type; .N2Yxty8>  
} ; &3efJ?8  
对于无参数函数的版本: U;/ )V  
@AFLFX]  
template < typename Ret > J^T66}r[f,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ub&1L_K  
  { L $~Id  
typedef Ret result_type; lHU$A;  
} ; n1|%xQBU@  
对于单参数函数的版本: kW9STN  
bYfcn]N  
template < typename Ret, typename V1 > B(5g&+{Lq~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qA42f83  
  { xN]bRr  
typedef Ret result_type; TV}SKvu  
} ; bhRpYP%x  
对于双参数函数的版本: [F$3mzx  
-JK+{<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rm7UFMCR6i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > OR O~(%-(e  
  { 4{_5z7ody  
typedef Ret result_type; RXDk8)^  
} ; $ uqlJG#`  
等等。。。 7gkHKdJoMA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy TBzM~y  
^AN9m]P  
template < typename Func > 3 V<8  
struct func_return jB;+tDC!Co  
  { %A Fy{l  
template < typename T > R?(j#bk  
  struct result_1 GUxhCoxb  
  { &fcRVku  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B4?P"|  
} ; K"D9.%7  
>_o_&;=`v  
template < typename T1, typename T2 > bF.Aj8ZQ  
  struct result_2 Ok@5`?08  
  { KK?}`o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?$?Ni)Z  
} ; 4d#W[  
} ; "](~VF[J8  
XxGm,A+>Ty  
bFpwq#PDW>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9 }=Fdt  
`fH6E8N  
template < typename Func, typename aPicker > lyyi?/W%  
class binder_1 cG<?AR?wDT  
  { GZ1>]HB>r^  
Func fn; ci!c7 ,'c  
aPicker pk; IpWl;i`__  
public : o]vdxkU]  
|G1U $p  
template < typename T > jH8F^KJM[  
  struct result_1 QxK%ZaFZA  
  { ReY K5J=O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +$%o#~  
} ; 8ViDh  
"}n]0 >J  
template < typename T1, typename T2 > J-U}iU|  
  struct result_2 V\ |b#?KL  
  { 09Fr1PL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TCVJ[LbJ  
} ; |Bjb  
gG}<l ':  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;RR)C@n1  
8WAg{lVs  
template < typename T > /+rHy7(\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UZyo:*yB  
  { *aSFJK  
  return fn(pk(t)); {AZW."?  
} az w8BK  
template < typename T1, typename T2 > 51~:t[N|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @~"0|,6VC  
  { de"*<+  
  return fn(pk(t1, t2)); d+_qBp  
} yJ^}uw  
} ; Q$3%aR-2  
 8NLk`/  
5n_<)Ycj  
一目了然不是么? BUtXHD  
最后实现bind {9z EnVfg  
/t816,i  
t ({:TQ  
template < typename Func, typename aPicker > nF)|oA   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) GR"Jk[W9  
  { !nTq"d%(W  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B$fL);l-  
} k'm!|  
HxkhlNB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6%)dsTAB  
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。 c(o8uWn  
E0GpoG5C  
十一. phoenix Pd>hd0!.%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +~7@K{6 q-  
A;h~Fx6s  
for_each(v.begin(), v.end(), *dGW=aM#C  
( ,9=a(j"  
do_ R#oXQaBJ  
[ myH#.$=A  
  cout << _1 <<   " , " !bQ5CB  
] 0%v p'v  
.while_( -- _1), &7;W=uF  
cout << var( " \n " ) daaurT  
) p 5P<3(  
); Z(Xu>ap  
5=l Ava#  
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: [&e}@!8O`  
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 oM J5;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #*5A]"k  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n:HF&j4C,  
gQ& FO~cr  
Tc{r}y[)  
template < typename Cond, typename Actor > }y'KS:Jb  
class do_while @zE_fL  
  { CB|Z~_Bm  
Cond cd; A!SHt7ysJ  
Actor act; p=T]%k*^h#  
public : [}.OlR3)  
template < typename T > |XPT2eQ{  
  struct result_1 QH;1*  
  { ;|66AIwDe  
  typedef int result_type; 68d(6?OgW  
} ; $6R<)]6  
|NL$? %I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} XBCz\f  
\ 3ha  
template < typename T > xCGvLvFn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k}~|jLu@g  
  { f~9ADb  
  do @va6,^)  
    { 7|*|xLrVY  
  act(t); (C1]R41'  
  } D[ny%9 :  
  while (cd(t)); "J$vt`  
  return   0 ; 8 "|')f#  
} dnH?@ K  
} ; s<tdn[d  
yo3'\I  
FK0nQ{uB"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RaKL KZn  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ob-y {x,R  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 YaDr6)  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Sky!ZN'I  
下面就是产生这个functor的类: Xrc0RWXB8  
.pK_j~}P  
o^biO!4,  
template < typename Actor > 0fwo8NgX  
class do_while_actor (eFHMRMv~  
  { NJwcb=*  
Actor act; #X`j#"Ov2(  
public : % ?@PlQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )FYz*:f>&  
NbSkauF~b  
template < typename Cond > X^7bOFWE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zq8LQ4@ay  
} ; [*Wq6n  
Jr|"`f%V  
vQ$FMKz7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,a_\o&V  
最后,是那个do_ z1*8 5?  
*q\Ve)E}  
FlttqQQdf  
class do_while_invoker /V^Gn;  
  { >XM-xK-=  
public : }PUQvIGZZ&  
template < typename Actor > m6bAvy]3<t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =;4cDmZh  
  { \IQf|  
  return do_while_actor < Actor > (act); %[l5){:05  
} b[%sKl  
} do_; =LC:1zn4  
"l"zbW WOH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? De6WC*trq  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ] K3^0S/  
最后来说说怎么处理break和continue :D""c*  
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。 i]JD::P_H  
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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