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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0i\M,TNf*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7E79-r&n  
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, BdH-9n~,  
3!|;iJRH  
ud'-;W  
"4{LN}`  
  class filler ]Hefm?9*^  
  { j~jV'f.:H  
public : =*c7i]@}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .7avpOfz  
} ; #PH~1`vl  
IS&ZqE(`e  
Ssou  
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: NRIG1v>  
9CWezI+  
)9"_J9G  
1e{IC=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,NyY>~+  
Gsq00j &<Z  
2Ay* kmW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n%o5kVx0  
>\P@^ h]  
wc}5m Hs  
\kMefU  
二. 战前分析 !W}9no  
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。 zkuU5O  
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 eo?;`7  
o.!~8mD  
'm FqE n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qh|_W(`y  
  /* --------------------------------------------- */ xRzFlay8  
vector < int *> vp( 10 ); 1q:2\d]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jZ~n[ f+Q  
/* --------------------------------------------- */ {byBc G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g+Sbl  
/* --------------------------------------------- */ 1VG4S){}\9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Uyg5i[&X@  
  /* --------------------------------------------- */ aJbO((%$|u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  ~- _kM  
/* --------------------------------------------- */ Gi?/C&1T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); L\xk:j1[  
Ez fN&8E  
KyYMfC  
gM u"2I5  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ybs\ES'?A  
1._1, _2是什么? >_-s8t=|  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 zuJ@E=7  
2._1 = 1是在做什么? t\k$};qJ  
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。 @hiCI.?X  
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。 /'l{E  
Cz\e w B  
_/-jX  
三. 动工 g(qJN<R C/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jHE}qE~>5  
S >X:ZYYC  
M3c$=>  
e.7EU  
template < typename T > @s ?  
class assignment l1OE!W W  
  { 5 ZGNz1)?V  
T value; jjw`Dto&  
public : Dwr)0nk  
assignment( const T & v) : value(v) {} F;4vPbH+  
template < typename T2 > M"p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;=eDO(Ij  
} ; dJeNbVd  
)_syZ1j  
; >hNt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Tc>   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .w=/+TA  
r ~jm`y  
cu7hBf j  
AN8`7F1  
  class holder |:nOp(A\*  
  { lT(WD}OS  
public : V@e?#iz  
template < typename T > &C, 'x4c"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7~^GA.92  
  { 9kN}c<o  
  return assignment < T > (t); B(LWdap~  
} LtWP0@JA  
} ; S;3R S;  
GK )?YM  
BP'36?=Zo  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =9'RM>  
f9t6q*a`%  
  static holder _1; I5 o)_nc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 TJ_$vI  
X^}I-M%{m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,<n}W+3  
而不用手动写一个函数对象。 @r/#-?W  
:)wy.r;N  
bf ]f=;.+  
#^l L5=  
四. 问题分析 Vwg|K|  
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。 L[oui,}_  
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。 D.B.7-_8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s @&`f{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rdl;M>0@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =x%dNf$e{W  
2h|MXI\g  
五. 问题1:一致性 b#uL?f  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| @| M|+k3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @Lpq~ 1eZB  
aktU$Wbwl  
struct holder [-65PC4aN  
  { iV5yJF{ZH  
  // tvkb~  
  template < typename T > B6u/mo<  
T &   operator ()( const T & r) const tX9{hC^  
  { 1->dMm}G[  
  return (T & )r; jqWu  
} *g:4e3Iy  
} ; Fsmycr!R  
I WTwz!+  
这样的话assignment也必须相应改动: lGV0 *Cji  
q.KG^=10  
template < typename Left, typename Right > 6Z>FTz_  
class assignment A>vBQN  
  { m'Amli@[  
Left l; ''q@>  
Right r; k$R~R-'  
public : ~ Sg5:T3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b*;Si7-  
template < typename T2 > w j*,U~syB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Jj>?GAir  
} ; prC;L*~8  
0[R L>;D:  
同时,holder的operator=也需要改动: V/%>4GYnC  
oibsh(J3  
template < typename T > ,0~^>K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G"-?&)M#a  
  { (7mAt3n k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T%.8 '9  
} %824Cqdc  
6*PYFf`  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 _7Rr=_1}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4^p5&5F  
JmF l|n/H  
return l(rhs) = r; 14Xqn8uOW  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 dT`D:)*:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6CV* Z\b  
8UXjm_B^'  
template < typename Tp > @)UZ@ ~R  
class constant_t ^ssK   
  { lW+\j3?Z$  
  const Tp t; ;+e}aER&9  
public : O!m vJD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} c&r70L,  
template < typename T > 8>trS=;n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8|):`u  
  { > A Khf  
  return t; $Z!`Hb  
} <>dT64R|  
} ; .R) D3NZp  
 |XT)QK1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D8inB+/-  
下面就可以修改holder的operator=了 !S^AgZ~  
T m_bz&Q  
template < typename T > 0C =3dnp6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const v/Py"hQ  
  { 1{r3#MVL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3/aMJR:o  
} x*![fK  
 ~3Lg"I  
同时也要修改assignment的operator() i'a?kSy  
.\[`B.Q  
template < typename T2 > @XgKYm   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w zYzug  
现在代码看起来就很一致了。 7F zA*  
Of- Rx/  
六. 问题2:链式操作 t|H^`Cv6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cQ/5qg  
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。 R{WE\T'  
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。 !Z`j2 e}  
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。 VeGL)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aDq5C-MzG  
y[`l3;u:'  
template < typename T > _a5d?Q9Z  
struct result_1 )jU)_To  
  { k&&2Tq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `s"'r !  
} ; _4rFEYz$d  
f*!j[U/r_  
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: =q>'19^Jx  
W0y '5`  
template < typename T > KX!T8+Y  
struct   ref = 6tHsN23  
  { jq-p;-i  
typedef T & reference; 3 *d"B tg  
} ; O*eby*%h  
template < typename T > | h`0u'#  
struct   ref < T &> {HL3<2=o  
  { ZRv*!n(Ug<  
typedef T & reference; D!Q">6_"z  
} ; ;o^eC!:/%  
&+a9+y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,oN8HpGs  
C+?Hm1  
template < typename T > 1LqoF{S:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6o |kIBte-  
  { ,LTH;<zB)  
  return l(t) = r(t); VGfMN|h  
} @x9a?L.48  
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。 0Oi,#]F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P7J>+cm  
$"`- ^  
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 {s)+R[?m<o  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q`|LRz&al  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +J_c'ChN  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {p)",)td  
最后的布局是: b^ L \>3  
                Add B||*.`3gN  
              /   \ CEXyrs<  
            Divide   5 3b*cU}go  
            /   \ &Flglj~7l  
          _1     3 dI*pDDq#  
似乎一切都解决了?不。 t2EHrji~  
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。 -mC0+}h  
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。 w3#Wh|LQ-  
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: kUq=5Y `D  
s4G|_==  
template < typename Right > A:>01ZJ5S+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cmBB[pk\  
Right & rt) const $@sEn4h  
  { bsuus R9W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); So{x]x:f  
} `k OD[*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y]2qd35u_A  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 D5$wTI  
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。 P.6nA^hXB  
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。 5 elw~u  
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。 E_Im^a  
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? 6^%UU o%  
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: LL]zT H0  
qgE 73.!`6  
template < class Action > /nyUG^5#{  
class picker : public Action 4S,`bnmB  
  { ^cV;~&|.Xk  
public : [!!o-9b  
picker( const Action & act) : Action(act) {} if}-_E<F  
  // all the operator overloaded wkP#Z"A0~  
} ; QN@CPuy  
I{ HN67O  
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。 aki _RG>U'  
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: tDSJpW'd  
(]b!{kS  
template < typename Right > =fu :@+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kz{/(t  
  { "Weg7mc#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;} und*q  
} NZ ;{t\  
'#s05hr  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =jSb'Vu|  
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。 A~Y^VEn  
W)9K`hM6  
template < typename T >   struct picker_maker OTMJ6)n7  
  { Vm%1> '&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $P>`m$(8  
} ; ${+ @gJ+S  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cU0s p  
  { 9[1`jtm  
typedef picker < T > result; 3mYiQ2  
} ; i%ZW3MrY~  
5V5%/FU m  
下面总的结构就有了: TftHwe):V  
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。 L~(_x"uXd  
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。 Ae69>bkE0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r;>*_Oc7g  
至此链式操作完美实现。 $}lbT15a  
t>1Z\lE\"  
XD|E=s  
七. 问题3 ! vP[;6  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 C3< m7h  
8i6Ps$T  
template < typename T1, typename T2 > 9UKp?SIF  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hc~s"Atck  
  { D!.[q-<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ()K " c#  
} dlJbI}-v=  
Y3r%B9~  
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: 2rmSo&3@s  
Yiry["[]Q  
template < typename T1, typename T2 > T _sTC)&a  
struct result_2 :/:.Kb  
  { 8aO~/i:(.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s_x:T<]  
} ; s4 6}s{6   
=:DaS`~V  
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? D@.tkzU@E  
这个差事就留给了holder自己。 7h6,c/<  
    VUVaaOmO  
P8^hBv*  
template < int Order > {T4  
class holder; _cy2z  
template <> ,Vh.T&X5  
class holder < 1 > T32+3wb"I  
  { t<~$  
public : D|rFu  
template < typename T > Xv< B1  
  struct result_1 uwa~-xX6  
  { NG  
  typedef T & result; 4AG\[f 8q  
} ; 43={Xy   
template < typename T1, typename T2 > .u:81I=w(  
  struct result_2 r) $+   
  { (4'$y`Z  
  typedef T1 & result; 'rMN=1:iu"  
} ; M&N B/  
template < typename T > A;/-u<f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vw>2(K=e1  
  { '|S%a MLZ)  
  return (T & )r; w=j  
} Mu{;vf|j  
template < typename T1, typename T2 > Nc+,&R13m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o4*+T8[|5  
  { 58%#DX34M  
  return (T1 & )r1; S:TgFt0  
} e*@{%S  
} ; A-,up{g  
##@$|6  
template <> (>`5z(X  
class holder < 2 >  `)GrwfC  
  { ~=8uN<  
public : {Zh>mHW3  
template < typename T > G 16!eDMt  
  struct result_1 )K,F]fc+O  
  { H2 $GIY  
  typedef T & result; %Eb%V($  
} ; i/~1F_  
template < typename T1, typename T2 > Z9575CI<  
  struct result_2 9:`(Q3Ei  
  { *Ho/ZYj3  
  typedef T2 & result; (T!9SU  
} ; BNd^qB ?  
template < typename T > kGd<5vCs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iXj o[Rz^C  
  { OfctoPP _0  
  return (T & )r; usEwm,b)  
} ~_Lr=CD;4  
template < typename T1, typename T2 > R2(3 >`FJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z^]|o<.<I  
  { UJfEC0  
  return (T2 & )r2; Mk=mT3=#  
} %g1,N k  
} ; ^ <Pq,u%k  
YnxRg  
n| b5? 3  
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> >。 ,y+$cM(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :JfE QIN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DXa=|T  
F)+{AQL  
return l(i, j) = r(i, j); d}JP!xf%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6KVn nK  
/ODXV`3QYI  
  return ( int & )i; mp9{m`Jb*  
  return ( int & )j; G:pEE:W[  
最后执行i = j; U$ F{nZ1  
可见,参数被正确的选择了。 9lGOWRxR)  
jM$`(Y  
3G uH857ov  
4O;OjUI0a  
;5tazBy&:C  
八. 中期总结 zo[[>MA  
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: ^| /](  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 W?eu!wL#p  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }~"hC3w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x_c7R;C  
ZTU&, 1Y;  
rAs,X  
QHWBAGA  
VxY+h`4#  
(y?I Tz9  
九. 简化 =QK$0r]c'k  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 wMdal:n^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 GrTulN?  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `)T~psT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 es>W$QKlo  
  +-*/&|^等 em\ 9'L^  
2. 返回引用。 Ea?XT&,  
  =,各种复合赋值等 W -  
3. 返回固定类型。 Mz1G5xcl  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?V}j`r8|\4  
4. 原样返回。 _UT$,0u_i  
  operator, -s|}Rh?Y  
5. 返回解引用的类型。  qNm$Fx  
  operator*(单目) -jn WZ5.  
6. 返回地址。 x5QaM.+=J  
  operator&(单目) ^S)cjH`P  
7. 下表访问返回类型。 Pt&(npjN,  
  operator[] 4'6`Ll|iq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 o99pHW(E  
  operator<<和operator>> WBNw~|DO]  
>0dv+8Mn  
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。 M/q E2L[y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^{xeij/  
.[Ap=UYI>  
template < typename Left > +=]!P#  
struct value_return Hew d4k  
  { ' j6gG  
template < typename T > FJ %  
  struct result_1 _>=L>*  
  { f{"8g"[[)(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'Fs)Rx}\0  
} ; KAsS [  
ovwQ2TuK  
template < typename T1, typename T2 > GEEW?8  
  struct result_2 uA$<\fnz  
  { m85WA # `  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?x+Z)`w_  
} ; O/.Uh`T`6  
} ; *dvDap|8W  
8a_[B~  
xB@|LtdO9;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait { .*y  
uP<0WCN  
下面我们来剥离functor中的operator() WHAQu]{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gqR)IVk>%  
?%VI{[y#>  
return l(t) op r(t) R-Z~V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) P i Fm|  
return op l(t) Fbu5PWhlc  
return op l(t1, t2) RN)dS>$  
return l(t) op 3SSm5{197  
return l(t1, t2) op .e'eE  
return l(t)[r(t)] TZt jbD>B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >7roe []-|  
e5.h ?  
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: K9vIm4::d$  
单目: return f(l(t), r(t)); *]h`KxuO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }hYZ" A~  
双目: return f(l(t)); $ ''9K  
return f(l(t1, t2)); ~GuMlV8  
下面就是f的实现,以operator/为例 oW^*l#v  
RJy=pNztm  
struct meta_divide \`ZW* EtPI  
  { ]r3Kg12Mi  
template < typename T1, typename T2 > S}f?.7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =C L} $_  
  { 1yV: qp  
  return t1 / t2; |A%<Z(  
} uNn[[LS  
} ; <" @zn  
vsL[*OeI  
这个工作可以让宏来做: ?88`fJ@tk?  
0<PR+Iv*i  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }<z_Q_b+e  
template < typename T1, typename T2 > \ q %0Cg=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hky;CD~$  
以后可以直接用 S!PzLTc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +dBz`W D  
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 '+ xu#R  
(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。。。) [xh*"wT#g  
8vuCc=  
$5L0.$Tj  
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 , * ]d~Y  
66#"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sz-- 27es  
class unary_op : public Rettype __[xD\ES  
  { PyA&ZkX>  
    Left l; ^1Xt]T`e  
public : }n7t h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} bu&t'?z x!  
U!XS;a)  
template < typename T > A:y.s;<L 0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c}[+h5  
      { 5/gDK+%4D(  
      return FuncType::execute(l(t)); dq IlD!  
    } eZr&x~] -w  
V:/7f*n7  
    template < typename T1, typename T2 > _SACqamo5s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JlKM+UE :  
      { +,v-=~5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <!pQ  
    } cst}Ibf i  
} ; 9s}Kl($  
uY< H#k  
^`SA'F ,  
同样还可以申明一个binary_op )2DQ>cm  
XhdSFxW}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xyH/e*a  
class binary_op : public Rettype 8F)G7 H ,  
  { 577:u<Yt  
    Left l; NZN-^ >  
Right r; 'cNKjL;  
public : ds[QwcV9-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $T<}y_nHl  
5efxEt>U  
template < typename T > g(O;{Q_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;WT{|z  
      { -Q;#sJ?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +>7$4`Nb2  
    } Y${l!+q  
O[9-:,B{w  
    template < typename T1, typename T2 > }j1!j&&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IMnP[WA!  
      { M[~{Vd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d7cg&9+  
    } !3oKmL5  
} ; $KjTa#[RX7  
mL~z~w*s  
m-T~fJ  
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 2X-l{n;>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fqs]<qi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 91of~ffh  
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。  ==/n(LBD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $jI>[%  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 TP1S[`nR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8u2+tB  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)  n i  
下面是修改过的unary_op }.)s%4p8  
cgC\mM4Nla  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #JA}3]  
class unary_op `\<37E\N}  
  { ,jy*1Hjd  
Left l; }a&mY^  
  Pw@olG'Ah  
public : 5&CDHc7Oj  
rZ_>`}O2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  Voh hQ  
5)zn:$cz  
template < typename T > rZbEvS  
  struct result_1 Bn]K+h\E  
  { W[NEe,.>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,J mbqOV?!  
} ; `-B+JQmen  
'?o9VrO  
template < typename T1, typename T2 > W v!<bT8r  
  struct result_2 N0n^L|(R  
  { /T0nLp`gi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K#K\-TR|$  
} ; Aox3s?  
e=/&(Y  
template < typename T1, typename T2 > lf>nbvp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BzpP7ZWV  
  { :^C'<SY2Gs  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); SC#sax4N!=  
} oJ*1>7[J  
0MIUI<;j  
template < typename T > |'HLz=5\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7Tf]:4Y"  
  { q}L+/+b  
  return OpClass::execute(lt(t)); m:`@?n~..  
} K&A;Z>l,v5  
77gysd\(  
} ; tPuut\ee  
}0=<6\+:`  
lm'Zy"~::  
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 z&nZ<ih  
好啦,现在才真正完美了。 7N2\8kP  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q"J-tP!  
6R}j-1 <n  
template < typename Right > a0Oe:]mo\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -E&e1u,Mi  
  { ul5|.C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !)NidG  
} ]Ql 0v"` F  
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。 OCyG_DLT$5  
!UV5zmS  
N:+ taz-  
fW0$s`  
wpPn}[a  
十. bind `T!#@&+  
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。 sLcY,AH  
先来分析一下一段例子 ]]iO- }  
v:ER 4  
_; ]e@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,ul5,ygA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  5K56!*Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HV]Ze>}  
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。 O ++/ry%k  
我们来写个简单的。 N=,j}FY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: eE:&qy^  
对于函数对象类的版本: LhJa)jFQ  
1]4^V7y  
template < typename Func > |ek ak{js  
struct functor_trait ?;7b*Z  
  { : iY$82wQ  
typedef typename Func::result_type result_type; b^V'BC3  
} ; PjqeE,5  
对于无参数函数的版本: XYbyOM VI  
X, fu!  
template < typename Ret > A[/I#Im7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ):6 -  
  { {E,SHh   
typedef Ret result_type; Iz\1~  
} ; Z>A{i?#m  
对于单参数函数的版本: g@nk.aRw  
3 (lVmfk  
template < typename Ret, typename V1 > W"(u^}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y8s=\`~PR  
  { c{88m/;eP  
typedef Ret result_type; d!{7r7ob\  
} ; ;[5r7 jHU  
对于双参数函数的版本: k 'zat3#f  
,-#GX{!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `<vxG4=62\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > we]>(|  
  { ;El <%{(  
typedef Ret result_type; H7IW"UkBR  
} ; {7#03k  
等等。。。 WfVMdwz=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K; kM_%9u  
T)\NkM&  
template < typename Func > `1'5j "v  
struct func_return 9&jPp4qG  
  { LdWc X`K  
template < typename T > >BiRk%x  
  struct result_1 "n- pl  
  { >A jCl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !EFBI+?&  
} ; ju{%'D!d9  
wJIB$3OT  
template < typename T1, typename T2 > Ph)| j&]  
  struct result_2 6v47 QW|'  
  { O-GxUHwW r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %Y',|+Arx  
} ; z}APR@?`n8  
} ; P/ aDd@j  
t.=Oj  
mTjm92  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :('I)C  
GXeAe}T  
template < typename Func, typename aPicker > HF4Lqh'oco  
class binder_1 XS/n>C  
  { ( pD7  
Func fn; vgk9b!Xd  
aPicker pk; 8eX8IR!K9  
public : 05)|"EX)  
l{EU_|q  
template < typename T > `p|[rS>  
  struct result_1 %cj58zO |y  
  { 1ih*gJPpj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R+Lk~X^*l'  
} ; >l2w::l%  
>UN vkQ:  
template < typename T1, typename T2 > hWxT!  
  struct result_2 84Zgo=P}  
  { ~07RFR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NhDA7z`b'J  
} ; 4K,''7N3  
qy9i9$8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #JS`e_3Rr  
SsRVd^=;x  
template < typename T > JN^bo(kb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PW^ 8;[\QP  
  { kH2oK:lN  
  return fn(pk(t)); m<FK;   
} C1ZyB"{  
template < typename T1, typename T2 > o*;2mFP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nP u`;no  
  { =c]a {|W?  
  return fn(pk(t1, t2)); H5p5S\g-)  
} \\s?B K  
} ; vzy!3Hiw  
@YB85p"]J.  
R-C5*$  
一目了然不是么? ,RN|d0dE  
最后实现bind ^H'kHl'F  
A^vvST%7  
u*k*yWdr  
template < typename Func, typename aPicker > =LqL@5Xr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J";=d4Sd  
  { _#(s2.h~J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Y eO-gY [b  
} #^; s<YZ`  
MLeX;He  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;_p fwa4  
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。 \CwtX(6.  
j`Nh7+qs  
十一. phoenix ITQ9(W Un  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kYtHX~@  
,4yG(O$)  
for_each(v.begin(), v.end(), -$m@*L  
( Zly-\ z_  
do_ 3FY_A(+  
[ #nbn K  
  cout << _1 <<   " , " ,5kvn   
] xv&S[=Dt  
.while_( -- _1), oB}K[3uB:t  
cout << var( " \n " ) %t{Sb4XZ4k  
) We\Y \*!v  
); A?' H[2]w"  
&/DOO ^  
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: jQs*(=ls  
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 1W0.Ufl)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sSy$(%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >\&= [C  
NkoofhZ  
W/a,.M  
template < typename Cond, typename Actor > 7 y>(H<^>  
class do_while pMDH  
  { $>(9~Yh0  
Cond cd; G V=OKf#  
Actor act; Md?acWE*L  
public : /khnl9~+  
template < typename T > uYabJqV  
  struct result_1 ]'6'<S  
  { K7S754m  
  typedef int result_type; k_BSY=$e*D  
} ; OMi02tSm  
p&QmIX]BZ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} W1;=J^<&1  
C|9[Al  
template < typename T > =!YP$hfY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i<bxc  
  { 5U3qr*/;m  
  do J+0/ :00(  
    { )FV6,  
  act(t); 1O23"o5=  
  } )ph30B  
  while (cd(t)); C~{xL>I  
  return   0 ; K,G,di  
} *^ey]),f54  
} ; / Z1Wy-Z  
'%);%y@v  
dA|Lufy#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !2#\| NJk  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~ t"n%SgY  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4p?+LdL  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,T/GW,?  
下面就是产生这个functor的类: &+,:u*%  
P:>'   
iF8@9m  
template < typename Actor > #gF2(iK6  
class do_while_actor ^uM_b  
  { BB0g}6M  
Actor act; /G{&[X<4U  
public : \ hrBq^I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I7A7X*  
Kq8 (d`g}  
template < typename Cond > sC!1B6:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >,kL p|gA  
} ; bG "6pU  
KUlB2Fqi  
Ko4)0&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {qY3L8b  
最后,是那个do_ ?<Z)*CF)  
A\Lr<{Jh  
H]VsOr  
class do_while_invoker f 5mY;z"  
  { -e &$,R>;  
public : @;g`+:=  
template < typename Actor > SgyqmYTvZw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 23)F-.C}j  
  { E1^aAlVSD  
  return do_while_actor < Actor > (act); (_s;aK  
} )o86lH"z  
} do_; P_kaIPP  
f%vHx,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =_K%$y*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 IES41y<  
最后来说说怎么处理break和continue 0W;q!H[G  
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。 *iPs4Es-  
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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