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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {S0-y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r8"2C#  
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, S1|5+PPs  
$f@YQN=  
w!lk&7Q7Z  
zJXK:/  
  class filler 2poo@]M/  
  { ):N#X<b':  
public : f y2vAwl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q{~g<G  
} ; (wj:Gc  
W"=l@}I  
$yU 5WEX  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: QC'Ru'8S  
i]n2\v AG  
cGm3LS6]*  
I`{3I-E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xLed];2G  
GR|\OJ<2  
P!-RZEt$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 b5MBzFw  
iM!Ya!  
b}TvQ+W]2  
h6k" D4o\  
二. 战前分析  Z 9:  
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。 -k + jMH  
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 ; gBR~W  
`E|i8M3g  
4eWv).  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gWgp:;Me  
  /* --------------------------------------------- */ Kyx9_2  
vector < int *> vp( 10 ); fXWy9 #M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %N Q mV_1  
/* --------------------------------------------- */ 4prJ!k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (uX?XX^  
/* --------------------------------------------- */ {.Qv1oOa  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Bq$IBAot  
  /* --------------------------------------------- */ f?d5Ltg   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =]%,&Se  
/* --------------------------------------------- */ ZtZ3I?%U3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lEl.'X$  
|ufL s  
A~xw:[zy$a  
=rymd3/  
看了之后,我们可以思考一些问题: gaN/ kp  
1._1, _2是什么? uD/@d'd_4L  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 z5gVP8*z5  
2._1 = 1是在做什么? ]Ea-MeH  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 JDf>Qg{  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ![Qi+xyc  
xHt7/8wF  
Q z(n41@`  
三. 动工 N.mRay,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0{vT`e'  
'v^Vg  
Xz@#,F:@  
e?XFtIj$  
template < typename T > "BsK' yo.  
class assignment ^g4Gw6q 6  
  { #b/L~Bw[  
T value; dQT[pNp:  
public : xO_>%F^?  
assignment( const T & v) : value(v) {} HW]?%9a  
template < typename T2 > rf H1Zl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (zFqb,P  
} ; umns*U%T;  
id" `o  
i&m_G5u88  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2.WI".&y=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %16Lo<DPm  
WOZuFS13  
,c"J[$i$  
VwH|ed$  
  class holder {C&U q#V  
  { 1UK= t  
public : f I=G>[  
template < typename T > Iuz_u2"C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^"O>EY':  
  { -$"$r ~ad  
  return assignment < T > (t); =Rx4ZqTI|  
} O:#YLmbCN  
} ; YzjRD:  
c#TY3Z|  
PS" rXaY  
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: |kK5:\H  
mt+i0PIfj  
  static holder _1; e_e\Ie/pDc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y?a71b8m  
yZ{yzv'D&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s .p> ?U  
而不用手动写一个函数对象。 $ (;:4  
|'-aR@xJ  
cW>=/  
ef^GJTv&k  
四. 问题分析 pMT7/y-  
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。 QL8C!&=  
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。 7Tk//By7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kJmwR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 lIS`_H}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Xr=BxBttp  
N `:MF 9  
五. 问题1:一致性 ;U>nj],uv  
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?| IQU1 JVk Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CPZ,sWg5  
[L X/O@  
struct holder >=97~a+.  
  { ;&<N1  
  // *-PjcF}Y  
  template < typename T > e4Nd  
T &   operator ()( const T & r) const ?|kbIZP(  
  { @*|VWHR  
  return (T & )r; g;=VuQuP|  
} Hmr f\(x  
} ; t3<8n;'y:  
@=l6zd@  
这样的话assignment也必须相应改动: ~(v5p"]dj  
HSysME1X:/  
template < typename Left, typename Right > tkZUjQIX  
class assignment s8&q8r7%  
  { <L8|Wz  
Left l; EtzSaB*|  
Right r; Xgd-^  
public : !*Is0``  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MoN0w.V  
template < typename T2 > lGr=I-=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } pC:YT/J  
} ; B>c$AS\5y  
/V09Na,N  
同时,holder的operator=也需要改动: &u[{VR:  
;Tnid7:S  
template < typename T > `$Rgn3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F$\Da)Y  
  { Y f!Oo  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,93Uji[l  
} LUD .  
qr4 lr!#t  
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。 _|["}M"?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Xi%Og\vm5  
i*/i"W<  
return l(rhs) = r; 2c]"*Pb  
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。 Ez~5ax7x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "7y, d%H  
d^A]]Xg  
template < typename Tp > T='uqKW\  
class constant_t 4*qBu}(  
  { ]O@iT= *3  
  const Tp t; I3.. Yk%7  
public : BeLD`4K  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Rm=p}  
template < typename T > hUi@T}aA|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const DAb/B  
  { r|UJJ9i  
  return t; tgKr*8t{  
} pM@8T25=  
} ; 'Z~ZSu  
U4=l`{5on  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f2x!cL|Kx?  
下面就可以修改holder的operator=了 Ht;Rz*}  
5h/,*p6Nje  
template < typename T > OUUV8K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )9"^ D  
  { ^'E^*R  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6}-No  
} I;NW!"pU  
Ur#jJR@%3  
同时也要修改assignment的operator() c+3`hVV  
QO}~"lMj  
template < typename T2 > SM8N*WdiU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I`{*QU  
现在代码看起来就很一致了。 KbLSK  
$h p UI  
六. 问题2:链式操作 nSyLt6zn\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +]cf/_8+s  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 } doAeTZ  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0\XWdTj{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 eZOR{|z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .4^+q9M  
%urvX$r4K  
template < typename T > \85%d0@3  
struct result_1 }y6@YfV${  
  { nDdY~f.B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5(ZOm|3ix  
} ; kVQm|frUz  
Ztmh z_u7  
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: G^t)^iI"'  
Uap0O2n  
template < typename T > _jG|kjFTc  
struct   ref ~\JB)ca.  
  { pF8$83S  
typedef T & reference; t$nJmfzm  
} ; k)-+ZmMOh  
template < typename T > 0RA#Y(IR  
struct   ref < T &> B{&W|z{$  
  { `[5xncZ-  
typedef T & reference; { .$7g8]I  
} ; mv99SOe[Fz  
-:%QoRC y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C/Q20  
(.P}>$M9  
template < typename T > ]:Ep1DIMl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U\lbh;9G  
  { E2r5Pg  
  return l(t) = r(t); aInt[D(  
} .)[E`a  
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。 1rZ E2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KsOSPQDGE  
Zzjx; SF  
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 2*V%S/cck  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dPu27 "  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?\,;KNQr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5 %\K  
最后的布局是: K>+ v" x  
                Add &D M3/^70  
              /   \ +:@^nPfHy  
            Divide   5 I%r7L  
            /   \ $/"Ymm#"\Y  
          _1     3 @`KbzN_h/  
似乎一切都解决了?不。 S|tA%2z  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 k*;U?C!  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 5%2~/ "  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 'S6zkwC]  
EM@|^47$  
template < typename Right > n R,QG8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const THq}>QI  
Right & rt) const ks. p)F>]  
  { 3iw3:1RZUZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d~QKZ&jf  
} acS~%^"<_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 NxnR QS  
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。 tZ[9qms^_  
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。 d [l8qaD  
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。 B bmw[Qf\  
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。 (9]1p;  
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? $O\m~r4  
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: ThX3@o  
#9TL5-1y  
template < class Action > Se!w(Y&  
class picker : public Action J'WzEgCnU  
  { Jf2JGTcm  
public : D,.`mX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #WG}"[ ,c  
  // all the operator overloaded R-zS7Jyox  
} ; ,Dv*<La`\  
\uHC9}0  
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。 |Jx:#OM  
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: ltNI+G  
W]Xwt'ABz  
template < typename Right > %R4 \[e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const DtBvfYO8)>  
  { @Pc7$qD%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OiA uL:D  
} $MDmY4\  
GCYXDovh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |e#W;q$v  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 eMdP4<u  
-sv%A7i  
template < typename T >   struct picker_maker r jn:E  
  { Caj H;K\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vUbgSI  
} ; -`5]%.E&8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [gUD +  
  { |s/Kb]t  
typedef picker < T > result; r(wf>w3  
} ; C"n!mr{srt  
O\Y*s  
下面总的结构就有了: 3. dSS  
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。 a:*N0  
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。 yH:p*|%:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &I ~'2mpk  
至此链式操作完美实现。 {=?[:5  
38&K"  
XS2/U<s d  
七. 问题3 x$jLB&+ICz  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 pWE(?d_M{G  
rCqwJoC`v  
template < typename T1, typename T2 > a\m=E#G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z4D)Xy"/  
  { 'J*'{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q<.k:v&  
} U^[AW$WzU  
i;~.kgtq4  
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: :-59~8&  
7p'pz8n`X  
template < typename T1, typename T2 > 5+{oQs_  
struct result_2 /NB|N*}O)  
  { KU "+i8"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J0k!&d8  
} ; Tr>_R%bK  
T] H '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? 8)iI=,T*  
这个差事就留给了holder自己。 zytW3sTZA  
    MA9E??p3\  
+(Hp ".gU  
template < int Order > B7qi|Fw  
class holder; 1Bs  t|  
template <> j/oc+ M^  
class holder < 1 > %Qj$@.*:  
  { 8[@Y`j8  
public : ,]JIp~=nsh  
template < typename T > J0bcW25  
  struct result_1 L}Sb0 o.  
  { )/!HI0TU  
  typedef T & result; eI`%J3BxR  
} ; (5`(H.(  
template < typename T1, typename T2 > A]QGaWK  
  struct result_2 D dwFKc&  
  { *>aVU'  
  typedef T1 & result; 30w(uF  
} ; -h|[8UG^b  
template < typename T > |4BD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '%e@7Cs  
  { )Dv;,t  
  return (T & )r; N 49{J~  
} KJ&I4CU]^  
template < typename T1, typename T2 > j-aTpN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $bpu  
  { o4a@{nt^,  
  return (T1 & )r1; !+Cc^{  
} TG?>;It&  
} ; R'F\9eyA  
-{A64gfFxT  
template <> Xeja\5zB  
class holder < 2 > zGd[sjL  
  { !RLXB$@`  
public : |jH Yf42Q  
template < typename T > LhF;A~L  
  struct result_1 '%|Um3);0p  
  { ulg=,+%r  
  typedef T & result; 3^H-,b0^  
} ; qOD^ P  
template < typename T1, typename T2 > w=nS*Qy 2  
  struct result_2 ]GHw~s?  
  { H_8PK$c;  
  typedef T2 & result; s 64@<oU<"  
} ; &`!H1E^  
template < typename T > \ D>!&   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x^`P[>  
  { LCIe1P2  
  return (T & )r; USgO`l\}4  
} p+nB@fN/  
template < typename T1, typename T2 > ae0Mf0<#)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R-iWbLD  
  { }# Ji"e  
  return (T2 & )r2; $WW7,  
} bB/fU7<{)u  
} ; 66W J=? JV  
BUL<FTg  
@Z""|H"0  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ;&w_.j*Is  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n[a%*i6x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hE,-CIRg  
^8ilUu  
return l(i, j) = r(i, j); E_D@ 7a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {^:i}4ZRl  
^5!"[RB\  
  return ( int & )i; W^,p2  
  return ( int & )j; MnY}U",   
最后执行i = j; Sng3B  
可见,参数被正确的选择了。 /sB,)> X  
2jQ?-/Q8#  
(A_H[xP  
.`D$.|!8g  
7O=7lQ  
八. 中期总结 v~dUH0P<>e  
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: F CfU=4O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 W-1Ub |8C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9-=kVmT&g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |M?VmG/6  
m aQDD*  
?ZKIs9E[m  
]K5j(1EN  
68qCY  
V22Br#+  
九. 简化 f0{ tBD!%  
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。 up?S (.*B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FSZ :}Q  
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: y>J6)F =  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pug;1UZ  
  +-*/&|^等 !r*JGv=  
2. 返回引用。 L_zB/(h  
  =,各种复合赋值等 sPX~>8}|VP  
3. 返回固定类型。 kQ6YQsJ.*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *ES"^N/88  
4. 原样返回。 DT]3q4__Q  
  operator, Zqg AgN@  
5. 返回解引用的类型。 bwjLMWEVq  
  operator*(单目) t/x]vCP,2D  
6. 返回地址。 Zq/=uB7Z  
  operator&(单目) `g}en%5b\  
7. 下表访问返回类型。 2DBFY1[Pk  
  operator[] 5.Nc6$ N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 / Kj;%  
  operator<<和operator>> 6,p;8I  
/-ewCCzZV  
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。 Pz'Z n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: F n*+uk  
=~$)Ieu  
template < typename Left > >ufN[ab  
struct value_return 4Z{ r  
  { N?s5h?  
template < typename T > 2ZMVYa2%(  
  struct result_1 u |ru$cIo  
  { Eds{-x|10  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "SwM%j  
} ; d6e]aO=g  
LaIH3!M3  
template < typename T1, typename T2 > .Dyxul  
  struct result_2 ?trqe/  
  { 2C &l\16  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o2riy'~  
} ; 3q(]Dg;v  
} ; z 2Ao6*%  
/5 R?(-  
} qr ,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait IqjH  
G]>P!]  
下面我们来剥离functor中的operator() }/-TT0*6j<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X&Pj  
c6F8z75U  
return l(t) op r(t) \8-PCD  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m-|~tve  
return op l(t) F!6;< !&h  
return op l(t1, t2) BIEeHN4  
return l(t) op 8:Jc2K  
return l(t1, t2) op nc>Ae`"(  
return l(t)[r(t)] 6[C>"s}Ol  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]0@ J)Z09  
fK9wr@1  
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: JiHk`e`  
单目: return f(l(t), r(t)); pH!8vnoA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (L8z<id<z  
双目: return f(l(t)); k/#321Z  
return f(l(t1, t2)); JclG*/Wjg4  
下面就是f的实现,以operator/为例 gl"1;C  
~f!iz~  
struct meta_divide R`emI7|  
  { DWar3+u&0  
template < typename T1, typename T2 > 0%hOB :  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !PY.F nZ  
  { vWpkU<&3|  
  return t1 / t2; A/U,|  
} ?Kf?Z`9 *Y  
} ; "0A !fRI~  
L+$9 ,<'[  
这个工作可以让宏来做: T! fF1cpF\  
gJI(d6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K.2l)aRd  
template < typename T1, typename T2 > \ y e1hcQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N[dv  
以后可以直接用 b!-F!Lq/+0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5"&{Egc_  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ;K<W<v5m0N  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) N2S7=`5/T  
roG f &  
n g?kl|VG  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _0]{kB.$_  
:f58JLX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M%Dv-D{  
class unary_op : public Rettype qHQ#^jH  
  { $P%b?Y/  
    Left l; }CXL\, ;  
public : _^pg!j[Fy}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =M+enSu  
zkRL'-  
template < typename T > YF<;s^&@u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QO%#.s  
      { ~Uw<E:?v  
      return FuncType::execute(l(t)); ~$3X>?Q  
    } V$XCe  
4{oS(Vl!  
    template < typename T1, typename T2 > Yy:Q/zw o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %o9;jX  
      { *~%# =o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h,C?%H+/0Q  
    } w st)O{4  
} ; c|^#v8x^/  
%.*?i9}  
n9Xssl0  
同样还可以申明一个binary_op XN1\!CM8  
.TTXg,8#D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rG|*74Q]  
class binary_op : public Rettype b!Z-HL6  
  { ,| EaW& 2  
    Left l; "Gh?hU,WWZ  
Right r; Tp0^dZM+  
public : Pq:GvM`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /*8Ms`  
r6*~WM|Sq7  
template < typename T > e)2s2y@zi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %SJ9Jr,  
      { QjlwT2o'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }6V` U9 ^g  
    } 3bp'UEF^k  
oAgO 3x   
    template < typename T1, typename T2 > f}1R,N_fC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +u:Q+PkM  
      { ,TAzJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |P"p/iY  
    } z"C+r'39d=  
} ; S4?N_"m9  
s*U~Q=Z  
ua]>0\D  
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 !wttKUO?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;w_f^R #  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) eQUm!9)  
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。 *[eh0$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,mE*k79L6  
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。。。 )Ekp <2B:0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 AW+ q#Is  
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) +EWfsKz  
下面是修改过的unary_op aT %A<'O!  
loLN ~6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L[Dr[  
class unary_op FM3DJ?\L-  
  { aQK>q. t  
Left l; )`ZTu -|  
  jHxg(]  
public : KF"&9nB  
>6(91J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P7Ws$7x  
|hprk-R*OH  
template < typename T > k2xOu9ncEj  
  struct result_1 |\OG9{q  
  { Q( C\X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; prC1<rm  
} ; JPX5Jm()  
*@|EaH/  
template < typename T1, typename T2 > :Sx!jx>W  
  struct result_2 )PU?`yLTr  
  { #UcqKq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K 0i[D"  
} ; D4x~Vk%H  
x*A_1_A  
template < typename T1, typename T2 > Ifm|_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'ju{j`b  
  { 0!c^pOq6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qe!\ oh  
} S 'jH  
u*ZRU 4 U  
template < typename T > fBptjt_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TqM(I[J7\  
  { R~$W  
  return OpClass::execute(lt(t)); =?} t7}#  
} :n:Gr?  
<MlRy%3Z  
} ; |d* K'+  
'L w4jq  
z@nJ-*'U8  
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 pm-SDp>s  
好啦,现在才真正完美了。 e7<//~W7W  
现在在picker里面就可以这么添加了: .cTK\  
R(c:#KF#8  
template < typename Right > d85\GEF9i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?t&sT  
  { 8\BCC1K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `3Gjj&c  
} %d5;JEgA:g  
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。 LeA=*+zP[  
a$7}_kb  
LCrE1Q%VP  
vxxa,KR/y  
y;+5cn C  
十. bind f#RI&I\  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 A Z7  
先来分析一下一段例子 Nj2f?',;U  
o5(p&:1M  
8:%=@p>$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?qeBgkL(B^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Md9b_&'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 NzmVQ-4  
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。 Fg3VD(D^U  
我们来写个简单的。 +UxhSFU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: l:O6`2Z  
对于函数对象类的版本: gHLBtl/  
vV.TK_ y  
template < typename Func > [Yx)`e  
struct functor_trait u.wm;eK[  
  { GbC-6.~  
typedef typename Func::result_type result_type; &j\<UPn  
} ; =#@eDm%  
对于无参数函数的版本: #Y3:~dmJ-  
,"PKGd]^  
template < typename Ret > 47R4gs#W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _`>F>aP  
  { D}SYv})Ti  
typedef Ret result_type; EK^B=)q6:W  
} ; 7q&//*%yF  
对于单参数函数的版本: 9]AiaV9  
biCX: m+_?  
template < typename Ret, typename V1 > 3Zm'09A-.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -_bHLoI  
  { 6~KtT{MYQ  
typedef Ret result_type; ceakTAB[  
} ; %[:\ZwT,-  
对于双参数函数的版本: M <oy  
({#9gTP2b  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xkIRI1*!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x.rOP_rs  
  { (R _#lRaQ  
typedef Ret result_type; &TqY\l  
} ; $]4>;gTL'  
等等。。。 }QszOi\fV1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Yx21~:9}  
o2 =UUD&  
template < typename Func > 'iM;e K  
struct func_return L lmdydC%  
  { gU7@}P  
template < typename T > Ca[H<nyj  
  struct result_1 >E;-asD  
  { 4Gl0h'!(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EG<YxNX,  
} ; j rX .e  
\ltA&}!  
template < typename T1, typename T2 > [|ghq  
  struct result_2 2IgTB|2  
  { D-8N Da(`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P"dWh;I_  
} ; ?*i qg[:  
} ; bT|N Z!V  
W+3ZuAP\n  
FgILQ"+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yoKl.U"&  
usb.cE3 z  
template < typename Func, typename aPicker > 'J R2@W`]]  
class binder_1 Mp=2}d%P  
  { HZBU?{  
Func fn; l0Myem v?z  
aPicker pk; c+PT"/3  
public : >#}MDwKZD  
6fvzTd},  
template < typename T > >hcA:\UPk  
  struct result_1 _qg)^M6  
  { \%nFCK0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rixP[`!]x  
} ; ZCJOh8  
s; 'XX}Y  
template < typename T1, typename T2 > 14TA( v]T  
  struct result_2 6LUO  
  { S Rs~p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }."3&u't  
} ; +u%^YBr  
*')g}2iB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} AV0m31b  
Bl5*sfjG  
template < typename T > ZMmaM "9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iB[>uW  
  { *vn^ W  
  return fn(pk(t)); 7cx~?xk <m  
} "(y",!U@  
template < typename T1, typename T2 > -TKS`,#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 70p1&Y7or  
  { 8X=cGYC#  
  return fn(pk(t1, t2)); TRwlUC3hQ  
} B .p&,K  
} ; l6Hu(.Ls;j  
4`F(RweGx  
>$=-0?.  
一目了然不是么? ]3tg|? %B  
最后实现bind ;SAurG$  
Jx ;" @  
&fJ92v?%^S  
template < typename Func, typename aPicker > S pxkB!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) c$),/0td|  
  { {6%vmMbJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Fj\}&H*+  
} rQ|^H Nj  
RXa&*Jtr -  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wjk-$p  
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。 VuqN)CE^Uq  
ji(W+tQ2Y'  
十一. phoenix E~?0Yrm F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dkTj KV  
yX%T-/XJ  
for_each(v.begin(), v.end(), .<zW(PW  
( KK; 3<kX  
do_ y6.}h9~  
[ K;jV"R<9  
  cout << _1 <<   " , " WF0%zxg]  
] ,Y&LlB 2  
.while_( -- _1), /(C?3 }}L  
cout << var( " \n " ) mm-!UsT  
) 9"Vch;U$  
); J2cqnwUV  
Wz)O,X^  
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: 0yW#).D^b  
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 n:JWu0,h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 cW B>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $0WO 4C%M  
68ce+|  
TWF6YAQ m  
template < typename Cond, typename Actor > RAMkTS  
class do_while x)eYqH~i  
  { ,KvF:xqA  
Cond cd; K_/8MLJQ  
Actor act; $qkV u  
public : s%h|>l[lKT  
template < typename T > R?"sM<3`e  
  struct result_1 P7GuFn/p~2  
  { zbHNj(~  
  typedef int result_type; q) %F#g  
} ; "Y(stRa  
j^ L"l;m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y,{=*2Yt  
Jy&O4g/'5  
template < typename T > q$)$?"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +We_[Re`<  
  { 0TA{E-A   
  do D BDHe-1[+  
    { *0>![v  
  act(t); j)4:*R.Z]  
  } +_Nr a  
  while (cd(t)); b&:>v9U  
  return   0 ; +a$'<GvP  
} #/fh_S'Z  
} ; O~t]:p9_  
`.3!  
kO:|?}Koc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). aRSGI ja<L  
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。 Yud]s~N  
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。 , 'WhF-  
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。 R=uzm=&nR  
下面就是产生这个functor的类: ^mWOQ*zi;  
/Q h  
C9^[A4O@X!  
template < typename Actor > 3WdYDv]N}L  
class do_while_actor [RtTi<F^  
  { h2kb a6rwk  
Actor act; ovv<7`  
public : .FUws  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [?rK9I&  
GT$.#};u  
template < typename Cond > +"8 [E~Bih  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )!+M\fT  
} ; P%?|V _m  
[ kI|Thx  
npsDy&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gO>XNXN{  
最后,是那个do_ (Fc\*Vn  
2$=U#!OtU  
*v1M^grKd  
class do_while_invoker 2aQR#lcv  
  { B|%(0j8  
public : j8k5B"  
template < typename Actor > >b2j j+8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 12 y=Eh  
  { Dq=&K,5;  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y ,1ZvUOB  
} WZz8VF  
} do_; Cjh0 .{  
#_]/Mr1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? '@4M yg* b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Hh^EMQk  
最后来说说怎么处理break和continue S0,q@LV  
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。 !*2cK>`  
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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