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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }>pknc?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [i21FX  
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, 0rQMLx  
:KSV4>X[%a  
rKe2/4>0X  
fy>{QC\  
  class filler aD<A.Lhy  
  { v+W&9>  
public : )al]*[lY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -]N x,{  
} ; 9tU]`f  
''A_[J `>  
2@n{yYwy  
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: e&|'I"  
@ wGPqg  
LiC*@W  
YiXk5B0Uh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^]>O;iB?  
(R[[Z,>w.  
m4[;(1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |{z:IQLv  
FZ{h?#2?  
[SjqOTon{  
CmP9Q2  
二. 战前分析 gDQ^)1k  
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。 G)AqbY  
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 MD}w Y><C  
f&N gS+<K$  
=J]&c?I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,Q3T Tno ,  
  /* --------------------------------------------- */ 9a[9i}_  
vector < int *> vp( 10 ); m<<+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]g#:KAqz  
/* --------------------------------------------- */ fbyd"(V 8r  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); a(m2n.0'>  
/* --------------------------------------------- */ e[{0)y>=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); uP`Z12&  
  /* --------------------------------------------- */ `[y^ :mj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NJ%P/\ C  
/* --------------------------------------------- */ +C^nO=[E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _>o:R$ %}  
w1F cB$  
+r�  
u4*BX&  
看了之后,我们可以思考一些问题: U45e2~1!O  
1._1, _2是什么? Yj<a" Gr4[  
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。 k90YV(  
2._1 = 1是在做什么? W- $Z(Z XL  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 E'f{i:O "~  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 vSGH[nyCY  
^)470K`%)  
/`Ug9,*  
三. 动工 WqR&&gz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PF0_8,@U  
'NbHa!  
G~]Uk*M q  
M :=J^0  
template < typename T > :;v~%e{k  
class assignment [@_Jj3`4  
  { cRC6 s8  
T value; +X\FBvP&  
public : c^5~QGuQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} vJLK,[  
template < typename T2 > s2a{>II6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {Ea b j  
} ; ,=uD^n:  
W Tcw4  
;_XFo&@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nd`1m[7MNu  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FBG4pb9=~  
]HbY  
av(6wht8  
3RUy, s  
  class holder  > ^O7  
  { \Zb;'eDv  
public : ImA @}:  
template < typename T > pj8=wch  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iR HQ:Y!  
  { b;L\EB  
  return assignment < T > (t); ~kV/!=  
} H[T?\Lq  
} ; d.aS{;pse  
`T1  
g%aYDl  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: W PC]%:L"  
.zf~.R;>  
  static holder _1; gZVc 5u<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &L3M]  
2V]UJ<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [=C6U_vU  
而不用手动写一个函数对象。 v<k?Vu  
)J=!L\  
m 1b?J3   
^ G]J,+  
四. 问题分析 -$\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。 }YQX~="  
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。 mb 1FWy=3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aI'&O^w+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3s*mbk[J  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A]*}HZ ,  
fT|.@%"vc  
五. 问题1:一致性 +tB=OwU%0  
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?| ]IaMp788  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~"gA,e-)  
rV.}PtcFY  
struct holder C-xr"]#]  
  { @b\$yB@z  
  // `&qL(66  
  template < typename T > $yP*jO4i  
T &   operator ()( const T & r) const 5; C|  
  { VCYwzB  
  return (T & )r; , };& tR  
} Y!xF ;a  
} ; F k7?xc  
" > ypIR<  
这样的话assignment也必须相应改动: .Cv6kgB@c  
=<C: d  
template < typename Left, typename Right > XE RUo  
class assignment 50h! X9  
  { 3F"lXguS  
Left l; e v}S+!|U  
Right r; +SzU  
public : 3qgS&js 7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uuEV_"X  
template < typename T2 > A.F%Ycq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a9e>iU  
} ; {'flJ5]  
4X/-4'  
同时,holder的operator=也需要改动: 3=#<X-);  
E#RDqL*J  
template < typename T > !"AvY y9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h#I>M`|  
  { $V;i '(&7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4IK( 7  
} lM`2sy  
2g `o  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ]2A^1Del  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;7*[Bcj.  
>fG3K`  
return l(rhs) = r; 6{K,c@VFd  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 2YL?,uLS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U)TUOwF  
KRbvj  
template < typename Tp > c2SO3g\"i  
class constant_t D_2:k'4  
  { ]|pe>:gf'  
  const Tp t; >IafUy  
public : te`$%NRl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W ~<^L\Lu  
template < typename T > sFKX-S~:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const AOZP*\k  
  { Y;eZ9|Ht9  
  return t; [|wZ77\  
} Z{.8^u1I  
} ; NSMyliM1Y  
ZmqKQO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 wVXS%4|v  
下面就可以修改holder的operator=了 &<g|gsG`  
Jumgb  
template < typename T > uh_RGM&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *tFHM &a  
  { FgnTGY}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t^-d/yKt0w  
} R+:yVi[F]U  
_%Bi: HG0  
同时也要修改assignment的operator() =[ 46`-_  
z|uDy2  
template < typename T2 > cU (D{~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y|m +dT6  
现在代码看起来就很一致了。 j3oV+zZ49  
%Qgw7p4  
六. 问题2:链式操作 hW' )Sp  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h8j.(  
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。 RU{twL.B  
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。 ? V1*cVD6i  
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。 T~?Ff|qFC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X #dmo/L8  
phkwN}6  
template < typename T > A|[?#S((]  
struct result_1 @u+]aI!`-  
  { r r %V.r;2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G>_*djUf  
} ; ]#<4vl\  
lBE= (A`  
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:  7Die FZ?  
eIF5ZPSZi  
template < typename T > ?,Xw[pR  
struct   ref 5pG}Yk_(x  
  { w/<L Ag  
typedef T & reference; g axsv[W>^  
} ; +^ac'Y)A  
template < typename T > #Pau\|e_  
struct   ref < T &> uc{Ihw  
  { g/_5unI}u  
typedef T & reference; ~At7 +F[  
} ; 2W(s(-hD  
I|!OY`ko  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8%mu8l  
MKCsv+   
template < typename T > Gu,wF(x7A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o[4}h:> dq  
  { l4YbKnp]  
  return l(t) = r(t); ztY}5A2`  
} DK~xrU'  
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。 ~Cttzn]pR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @;4zrzQi7  
G>=*yqo  
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 octL"t8w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C& f= ywi0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l30EKoul)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Wi<m{.%\E  
最后的布局是: =s{>Fsm1  
                Add *Q.>-J<S  
              /   \ =BeygT^  
            Divide   5 CW K7wZM  
            /   \ [aLI '  
          _1     3 @bLy,Xr&  
似乎一切都解决了?不。 B@))8.h]  
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。 2.y-48Nz  
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。 dQX6(J j  
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: := V[7n])  
v~C Czg  
template < typename Right > :4w ?#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  A@('pA85  
Right & rt) const 3&4(ZH=  
  { }6~hEc*/"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M0"_^?  
} y<3-?}.aZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e{H=dIa+  
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。 V &T~zh1  
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。 MJ)RvNF  
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。 8W7J3{d  
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。 I][*j  
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? v/plpNVp >  
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: >6-`}G+|  
hfB%`x#akQ  
template < class Action > ty!`T+3  
class picker : public Action Qel9G($=  
  { E&w7GZNt  
public : I 34>X`[o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a-tmq]]E  
  // all the operator overloaded G.B2('  
} ; }>|s=uGW  
 /maJtX'  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 wQf-sk#  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ?j.,Nw4FC  
R\f+SvE  
template < typename Right > ]/6z; ~3U  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const IPpN@  
  { e`s ~.ZF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4J? 0bZ  
} _LnpnL:  
u#~RkY7s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (WJRi:NP?  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Tidn-2L73O  
t?gic9 q  
template < typename T >   struct picker_maker T!{w~'=F  
  { fOrH$?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kZ:ZtE  
} ; f~[7t:WD*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t@;p  
  { ;(%QD 3>  
typedef picker < T > result; ~?}Emn;t  
} ; gH vZVC[b  
]EAO+x9  
下面总的结构就有了: i]4I [!  
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。 !qg`/y9  
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。 q2j{tP#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >=>2m2z=  
至此链式操作完美实现。 v?$:@9pAk  
^ytrK Q  
JbbzV>  
七. 问题3 "sCRdx]_  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 qDIZJ h  
U)gH}0n&  
template < typename T1, typename T2 > =WATyY:s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _VN?#J)o  
  { 3"i-o$P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HC8e>kP9b  
} yyJ  f%{  
]m<$}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: I236 RIq  
 (ZizuHC  
template < typename T1, typename T2 > F>l] 9!P|m  
struct result_2 RqrdAkg  
  { P@B]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x9g#<2w8  
} ; X_h}J=33Q  
cT,sh~-x,  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? bE..P&"  
这个差事就留给了holder自己。 4$<JHo @.  
    {\5  
~ 7s!VR  
template < int Order > q9_OGd|P  
class holder; # W']6'O  
template <> teF9Q+*~  
class holder < 1 > \b x$i*  
  {  kJ}`V  
public : ~0$&3a<n1  
template < typename T > FZlWsp=  
  struct result_1 oc`H}Wvn  
  { F41=b4/  
  typedef T & result; 3 0H?KAV  
} ; yf+)6D -9n  
template < typename T1, typename T2 > oPM96 (  
  struct result_2 o*H<KaX  
  { bd-L` ={j  
  typedef T1 & result; 7NGxa6wi  
} ; i.m^/0!  
template < typename T > 5;EvNu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L4HI0Mx  
  { /4Gt{yg Sr  
  return (T & )r; 5j(k:a+!H  
} R/YqyT\SM  
template < typename T1, typename T2 > 5]0 <9a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %h@EP[\  
  { &8lZNv8;(p  
  return (T1 & )r1; e7 o.xR  
} L,!?Nt\  
} ; GTd,n=  
#6=  
template <> rILYI;'o  
class holder < 2 > {<KVx9  
  { ?caSb =f  
public : [W&T(%(W-  
template < typename T > 4r}51 N\  
  struct result_1 77Dn97l)&  
  { 7@Qcc t4A  
  typedef T & result; ZECfR>`x  
} ; e^voW"?%  
template < typename T1, typename T2 > hVY$;s  
  struct result_2 k_#)Tw*  
  { <P_-s*b  
  typedef T2 & result; WyiQoN'q  
} ; |6- nbj  
template < typename T > 2>%=U~5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HRA|q  
  { x%B%f`]8  
  return (T & )r; GbI/4<)l}  
} a7opCmL  
template < typename T1, typename T2 > > (<f 0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $& c*'3  
  { _[BP 0\dPW  
  return (T2 & )r2; hZb_P\1X  
} E1 2uZ$X  
} ; FSO).=#  
F== p<lrs  
wCBplaojJ  
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> >。 %|oym.-I6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: At;LO9T3z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h?U O&(  
i%?*@uj  
return l(i, j) = r(i, j); {qVZNXDn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) sI2^Qp@O1  
Ewz!O`  
  return ( int & )i; %hP^%'G  
  return ( int & )j; HzsdHH(J  
最后执行i = j; .%-8 t{dt  
可见,参数被正确的选择了。 V7/Rby Q  
h";L  
53 h0UL  
#'}*dy/  
:`sUt1Fw.  
八. 中期总结 h68 xet;  
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: &p,]w~d,U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MdF2Gk-9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |.dRily+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |w=zOC;v  
['D]>Ot68  
U<XG{<2  
"dlV k~  
x{n=;JD  
;Rf'P}"]  
九. 简化 LzL So"n  
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。 #dHa,HUk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yhJ@(tu.Gd  
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: :4|4=mkr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \U_@S.  
  +-*/&|^等 LP=)~K<  
2. 返回引用。 n6 v6K1  
  =,各种复合赋值等 W,u:gzmhw  
3. 返回固定类型。 wd6owr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &^nGtW%a 9  
4. 原样返回。 iy"*5<;*DD  
  operator, %iB,IEw  
5. 返回解引用的类型。 `D9$v(Ztr  
  operator*(单目) |W^IlqTH  
6. 返回地址。 :T~  [  
  operator&(单目) EQ_aa@M7  
7. 下表访问返回类型。 h+,@G,|D  
  operator[] >Q*Wi  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \)e'`29;  
  operator<<和operator>> 6LhTBV  
v:#tWEbo-  
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。 [F7hu7zY8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Bw yx c  
-\MG}5?!  
template < typename Left > FI.\%x  
struct value_return X>^fEQq"  
  { "N#Y gSr  
template < typename T > 8Fub<UhJ  
  struct result_1 i30!}}N8  
  { pCG}Z Ka  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fqd^9wl>P6  
} ; D_MmW  
lq uLT6]  
template < typename T1, typename T2 > VU#7%ufu&  
  struct result_2 jiGTA:v  
  { pfPz8L.7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wuBPfb  
} ;  !u hT  
} ; Gm`8q}<I  
.)3<Q}>  
TqQ[_RKg2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ort(AfW  
p<%d2@lp  
下面我们来剥离functor中的operator() _0I@xQj-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: JGZBL{8  
I=#$8l.*  
return l(t) op r(t) SX#&5Ka/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^rz_f{c]-  
return op l(t) C# pjmT_  
return op l(t1, t2) /_.|E]  
return l(t) op IGgL7^MF  
return l(t1, t2) op ,: ^u-b|  
return l(t)[r(t)] ~"bV L[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *^r}"in  
o;*Q}Gr<M  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: fV~~J2IK  
单目: return f(l(t), r(t)); dWW.Y*339  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6~+e mlD  
双目: return f(l(t)); |[lKY+26:{  
return f(l(t1, t2)); AFn7uW!9Gw  
下面就是f的实现,以operator/为例 HKeK<V  
+ai< q>+  
struct meta_divide 8,|kao:  
  { I 6O  
template < typename T1, typename T2 > g{LP7 D;6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) YZ7.1`8  
  { j1Ezf=N6`  
  return t1 / t2; w(F%^o\  
} 0}9h]X'  
} ; sq]F;=[5  
< Z$J<]I  
这个工作可以让宏来做: 9u_Pj2%56.  
8EY:t zw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^sZ,2,^  
template < typename T1, typename T2 > \ q\)-BXw:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T{'RV0%   
以后可以直接用 0\$2X- c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1x^GWtRp  
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 D'4\*4is  
(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。。。) Hp?/a?\Xm  
#E]59_  
4K74=r),i  
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 *ui</+  
x^CS"v7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vSh`&w^*  
class unary_op : public Rettype ?ubro0F:  
  { 5-M-X#(  
    Left l; AwN!;t_0+N  
public : [-&Zl(9&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >dT*rH3w  
kVL.PY\K  
template < typename T > 7z-[f'EIUI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^Dx&|UwiZa  
      { _cwpA#x`}  
      return FuncType::execute(l(t)); )e{}V\;q  
    } QW"! (`K  
Pz^544\~ou  
    template < typename T1, typename T2 > 4P0}+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @ P|y{e6  
      { D{!IW!w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); g&.=2uP  
    } I@3MO0V^  
} ; e(yh[7p=  
n`KY9[0U=  
@pxcpXCy  
同样还可以申明一个binary_op  _4f;<FL  
KSL`W2}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g .\[o@H  
class binary_op : public Rettype 8ipez/  
  { Debv4Gr;^  
    Left l; r :dTz  
Right r; /<3UQLMa  
public : 1&2>LE/P  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fR|A(u#9  
T;#FEzBz  
template < typename T > Wjc'*QCPl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e# bn#  
      { g=rbPbu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 54/=G(F   
    } y)*RV;^  
H>C=zo,oiC  
    template < typename T1, typename T2 > Cyp'?N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x"~JR\yzKJ  
      { wS*E(IAl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q.[0ct  
    } P*o9a  
} ; ;=N# `l  
9B4&m|g  
*`U~?q}  
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 0aAoV0fMDz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 U6VKMxSJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) BuwY3F\-O  
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。 Xeaj xcop#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [gB+C84%%  
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。。。 F\! `/4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {8aTV}Ha2  
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) B1STGL`nK  
下面是修改过的unary_op ix$bRdl  
_j3fAr(V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |{8Pb3#U  
class unary_op 1"g<0 W  
  { g5yJfRLxp  
Left l; ]?*wbxU0  
  r3Ykz%6  
public : $C\BcKlmv  
:%.D78&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} HV.t6@\};  
O84i;S+-p  
template < typename T > &NWEqBz*2  
  struct result_1 g 'gdgfvn  
  { #S(Hd?34,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v1[29t<I!  
} ; l\mPHA23  
HDLk>_N_s,  
template < typename T1, typename T2 > ?EL zj  
  struct result_2 c:0L+OF}xY  
  { JO;Uus{?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w@b)g  
} ; (?c-iKGc  
pGZ8F  
template < typename T1, typename T2 > G9lUxmS<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E3i4=!Y  
  { Zh,71Umz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); g ?k=^C  
} IU[ [ H#  
#jk_5W  
template < typename T > TO_e^A#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `g,..Ns-r  
  { Ngwb Q7)  
  return OpClass::execute(lt(t)); WM{=CD  
} R@0R`Zs  
p[-O( 3Y  
} ; G"6 !{4g  
O}P`P'Y|'  
:t[_:3@  
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 KP"+e:a%  
好啦,现在才真正完美了。 Rv=YFo[B  
现在在picker里面就可以这么添加了: Vj-h;rB0z  
Th%zn2R B  
template < typename Right > >V937  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yuVs YV@"  
  { GmG 5[?)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); AdmC&!nH  
} :+Z%; Dc  
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。 =I4lL]>  
|zU-KGO&  
XkqCZHYkS  
I*&8^ r:A  
"8/,Y"W"  
十. bind qLCR] _*  
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。 2|,VqVb  
先来分析一下一段例子 DqPw#<"H  
!<oe=)Iz|  
TseGXYH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~@!bsLSMU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 XG?8s &  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Fs{*XKv&lH  
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。 omFz@  
我们来写个简单的。 @7u0v  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [m -bV$-d  
对于函数对象类的版本: \GBuWY3B  
[RL9>n8f  
template < typename Func > >sF)Bo Lc  
struct functor_trait 4 :v=pZ  
  { edD)TpmE,  
typedef typename Func::result_type result_type;  9!GM{  
} ; .VqhV  
对于无参数函数的版本: jylD6IT  
[?gP;,  
template < typename Ret > B:<VA=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5^cCY'I  
  { 5xBbrU;  
typedef Ret result_type; =%7-ZH9  
} ; Q/?$x*\>  
对于单参数函数的版本: "&] -2(  
-4K5-|>O  
template < typename Ret, typename V1 > $xqa{L%B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0"R|..l/  
  { ~~.}ah/_d  
typedef Ret result_type; |:o4w  
} ; Pfhmo $  
对于双参数函数的版本: @ZJS&23E  
YR70BOxK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Smh,zCc>s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vI?, 47Hj+  
  { rA1._   
typedef Ret result_type; "7 yD0T)2  
} ; yu|>t4#GT  
等等。。。 >lm&iF3y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dQvcXl]  
cl1T8vFM  
template < typename Func > :3PH8TL  
struct func_return +t.b` U`-  
  { ?M2J wAK5  
template < typename T > RFGffA&  
  struct result_1 :m;p:l|W  
  { 54,er$$V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pCDmXB  
} ; @W<m 4fi  
+3gp%`c4  
template < typename T1, typename T2 > ^q&x7Kv%  
  struct result_2 } \f0 A-  
  { <b.D&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Sdo-nt  
} ; l{9Y  
} ; Wqnc{oq |$  
x;S @bY  
S/ *E,))m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +q4O D$}  
[^)g%|W  
template < typename Func, typename aPicker > OI*H,Z "  
class binder_1 wkq 66?  
  { y-k.U%  
Func fn; [0of1eCSl  
aPicker pk; v19-./H^ j  
public : 4*L_)z&4;  
@~e5<:|5#  
template < typename T > -=="<0c  
  struct result_1 +vH4MwG$.&  
  { J,hCvm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mw!F{pw  
} ; PCvWS.{  
! if   
template < typename T1, typename T2 > <%d>v-=B  
  struct result_2 b}f~il  
  { }C:r 9? T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \zY!qpX<  
} ; O^.#d  
~&T~1xsFJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \m,PA'nd/  
LLo;\WGZ  
template < typename T > IPk4 ;,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \RiP  
  { *|0 -~u%q  
  return fn(pk(t)); j.Hf/vi`z  
} +0&/g&a\R  
template < typename T1, typename T2 > eDMO]5}Ht  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2T35{Q!=F  
  { eavV?\uV%  
  return fn(pk(t1, t2)); . vV|hSc  
} |=w@H]r  
} ; f 2.HF@  
q'DW~!>qX  
^#$n~]s  
一目了然不是么? Wri<h:1  
最后实现bind b sX[UF  
pkzaNY/q  
.]u /O`c]  
template < typename Func, typename aPicker > ZH8,K Y"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?}0,o.  
  { |N2#ItBbW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >j/w@Fj  
} f?Lw)hMrA  
KHme&yMq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]`K2 N  
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。 `Oa WGZ[  
~a:  
十一. phoenix m@c)Xci  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rH-23S  
NOva'qk  
for_each(v.begin(), v.end(), %Zi} MPx  
( $I=~S[p  
do_ WE?5ehEme  
[ ]/Pn EU[  
  cout << _1 <<   " , " fex@,I&  
] 3n _htgcv  
.while_( -- _1), Tbq;h ?D  
cout << var( " \n " ) Upe%rC(  
) u_enqC3  
); ?  t|[?  
nUO0Ce  
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: T[gv0|+  
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 ]DcFySyv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 HtFDlvdy]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $Yq9P0Ya  
zfU{Kd  
U/U);frH  
template < typename Cond, typename Actor > icgfB-1|i  
class do_while l **X^+=$  
  { dH!*!r>  
Cond cd; U6K|fY N`  
Actor act; UNYqft4  
public : CTb%(<r  
template < typename T > (zk"~Ud  
  struct result_1 oU8q o-J1H  
  { @]j1:PN-  
  typedef int result_type; A"]YM'.  
} ; rp$'L7lrX  
V`- 9m$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >7|VR:U?B  
occ7zcA  
template < typename T > R_C)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j%kncGS  
  { (=0.inZ  
  do ~$'awY  
    { ;l+Leex  
  act(t); By |4 m  
  } .Mbz3;i0  
  while (cd(t)); l#o ~W`  
  return   0 ; .A|udZ,  
} S[gx{Bxiw  
} ; 7#XzrT]  
{c'lhUB  
]Ze1s02(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0B2t"(&  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 4x34u}l  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %J(:ADu]  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 I9Xuok!0>=  
下面就是产生这个functor的类: ye&;(30Oq  
nlP;nlW  
~ljXzD93Z  
template < typename Actor > 0J9x9j`&j  
class do_while_actor P:c w|Q  
  { M3\AY30L  
Actor act; 79gT+~z   
public : N8jIMb'<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C dn J&N{  
k[xSbs'D  
template < typename Cond > HPl<%%TI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; pBHRa?Y5  
} ; x5Bk/e'  
SUiOJ[5,  
>:-$+I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6P3*Z  
最后,是那个do_ oJ^P(]dw  
X ?O[r3<  
@d'j zs  
class do_while_invoker V[LglPt  
  { VA%J\T|G2\  
public : I7onX,U+  
template < typename Actor >  B,@i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z/-=%g >HA  
  { d]9z@Pd   
  return do_while_actor < Actor > (act); 2/?|&[  
} ch]IzdD  
} do_; #a#F,ZT  
KlEpzJ98  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O- wzz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -7ep{p-  
最后来说说怎么处理break和continue sJZ iI}Xc  
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。 >4TO=i  
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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