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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Sj(5xa[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uE'O}Y95  
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, ^osXM`  
$:l>g)c  
A.YXK%A%  
E&z`BPd  
  class filler Vf*Z}'  
  { or<n[<D-C  
public : iY[+BI:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3bU(ea^e$  
} ; Bz+zEXBC  
R"2wop  
%$Sm ei  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 5|<jPc  
](@HPAG]  
:z-UnC||j  
#lDW?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V9:Jz Q=?`  
' pN[H\Ia  
I5%#A/|z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4 AWL::FU5  
=tS#t+2S  
V$?@ z>7  
D\H;_k8  
二. 战前分析 rWMG6+Scb  
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。 Q\moR^>  
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 {VmJVO]S  
(&osR|/Tq  
zBjtPtiiI8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7{ JIHY+  
  /* --------------------------------------------- */ >}7Ml  
vector < int *> vp( 10 ); 'qy LQ:6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o'?[6B>oj  
/* --------------------------------------------- */ m%s&$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); c>b!{e@*  
/* --------------------------------------------- */ ZZ*+Tl\ s  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q1[3C(  
  /* --------------------------------------------- */ qP k`e}D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `k;MGs)&  
/* --------------------------------------------- */ CM`B0[B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =bHS@h8N<  
Abc%VRsT  
*}h#'+  
Q94Lq~?YF  
看了之后,我们可以思考一些问题: \8<ZPqt9  
1._1, _2是什么? |L<p90  
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。 Jk=_8Xvr`  
2._1 = 1是在做什么? "xdu h3/~=  
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。 VV+gPC  
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。 +5i~}Q!  
{9Ug9e{ ~  
AW <"3 !@  
三. 动工 ZBuh(be  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :9~LYJ ?  
E' _6v  
`i5\(cdl  
MLT ^7'y  
template < typename T > UP .4#1I  
class assignment r "uQ|  
  { IY"+hHt  
T value; |>zYUT[V  
public : 80GBkFjV  
assignment( const T & v) : value(v) {} M* 0zvNg  
template < typename T2 > HT%'dZ1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OpD%lRl  
} ; *Roqie  
UC@Jsj~f  
Z{}+7P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 evvv&$&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment s+<`iH9Hm  
xOt {Vsv  
%'w?fqk  
@L,4JPk  
  class holder 1:;S6{oQ  
  { 1smKU9B2)  
public : BVzMgn;  
template < typename T > [/Sk+ID  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I} .9  
  { s H(io  
  return assignment < T > (t); ]|_UpP8EP  
} =/e$Rp  
} ; +~n4</  
3lsfT-|Wt&  
)]tf|Mbu  
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: S;^'Ek"Z.  
gwyX%9  
  static holder _1; @j<Q2z^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {\vcwMUzZ  
L_sDbAT~<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7e:eL5f>~  
而不用手动写一个函数对象。 E_ D0Nm%n  
m*'hHt n  
v\2- %  
u?rs6A[h#  
四. 问题分析 25Uw\rKeO  
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。 "F:V$,mJ  
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。 1|dXbyUd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N c(f+8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {,B. OM)J  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Wud-(19  
q8!X^1F7  
五. 问题1:一致性 F4]=(T  
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?| `-w,6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 WX* uhR  
8o i{%C&-  
struct holder VDFs.;:s  
  { 1*f*}M  
  // 8?hZ5QvA(j  
  template < typename T > _0|@B8!J?  
T &   operator ()( const T & r) const #.{ddY{  
  { &LYH >  
  return (T & )r; ~e _  
} z?n6l7sH  
} ; pIHpjx  
` >loleI  
这样的话assignment也必须相应改动: 0TaN#  
gsY Q"/S9  
template < typename Left, typename Right > k$|g)[RE  
class assignment Y|6gg  
  { a+^,EY  
Left l; 9@8'*a{`m  
Right r; z |8zNt Ug  
public : VG_xNM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w>e+UW25Y  
template < typename T2 > NG8 F'=<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L{0\M`B-  
} ; {>Hn:jW<.  
mwutv8?  
同时,holder的operator=也需要改动: =I0J1Ob  
f#McTC3C  
template < typename T > wb>"'%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const yqC158 P  
  { hkOFPt&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); y3':x[d  
} _jb&=f8  
-/:!AxIH  
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。 seVT| z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }.1}yz^y  
Ept=&mJPu  
return l(rhs) = r; %\L{Ud%7  
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。 5+2qx)FZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :F_>`{  
'~VF*i^4  
template < typename Tp > rZ&li/Z  
class constant_t WRrg5&._q  
  { gZBb /<  
  const Tp t; 2 sj: &][R  
public : mU]pK5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RivhEc1h%  
template < typename T > ?{P$|:ha  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'Ck:=V%}g  
  { LLL;SNY  
  return t; Zrzv';  
} X%5 `B2Wu  
} ; T$sm}=  
biZ=TI2P,L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 p|em_!H"SH  
下面就可以修改holder的operator=了 XQ2 YUe]DJ  
l.(|&U~  
template < typename T > rk47 $36X  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @; tM R|p  
  { u2IU/z8 ^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o;21|[z  
} Tb!FO"o  
yg4#,4---b  
同时也要修改assignment的operator() 1\)C;c,  
Res4;C  
template < typename T2 > 5j v*C]z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]Ot=At  
现在代码看起来就很一致了。 N_G84wxx  
4aKppj  
六. 问题2:链式操作 RXo6y(^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \t%iUZ$  
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。 '#>Fe`[  
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。 `.Zm}'  
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。 1,7 }ah_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <rvM)EJv|  
hkRqtpYK  
template < typename T > 2.^CIJc  
struct result_1 CfVL'  
  { &?TXsxf1Zh  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; do9~#F  
} ; v(6[z)A0  
*\ B(-  
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: ,fhF-%Q!g  
`(DHa=s1  
template < typename T > mM~&mAa+Z  
struct   ref I%($,kd}s  
  { U5OFw+J  
typedef T & reference; o+L [o_er  
} ; Vvp{y  
template < typename T > HCx0'|J  
struct   ref < T &> 8Zy*#[-  
  { hgbf"J6V8  
typedef T & reference; \6bvk _  
} ; Igw2n{})w  
^*+j7A.n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {?q`9[Z  
^/cqE[V~,  
template < typename T > .V\~#Ro$G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hi4-Z=pl  
  { &M tF  
  return l(t) = r(t); pNZ3vTs6  
} *>HS>#S  
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。 A-d<[@d0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z78i7k}  
Sy]W4%  
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 wn|;Li  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #s ' `bF^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2bG92  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .l|29{J  
最后的布局是: stMxlG"d  
                Add tc{l?7P  
              /   \ NJmx(!Xsh  
            Divide   5 vE1:;%Q  
            /   \ 45x4JG  
          _1     3 VbTX;?  
似乎一切都解决了?不。 |`pBI0Sjo  
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。 /sn }Q-Zy2  
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。 6, |>;,U7  
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: xAO\'#m  
n2:Uu>/  
template < typename Right > HR?bnkv|id  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {U@"]{3Qx  
Right & rt) const ,\i,2<hz.  
  { K9Onjs% U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SL`; `//  
} .Wr7*J[V.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  !VXy67  
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。 +Z-{6C  
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。 }2 \Hg  
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。 ,% 'r:@'  
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。 .JTRFk{W  
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? ^hr # 1  
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: Ui-Y `  
(/Jy9 =~  
template < class Action > /reGT!u  
class picker : public Action x>,wmk5)  
  { oB>#P-V  
public : dcTZL$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #xq3 )B  
  // all the operator overloaded 2}bXX'Y  
} ; w`r %_o-I  
y|i(~  
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。 r_FI5f  
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: u~ VXe  
Nq^o8q_  
template < typename Right >  Hyenn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qx9; "Ut  
  {  j=G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Fe+(+ S  
} vO53?vN[m9  
W#kyD)(F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > iQ1[60?)T  
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。 Z0O0Q=e\Y  
VC_F Cz  
template < typename T >   struct picker_maker I[gPW7&S@  
  { W voIh4]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; smn(q)tt  
} ; 2yD ?f8P4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DZLEx{cm  
  { ,\1Rf.  
typedef picker < T > result; N)a5~<fBG  
} ; {?++T 0  
KY0<N 9{  
下面总的结构就有了: &U CtyCz  
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。 n5efHJU  
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。 L?P[{Ohh/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^|vP").aQm  
至此链式操作完美实现。 Fp"c {  
9b&;4Yq!f  
b$pCp`/MT  
七. 问题3 lp5'-Jo  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 k^cnNx  
O'xp"e,  
template < typename T1, typename T2 > Os]. IL$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 44w "U%+  
  { ;% i-:<ac  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0LP0q9S:9  
} EP<{3f y  
?B)e8i<[f  
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: d_f*'M2Gv  
E7.{SGH}  
template < typename T1, typename T2 > =h?%<2t9<  
struct result_2 C OL"/3r  
  { Fi7~JZZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; R<hsG%BS(D  
} ; X+ybgB4(  
%F$ ]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? ,%zE>^~  
这个差事就留给了holder自己。 3h%Nd &_9  
    /QCg E ~  
YguW2R=6]  
template < int Order > FPZ@6  
class holder; @at*E%T[  
template <> uINEq{yo  
class holder < 1 > 7Up-a^k^`  
  { !\$4A,  
public : EFu$>Z4  
template < typename T > k Q_Vj7  
  struct result_1 9x(t"VPuS  
  { &|Rww\oJ  
  typedef T & result; mq(K_  
} ; "jq6FT)O  
template < typename T1, typename T2 > o4j!:CI  
  struct result_2 : Q2=t!  
  { \<y|[  
  typedef T1 & result; h Y *^rY'  
} ; 6Bd:R}yZP7  
template < typename T > Uxe]T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P!)F1U]!  
  { a^X% (@Sg  
  return (T & )r; ^)$T`  
} 7s{['t  
template < typename T1, typename T2 > }s#4m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _W,?_"[R=  
  { rJtk4hOF  
  return (T1 & )r1; P.=Dd"La  
} 4{ZVw/VP,-  
} ; yFDt%&*n^  
M:d|M|'  
template <> jxq89x  
class holder < 2 > &Ot9"Aq:  
  { ,?%o ~  
public : YluvWHWi  
template < typename T > ]D^; Ca  
  struct result_1 Y[m*  
  { 4 'vjU6gW  
  typedef T & result; N[DKA1Ei  
} ; %+;amRb  
template < typename T1, typename T2 > @kba^z  
  struct result_2 Q'j00/K  
  { 46 |LIc }  
  typedef T2 & result; =NPo<^Lae  
} ; h ^w# I  
template < typename T > /nt%VLms %  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !HW?/-\,O  
  { O-~cj7 0\  
  return (T & )r; MRK3Cey}%  
} OKj\>3  
template < typename T1, typename T2 > 62[_u]<Yub  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6pZ/C<Y|W  
  { 6$csFW3R  
  return (T2 & )r2; X&@>M}  
} wLg@BSC.  
} ; n^|7ycB'  
uhwCC  
/CbM-jf  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 9/R=_y-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4s <Z KU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0f5)]  
em ]0^otM  
return l(i, j) = r(i, j); 6}\J-A/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /$FpceB!W  
"Gq%^^ *  
  return ( int & )i; :&RpB^]  
  return ( int & )j; I Vw'YtZ  
最后执行i = j; wc}4:~  
可见,参数被正确的选择了。 <c [X^8   
"9y 0]~  
uL~.#Y_jQ  
SuBUhzR  
F)S?>P&  
八. 中期总结 T\7t#Z k  
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: nv: VX{%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |4` ;G(ta  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =feVT2*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'm/`= QX  
RNcnE1=  
f4|ir3oy  
}|c-i.0=  
HLq2a vs\  
WOYN% 0#  
九. 简化 P4s,N|bs`  
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。 >[P`$XkXd4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `mN5sq  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: >kDkvg1"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Cv]$w(k  
  +-*/&|^等 U/\LOIs  
2. 返回引用。 CraD  
  =,各种复合赋值等 v0pev;C  
3. 返回固定类型。 x!?$y_t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0j' Xi_uM  
4. 原样返回。 Y1{*AV6ev6  
  operator, eTY(~J#'  
5. 返回解引用的类型。 ] ; B`'Ia  
  operator*(单目) {iTA=\q2O  
6. 返回地址。 5F1P|t#  
  operator&(单目) zZPXI&,  
7. 下表访问返回类型。 AUr~b3< 6  
  operator[] ^F|/\i   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]"\sd"  
  operator<<和operator>> Cs^'g'  
v%E!  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 mnq1WU;<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !L@a;L  
*1U"uJno  
template < typename Left > D<bH RtP  
struct value_return HQ/ Q"  
  { G"*ch$:  
template < typename T > YH0utc  
  struct result_1 Ve[&_(fP  
  { 6>Is-/hsy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9aY}+hgb#  
} ; 'L veCi_  
f;,^ ]mw  
template < typename T1, typename T2 > tE:6  
  struct result_2 "!PN+gB  
  { -JXCO <~k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2P?|'U  
} ; Q::_i"?c  
} ; _Xfn  
JZoH -  
$HFimU,V=0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0JV|wd8j  
,4S6F HK  
下面我们来剥离functor中的operator() '2S?4Z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p</V_BIW  
;PWx#v+vwF  
return l(t) op r(t) 1&utf0TX6q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) PO]c&}/  
return op l(t) o/I`L  
return op l(t1, t2) p4wx&VLi  
return l(t) op Q;2n  
return l(t1, t2) op |@pn=wW  
return l(t)[r(t)] G@1T!`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |SwW*C  
 I8  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: E:$r" oS  
单目: return f(l(t), r(t)); OF1Qr bj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^ZDpG2(zk  
双目: return f(l(t)); QlH,-]N$L  
return f(l(t1, t2)); <U2Un 0T  
下面就是f的实现,以operator/为例 3t:/Guyom8  
Kbqx)E$iL  
struct meta_divide 4So ,m0v  
  { je5GZFQw  
template < typename T1, typename T2 > k6^!G"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) eq7>-Dmi@  
  { jmn<gJ2Of  
  return t1 / t2; 8'0I$Qa4  
} ^<+V[ =X  
} ; YiTVy/  
-X,[NI3  
这个工作可以让宏来做: L~&r.81  
WXJ%hA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,qK3 3Bn  
template < typename T1, typename T2 > \ Qjd<%!]+\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /fC8jdp&  
以后可以直接用 i-`J+8|d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) > ZKHjw  
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 V})b.\"F  
(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。。。) 1\%2@NR  
1YvE/<6  
L(_bf/ @3  
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 ac#I $V-  
Pfl8x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,g{Ob{qT  
class unary_op : public Rettype 1 ac;6`  
  { G q2@37U  
    Left l; i'uSu8$'*  
public : ^;.&=3N,+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \EQCR[7qu7  
x\'95qU  
template < typename T > d\j[O9W>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9"b  =W@  
      { `z?h=&N  
      return FuncType::execute(l(t)); ) 0|X];sD  
    } .dTXC'  
[IPXU9& Q  
    template < typename T1, typename T2 > 2#`9OLu8X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cxn*!TwDs  
      { !9vq"J~hz"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >4]y)df5  
    } [^ eQGv[S  
} ; T6I$7F  
raB', Vp  
SuFGIb7E  
同样还可以申明一个binary_op ,!oR"b!  
N7mYE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d3tr9B  
class binary_op : public Rettype @$!rgLyL[  
  { sJ5Ws%q  
    Left l; J6RzN'j  
Right r; ,^uQw/  
public : 3&KRG}5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wlw`%z-B2  
yp"h$  
template < typename T > _j}jh[M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7'idjcR  
      { %>!$ eCX  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ) S,f I  
    } I7Xm~w!{qk  
bSj-xxB]e  
    template < typename T1, typename T2 > JNxrs~}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r Zg(%6@  
      { 0vrx5E!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +CXtTasP  
    } n+SHkrW  
} ;  -wQ@z6R  
sz+%4T  
ANq3r(  
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 GtpBd40"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -X_dY>>s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G:i>MJbxT  
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。 nr- 32u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! AY_GD ^  
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。。。 QHgkfo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (e _l1O?  
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) ^!*nhs%  
下面是修改过的unary_op 8\Kpc;zb  
n'qWS/0U=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  {B7${AE  
class unary_op K7=> o*p  
  { ,U?^u%  
Left l; fRomP-S  
  bO+]1nZ.  
public : <KBS ;t="1  
a9g~(#?a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;2[o>73F  
hkl9 EVO)  
template < typename T > HJjx!7h  
  struct result_1 W}'l8z]   
  { ?(Ytc)   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =+w!fy  
} ; (Q}ByX  
usR+ZQaA  
template < typename T1, typename T2 > c;.jo?RR2  
  struct result_2 x,LY fy"0  
  { !4+ FN)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n.OsmCRN;  
} ; __|Y59J%  
bkFO4OZd  
template < typename T1, typename T2 > @wcrtf~{)&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .,<w_=  
  { q0L\{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *> E_lWW.  
} {h0T_8L/  
o'K= X E  
template < typename T > ([dJ'OPx$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G>,43S!<  
  { gubw&W  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;$'D13  
} aY0{vX  
6o&ZS @  
} ; `APeS=< &  
cy0j>-z  
VWrb`p@  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug mv>-XJ+  
好啦,现在才真正完美了。 <RuLIu  
现在在picker里面就可以这么添加了: {'sp8:$a  
%\T#Ik~3  
template < typename Right > F+)g!NQZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yb!/DaCd  
  { ^J'O8G$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); m ;yIFO  
} 3v ~[kVhoG  
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。 Q'rgh+6  
lP *p7Y '  
Og7^7))  
$},_O8R  
a%r(F  
十. bind 1>L8EImx]V  
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。 Dg*'n  
先来分析一下一段例子 @*BVS'\  
lC@wCgc  
BAojP1}+,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} v^aI+p6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9XmbHS[0V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pgBIYeY,  
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。 YRQ?:a{H  
我们来写个简单的。 z}F^HQ 1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2TgS )  
对于函数对象类的版本: u Au'2M,_  
9r> iP L2H  
template < typename Func > %E[ $np>  
struct functor_trait 8ib e#jlg  
  { |? rO  
typedef typename Func::result_type result_type; g%okYH?  
} ; Pq1j  
对于无参数函数的版本: Ml6}47n  
'EC0|IT)c  
template < typename Ret > wRg[Mu,Q5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e!vWGnY  
  { Zn:]?%afdO  
typedef Ret result_type; kQ"Ax? b  
} ; oiOu169]  
对于单参数函数的版本: iUq_vQ@} }  
@H}{?-XyA  
template < typename Ret, typename V1 > 5Gm8U"UR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jT`u!CwdT  
  { q"Sja!-;|  
typedef Ret result_type; ; W$.>*O  
} ; .E;}.X  
对于双参数函数的版本: zEh&@{u?  
`aSbGMz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b^A7R{G7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2 SU  
  { Bf;<3k)5.  
typedef Ret result_type; P|ftEF  
} ; &FG0v<f5Pv  
等等。。。 9Y?``QBN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5 %+epzy  
G 2uM6  
template < typename Func > Z/q'^PB p  
struct func_return yji>vJHu  
  { =3PZGdWD  
template < typename T > lo-VfKvy  
  struct result_1 5a4i)I6 3o  
  { %~P3t=r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N{<5)L~Y  
} ; !Wj`U$];  
jOZ>^5}  
template < typename T1, typename T2 > E85TCS 1  
  struct result_2 AoY!f'Z  
  { W6):IW(E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rNICK2Ah  
} ; 1Se2@WR'  
} ; (:R5"|]@<x  
PmQeO*f+  
5sSAH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 O&sUPv  
^!$=(jh.  
template < typename Func, typename aPicker > n`! 6EaD  
class binder_1 8 mt#S  
  { %S^:5#9  
Func fn; AC!yc(^<  
aPicker pk; nI] zRduC  
public : S5r.so  
[E/. r{S  
template < typename T > eN`G2eE  
  struct result_1 v1/Y0  
  { /#SH`ZK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1GPBqF  
} ; "LH3ZPD  
{REGoe=W%  
template < typename T1, typename T2 > >h.HW  
  struct result_2 rr>6;  
  { K5z<n0X ~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OTNI@jQ)  
} ; UzW]kY[A<  
=CO'LyG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j%}9tM6[  
M"-.D;sa1  
template < typename T > ^}`24~|y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ucz=\dO1  
  { }PM7CZSq  
  return fn(pk(t)); 5W=Jn?y2  
} m -0EcA/  
template < typename T1, typename T2 > rC_saHo>#R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jvpv1>KYV  
  { F+L%Ho;@P  
  return fn(pk(t1, t2)); . g-  HB'  
} b1G6'~U-  
} ; '&$zgK9T?  
Z$%!H7w  
nzF2Waa-  
一目了然不是么? \f=kQbM  
最后实现bind =5:S"WNj  
74&{GCL  
"'/+}xM"5  
template < typename Func, typename aPicker > ;|W:,a{kS  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b|iIdDK  
  { &VcO,7 A|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K /%5\h  
} b$- g"F  
b5ul|p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J*m7 d4^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 igEqty!.  
0uIBaW3s  
十一. phoenix &|' NDcp  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: irP*:QM  
:^`WrcOJ  
for_each(v.begin(), v.end(), M1T.  
( m"6K_4r]  
do_ p#3G=FV  
[  m3^D~4  
  cout << _1 <<   " , " mx#)iHY  
] sCp)o,;  
.while_( -- _1), hegH^IN M  
cout << var( " \n " ) ej1WkaR8  
) B?Rkz  
); :_`Yrx5  
n xR\tBv  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: +q+JOS]L  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor F&B E+b/#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m=Mk@xfQ#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y=jZ8+M   
RD;A  
O^ 5C  
template < typename Cond, typename Actor > ;jO+<~YP!  
class do_while hh2&FI  
  { ]z| 2  
Cond cd; MXjN ./  
Actor act; K@/dQV%Z  
public : )-Z*/uF^  
template < typename T > Y kvEQ=  
  struct result_1 :nfy=*M#  
  { rq\<zx]au  
  typedef int result_type; UUa@7|x  
} ; K$B~vy6E`  
66$ hdT$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DF'~ #G8  
5 +j):_  
template < typename T > !|z!e>0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `LKf$cx(A  
  { ;%cW[*Dw  
  do 25r3[gX9`  
    { '@IReMl  
  act(t); J HV  
  } Q'?VLv |@  
  while (cd(t)); $ f||!g  
  return   0 ; f9+6gY  
} madbl0[y.  
} ; |34w<0Pc,  
{xTh!ih2 -  
wF59g38[z$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). " RIt  
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。 !lA~;F  
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。 *y$CDv  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 %b~ND?nn-  
下面就是产生这个functor的类: /zr)9LQY0  
_a_T`fE&de  
;ZMIYFXRqh  
template < typename Actor > P{Q$(rOe  
class do_while_actor *i!t&s  
  { 1u(n[<WtT_  
Actor act; {Z Ld_VGW  
public : IGab~`c-[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} DJqJ6z:'  
zsR5"Vi=  
template < typename Cond > =.J cIT'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; dP>FXgY  
} ; gv i!|!M=  
# @7 I  
7Jz 9%iP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2 gca *  
最后,是那个do_ 09{s'  
a4Z e!l(  
G]mD_J1$  
class do_while_invoker ULs'oT)K;  
  { 2OqEyXh  
public : |$+/IxDP  
template < typename Actor > @=Dc(5`[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?ef7%0  
  { yf-2E_yB  
  return do_while_actor < Actor > (act); (T&(PCw|  
} Ug4o2n0sk  
} do_; 1Tev&J  
C~. T[Mlu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kjXwVGK=P<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8 @RJ>  
最后来说说怎么处理break和continue @2hOy@V  
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。 {.DY\;Q  
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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