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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^VOFkUp)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T\q:  
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, A`71L V%  
fN&@y$  
a5cary Z"z  
r'8qZJgm  
  class filler gamE^Ee  
  { TophV}@B`  
public : >cJix 1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u.;l=tzz  
} ; VkFMr8@|  
4 K5  
4( $p8J  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: *+(rQ";x  
MroN=%|t  
~[<C6{  
#zRHYZc'T|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Wz%H?m:g#  
galzk$D  
jIEntk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G>=Fdt7Oc  
/g$G G9  
L>LIN 1A  
r3  qKT  
二. 战前分析 PzOnS   
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。 ;6:9EEd  
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 MX? *jYl  
?8N^jjG  
o%7-<\qS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Jr5dw=B gw  
  /* --------------------------------------------- */ DSQ2|{   
vector < int *> vp( 10 ); 9TX2h0U?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +-C.E  
/* --------------------------------------------- */ <2N{oK.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R:4@a ':H  
/* --------------------------------------------- */ 'i',M+0>jC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <?s@-mpgN  
  /* --------------------------------------------- */ |sdG<+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); oqAO@<dL!  
/* --------------------------------------------- */ aVCPaYe^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _3(rwD  
! c`&L_ "!  
}`kiULC'=  
C~egF=w  
看了之后,我们可以思考一些问题: ? X6M8`  
1._1, _2是什么? fLnwA|n=  
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。 O}>@G  
2._1 = 1是在做什么? /poGhB 1k  
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。 |.VSw  
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。 4GbfA .u  
LaO8)lqR  
a*-9n-U@[k  
三. 动工 _V 4O#;%?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,Kl:4 Tv  
<rtKPlb//  
U0t|i'Hx  
d(|q&b:  
template < typename T > q8_(P&  
class assignment q>Di|5<y  
  { 3m= _a  
T value; 1Y87_o'd  
public : r1}^\C  
assignment( const T & v) : value(v) {} "MU-&**  
template < typename T2 > <l(n)|H1P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0N^+d,Xt.  
} ; ltf KqY-  
jYi,oE  
C7ug\_,s  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Vm|KL3}NRv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G<M0KU (  
|Fe[RGi+8  
>ei~:z]R  
>MJ#|vO  
  class holder G&xtL  
  { eT+i &  
public : +N=HI1^54R  
template < typename T > pJx7S sW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2HtsSS#0Q  
  { OKAU*}_  
  return assignment < T > (t); 9j|v D  
} dzEi^* (8  
} ; K(i}?9WD  
 tPQ|znB|  
h~7#$i  
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: pd:7K'yaw  
kV+^1@"  
  static holder _1; Wk\(jaL%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lhHH|~t0  
M#; ks9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GQ;0KIN  
而不用手动写一个函数对象。 n1J u =C  
xRe`Duy:  
#m,H1YH M  
T/\RViG3  
四. 问题分析 y QClq{A  
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。 x>}ml\R  
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。 "aOs#4N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 RqgN<&g?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U xBd14-R_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b%0p<*:a/  
2uOYuM[7gH  
五. 问题1:一致性 sSZ)C|Q  
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?| gYD1A\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `wXK&R<`  
H}$7c`;q  
struct holder =}0Uw4ub(u  
  { _;B wP  
  // 1(-!TJ{  
  template < typename T > pASX-rb  
T &   operator ()( const T & r) const !gve]>M  
  { &cL1 EQ(  
  return (T & )r; lG)wa  
} \P*_zd@%  
} ; QkBw59L7  
E +_n@t"  
这样的话assignment也必须相应改动: Jqj!k*=/  
H:@hCO[a  
template < typename Left, typename Right > >E>yA d  
class assignment HEBeJ2w  
  { 1Z) Et,  
Left l; 8cG?p  
Right r; @ j^R+F  
public : #B;P4n3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c,4~zN8Ou  
template < typename T2 > ,B[j{sE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tw_o?9  
} ; moM? aYm  
6;Z -Y>\c  
同时,holder的operator=也需要改动: +4s]#{mP  
$Z:O&sD{  
template < typename T > 2)n`Bd  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $D1ha CL  
  { itg_+%^R  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j(=w4Sd_W  
} 5tYo! f  
(-gomn  
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。 _#u\ar)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f' ?/P~[  
{V6&((E8  
return l(rhs) = r; #7i*Diqf9  
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。 )i~AXBt}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iApq!u,  
fOV_ >]u  
template < typename Tp > lI<jYd 0fZ  
class constant_t GGp.u@\r  
  { @@AL@.*  
  const Tp t; w}ji]V}  
public : Zz0bd473k?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &BRk<iwV  
template < typename T > L[x`i'0B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9MMCWMV  
  { G&ck98  
  return t; 0 0N[ : %  
} .xN<<+|_v'  
} ; AJ\&>6GZ(b  
F\ B/q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =rA?,74  
下面就可以修改holder的operator=了 4!IuTPmr  
./#YUIC  
template < typename T > h[W`P%xZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AELj"=RA  
  { %L=e%E=m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *'>_XX  
} xDo0bR(  
ev4[4T-( @  
同时也要修改assignment的operator() P_(8+)ud-  
q&25,zWD  
template < typename T2 > F\m^slsu7=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z`wIb  
现在代码看起来就很一致了。 Zw]"p63eMa  
<tD,Uu{P  
六. 问题2:链式操作 O] @E8<?^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j'D%eQI,V  
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。 WXy8<?s  
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。 ~*HQPp?v  
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。 0P$1=oK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8A#,*@V[  
~CNB3r5R  
template < typename T > @G4Z  
struct result_1 |Xt.[1  
  { Tn&_ >R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I0m7;M7 P  
} ; 6 9>@0P  
?()*"+N(ck  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: W'C>Fn}lO?  
7hHID>,o9%  
template < typename T > ZSuoD$~k[  
struct   ref *ERV\/  
  { "t0^4=c+7  
typedef T & reference; J :O!4gI  
} ; cYA:k  
template < typename T > e$[O J<t  
struct   ref < T &> , Y:oTo=~  
  { Fi i(dmn  
typedef T & reference; wW%b~JX  
} ; $|~ <6A{y  
i!a!qE.1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2Re8rcQQU  
#Zdh<.   
template < typename T > o%_-u +  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /HdXJL9B  
  { A (2 0+  
  return l(t) = r(t); r8EJ@pOF2w  
} @Tu`0 =8  
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。 " .7@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cfTT7O#Dc  
?w:\0j5 ~  
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 k4'] q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i]ZGq7YJ%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $MR1 *_\V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pr<u 5  
最后的布局是: Cj= R\@  
                Add <f>77vh0  
              /   \ Y2L{oQ.C2  
            Divide   5 :Qa*-)rs  
            /   \ \rr"EAk]  
          _1     3 Va?]:Q  
似乎一切都解决了?不。 #:?:gY<  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 QNbZ)  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。  zK6w0  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ;>PHkJQ  
sPNm.W$_  
template < typename Right > mnA_$W3~I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const S)EF&S(TC  
Right & rt) const uuM1_nD[  
  { sVh)Ofn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I#OZ:g^  
} %Xc,l Y1?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2hHRitt36  
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。 L(3&,!@  
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。 "]eB2k_>  
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。 n/v.U,f&l@  
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。 cxR.:LD}  
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? .rBU"Rbo  
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: KpGx<+0p  
;-3&yQ7N)  
template < class Action > X5o*8Bg4M  
class picker : public Action G8}owszT  
  { - +a,Ej  
public : iQO4IT   
picker( const Action & act) : Action(act) {} AWcbbj6Nd  
  // all the operator overloaded #x.v)S  
} ; f/dJRcDl<  
l;q]z  
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。 ]G i&:k  
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/EBmY[  
\`y:#N<c  
template < typename Right > N8nt2r<h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const UlWmf{1%]?  
  { 9,8/DW.K  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FRxR/3&  
} d./R;Z- I{  
jG ouwta  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Jj)J5 S /  
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。 b}(c'W*z%  
|OLXb+ 7X  
template < typename T >   struct picker_maker "`;-5dg  
  { T'6`A<`3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l$5nv5r  
} ; (&.T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1L`V{\_0s  
  { ,hf W2}  
typedef picker < T > result; 6D| F1UFU  
} ; ]U#of O  
)"?'~5A  
下面总的结构就有了: w<~[ad}  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 f I%8@ :  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 GJWGT`"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 f@`|2wG  
至此链式操作完美实现。 /S J><  
N4 x5!00  
.$s']' =  
七. 问题3 A,&711Y  
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。 C[fefV9g2  
5BA:^4zr?  
template < typename T1, typename T2 > g(zeOS]q}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9qDM0'WuU  
  { RR=WD-l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -\p&18K#  
} iuj%.}  
]Sj;\Iz  
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: -0xo6'mD  
Zb_A(mnzh  
template < typename T1, typename T2 > 1>[#./@  
struct result_2 Ep(xlHTv  
  { mxEe -q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }J?,?>Z  
} ; P84YriLo  
vJs6nVbK  
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? 'Ev[G6vo  
这个差事就留给了holder自己。 HT/!+#W .  
    ,8zJD&HMx  
i%!<9D~n  
template < int Order > <b'*GBw$  
class holder; q0q-Coh>  
template <> ?Sh"%x  
class holder < 1 > A3.I|/  
  { 8N)Lck2PR  
public : Cgln@Rz  
template < typename T > G(?1 Urxi  
  struct result_1 dfAw\7v/  
  { l1kHFeq  
  typedef T & result; <r <{4\%}  
} ; }Tk:?U{  
template < typename T1, typename T2 > :YRHO|  
  struct result_2 NL:dyV }  
  { ,~,q 0PA7J  
  typedef T1 & result; !\|  
} ; 9{3_2CIL  
template < typename T > WI&A+1CK-5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (gY W iz  
  { PZru:.Mh  
  return (T & )r; ogSDV   
} =p5]r:9W  
template < typename T1, typename T2 > _"x%s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1.u^shc&|  
  { p*<I_QM!  
  return (T1 & )r1; f6J]=9jU  
} /pkN=OBR  
} ; s[a\m,  
v .*fJ   
template <> $@kOMT  
class holder < 2 > <B T18u\  
  { Kn3Xn`P?  
public : R`$Y]@i&B  
template < typename T > CAx$A[f<  
  struct result_1 W%5))R$  
  { s)E8}-v  
  typedef T & result; tq,^!RSbZ  
} ; [>>_%T\I  
template < typename T1, typename T2 > oQpGa>6U&  
  struct result_2 )?OdD7gd  
  { SFh<>J^ 0a  
  typedef T2 & result; !YpH\wUyvP  
} ; 8&HBR #  
template < typename T > ;F- mt(Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IR]5,K^l  
  { *jQ$\|Y  
  return (T & )r; <V}q8k  
} Lj|wFV  
template < typename T1, typename T2 > b&@]f2 /  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U/PNEGuQ  
  { }|/A &c  
  return (T2 & )r2; Z  #  
} (Z @dz  
} ; )H]L/n  
i._RMl5zg  
Fs~*-R$  
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> >。 WI| -pzg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,_H H8[&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ah<p_qe9|  
%m/lPL  
return l(i, j) = r(i, j); OcWKK!A  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \ :s%;s51  
\z6UWZ  
  return ( int & )i; d 4tL  
  return ( int & )j; !0? B=yA  
最后执行i = j; x6JV@wA&  
可见,参数被正确的选择了。 2gklGDJD  
z&n2JpLY7  
;X]B0KFe7  
I)#8}[vK  
rSt5 @f?  
八. 中期总结 vO$cF*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: m;4ti9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ceJ#>Rj  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "9^b1UH<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \tvL<U"'  
bh5P98s  
W tw,YFT  
6wu`;>  
>`&2]Wc)  
dZIbajs'  
九. 简化 r?Mf3U^G  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 PfU\.[l$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #>KiX84  
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: NwOV2E6@OW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6q'Q ?Uw^  
  +-*/&|^等 ,6MJW#~]  
2. 返回引用。 Hmm0H6&u  
  =,各种复合赋值等 'MX|=K!C  
3. 返回固定类型。 At<MY`ka  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) H-&27?s^  
4. 原样返回。 T<>B5G~%  
  operator, ]!!?gnPd5  
5. 返回解引用的类型。 p),* 4@2<  
  operator*(单目) E0VAhN3G\  
6. 返回地址。 u59l)8=  
  operator&(单目) {R63n  
7. 下表访问返回类型。 ny+r>>3Td  
  operator[] mzM95yQ^Z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZZ{c  
  operator<<和operator>> T#!% Uzz  
jK/F zD0-  
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。 "|J6*s   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4yqYs>  
XP!m]\E&I  
template < typename Left > <)LR  
struct value_return _3%:m||,XP  
  { Y)lr+~84f  
template < typename T > 3^&`E} r  
  struct result_1 k ?6d\Q  
  { SXl~lYUL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (O(TFE5^  
} ; SD*q+Si,1U  
PHT<]:"`<  
template < typename T1, typename T2 > 'l!\2Wv2  
  struct result_2 l,Y5VGiH#  
  { Wk3-J&QbS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2brY\c F  
} ; r{d@74  
} ; CeOA_M  
Go:(R {P  
S9$,.aq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3)CIqN  
ayn aV  
下面我们来剥离functor中的operator() E<! L^A M`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =AzkE]   
Z@x&  
return l(t) op r(t) cs\=8_5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) t 3N}):  
return op l(t) ami>Pp  
return op l(t1, t2) OW=3t#"7Kp  
return l(t) op g8'8"9:xC  
return l(t1, t2) op "]p&7  
return l(t)[r(t)] DFZ@q=ZT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b@4UR<  
!D{z. KO  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }m?Ut|  
单目: return f(l(t), r(t)); =ZU!i0 K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W\Scak>  
双目: return f(l(t)); `Nvhp]E  
return f(l(t1, t2)); BcpbS%S  
下面就是f的实现,以operator/为例 GwDOxH'  
KK >j V  
struct meta_divide W!.FnM5x  
  { }oG6XI9  
template < typename T1, typename T2 > iNi1+sm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) LzLJ6A>;R  
  { ]Z\W%'q+  
  return t1 / t2; _nzq(m1@  
} ,MJddbcg  
} ; [cEGkz  
9'~qA(=.?  
这个工作可以让宏来做: 8/)q$zs  
!F~1+V>zP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [ywF!#'){  
template < typename T1, typename T2 > \ Hr}"g@ <  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; WhH60/`  
以后可以直接用 5"3 `ss<m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) I+kL;YdS  
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 3l`"(5  
(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。。。) By!u*vSev  
FVP,$  
+&f_k@+  
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 ,Iz9!i J"  
tGl|/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !~F oy F  
class unary_op : public Rettype S{2;PaK  
  { 8'3&z-  
    Left l; u&o4? ]6  
public : G.XxlI}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a(O@E%|u  
<bCB-lG*Kb  
template < typename T > 6K8v:yYPa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6?US<<MQ  
      { Fq+Cr?-  
      return FuncType::execute(l(t)); xA:;wV  
    } n;xzjq-  
rttKj{7E  
    template < typename T1, typename T2 > [-Y~g%M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,mCf{V]#  
      { _O87[F1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `hG`}G|^  
    } rs>,p)  
} ; T$r/XAs  
BDPE.8s  
pcscNUp  
同样还可以申明一个binary_op r/NaoIrJV  
*1b0IQ$g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O3slYd&V  
class binary_op : public Rettype hr'?#K  
  { BOvJEs!UX  
    Left l; f`>\bdz  
Right r; tQ'R(H`  
public : @pv:uON\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5M)B  
{*CG&-k2D  
template < typename T > BBX/&d8n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const suhnA(T{  
      { U$a)lcJd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;{iTS sb  
    } uW[AnQ1w  
Z9% u,Cb  
    template < typename T1, typename T2 > Pk5\v0vkg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >yVrIko  
      { JDnWBEV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~/SLGyu  
    } d1^5r 31  
} ; ^"/TWl>jB  
*CF80DJ  
H|?r_Ns  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 F [-D +Nka  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O7Jp ;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =r`E%P:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Eqny'44  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4TU\SP8sM  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?_S);  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {ByKTx &  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) #|:q"l9  
下面是修改过的unary_op #X!seQ7a  
*}(B"FSO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r_'];  
class unary_op 1T~`$zS7  
  {  d*([!!i  
Left l; Td^62D;  
  /-@F|,O)$n  
public : "GqasbX  
*E|3Vy{4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :N<o<qn  
=-P<v2|e  
template < typename T > ~$ ?85   
  struct result_1 <Z~Nz>'r  
  { V*%><r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; z'>b)wY](  
} ; 8193d%Wb  
vPy."/[u  
template < typename T1, typename T2 > yMgS0  
  struct result_2 \!>qtFT  
  { ZL!5dT&@W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ix=(f0|  
} ; !]7L9TGn  
3dtL[aVwY  
template < typename T1, typename T2 > @WKJ7pt`'N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !,7)ZW?*8  
  { r:U<cL T[9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mv*M2NuhT  
} \Y:zg3q*  
^\VVx:]  
template < typename T > ]nxSVKE4p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '2<N_)43$  
  { }b<w\9AF  
  return OpClass::execute(lt(t)); NZ^hp\q  
} fE>JoQs38  
=t}m  
} ; JkLpoe81  
yzNDXA.  
yWH!v]S  
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 U?:?NC=1{  
好啦,现在才真正完美了。 FB~IO#E8W  
现在在picker里面就可以这么添加了: G)3r[C^[k  
?FZ) LZM  
template < typename Right > mI^S% HT  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e]:(.Wb- 9  
  { A4L.bBl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =G 'c%  
} ;Q5o38(  
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。 6k|f]BCL  
_*t75e$-  
H5gcP11r  
xWWVU}fd1  
T+5H2]yy)  
十. bind ,;h}<("q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 X4bZ4U*  
先来分析一下一段例子 ?*QL;[n1  
U'}[:h~)  
~>%% kQt  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  `7V'A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^NxKA'oWQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [/J(E\9  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6*tky;  
我们来写个简单的。 7u%OYt D E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \ tU[,3  
对于函数对象类的版本: ZzT"u1,&  
ZZeF1y[q  
template < typename Func > f_.0 uM  
struct functor_trait r,GgMk  
  { ]6WP;.[  
typedef typename Func::result_type result_type; z Hl+P*)  
} ; wFL7JwK:G  
对于无参数函数的版本: %L  nG^L  
kxY9[#:<fB  
template < typename Ret > ;l@Ge`&u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > EuD$^#  
  { #6 $WuIG  
typedef Ret result_type; k,/2]{#53d  
} ; R8j\CiV17  
对于单参数函数的版本: 5lE9UoG[Q  
pf&SIG  
template < typename Ret, typename V1 > xwijCFI*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > '^:q|h  
  { uHt@;$9A  
typedef Ret result_type; &:=[\Ws R  
} ; //}KWz  
对于双参数函数的版本: .`h:1FP 8  
+L=a\8Ep  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2 3A)^j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > S <++eu  
  { sFRQFX0XoY  
typedef Ret result_type; uX&Tn1Kg  
} ; 6#2E {uy;R  
等等。。。 ((fFe8Rn)q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy C7MCMM|S  
7}Jn`^!  
template < typename Func > )5s-"o<  
struct func_return T FK#ign  
  { HhUk9 >7  
template < typename T > ^F+7@*u  
  struct result_1 Qy'-3GB  
  { kE{-h'xADD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K=J">^uW  
} ; 3TT?GgQ  
fj y2\J!  
template < typename T1, typename T2 > 9+frxD&pO  
  struct result_2 hh^_Z| 5  
  { l`EKL2n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n!?u/[@  
} ; aN"dk-eK  
} ; )m10IyUAY  
9P-I)ZqL  
kO8oH8Vt  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2D{`AJ  
Y:5Gp8Vi  
template < typename Func, typename aPicker > X0]5I0YP  
class binder_1 v ,)vW5jGI  
  { SMHQh.O?5  
Func fn; {mB &xz:b  
aPicker pk; {&)E$ M  
public : #D8u#8Dz  
'n "n;  
template < typename T >  \.MPjD  
  struct result_1 >m`<AynJ  
  { !4fT<V (  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y ^}c+)t  
} ; A}0u-W  
NS^+n4  
template < typename T1, typename T2 > <ta#2  
  struct result_2 qoJ<e`h}  
  {  k< g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /cZ-+cu  
} ; -T.C?Q g  
<Lfo5:.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  LhtA]z,m  
2~W8tv0^b2  
template < typename T > jH]?vpP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JO|xX<#:  
  { %`^{Hh`  
  return fn(pk(t)); sj%\lq  
} hXP'NS`iv  
template < typename T1, typename T2 > o<i\1<eI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,V # r  
  { ey) 8q.5  
  return fn(pk(t1, t2)); "I^pb.3  
} "I&,':O+  
} ; PQ4)kVT  
n~v*  
Q`(h  
一目了然不是么? jR mo9Bb2  
最后实现bind FK`M+ j  
S1d{! ` 3  
, Y cF~  
template < typename Func, typename aPicker > C_V5.6T!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5,K*IH  
  { Q`(.Blgm;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); vI+X9C?  
} '&Tq/;Ml  
iKe68kx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 CJ[^Fi?CH  
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。 >`Zw0S  
($^=f}+  
十一. phoenix $}Ky6sBnvO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vS+E`[  
_If:~mIs  
for_each(v.begin(), v.end(), _D~FwF&A  
( 9i/VvW  
do_ _J33u3v  
[ [5s4Jp$+  
  cout << _1 <<   " , " C!S( !Z,  
] Tyt1a>! qA  
.while_( -- _1), JAP4Vwj%j  
cout << var( " \n " ) s<fzk1LZ  
) n*vhCeL  
); Ox}a\B8  
J={IGA  
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: SW*Y u{  
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 }Jk=ZBVjT7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {N 0i 3e s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Vh5Z'4N  
2f7]= snCG  
z Ud{9B$  
template < typename Cond, typename Actor > z Feo8S  
class do_while / WJ+e  
  { R7~#7qKQB  
Cond cd; " )/febBS  
Actor act; Y8%*S%yO  
public : vHxLn/  
template < typename T > bf-V Q7  
  struct result_1 y?yWM8  
  { @DA.$zn&  
  typedef int result_type; =/L;}m)7  
} ; $VyH2+ jC  
V [r1bF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ok<!/"RX$  
a;[=b p  
template < typename T > a<mM )[U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n>:|K0u"  
  { I\:(`)"r  
  do +JRPd.B"@  
    { -mAi7[omh  
  act(t); =6LF_=}  
  } $g!~T!p=  
  while (cd(t)); oBZzMTPe  
  return   0 ; i4^1bd  
} -|nHwSrCZ/  
} ; Iji9N!Yx  
=P\Tk)(`  
kMY1Xb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [_wenlkm  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 "`8~qZ7k  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ju{\7X5  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 }KCb5_MDF  
下面就是产生这个functor的类: M~t;&po  
qJf=f3  
:Vl2\H=P  
template < typename Actor > ;Alw`'  
class do_while_actor EwH_k  
  { <\C/;  
Actor act; } qn@8}  
public : w*7BiZ{s<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0) T`&u3!  
Ed=]RR 4R  
template < typename Cond > E{B=%ZNnm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |$aTJ9 Iq:  
} ; >,s.!vpK  
#> @~3kGg  
b Q6<R4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dyMj=e  
最后,是那个do_ WyD L ah^/  
n%1I}?$fO  
vgvJ6$#  
class do_while_invoker rLzN #Zoi  
  { xD3Y-d9  
public : '2BE"e  
template < typename Actor > mhZ60RW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {Mx3G*hr  
  { 8O0E;6b  
  return do_while_actor < Actor > (act); -^+!:0';  
} NT}r6V(Aju  
} do_; [$[1|r *Q  
^jxV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `(@}O?w!1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {3{cU#\QA  
最后来说说怎么处理break和continue c[QXc9  
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。 %qj8*1  
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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