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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7cIC&(h5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  uY.=4l  
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, 285_|!.Y  
F0@Qgk]\  
. _1jk  
g d z  
  class filler aRbx   
  { k1wCa^*gc  
public : "e~k-\^Y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S3SV.C:z>  
} ; 'I&|1I^  
,`;jvY~Ec  
RS'} nY}  
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: HR;/Br  
uA~YRKer  
y)6,0K {k  
NA+&jV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G7 1U7  
sa_R$ /H  
u FMIY(vB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 DC&A1I&  
/@Ez" ?V2  
C1V# ?03eI  
!tI=`Ml[  
二. 战前分析 3DH.4@7P  
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。 pss6Oz8  
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 _)Qy4[S=d  
, Hn7(^t  
BEln6zj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bFSlf5*H  
  /* --------------------------------------------- */ pFpZbU^  
vector < int *> vp( 10 ); (Up'$J}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #e*X0;m  
/* --------------------------------------------- */ Ejq=*UOP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lj)f4zu  
/* --------------------------------------------- */ vK(I3db !  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); CoJ55TAW  
  /* --------------------------------------------- */ ^"1TPd|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cFLd)mt/  
/* --------------------------------------------- */ 4GVNw!V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); T'8RkDI}-  
]pWP?Ws  
)%s +?  
\E Z+#3u  
看了之后,我们可以思考一些问题: BjiYv}J  
1._1, _2是什么? ,*dzJT$k  
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。 F+Z2U/'a  
2._1 = 1是在做什么? 9UP:J0 `  
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。 _vL<h$vD  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &Cq{ _M  
.!i0_Rv5x  
P<u"97@8a  
三. 动工 6^sHgYR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e&2wdH&  
@&5A&(  
4b4QbJ$  
aM$\#Cx  
template < typename T > eaQ90B4  
class assignment nX._EC  
  { 6yI}1g  
T value; k,rWa  
public : _9NVE|c;  
assignment( const T & v) : value(v) {} }kE87x'  
template < typename T2 > J='W+=N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0N{+y}/G  
} ; i&A%"lOI9  
XvskB[\  
W (`c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 azo0{`S?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment < A?<N?%o  
snYr9O[E6  
Q2eXK[?*  
|) Pi6Y  
  class holder t8& q9$  
  { Jf)3< ~G  
public : :tM?%=Q  
template < typename T > b{RqwV5P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F6W}mMZH/N  
  { Pd~MiyO;K  
  return assignment < T > (t); 2zK"*7b?  
} &x0C4Kh  
} ; f7J,&<<5w  
iITp**l  
C0fmmI0z~  
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: YsP/p-  
!8*McO I  
  static holder _1; 'L{p,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~F w<eY  
]TSg!H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m_* R.a  
而不用手动写一个函数对象。 .#fPw_i  
:[sOKV i  
K;U39ofW  
kX[fy7rVt  
四. 问题分析 We}lx{E  
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。 Z^zbWFO]5  
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。 m&IsDAn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %M&3VQ9w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aq Mc6N`z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t)N;'v  &  
e"Rm_t  
五. 问题1:一致性 5)'P'kVi7.  
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?| o2=A0ogz?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -[R!O'N9  
=MLf[   
struct holder XoR>H4xh  
  { +y&d;0!  
  // dB;3.<S=  
  template < typename T > "&lN\&:  
T &   operator ()( const T & r) const Z0ReWrl;`  
  { )ofm_R'q*  
  return (T & )r; #tjmWGo,  
} t`G)b&3_O  
} ; o>c ^aRZ{  
#SkX@sl@  
这样的话assignment也必须相应改动: 8g*hvPc  
*7" L]6  
template < typename Left, typename Right > Ht[{ryTxu  
class assignment :?CQuEv-  
  { Y ?'tUV  
Left l; &Un6ay  
Right r; ~]WVG@-  
public : ,P6=~q3k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aMK~1]Cx  
template < typename T2 > V5"HwN+`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dqe7sZl!  
} ; X=~V6m  
b |7ja_  
同时,holder的operator=也需要改动: Y)b@0'  
0{) $SY  
template < typename T > 4h|dHXYZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7@~tVxB;  
  { R1ktj  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fS A)G$b]  
} nl1-kB)$e|  
5j^NV&/_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 C3VLV&wF  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :b/jNHJU  
sR=/%pVN  
return l(rhs) = r;  k0H#:c}  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 z.)p P'CJo  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: naNyGE7)  
TJy4<rb  
template < typename Tp > }$g mK  
class constant_t M>l^%`  
  { N.j "S'(i  
  const Tp t; |(% u}V?  
public : Zzj0\? Ul  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cA;js;x@  
template < typename T > uDuF#3 +"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1u}nm;3  
  { $Ui&D I  
  return t; orIQ~pF#  
} jo98 jA<  
} ; \u{8Bak0  
qpqokK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -5>NE35Cto  
下面就可以修改holder的operator=了 =%qEf   
F#V q#|_)>  
template < typename T > p-$Cs _{Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \ijMw  
  { GAEO$e:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); rZwB> c  
} eN-au/kN  
BC/_:n8O  
同时也要修改assignment的operator() 3Wx,oq;4-  
tRfm+hqRZ  
template < typename T2 > 1BTIJ Gw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9dKul,c  
现在代码看起来就很一致了。 7#2j>G{?]v  
7*+TP~WI  
六. 问题2:链式操作 j"7 JLe*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -50AX1h31:  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;Zut@z4\  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 JlZ0n;  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 jO'|mGUM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]tt} #  
fCX*R"  
template < typename T > ;")A{tX2  
struct result_1 8cVzFFQP  
  { q<{NO/Mm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +=3CL2{An  
} ; H[Weu  
6yIvaY$KR  
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: n2ndjE$  
0SV\{]2  
template < typename T > [Ot,q/hBJ  
struct   ref 3]LN;s]ac  
  { JW+*d`8Z[  
typedef T & reference; (> "QVxr  
} ; rVryt<2:@r  
template < typename T > ZX.TqvK/r  
struct   ref < T &> XZph%j0o  
  { sbsu(Sz+  
typedef T & reference; V1bh|+o9  
} ; $Ua56Y  
HW_& !ye  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F@vbSFv)/  
hWEnn=BW  
template < typename T > H{`{)mS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $k 2)8#\  
  { w:ULi3  
  return l(t) = r(t); 1B:aC|B  
} O!R"v'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 w2"]Pl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 --k:a$Nt  
`T WN^0!]  
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 <' m6^]:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: clDHTj=~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @LX6hm*}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 M]EsS^/X  
最后的布局是: lrEj/"M  
                Add \8b6\qF/\  
              /   \ x8N|($1  
            Divide   5 )ly ^Ox  
            /   \ ^Udv]Wh  
          _1     3 Omyt2`q  
似乎一切都解决了?不。 IF_DZ   
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。 |:q/Dt@  
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。 $aP(|!g  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: X>l*v\F9  
G*n2Ii  
template < typename Right > j$@tK0P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _a'A~JY  
Right & rt) const hU {-a`  
  { T~>#2N-Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cvo[s, p  
} I3y9:4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FxU'LN<;HY  
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。 vv5i? F  
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。 =!.m GW-Q}  
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。 (Wj2?k/]  
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。 -G`.y?  
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? T0e<Slo~C  
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: ST',4 Oph5  
$& {IKP)u  
template < class Action > 80hme+e  
class picker : public Action tL(BpL'  
  { 2[R$RpA_  
public : \U@3`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }DIF%}UK\  
  // all the operator overloaded =_d%=m  
} ; ]H[8Z|i""  
/9hR  
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。 Fr:5$,At7-  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: l (kr'x  
P:!)9/.2  
template < typename Right > C7qYiSv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S*t%RZ~a  
  { h=+$>_&:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0D [@u3W  
} By((,QpB  
q-AN[_@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $k0H9_  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 c@du2ICUc  
o$J6 ~dn  
template < typename T >   struct picker_maker RUXCq`)"<  
  { +x1/-J8_sg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; N6/T#UVns  
} ; 8jnz}aBd  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !1 :@8q  
  { w]!0<  
typedef picker < T > result; R}{GwbF_\  
} ; 0i@:KYP  
.iv3q?8.b  
下面总的结构就有了: A WJWtUa  
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。 {d!Y3+I%G  
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。 ^ddO&!U  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <^><3U`  
至此链式操作完美实现。 bLS&H[f K  
Wmz`&nsn[  
Fdt}..H%  
七. 问题3 )"u:ytK{  
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。 |4>:M\h  
Mq\~`8V  
template < typename T1, typename T2 > '044Vm;/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]PS\#I}  
  {  (_+;R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); G[yI*/E;  
} Zf:]Gq1  
/1.rz{wpb  
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: Mg? L-C  
xFb3O|TC  
template < typename T1, typename T2 > Rlw3!]5+2  
struct result_2 Z^_>A)<s<  
  { Ft-6m%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x)viY5vjH  
} ; I:;+n^N?  
Q7a(P  
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? ?q$P>guH6-  
这个差事就留给了holder自己。 '2v f|CX  
    !v>ew9  
dgc&[  
template < int Order > T33|';k  
class holder; T.Zz;2I  
template <> n0fRu`SNV  
class holder < 1 > JAP (|  
  { jD9lz-Y@  
public : uxDLDA$;  
template < typename T > a$}6:E  
  struct result_1 #PAU'u 3{/  
  { (!</%^ZI  
  typedef T & result; \E hr@g  
} ; Yj8&  
template < typename T1, typename T2 > 80&D""  
  struct result_2 "$)yB  
  { zSgjp\  
  typedef T1 & result; LDQ e^  
} ; \Jpw1,6  
template < typename T > fusPMf *[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  W"qL-KW  
  { O E|+R4M  
  return (T & )r; B,y3] g6u  
} RVF F6N^  
template < typename T1, typename T2 > r8v:|Q1"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aN'0} <s  
  { 'NjSu64W  
  return (T1 & )r1; %b<%w    
} g i4  
} ; - L`7+  
Qj!d^8  
template <> V9{B}5KC  
class holder < 2 > v" FO  
  { wE2x:Ge:  
public : az bUc4M  
template < typename T > 065A?KyD  
  struct result_1 2np-Fc{S  
  { =t.F2'<[Z  
  typedef T & result; C yf]`*  
} ; h/=-tr  
template < typename T1, typename T2 > i tW~d  
  struct result_2 8b~7~VCk  
  { qKs7WBRJy  
  typedef T2 & result; :BDviUC7Z  
} ; OfLM  
template < typename T > GfNWP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P^;WB*V  
  { ._(z~3s  
  return (T & )r; buc*rtHfA  
} !vrnoFVu  
template < typename T1, typename T2 > P.1Qc)m4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6\mC$:F  
  { :|fl?{E  
  return (T2 & )r2; `#<eA*^g5  
} :z124Zf  
} ; >rRjm+vg  
i59k"pNm  
4SBLu%=s%  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 v6(,Ax&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: KK .cDAR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K1 6s)S'  
DW4MA<UQ  
return l(i, j) = r(i, j); {cX7<7N  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9XY|V<}  
N~0$x,bR  
  return ( int & )i; $q.p$JQ:  
  return ( int & )j; %pM :{Z  
最后执行i = j; N6f%>3%1|.  
可见,参数被正确的选择了。 )/ n29]  
W *|OOa'  
xQZ MCd  
HMFl/%z  
Dt (:u,%  
八. 中期总结 &<#/&Pq/i  
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[_1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 sCL/pb]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *%z<P~}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor EPR(i#xU  
P=}H1 #  
?BXP}]  
H,/~=d: ^  
8rnb  
o&*1U"6D  
九. 简化 P] {B^,E  
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。 Z&BM%.NZJ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 LAOdH/*:  
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: #wq;^)>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M ^ 0w/  
  +-*/&|^等 cob9hj#&7  
2. 返回引用。 2M!+gk=+  
  =,各种复合赋值等 G}Q}H*  
3. 返回固定类型。 uQXs>JuD  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Xd90n>4S  
4. 原样返回。 |% la  
  operator, 2{ jtQlc  
5. 返回解引用的类型。 rHA/  
  operator*(单目) )1X' W  
6. 返回地址。 oX%PsS  
  operator&(单目) hqwz~Ky}  
7. 下表访问返回类型。 :8p2Jxm  
  operator[] l{B< "+8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \" 5F;J  
  operator<<和operator>>  3D[:Rf[  
YA1{-7'Q  
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。 6x`\ J2x  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W0p#Y h:{_  
64IeCAMVo  
template < typename Left > SF78 s:_!_  
struct value_return uL qpbn  
  { n57c^/A*  
template < typename T > .q~,.yI&j  
  struct result_1 KU 8Cl>5  
  { ^5^ zo~^o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6+{nw}e8  
} ; y.TdWnXx  
7csl1|U  
template < typename T1, typename T2 > x 1 R!  
  struct result_2 & Q|f*T  
  { #Fb0;H9`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; bb0{-T)1  
} ; Is#v6:#^  
} ; iNaC ZC  
s OrY^cY;  
FSXKH{Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ttJ:[ R'  
AS/\IHZ\  
下面我们来剥离functor中的operator() #L)4 |  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y:(C=*^<t  
^b/q|(Nu&  
return l(t) op r(t) "S:NU .c?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) P PIG?fK)  
return op l(t) 83O^e&Bt  
return op l(t1, t2) QKuc21  
return l(t) op 3YZ3fhpw  
return l(t1, t2) op @'G ( k;  
return l(t)[r(t)] Fr Q-v]c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w7]p9B  
\T#(rt\j  
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: p~{%f#V  
单目: return f(l(t), r(t)); ;*$8iwBQ_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f<t*#]<  
双目: return f(l(t)); Ee?K|_\${  
return f(l(t1, t2)); Am}PXj6  
下面就是f的实现,以operator/为例 oXZ@*   
H1c|b !C  
struct meta_divide WFc[F`b  
  { eVNBhR}HS  
template < typename T1, typename T2 > VL,?91qwe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ObHz+qRG  
  { o dQ&0d  
  return t1 / t2; T>:g ME  
} J$=b&$I(  
} ; /3:IE%o  
Vm%ux>}  
这个工作可以让宏来做: 6W#F Ss~  
|$*9j""u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ HW%bx"r+4f  
template < typename T1, typename T2 > \ 9g,L1 W*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; KV&_^xSoh|  
以后可以直接用 u$`x]K=Zsm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2|H'j~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 5r}(|86O/  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) WOTu" Yj  
a9q?9X  
O5n] 4)<  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 l4.@YYzbp.  
lNnbd?D8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u KdX4  
class unary_op : public Rettype n'(n4qH2#s  
  { `Q_ R/9~  
    Left l; o2U J*4  
public : rVW'KN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !suiqP1\*  
,rPyXS9Sa{  
template < typename T > Kpbbe r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p:n^c5  
      { V<I${i$]0  
      return FuncType::execute(l(t)); L |G k}n  
    } ;,hoX6D$  
0'2{[xF  
    template < typename T1, typename T2 > :1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P VW9iT+c  
      { hl~F1"q )  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `-`iS?  
    } o8pe07n(W  
} ; g \h7`-#t  
'r <BaL  
dWWkO03 |  
同样还可以申明一个binary_op 1s\hJATfz  
D`ge3f8Wi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =ZL}Av}  
class binary_op : public Rettype vF\zZ<R/  
  { <^Nj~+G'  
    Left l; Wb(0Szk;  
Right r;  &\br_  
public : $7 Uk;xV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xR%ayT.  
s+~Slgl  
template < typename T > L2A#OZZu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _NW OSt  
      { cCCplL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); DLM9o3/*J  
    } 8-lY6M\R\  
51'SA B09  
    template < typename T1, typename T2 > 'a[|}nJ3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c324@o^V  
      { 6)YNjh.{ *  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?pY!sG  
    } ==r|]~x  
} ; VO6y9X"  
/pN2Jst  
Wm&f+{LO+K  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 +# >%bq x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 AWNd(B2o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G{Q'N04RA  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 <LZvh8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mR@Xt#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 n?tAa|_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y%9F  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) rq?x]`u   
下面是修改过的unary_op  n(1" 6  
za/#R_%p  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B)`X 7uG  
class unary_op rl7Y=*Dv  
  { ]vFmY  
Left l; }w8AnaC  
  aH"c0 A  
public : ?d)|vX3Uf  
EKD>c$T^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?8m/]P/~  
C(Y6 t1  
template < typename T > []Ea0jYu  
  struct result_1 nd1*e  
  { a~"X.xT\R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0-HE, lv  
} ; 9F4|T7?  
3NWAy Cq-  
template < typename T1, typename T2 > 21j+c{O  
  struct result_2 ;~;St>?\R\  
  { g7F Z -  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dfcG'+RU}  
} ; #^V"=RbD  
yBiwYk6  
template < typename T1, typename T2 >  Nf'9]I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q1[s{,  
  { ".ZiR7Z:$Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uoHhp4>^  
} vsR ^aVwVZ  
LeCU"~  
template < typename T > =SnR9In  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &O)mPnx`  
  { KJfyh=AD(  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7A-rF U$  
} ^ I YN"yX_  
M3kE91  
} ; 20)Il:x  
#!Fs[A5%  
[\yI<^_a  
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 d:''qgz`  
好啦,现在才真正完美了。 =1qkoc~  
现在在picker里面就可以这么添加了: [_-K  
MzG.Qh'z  
template < typename Right > kv b-=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0k 8SDRWU  
  { $z]l4Hj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +pm8;&  
} w>s  
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。 IWgC6)n@n  
^S|^1  
tPHiz%  
'*; rm*n  
Wg1WY}zG  
十. bind Y<XDR:]A,  
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。 |9 3%,  
先来分析一下一段例子 wP9C\W;  
'=@x2`U/  
NU[{oI<a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BoqW;SG$9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r%9Sx:F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ! N p  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 oH0\6:S  
我们来写个简单的。 )%7A. UO)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: enj2xye%Y  
对于函数对象类的版本: %9.KH  
AF-.Nwp   
template < typename Func > R YNz TA  
struct functor_trait H>]x<#uz)  
  { =$Z'F<|d  
typedef typename Func::result_type result_type; yw0uF  
} ; ?`>yl4  
对于无参数函数的版本: s>X;m.<  
n6}1{\  
template < typename Ret > Zn/ /u<D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > t}nRWo  
  { ;Z*RCuwg  
typedef Ret result_type; d\f 5\Y  
} ; {Hv=iVmt  
对于单参数函数的版本: !l|Qyk[  
/[L:ol6;!  
template < typename Ret, typename V1 > .8m)^ET  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :\Z0^{  
  { {65X37W  
typedef Ret result_type; o6R(BMwGa  
} ; ^5+-7+-S  
对于双参数函数的版本: d?mdw ?|  
j; C(:6#J  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,3j*D+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > THJ+OnP  
  { _xUXt)k  
typedef Ret result_type; UPC& O  
} ; K&*FI (a  
等等。。。 1jyWP#M#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r4sR5p]|  
u$"5SGI6  
template < typename Func > s"/8h#!zv  
struct func_return ^:#%TCJ  
  { pLU>vQA  
template < typename T > M: 6 cma5  
  struct result_1 L[K_!^MZ  
  { ){} #v&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n7G$gLX  
} ; a_yV*N`D  
i@RjG   
template < typename T1, typename T2 > -1R~3j1_  
  struct result_2 \WTg0b[  
  { SUw{xGp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kLhtkuS4  
} ; yBoZ@9Do  
} ; ]V_9[=%  
0)B+ :  
m8?(.BJ%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 KK+Mxoj,  
l;2bBx7vW  
template < typename Func, typename aPicker > 'a}{s>{O  
class binder_1 9&tV#=s  
  { J}x5Ko@  
Func fn; |z~?"F6 Y<  
aPicker pk; oOlI*/OMb  
public : }?JO[Q +  
rcK*",>  
template < typename T > }Z6/b _kV  
  struct result_1 ?|33Np)  
  { ~-6;h.x=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E(oNS\ 4  
} ; `uU@(  
Rg6>6.fk*  
template < typename T1, typename T2 > 1pK7EK3R  
  struct result_2 nxt1Y04,H  
  { cZYX[.oIB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #k6;~  
} ; X[w9~t$\  
- zkB`~u_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} QUNsS9  
Nl+2m4  
template < typename T > V= _8G3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |'.SOm9)*  
  { )_jO8 )jB  
  return fn(pk(t)); +a|4XyN  
} v=4TU \b%  
template < typename T1, typename T2 > roKiSE`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $W09nz9?  
  { li{_biey}  
  return fn(pk(t1, t2)); ^K"`k43{  
} YJ9_cA'A  
} ; 5E@V@kw  
qg O)@B+  
ofSOy1  
一目了然不是么? 6f?DW-)jp/  
最后实现bind exhF5,AW|K  
Qhr:d`@^]  
4k#6)e  
template < typename Func, typename aPicker > }vi%pfrB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C@[:}ZGMV  
  { __9673y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8,R]R=  
} *w _j;  
,9rT|:N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1/i|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 K.%E=^~q  
:J"e{|g',  
十一. phoenix HCu1vjU(]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: UYPBKf]A9  
MMf6QxYf  
for_each(v.begin(), v.end(), z TK  
( <.<Nw6  
do_ >GcFk&x  
[ x6,RW],FGR  
  cout << _1 <<   " , " V7^?jck  
] NE! Xt<A  
.while_( -- _1), +)Ty^;+[1  
cout << var( " \n " ) YT_kMy>  
) &F:7U!  
); f`cz @  
XBc+_=)$  
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: }bHpFe  
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 "mOoGy, (  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]D%[GO//!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !nu['6I%  
i2*nYd`K  
/L~*FQQK>  
template < typename Cond, typename Actor > Ne[O9D 7  
class do_while Q.fBuF  
  { ^_oLhNoez2  
Cond cd; ;A C] *  
Actor act; Ue%0.G|<W  
public : bcZuV5F&  
template < typename T > `i{:mio  
  struct result_1 Re2kD/S3  
  { cqq+#39iC  
  typedef int result_type; j]P|iL  
} ; H5 -I}z  
|gaZq!l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} zL|^5p`K  
)SQ g  
template < typename T > E|6|m8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YlA=? X  
  { Bm?Ku7}.  
  do 9qPP{K,Pq2  
    { +]{X-R  
  act(t); QQw^c1@  
  } =SdWU}xn2  
  while (cd(t)); XyIw5 9  
  return   0 ; i^> RjR  
} *qqFIp^  
} ; NubD2  
 :DD4BY  
[L275]4n!]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $ p0s  
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。 NUU}8a(K  
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。 9O)>>1}*S  
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。 @@$ _TaI  
下面就是产生这个functor的类: EZHEJW'JnE  
cD>o(#x]  
{> }U>V  
template < typename Actor > ANNL7Z3C  
class do_while_actor upJishy&I  
  {  [ ~E}x  
Actor act; P-mrH  
public : i|| YD-hkK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !F8 !]"*  
lN&GfPP6  
template < typename Cond > zEGwQp<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; gV7o eZ5  
} ; q8D1MEBL`  
[brrziZ  
ERZ[t\g)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 qvscf_%FM  
最后,是那个do_ :K~7BJ(HO  
WZMsmhU@T  
iO@wqbg$6  
class do_while_invoker ^Nu} HcC+  
  { (UM+?]Qwy  
public : #i,O "`4  
template < typename Actor > v:>P;\]r9M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8 2qe|XD4p  
  { f6#H@ X  
  return do_while_actor < Actor > (act); p<jr&zVEc>  
} UOu&sg*o2B  
} do_; OU+*@2")t  
J0K"WmW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H0HYb\TX?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `3OGCy  
最后来说说怎么处理break和continue Bb o*  
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。 y6s$.93  
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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