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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda FL9 Dz4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 MBp%TX!  
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, }~y i6!w'  
M;-PrJdyt  
7S}NV7  
UM3}7|  
  class filler sA#}0>`3S  
  { 2old})CLJ  
public : ^e1@o\]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :tdN#m6&  
} ; #8i DM5:EQ  
!%?O`+r  
*3d+ !#;rG  
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: +d>?aqI\A  
^|hlY ]Ev  
WB K6Ug  
BF b<"!Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "A6m-xE~  
QVJq%P  
+0_e a~{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oIrO%v:'!  
lK 5@qG#  
SYkwM6  
s'b 4Me  
二. 战前分析 Y 3h`uLQ  
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。 _(l?gj  
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 L7;8:^  v  
qILb>#  
C3)*Mn3%P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xhK8Q  
  /* --------------------------------------------- */ [MhKR }a  
vector < int *> vp( 10 ); +saXN6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;-#2p^  
/* --------------------------------------------- */ G5vp(%j  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "ngULpb{R  
/* --------------------------------------------- */ JlR$"GU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~@=(#tO.  
  /* --------------------------------------------- */ }IEwGoDwNs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =h0vdi%{  
/* --------------------------------------------- */ :e /*5ix  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h! =h0  
4a}[&zm(5  
hz:h>Hwy  
i' V("  
看了之后,我们可以思考一些问题: _rM?g1}5j  
1._1, _2是什么? M#n lKj<  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *,& 2?E8  
2._1 = 1是在做什么? J/LsL k  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 R!f<6l8#W  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 t xE=AOY5  
5.1z9[z  
<yl%q*gls  
三. 动工 z_93j3 #  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,2YZB*6h{  
~=va<%{ U  
;NU-\<Q{  
`6$|d,m5  
template < typename T > ' _d4[Olu  
class assignment 5EU~T.4C<  
  { 7UIf   
T value; p<1y$=zS  
public : `+z^#3l  
assignment( const T & v) : value(v) {} A]Bf&+V  
template < typename T2 > Jvc:)I1NE7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m ww<Xm'  
} ; vAp<Muj(a  
<qg4Rz\c]  
J 2<kOXXJ9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ijsoY\V50  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IjGPiC  
pHT]2e#  
sYjhQN=Y*  
3xT9/8*  
  class holder .G.WPVE  
  { '2GnAws^  
public : ^/_Yk.w  
template < typename T > /~M H]Gh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o^XDG^35`  
  { &rGB58  
  return assignment < T > (t); KL9k9|!p  
} fIl;qGz85  
} ; ? D _kQl  
w A\5-C7 j  
z/u^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: {`QA.he.  
W1 k]P.  
  static holder _1; 6<EGH*GQ$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q`,%L1c4  
[Ur\^wS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nl qn:[BU  
而不用手动写一个函数对象。 x-"8V(  
Z:dp/M}  
0z'GN#mT5  
S=(<m%f  
四. 问题分析 Y=p!xr>  
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。 4qdoF_  
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。 s3HVX'   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h%:rJ_#Zl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 CHsg2S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 o:D,,MkSw  
lDTHK2f  
五. 问题1:一致性 -QroT`gy  
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?| 3V<@ Vkf5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .4p3~r?=S  
yL*]_  
struct holder <XIIT-b[  
  { qT48Y  
  // Y8zTw`:V  
  template < typename T > #0>xa]S  
T &   operator ()( const T & r) const MC* Hl`C  
  { %8,$ILN  
  return (T & )r; ,;_+o]  
} 0^lWy+  
} ; 7Ml4u%?  
h:nybLw?  
这样的话assignment也必须相应改动: ikW[lefTq  
t N{S;)q#X  
template < typename Left, typename Right > Gq^vto  
class assignment sU"%,Q5  
  { H_X^)\oJ  
Left l; B1V{3  
Right r; ovdJ[bO  
public : hbJ>GSoZ,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y3Fj3NwS  
template < typename T2 > }5-w,m{8/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } nN\H'{Wzd  
} ; 9@lWI  
KNUK]i&L  
同时,holder的operator=也需要改动: m[^lu1\wn  
;f =m+QXU  
template < typename T > <eoie6@3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |^6{3a  
  { dE7S[O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^U }k   
} t:2v`uk  
z3Q&O$5\  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 .\n` 4A1z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "f,{d}u  
"2l`XH  
return l(rhs) = r; @1MnJP  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "9wD|wsz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p+;& Gg54  
%{@Q7  
template < typename Tp > 98>GHl'lM  
class constant_t zaqX};b  
  { xG9Sk  
  const Tp t; 6qWUo3  
public : zxbf h/=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VPe0\?!d  
template < typename T > FEaT}/h;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =l/6-j^  
  { DN*5q9.  
  return t; J@s>Pe)  
} K#0TD( "  
} ; aQCu3T  
Y@UkP+{f=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .T| }rB<c  
下面就可以修改holder的operator=了 0zaK&]oY0  
=dmr ,WE  
template < typename T > T5(S2^)o  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const iwotEl0*{  
  { Vw;Z0_C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); '<R>cN"  
} ~HZdIPcC  
aD^$v  
同时也要修改assignment的operator() n HseA  
3v/B*M VI  
template < typename T2 > OT9]{|7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rtV`Q[E  
现在代码看起来就很一致了。 K~N$s "Qx  
&mwd0%4  
六. 问题2:链式操作 E/P~HE{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .ZpOYhk  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 i%hCV o  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 WsI`!ez;D  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !@xO]Jwv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct g !'R}y  
>|$]=e,Z  
template < typename T > l<6u@,%s  
struct result_1 g7\ =  
  { mdj%zJ8/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `o[l%I\Q  
} ; JVZ-nHf(9  
T5S4,.o9W  
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: Lc*>sOm9  
<ql,@*Y  
template < typename T > %#HU~X:  
struct   ref 0MG>77  
  { 5E]t4"  
typedef T & reference; C($l'jd&  
} ; !"rPSGK*  
template < typename T > p/.8})c1r  
struct   ref < T &> c{z$^)A/  
  { ;]{ee?Q^ld  
typedef T & reference; w!.@64-  
} ; yvAO"43  
"mlQ z4D)5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @60D@Y  
sV\_DP/l  
template < typename T > C]`uC^6g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *l2`- gbE  
  { l/eF P  
  return l(t) = r(t); j4.wd RK  
} +iVEA(0&$  
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。 p"g|]@m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 OQVrg2A%(  
}9~^}99}  
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 7=!9kk0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wPA^nZ^}9c  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $l7^-SK`E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 64s;EC  
最后的布局是: AK:cDKBO  
                Add $ [gN#QW%  
              /   \ Y'v[2s  
            Divide   5 ] lB zpD  
            /   \ O'y8q[2KE  
          _1     3 ^Q6J$"Tj  
似乎一切都解决了?不。 ,g*!NK_:5t  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 +>$]leqa  
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。 Q;h.}N8W  
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: _Nx /<isdL  
e#"h@kZP  
template < typename Right > +#O+%!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >Vuvbo   
Right & rt) const x#rgFY,TY  
  { K_7pr~D]@r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3EoCEPb#  
} NvR{S /Z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (O.%Xbx3  
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。 &#r+a'  
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。 LQ+/|_(.  
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。 >I5:@6 Z  
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。 B9v>="F  
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? T1LYJ]5  
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: HU3:6R&  
+7Ws`qhEe  
template < class Action > pLMt 2 G  
class picker : public Action Sg#XcTG  
  { G7Nw}cVJ)  
public : / 3A6xPOg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *Gsj pNr-  
  // all the operator overloaded +y7z>Fwl  
} ; v2T2/y%  
lCi{v.  
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。 mU'<:gL+  
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: RNg?o [S  
96=<phcwN[  
template < typename Right > ]WT@&F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u9lZHh#V-  
  { Fq9YhR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y.:R-|W  
} .l}Ap7@  
H4/wO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _|k$[^ln^  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ZsmOn#`=^}  
2RiJm"   
template < typename T >   struct picker_maker 7Ai?}%b-  
  { O-iE0t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4{VO:(geZ  
} ; y^. 66BH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *}[\%u$ T  
  { ;>6< u.N  
typedef picker < T > result; wxN)d B  
} ; (In{GA7 ;  
f/Gx}x=  
下面总的结构就有了: 53Adic  
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。 &L o TO+  
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。 bO~y=Pa \  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1? >P3C  
至此链式操作完美实现。 R@e'=z[%1  
8K%N7RL|  
l|5 h  
七. 问题3 m</m9h8  
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。 b@CB +8 $  
t,/ G  
template < typename T1, typename T2 > )"?4d[ 5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SV7;B?e%Y  
  { ( ?FH`<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Hv,|XE@Y  
} 86&M Zdv6  
KK|w30\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: QcegT/vO  
0K!3Ny9(  
template < typename T1, typename T2 > eJDZ| $  
struct result_2 lExQp2E  
  { WQ|:TLQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J^!;$Hkd  
} ; ;vx5 =^7P  
1gI7$y+?  
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? -I< >Ab  
这个差事就留给了holder自己。 Vk5Z[w a  
    kVn RSg}R  
X>(1fra4  
template < int Order > ,67Q!/O  
class holder; A40DbD\^ad  
template <> ('J/Ww<  
class holder < 1 > o3WOp80hz  
  { ChBf:`e  
public : ,H7X_KbFD4  
template < typename T > oFk2y^>u  
  struct result_1 "N4^ ^~s  
  { XF`2*:7  
  typedef T & result; P^Hgm  
} ; +Y;P*U}Qg[  
template < typename T1, typename T2 > 2+]5}'M  
  struct result_2 ,EqQU|  
  { *v<f#hB"  
  typedef T1 & result; kk4 |4  
} ; !$I~3_c  
template < typename T > kc'$4 J4Tw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ! j~wAdHk  
  { DP_b9o \5  
  return (T & )r; Iix,}kzss  
} r&=ulg  
template < typename T1, typename T2 > ,BdObx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jkeerU6  
  { $QbJT`,mr  
  return (T1 & )r1; W'G|sk  
} d_[H|H9i6  
} ; 1(' wg!  
`Fqth^RK?p  
template <> G':3U  
class holder < 2 > )Q2Ap&  
  { t~2oEwTm  
public : f\&X$g  
template < typename T > pyEQb#  
  struct result_1 2- iY:r  
  { &61U1"&$R  
  typedef T & result; lZzW- %K  
} ; )@]%:m!ER  
template < typename T1, typename T2 > 7w )?s@CD  
  struct result_2 d<c29Y  
  { Omd;  
  typedef T2 & result; ss^a=?~  
} ; RhYe=Qh4{p  
template < typename T > ~DH 9iB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J,$xQ?,wE  
  { :s)cTq|3  
  return (T & )r; If'q8G3]-  
} }:$cK(|  
template < typename T1, typename T2 > ?;~!C2Zs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N2:Hdu :  
  { XJul~"  
  return (T2 & )r2; (g6e5Sgi>  
} Q  :kg  
} ; 5:PS74/  
?XKX&ws  
O:BdZ5 b  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 qI'pjTMDY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (Jp~=6&lKf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y7G sL7I  
py6<QoGV  
return l(i, j) = r(i, j); a)|y0w)vV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 082}=Tsx   
PRfq_:xy  
  return ( int & )i; #H$lBC WI  
  return ( int & )j; , ['}9:f9  
最后执行i = j; XtCIUC{r,  
可见,参数被正确的选择了。 lpT&v ;$`  
Y9BQLu4F  
8W3zrnc  
5OM #_.p  
le*+(aw  
八. 中期总结 :N8n6)#1=  
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: d` GN!^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %/dOV[/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 t 7Y*/v&P(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @9^OHRZX  
w4fKh  
j"Jf|Hq $  
|E~c#lV  
mG)5xD  
t?hfP2&6  
九. 简化 x'EEmjJ  
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。 Jm!,=} oP'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?HG[N7=j  
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: Wvl~|Sx]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q{~g<G  
  +-*/&|^等 y&(#C:N  
2. 返回引用。 QN*|_H@h  
  =,各种复合赋值等 '2X$. ^aW  
3. 返回固定类型。 1zRYd`IPoq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8K4^05*S   
4. 原样返回。 *+v*VH  
  operator, I<}% L V  
5. 返回解引用的类型。 lIyMNw  
  operator*(单目) 9L$OSy|  
6. 返回地址。 tR51Pw  
  operator&(单目) GR|\OJ<2  
7. 下表访问返回类型。 P!-RZEt$  
  operator[] b5MBzFw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bo<P%$(D  
  operator<<和operator>> HMVP71  
yjT>bu]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 -1Tr!I:1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: AL":j6!OQ  
20I`F>-*  
template < typename Left > 2]kGDeSr  
struct value_return k"#gSCW$  
  { 4?Y7. :x  
template < typename T > /<_!Gz.@uG  
  struct result_1 WIU]>_$.  
  { !<TkX/O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zgY VB}  
} ; nlpEkq  
VL)<u"d4  
template < typename T1, typename T2 > H!*ypJ  
  struct result_2 U/'l"N[  
  { G^B> C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; RB4n>&Y  
} ; .I_atv  
} ; 7"eK<qJ  
89>}`:xS^  
af<h2 r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait np2&W'C/i  
p2Khfl6-  
下面我们来剥离functor中的operator() *AV%=   
首先operator里面的代码全是下面的形式: Uha.8  
+TbAtkEF*  
return l(t) op r(t) )l9KDObis  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ECt<\h7}  
return op l(t) OPN\{<`*d  
return op l(t1, t2)  kNK0KL  
return l(t) op =F|9 ac9X  
return l(t1, t2) op j-d&4,a:c  
return l(t)[r(t)] \^6[^\@[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7;+G)44  
Hc\C0V<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: R?u(aY)P  
单目: return f(l(t), r(t)); SY|K9$M^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eL~xS: VT  
双目: return f(l(t)); 'IY?=#xr'`  
return f(l(t1, t2)); \ Bj{.jL  
下面就是f的实现,以operator/为例 &]YyV.  
Ck#e54gJX  
struct meta_divide T1q27I  
  { i&m_G5u88  
template < typename T1, typename T2 > 2.WI".&y=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %16Lo<DPm  
  { WOZuFS13  
  return t1 / t2; %|e)s_%XE  
} VwH|ed$  
} ; d<d3j9u(#  
@<eKk.Y?+  
这个工作可以让宏来做: ]y.V#,6e  
(o*YGYC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ msxt'-$M  
template < typename T1, typename T2 > \ 6yy%_+k*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; S3/%;=|  
以后可以直接用 1J0gjO)AZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /?r A|  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 <Q(E {c3"  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Q>D//_TF  
 >SQzE  
"a].v 8l!  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 N ;=z o-8  
Y_Fn)(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6 eryf?  
class unary_op : public Rettype PwW$=M{\.  
  { Xk.OyQ@  
    Left l; K ,NmDc^  
public : 8Azh&c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,r*Kxy  
EF!J#N2  
template < typename T > sJx_X8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fD@d.8nXd  
      { {[#)Q.2  
      return FuncType::execute(l(t)); F(n<:TvlK  
    } ;U>nj],uv  
CPZ,sWg5  
    template < typename T1, typename T2 > [L X/O@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K?J_cnJ`  
      { ,z.l#hj,{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .KKecdd?=  
    } r QiRhp  
} ; MJ ch Z  
x)=l4A\  
Eo2`Vr9g  
同样还可以申明一个binary_op )M dddz4  
#1U>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]fzXrN_  
class binary_op : public Rettype UstUPO  
  { S>I` y]qlR  
    Left l; K-:y  
Right r; - (WH+  
public : h#Z[ "BG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {Vj&i.2,  
w[d8#U   
template < typename T > F/ZFO5C%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |P]W#~Y-  
      { }O7sP^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )Xg5=zn$  
    } UH-873AK  
rmzzbLTu  
    template < typename T1, typename T2 > H2%Qu<Kg2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *V hEl7  
      { f~wON>$K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %B\x %e ;P  
    } 3as=EYm  
} ; d eT<)'"  
"\EX)u9ze  
Xi%Og\vm5  
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 i*/i"W<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;ZUj2WxE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }(8>&  
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。 g>h/|b w4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2|^@=.4\  
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。。。 pDlrK&;\z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 z*h:Nt%.  
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) 2j8GJU/L  
下面是修改过的unary_op iH4LZ  
iV/I909*''  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JD#q6 &|  
class unary_op JrOx nxd^  
  { j yD3Sa3  
Left l; R`@T<ob)  
  l+@;f(8}  
public : $,@}%NlHc  
g_cED15  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x3&gB`j-  
GGEM&0*  
template < typename T > iGhvQmd(/*  
  struct result_1 e:Y+-C5  
  { 0\:= KIY.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^'E^*R  
} ; 6}-No  
W"Y)a|rG%  
template < typename T1, typename T2 > c+3`hVV  
  struct result_2 x4_MbUe  
  { ZwBz\jmbP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nQmHYOF%  
} ; q~ a FV<Q  
nSyLt6zn\  
template < typename T1, typename T2 > +]cf/_8+s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const } doAeTZ  
  { 3GF67]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2>9\o]ac4  
} F}So=Jz9h  
_aevaWtEx  
template < typename T > ^}Vc||S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const neM.M)0  
  { c`;oV-f  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]0*aE  
} iSO xQ  
aI&~aezmN  
} ; `hO%(9V9  
56z>/`=  
?@4Mt2Z\  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug AB/${RGf+  
好啦,现在才真正完美了。 |K1S(m<F  
现在在picker里面就可以这么添加了: a6n@   
> pb}@\;:  
template < typename Right > y!gPBkG&3n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xR0*w7YE  
  { e-y$&[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?YR;o4  
} d.+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 vU,7Y|t`  
V\zcv@  
(.P}>$M9  
`15}jTi  
+8zACs{p  
十. bind U\lbh;9G  
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。 6 8,j~e3-i  
先来分析一下一段例子 ,WWd%DF)  
.)[E`a  
1rZ E2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} KsOSPQDGE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Zzjx; SF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2*V%S/cck  
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。 dPu27 "  
我们来写个简单的。 _MC',p&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Eh8GqFEM  
对于函数对象类的版本: DQY1oM)D !  
.zZfP+Q]8  
template < typename Func > gGvL6Fu  
struct functor_trait qY8; k #  
  { >KuNHuHu  
typedef typename Func::result_type result_type; n~6$CQ5dF(  
} ; -lJ|x>PG'  
对于无参数函数的版本: &mN]U<N  
;>Z+b#C[  
template < typename Ret > y_Lnk=Q ^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n )X%&_  
  { P 2_!(FZ<l  
typedef Ret result_type; C&Q[[k"kb  
} ; lVT*Ev{&.  
对于单参数函数的版本: 4ct-K)Ris  
!QwB8yK@  
template < typename Ret, typename V1 > CbM~\6 R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > NOs00H  
  { ?MFC(Wsh  
typedef Ret result_type; C '[4jz0xF  
} ; {2q"9Ox"  
对于双参数函数的版本: [!%5(Ro_  
t`Bk2Cc)+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > } 9zi5 o8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o=Z:0Ukl]  
  { *Hn=)q  
typedef Ret result_type; zqj|$YNC  
} ; Fxa{ 9'99  
等等。。。 ,|RKM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy i}8OaX3x  
poafGoH-Y  
template < typename Func > E'{:HX  
struct func_return @lDnD%vZ`  
  { n>u_>2Ikkj  
template < typename T > 9<rs3 84  
  struct result_1 ]vf_4QW=  
  { OSO MFt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m&=Dy5  
} ; Rp2h[_>  
GjwH C{  
template < typename T1, typename T2 > $MDmY4\  
  struct result_2 GCYXDovh  
  { |e#W;q$v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f`ibP6%  
} ; r jn:E  
} ; EFDmNud`Q  
@:w^j0+h  
-`5]%.E&8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xT&/xZLT  
A\S=>[ar-  
template < typename Func, typename aPicker > p,z>:3M  
class binder_1 vW.f`J,\D'  
  { JG^GEJ  
Func fn; 5GAW3j{  
aPicker pk; P'B|s /)  
public : U~BR8]=G  
wq.'8Y~BE  
template < typename T > kO`!!M[Oo  
  struct result_1 x_O:IK.>  
  { 92Gfxld\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uy2~<)  
} ; -,*m\Fe}  
a=ZVKb  
template < typename T1, typename T2 > =k d-rIBc  
  struct result_2 pFd{Tdh  
  { 91R7Rrne  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .7 j#F  
} ; uDG>m7(}/h  
Fp?M@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #@YKNS[  
@>VX]Qe^X  
template < typename T > nT:<_'!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?i0u)< H  
  { eptw)S-j  
  return fn(pk(t)); XC<'m{^(m  
} \'g7oV;>cI  
template < typename T1, typename T2 > < `;Mf>V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <z60E vHg  
  { 7>zUT0SS  
  return fn(pk(t1, t2)); [H!do$[>  
} Z~(X[Zl :  
} ; VG7#C@>Z  
vt"bB  
bO$KV"*!  
一目了然不是么? xH28\]F5n  
最后实现bind I3.JAoB>!  
_0 4 3,  
]Rf$&7`g{  
template < typename Func, typename aPicker > F&p42!"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t^B s3;E^  
  { Q& d;UVp  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); HqqMX`Rof  
} )]w&DNc  
a%m >v,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]7,0>  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 0;1O;JRw  
g}6M+QNj  
十一. phoenix |2TH[J_a  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j."V>p8u$  
&N7q 9t  
for_each(v.begin(), v.end(), Zd)LVc[  
( $bpu  
do_ >G?*rg4  
[ .0/"~5  
  cout << _1 <<   " , "  \v:Z;EbX  
] k=d _{2 ~  
.while_( -- _1), sw1gpkX  
cout << var( " \n " ) &)q>Z!C-l  
) ^Hf?["m^@  
); D?xR>Oo)  
?Nt m5(R  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Su@V5yz  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 3&[d.,/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _W Hi<,-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +Y+fM  
V@z/%=PJ  
9. FXbNYg  
template < typename Cond, typename Actor > Mf5*Wjz.Mc  
class do_while 4Af7x6a;  
  { DcRoW  
Cond cd; b~ig$!N]  
Actor act; @QpL*F  
public :  S{XO3  
template < typename T > |'}r-}  
  struct result_1 V@G|2ZI  
  { UaXIrBc  
  typedef int result_type; ;\13x][  
} ; =mwAbh)[7n  
] -C*d$z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ea" -n9  
iqX%pR~Yo  
template < typename T > BUI#y `J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6ypHH 2X  
  { o<s~455m/  
  do NeEV=+<-G  
    { z6qx9x|Ij  
  act(t); k^q~ 2  
  } J8@bPS27q  
  while (cd(t)); |1!OwQax  
  return   0 ; iH)vLD  
} Lrt~Q:z2u  
} ; j}}as  
+4IaX1.  
P|fh4b4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). N- <,wUxf  
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。 S}/ZHo  
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)S f;  
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。 ~2Mcw`<  
下面就是产生这个functor的类: XGnC8Be{4  
M@. 2b.  
hR[_1vuIu  
template < typename Actor > ey>tUmt6?  
class do_while_actor L?(1 [jB4G  
  { cE,,9M@^  
Actor act; |BbrB[+ v[  
public : h!Fh@%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Rh@UxNy\,  
8"wavh|g4  
template < typename Cond > ll"6K I'X  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; KAy uv  
} ; /T&+vzCF  
4kNSF  
^!(tc=sr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q;z'"P   
最后,是那个do_ >O1u![9K|w  
9Pm|a~[m  
=p8iYtI  
class do_while_invoker We"\nOP  
  { l2!ztK1^  
public : !*k'3r KOW  
template < typename Actor > `LTD|0;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2F,?}jJ.K  
  { unN*L  
  return do_while_actor < Actor > (act); kkT=g^D9j  
} |JUAR{  
} do_; $L]E< gWrP  
1[Jv9S*f/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? OOz;/kay  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y<8o!=Tb5  
最后来说说怎么处理break和continue }f] ~{^  
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。 mL s>RR#b  
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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