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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda V2sWcV?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <$wh@$PK  
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, _=E))Kp{z  
"r @RDw   
r/1:!Vu(  
gS4zX>rqe  
  class filler A`<#}~A  
  { .o91^jt  
public : mbxJS_P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s<gZB:~  
} ; kK&tB  
q9.)p  
IGv_s+O-*  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: /]"&E"X"  
GY<ErS)2  
Jfa=#`    
H`q" _p:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &?>h#H222  
Cnd70tbD )  
$'e;ScH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _H}y7  
%])-+T  
xEQ2iCeC  
txQyHQ)@  
二. 战前分析 H .)}|  
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。 EQ`;=I3J9y  
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 HmKvu"3  
Yao>F--?  
'<~rV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (UDF^  
  /* --------------------------------------------- */ QEL^0c8~  
vector < int *> vp( 10 ); ]\5@N7h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uMa: GDh7  
/* --------------------------------------------- */ NCYN .@J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m76**X  
/* --------------------------------------------- */ 6g4CUP'Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #%z--xuJL  
  /* --------------------------------------------- */ #Z<pks2 y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D 7 l&L  
/* --------------------------------------------- */ u\=gps/Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !t "uNlN  
11}sRu/  
iY"I:1l.  
mN +~fu h  
看了之后,我们可以思考一些问题: j[NA3Vj1P  
1._1, _2是什么? Je_Hj9#M\d  
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。 +#8?y 5~q  
2._1 = 1是在做什么? kwNXKn/   
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。 [M_pf2Y  
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。 !P/ ]o  
!iUdej^tx  
b9ysxuUdS  
三. 动工 MV6 %~T  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6-va;G9Fc  
hh}%Z=  
pcXY6[#N  
HX\@Qws  
template < typename T > nN>D=a"&F  
class assignment 1Lz`.%k`:  
  { o/buU{)y  
T value; zOYkkQE3mJ  
public : nV38Mj2U  
assignment( const T & v) : value(v) {} x&sT )=#  
template < typename T2 > :p@H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MbLG8T:y  
} ; u_.V]Rjc  
 84L!r  
r5Ej  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (y|{^@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;y<)RM  
&N1C"Eov?  
&b,.W; +  
C0/s/p'  
  class holder (bt^L3}a  
  { 5&7)hMppI  
public : X5 lB],t"=  
template < typename T > SdC505m0*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l|O^yNS  
  { 8=gr F  
  return assignment < T > (t); :Q2\3  
} 8~RUYsg  
} ; Dntcv|%u  
$D5[12X  
Na: M1Uhb  
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: -cyJj LL*  
V\ch0i 1  
  static holder _1; eHK}U+"\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 A}C&WT~  
)<G>]IP<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d|TRP,y  
而不用手动写一个函数对象。 seY0"ym&e  
2g-'.w  
Y?%MPaN:  
Lv,~Mf1|  
四. 问题分析 JfKhYRl  
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/ T|  
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。 _tL+39 u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 acB,u&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *{W5QEa  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I'"*#QOX  
ar+mj=m  
五. 问题1:一致性 9bgKu6-X  
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?| ?# >|P-4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I /3=~;u  
efMv1>{  
struct holder )ZzwD]  
  { ]]o7ej  
  // i051qpj  
  template < typename T > N;A1e@bP  
T &   operator ()( const T & r) const rsBF\(3b~  
  { qA9*t  
  return (T & )r; 5{ #9b^  
} "A__z|sQ  
} ; SAs'u"EB  
tnqW!F~  
这样的话assignment也必须相应改动: /r@P\_  
./kmI#gaV  
template < typename Left, typename Right > >IfJ.g"  
class assignment h 7kyz  
  { Wr`=P,  
Left l; !IoD";Oi  
Right r; }llzO  
public : pX6T7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T7m rOp  
template < typename T2 > ^]'p927  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ; 5my(J*b  
} ; E1 *\)q  
*[ Wh9 ,H  
同时,holder的operator=也需要改动: W~W^$A  
OI %v>ns  
template < typename T > yN{Ybp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y$*?k0=ZX  
  { \_@u"+,$W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &IT'%*Y:V  
} S7aSUt!  
$f1L<euH  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 DetBZ.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a&L8W4  
""D rf=]  
return l(rhs) = r; 1>a^Q  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;}f%bE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rZGbU&ZM8  
cWFvYF  
template < typename Tp > ( 4ow0}1  
class constant_t G2a fHL<  
  { Iay7Fkv  
  const Tp t; 1{o CMq/v  
public : -# <,i '  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z-7F,$  
template < typename T > P%Q}R[Q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kGc)Un?'{U  
  { }E>2U/wpXY  
  return t; qFUpvTe  
} ZI}m~7  
} ; ui9gt"qS`  
+6gS]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 68I4MZK>4  
下面就可以修改holder的operator=了 dmlh;Z  
8>pFpS  
template < typename T > [n74&EH  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]-x#zp;=  
  { ?N11R?8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7MGc+M(p  
} ,z%F="@b9  
Crpk q/M  
同时也要修改assignment的operator() bs+KcY:N]  
cR@z^  
template < typename T2 > 4i~;Ql  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qh.c#t  
现在代码看起来就很一致了。 J\;~(: ~  
ACyQsmqm:  
六. 问题2:链式操作 Qs% f6rL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B|,6m 3.  
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。 gmLw.|-  
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。 \Z+v\5nmO  
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。 }ZYK3F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w_U5w  
tD4IwX  
template < typename T > @~63%6r#4M  
struct result_1 zZiB`%  
  { 2tWUBt\,g  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (O`=$e  
} ; N_gjOE`x5  
(Nik( Oyj"  
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: 40g&zU-  
'Y vW|Iq  
template < typename T > 3\(s=- vh  
struct   ref ?: meix  
  { (4g; -*N  
typedef T & reference; k*!J,/=k  
} ; B=Zo0 p^  
template < typename T > jNIM1_JjD  
struct   ref < T &> '6/uc:zv  
  { 1H[lf B  
typedef T & reference; |23 }~c,  
} ; <K97eAcW  
uO^{+=;A =  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Tu6he8Q-  
p!Gf ^  
template < typename T > } KMdfA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6@I7UL >  
  { ^k)f oD  
  return l(t) = r(t); kW,yZ.?f  
} e.HN%LrhS  
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。 <0kRky$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (g4g-"rc  
Q z/pz_}  
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 8F[j}.8q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cnIy*!cJs  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 n]o+KT\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5cfzpOqr0  
最后的布局是: C*gSx3OG  
                Add lO9>?y8.y  
              /   \ Yd<~]aXM   
            Divide   5 -d[x 09  
            /   \ S`6'~g  
          _1     3 n `n3[  
似乎一切都解决了?不。 72{kig9c  
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。 NK4ven7/  
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。 `r]Cd {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: /60[T@Mz  
3oKqj>  
template < typename Right > )0GnTB;5Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {T^'&W>8G8  
Right & rt) const FF_$)%YUp  
  { 6Nl$&jL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <wSmfg,yF  
} 9m'[52{o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w"BTu-I  
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。 h)<42Y  
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。 8:A<PV!+  
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。 pDKJLa  
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。 J-QQ!qa0  
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? e6_.ID'3  
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: pGcc6q1  
{jc~s~<#  
template < class Action > m9q%l_  
class picker : public Action |Ji?p>\~  
  { (Dn-vY'  
public : +(/Z=4;,[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1a)_Lko  
  // all the operator overloaded 34?yQX{  
} ; GqAedz;.  
F9c2JBOM  
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。 xH f9N?  
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: sEj:%`l|  
7<tqT @c  
template < typename Right > wM yPR_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const n$P v2qw  
  { JRiuU:=J~`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Bdg*XfXXk  
} M84LbgGM%  
2h:f6=)r/u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 05zHLj  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~XxD[T5  
:^*V[77  
template < typename T >   struct picker_maker vV'^HD^v  
  { iwVra"y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K;97/"  
} ; Xo*$|9[.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dyp] y$  
  { njX:[_&  
typedef picker < T > result; g SwG=e\  
} ; w|Mj8Lc+  
e7?W VV,  
下面总的结构就有了: A,og9<+j-  
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。 'wZy: c  
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。 <s2l*mc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =;a4 Dp  
至此链式操作完美实现。 Y5NbY02E  
TZP{=v<  
?dmMGm0T9  
七. 问题3 \}Wkj~IX  
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。 '|/_='  
X or ,}. w  
template < typename T1, typename T2 > 4l1=l#\S  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u}rot+)%  
  { =%u|8Ea*`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NY;UI (<]  
} q7]WR(e  
qB39\j  
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: `%XgGHiE  
^kD? 0Fm  
template < typename T1, typename T2 > ^VIUXa  
struct result_2 VoyH:  
  { M"vcF5q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c6uKK h>  
} ; u7C{>  
2%qn !+.  
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? #-Rz`Y<&  
这个差事就留给了holder自己。 aK&+p#4t  
    vedMzef[@>  
oU@ljSD  
template < int Order > _%2Umy|  
class holder; ZYt __N  
template <> <D dHP  
class holder < 1 > 0V#t ;`Q3  
  { 7, 13g)  
public : 9HE(*S  
template < typename T > G}-.xj]  
  struct result_1 ?|7+cz$g  
  { D{4hNO  
  typedef T & result; }>w  
} ; } E#+7a  
template < typename T1, typename T2 > j'i42-Lt/p  
  struct result_2 Yq?I>  
  { j~E +6f \  
  typedef T1 & result; HV9SdJOf  
} ; ^'fKey`  
template < typename T > oGVSy`ku  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cO RMR!  
  { :|M/+XPu  
  return (T & )r; <ut DZ#k  
} L_|uB  
template < typename T1, typename T2 > Tb= {g;0 @  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M96( Rg  
  { 9i<-\w^$  
  return (T1 & )r1; _o?(t\B9{  
} h*KHEg"+  
} ; a-E-hX2  
w~U`+2a3  
template <> .lBY"W&{  
class holder < 2 > mVK9NK  
  { v|I5Gz$qpa  
public : ~8m>DSs)D  
template < typename T > 1D[P\r-  
  struct result_1 T{<@MK%],d  
  { ?66(t  
  typedef T & result; E.`d k.  
} ; -k <9v.:  
template < typename T1, typename T2 > !ix<|F5  
  struct result_2 IOkC[([  
  { w;EXjl;X O  
  typedef T2 & result; -p.*<y  
} ; Jo3(bl %u  
template < typename T > unnx#e]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?a>7=)%AH  
  { @5jG  
  return (T & )r; B#6pQp$  
} G\+nWvV7  
template < typename T1, typename T2 > L{LU@.;1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S%X\ ,N  
  { VMIX$#  
  return (T2 & )r2; 9I\3T6&tr  
} ARdGh_yJ&  
} ; FMd LkyK;  
%p2x^air  
x"8ey|@&,  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 O_Rcd&<mr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }=hoATs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X^D9)kel  
+%Y c4  
return l(i, j) = r(i, j); mp,e9Nd;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N+M&d3H`  
n<:d%&^n  
  return ( int & )i; vaRwh E:  
  return ( int & )j; )6>|bmpU  
最后执行i = j; a*':W%7  
可见,参数被正确的选择了。 K@P`_yxN  
EotwUT|  
e?| URW  
T]6c9_  
V< vPFxC  
八. 中期总结 >yBxa)  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: akhL\-d)al  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zZ9<4"CIk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9*|3E"Vr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %md^S |  
%R|"Afa=  
e[QxFg0E  
6%kJDY.  
bqrJP3  
qggk:cN1  
九. 简化 Dk`4bYK  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 43>9)t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Pc(n@'m~  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: rMHQzQ0%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?7uK P}1|  
  +-*/&|^等 )@,90Vhh  
2. 返回引用。 1/2V.:bg  
  =,各种复合赋值等 ,|.8nk"  
3. 返回固定类型。 xIQ/$[&v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) MkDK/K$s  
4. 原样返回。 ;T.s!B$Uu  
  operator, nU&NopD+*G  
5. 返回解引用的类型。 b6nZ55 h  
  operator*(单目) $>r>0S#+\&  
6. 返回地址。 ^m_^  
  operator&(单目) 6~ 7 ; o_>  
7. 下表访问返回类型。 @fqV0l!GR  
  operator[] I f3{E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A~SL5h  
  operator<<和operator>> +_X,uvR  
#Pu@Wx  
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。 u  m: 0y,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $_RWd#Q(  
GsIwY {d  
template < typename Left > DB`$Ru@  
struct value_return 9q1HSJ1)  
  { E-)VPZ1D  
template < typename T > ]3t1=+  
  struct result_1 x}?DkFuxb  
  { heL$2dZ5H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Tr8AG>  
} ; 2(m85/Hr\;  
1E5a(  
template < typename T1, typename T2 > "x(>Sj\%I  
  struct result_2 O3kg  
  { ~h)@e\Kc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6?V<BgCC  
} ; a)!![X?\  
} ; 9- xlvU,o  
]V36-%^  
><NI'q*cQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <0u\dU  
vi]r  
下面我们来剥离functor中的operator() &8<<!#ob  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0R HS]cN  
khU6*`lQ  
return l(t) op r(t) GilQtd3\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) A~Z6jK  
return op l(t) 1, "I=  
return op l(t1, t2) d,c8Hs8  
return l(t) op K8HIuQ!=  
return l(t1, t2) op #l*a~^dhqC  
return l(t)[r(t)] o84UFhm   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3CR@' qG-  
[%@2o<  
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: 4_PCq Ep)  
单目: return f(l(t), r(t)); pOC% oj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f64(a\Rw!^  
双目: return f(l(t)); M1oPOC\0.  
return f(l(t1, t2)); $hkq>i \  
下面就是f的实现,以operator/为例 +|y*}bG  
|K L')&"  
struct meta_divide Z_H?WGO  
  { 60!1 D>,  
template < typename T1, typename T2 > ;LCTCt`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 'X =p7 d|'  
  { )~ 0}Et l  
  return t1 / t2; o:2Q2+d  
} Y3-gUX*w0  
} ; lVPOYl%  
9G0D3F  
这个工作可以让宏来做: s\[LpLt  
KZ=u54  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &V'519vmoZ  
template < typename T1, typename T2 > \ CuH2E>wz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3&'2aW   
以后可以直接用 <W>++< -  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *7ZGq(O  
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 dj'm, k b  
(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。。。) ,7GWB:Sk  
gtiEhCF2W  
qv[[Q[RK-5  
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 $ +;+:K  
/;?M?o"H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I>PZYh'.T  
class unary_op : public Rettype kv6Cp0uFg  
  { >F1G!#$0  
    Left l; ~h-C&G ,v  
public : Nln`fE/Ht  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5W/{h q8}}  
-LtK8wl^  
template < typename T > "~F3*lk#E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <5S@ORN  
      { { ;s;.  
      return FuncType::execute(l(t)); ^/HW$8wEi  
    } lbQQtpEKO  
>M]6uf  
    template < typename T1, typename T2 > \v+u;6cx_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~#R9i^Y  
      { 62)d22  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NzQ9Z1Mxy  
    } : [q0S@  
} ; 'OwyyPBF  
MtS3p>4  
v2Bzx/F:  
同样还可以申明一个binary_op dBSbu=^$)  
 v,=v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Lxv6!?v|  
class binary_op : public Rettype pY@Y?Jj  
  { * z'8j  
    Left l; "wAf. =F  
Right r; oH^(qZ8W  
public : As~(7?]r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w~z[wmOkp  
#2RiLht  
template < typename T > /kgeV4]zR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hfqqQ!,l!  
      {  ~*M$O&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !*aPEf270  
    } u:&o}[  
~e `Bq>  
    template < typename T1, typename T2 > Kz jC/1sd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c~0{s>  
      { oc7$H>ET1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M*sR3SZ  
    } mMSh2B  
} ; \\06T `  
\P;rES'  
l.`u5D  
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 .~>?*}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7ER|'j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K<4Kk3  
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。 }lP;U$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ljC(L/I  
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。。。 eSEq{ ?>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 FdzNE  
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) z0%\OhuCcf  
下面是修改过的unary_op iYJZvN  
F(5hmr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /P:.qtT(  
class unary_op -`b8T0?oK  
  { `Out(Hn  
Left l; IvHh4DU3Z  
  =-KMb`xT  
public : slu(SmQ  
0* ;O?T  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E<E3&;qD  
HDVW0QaMu  
template < typename T > Z(u5$<up  
  struct result_1 &Lm-()wb  
  { D}3T|N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; UlcH%pxTt1  
} ; GsQ*4=C  
HOoPrB m  
template < typename T1, typename T2 > ( #D*Pl  
  struct result_2 ?S Z1`.S  
  { ]:(W_ qEA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; omSM:f_~  
} ; )+P]Vf\jH  
aE"[5*a  
template < typename T1, typename T2 > G{Yz8]m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3S*AxAeg  
  { Yd EptAI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8uNULob  
} Jzkq)]M  
0NDftcB]  
template < typename T > *\}}Bv+9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mLh kI!4[  
  { dS2G}L^L  
  return OpClass::execute(lt(t)); hR#-u1C  
} p;T{i._iL  
h!rM^  
} ; +Y"r71|A6+  
VU`OO$,W  
m: n` g1  
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 fq )vK  
好啦,现在才真正完美了。 ;-P)m  
现在在picker里面就可以这么添加了: A4C+5R  
t.T UmJ  
template < typename Right > <BFQ:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #:jb*d?  
  { >Fio;cn?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 54lu2gD'  
} mw$r$C{  
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。 d^03"t0O]  
N`@NiJ(O;  
:W#rhuzC  
+4;uF]T  
5|3e&  
十. bind M_v?9L  
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。 j9Yb x#  
先来分析一下一段例子 ^G&3sF}  
^d}gpin  
}KUd7[s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T>TWU:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q6Rr.A  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 K 0gI):  
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。 z>sbr<doa  
我们来写个简单的。 8Jf.ECQT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9. 'h^#C  
对于函数对象类的版本: [(X y.L7x  
'c2W}$q  
template < typename Func > De7T s  
struct functor_trait =4V&*go*\  
  { *B`Zq)  
typedef typename Func::result_type result_type; gE#>RM5D  
} ; j',W 64  
对于无参数函数的版本: k@zy  
v+p {|X-  
template < typename Ret > d->|EJP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XO#/Fv!  
  { rX_@Ihv'  
typedef Ret result_type; X%z }VA  
} ; +$4(zP s@  
对于单参数函数的版本: L,y6^J!  
Z^ }mp@j>  
template < typename Ret, typename V1 > infl.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )u))n#P  
  { zp\8_U @  
typedef Ret result_type; |,9JNm$  
} ; #/PAA  
对于双参数函数的版本: ~ wg:!VWA)  
QXCH(5as  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 720P jQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DZzN>9<)^  
  { oFOnjK"|F  
typedef Ret result_type; 5F`;yh+e  
} ; KiGp[eb  
等等。。。 c/c$D;T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }Zl&]e  
21k5I #U  
template < typename Func > NM ]bgpP  
struct func_return zdXkR]  
  { $kR N h6  
template < typename T > OL4z%mDZi  
  struct result_1 Y5fLmPza  
  { {U&.D [{&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !9 fz(9  
} ; Gt9&)/#  
IV\J3N^  
template < typename T1, typename T2 > 2WUT/{:X  
  struct result_2 Uj&W<'I  
  { xsWur(>]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \*=7#Vd  
} ; 'SQG>F Uy  
} ; ,{\Bze1fn  
t_mIOm)S%  
y:v,j42%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ySI~{YVM  
9 \^|6k,  
template < typename Func, typename aPicker > Mq';S^  
class binder_1 jxYc2  
  { (O0Urm  
Func fn; oK 6(HF'&  
aPicker pk; f/CuE%7BR  
public : 4CGPO c  
^eW}XRI  
template < typename T > J\ e+}{  
  struct result_1 JN7k2]{  
  { N},n `Yl.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1q;#VS/D;H  
} ; iNMx"F0r  
+V&{*f)  
template < typename T1, typename T2 > o)'y.-@Q  
  struct result_2 5dZ|!  
  { 1sYEZO;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m3o,@=b  
} ; 42]pYm(jk3  
;WldHaZ9r  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^MBm==heL  
=4h+ M$2  
template < typename T > mrX^2SR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~o n(3|$  
  { ayAo^q  
  return fn(pk(t)); >}(CEzc8  
} ~a xjjv  
template < typename T1, typename T2 > CKA;.sh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rp$}YN  
  { EI\9_}@,  
  return fn(pk(t1, t2)); mFHH515  
} `5H$IP1XhA  
} ; `"%T=w  
*OQG 4aWy  
4lZ$;:Jg  
一目了然不是么? q%ow/!\;  
最后实现bind $0arz{Oh  
+f[ED4E>'(  
!0N7^Z"gtz  
template < typename Func, typename aPicker > 37;$-cFE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jM\*A#Jo5  
  { a ^%"7Ri  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @)K%2Y`  
} u[{tb  
LdB($4,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3"rzb]=R  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 1h.)#g?{  
}.z&P'  
十一. phoenix  [~&XL0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T~b>B`_  
29reG,>  
for_each(v.begin(), v.end(), Q[#vTB$f  
( 7w3CXY  
do_ s@fTj$h  
[ Wa?; ^T  
  cout << _1 <<   " , " \Y{k7^G}A  
] IEyL];K  
.while_( -- _1), &.Zb,r$Y  
cout << var( " \n " ) ^ :F.  
) S(7ro]U9  
); . BiCBp<  
Q);n<Z:X~  
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: o-o'z'9  
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 Wq^qpN)5Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 w^]6w\p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UQ4% Xp  
nJ" '  
oTT7M`P3h  
template < typename Cond, typename Actor > _sbp6ZO_  
class do_while sdS^e`S  
  { 5/O'R9A4  
Cond cd; ++DG5`  
Actor act; \cCV6A[  
public : =w$}m_AM  
template < typename T > `8FUX= Sh  
  struct result_1 xzx$TUL  
  { hI(SOsKs  
  typedef int result_type; M'!U<Y -  
} ; [b$4Shx  
LzCw+@-umw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} WQHd[2Z#e  
<EST?.@~+  
template < typename T > %e@#ux m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pT$f8xJ  
  { r 6Q Q  
  do /6_|]ijc  
    { SvR7e C  
  act(t); 5 QO34t2  
  } 'KPASfC  
  while (cd(t)); a/< Csad  
  return   0 ; f0T ,ul,  
} (< =}]v  
} ; 07hF2[i  
lvp8z) G  
=V^.}WtO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B7"PIkk;  
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。 7-BvFEM;  
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。 RW P<B0)  
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。 X_v[MW  
下面就是产生这个functor的类: `g,8-  
G-T0f  
~0b O}  
template < typename Actor > Zo{$  
class do_while_actor $t/x;< .H  
  { u_).f<mUdF  
Actor act; {f{ZHi|  
public : x=#VX\5k:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D?Ux[Ozb  
K'h1szW  
template < typename Cond > -Qn=|2Mm?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )P|[r  
} ; ti &J  
8?FbtBAn  
HQ{JwW!m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^S6u<,  
最后,是那个do_ PpsIhMq@  
@ps1Dr4s  
1 tR_8lC  
class do_while_invoker C^ )*Dsp  
  { (os$B  
public : zuJtpMn  
template < typename Actor > YA&g$!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const > 0<)=  
  { i>_u_)-  
  return do_while_actor < Actor > (act); Vn~UB#]'3  
} \qUKP"dr  
} do_; v)_nWu  
i{I~mrm/'\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? VS&TA>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b^[F""!e  
最后来说说怎么处理break和continue [2|kl l  
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。 &[hLzlrg  
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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