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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda NzOo0tz:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Oz`BEyb]{  
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, D (m j7oB  
F,dx2ZPIs?  
5^lxj~ F  
V7P&%oz{C  
  class filler s1NKLt  
  { FUjl8b-|  
public : W 7\f1}]H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }w<7.I  
} ; S.m{eur!,E  
,J>5:ht(6  
WDPb!-VT  
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: .my0|4CQ#@  
_:C9{aEZb  
27"%"P.1  
"C SC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B$!)YD;  
V'T ,4  
7=WT69,&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (>GK \=:<  
`[)YEg s  
%i-c0|,T4  
b6F4>@gjg  
二. 战前分析 ^1aAjYFn  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ReI/]#Us  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Hp|_6hO 2  
4 G-wd  
fhp<oe>D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qI<mjB{3`  
  /* --------------------------------------------- */ #=f?0UTA  
vector < int *> vp( 10 ); >wBJy4:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V=V:SlS9|  
/* --------------------------------------------- */ M&U j^K1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3]UUG  
/* --------------------------------------------- */ j|%HIF25  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U,q\em R  
  /* --------------------------------------------- */ 7C ,UDp|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .wu xoq  
/* --------------------------------------------- */ w1#gOwA,$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }36QsH8  
;u(<h?%e  
M8Z2Pg\0  
"WK{ >T  
看了之后,我们可以思考一些问题: o=?C&f{  
1._1, _2是什么? 5HO9 +i  
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。 QxOjOKAG  
2._1 = 1是在做什么? rKf-+6Na  
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。 yA(K=?sq  
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。 kO{s^_qR^c  
/)(#{i*  
;Tc`}2  
三. 动工 ^__Dd)(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;R?I4}O#R8  
%V{7DA&C  
uYil ?H{kH  
2e9es  
template < typename T > fKeT~z{~  
class assignment q**G(}K  
  { 5qoSEI-m  
T value; ANSFdc  
public :  KiOcu=F  
assignment( const T & v) : value(v) {} :WL'cJ9a  
template < typename T2 > meks RcF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mPP`xL?T  
} ; p>;_e(  
`zXO_@C  
u[/m|z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 q]N:Tpm9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D{4YxR PX  
[$"n^5_~  
lBFMwJU)  
q^L<X)  
  class holder (tGY%oT"  
  { P(73!DT+  
public : J8)#PY[i4  
template < typename T > P7MeX(Tay  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const HcV"X,7S  
  { pL%r,Y_^\x  
  return assignment < T > (t); {=-\|(Bx  
} uDSxTz{  
} ; wqW 0v\  
*b}lF4O?  
L^4-5`gj  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: | j a-  
i?:_:"^x  
  static holder _1; [[Y0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 JPWOPB'H  
0,rTdjH7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'X !?vK^]p  
而不用手动写一个函数对象。 &0(  
[.*;6y3  
f'{]"^e=  
ku a) K!  
四. 问题分析 0}xFD6{X  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 k`p74MWu  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 |7pR)KH3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \Z/)Y;|mi0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]&{ci  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @L:>!<  
01. &> Duw  
五. 问题1:一致性 a~!G%})'a  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -yg?V2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 VA%Un,5h  
CZt \JW+"  
struct holder Z)xaJGbw  
  { ld7v3:M  
  // R &4Z*?S  
  template < typename T > +@K09ge  
T &   operator ()( const T & r) const ]a3iEA2 (  
  { lP!;3iJ B  
  return (T & )r; !\;FNu8_.  
} <P;}unq.kw  
} ; (nab  
[wB9s{CX  
这样的话assignment也必须相应改动: [kgdv6E  
(%:>T Q(  
template < typename Left, typename Right > JHJ~X v  
class assignment Q\,o :ZU_  
  { TbF4/T1b  
Left l; k` (jkbEZ  
Right r; 5 `RiS]IO]  
public : V$rlA' +1v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JQ-gn^tsy  
template < typename T2 > 1G'`2ATF*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3 Lsj}p  
} ; ~E^,=4  
U"4?9. k  
同时,holder的operator=也需要改动: >xn}N6Rj2~  
awUx=%ERtA  
template < typename T > fQ=MJ7l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }AvcoD/b  
  { ^@_m "^C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fn/7wO$!  
} S"hTE7`   
S$^ RbI  
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。 GzTq5uU&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X*7\lf2  
@AYo-gf  
return l(rhs) = r; =?(~aV  
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。 Mf#83 <&K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: UYtuED  
o(Cey7  
template < typename Tp > 02k4 N%  
class constant_t xlR2|4|8  
  { 35x 0T/8  
  const Tp t; hwDbs[:  
public : X5*C+ I=2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ow'lRHZ  
template < typename T > ez9k4IO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const rqlc2m,<-p  
  { irZFV  
  return t; Kw`VrcwjT  
} eb8w~   
} ; s $*'^:   
x)_@9ldYv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <_./SC  
下面就可以修改holder的operator=了 ;!T{%-tP  
?n\*,{9  
template < typename T > .~gl19#:T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nB ".'=  
  { Jj^GWZRu  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); w_iamqe,  
} (:+>#V)pZ  
T^}  
同时也要修改assignment的operator() X+n`qiwq  
*}):<nB$^  
template < typename T2 > TjBY 4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <[/%{sUNC  
现在代码看起来就很一致了。 ozr9>b>M  
2`= 6%s  
六. 问题2:链式操作 :;!\vfZbU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'iLH `WE  
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。 {hO`6mr&t  
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。 t=#Pya  
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。 cDXsi#Raj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VRW] a  
AP\ofLmq  
template < typename T > v1.q$ f^(  
struct result_1 Us~ X9n_F  
  { !z zW2>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lKEa)KF[  
} ; Y#01o&f0n  
8)\M:s~7&  
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: qOG}[%<^n7  
[W,-1.$!dM  
template < typename T > n|4;Hn1V  
struct   ref hD<f3_k  
  { XL}<1- }  
typedef T & reference; ~mN% (w!^  
} ; )J3kxmlzQ  
template < typename T > ".~{:=  
struct   ref < T &> uC]Z8&+obb  
  { 7=*VpX1  
typedef T & reference; | H ;+1  
} ; IGAzE(  
O:.,+,BH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Cj;/Uhs  
r FL$QC2  
template < typename T > c~dM`2J,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tO.$+4a  
  { swpnuuC-  
  return l(t) = r(t); "L2m-e6  
} :a< hQ|p  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 czBi Dk4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xUYow  
oaDsk<(j;R  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 [D'Gr*5~{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3LlU]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 px9>:t[P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2go>  
最后的布局是: 1=Ilej1  
                Add f8:$G.}i  
              /   \ p`+VrcCBOd  
            Divide   5 /4joC9\AB  
            /   \ I*1S/o_xI  
          _1     3 Eo{EKI1  
似乎一切都解决了?不。 Ws49ImCB  
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。 X$wehMBX  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 9|!j4DS<  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: }&G]0hCT!  
IvW@o1Q  
template < typename Right > ?G/hJ?3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +CTmcbyOi  
Right & rt) const }BN\/;<A  
  { F$hZRZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ud3""C5B  
} N5 q725zJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Qp!Y.YnPd_  
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。 *PM}"s  
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。 IF?xnu  
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。 -WT3)On  
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。 e!o(g&wBj  
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? cj(X2L  
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: hswTn`f  
<FmBa4ONU  
template < class Action > XS0V:<+,  
class picker : public Action {~GR8 U  
  { WaYO1*=  
public : FWTx&Ip  
picker( const Action & act) : Action(act) {} MtG_9-  
  // all the operator overloaded +(ny|r[#  
} ; p~bkf>  
3B,QJ&  
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。 o?!uX|Fy  
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: 0MpS4tW0=  
KZK,w#9.  
template < typename Right > s[-]cHQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]A!.9Ko}u  
  { hmGdjw t$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <7g Ml  
} [(c L/_  
,z66bnjO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (G5xkygR9  
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。 OKQLv+q5K)  
M j~${vj  
template < typename T >   struct picker_maker `45d"B I  
  { POBpJg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _ +KmNfR  
} ; glor+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B/Ba5z"r$  
  { #S i|!  
typedef picker < T > result; 3Hm7 uBZ  
} ; caD5Pod4  
,35Ag#va  
下面总的结构就有了: h3h8lt_ |  
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。 P{lh)m>  
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。 j<$R4A 1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 f8!l7{2%q  
至此链式操作完美实现。 sfC@*Y2XT  
;Prg'R[o;  
2k3 z'RLG  
七. 问题3 FR'b`Xv:  
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。 _5h0@^m7y  
p#M!S2&z  
template < typename T1, typename T2 > 3o7xN=N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B&nw#saz.  
  { v@,XinB[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N<b D  
} n1)'cS5}  
' C6:e?R  
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: Y~GUR&ww0n  
w)<4>(D  
template < typename T1, typename T2 > m~Me^yt>}  
struct result_2 nh|EZp]  
  { Spc&X72I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W]~ZkQ|P  
} ; 2;R/.xI6v  
W^ClHQ"Iy  
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? `1_FQnm)  
这个差事就留给了holder自己。 *(VbPp_H_  
    ^8\Y`Z0%  
\I xzdFF#  
template < int Order > Wy,"cT  
class holder; w#d} TY  
template <> 0hZxN2r  
class holder < 1 > s'AQUUrb <  
  { q @*UUj@   
public : [+7"{UvT  
template < typename T > I~'gK8<e7  
  struct result_1 rUvwpP"k  
  { ]kH}lr yG  
  typedef T & result; PoY>5  
} ; vF+YgQ1H  
template < typename T1, typename T2 > >2t cEz%  
  struct result_2 ^s.oZj q  
  { Z#@6#S`  
  typedef T1 & result; Bx%=EN5.  
} ; V!}L<cN  
template < typename T > 1+FYjh!2t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eFes+i(35  
  { U!_sh<  
  return (T & )r; =yo=q)W  
} Rgs3A)[`d/  
template < typename T1, typename T2 > gBfX}EK7F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 78^Y;2 P]W  
  { pV_}Or_  
  return (T1 & )r1; 0ZFB4GL  
} 7:ckq(89  
} ; I_K[!4~Kn  
\S'cW B  
template <> cyDiA(ot&  
class holder < 2 > G@;Nz i89  
  { 0\QYf0o   
public : ]C+eJ0"A  
template < typename T > Lq3(Z%  
  struct result_1 -Zttj/K  
  { IBzHR[#,^  
  typedef T & result; il=?of\,i  
} ; +|)zwe  
template < typename T1, typename T2 > %!>k#F^S  
  struct result_2 KPD@b=F  
  { J: L-15  
  typedef T2 & result; sn2r >m3  
} ; IQ o]9Lx  
template < typename T > Cl%V^xTb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p.qrf7N$  
  { ngtuYASc  
  return (T & )r; axHxqhO7zp  
} K lPm=  
template < typename T1, typename T2 > +k# mvPq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =mDy@%yx!  
  { &8R-C[A  
  return (T2 & )r2; mxtlr)  
} 6(!,H<bON  
} ; 39'X$!  
hB?U5J  
1x^W'n,HtK  
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> >。 -i| /JH  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: s{b0#[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /5Gnb.zN)  
t sC z+MP  
return l(i, j) = r(i, j); *g}vT8w'}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [~zE,!  
s0x@ u  
  return ( int & )i; Y j ,9V],  
  return ( int & )j; {"qW~S90YO  
最后执行i = j; >b[4  
可见,参数被正确的选择了。 C@l +\M(  
@B}&62T  
F(0pru4u  
a,en8+r ]  
#c8"  
八. 中期总结 C?_t8G./_  
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: .H*? '*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4nX'a*'D~}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 A- <.#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor AX!Md:s  
/3xFd)|Ds  
2gK p\!  
BV_a-\Sa=  
=|DkD- O  
rd f85%%7  
九. 简化 ?j},O=JFn  
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。 +btP]?04  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *<#]&2I  
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: si+5h6I.}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /9t*CEu\  
  +-*/&|^等 4AG&z,[  
2. 返回引用。 [qc6Q:  
  =,各种复合赋值等 z{<q0.^EFh  
3. 返回固定类型。 _.s\qQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 72B zvY.  
4. 原样返回。 +4p2KYO  
  operator, C/grrw  
5. 返回解引用的类型。 \, X?K  
  operator*(单目) P17]}F``  
6. 返回地址。 $n_sGr  
  operator&(单目) Rqv+N]  
7. 下表访问返回类型。 T`0`]z!~  
  operator[] Mz% d_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]xVL11p  
  operator<<和operator>> SO8|]Fk  
*o2_EqXL*  
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。 GtGyY0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k_.j%  
tL|L"t_5x  
template < typename Left > p]J]<QaZD  
struct value_return Cys/1DkE  
  { g tSHy*3]  
template < typename T > g]TI8&tP!L  
  struct result_1 fitK2d   
  { [jmAMF<F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +L<w."WG  
} ; ir1RAmt%  
+LU).  
template < typename T1, typename T2 > 1dXO3hot  
  struct result_2  T!O3(  
  { cmC&s'/8`D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; TO;]9`~;Mu  
} ; 3mnLV*aRt  
} ; J>&dWKM3  
YC+ZVp"v  
//@sktHsw(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (kD?},Z  
 _j?=&tc  
下面我们来剥离functor中的operator() tL 9e~>,`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 55)ep  
xDAA`G  
return l(t) op r(t) {U2| ):  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]'z ^Kt5S  
return op l(t) fjzr8vU}C  
return op l(t1, t2) 22H=!.DJ  
return l(t) op S7\jR%p b  
return l(t1, t2) op M4$4D?  
return l(t)[r(t)] 8~XI7g'5x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9/^Bj  
I "+|cFq.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 62KW HB9S  
单目: return f(l(t), r(t)); >G -?e!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  MYW 4@#  
双目: return f(l(t)); OYCFx2{  
return f(l(t1, t2)); ,4?|}xg  
下面就是f的实现,以operator/为例 hJL0M!  
3hpz.ISk  
struct meta_divide E t[QcB3  
  { hgMnO J  
template < typename T1, typename T2 > .<|4PG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y$DgL h  
  { OAQ O J'  
  return t1 / t2; N"Nd$4  
} RM=+ZmA  
} ; "q#kh,-C  
M<me\s)  
这个工作可以让宏来做: 0.,&B5)  
M}RFFg  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ kv FOk  
template < typename T1, typename T2 > \ 7G #e~,M5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d3q/mg5a  
以后可以直接用 4pHPf<6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k?*DBXJv  
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 =u1w\>(2Y  
(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。。。) ,)\5O0 D6  
1x5CsmS  
L.~]qs|G/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 "7u"d4h-:(  
H@bmLq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7'l{I'Z  
class unary_op : public Rettype x#xO {  
  { ?p\II7   
    Left l; 7m)ykq:?  
public : 7=[O6<+o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} J!gWRw5  
-O q=J;  
template < typename T > 29E@e]Y,`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o\Vt $  
      { p[+me o  
      return FuncType::execute(l(t)); LFry?HO,D  
    } Rhxm)5+  
loVvr"&g  
    template < typename T1, typename T2 > XzwQ,+IAr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zvw3C%In  
      { 9MlfZsby  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %b'VEd7  
    } wUPywV1UO  
} ; WYd,tGz  
W}i$f -K  
m&vYZ3vK[  
同样还可以申明一个binary_op ~.=!5Ry  
z.F+$6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <'yC:HeAwD  
class binary_op : public Rettype 9w<_XXQ  
  { ]d;/6R+Vs  
    Left l; RIpq/^Th  
Right r; ~8 a>D<b  
public : @G-k]IWi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xRZT  
tqk6m# @(  
template < typename T > `v+O5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wAwH8xLU  
      { zEL[%(fnc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ljs(<Gm)-  
    } p%qL0   
B=xZkc  
    template < typename T1, typename T2 > NjMLq|X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H[yLl v  
      { Sgk{NM7|k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %R5MAs&-5  
    } -]MP,P%  
} ; tm#y `1-  
 JS.' v7  
0-O.*Q^  
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 2xxwQwg8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X-WvKH(=w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) fmyS# 6"  
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。 dfd%A" I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B{u.Yc:  
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。。。 F?4'>ZW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *qOCo_=P8  
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) ;a77YL TQ  
下面是修改过的unary_op &3/H P)*<]  
YLd%"H $n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *wx^mB9  
class unary_op +Rd{ ?)2~  
  { 25KZe s)  
Left l; U?C{.@#w  
  O/"&?)[v  
public : 7im;b15j`'  
"qp_*Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} tHo/uW_~I  
c8W=Is`  
template < typename T > ;]ew>P)  
  struct result_1 !(tJZ5  
  { +\m!# CSA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; eW<hC (  
} ; Sgy~Z^  
JFkjpBS  
template < typename T1, typename T2 > aDEP_b;  
  struct result_2  'Z}$V*  
  { HAdm,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =ZL2 0<TeH  
} ; NP/2gjp  
sbIhg/:ok  
template < typename T1, typename T2 > ZU6a   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Darkj>$\  
  {  8eLL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \Ki#"%S  
} tr+~@]I+  
~+ur*3X  
template < typename T > /PS]AM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sP8B?Tn1W  
  { ^9E(8DD  
  return OpClass::execute(lt(t)); !(o2K!v0  
} D/>5\da+y  
a-=apD1RvG  
} ; w+D5a VJ  
|U0@(H  
9_$Odc%]  
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 `Nr7N#g+u  
好啦,现在才真正完美了。 Qgi:q  
现在在picker里面就可以这么添加了: "+_0idpF  
tx-bzLo\  
template < typename Right > osI(g'Xb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )2hoO_l:  
  { wkw/AZ{27  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wxrT(x|  
} #nz$RJsX  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 )I9(WVx!]  
vZsVxx99  
2 {0VyLx  
Q0q$ZK6C  
:Tl?yG F  
十. bind } U.B$4Q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 L1BpY-=  
先来分析一下一段例子 'z:p8"h}  
b.+\qaR  
.(ir2g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ya=51~ by"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I'hQbLlG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pj6Cvq4bD  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 M IJ~j><L  
我们来写个简单的。 Sq QB>;/p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fZC,%p  
对于函数对象类的版本: nm.d.A/]Z  
v2Y=vr  
template < typename Func > ){~.jP=-#  
struct functor_trait 1g+<`1=KT  
  { V}?5=f'  
typedef typename Func::result_type result_type; 1F/&Y}X  
} ; @So"(^  
对于无参数函数的版本: ~sD'pS  
/j As`"U  
template < typename Ret > T~Cd=s(T"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ' r/1+.  
  { DFMWgBL  
typedef Ret result_type; ua-p^X`w  
} ; y C#{nUdw  
对于单参数函数的版本: 511q\w M  
Heu@{t.[!D  
template < typename Ret, typename V1 > xh$[E&2u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b;vO`  
  { YzqhFFaj.  
typedef Ret result_type;  V Euv  
} ; D6pk !mS  
对于双参数函数的版本: Z)~ 2{)  
_JS'~ JO3{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &V$R@~x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YQOGxSi  
  { h?sh#j6  
typedef Ret result_type; c-F&4V  
} ; >8so'7(  
等等。。。 YuZnuI@m9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]M/w];:  
:%gBcL9T  
template < typename Func > (0r6_8e6xv  
struct func_return e [n>U@  
  { Y9N:%[ :>W  
template < typename T > (;N_lF0  
  struct result_1 ~JJv 2  
  { *zcH3a,9"x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `/O_6PQ}  
} ; Nbda P{{  
p|%)uA3'/  
template < typename T1, typename T2 > JT+P>\\];'  
  struct result_2 {<lV=0]  
  { N*#SY$!y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; })Jp5vv  
} ; _]g6 3q  
} ; :n=+$Dq  
R0>L[1o  
'@FKgy;B)-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sx;1V{|g  
y< 84Gw_  
template < typename Func, typename aPicker > 5o?bF3  
class binder_1 #X+)  
  { 6m9Z5:xG  
Func fn; B!Y;VdX  
aPicker pk; g?ft;kR6S  
public : uv$y"1'g  
>}iYZ[ V  
template < typename T > 51A>eU|  
  struct result_1 j<[<qU:  
  { uAP|ASH9T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Lqt]  
} ; 4D8q Gti  
f`Nu]#i  
template < typename T1, typename T2 > {,m!%FDL  
  struct result_2 L_(|5#IDw  
  { .3[YOM7h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |b@-1  
} ; KM6r}CDHs  
"(5M }5D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w*?JW  
F 1BPzRo`  
template < typename T > ^U52 *6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |cH\w"DcXw  
  { T SOt$7-  
  return fn(pk(t)); p8Pvctc  
} ?@ O[$9y  
template < typename T1, typename T2 > z;-2xD0&U[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P _9O8"W  
  { )vw3Y88  
  return fn(pk(t1, t2)); ~o+u:]  
} j=7]"%  
} ; `'~|DG}a  
/)|*Vzu  
GB0] |z5  
一目了然不是么? [mhY_Hmz]  
最后实现bind -C\m' T,1  
`O#y%*E  
| .PLfc;  
template < typename Func, typename aPicker > [p(Y|~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~ 60J  
  { )Aj~ xA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f@ySTz;u  
} RtSk;U1  
rHMsA|xz6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t{$t3>p-t  
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。 Cu}Rq!9i  
`.n[G~*w~1  
十一. phoenix E@?jsN7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: " `lRX  
# H4dmnV  
for_each(v.begin(), v.end(), ruoiG?:T  
( "B.l j)  
do_ >LjvMj ]  
[ CEwG#fZ  
  cout << _1 <<   " , " zU(U^  
] Ls9G:>'rR  
.while_( -- _1), do G&qXw  
cout << var( " \n " ) ) yjHABGJ  
) &AW?!rH  
); `jP6;i  
DJeG  
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: b.$Gc!g  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ~(}zp<e|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +_+}^Nf]Y3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R!:1{1  
k+&|*!j  
%hY+%^k.  
template < typename Cond, typename Actor > }lhJt|qc  
class do_while /q8n_NR  
  { \OOj]gAe  
Cond cd; vQA: \!  
Actor act; tvP"t{C6,  
public : JTx&_Ok#  
template < typename T > REw!@Y."  
  struct result_1 tvI~?\Ylj  
  { 3dXyKi  
  typedef int result_type; ) ~X\W\  
} ; 4rv3D@E  
FX\ -Y$K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m@OgT<E]_  
c" yf>0  
template < typename T > KVJiCdg-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DI+kO(S  
  { -B R&b2  
  do Ucv-}oa-?  
    { HZR~r:_ i  
  act(t); NX$$4<A1  
  } \s [Uq  
  while (cd(t));  F`f#gpQ  
  return   0 ; R7+k=DI  
} ! XA07O[@  
} ; e%"L79Of6)  
ceAK;v o  
lv,<[Hw1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). < jfi"SJu  
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。 SZE X;M  
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。 koe&7\ _@  
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。 \3x,)~m  
下面就是产生这个functor的类: QO0T<V  
BH\qm (X  
aiea& aJ  
template < typename Actor > zf#V89!]C"  
class do_while_actor j&ddpS(s  
  { 4u A ;--j  
Actor act; g {wDI7"<q  
public : JeuW/:Wv  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &`{%0r[UD#  
87y$=eZ  
template < typename Cond > Jo_h?{"L{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?:~ `?  
} ; wC;N*0Th  
]e 81O#t3  
SxNs  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^qGH77#z  
最后,是那个do_ #|)GarDG  
VMsAT3^w  
J=5G<  
class do_while_invoker 5{VrzzOK}  
  { 9_oIAn:<  
public : o1 QK@@}  
template < typename Actor > -_v[oqf$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ust>%~<  
  { P6dIU/w  
  return do_while_actor < Actor > (act); h$y1"!N(  
} (:-=XR9A`  
} do_; yin"+&<T  
}B^KV#_{S  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L9&Z?$6J_p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a'rN&*P  
最后来说说怎么处理break和continue ^!!@O91T  
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。 $D1Pk  
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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