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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lq%s/l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 HX=`kkX  
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, wiFckF/  
 z!F?#L5  
t;4{l`dk  
`[:f;2(@  
  class filler  Ng-3|N  
  { Pd@?(WQ  
public : ^$T>3@rDB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1= <Qnmw  
} ; Y)a 7osML  
@|cas|U.r  
r-!8in2  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: e8gD(T  
"C0oFRk  
-bs~{  
h\20  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M&>Z[o  
|~Z+Xl a  
M"V?fn'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E8V,".!+E  
g!K(xh EO  
Y]Xal   
)9PQ j  
二. 战前分析 VvPTL8Z  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \.*aC)  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 lJKU^?4S8  
&]ImO RN  
IRcZyry  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :Tjo+vw7$H  
  /* --------------------------------------------- */ xl<Cstr  
vector < int *> vp( 10 ); "4ovMan  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N 2x\O~7  
/* --------------------------------------------- */ -ff*,b$Q/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #PFf`7b,z  
/* --------------------------------------------- */ U`:$1*(`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \6sp"KqP  
  /* --------------------------------------------- */ eR;cl$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RE*SdazY?  
/* --------------------------------------------- */ #^eviF8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Dpof~o,f  
T"dEa-O  
^Ji5)c  
,c7 8O8|  
看了之后,我们可以思考一些问题: rt."P20T  
1._1, _2是什么? Z!ub`coV[  
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。 0h#' 3z<  
2._1 = 1是在做什么? Gh@QR`xxc  
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。 c"fnTJXr79  
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。 M#2DI?S@  
Mb+cXdZb  
Blf;_e~=[j  
三. 动工 ^Dd$8$?[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: mF#{"  
~xzRx$vU  
^OYar(  
\f%jN1z  
template < typename T > ~I!7]i]"*?  
class assignment nKV1F0-  
  { vu1F  
T value; U*,5t81  
public : $%sOL( r  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4GaF:/  
template < typename T2 > Dmn6{jy P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hPH= .rX  
} ; e6]u5;B r  
72Ft?;R  
N0/DPZX7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?mrG^TV^+r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /Wk\ 6  
LUJKR6oT{>  
 :3u>%  
@@_f''f$  
  class holder @Vc*JEW  
  { H}X3nl\]  
public : k%Jw S_F  
template < typename T > q]<cn2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gNN{WFHQX:  
  { @e+QGd;}  
  return assignment < T > (t); p)Z$q2L  
} g)2}`}  
} ; =3l%ZL/  
 s y#CR4X  
}<A\>  
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: fnwtD *``  
F}.<x5I-;h  
  static holder _1; $^d,>hJi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Xb3z<r   
L)J0T Sh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (|"K sGl  
而不用手动写一个函数对象。 b`fPP{mG  
X> =`{JS1  
_KC()OIeC  
B&`#`]  
四. 问题分析 dz&8$(f,  
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。 i5q VQo  
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。 wjQu3 ,Cj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hH|3s-o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j:\MrYt0H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i\2~yXw\  
Z6A*9m  
五. 问题1:一致性 ]xfu @''  
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?| Tf<1Z{9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 F3i+t+Jt  
Hq3"OMGq  
struct holder z45ImItH  
  { q:+,'&<D  
  // $62!R]C9\  
  template < typename T > O}"VK  
T &   operator ()( const T & r) const ( n|PLi  
  { (%YFcE)SRS  
  return (T & )r; M)#aX|%Mh  
} -]\UFR  
} ; v:nm#P%P  
tc.R(F96  
这样的话assignment也必须相应改动: 5ZSV)$t  
8dNwi&4  
template < typename Left, typename Right > 7q^o sOj"  
class assignment $&I##od  
  { S{zi8Oc6  
Left l; :4;ZO~eq!  
Right r; F /IXqj  
public : D({% FQ"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }v"X.fa^  
template < typename T2 > OV_Y`u7YR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } nK)U.SZ  
} ; "FwbhD0Gb  
JUt 7  
同时,holder的operator=也需要改动: |^[]Oy=  
2I* 7?`  
template < typename T > Q &<:W4N*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O=?WI  
  { J 6D?$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); D4$;jz,,  
} ?<STt 9  
4#1[i|:M  
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。 MuQyHEDF  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bx_`S#*N  
QX1QYwcmG  
return l(rhs) = r; ]v{f!r=}  
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。 , `ST Va-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *Fi`o_d9[`  
0&mOu #l  
template < typename Tp > xT6&;,|`  
class constant_t J\^ZRu_K  
  { wC+_S*M-K  
  const Tp t; f 0A0uU8y  
public : $!)Sgb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rlEEf/m:  
template < typename T > 3(0k!o0 "  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B"rnSui  
  { >RZ]t[)y  
  return t; GVP"~I~/:  
} sEP-jEuwG  
} ; +P:xB0Tm D  
/Uth#s:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %5Hsd  
下面就可以修改holder的operator=了 y !)  
4wk-f7I(  
template < typename T > B8 ;jRY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (&HAjB  
  { l?2(c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); eM Ym@~4  
} m7}PJ^*b  
78zjC6}`  
同时也要修改assignment的operator() "Ah (EZAR  
6bF?2 OC  
template < typename T2 > . J[2\"W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } RZ 4xR  
现在代码看起来就很一致了。 x(pq!+~K  
r!:W-Y%&#  
六. 问题2:链式操作 BB@I|)9O(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hqrI%%  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  O_^O1  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 VtIPw&KHW  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 tl9=u-D13@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct NsDJ q{  
XN65bq  
template < typename T > {,EOSta  
struct result_1 l}odW  
  { J%}9"Q5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yZk HBG4  
} ; W _j`'WN/  
2c:H0O 0o  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: NJK?5{H'  
:a$ZYyD  
template < typename T > 4bXAA9"  
struct   ref Y8!T4dkn  
  { [GKSQt{)  
typedef T & reference; 7 +A-S9P)  
} ; AdBF$nn[  
template < typename T > +bK[3KG4F5  
struct   ref < T &> l*]9   
  { .C=&` ;Vs  
typedef T & reference; c*MSd  
} ; rx`G* k{X  
K8E:8`_cx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V"":_`1VW  
VesW7m*z  
template < typename T > QYDTb=h~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const T{=.mW^ x  
  { `< 8Fc`;[  
  return l(t) = r(t); pL`snVz  
} !R,9Pg*Ey  
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。 V+M2Gf  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !M:m(6E1  
=uKGh`^[  
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 lSP{9L6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0 [6llcuj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K@xp!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 W"9iFj X  
最后的布局是: ^Q8m) 0DP  
                Add E\!:MCL  
              /   \ oiAU}iK:  
            Divide   5 y@g{:/cmO  
            /   \ _DfI78`(  
          _1     3 wP3PI.g-g  
似乎一切都解决了?不。 3}O.B r|  
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。 2 =tPxO')B  
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。 20gPx;  
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: 6suB!XF;  
]7kq@o/7  
template < typename Right > SxXh N  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2L.UEAt  
Right & rt) const N^|r.J  
  { uF5d ]{Qt  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fX G+88:2  
} /:dVW" A|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 UNocm0!N'  
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。 }|f\'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。 K/oPfD]  
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。 @Zd+XWFw  
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*Vx^k$  
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? IDBhhv3ak  
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: `9Ngax=_  
HCQv"i}-  
template < class Action > C|"T!1MlY4  
class picker : public Action z2t;!]"'l  
  { _%l+v  
public : Faa:h#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y<PPO6u7  
  // all the operator overloaded Q3%a=ba)h  
} ; #c4LdZu9  
EH3jzE3N  
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。 9In&vF7$  
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>"gO9j  
?t)y/@eG  
template < typename Right > P;KbS~ SlC  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H*|Bukgt/M  
  { =YA%= d_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8!>uC&bE8  
} PGT!HdX#{  
%H<w.]>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @babgP,  
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。 T'XAcH  
_1y|#o  
template < typename T >   struct picker_maker 2EE/xnwX  
  { F)e*w:D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "+nURdicO  
} ; l=9 &  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !dhZs?/UI  
  { 9 K$F.{cx  
typedef picker < T > result; %9mB4Fc6b)  
} ; B>X+eK  
1sc #!^Oo  
下面总的结构就有了: 9ciL<'H\  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 9][Mw[k>  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (]1le|+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 i04Sf^  
至此链式操作完美实现。 c'`7p/l.  
eV9:AN}K=  
.U5+PQN  
七. 问题3 +\Q6Onqr  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ' 1P_*  
N0 ?O*a  
template < typename T1, typename T2 > D{BH~IM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }T,E$vsx  
  { 4vqu(w8 L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w5n>hz_5  
} NlcWnSv  
DvOg|XUU0  
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: |xKB><  
^;@Bz~Z  
template < typename T1, typename T2 > k}T~N.0  
struct result_2 ui 2RTAb  
  { <Isr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eHnC^W}|s  
} ; 8#Z$}?W  
&OzJ^G\o  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Q^39Wk@  
这个差事就留给了holder自己。 uDoSe^0  
    fs)O7x-B(  
9(X *[X#  
template < int Order >  %;W8;  
class holder; m9e$ZZG$  
template <> ! h4So4p  
class holder < 1 > ^Ws~h\{%  
  { um8ZhXq  
public : J7cqnj  
template < typename T > D3^v[>E2  
  struct result_1 T >-F~?7Sv  
  { ` jUn  
  typedef T & result; >LLzG  
} ; Q  o=  
template < typename T1, typename T2 > t]&n_]`{.  
  struct result_2 ^9{ 2  
  { "t\9@nzdX  
  typedef T1 & result; IS=)J( 0  
} ; QM_~w \  
template < typename T > H+ M ~|Ju7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ppp&3h[dW)  
  { &Y#9~$V=  
  return (T & )r; QiRzA4-zq  
} 9QX{b+}"e  
template < typename T1, typename T2 > D 3HB`{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >=Rb:#UM  
  { jgMWjM6.  
  return (T1 & )r1; EhVnt#`Si  
} r}5GJ|p0  
} ; 1Gqtd^*;  
dl;A'/(t  
template <> |ITg-t  
class holder < 2 > U NAuF8>K  
  { ?t%5/  
public : <_Lo3WGwc  
template < typename T > #UI`G3w<  
  struct result_1 }}xR?+4A  
  { -OW$  
  typedef T & result; 0yZw`|Zh[  
} ; 34l=U?  
template < typename T1, typename T2 > D@ lJ^+  
  struct result_2 ){(cRB$  
  { Ud9\;Qse  
  typedef T2 & result; ]E3g8?L  
} ; ;kFp)*i  
template < typename T > 23fAc"@ B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7yj2we  
  { G^OSXf5  
  return (T & )r; =1JRu[&]8  
} o. _^  
template < typename T1, typename T2 > So 5{E 4[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v|'N|k l  
  { {38aaf|'/  
  return (T2 & )r2; .5z|g@ 6  
} ZuhT \l  
} ; tO0+~Wm  
}hf*Jw  
=0-qBodbl  
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> >。 x SUR<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |UaI i^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q6>vF)( -  
b$ eJH  
return l(i, j) = r(i, j); IpP0|:}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d^Wh-U  
2#[Y/p  
  return ( int & )i; p?h;Sv/  
  return ( int & )j; Qp54(`  
最后执行i = j; *~"`&rM(  
可见,参数被正确的选择了。 ) jvkwC  
h ^c'L=dR  
D0P% .r"v  
",+uvJT1O  
c%dy$mkqgK  
八. 中期总结 ,ym;2hJ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: !L _ SHlU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tvUvd(8 w  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 WWL Vy(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 525 >=h  
`3KprpE8v  
Ed-gYL^<  
m0,9yY::wj  
]4yvTP3[Rm  
6b|`[t  
九. 简化 l.juys8s  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ""d>f4,S  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m0"\3@kB  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: o~K2K5I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (AYS>8O&  
  +-*/&|^等 1sjn_fPz  
2. 返回引用。 ihWz/qx&q  
  =,各种复合赋值等  R'/wOE2  
3. 返回固定类型。 %},gE[N!J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o;mIu#u  
4. 原样返回。 o0L#39`' g  
  operator, * 2%e.d3"M  
5. 返回解引用的类型。 Uz|]}t5V  
  operator*(单目) \7/_+)0}'  
6. 返回地址。 G= cxc_9  
  operator&(单目) { 1%ZyY  
7. 下表访问返回类型。 >B  
  operator[] pxx(BE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r\d:fot  
  operator<<和operator>> clw91yrQn  
=@ZtUjcJx  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +a-@ !J~:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xW =$j|  
Ol[gck|~  
template < typename Left > o }A #-   
struct value_return ea0tx3'  
  { zIFL?8!H9{  
template < typename T > ^mpB\D)q  
  struct result_1 @UX@puK`/  
  { ;vdgF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; sCQup^\  
} ; oNZ W#<K  
[{F7Pc  
template < typename T1, typename T2 > !@ {[I:5  
  struct result_2 SZ{cno1`  
  { b<AE}UK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; lg >AWTW[  
} ; dA/o4co  
} ; |vz;bJG  
zDyeAxh4  
xUi!|c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QJWES%m`  
9Oyi:2A  
下面我们来剥离functor中的operator() #ya|{K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x 5Dt5Yp"o  
zI!R-Nb  
return l(t) op r(t) (H+[^(3d2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v:MS0]  
return op l(t) 2TEeP7  
return op l(t1, t2) K)&XQ`&  
return l(t) op 8$UZL  
return l(t1, t2) op vw] D{OBv*  
return l(t)[r(t)] tQ JH'YV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \)ZX4rs{8  
t[,T}BCy.  
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: ddDJXk)!0  
单目: return f(l(t), r(t)); ?]D+H%3[$i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #0^3Wm`X;  
双目: return f(l(t)); ws>Iyw.u  
return f(l(t1, t2)); l0\>zWLZZ9  
下面就是f的实现,以operator/为例 !a(qqZ|s  
j jT 2k  
struct meta_divide */dh_P<Yj  
  { Y~hd<8 ~  
template < typename T1, typename T2 > \w[ZY$/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /{ MH'  
  { 2G5!u)  
  return t1 / t2; '3UIriY6  
} GdeR#%z  
} ; iH}rI'U.  
; 9&.QR(  
这个工作可以让宏来做: O\F^@;] F6  
5uJP) S?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FJ,\?ooGf  
template < typename T1, typename T2 > \ W<N QU f[=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9hLmrYNM1  
以后可以直接用 b;`#Sea  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VE"0 VB.  
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 &R FM d=  
(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。。。) 5YG@[ic  
K<  
_B7?C:8Q-  
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 YSz$` 7i  
hPi :31-0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0R5^p  
class unary_op : public Rettype 2td|8vDA  
  { -kri3?Y,  
    Left l; X.AWs=:-  
public : 'j<:FUDJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2N8sq(LK{  
^@LhUs>3  
template < typename T > V?V)&y] 4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nw$[a$^n  
      { ^AjYe<RU}  
      return FuncType::execute(l(t)); 9Bvn>+_K  
    } l)rvh#D  
awSS..g}L  
    template < typename T1, typename T2 > a0/n13c?G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3G/ mB  
      { ^%8Hvy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); z'} =A  
    } c;8"vJ  
} ; -f;j1bQ  
5nM9!A\D  
>-|90CSdSJ  
同样还可以申明一个binary_op < J<;?%]  
`ToRkk&&>{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k1Mxsd  
class binary_op : public Rettype GgpQ]rw  
  { #b"5L2D`y'  
    Left l; qqt.nrQ^  
Right r; NZ+?Ydr8k  
public : 'oHOFH9:{b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W "\tkh2  
vz #wP  
template < typename T > }!yD^:[ 5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yc%E$g  
      { !%RJC,X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #9hXZr/8  
    } x [{q&N!"`  
vu'!-K=0  
    template < typename T1, typename T2 > SL\y\G aV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zr;Y1Xt4  
      { rb}wv16?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 23\j1?  
    } : ` 6$/DK  
} ; id#k!*$7  
pJ$N@ID  
I bv_D$cT  
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 At[n<8_|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mp+\!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9>[.=  
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。 j#nO6\&o  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8T.5Mhx0jS  
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。。。 #SihedWi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1l|A[ G  
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) &DbGyV8d"|  
下面是修改过的unary_op 0q>NE <L  
$kD`$L@U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4z0R\tjT  
class unary_op N9JgV,`  
  { Xx y Bg!R  
Left l; & L.PU@  
  _^xh1=Qr}n  
public : u5{5ts+:  
DtJTnvG~B  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %M;_(jda  
Z*vpQBbu  
template < typename T > H?=pWB  
  struct result_1 O2'bNR  
  { ;(Ajf.i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; iQm.]A  
} ; RLu$$Eb  
hV>4D&<  
template < typename T1, typename T2 > @cS1w'=  
  struct result_2 sx-Hw4.a"  
  { I"F .%re  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -M>K4*%K  
} ; 5}d/8tS  
SN[L4}{  
template < typename T1, typename T2 > '!yS72{$2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g@k#J"Q '[  
  { ,2 g M-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /50g3?X,  
} ;5Wx$Yfx  
_86*.3fQG  
template < typename T > :uIi ?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &Xn8oe  
  { V'Z&>6Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); 68J 9T^84  
} /XW&q)z-Hl  
8=n9hLhqo  
} ; iBtjd`V*  
 [`hE^chd  
{#w 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 6m-:F.k1(  
好啦,现在才真正完美了。 A'~%_}  
现在在picker里面就可以这么添加了: MR?*GI's  
[B"dH-r7  
template < typename Right > :!+}XT7)/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =YXe1$ $  
  { j*eUF-J1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]8xc?*i8  
} {w |dM#  
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。 &sZ9$s:(^  
zldfRo\wl  
)y%jLiQv  
]< s\V-y  
mX<Fuu}E*Z  
十. bind AK@`'$  
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。 m{b ZRkt  
先来分析一下一段例子 jSwtf  
5q(]1|Se i  
Z#OhYm+y  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  /i-xX*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 WNn[L=f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (b/A|hl  
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。 .)"_Q/q  
我们来写个简单的。 S1 EEASr!}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [5? 4c'Ev  
对于函数对象类的版本: (xZr ]v ]U  
G%P>A g  
template < typename Func > Hhe{ +W@~  
struct functor_trait yyY~ *Le  
  { `2x H7a-  
typedef typename Func::result_type result_type; {) :%Wn M9  
} ; #gW /qJ  
对于无参数函数的版本: b)on A|  
_KB{J7bs<a  
template < typename Ret > AfbB~LlBq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v"P&` 1=T  
  { Pl rkgS0J  
typedef Ret result_type; F`Dg*O  
} ; ]^J+-c  
对于单参数函数的版本: v`#j  
,:#,}w_HyO  
template < typename Ret, typename V1 > qj~flw1:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mF[o*N*  
  { lZ|L2Yg3uB  
typedef Ret result_type; ||-nmOy  
} ; Vs#"SpH{'  
对于双参数函数的版本: z-EwXE  
B ~fSMB6h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > csH2_+uG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YSR mt/  
  { !_CX2|  
typedef Ret result_type; kz ZDtI)  
} ; q"gqO%Wb|  
等等。。。 qP~WEcH`[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,?l~rc  
K0w<[CO  
template < typename Func > B.89_!/:p  
struct func_return V]I:2k5  
  { =N YgGEFq.  
template < typename T > /y}"M  
  struct result_1 "+=Pp  
  { L'zE<3O'3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uije#cj#O  
} ; y[: ~CL  
/@ y;iJk;  
template < typename T1, typename T2 > yJ!OsD  
  struct result_2 Z[",$Lt  
  { KcC!N{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %'Zc2h&z  
} ; , N53Iic  
} ; &4,WG  
|u@+`4o  
F%xK"l`&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xK(IS:HJ*  
>[ eW">:>K  
template < typename Func, typename aPicker > ')B =|T)  
class binder_1 >T<6fpXuk2  
  { \|CPR6I  
Func fn; 10p8|9rE}B  
aPicker pk; y n SBVb!)  
public : = 96G8hlT  
Zp?4uQ)[W  
template < typename T > 7ftR 4  
  struct result_1 ,4[dLWU  
  { 4&Byl85q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !c%  
} ; qAoAUD m  
'T\dkSJv;V  
template < typename T1, typename T2 > )2xE z  
  struct result_2 {fZb@7?GF  
  { geksjVwPH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^YGTh0$W  
} ; nqT>qS[Z  
!O|ql6^;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3y99O $EAc  
"!O1j r;  
template < typename T > 2d*_Qq1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 089 k.WG  
  { >OV<_(S4  
  return fn(pk(t)); nX|Q~x]  
} ?WQNIX4  
template < typename T1, typename T2 > $B\ H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I,b9t\(6  
  { ?v:ZU~i  
  return fn(pk(t1, t2)); IV'p~t  
} c!It ^*  
} ; YTK^ijmU6x  
MaO"#{i  
gH[,Xx?BN!  
一目了然不是么? Ojq]HM6f  
最后实现bind zJ+3g!  
mzWP8Hlw  
l _+6=u  
template < typename Func, typename aPicker > hoenQ6N^:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) XVt/qb%)r  
  { e+.\pe\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l4rMk^>>  
} ldGojnS  
W^es;5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C-m*?))go  
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。 `5q ;ssu  
yEq#Dr  
十一. phoenix *^] ~RhjB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Tzzq#z&F  
Ytao"R/  
for_each(v.begin(), v.end(), aBhV3Fd[B  
( !SO8O  
do_ b O=yi)  
[ +L0w;wT  
  cout << _1 <<   " , " zvY+R\,in  
] MuwQZ]u  
.while_( -- _1), Ha%F"V*  
cout << var( " \n " ) 2?W7I/F  
) 5rb-U7 /  
); 9'nH2,_  
)0k']g5  
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: n2 {SV  
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 }s_hD`'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j?6X1cMq  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]5' d&f  
06 i;T~Y  
N>|XS ,  
template < typename Cond, typename Actor > PE"v*9k  
class do_while x({H{'9?  
  { /*$hx@ih  
Cond cd; KL [ek  
Actor act; S{#cD1>.  
public : e)H!uR  
template < typename T > EHn"n"Y  
  struct result_1 l>6@:nq|R  
  { o31Nmy Ni  
  typedef int result_type; \( )# e  
} ; hePPxKQ-  
?+0GfIV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R"AUSO|{  
WG u%7e]  
template < typename T > WC,+Cn e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C3'rtY.  
  { pZ(Fx&fy  
  do zR;X*q"T$4  
    { -|S]oJy  
  act(t); (:pq77  
  } dRi5hC$  
  while (cd(t)); l;A,0,i  
  return   0 ; A"v{~  
} 5J2=`=FK  
} ; L<V3KS2y  
+7V{ABfGl  
Oakb'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y&HK1>M_  
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。 Hr<o!e{Y  
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。 7nU6k%_%  
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。 O81X ;JdP3  
下面就是产生这个functor的类: \2 y5_;O  
a:TvWzX,  
.|qK +Hnc  
template < typename Actor > P>ceeoYQuA  
class do_while_actor >EsziRm  
  { [, RI-#n  
Actor act; nl aM  
public :  +=q)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} WE6a'  
)d\ j I  
template < typename Cond > &,\=3 '  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h%; e0Xz|  
} ; J5p"7bc  
oX@ya3!Pz  
j(:I7%3&(*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B(?Yw>Xd[  
最后,是那个do_ ^9OUzTF  
{5r0v#;  
w]b,7QuNz  
class do_while_invoker B vo5-P6XY  
  { Rlnbdb;!k  
public : <ljI;xE  
template < typename Actor > D\w h;r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `\`>0hlu  
  { n79QJl/  
  return do_while_actor < Actor > (act); >d"3<S ; b  
} G+xt5n.%  
} do_; <~TP#uAz  
hz;|NW{u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1g# #sSa6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %*aJLn+]_R  
最后来说说怎么处理break和continue \!IMaB]  
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。 sDr/k`>  
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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