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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \hq8/6=4s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 O%)9t FT  
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, MkYem6  
z44uhRh  
21WqLgT3 4  
z`Q5J9_<cV  
  class filler  $}F]pa[  
  { g9 yCd(2<5  
public : n$P v2qw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Zk/NO^1b  
} ; &6:,2W&s  
8bysg9H0  
}3*h`(Bv7  
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: .*f;v4!  
>3kR~:;  
bF Vd v&  
6d.m@T6~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); RSi0IfG5  
y k5P/H)  
y,r`8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,,Db:4qfjD  
2$Ji4`p}S  
GHlra^  
njX:[_&  
二. 战前分析 g SwG=e\  
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。 QbNv+Eu5  
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 jQr~@15J#  
$XI<s$P%(%  
PRLV1o1#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ljis3{kn""  
  /* --------------------------------------------- */ $Us@fJr  
vector < int *> vp( 10 ); kg61Dgu  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;`+RSr^8$  
/* --------------------------------------------- */ sogbD9Jc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 87Uv+((H  
/* --------------------------------------------- */ 2%<jYm#'z-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }?~uAU-  
  /* --------------------------------------------- */ O}`01A!u;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :aqh8b v  
/* --------------------------------------------- */ \|pAn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); T7T!v  
<F3sQAe  
aK>9:{]ez  
?% X9XH/!  
看了之后,我们可以思考一些问题: `%XgGHiE  
1._1, _2是什么? ^kD? 0Fm  
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。 ^VIUXa  
2._1 = 1是在做什么? G9a%N  
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。 ^(\Gonf<  
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。 vX/A9Qi,U.  
(p?3#|^  
z\h+6FCD  
三. 动工 #-Rz`Y<&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: aK&+p#4t  
vedMzef[@>  
_Ry.Wth  
_%2Umy|  
template < typename T > pzax~Vp  
class assignment tZYI{ m{  
  { nMa^Eq#  
T value; r:5Ve&~  
public : Vtg/,1KQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} /2cI{]B  
template < typename T2 > .fsk DW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +7Lco"\w<  
} ; /C:'qhY,  
xI4I1"/  
j'i42-Lt/p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Yq?I>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i-FUAR  
tN{t-xUgk  
SN{*:\>,  
5An0D V5  
  class holder N Sh.g #  
  { u0Erz0*G4  
public : xs I/DW  
template < typename T > mCt>s9a)H  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &o/4hnHYt  
  { (K6`nWk2  
  return assignment < T > (t); w&"w"  
} =.X?LWKY  
} ; f>5RAg  
ZQkw}3*n  
N &[,nUd  
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: ]k: m2$le  
8T)zB6ng  
  static holder _1; W #L"5pRg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 AMd)d^;  
bVeTseAG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =[K)<5,@  
而不用手动写一个函数对象。 j?f <hQ  
{&#~t4  
ww($0A`ek  
qZJ*J+  
四. 问题分析 ow_y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 6lWFxbh  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 e^NEj1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  ;Z q~w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?a>7=)%AH  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]kkBgjQbS  
B#6pQp$  
五. 问题1:一致性 G\+nWvV7  
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?| +w.Kv ;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _qeuVi=A  
ij(4)=  
struct holder HQ3`:l  
  { !1'-'Q@f  
  // R2O.}!'  
  template < typename T > a9Fm Y`  
T &   operator ()( const T & r) const iEviH>b5  
  { jN%p5nZ^EK  
  return (T & )r; 7vaN&%;E%  
} NceB'YG|  
} ; t/*K#]26  
fHd!/%iG  
这样的话assignment也必须相应改动: {* j^g6;  
"Wk{4gS7l  
template < typename Left, typename Right > r^A#[-VyNP  
class assignment = b<<5N s  
  { N4H+_g|  
Left l; Yc82vSG'  
Right r; WYC1rfd=  
public : As+;qNO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N 2"3~  #  
template < typename T2 > W/r mm*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {?/8jCVd  
} ; `GQiB]Z  
,![Du::1  
同时,holder的operator=也需要改动: ZJ9Jf2 c  
,B%fjcn  
template < typename T > t\pK`DM-[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  C5+`<  
  { So=nB} b[?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  oKYhE  
} aw/7Z`   
@mx$sNDkL  
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。 \$'m ^tVU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7y)=#ZG'R  
*1W, M zg  
return l(rhs) = r; tP`G]BCbt  
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。 QM ZUt  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '}Wu3X  
`(,*IK a  
template < typename Tp > {@V3?pG?p  
class constant_t }xb_s  
  { qo6LC>Qg  
  const Tp t; >&;>PZBPCO  
public : l#b|@4:I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +`*qlP;  
template < typename T > 7w Q+giu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xegQRc  
  { t0bhXFaiE  
  return t; abo>_"9-  
} ~`2&'8  
} ; u`Z0{d  
zr.+'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 nuSN)}b<Q  
下面就可以修改holder的operator=了 Ug7`ez4vw  
`z}vONXpAX  
template < typename T > * -KJh_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ypD<2z^  
  { z!s. 9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +9zJlL^A%  
} VW9>xVd4  
UZje>. ~?  
同时也要修改assignment的operator() {}_Nep/;  
oWp}O?  
template < typename T2 > .Iw ur;/\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .?rbny  
现在代码看起来就很一致了。 _ }E-~I>  
%j'G.*TD  
六. 问题2:链式操作 #2Pr Gz]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *N-;V|{  
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。 U~:N^Sc  
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。 U!&_mD# c  
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。 UzgA26;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v /R[?H)  
b0@>xT  
template < typename T > b4Z`y8=  
struct result_1  R"U/RS  
  { &yx NvyA[u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; AH2 _#\  
} ; /m `}f]u  
s\'y-UITi1  
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: p)B33Z zC  
6a4'xq7  
template < typename T >  8]q  
struct   ref CmEpir{}(  
  { TGU:(J'^  
typedef T & reference; R_Zv'y6  
} ; w9RF2J  
template < typename T > .dx 4,|6  
struct   ref < T &> %G;0T;0L  
  { v B h;  
typedef T & reference; j G-  
} ; I|,pE**T  
Y5dD|]F|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]} 61vV  
q$r&4s)To  
template < typename T > sl/=g   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z Yw;q3"  
  { U;xu/xDRi  
  return l(t) = r(t); Y^52~[w~  
} q#P$'7"  
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。 S6v!GQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U|gpCy  
yND"bF9  
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 .L9']zXc`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '_:(oAi,C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 B*\$ /bk,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !FTNmyM~F  
最后的布局是: 9-0<*)"b>  
                Add ]@v}y&  
              /   \ :e*DTVv8  
            Divide   5 8b|OXWl  
            /   \ u!Xb?:3uj  
          _1     3 & _; y.!  
似乎一切都解决了?不。 2w+U$6e C  
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。 lnS(&`oh\=  
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。 L7'%;?Z  
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: UMV)wy|j  
@;vNX*-J  
template < typename Right > z{9=1XY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const % Y~>Jl  
Right & rt) const dsJm>U)  
  { N0i!l|G6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w OI^Q~  
} .it#`Yz;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vCw<G6tD  
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。 UuU/c-.  
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。 *?/tO, R?  
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。 BZK2$0  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 .XXW|{  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 7R}9oK_I  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: uG!:Z6%p  
C{ EAmv'  
template < class Action > u*3NS$vH  
class picker : public Action UtnZNdl v  
  { nq"evD5  
public : `vd= ec  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ' +j<n[JLC  
  // all the operator overloaded _AFQ>j  
} ; 62)d22  
NzQ9Z1Mxy  
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。 : [q0S@  
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: 'OwyyPBF  
#B8*gFZB  
template < typename Right > A /(lKq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e,>%Z@92(  
  { bB!#:j>(v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8) N@qUV  
} .N,&Uv-  
"- 31'R-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > T.REq4<  
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。 M|q~6oM  
#]CFA9 z  
template < typename T >   struct picker_maker +Y}V3(w9X  
  { `ltN,?/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :_5/u|{  
} ; [}OgSP9i  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :_ROJ  
  { %f j+70  
typedef picker < T > result; {%C*{,#+8q  
} ; LCs__.  
[U>@,BH  
下面总的结构就有了: .Obn&S  
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。 !M7<BD};  
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。 K_~h*Yc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <[Q3rJ  
至此链式操作完美实现。 *)<B0SjT  
<F;v`h|+S  
OoBCY-gj*  
七. 问题3 nOb?-rR  
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。 ZE?f!ifp  
~gE:-  
template < typename T1, typename T2 > %dMqpY7"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L[g0&b%%-  
  { *>NX%by)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >5hhd38  
} MZV_5i@:  
#*9-d/K  
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: .B72C[' c  
hB9Ee@  
template < typename T1, typename T2 > .pPm~2]z  
struct result_2 R!(ZMRMn  
  { >(r{7Qg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sa1h%<   
} ; {D`'0Z1"  
yF13Of^l./  
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? JhHWu<  
这个差事就留给了holder自己。 m/B6[  
    N~^yL<O  
{2&m`D bm  
template < int Order > fB1TFtAh  
class holder; KS}hU~  
template <> ^/U27B  
class holder < 1 > vxFTen{-F  
  { @%/]Q<<q  
public : j}1zdA  
template < typename T > mYxyWB  
  struct result_1 dq\FBwfe  
  { 6at1bQ$  
  typedef T & result; NTo!'p:s  
} ; vb Y3;+M>  
template < typename T1, typename T2 >  6e,xDr  
  struct result_2 .IarkeCtb  
  { 7O5`v(<9n>  
  typedef T1 & result; 5U`ZbG  
} ; oF]cTAqhC.  
template < typename T > j.e0;! (L}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hR#-u1C  
  { F&RgT1*  
  return (T & )r; h!rM^  
} +Y"r71|A6+  
template < typename T1, typename T2 > VU`OO$,W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m: n` g1  
  { fq )vK  
  return (T1 & )r1; VhL{'w7f  
} A4C+5R  
} ; t.T UmJ  
H}hFFI)#Oo  
template <> :bu>],d-8'  
class holder < 2 > &;yH@@Z  
  { b[9&l|y^  
public : /X"/ha!=&D  
template < typename T > ]\-^>!F#K  
  struct result_1 ncu`vYI.  
  { N;Dp~(1 J1  
  typedef T & result; dZ#&YG)?e  
} ; 6!x&LoM  
template < typename T1, typename T2 > vo>d!rVCV  
  struct result_2 `?T#Hl>j  
  { d) f@ 5/<  
  typedef T2 & result; Y3.$G1{#0w  
} ; X cr  =  
template < typename T > <8,o50`B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "Z Htr<+  
  { :y*NM,s  
  return (T & )r; m>USD? i  
} >~%e$a7}+  
template < typename T1, typename T2 > +#U|skl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,}oM-B  
  { qm/Q65>E  
  return (T2 & )r2; :NJ_n6E  
} pl@O N"=[  
} ; ,B?~-2cCz  
OsBo+fwT  
<,o>Wx*1C  
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> >。 W} WI; cI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Lbe\@S   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .2d9?p3Y  
We0.3aG  
return l(i, j) = r(i, j); r/pH_@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Grs]d-xI  
mxor1P#|  
  return ( int & )i; !It`+0S b  
  return ( int & )j; %CWPbk^  
最后执行i = j; D\IjyZ-O  
可见,参数被正确的选择了。 SJD@&m%?[  
9T#;,{VQ  
P96pm6H_;  
+]=e;LN$0  
fYKOJ5f  
八. 中期总结 HhO".GA  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: oFOnjK"|F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %ZHP2j %~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 oFjIA!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor c/c$D;T  
}Zl&]e  
21k5I #U  
NM ]bgpP  
zdXkR]  
$kR N h6  
九. 简化 OL4z%mDZi  
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。 oIUy-|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U(~+o  
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: &-(463  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3u%{dGa  
  +-*/&|^等 z-M3  
2. 返回引用。 9x,RvWTb  
  =,各种复合赋值等 ]Q[p@gLd  
3. 返回固定类型。 jzU.Bu.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d,Y_GCZ7|W  
4. 原样返回。 Y*mbjyt[?X  
  operator, ge]STSM0n7  
5. 返回解引用的类型。 h iNEJ_f  
  operator*(单目) /}-CvSR  
6. 返回地址。 ^vG8#A}]  
  operator&(单目) 6e&>rq6C  
7. 下表访问返回类型。 >0Q|nCx  
  operator[] xf|mlHS+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1lv2@QH9  
  operator<<和operator>> v\(2&*  
2^?:&1:  
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。 apE   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n3J53| %v  
cwGbSW$t  
template < typename Left > Z7 E  
struct value_return 'X shmZ0&  
  { qzb<J=FAU  
template < typename T > DTWD |M  
  struct result_1 _X@v/sAy  
  { cQ9q;r`%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {Zp\^/  
} ; as J)4ema  
L(X6-M:  
template < typename T1, typename T2 > KK@.~'d  
  struct result_2 IIy~[4dW  
  { ~'R(2[L!;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; aZ\UrV4,  
} ; 2t $j  
} ; @LJpdvb  
'M3">$N  
610D% F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WxF:~{  
ayAo^q  
下面我们来剥离functor中的operator() _{M\Bs2<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pmX#E  
>[X{LI(_<<  
return l(t) op r(t) %#$EP7"J  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Wh&8pH:  
return op l(t) [Y`,qB<B  
return op l(t1, t2) ak:c rrkx  
return l(t) op u ElAnrm  
return l(t1, t2) op 2B,] -Mu)  
return l(t)[r(t)]  6m6zA/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gzeQ|m2]  
^{8Gt @  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: -,["c9'3  
单目: return f(l(t), r(t)); x\QY@9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wY"Q o7  
双目: return f(l(t));  [~&XL0  
return f(l(t1, t2)); fHZTXvxoL  
下面就是f的实现,以operator/为例 n`4K4y%Dy}  
w |l1'   
struct meta_divide KM`eIw>8  
  { }2ZsHM^]%  
template < typename T1, typename T2 > Ko^c|}mh*!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Vx @|O%  
  { <x!GE>sf+  
  return t1 / t2; UUMtyf  
} ^ :F.  
} ; DS<  }@  
Ux+Q  
这个工作可以让宏来做: GIAc?;zY  
BATG FS&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E#s)52z=B  
template < typename T1, typename T2 > \ d:F @a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hUm'8)OJ  
以后可以直接用 d[;.r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \w'*z&`W9  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ;*,f<  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) not YeY7wR  
~,2/JDVJ5-  
wfjnA~1h  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =w$}m_AM  
w}CmfR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GLGz 2 ,#  
class unary_op : public Rettype \o';"Q1H  
  { z,|{fKtY}  
    Left l; qgDRu]ba  
public : }mZwd_cK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <r3J0)r}  
$U/YR&vcw  
template < typename T > {8I.`U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }cN@[3v  
      { pD&& l!i&[  
      return FuncType::execute(l(t)); D_8x6`z  
    } ;}'D16`j  
*cO sv  
    template < typename T1, typename T2 > B^^r\L9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K5"#~\D  
      { )*:`':_a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Dwl3 Cj  
    } n-TQ*&h]3S  
} ; ;.bm6(;  
WMj}kq)SY)  
CSCN['x  
同样还可以申明一个binary_op n>'Kp T9|  
<G*nDFWf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ooV*I|wcI  
class binary_op : public Rettype :g.46dp4  
  { Sua[O$  
    Left l; ,<2DL p%%D  
Right r; w/L `  
public : TFcT3]R[rL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _$>pw<  
yOvm`9  
template < typename T > lq"f[-8a2q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sv;_HZ  
      { m%PC8bf`S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l|hUw  
    } |{@FMxn|q  
B*gdgM*`  
    template < typename T1, typename T2 > O=9-Qv|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %K]euEqs  
      { pc?>cs8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); sp* Vqd  
    } 03j]d&P%d  
} ; ~l2aNVv;  
LF0sH)e]  
vO;I(^Q  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 v|E"[P2e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'u` .P:u?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {%#)5l)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 "4%"&2L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *]i!fzI']  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 5 Qoew9rA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !u]1 dxa  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 4Yl;  
下面是修改过的unary_op lHV[Ln`\x  
?i`l[+G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L_w+y  
class unary_op o:6@ Kw^  
  { dZ _zg<  
Left l; FCkf#  
  Y-0?a?q2Fr  
public : g&n)fF  
t&9A ]<n%,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \RVW  
nbG/c80  
template < typename T > @X3{x\i'I  
  struct result_1 D13Rx 6b  
  { P+)DsZ0ig  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s#uJ ;G  
} ; "l >Igm  
4Bl{WyMJ|  
template < typename T1, typename T2 > 1bw{q.cmD  
  struct result_2 ;@ [ 0x  
  { b$eXFi/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t^ZV|s 1  
} ; #Mg]GeDJ{  
M?/jkc.8H  
template < typename T1, typename T2 > M4WiT<|]R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R=T qj,6  
  { iZZ (4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -WQ^gcO=7  
} LOTP*Syjf  
<40rYr$/J  
template < typename T > CB&iI'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DI;DECQl$  
  { c"n ?'e  
  return OpClass::execute(lt(t)); fBQ?|~:n  
} 7u[j/l,  
Gy[O)PEEh  
} ; 3/#:~a9Q  
cJgBI(S5  
,TRTRb;  
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 $#|gLVOQ  
好啦,现在才真正完美了。 <94_@3  
现在在picker里面就可以这么添加了: Jxqh )l  
F]m gmYD%  
template < typename Right > #oJ5k8Wy  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;}z\i  
  { u0`%+:]0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =YG _z^'  
} ` gW<M  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 mm5$> [%U  
Uje|`<X  
?GTU=gp Q  
v2,%K`pAU  
QKE9R-K TE  
十. bind +-B^Z On  
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:% L![FX  
先来分析一下一段例子 JH7Ad (:  
Ez{MU@Fk  
ql<rU@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b~BIz95  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z@gnsPN^r  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =:SN1#G3n  
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。 \Ofw8=N-2  
我们来写个简单的。 MV=9!{`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {_U Kttp  
对于函数对象类的版本: I-agZag%  
OTZ_c1"K  
template < typename Func > ?RzDQy D  
struct functor_trait kw`WH)+F  
  { <ER'Ed  
typedef typename Func::result_type result_type; hAj1{pA,  
} ; @t1V o}c  
对于无参数函数的版本: 1.q_f<U  
s6o>m*{  
template < typename Ret >  M/z}p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8z5# ]u;  
  { $0^P0RAH  
typedef Ret result_type; _owjTo}  
} ; ]B=C|usJ  
对于单参数函数的版本: 1p'Le!  
+u'I0>)S  
template < typename Ret, typename V1 > MCh#="L2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > HMY@F_qY`u  
  { dO7;}>F$n  
typedef Ret result_type; ?r_l8  
} ; bw&myzs  
对于双参数函数的版本: =e?$M  
YwcPX`eg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A$.fv5${  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > //Ai.Q.J[  
  { Gs2p5nL<  
typedef Ret result_type; 3/JyUh?  
} ; vs6,  
等等。。。 I^Z8PEc+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u-"c0@  
-=698h*  
template < typename Func > htP|3B  
struct func_return 1nPZ<^A&@  
  { w{ `|N$  
template < typename T > #0;HOeIiH  
  struct result_1 j8 C8X$  
  { _#o' +_Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }1-I[q6  
} ; z<]bv7V  
X5 ITF)&  
template < typename T1, typename T2 > ^/Sh=4=G  
  struct result_2 CVXytS?@x  
  { #=}$OFg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &W }<:WH~  
} ; ^6p'YYj"5  
} ; ~2 u\  
3z;_KmM  
9j*0D("  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  8RwX=  
t5 a7DD  
template < typename Func, typename aPicker > @tRMe6 4  
class binder_1 a <X0e>  
  { u&QKwD Uh  
Func fn; ngi<v6i  
aPicker pk; e~v(eK_  
public : l0tYG[  
z (c9,3  
template < typename T > H;WY!X$x  
  struct result_1 ezTZnutZ  
  { G[idN3+#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .]Mn^2#j  
} ; 7.bN99{xPM  
v[<Bjs\q5  
template < typename T1, typename T2 > q;AT>" =)  
  struct result_2 P,bd'  
  {  +f4W"t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oN(-rWdhZ  
} ; 5, b]V)4  
#G3N(wV3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6Gn4asoA  
> 7`&0?  
template < typename T > u@%|k c`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lu UYo  
  { 0'$p$K  
  return fn(pk(t)); 3}&ZOO   
} UEzi*"-v2  
template < typename T1, typename T2 > ! d9AG|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,ZI\dtl  
  { IPA*-I57  
  return fn(pk(t1, t2)); k5+]SG`]]  
} ;BH>3VK  
} ; >Cd9fJ&0gP  
+ C7T]&5s  
O2-M1sd$  
一目了然不是么? MmU%%2QG  
最后实现bind Uedvc5><t  
nq`q[KV:  
(&&87(  
template < typename Func, typename aPicker > :cp   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  [~Hg}-c  
  { 0o&}mKe  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .6T6 S v  
} 2Eh@e([PMs  
SlT*C6f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zXc}W*ymj  
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。 xQt 3[(Z  
a}.Y!O&  
十一. phoenix  ?)tK!'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E1>/R  
m[2'd  
for_each(v.begin(), v.end(), :X .,  
( Na!za'qk[o  
do_ 2f:Mm'XdB  
[ 0|)19LR  
  cout << _1 <<   " , " oJaAM|7uv  
] V"d=.Hb>  
.while_( -- _1), Pl~P-n  
cout << var( " \n " ) &+nRIv S_`  
) J l7z|QS  
); H)JS0 G0  
=L 0fZf  
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: fU*C/ d3  
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 ,9/5T:2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ex($  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6GOcI#C9C  
V; 9 }7mw  
Ht=$] Px  
template < typename Cond, typename Actor > J^H =i)A  
class do_while IKf`[_,t]  
  { )bWrd $X  
Cond cd; j.c8}r&  
Actor act; L]zNf71RD  
public : a20w,  
template < typename T > 4'At.<]jL  
  struct result_1 LR$z0rDEM  
  { q9}2  
  typedef int result_type; shi Hy*(v  
} ; dl/X."iv!  
;A^K_w'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |"}4*V_*  
DNth4z  
template < typename T > I5pp "*u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  t9*=  
  { Lk(S2$)*  
  do mCb 9*|  
    { }V^e7d  
  act(t); WV_`1hZX  
  } |>s v8/!  
  while (cd(t)); 44C+h    
  return   0 ; )W9_qmYd"  
} /| GH0L  
} ; NV!4(_~  
|[w^eg  
^HFo3V }h  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iK x+6v  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 DPPS?~Pq  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 dM|g`rr E  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 B8 2,.?  
下面就是产生这个functor的类: G)+Ff5e0L[  
6D*chvNA;  
S:s 3EM  
template < typename Actor > Z t`j\^4n  
class do_while_actor 91;HiILgT  
  { ?Leyz  
Actor act; (@?eLJlT  
public : U?6yke  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^uBwj }6  
!1-&Y'+  
template < typename Cond > V [4n'LcE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FU]4oKx  
} ; IgA.%}II}  
W8.j /K:  
/W9 &Ke  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4I.1D2 1jA  
最后,是那个do_ -h9#G{2W[  
83?1<v0%  
X<K9L7/*  
class do_while_invoker ^n71'MW  
  { <UAP~RH{  
public : QE6El'S  
template < typename Actor > :C}Hy  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yam}x*O\xn  
  { BA`:miH<  
  return do_while_actor < Actor > (act); UG=I~{L  
} #L1>dHhat  
} do_; ,9UCb$mh  
zn[QvY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? '8Qw:fh  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zW)gC9_|m-  
最后来说说怎么处理break和continue E.#6;HHzN  
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。 Xv*}1PZH  
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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