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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda si0jXue~j\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 X=_N7!  
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, QfRt3\^`  
mLKwk6I  
liPUK#  
7S),:Uy[\  
  class filler naW}[y*y;  
  { G$Z8k,g+<7  
public : d(42ob.Tr  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O" n/.`  
} ; P#"vlNa  
Qq^>7OU>Co  
m`E8gVC  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ]@>bz  
]`]m41+w  
cD]{ Nn  
L@9"6&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bZ:w_z[3=  
ZN',=&;n'  
5H`k$[3V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?ZE1>L7e  
m>:3Ku  
(H0nO7Bk  
"P'W@  
二. 战前分析 cMI QbBM  
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。 G)iV  
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 "VB-=. A  
:8jHN_u  
_K8ob8)m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PtwE[YDu  
  /* --------------------------------------------- */ :W8DgL>l  
vector < int *> vp( 10 ); B?$pIG^Mn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Y M/^-[k3  
/* --------------------------------------------- */ gey`HhZp)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s 3Y \,9\  
/* --------------------------------------------- */ |'b=xeH.^<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jW"C: {Ol;  
  /* --------------------------------------------- */ NA!;#!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )nTOIfP2  
/* --------------------------------------------- */ ?RA^Y N*9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Azq,N@HO  
; Rt?&&W  
Skq%S`1%Q  
Ri"3o  
看了之后,我们可以思考一些问题: z9u"?vdA  
1._1, _2是什么? }"2 0:  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 O83vPK 3  
2._1 = 1是在做什么? ^1Y0JQ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 LH3PgGi,  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 _Z@- q  
0ppZ~}&  
#p6#,PZ  
三. 动工 5<Xq7|Jt  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &iId<.SiJ  
CXb)k.L   
lpj$\WI=  
%koHTWT+  
template < typename T > ` ` 6?;Y  
class assignment b-;+&Rb  
  { B}C"Xc  
T value; VD<W  
public : 0".pw; .}  
assignment( const T & v) : value(v) {} F]0O4p~fl  
template < typename T2 > [x'xbQLGd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vB#&XK.aW  
} ; Cn[`]  
U8\[8~Xftn  
w f,7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 eICk}gfun  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment NUX0=(k  
#xNLr   
ZS4lb=)G  
{ P&l`  
  class holder qWfG@hn  
  { AN\:  
public : '&xv)tno  
template < typename T > K\`L>B. 1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mflH&Bx9  
  { !/BXMj,=  
  return assignment < T > (t); ezY _7  
} "'~'xaU!=a  
} ; JD^(L~n]  
N;9@-Tb  
wh<+.Zp  
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: R]0awV1b  
e3yBB*@  
  static holder _1; "nf.kj:>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k z@@/DD/9  
o2He}t2o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E dhT;!  
而不用手动写一个函数对象。 )ZEUD] X  
 I?.$  
.|NF8Fj  
O\,n;oj  
四. 问题分析 Rq%g5lK  
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。 ?PO~$dUc]  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 +FP*RNM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 YYzj:'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q *![u5#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \`-/\N  
>sv|  
五. 问题1:一致性 -%I]Q9  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| }:5AB93(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sZ/~pk  
eva-?+n\q  
struct holder =cs;avtL  
  { )Fe-C  
  // F0t!k>  
  template < typename T > !?`5r)K  
T &   operator ()( const T & r) const ZTfs&5  
  { D0Oh,Fe#M\  
  return (T & )r; <(TTYf8lS  
}  (f,D$mX  
} ; 0Y,_ DU  
7?:7}xb-  
这样的话assignment也必须相应改动: GU8b_~Gk?  
rZ/,^[T  
template < typename Left, typename Right > E5w. wx  
class assignment 0(iTnzx0  
  { ,Drd s"H  
Left l; )cNG)F  
Right r; N|EH`eu^i  
public : g 7res  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 12M&qqV  
template < typename T2 > _%Sorr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g4cmYg3  
} ; *z!!zRh3x  
2-Y%W(bEzs  
同时,holder的operator=也需要改动: -x=abyD  
S0eD 2  
template < typename T > 6UXa 5t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (Hb i+IHV  
  { US A!N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); X2hV)8Sk  
} x]&V7Y   
$`W .9  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 U$@p"F@P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )sWdN(E3  
oM/(&"  
return l(rhs) = r; #"&h'V  
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。 8;mn7XX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *lRP ZN  
/Y_F"GQ  
template < typename Tp > L']EYK5  
class constant_t ))^rk 6  
  { oqH811  
  const Tp t; 2T3v^%%j  
public : {|c <8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |v#N  
template < typename T > Adp:O"-H1o  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3U9]&7^  
  { ^B8%Re%  
  return t; $p30?\  
} ^o}!=aMr  
} ; Pf5RlpL:p  
&2C6q04b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~gQ$etPd  
下面就可以修改holder的operator=了 n&Bolt(tO  
e;\g[^U  
template < typename T > - } \g[|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C2NJrg4(  
  { 12n5{'H2%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J;,6ydf8!  
} DksSD  
%B5.zs]Of  
同时也要修改assignment的operator() )F4H'  
 s.&ewf\  
template < typename T2 > C8>zr6)1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M/C7<?&  
现在代码看起来就很一致了。 Aq@_^mq1A  
q[`)A?Ae  
六. 问题2:链式操作 7Gd)=Q{uur  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AD^9?Z  
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。 9kss) xy  
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。 :SUPGaUJ"  
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。 0 Po",\^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4vKp341B  
Bh$ hgf.C  
template < typename T > 0i/l2&x*k]  
struct result_1 ??0C"8:[  
  { ]BGWJA5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0(\ybppx  
} ; S^'?s fq  
(dn(:<_$  
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: dmI,+hHtL  
;S5*n:d  
template < typename T > h^h,4 H\r  
struct   ref A@-nn]  
  { ~?4'{Hc'  
typedef T & reference; l&2A]5C  
} ; 5RCQ<1  
template < typename T > c'B6E1}sx  
struct   ref < T &> v1%rlP  
  { )X2=x^u*U  
typedef T & reference; u~FXO[b  
} ; rt)70=  
<cm,U)j2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a]XQM$T$  
c+chwU0W  
template < typename T > t &XH:w&j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )u?pqFH  
  { +X6x CE  
  return l(t) = r(t); P6V_cw$  
} 8wz%e(  
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。 t:NTk(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 vn<z\wVbf  
g]?&qF}  
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 {E`[ `Kf  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m?bd6'&FR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :#W40rUb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xp-.,^q\w  
最后的布局是: p.^glz>B  
                Add ]7 " W(  
              /   \ 5W_u|z+/g  
            Divide   5 S\=j; Uem  
            /   \ jq#gFt*  
          _1     3 tj/X 7|  
似乎一切都解决了?不。 &TYTeJ]  
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。 q8%T)$!  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 B@g 0QgA  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: G;:n*_QXE  
1M+o7HO.mG  
template < typename Right > epM;u  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /.{4 KW5  
Right & rt) const . U|irDO  
  { nI4Kuz`dF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =>nrU8x  
} ??eSGQ|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "`]G>,r_  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ) *Mr{`  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 |hms'n0  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 K s 8  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 G?D7R/0)  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? l",JN.w  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: *6D0>F  
_aa3;kT_  
template < class Action > J60XUxf  
class picker : public Action 5u +U^D  
  { 'q%56WAJ  
public :  pleLdGq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xL8r'gV@  
  // all the operator overloaded 6UK{0\0  
} ; mYLqT$t.+  
l_bvwo  
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。 h8@8Q w  
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: 2Zt :]be  
e~]3/0  
template < typename Right > Za68V/Vj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const y)iT-$bQ  
  { wBz?OnD/D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +-tvNX%IJ  
} .^6;_s>FN  
a+A^njk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +oa\'.~?  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ,#&\1Vxf  
KwGk8$ U  
template < typename T >   struct picker_maker A&EVzmj-+X  
  { ;UuCSfs{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7<{g+Q~7*  
} ; 533n z8&9@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ' >a(|  
  { { FVLH:{U^  
typedef picker < T > result; }diB  
} ; n0|oV(0FE  
\Tf[% Kt x  
下面总的结构就有了: ~)>O=nR  
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。 fik*-$V`  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 GIXxOea1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1k-YeQNe  
至此链式操作完美实现。 VB 53n'  
h'*>\eC6  
ZlaU+Y(_[  
七. 问题3 7ux0|l  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 {OFbU  
cp D=9k!*K  
template < typename T1, typename T2 > 0($@9k4!/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \@G 7Kk*l  
  { g\9I&z~?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _dQVundH  
} mocR_3=Q?  
CjtBQ5  
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: <1")JDW  
},r30`)Q  
template < typename T1, typename T2 > :cDhqBMNr`  
struct result_2 <}e2\x  
  { fTQ_miAlP  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; IQn|0$':Z  
} ; `qP <S  
"},0Cs  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ODS8bD0!i  
这个差事就留给了holder自己。 X|o;*J](  
    :r5DR`Rfm  
K)NB{8 _  
template < int Order > B[XVTok  
class holder; {+D 6o  
template <> E?$|`<o{|`  
class holder < 1 > o1jDQ+  
  { J\7ukm"9  
public : tG!ApL  
template < typename T > 06hzCWm#  
  struct result_1 zj~(CNE  
  { =&Dt+f&  
  typedef T & result; "ecG\}R=  
} ; -nBb - y  
template < typename T1, typename T2 > ZR|)+W;  
  struct result_2 q. zBm@:  
  { n*%o!=  
  typedef T1 & result; +7yirp~`K  
} ; >lyX";X#  
template < typename T > pwj?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w5j6RQml  
  { *g0}pD;r  
  return (T & )r; %V40I{1  
} a4'KiA2r  
template < typename T1, typename T2 > SVr3OyzI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vTrjhTa\  
  { k7o49Y(#  
  return (T1 & )r1; =m<; Jx5  
} =+I~K'2  
} ; QU`M5{#  
NO(^P+s  
template <> %BdQ.\4DS  
class holder < 2 > &b!L$@6  
  { !m7`E  
public : ].E89_|O  
template < typename T > jZRf{  
  struct result_1 *t_"]v-w  
  { "EA6RFRD  
  typedef T & result; N?Wx-pK  
} ; X<pg^Y0  
template < typename T1, typename T2 > >[,ywRJ#_}  
  struct result_2 'brt?oZ%  
  { !v^{n+  
  typedef T2 & result; d! BQ%a  
} ; C!]R0L*  
template < typename T > KyQO>g{R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JnC$}amr  
  { /O,>s  
  return (T & )r; ,'FH[2  
} G9`;Z^<L  
template < typename T1, typename T2 > i5f8}`w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $P=B66t ^  
  { + F{hFuHV  
  return (T2 & )r2; D'{NEk@  
} Z%h _g-C  
} ; <>gX'te  
TH;kJ{[}  
ny(`An  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 _J|TCm  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  [#+yL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Se0!-NUK0  
2 kP0//  
return l(i, j) = r(i, j); y. xt7 F1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R?%J   
h=:*cqp4  
  return ( int & )i; :htz]  
  return ( int & )j; bc+~g>o  
最后执行i = j; JbV\eE#KrC  
可见,参数被正确的选择了。 (d> M/x?W  
cRR[ci34k  
{6_M$"e.  
8R3x74fL  
pUGFQ."\  
八. 中期总结 W6e,S[J^FY  
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: i~};5j(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]lX`[HX7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xz$-_NWW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C:*=tD1  
%anY'GK   
4AIo,{(  
{Xw6]d  
 X.q,  
TFfV?rBI  
九. 简化 cO8':P5Q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 :.k1="H~@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {V8yJ{.G  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 3"*tP+H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fbTq?4&Q  
  +-*/&|^等 _u[2R=h  
2. 返回引用。 O/(QLgUr  
  =,各种复合赋值等 Po)!vL"   
3. 返回固定类型。 }?\8%hK"a7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m1 tYDZ"i  
4. 原样返回。 ab}Kt($  
  operator, 6`c5\G+  
5. 返回解引用的类型。 C`J>Gm  
  operator*(单目) Qkvg85  
6. 返回地址。 J]!&E~Y  
  operator&(单目) VW$a(G_h  
7. 下表访问返回类型。 Gu#Vc.e  
  operator[] O(R1D/A[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 TR<M3,RG#%  
  operator<<和operator>> q&DM*!Jq  
6YHQ/#'G~  
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。 5 O't-'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $fzO:br5WJ  
rexNsKRK_  
template < typename Left > [%uj+?}6O  
struct value_return ,+d\@:  
  { PeX^aEc  
template < typename T > H|.cD)&eYy  
  struct result_1 &'V1p4'  
  { j`D%Wx_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nrF5^eZ#  
} ; IjPCaH.:t  
wHR# -g'  
template < typename T1, typename T2 > O)aWTI  
  struct result_2 rA\6y6dFs  
  { Z!& u_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /<R[X>]<F  
} ; j;MQ_?"iN  
} ; L0Ycf|[s,  
+W%3VV$  
% tE#%;Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4:I'zR5  
^pysoaZCT_  
下面我们来剥离functor中的operator() :~{Nf-y0`1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Hrg~<-.La  
@2`$ XWD  
return l(t) op r(t) zR!p-7_w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jU9\BYUg  
return op l(t) )Jaq5OMA/  
return op l(t1, t2) iLbf:DXK(  
return l(t) op n/6qc3\5i  
return l(t1, t2) op W^k|*Y|  
return l(t)[r(t)] *}P=7TuS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M%z$yU`ac  
W7` fI*lc  
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: ,\RZ+kC>~  
单目: return f(l(t), r(t)); s# 9*`K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); aGml!N5'  
双目: return f(l(t)); Pm/Rc  
return f(l(t1, t2)); ,+>JQ82  
下面就是f的实现,以operator/为例 PC<[ $~  
s L=}d[  
struct meta_divide Bln($lOz  
  { v,d bto0  
template < typename T1, typename T2 > @OGHS}-\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N \t( rp  
  { t) l  
  return t1 / t2; 'JRYf;9c  
} >X_5o^s2s  
} ; =#>F' A  
}{S+C[:_  
这个工作可以让宏来做: h0aK}`/a  
0}3Xry,{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ VK>Cf>  
template < typename T1, typename T2 > \ (Zoopkxw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^1-Vd5g  
以后可以直接用 iF*L-   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J|aU}Z8m  
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 *hIjVKTu79  
(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。。。) V%Ww;Ca]I  
:[J'B4>9  
mv{bX|.  
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 -d4|EtN  
H7{I[>:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $]<wQH/?_  
class unary_op : public Rettype ]99@Lf[^f  
  { )>(ZX9diV  
    Left l; x(+H1D\W   
public : bV&"jjEx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6qd?&.=r  
=mYwO=:D  
template < typename T > Y=ksrs>w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 80%L!x|  
      { @q"HZO[  
      return FuncType::execute(l(t)); y#{v\h Cz  
    } _KJ!C!  
n+57# pS7  
    template < typename T1, typename T2 > NHQi_U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rK[;wD<  
      { }0}=-g&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); LaX<2]Tx:  
    } m0p%R>:5  
} ; Fv-~v&  
\A 5Na-/9  
uqvS  
同样还可以申明一个binary_op )?{jD  
R.Kz nJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6E{(_i  
class binary_op : public Rettype 2&zklXuo:  
  { (9Of,2]&E  
    Left l; X$*]$Ge>  
Right r; K/0Wp %  
public : b ;>?m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Kz"&:&R"  
r1BL?&X-  
template < typename T > bJcO,M:2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Al+}4{Q+?  
      { z#B(1uI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); d*_rJE}B  
    } 6 w4HJZF~  
)fl+3!tq  
    template < typename T1, typename T2 > Ot{~mMDp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5><T#0W?  
      { f0{j/+F_o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xri(j,mU  
    } cHC4Y&&uZ  
} ; mLfY^&2Pr  
@=6oB3tQA  
bT^(D^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^B!()39R?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _+OCI%=:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Zi}j f25  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 EE-wi@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! phR:=Ox|1  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 89j*uT  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 q[(1zG%NbA  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 05Q4$P  
下面是修改过的unary_op Gkm {b[  
W~FU!C?]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w:ASB>,!  
class unary_op $Lz!04  
  { _ glB<r$  
Left l; 7Vu f4Z5  
  f!F5d1N  
public : V  n+a-v  
m'-QVZ{(M%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} rv c%[HfW;  
QO:Z8{21So  
template < typename T > [6Q1yNE  
  struct result_1 S`Z[MNY  
  { ~UHjc0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; xDNXI01o  
} ; p6&<eMwFA  
$/ g<h  
template < typename T1, typename T2 > ^<_rE-k  
  struct result_2 %Fx ^"  
  { ix"BLn]YZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 51-'*Y  
} ; ~14|y|\/  
RKZBI?@4  
template < typename T1, typename T2 > b~2LD3"3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y t7>,  
  { I+( b!(H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _9dW+  
} @?RaU4e  
_5S||TuNS  
template < typename T > nzZs2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jz S iw z  
  { ]L2b|a3  
  return OpClass::execute(lt(t)); iRx`Nx<@  
} qMoo#UX  
i(;.Y  
} ; bk&kZI.D  
t|s(V-Wq  
4Dy1M}7  
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 Vl3-cW@p  
好啦,现在才真正完美了。 #U4 f9.FY*  
现在在picker里面就可以这么添加了: )!U@:x\K  
B`||4*  
template < typename Right > y} is=h3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |Qcj +HH.  
  { @n=&muC}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T]/5aA4  
} fP6\Ur  
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。 YQyI{  
 ZpMv16  
$:# :"  
59p'U/|  
vxug>2  
十. bind _q}Cnp5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 R NQq"c\  
先来分析一下一段例子 vexF|'!}0#  
j9yOkaVEg  
ng~LCffpY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NpCQ4 K  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P{BW^kAdH  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 zbr^ulr  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 fmJK+  
我们来写个简单的。 c##tP*(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +>%51#2.Q  
对于函数对象类的版本: ! 2knS S  
fJ0V|o  
template < typename Func > M,X)rM}Q  
struct functor_trait Kv9FqrDj  
  { ]N;n q  
typedef typename Func::result_type result_type; =HJ7tele  
} ; .t8hTlV?<B  
对于无参数函数的版本: c5uC?b].  
4P=1)t?tX  
template < typename Ret > Ke3~o"IQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z_edNf }|  
  { [b&V^41W  
typedef Ret result_type; %W$b2N{l  
} ; v=+3AW-|v  
对于单参数函数的版本: B/qN1D]U.  
sa _J6~  
template < typename Ret, typename V1 > tIV{uVM[|D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ==gL!e{  
  { -QR]BD%J*[  
typedef Ret result_type; jIwN,H1$-  
} ; 2VUN  
对于双参数函数的版本: V~ MsGj  
u 8<[Q]5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0I:5}$+J?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > EVBOubV  
  { K" |~D0Qgo  
typedef Ret result_type; Mw"[2PA  
} ; JiO8 EIM  
等等。。。 sZxTsUW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 98| v.d  
t#8QyN  
template < typename Func > 8B-mZFXpK  
struct func_return Q4*{+$A  
  { =R 4]Kf  
template < typename T > |pbetA4&  
  struct result_1 0VNpd~G$  
  { p:$kX9mT&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .fhfb\$  
} ; X8}\m%gCU  
;&f(7 Q+T_  
template < typename T1, typename T2 > iPY)Ew`Im  
  struct result_2 i%F2^R@!q/  
  { | oM`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =./PY10'  
} ; V@s93kh  
} ; pDJN}XtjT  
aIQC[ry  
S!x;w7j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]q4LN o  
s]`6u yW"  
template < typename Func, typename aPicker > VAjl?\}6  
class binder_1 M #0v# {o  
  { 0S4Y3bac&  
Func fn; i92Z`jiR  
aPicker pk; `#85r{c$:  
public : OC-d5P  
^_ V0irv  
template < typename T > -|s% 5p|  
  struct result_1  t5S|0/f  
  {  $s]&9 2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZAeJTCCk  
} ; ]TUoXU2<x  
Z,\(bW qF  
template < typename T1, typename T2 > ",[/pb  
  struct result_2 -:Fr($^  
  { Q%!xw(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _8-1wx  
} ; >Wx9a"H^(  
TNeL%s?B3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F3$8l[O_  
D'{ o3Q,%K  
template < typename T > 0R+p\Nc&1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %iYro8g!,  
  { n>:e8KVM;  
  return fn(pk(t)); #Q_<eo%lI*  
} Eg&Q,dH[  
template < typename T1, typename T2 > +]yVSns 3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W$l4@A  
  { RLLL=?W@  
  return fn(pk(t1, t2)); 6 !fq658  
} &Q\k`0vzVB  
} ; /J c^XWf  
[!} uj`e  
w)YTHY (k;  
一目了然不是么? =KnHa.%  
最后实现bind K&dc< 4DC  
7<2?NLE8*  
AGVipI #  
template < typename Func, typename aPicker > M3GFKWQI,`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -W})<{End  
  { -wNhbV2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Kl(u~/=6  
} xBw ua;  
NX]6RZr-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +K;%sAZy  
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。 ,S, R6#3G  
[f$pq5f='  
十一. phoenix Lr"`OzDz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;D[I/U  
: :/vDUDc  
for_each(v.begin(), v.end(), d+8|aS<A  
( :ZM=P3QZ  
do_ n.P $E  
[ f-}_  
  cout << _1 <<   " , " +]VW[ $W  
] =A"z.KfV  
.while_( -- _1), U/rFH9e$  
cout << var( " \n " ) gaL.5_1  
) #N\<(SD/  
); &23t/`   
bGB5]%v,  
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: [{+ZQd  
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 cW^u4%f't'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g8Zf("  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7{=+Va5  
*AYjMCo  
}iB>3|\  
template < typename Cond, typename Actor > KVpQ,x&q~  
class do_while \&Oc}]  
  { piPV&ytI  
Cond cd; x^UAtKSy  
Actor act; yf e4}0}  
public : 6uWPIM;  
template < typename T > 7{ QjE  
  struct result_1 `%0k\,}V  
  { kmsgaB7?  
  typedef int result_type; 5 |oi*b  
} ; NUX2{8gs  
|\q@XCGei  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "eKM<S  
N*>&XJ#  
template < typename T > KWT[b?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a[V4EX1E  
  { zLVk7u{e  
  do ' C1yqkIa`  
    { f1/i f:~6  
  act(t); bRc~e@  
  } xy<)zKp  
  while (cd(t)); %@[ ~s,6<  
  return   0 ; JuXuS  
} vtf`+q  
} ; n'Z5rXg  
}kb6;4>c  
mF] 8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UL\gcZ Zkl  
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。 TInp6w+u  
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。 Zk 9i}H  
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。 YH$whJ`W0  
下面就是产生这个functor的类: ndB*^nT  
L@LT*M  
i@spd5.  
template < typename Actor > /hbdQm  
class do_while_actor $8Y|& P  
  { RB/;qdqR  
Actor act; W!WeYV}kb  
public : ,zH\&D$>u  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $iAd)2LT  
Eg|C  
template < typename Cond > -&_;x&k /  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; dRnO5 7+{  
} ; Hqm1[G)  
WCZeY?_^c  
p3z%Y$!Tm  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F6 c1YI[  
最后,是那个do_ c,RY j  
D<XRu4^;  
9jTm g%  
class do_while_invoker H;rLU9b  
  { Hs6}~d  
public : ?513A>U  
template < typename Actor > 14;lB.$p  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E'4 dI:  
  { DFFB:<  
  return do_while_actor < Actor > (act); h O}nc$S  
} ,}_uk]AQ  
} do_; Sk&l8"  
ZRo-=/1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2k3yf_N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 meNz0ve  
最后来说说怎么处理break和continue +zn207 .`  
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。 rCdf*;  
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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