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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n 26Y]7N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8By,#T".  
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,  HBys  
LIU} a5  
ki0V8]HP  
MF6 0-VE  
  class filler _mS!XF~`P  
  { }),w1/#5u8  
public : 9%ii '{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} FEPXuCb  
} ; Nfe>3uQK  
$I#q  
8;y&Pb~)  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: rV({4cIe9R  
f\;65k_jq  
f"7M^1)h2%  
Z34Wbun4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); KV|}#<dD  
)2UZ% ?V#  
2Nxm@B` {  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :{'k@J"| a  
U7xmC  
qjJBcu_C'S  
}pkj:NT  
二. 战前分析 3ZTE<zRQ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 q'oMAMf}  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Ov-b:l H  
Gc.P,K/hr  
ODc9r }  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;o/>JHGj  
  /* --------------------------------------------- */  Pi%%z  
vector < int *> vp( 10 ); E@a3~a  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _8}QlT  
/* --------------------------------------------- */ zJ+8FWy:S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~Au,#7X)  
/* --------------------------------------------- */ ]fnnZ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T9 <2A1  
  /* --------------------------------------------- */ %8aC1x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nFX_+4V2  
/* --------------------------------------------- */ 4RKW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wn>edn  
^ yh'lh/  
N3t0-6$_  
&)i|$J 2.  
看了之后,我们可以思考一些问题: H 9 C9P17  
1._1, _2是什么? Y\],2[liF  
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。 R j~  
2._1 = 1是在做什么? TUT][ =.=  
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。 =O _z(  
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。 d1!i(MaV!  
~zm 7?_"@]  
jUj<~:Q}3o  
三. 动工 TGuiNobD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e@@?AB$n(  
,=(Z00#(  
xE}VTHFo'  
FZd.L6q  
template < typename T > Sj'ht=  
class assignment n[Zz]IO,g  
  { , "jbq~  
T value; K|C^l;M6  
public : $@\mpwANl  
assignment( const T & v) : value(v) {} yix'rA-T  
template < typename T2 > rOW-0B+N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |W$DVRA  
} ; l5Y/Ok0,  
cN! uV-e  
nqR?l4 DX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?#0snlah|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D PrBFmHF  
>}~#>Ru  
 6,1b=2G  
*KK+X07  
  class holder H@X oqgI  
  { _!xD8Di#  
public :  gB\T[RV  
template < typename T > UX`]k{Mz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const EG'[`<*h  
  { -]C c  
  return assignment < T > (t); |5I'CNi\  
} xy+QbD T  
} ; "O+5R(XT  
v]2S`ffP  
q,<[hBri-  
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: F Kc;W  
E}CiQUx  
  static holder _1; R cY>k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kH*Pn'  
3`hUo5K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yTE%hHH]&[  
而不用手动写一个函数对象。 aYL|@R5;e  
KDi|(  
u^I(Ny  
RO\gax  
四. 问题分析 ufa41$B'yG  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]"AyAkT(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 QVZD/shq  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <0|9Tn2O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z!=P@b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _ |<d5TI  
RVtQ20e";r  
五. 问题1:一致性 -@^Zq}  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ,!G{5FF8:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mtic>  
U5Erm6U:  
struct holder t<uYM  
  { fBBa4"OK=  
  // 8$xPex~2  
  template < typename T > ci,+Bjc  
T &   operator ()( const T & r) const fkfZ>D^1  
  { +y[@T6_  
  return (T & )r; q<e&0u4  
} Vi! Q  
} ; J2GcBzRH  
)g| BMmB  
这样的话assignment也必须相应改动: 8B!aO/Km  
\^+ILYO:$  
template < typename Left, typename Right > 'f8(#n=6qP  
class assignment >YW\~T  
  { y;" n9  
Left l; 7>o .0  
Right r; s*M@%_A?  
public : 9D@$i<D:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "SWMk!  
template < typename T2 > -9P2`XQ^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,Y_{L|:w  
} ; sfp,Lq`  
9z m|Lbj  
同时,holder的operator=也需要改动: [{[N(g&d  
k0?ZYeHC  
template < typename T > Ue5O9;y]u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const QrD o|GtE  
  { t$& Qv)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nR \'[~+  
} ${~|+zdB  
Itm8b4e9;  
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。 ,7]k fB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4}v@C|.p  
5`^o1nGO'  
return l(rhs) = r; *E>.)B i  
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。 ;sdN-mb  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lYf+V8{  
$<@\-vYvr@  
template < typename Tp > ]7sx;KFv  
class constant_t p?(L'q"WK  
  { {B$2"q/~  
  const Tp t; :@ uIxa$[  
public : Ftb%{[0}u3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} O/AE}]  
template < typename T > Df07y<>7Q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1N`vCt]w  
  { 4YG/`P  
  return t; KHiFJ_3  
} F SMj  
} ; KM?1/KZ/~  
9G?ldp8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /z."l!u6  
下面就可以修改holder的operator=了 7D"%%|: h  
ul7o%Hs  
template < typename T > &!.HuRiuC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const iMP  
  { n/e BE q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?4t-caK^u  
} 1V&PtI3 !!  
U0B2WmT~Q  
同时也要修改assignment的operator()  GrJ#.  
UgHf*m  
template < typename T2 > cleOsj;S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .,2V5D-${  
现在代码看起来就很一致了。 HP2wtN{Zs  
rp! LP#*  
六. 问题2:链式操作 O0~vf[i];  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8Vl!|\x5  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ucYkxi`x  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 IxSV?k   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 >X}{BDMb.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u/^|XOy  
g1m-+a  
template < typename T > #5CI)4x0!  
struct result_1 dZ2%S''\  
  { 7 &)]) {Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vL_zvX A  
} ; M.%shrJ/  
#mc!Wt 10  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: % n$^-Vc&  
{g F0Xm%  
template < typename T > ,krS-.  
struct   ref ND]S(C"?  
  { Dk)}|GJ()"  
typedef T & reference; =WZ%H_oxi  
} ; 6k0^x Q  
template < typename T > a_T,t'6  
struct   ref < T &> vS; '}N  
  { VC&c)X  
typedef T & reference; B+VuUt{S  
} ; tiQ;#p7%  
\^532FIw6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: NGzgLSm\  
t\y-T$\\  
template < typename T > v#w_eqg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S)\8|ym6!  
  { A=3HO\n5  
  return l(t) = r(t); y0q#R.TOm  
} 9w^zY ;Y  
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) R<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3P=w =~e  
z_SagU,\  
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 &~~s6   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -e>|kPfv!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +cg {[f,J;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~t/JCxa  
最后的布局是: Hhv$4;&X  
                Add q^Tis>*u6  
              /   \ r2eQ{u{nX  
            Divide   5 o"_=K%9  
            /   \ w+UV"\!G)Q  
          _1     3 "n?<2 wso  
似乎一切都解决了?不。 8OAg~mQ15(  
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。 5{l1A (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。 9U<Hf32  
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: "~$$  
9{eBgdC  
template < typename Right > cH"@d^"+q|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gbGTG(:1S  
Right & rt) const |O (G nsZ  
  { xb^ Mo.\[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W cGXp$M  
} `BT*,6a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {yq8<?  
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。 TbNGgjT  
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。 pCt}66k}  
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。 m^tNqJs8  
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。 9YC&&0 C@  
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? k i4f*Ej  
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: B=zMYi  
|~$7X  
template < class Action > z+"0>ZN&  
class picker : public Action hx!`F  
  { N lt4)  
public : YFx=b!/ s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} TETsg5#  
  // all the operator overloaded .hN3`>*V  
} ; h~ha  
YvTA+yL  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 -CU,z|g+  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: lgT?{,>RkW  
u%opY<h  
template < typename Right > <o@)SD~K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 60PYCqWc  
  { BX$hAQ(6Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `^%GN8d}nm  
} "6V_/u5M;=  
hEOJb @:R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WEC-<fN|Y\  
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。 |h,FUj<r  
oQvFrSz  
template < typename T >   struct picker_maker A?Sm-#n{  
  { RndOm.TE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qJMp1DC  
} ; ?UK:sF| (O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +"=~o5k3Q  
  { >B~?dTm  
typedef picker < T > result; ,k%8yK  
} ; nHU3%%%cU  
Y n>{4BZ>#  
下面总的结构就有了: >4'21,q  
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。 VRhRwdC  
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。 8|<f8Z65!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =g2\CIlVU6  
至此链式操作完美实现。 )dg UmN  
0*{p Oe/u  
Kq6qXc\x  
七. 问题3 b-b;7a\N  
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。 }}s) +d  
&ps6s.K  
template < typename T1, typename T2 > N7B}O*;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AzX(~Qc  
  { `q1}6U/k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s=jO; K$  
} `w=!o.1  
p;ZDpR  
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: f[M"EMy  
Ap,q `S  
template < typename T1, typename T2 > %0(>!SY  
struct result_2 6cZ  C  
  { UJs?9]x>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j)@oRWL<  
} ; EEg O  
g[<uwknf  
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? ke</x+\F  
这个差事就留给了holder自己。 B)d@RAk  
    9;:7e*x]lc  
k7[)g]u  
template < int Order > / GZV_H%v  
class holder; :O#gJob-%s  
template <> OAyE/Q|  
class holder < 1 > ?(M\:`G'  
  { [M2Dy{dh  
public : oG9SO^v_  
template < typename T > D2-O7e  
  struct result_1 <v-92?  
  { "lb\c  
  typedef T & result; .?7So3   
} ; 2X +7b M  
template < typename T1, typename T2 > $pJ3xp&  
  struct result_2 lZ+/\s,]|  
  { _4S7wOq5  
  typedef T1 & result; Jz2 q\42q  
} ; n%Rjt!9  
template < typename T > <m9JXO:5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ut=0~x.=<  
  { M, Po54u  
  return (T & )r; xKisL=l6Y  
} dR?5$V(  
template < typename T1, typename T2 > s={X-H< 2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .;}pU!S~R  
  { f Y2l.H\f  
  return (T1 & )r1; ;W =by2x*  
} wf^cyCR0  
} ; _4De!q0(  
UvoG<;  
template <> 0$(jBnE  
class holder < 2 > 4>d[qr*<  
  { ol1AD: Ho  
public : 4O9tx_<JG  
template < typename T > *,_2hvlz  
  struct result_1 y& Gw.N}<r  
  { A` oa|k!U  
  typedef T & result; sV;qpDXX  
} ; X]>[Qz)K^  
template < typename T1, typename T2 > K T"h74@  
  struct result_2 ]*;RHy9  
  { ~n)]dFy  
  typedef T2 & result; gS0,')w  
} ; NdaM9a#TZ  
template < typename T > m}sh I8S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +._f.BRmX.  
  { $::51#^Wg  
  return (T & )r; y0lLFe~  
} Z7ZWf'o  
template < typename T1, typename T2 > aj+zmk~-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I%C]>ZZh  
  { y;*My#  
  return (T2 & )r2; A Z]Z,s6  
} 8VKb*  
} ; bK6, saN>  
an #jZ[  
t/_\U =i$  
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> >。 :^C#-O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: DB!uv[c  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t4*aVHT  
/<G yg7o0  
return l(i, j) = r(i, j); 4j2~"K  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H d96[Uo  
B/[hi%~  
  return ( int & )i; ^!XU+e+:0  
  return ( int & )j; HE4`9$kVLr  
最后执行i = j; qLU15cOM  
可见,参数被正确的选择了。 Ul7,k\q@  
 ||bA  
3ytx"=B%  
5QCw5N  
8kKRx   
八. 中期总结 yKel|vM#  
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: @D( KuF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \r)_-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 * <Nk%`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ajg7xF{l)  
|rG8E;>  
UzP@{?  
:"h Pg]'  
.CB"@.7  
LD7? .  
九. 简化 w;g)Iy6x  
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。 O p!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <<~lV5  
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: ^*j[&:d  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j58Dki->.  
  +-*/&|^等 exGhkt~  
2. 返回引用。 ([z<TS#Md  
  =,各种复合赋值等 H"kc^G+(R"  
3. 返回固定类型。 _Y:Ja0,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +Px<DX+  
4. 原样返回。 LL6ON }  
  operator, )4VL m  
5. 返回解引用的类型。 [U_Q 2<H  
  operator*(单目) 4IH0un  
6. 返回地址。 0Te)s3X  
  operator&(单目) q| de*~@-P  
7. 下表访问返回类型。 OdtbVF~  
  operator[] !ds"88:5^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1VPfa  
  operator<<和operator>> t/EMBfLc  
Y:#kel<  
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。 ~`W6O>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2xz%'X%  
'2i)#~YO<  
template < typename Left > !rN#PF>  
struct value_return Q*oA{eZY  
  { g6k&c"%IQ(  
template < typename T > '=@H2T6=  
  struct result_1 !nqm ;96  
  { GhchfI.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D|8sjp4  
} ; uH~ TugQ~  
+A.a~Stt  
template < typename T1, typename T2 > @8x6#|D  
  struct result_2 x1BDvTqW  
  { UlLM<33_)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JXD?a.vy^q  
} ; $TH'"XK  
} ; ,AFC1t[0  
J_((o  
qJAv=D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4N0W& Dy  
;^*+:e  
下面我们来剥离functor中的operator() <LOx.}fv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d%[`=fs]|m  
AU${0#WV_  
return l(t) op r(t) /oix tO)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C$Hl`>?$  
return op l(t) e P,XH{s  
return op l(t1, t2) LbmB([p  
return l(t) op wb}N-8x  
return l(t1, t2) op 6vp8LNSW  
return l(t)[r(t)] WP#_qqO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %RK\Hz2q3  
t,r&SrC  
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: 8=zM~v)   
单目: return f(l(t), r(t)); p.W*j^';Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^7^bA  
双目: return f(l(t)); 9^[5!SMzCj  
return f(l(t1, t2)); 0;m$a=  
下面就是f的实现,以operator/为例 dp%pbn6w  
G \aLg  
struct meta_divide y:|Xg0Kp  
  { J,77pf!B  
template < typename T1, typename T2 > Rs( CrB/M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H--*[3".  
  { q4#f *]  
  return t1 / t2; Y|qixpP  
} Eg- Mm4o  
} ; 6pdl,5[x-  
Lb3K};SIV  
这个工作可以让宏来做: c#4L*$ViF  
B$[%pm`'2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $y]||tX  
template < typename T1, typename T2 > \ ?}lpo; $  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O%q;,w{prW  
以后可以直接用 J#OE}xASoA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "}~i7NBB  
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 Hr8$1I$=  
(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。。。) yPxG`w'  
bQ\-6dOtv  
g,GbaaXH  
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 q MT.7n:  
-GkK[KCH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #SLxNAH  
class unary_op : public Rettype Pk?%PB ?Z  
  { FsPDWy&x  
    Left l; 4+?ZTc(  
public : hhgz=7Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1&dsQ, VDl  
Hk~ gcG  
template < typename T > :`"T Eif  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6xzR*~ 7  
      { K7R])*B.~  
      return FuncType::execute(l(t)); TWR#MVMI  
    } mEc;-b f  
V]PhXVJ  
    template < typename T1, typename T2 > R_*D7|v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j?KB8oY`TP  
      { $?JLCa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [+cnx21{  
    } 'LLQ[JJ=O  
} ; -$MC  
"i<3}6/*  
MHT,rqG  
同样还可以申明一个binary_op w5/  X {  
`zOAltfd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <B{VL8IA>  
class binary_op : public Rettype eYX_V6c  
  { ~m09yc d<  
    Left l; V1b_z  
Right r; O> ^~SO  
public : D>#v 6XI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iYQy#kO  
YU0HySP:  
template < typename T > '<W,-i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LsD9hb7  
      { ]! J3?G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {$TB#=G  
    } W yJfF=<  
A =[f>8  
    template < typename T1, typename T2 > 96E7hp !:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o/[yA3^  
      { wj5s5dH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T]Td4T!  
    } qsRfG~Cg  
} ; "91At b;hJ  
W]Y!ZfGnN  
LW 3J$Am  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 }(%}"%$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `L[32B9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -/7=\kao%  
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。 h+u|MdOY\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ez:o9)N4  
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。。。 IV#My9}e  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]}L1W`n  
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) #V,~d&_k  
下面是修改过的unary_op xjk|O;ak  
S^`9[$KH0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -V_S4|>   
class unary_op SR8Kzk{  
  { #2'&=?J1r  
Left l; N4(VRA  
  :yFCp@&  
public : >s?;2T2"yx  
1Kf t?g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} lGBdQc]IL  
ITqigGan%  
template < typename T > bme#G{[)Y  
  struct result_1 <21^{ yt1  
  { `*9FKs  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *_rGBW  
} ; M~Dc5\T  
f#Oz("d  
template < typename T1, typename T2 > x[@3;_'K  
  struct result_2 QAnfxt6  
  { R/xCS.yl}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !4cdP2^P  
} ; OxGCpbh*7o  
G:ngio]G0  
template < typename T1, typename T2 > b%t9a\0V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E_uH' E  
  {  jy|xDQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ssbyvzQ  
} aNU%OeQA  
6}lEeMRW  
template < typename T > Q>g$)-8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R* G>)YH  
  { /Z_ [)PTH  
  return OpClass::execute(lt(t)); gm$MEeC  
} I2!HXMrp  
4n)Mx*{  
} ; 3evfX[V#  
\gv x)S11  
?o'arxCxZn  
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 qc"/T16M]  
好啦,现在才真正完美了。 yVv3S[J  
现在在picker里面就可以这么添加了: /[dAgxL  
?+tZP3'  
template < typename Right > TmAb! Y|F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const TBfl9Q  
  { ?\VN`8Yb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U*h)nc  
} \eN/fTPm  
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。 1c~#]6[  
e1}0f8%  
iL' ]du<wk  
leJd) {  
]J]p:Y>NL  
十. bind j=QjvWD  
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。 &c ~)z\$  
先来分析一下一段例子 X^^D[U  
TL:RB)- <  
h;[Nc j]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T=Q{K|JE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $oj<yH<i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O~]G(TMs8W  
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。 cSDCNc*%  
我们来写个简单的。 Z}StA0F_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Fa^]\:  
对于函数对象类的版本: p}X87Zq  
- $/{V&?t  
template < typename Func > !Shh$iz  
struct functor_trait r26Wysi~%  
  { >maz t=,  
typedef typename Func::result_type result_type; gcF><i6  
} ; BEx^IQ2  
对于无参数函数的版本: Hf|:A(vCx  
w2AWdO6  
template < typename Ret > R;2 -/MT-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7Wn]l!  
  { r5wXuA,Um  
typedef Ret result_type; %z(=GcWm  
} ; X/749"23  
对于单参数函数的版本: 7s3<}  
Nuq/_x  
template < typename Ret, typename V1 > XL9lB#v^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z H4#\d  
  { &>t1A5  
typedef Ret result_type; Xxw.{2Ji!q  
} ; :\RB ^3;  
对于双参数函数的版本: n8,/olqwW  
QV1%Zou  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [}3Y1t{G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .1}(Bywm5  
  { ?! Gt. fb  
typedef Ret result_type; OPjh"Hv  
} ; 3W0:0I  
等等。。。 \zyGJyy.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xbA2R4|  
3|3lUU\I  
template < typename Func >  }"tYb6*  
struct func_return XE\bZc  
  { ]0E-lD0J  
template < typename T > T+hW9pa)  
  struct result_1 7X>3WF  
  { A'2:(m@{T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &ayoTE^0,  
} ; H;E{Fnarv  
fsu "Lc  
template < typename T1, typename T2 > j]^]p; An  
  struct result_2 p(%x&*)f  
  { ?OFvGd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <'33!8 G  
} ; [*v\X %+  
} ; x #g,l2_!  
Q5JeL6t  
+^:K#S9U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1cega1s3xR  
H R  
template < typename Func, typename aPicker > ysPW<  
class binder_1 24fWj?A|^  
  { { q<l]jn9  
Func fn; s#3{c@^3  
aPicker pk; :8g \B{  
public : oY:>pxSz<@  
[ Ma9  
template < typename T > ]W,g>91m  
  struct result_1 m\=u/Zip  
  { gE~31:a^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !5-[kG&  
} ; V>Cf 8>m  
LX'US-B.!  
template < typename T1, typename T2 > $'Z!Y;Ue  
  struct result_2 jL<.?HE  
  { X(9Ff=0.~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KNhH4K2iP8  
} ; DGnswN%n1  
lLv0lf  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {[+gM?  
LtBH4 A  
template < typename T > K(^x)w r-:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j? A +qk  
  { .Pi67Kj,  
  return fn(pk(t)); >Ko )Z&j9W  
} rYJvI  
template < typename T1, typename T2 > I uDk9<[b:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  CgWj9 [  
  { Pcc%VQN  
  return fn(pk(t1, t2)); &~8}y+z  
} qsp,Usu/  
} ; E7D DMU  
-~g3?!+Hb  
;DTNw=  
一目了然不是么? <Jx{Uv  
最后实现bind PZs  
Z:Wix|,ONS  
TH-^tw  
template < typename Func, typename aPicker > qCMcN<:>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dGg+[?  
  { s0u$DM2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }`(k X]][  
} FYJB.lAT  
'"EOLr\Z,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *HRRv.iQ  
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。 T>?~eYHXs  
KME #5=~  
十一. phoenix ;S7xJ 'H  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ntT| G0E  
Q.Acmht#  
for_each(v.begin(), v.end(),  T-\,r  
( gM8eO-d  
do_ c8u0\X,  
[ >,v~,<3 i  
  cout << _1 <<   " , " 1NTe@r!y  
] U7W ct %  
.while_( -- _1), 6!$S1z#wM  
cout << var( " \n " ) M\%{!Wzo8  
) .&Z Vy{uP  
); {:Q2Itsy  
|Yx8Ez  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ra3WLK  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor @P-7a`3*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A28w/ =e7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3O.-'U1K  
khR3[ju{^  
sM-*[Q=_  
template < typename Cond, typename Actor > MG6Tk(3S  
class do_while \yqiv"'  
  { ;Cwn1N9S  
Cond cd; >@X=E3  
Actor act; 1;h>^NOq  
public : l @Ki`if  
template < typename T > YW5E |z  
  struct result_1 gSC@uf  
  { Pzqgg43Xf  
  typedef int result_type; Z`W.(gua  
} ; ;KhYh S(q  
-nW{$&5AF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lbPxZ'YO#  
m H?hzxa+  
template < typename T > } 8svd#S+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 17GyE=Uu  
  { ,uw &)A  
  do y|aWUX/a  
    { yDKX,  
  act(t); L=$P  
  } fkYQ3d,`  
  while (cd(t)); L \$zr,=C  
  return   0 ; |!|`Je3 K  
} 0K!9MDT}*  
} ; g/E;OcFaO  
>eXNw}_j  
|LQmdgVr$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9. R _=  
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。 `>*P(yIN  
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。 D"hiEz  
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。 ck}y-,>,[O  
下面就是产生这个functor的类: b9U2afd  
ql4T@r3l}3  
c*h5lM'n6  
template < typename Actor > ?1d_E meG2  
class do_while_actor T:-Uy&pBEN  
  { 6?~pWZ&k_  
Actor act; o] nQo?!  
public : C{Fo^-3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xP*RH-<  
~q/`Z)(yc  
template < typename Cond > *cd9[ ~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5mV'k"Om#"  
} ; :+6m<?R)T  
#8`G&S*  
#<JrSl62(K  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 QK72 F  
最后,是那个do_  A=,m  
YP6+o#==  
)KNFS,5  
class do_while_invoker R6!3Y/Q@  
  { !xlVyt5e  
public : bUBuJ  
template < typename Actor > ^,X+ n5q;m  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const HCP Be2  
  { /i]Gg \)  
  return do_while_actor < Actor > (act); eI[z%j[Y*  
} Yc %eTh  
} do_; v|hi;l@7E  
K+7xjFoDIR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [;2v[&Po  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u66w('2  
最后来说说怎么处理break和continue Cr&ua|%F  
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。 cz0tnF*&  
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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