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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I`~ofq?r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p7\}X.L  
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, ?/SIA9VK  
)sh+cfTCb  
JIGoF  
~Lyy7 B9  
  class filler 905%5\Y  
  { NJVAvq2E.  
public : RwG@C|sG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h{R>L s  
} ; [|XMR=\>  
?_!} lg  
;Tn$c70  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ~ PO)>;  
<Ag`pZ<s  
N<e=!LV  
'\&t3?;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Oc51|[ Wj  
rhLm2q  
uh][qMyLM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^ RS?y8  
g.& n X/  
%LH~Im=  
Spnshv8  
二. 战前分析 Nan@SuKY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %`kO\q_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 7V^\fh5~  
E&}@P0^  
.5i\L OTd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rYp]RX>  
  /* --------------------------------------------- */  <|Pw*L$  
vector < int *> vp( 10 ); 2hlb$N-hk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vp"b_x1-  
/* --------------------------------------------- */ AB!P(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g3} K  
/* --------------------------------------------- */ ?l6NQ;z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^9{mjy0Q  
  /* --------------------------------------------- */ ^F>C|FJ2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yc#0c[ZQu  
/* --------------------------------------------- */ lji&]^1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X0h`g)Bbf  
th$?#4SbR  
(iwZs:k-  
baD`k?](  
看了之后,我们可以思考一些问题: l(o#N'!j4  
1._1, _2是什么? 7 )2Co[t  
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。 _I"T(2Au  
2._1 = 1是在做什么? <6 LpsM}  
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。 XIgGE)n  
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。 0Y%u[i/  
r34q9NFT5  
)2Ru} -H  
三. 动工 N^)\+*tf1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D*Cn!v$  
#6'x-Z_  
KA=cIm  
X9J&OQ  
template < typename T > c v .R`)l  
class assignment 6AM-^S@  
  { =B0#z]qu  
T value; -HE@wda  
public : ^ #6Ei9di  
assignment( const T & v) : value(v) {} d".Xp4}f  
template < typename T2 > gPo3jwo$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |#y+iXTJ   
} ; z'FpP  
E{Tvjh+  
_{eH" ,(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >uu ]K  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zA~aiX  
%\ifnIQ  
o=&tT,z  
8lI'[Y?3.  
  class holder H=_ Wio  
  { p41TSALq  
public : s.9)? < [  
template < typename T > sQ4~oZZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {^Y0kvnd  
  { 8P kw'.r  
  return assignment < T > (t); $KmhG1*s  
} #RJFJb/  
} ; 4axc05  
ceW,A`J  
F2B9Q_>P  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: g RX`61  
T i{~  
  static holder _1; X\ Y:9^5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zqDG#}3f^  
STr&"9c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zKnHo:SV  
而不用手动写一个函数对象。 %, U@ D4w  
55mDLiA  
l"C)Ia&/  
m(B,a,g<  
四. 问题分析 */T.]^  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 L\CufAN  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 myR}~Cj;q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K&\3j-8^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =b{!p|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W=[.. d  
/C'dW  
五. 问题1:一致性 e >OYJd0s  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| mYE8]4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g9rsw7  
Po~u-5  
struct holder RPXkf71iM  
  { q h+c}"4m  
  // gz,x6mnQ  
  template < typename T > ~> xVhd  
T &   operator ()( const T & r) const =:4vRq [  
  { jkN-(v(T  
  return (T & )r; +Kw&XRA d  
} kVH^(Pi  
} ; r"%uP[H  
UP8=V>T02  
这样的话assignment也必须相应改动: 5D~>Ed;  
|t1ij'N  
template < typename Left, typename Right > r8k.I4  
class assignment qv+8wJ((  
  { Q#,j,h  
Left l; "#3p=}]  
Right r; Tej&1'G  
public : ^2|G0d@.:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0c pI2  
template < typename T2 > ranlbxp2l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } GC<zL }  
} ; FtEmSKD  
7jf%-X  
同时,holder的operator=也需要改动: DKvNQ:fI>9  
6G6B!x  
template < typename T > f19~B[a  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b{Qg$ZJeR  
  { No'^]r  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); aS7%x>.A!  
} x+X^K_*  
Y!+q3`-%T  
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。 q%RPA e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E&RiEhuv  
0Xke26ga  
return l(rhs) = r; T VuDK  
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。 "%,KZI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K<3$>/|  
+RuPfw{z  
template < typename Tp > y5v}EX`m&  
class constant_t MgP6ki1z  
  { nVK`H@5fw  
  const Tp t; t!u{sr{j=  
public : nJ ZQRRa:C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ? eU=xO  
template < typename T > gmU0/z3&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Gp PlO]  
  { ]h`<E~  
  return t; k *#fN(_  
} z1WF@ Ej  
} ; Hf ]w  
{|jrYU.k~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DM73 Nn^5  
下面就可以修改holder的operator=了 Z6`oGFq  
n*HRGJ  
template < typename T > .QaHE`e{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gk*Md+  
  { 6?CBa]QG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =LsW\.T6  
} 9AbSt&#  
M[Kk43;QY!  
同时也要修改assignment的operator() $;ssW"7~Qn  
? 7H'#l  
template < typename T2 > v)TFpV6b{p  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } EZz`pE  
现在代码看起来就很一致了。 }EW@/; kC  
M< T[%)v  
六. 问题2:链式操作 rLy <3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7n_'2qY  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ZgXn8O[a  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 YTtuR`  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 syseYt]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Yy_o*Ozq  
z@_ 9.n]  
template < typename T > *>ilT5q  
struct result_1 ?]d [K>bv  
  { @t;WdbxB%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xz#.3|_('  
} ; +Yuy%VT  
/j{`hi  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9Xr@ll  
K)h\X~s  
template < typename T > :*{>=BD  
struct   ref o`!7 ~n  
  { \w]c<gM K  
typedef T & reference; 1o;*`  
} ; c04"d"$ x  
template < typename T > .hD 2g"  
struct   ref < T &> \mBH6GS  
  { 0>E0}AvkT  
typedef T & reference; 0Q]p#;  
} ; %?4 G^f  
r RfPq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !*U#,qY  
>-~2:d\M3  
template < typename T > 0B4&!J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q$;'Fy%oy  
  { CkJU5D  
  return l(t) = r(t); %o~w  
} 2WA =U]  
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。 mNvK|bTUT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s 4Mi9h_  
05|,-S  
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 wc-ll&0Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ql Uw;{;p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7jb{E+DrG  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &I[ITp6y 0  
最后的布局是: I3 %P_oW'  
                Add owA0I'|V-A  
              /   \ {GaQV-t  
            Divide   5 $rZ:$d.C  
            /   \ 4zF|}aiQ  
          _1     3 Wgh4DhAW  
似乎一切都解决了?不。 l Z3o3"  
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。 <z>K{:+>  
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。 )6S;w7  
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: `VT0wAe2;  
!`BK%m\8  
template < typename Right > ~N i#xa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K|H&x"t  
Right & rt) const ZU vA`   
  { m-SP#?3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "hRY+{m  
} [N|/d#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I82?sQ7  
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。 "4{_amgm&<  
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。 A~vZ}?*M  
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。 LE15y>  
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。 xLE+"6;W  
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? U`j[Ni}"  
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: cU y,q]PO  
[_3Rhp:  
template < class Action > >!j= {hK  
class picker : public Action W~1/vJ.*l  
  { m_%1I J  
public : n 0X_m@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s[yIvlHw`  
  // all the operator overloaded u@`)u#  
} ; cx]O#b6B.  
ZKG S?z  
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。 $z7[RLu0!  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 9`8\<a'rU  
+[ _)i9a  
template < typename Right > 8F$b/Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q\qV~G`  
  { #\+ TKK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ASuxty  
} I#Q Tmg.  
7]_lSYwrb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K>kMKd1  
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。 7'[C+/:  
4>4*4!KR}  
template < typename T >   struct picker_maker lu^ c^p;  
  { (D'Z4Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wz*QB6QtU  
} ; 2a;vLc4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +$)C KC  
  { B| IQ/g?  
typedef picker < T > result; e75 k-  
} ; (89NK]2x  
o7feH 6Sh  
下面总的结构就有了: (}Ql#q K  
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。 #vy:aq<bjE  
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。 "y>\ mC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5Wj+ey^ ^w  
至此链式操作完美实现。 ]MkZ1~f7  
'676\2.  
%Fc, $ =  
七. 问题3 hFw\uETu  
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。 _nR8L`l*z  
TEZ^Ia  
template < typename T1, typename T2 > o~ .[sn5l-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W{Cc wq  
  { Q dKxuG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); k]<  
} V1KWi ^  
NF1e>O:a<  
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: =2#a@D6Bl  
i0uBb%GMT  
template < typename T1, typename T2 > u93=>S  
struct result_2 TB] %?L:  
  { lrjlkgSN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,P^pDrc  
} ;  Z*d8b  
#&.& Uu$  
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? d:0RDK-}s  
这个差事就留给了holder自己。 AElx #` T  
    [L1pDICoy  
>n@?F[Y  
template < int Order > oK h#th  
class holder; %T*lcg  
template <> T0WB  
class holder < 1 > |U?5% L  
  { yhe$A<Rl=  
public : .~V0>r~my  
template < typename T > :X[(ymWNE  
  struct result_1 - Z"w  
  { FxSBxz<N-A  
  typedef T & result; =:a H2T*  
} ; eL9 RrSXz  
template < typename T1, typename T2 > E|D~:M%~  
  struct result_2 *=L3bBu?  
  { E%\iNU!  
  typedef T1 & result; 0SV#M6`GX  
} ; t=iSMe  
template < typename T > 9+.0ZP?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B^Q\l!r  
  { zIWw055W  
  return (T & )r; SsDz>PP  
} RqW ZhHI1M  
template < typename T1, typename T2 > Q7$ILW-S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N<+ ><>9  
  { %4U;Rdq&Ud  
  return (T1 & )r1; vm)&WEL!  
} |XxA Fje  
} ; 9Y 1&SEsNX  
QthHQA  
template <> y3$i?}?A  
class holder < 2 > ahkSEE{  
  { |")}p=   
public : [JFmhLP9  
template < typename T > T#^   
  struct result_1 >#B%gxff  
  { gd[jYej'RP  
  typedef T & result; KotJ,s]B  
} ; C>Qgd9  
template < typename T1, typename T2 > Zo`'xg  
  struct result_2 &R/)#NAp  
  { w4pU^&O  
  typedef T2 & result; I!.o& dk  
} ; I,vy__ sZ  
template < typename T > 7/NXb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [P2$[|IM  
  { xBd#  
  return (T & )r; oD_je~b)  
} F"j0;}+N  
template < typename T1, typename T2 > Mw@T!)(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9g+/^j^>?f  
  { _{&znXf>?6  
  return (T2 & )r2; Mjq1qEi"B  
} #EAP<h  
} ; !v^D}P 3Y  
~fB: >ceD  
ivC1=+  
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> >。 ?"PUw3V3lB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9H ?er_6Yf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: B2VC:TG>  
r]?ZXe$;  
return l(i, j) = r(i, j); oC>e'_6_b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?ltTJ(Po  
bLGgu#  
  return ( int & )i; r#*kx#"  
  return ( int & )j; U?JZ23>bbw  
最后执行i = j; >- ]tOH,0  
可见,参数被正确的选择了。 kVw5z3]Xg  
]uX'[Z}t  
q=ZLSBZ  
2V_C_5)1  
Y$!K<c k  
八. 中期总结 `h_,I R<  
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: t>f<4~%MJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I\PhgFt@O  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M4pE wD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rOw""mE  
!HL7a]PB  
szMh}q"u  
LYNd^}  
?1i>b->  
!Sfy'v.  
九. 简化 R!;tF|]  
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。 K>6#MI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {&8-OoH ~  
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: esx<feP)\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 bgGd  
  +-*/&|^等 CE-ySIa  
2. 返回引用。 Q.#@xaX'{`  
  =,各种复合赋值等 P0S ;aE  
3. 返回固定类型。 UvRa7[<y%%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7kO5hlKeo  
4. 原样返回。 -}1S6dzr  
  operator, ;$l!mv 7  
5. 返回解引用的类型。 L=3^A'|  
  operator*(单目) }UZ$<81=  
6. 返回地址。 6Lz{/l8  
  operator&(单目) -X5rGp++  
7. 下表访问返回类型。 dG}fpQ3&  
  operator[] X{\>TOk   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +[8s9{1{C  
  operator<<和operator>> T{d7,.:  
$-YS\R\9x  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +Sv`23G@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: E{sTxO I$  
|;ycEB1  
template < typename Left > :XcU@m  
struct value_return 9d^o2Y o  
  { #ebT$hf30  
template < typename T > @FIR9XJ  
  struct result_1 ug0[*#|Y  
  { L)&?$V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CUfD[un2D  
} ; e@*Gnh<&  
u& ?J+  
template < typename T1, typename T2 > ]78I  
  struct result_2 cW;to Q!P  
  { /=>z|?z3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :M9'wg  
} ; n^'ip{  
} ; .5|AX6p+^  
l;}D| 6+_W  
)VQ:L:1t(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ox.&tW%@  
[[P?T^KT  
下面我们来剥离functor中的operator() yZ)GP!cM4c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `YAqR?Xj_<  
%50}oD@  
return l(t) op r(t) P}N%**>`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }legh:/*?O  
return op l(t) X+;Ivx  
return op l(t1, t2) GJai!$v  
return l(t) op PF*<_p"j  
return l(t1, t2) op Q]Q i  
return l(t)[r(t)] >|WNsjkU%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^-c j=on=Q  
hNmC(saMGm  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: A U9Y0<  
单目: return f(l(t), r(t)); GLQ1rT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n( l!T 7  
双目: return f(l(t)); G<OC99;8  
return f(l(t1, t2)); 1VL!0H  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~'KymarPU  
LOpn PH`  
struct meta_divide qEPvV  
  { yjvzA|(YC  
template < typename T1, typename T2 > 6 /gh_'&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2MQgTFM9  
  { &Z/aM?  
  return t1 / t2; !}|n3wQ  
} xCF k1%qf  
} ; R}c,ahd  
DvHcT] l>5  
这个工作可以让宏来做: ^;@q^b)ZP  
m]} E0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ P66{l^  
template < typename T1, typename T2 > \ !ccKbw)J#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Re-~C[zwT  
以后可以直接用 SkBa- *MC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *T$o" *}  
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@l$52f3D  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) z(d@!Cd  
>J^bs &j  
0?  (  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 WM5 s  
Wk"4mq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /"+YE&>\  
class unary_op : public Rettype e  p~3e5  
  { V$%%nG uE  
    Left l; Pj>r(Cv  
public : _ fha9`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "_]n_[t2C  
B =@BYqiY  
template < typename T > L22GOa0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [>QV^2'Z  
      { W&ya_iP~C  
      return FuncType::execute(l(t)); !c[(#g  
    } _"_ W KlN  
"- S2${  
    template < typename T1, typename T2 > |F[E h ~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vd~{SS 2>  
      { NH$%g\GPs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <h:>:%#k  
    } _+YCwg  
} ; -jnx0{/  
|ybW  
n#t{3qzpD  
同样还可以申明一个binary_op .ii9-+_  
l_GvdD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > By(:%=.  
class binary_op : public Rettype a5ZU"6Hi  
  { { 2G9>'  
    Left l; Yh)yp?  
Right r; S/G6NBnbS  
public : 4zs1BiMG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x*& OvI/o  
?rID fEvV  
template < typename T > n.jF:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6*cG>I.Z  
      { Fj}|uiOQUS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5!u.w  
    } w^Qb9vTa8  
ln%xp)t  
    template < typename T1, typename T2 > J/S 47J~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const < .&t'W  
      { [` ~YPUR*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); sG`||Kb;n  
    } 6wC|/J^  
} ; u}Vc2a,WV  
s8Kf$E^?e.  
'b#RfF,7H}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ]Aap4+s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E;$)Oz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >y)(M(o  
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。 Ug02G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e\x=4i  
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。。。 <6^MVaD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {WUW.(^]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) ufAp 7m@ud  
下面是修改过的unary_op =<w6yeko  
d!kiWmw,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6, \i0y5n  
class unary_op JR{3n*  
  { <Z5ak4P  
Left l; YY-{&+,  
  nD6mLNi%a  
public : CY;ML6c@  
G6K;3B  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ( ,1}P  
b:3n)-V{u  
template < typename T > 08AC 9  
  struct result_1 Gc2sY 0  
  { S!Ue+jW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {|?OKCG{  
} ; ~ l"70\&  
Cc*"cQe  
template < typename T1, typename T2 > wLwAtjW)  
  struct result_2 1];rW`Bw  
  { N"M K 0k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $O"S*)9  
} ; $G/h-6+8  
"+3p??h%Rq  
template < typename T1, typename T2 > }@MOkj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >!O3 jb k  
  { Nf8."EDUW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -5,QrMM<  
} @w&VI6  
tu\;I{ h=0  
template < typename T > h<H.8.o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [.4R ,[U  
  { =g4^tIYq  
  return OpClass::execute(lt(t)); !GI*R2<W  
} cmgI,n-o?  
?:l3O_U 5  
} ; Awl4*J~  
*KNj5>6=  
o`S|  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug UwOZBF<  
好啦,现在才真正完美了。 .,zrr&Po  
现在在picker里面就可以这么添加了: ry9%Y3  
~qQSt%  
template < typename Right > #mg6F$E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YW55iyM  
  { lJ.:5$2H  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 'Lu7cb^  
} <>/0 ;J1<  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 K  +n  
[tYly`F  
+F3@-A  
N*z_rZE  
']1\nJP[=X  
十. bind q[p+OpA  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 e! V`cg0  
先来分析一下一段例子 Yqz(@( %  
({ 'I;]AQ  
{3=M-U~r  
int foo( int x, int y) { return x - y;} am.}2 QZU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #4S">u  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HqNM31)  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 N,U<.{T=A  
我们来写个简单的。 3YT>3f!\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'o=`1I  
对于函数对象类的版本: ;u`zZb=,[  
S^nshQI  
template < typename Func > 8 CKN^8E  
struct functor_trait ,grdl|Dg  
  { Ut:>'TwG  
typedef typename Func::result_type result_type; lc1?Vd$  
} ; l/9V59Fv9  
对于无参数函数的版本: *olV Y/'O  
gyi<ot;  
template < typename Ret > ;=\vm"I?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > LWgYGXWT"  
  { mU.(aL HW  
typedef Ret result_type; ,ErJUv  
} ; u1K;{>4lx  
对于单参数函数的版本: EIZSV>  
sLiKcR8^  
template < typename Ret, typename V1 > ',GWH:B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y<r7_ysi  
  { iaXpe]w$n  
typedef Ret result_type; MT{7I"  
} ; d*3;6ZLy  
对于双参数函数的版本: tlhYk=yq  
"e]1|~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {2wfv2hQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fNb2>1  
  { heQ<%NIA"  
typedef Ret result_type; N-* ^V^V  
} ; )IUeWR  
等等。。。 vg@kPuOiO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy uNnx i  
L3[r7 b  
template < typename Func > R T/T+Q!  
struct func_return A[20ic  
  { mqL&bmT  
template < typename T > iW.4'9   
  struct result_1 !Ld0c4  
  { JU^ {!u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Vk%[N>  
} ; <vS J< WY  
b+/XVEsr  
template < typename T1, typename T2 > -I."= c%  
  struct result_2 +$Q.N{LV  
  { ,<iJ#$: Sx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !YD~o/t@|  
} ; &"!s+_  
} ; ygt7;};!  
cQkH4>C~  
9WN 4eC$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p.{9OrH(4  
r&F(VF0 6  
template < typename Func, typename aPicker > W 2/`O?  
class binder_1 y bWb'+x  
  { gG"W~O)yv  
Func fn; 4w p5ghe  
aPicker pk; vLQ!kB^\W  
public : bvyX(^I[q  
yZ7aH|Q81B  
template < typename T > _@U?;73"5  
  struct result_1 2c?-_OCy;  
  { :N!Fe7H,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OcR6\t'  
} ; r!Ujy .R  
{2u#Q 7]|  
template < typename T1, typename T2 > aLr\Uq,83  
  struct result_2  P%#WeQ+  
  { Yphru"\$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1rs`|iX5  
} ; nNbOq[  
RmXC ^VQ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} R7~H}>uaF  
Y=RdxCCx4  
template < typename T > cEkf9:_La  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >uMj}<g#Z?  
  { n _G< /8  
  return fn(pk(t)); FPM@%U  
} 6Y!hz7D  
template < typename T1, typename T2 > C.SG m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ _x2xtrH  
  { QwaCaYoh  
  return fn(pk(t1, t2)); o`B,Pt5vu  
} ;dXQB>Za  
} ; r{DR$jD  
p3?!}VM!y  
q5X \wz2N  
一目了然不是么? QWt ?` h=  
最后实现bind :U^!N8i"=  
Y\e,#y  
]Z/<H P$#  
template < typename Func, typename aPicker > 5nq0#0O c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) AvW2)+6G  
  { G2#={g{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /_Z--s> j  
} HsA4NRF'7  
+T}:GBwD7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;CbQ}k  
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。 j$Ttoo  
c.5?Q >!+  
十一. phoenix qU!*QZ^y&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *=]hc@  
1~! 4  
for_each(v.begin(), v.end(), :Ny.OA  
( *5( h,s3&  
do_ /mMRV:pd  
[ N[$bP)h7  
  cout << _1 <<   " , " . J"g.Q  
] *Xh)22~T  
.while_( -- _1), *E"QFirk0  
cout << var( " \n " ) ;; z4EGr  
) r>fx5 5dw  
); ]y*AA58;  
MB$K ?"Y  
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: $JKR,   
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 xyGk\= S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6nxX~k  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F,2)Udim  
C'bW3la  
YGp8./ma<I  
template < typename Cond, typename Actor > Uloa]X=Im8  
class do_while //C3tW  
  { Wj2s+L7,  
Cond cd; $N$ ZJC6(@  
Actor act; c_#\'yeW  
public : I!IWmU6FN  
template < typename T > 3QL I|VpO  
  struct result_1 9NCo0!Fb  
  { 2z/qbzG7  
  typedef int result_type; J7q]|9Hus|  
} ; u&)+~X  
"#uXpCuw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9IFK4>&O6  
#]nH$Kq  
template < typename T > sFNBrL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }Dk*Hs^E  
  { H8[ L:VeNT  
  do O`2;n.>\  
    { EsA)o 5  
  act(t); N(<4nAE  
  } %E q} H  
  while (cd(t)); c"X`OB  
  return   0 ; ^l\U6$3  
} &WW|! 6  
} ; I;dc[m  
)bc0 t]Fs  
YVy+1q[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C3|(XChqC  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ;>?NH6B,  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ;m/%g{oV  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 j6wdqa9!~  
下面就是产生这个functor的类: 5&5 x[S8  
l4c9.'6  
ur\v[k=  
template < typename Actor > }eA2y($N  
class do_while_actor ~9.0:Fm<  
  { HorFQ?8  
Actor act; C[h"w'A2  
public : M7R.? nk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J!sIxwF  
'bN\8t\S  
template < typename Cond > H f}->  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0)/L+P5  
} ; <dxc"A  
Ps3wg=ni[  
AH$D./a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [d="94Ab  
最后,是那个do_ FX QUj&9  
_~f&wkc  
 uY]nqb  
class do_while_invoker Bob K>db  
  { U8_<?Hd  
public : mfHZGk[[  
template < typename Actor > 3DH} YAUU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q[t|+RNKv2  
  { _hgu:  
  return do_while_actor < Actor > (act); sqkk 4w1#C  
} uveby:dh  
} do_; U_ j\UQC  
Hk'D@(h S  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^O_E T$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 XV"8R"u%Q  
最后来说说怎么处理break和continue gkDyWZG B  
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。 \XaKq8uE  
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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