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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda c^i"}2+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [0mFy) 6  
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, OqEg{o5 a&  
{^PO3I  
2LhfXBWf  
pDLu+ }@  
  class filler c n\k`8  
  { f_Wkg)g  
public : +YGw4{\EL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _A@fP[C  
} ; zhVa.r A  
Ov0O#`  
: ;E7+m  
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: 3i@ "D  
KdBq@  
!=~s/{$PE  
.}L-c>o"o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m &0(%  
8`L#1ybMO  
)OW(T^>_'I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 C8bGae(  
0%GqCg  
CjC'"+[w  
iylBK!ou  
二. 战前分析 BR&Qw'O%  
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。 jc%{a*n"vr  
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 :Y}Y&mA4  
dy2_@/T7  
pmow[e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); + d+hvwEM  
  /* --------------------------------------------- */ 5 WN`8?  
vector < int *> vp( 10 ); . Ce&9l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }skRlC  
/* --------------------------------------------- */ m>Yo 9/XpZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7d M6;`V^  
/* --------------------------------------------- */ &;~2sEo,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X]&;8  
  /* --------------------------------------------- */ RTPq8S"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ei+9G,  
/* --------------------------------------------- */ !]{1h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); uFm(R/V  
QoT3;<r}  
~RZJ/%6F  
8xD<A|  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4."o.:8x  
1._1, _2是什么? uI[-P}bSc&  
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。 }rj C_q  
2._1 = 1是在做什么? #x4h_K Y  
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。 oUKBb&&O  
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。 ^hl]s?"3  
g|v1qfK  
 BdE`p{  
三. 动工 cKi^C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p,[XT`q^  
(^s&M  
m p|20`go  
epG X.  
template < typename T > *D09P%  
class assignment HX /GLnY/X  
  { NSxPN:  
T value; $tt0D?$4  
public : oqd N5+xt  
assignment( const T & v) : value(v) {} M3jv aI  
template < typename T2 > E1{:z"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H/p-YtY  
} ; O#Zs3k  
\CJx=[3(  
bCE7hutl  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 M0Kh>u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fzkCI  
c`$`0}  
*1o+o$hY2  
4B3irHs\Q  
  class holder v8U1uOR,%  
  { 8}pcanPg  
public : *Sz{DE1U  
template < typename T > @ (u?=x;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const },Y; (n'  
  { (IWix){  
  return assignment < T > (t); FVC2XxP  
} <*r<+S   
} ; }n2-*{)x  
aaqd:N)  
|W~V@n8"6  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: QGbD=c7  
{xBjEhQm  
  static holder _1;  Z$#ZYD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g+KzlS[6  
Rbj+P;t&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Kt4\&l-De  
而不用手动写一个函数对象。 z:i X]df  
AHMV@o`V  
V M\Z<}C  
LL$,<q%(P  
四. 问题分析 PgG |7='  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [b k&Nd[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 B0oY]r6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s68_o[[E  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i9EMi_%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xv#j 593  
<zDw& s2  
五. 问题1:一致性 NW4 s'roP  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2YE]?!   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 WKrZTPD'm  
X%9xuc  
struct holder M ly z><  
  { J?Ep Nie  
  // MVeQ5c(  
  template < typename T > J6["j   
T &   operator ()( const T & r) const jC Kt;lj  
  { Rvz.ym:F  
  return (T & )r; i[t=@^|  
} y~A7pzBZ=  
} ; l-^XW?CfL  
H;t8(-F@'  
这样的话assignment也必须相应改动: 't]EkH]BC  
da?th  
template < typename Left, typename Right > o4[2`mT  
class assignment :{xN33@6\X  
  { MMA@J  
Left l; J2 rLsNC]0  
Right r; =<'iLQb1  
public : 0rm;)[SjF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b gc<)=  
template < typename T2 > ;~@PYIp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~oW8GQ  
} ; WGG) mh&-  
mQA<t)1  
同时,holder的operator=也需要改动: klC^xSx  
h%w\O Z7  
template < typename T > '3u]-GU2_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1uge>o&  
  { UWWD8~:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _g`0td>N  
} dzv,)X  
~"r wP=<}  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。  ISnS;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x&fCe{5  
sBXk$  
return l(rhs) = r; ~Ro:mH: w  
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。 UH^wyK bM  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +#I~#CV!  
TnU$L3k  
template < typename Tp > ^)IL<S&h  
class constant_t ;?lM|kK  
  { F",abp!  
  const Tp t; 7fzyD  
public : oJ@PJvmR&a  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9]F&Fz/G  
template < typename T > i+x6aQ24  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [ 6o:v8&3  
  { q\HBAr y  
  return t; 8}#Lo9:,d  
} ylxfh(  
} ; }.$ B1%2  
Lr\ B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E)_!Hi0<s  
下面就可以修改holder的operator=了 =+-.5M  
KZ}4<{3  
template < typename T > WfbNar[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W>|b98NPu  
  { 3Q~&xNf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l`%} {3r9  
} gcCYXPZp  
x[>_I1TJ  
同时也要修改assignment的operator() k`~br249  
boOw K?  
template < typename T2 > g~H? l3v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~m|?! ]n  
现在代码看起来就很一致了。 0?Wf\7  
QRHm |f9_C  
六. 问题2:链式操作 2[YD&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 taEMr> /  
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。 f>+}U;)EF  
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。 wG?kcfu  
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。 geN%rD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jp]geV54  
pbvEIa-Y4  
template < typename T > %+! 9  
struct result_1 udy;Odt  
  { ~kJpBt7M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Lpbn@y26<  
} ; KC-aLq/  
kGqf@ I+  
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: ,L:)ZZgN  
h_G7T1;L  
template < typename T > (dip Ks?K  
struct   ref ,h`D(,?X  
  { rtF6Lg  
typedef T & reference; <r`Jn49  
} ; >~>[}d;glw  
template < typename T > jTgh+j]AP  
struct   ref < T &> ; <@O^_+  
  { X$&Sw3c  
typedef T & reference; ,UZE;lXJ'Q  
} ; ~+nSI-L  
*3 8Y;{ 4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |#jm=rT0y  
a4.: i  
template < typename T > KdpJ[[Ug/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {=4:Tgw  
  { vEp8Hc  
  return l(t) = r(t); 1sLfjH hv  
} nJ})6/gK  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 j2qfEvU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .u;TeP  
P]x+Q  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 h GXD u;{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *AQbXw]w  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P1>X5:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8Xzx ;-&4  
最后的布局是: y" -{6{3  
                Add 7[1 R}G V  
              /   \ ,T~5iLKY  
            Divide   5 i4r~eneP  
            /   \ ^JDV4>S\  
          _1     3 SW'KYzn  
似乎一切都解决了?不。 BmF>IQ`M?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 1O7ss_E  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 #R~NR8( z  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: k$_]b0D{4  
Z|dZc wo  
template < typename Right > WA5kX SdIb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const esFL<T  
Right & rt) const [eP]8G\ W  
  { #7T={mh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J5IJy3d  
} eSBf;lr=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 X*"O'XCA  
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。 bd*(]S9d  
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。 O~OWRJ@p  
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。 A3pQ?d[  
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。 @BhAFv,7  
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? V=MZOj6  
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: =I}V PxhE7  
h*Tiv^a  
template < class Action > ]qHO{b4k  
class picker : public Action deY<+!  
  { 2A ,36,  
public : pdiZ"pe  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "Oko|3  
  // all the operator overloaded [E7@W[xr  
} ; Jz0S2&  
tp2 _OQAQ  
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。 o9\m? ~g!E  
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: P`"DepeD  
.WE0T|qDX  
template < typename Right > ;_&L^)~P$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &L~rq)r/&  
  { ?.ihWbW_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qW>J-,61/  
} #[yl;1)  
&>fd:16  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > e"/X*xA  
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。 rep"xV&|>o  
dS=,. }  
template < typename T >   struct picker_maker |c/rHEZ  
  {  m:Abq`C  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O_Q,!&*6  
} ; iH0c1}<k$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > R7E"7"M10  
  { W^Y(FUy~  
typedef picker < T > result; W%cPX0  
} ; b7j#a#  
d6&tz!f  
下面总的结构就有了: 9Wrcl ai  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 9 <m j@bI$  
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。 e90z(EF?0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 { rn~D5R  
至此链式操作完美实现。 3R .cj  
f BOG#-a}  
P'~3WL4MKs  
七. 问题3 {HnOUc\4  
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。 o]U ==  
]NsaFDi\  
template < typename T1, typename T2 > rRel\8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V= PoQ9d  
  { ^]gl#&"D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @CDRbXoFk  
} #JucOWxjY  
'~J6 mojE  
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: 3)\qt s5  
_4Pi>  
template < typename T1, typename T2 > Hefqzu  
struct result_2 {!h[@f4  
  { >,vuC4v-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {p iS3xBi  
} ; j(JI$  
E}2[P b)e  
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? h+(s/o?\  
这个差事就留给了holder自己。 < *OF  
    e?WR={  
kGP?Jx\PkH  
template < int Order > d*HAKXd&:j  
class holder; JH#+E04#  
template <> N>Y3[G+  
class holder < 1 > iwJgU b  
  { ^)~M,rW8c  
public : %C<eR_  
template < typename T > @oNrR$7  
  struct result_1 ERjf.7)d  
  { D(|$6J 0  
  typedef T & result; 5Ncd1  
} ; iI0'z=J  
template < typename T1, typename T2 > \-yi#N  
  struct result_2 6I0MJpLW  
  { g*M3;G  
  typedef T1 & result; O~VUViS6$  
} ; %BKTN@;7  
template < typename T > >w2u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -bF+uCfba  
  { * =l9gv&  
  return (T & )r; + aF jtb  
} !ZW0yCwLQ  
template < typename T1, typename T2 > nE84W$\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9qA_5x%"%u  
  { }=FQKqtC  
  return (T1 & )r1; fHi+PEbR  
} PV2904  
} ; *TkABUL  
NQ!F`  
template <> u 36;;z  
class holder < 2 > S\m]ze  
  { D=Y HJ>-wB  
public : =@>&kU%$&  
template < typename T > w?q"%F;/  
  struct result_1 PYe>`X?  
  { f9$q.a*  
  typedef T & result; t {}1 f  
} ; N}= - +E|  
template < typename T1, typename T2 > { L5m`-x  
  struct result_2 ~-/AKaK}  
  { m/AN*` V  
  typedef T2 & result; O{V"'o  
} ; qDW/8b\^  
template < typename T > I j /J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =g:\R$lQ  
  { jg(A_V  
  return (T & )r; ->(B: Cz  
} _G|6xlO  
template < typename T1, typename T2 > XQA2uR4h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j>iM(8`t1  
  { T5h[{J^  
  return (T2 & )r2; =Sq7U^(>  
} y8@!2O4  
} ; sBwgl9  
Ih0GzyU*4  
$B2@mC([S  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 RZZB?vx  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: P}jr 8Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N.?Wev{  
~nQb;Bdh%  
return l(i, j) = r(i, j); ra1hdf0"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W=*\4B]  
^BZdR<;  
  return ( int & )i; ;1nd~0o  
  return ( int & )j; q,GL#L  
最后执行i = j; )r~Oj3TH  
可见,参数被正确的选择了。 OsXQWSkj~  
>/*\x g&J  
<#UvLll  
1tDN$rM5  
Z6p>R;9n  
八. 中期总结 I(.XK ucU  
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: sAb|]Q((  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b%BwGS(z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :vjbuqN]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {~SR>I3sv  
y[cAU:P?  
>7 |37a  
kL-+V)Kl  
-Da_#_F  
&V"&SV>}  
九. 简化 n!p&.Mt  
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。 ?S_S.Bd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R~i<*  
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: KR*/yeG!E  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 " O4Z).5q3  
  +-*/&|^等 {f)p|)  
2. 返回引用。 f}apn=  
  =,各种复合赋值等 epnDvz\   
3. 返回固定类型。 O  tr@jgw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]q j%6tz  
4. 原样返回。 L2$%h1  
  operator, E=y#~W  
5. 返回解引用的类型。 ,RZktWW_  
  operator*(单目) R?W8l5CIk  
6. 返回地址。 j{vzCRa>8  
  operator&(单目) MI/1uw  
7. 下表访问返回类型。 ]mp.KvB  
  operator[] xiI!_0'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (.c?)_G,  
  operator<<和operator>> yVL~SH|  
W +S>/`N  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 k`-L5#`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: w*+rBp,f  
>QyMeH  
template < typename Left > d+(~{xK:  
struct value_return [8"nRlXH  
  { V;m3=k0U  
template < typename T > ^^Ius ]  
  struct result_1 +m1edPA[  
  { O@[q./VV,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z|9 ^T@)  
} ; T<OLfuV  
A1|:$tED+2  
template < typename T1, typename T2 > 'g#))y  
  struct result_2 'D1@+FFU0  
  { X#J[Nn>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eRGip2^cq+  
} ; cX*^PSM  
} ; (HTVSC%=  
c[5>kQ-nq  
vF_?1|*|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0iYe>u  
xZkLN5I{  
下面我们来剥离functor中的operator() b;yhgdFx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "0 v]O~s  
ISl'g'o  
return l(t) op r(t) a^2?W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \^+sgg{  
return op l(t) Rzb] mM  
return op l(t1, t2) S4Rv6{r:  
return l(t) op (]ORB0kl  
return l(t1, t2) op znM"P|A  
return l(t)[r(t)] `:8&m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W>"i0p  
RGiA>Z:W  
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: n_aKciF  
单目: return f(l(t), r(t)); !u^(<.xJ   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k8h$#@^  
双目: return f(l(t)); ?0%lB=qQ  
return f(l(t1, t2)); 39OZZaWL  
下面就是f的实现,以operator/为例 AVi|JY)>  
cD{[rI E3  
struct meta_divide r6^DD$X  
  { 0c]Lm?&  
template < typename T1, typename T2 > 6gp3n;D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l_8t[  
  { s?=J#WV1y  
  return t1 / t2; ,3^N_>d$W  
} _-EHG  
} ; t+vn.X+&  
q* m%Fv  
这个工作可以让宏来做: W2n%D& PE  
"xh]>_;&'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W nVX)o  
template < typename T1, typename T2 > \ KB-7]H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; VQX#P<  
以后可以直接用 6OVAsmE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $ @^n3ZQ4  
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 Q i?   
(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。。。) N&=,)d~M  
)9Jt550(  
FO*Py)/rX  
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 ><$hFrR!  
)2\6 Fy0S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J L]6o8x  
class unary_op : public Rettype 9#1lxT4%  
  { B=9|g1e  
    Left l; ];IUiS1  
public : +lE 9*Gs_$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S9mj/GpL3  
\5J/ ?  
template < typename T > c/pT2/y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +f|u5c  
      { *!Xhy87%Z)  
      return FuncType::execute(l(t)); c,e 0+  
    } Q~uj:A]n<  
V" I+E  
    template < typename T1, typename T2 > c>I^SY(r%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V7 c7(G  
      { L7 qim.J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); KbSIKj  
    } pnDD9u-4;  
} ; 2E;*kKw[  
#Ey!?Z  
Xa+ u>1"2"  
同样还可以申明一个binary_op ?/NxZ\  
^cd+W?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3%'$AM}+s  
class binary_op : public Rettype A"p7N?|%  
  { 8L.Y0_x  
    Left l; ->:G+<  
Right r; jFnq{L t  
public : 7 zK%CJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D@&0 P&  
eZT923tD  
template < typename T > mM1\s>o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Id|38   
      { r0}Z&>]66N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^#p S u  
    } <Sb W QbN  
z`5d,M  
    template < typename T1, typename T2 > KE6[u*\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ma vc$!y  
      { &p`RKD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PO ]z'LD  
    } WTZP}p1  
} ; m^%[  
Mo0+"`   
H5{d;L1[  
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 aB+Ux< -  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2/x+7F}w5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) j[v<xo  
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。 7xz|u\?_2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $-EbJ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 c4k3|=f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m = "N4!  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ,?P@ :S<8  
下面是修改过的unary_op {YT!vD9.  
ZC@sUj"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2r^|  
class unary_op @or&GcQ*  
  { HE,# pj(D  
Left l; %tT&/F  
  eR4%4gW)  
public : 4#{i  
D9*GS_K2 t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a2 e-Q({  
E9!u|&$S  
template < typename T > prV:Kq;O  
  struct result_1 %qfql  
  { y2bL!Y<s9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Po#;SG#Ee  
} ; > SU2Jw  
-^`]tF`M  
template < typename T1, typename T2 > W2e~!:w  
  struct result_2 X>(?  
  { q$(@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `9}\kn-</8  
} ; (p08jR '5  
M.iR5Uh  
template < typename T1, typename T2 > ]([:"j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dm?>U1{   
  { 9=p^E#d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); S-&[Tp+N  
} _h", ,"p#o  
fOs"\Y4  
template < typename T > }J"}5O2,b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^R',P(@oL  
  { 5-3`@ (/  
  return OpClass::execute(lt(t)); k7yQEU  
} !*_5 B'  
 P#m/b<  
} ; _-$O6eZ  
:oh(M|;/2  
l=G=J(G  
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 _R-[*ucq  
好啦,现在才真正完美了。 28>PmH]7  
现在在picker里面就可以这么添加了: GP6-5Y"8  
/*\pm!]._^  
template < typename Right > 5|&8MGW-$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const GInU7y904  
  { %upnXRzw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V~ph1Boz2  
} 9Ps[i)-  
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。 Ej\EuX  
\W$bOp  
ov>Rvy  
Rd7[e^HSN  
7DaMuh~<  
十. bind #n&/yYl9(l  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 cz<8Kb/XV  
先来分析一下一段例子 mGR}hsQpn  
Cj^:8 ?%  
>Hb>wlYR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;O` \rP5w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2K?~)q&t*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :l<)p;\  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ? ->:,I=<~  
我们来写个简单的。 8l,`~jvU!*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d3Dw[4  
对于函数对象类的版本: vowU+Y  
%Ci`O hT  
template < typename Func > |^&n\vXv  
struct functor_trait ;4XvlcGo  
  { ? tre)  
typedef typename Func::result_type result_type; 9+<%74|,  
} ; 34S|[PX d  
对于无参数函数的版本: n^<3E; a  
Pp-\#WJ  
template < typename Ret > ,M@LtA3g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3k)W0]:|<  
  { .KiJq:$H  
typedef Ret result_type; a(}dF?M=  
} ; Nu !(7  
对于单参数函数的版本: +-_71rJc.  
Wr3j8"f/  
template < typename Ret, typename V1 > ;{1J{-EA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &' ,A2iG  
  { "-aak )7w  
typedef Ret result_type; v @zpF)|  
} ; Gok8:,  
对于双参数函数的版本: .yz-o\,gF%  
|Z%I3-z_DS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #hinb[fQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3V")~ m  
  { ua$H"(#c  
typedef Ret result_type; 4o,%}bo&  
} ; 3w&fN3 1  
等等。。。 aoNTRJ c$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,(aOTFQS  
.Q'/e>0  
template < typename Func > vfID@g`!q+  
struct func_return Fv!zS.)`  
  { nya-Io.  
template < typename T > |~'D8 g:Ak  
  struct result_1 emZ^d/A  
  { *"rgK|CM$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g=eYl_P6  
} ; $'$#Xn,hU  
.ZSGnbJ  
template < typename T1, typename T2 > r()%s3$q  
  struct result_2 }7k!>+eQ  
  { oicett=5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $`q8-+{  
} ; S<n3wR"^  
} ; o`^GUY}  
c*nH=  
] iKFEd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 CbK&.a  
]:* 8 Mb#  
template < typename Func, typename aPicker > xl5n(~g)p  
class binder_1 `Pj7O/!)#!  
  { 6 bL+q`3>  
Func fn; x?Wt\<|h!  
aPicker pk; u7|{~D&f  
public : yQwj [  
$@_7HE3  
template < typename T > Ks&~VU  
  struct result_1 33d86H% ;  
  { @_0 g "Ul  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; HgG-r&r!2  
} ; j=v1:E  
I\R5Cb<p  
template < typename T1, typename T2 > a!"81*&4#  
  struct result_2 VQHJ O I  
  { 9kPwUAw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fShf4G_w\  
} ; p},6W,f  
&]~z-0`$!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gnbs^K w  
W5-p0,?[6  
template < typename T > ~CRr)(M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7BCCQsz<  
  { 0pYz8OB  
  return fn(pk(t)); :oF\?e  
} = PldXw0  
template < typename T1, typename T2 > z602(mxGg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x8p#WB  
  { ^SCZ  
  return fn(pk(t1, t2)); ]I"oS?  
} /vPh_1  
} ; 2F-!SI  
XF2u<sDe  
Kzxzz6R?  
一目了然不是么? '{kNXCnZ  
最后实现bind ~Dr/+h:^\  
1?HUXN#,  
AO;`k]0e  
template < typename Func, typename aPicker > o_U=]mEDY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) P*/px4;6  
  { u*[,W-R&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1rC8] M.N  
} Z~g~,q  
,oDZ:";  
2个以上参数的bind可以同理实现。 WX 79V  
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。 EA75 D&>I  
aEX;yy*  
十一. phoenix D`e!CprF  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .CI]8O"3y  
N;D (_:^  
for_each(v.begin(), v.end(), @Th.=  
( :RHNV  
do_ E?z 3&C  
[ /{7x|ay]  
  cout << _1 <<   " , " X=(8t2  
] [x!T<jJ  
.while_( -- _1), \WouTn  
cout << var( " \n " ) i[d-n/)  
) ?C.C?h6F5B  
); "eI-Y`O,  
\ ;Hj,z\  
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: -+|0LXo  
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>L-,R(7e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 GfQMdLy\Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UOF5&>MLb  
VjYfnvE  
@)VJ,Ql$Y  
template < typename Cond, typename Actor > XnWr~h{b  
class do_while }?*:uf  
  { nUmA  
Cond cd; p(nC9NGB  
Actor act; lqqY5l6j  
public : nT|fDD|  
template < typename T > Podm 3b  
  struct result_1 aU4'_%Y@  
  { E_WiQ?p   
  typedef int result_type; ,2H5CFX/  
} ; :+]6SC0ql  
N Ja]UZx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} sF_.9G)S0  
),bdj+wr78  
template < typename T > X@x: F|/P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P; hjr;  
  { M/d!&Bk  
  do 'y-IE#!5  
    { w'M0Rd]  
  act(t); 3p!R4f)GN  
  } 5I T'u3V  
  while (cd(t)); !6<2JNf  
  return   0 ; J>hl&J  
} J9poqp@`MG  
} ; ( }JX ]-  
c~R ElL  
woR((K] #G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^Po\:x%o  
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。 cY\-e?`=4  
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。 Bu!Gy8\  
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。 B TcxBh  
下面就是产生这个functor的类:  Kn\Oj=4  
1+#Vj#  
d UjdQ  
template < typename Actor > 0pkU1t~9  
class do_while_actor rK=[&k  
  { V3@^bc!   
Actor act; b;soMilz  
public : / d6mlQS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Yl-09)7s  
7qL]_u[^  
template < typename Cond > mhlJzGr*q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; XHpoaHyx  
} ; w`#lLl B  
xO?~@5  
.6vQWt7@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *"9b?`E  
最后,是那个do_ ,dh*GJ{5  
:O//A6 v  
7z%zXDe~T[  
class do_while_invoker P?TFX.p7  
  { aYPzN<"%  
public :  Nu9mK  
template < typename Actor > I9>1WT<Yy  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s BRw#xyS  
  { ^lf;Lc  
  return do_while_actor < Actor > (act); NaVZ)  
} BT#'<!7!  
} do_; u :m]-'  
w,`x(!&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fep#Kb%"e  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =BX<;vU  
最后来说说怎么处理break和continue w #1l)+  
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。 G3?8GTH  
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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