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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bsuUl*l)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T 2x~fiM  
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, eG"iJ%I  
i\3BA"ZX  
/q uf'CV}  
W ;P1T"*A  
  class filler ' uo`-Y  
  { u5H#(&Om  
public : }<2F]UuR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a_waLH/  
} ; }(a y(  
Te[[xhTyw  
j /)cdP  
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: pEH[fA]  
>u*woNw(XM  
d=oOMXYa   
I%e7:cs>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6N~ jt  
Kp ~k!6x  
:`:<JA3,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;FMK>%Zq  
|GdA0y\v*}  
S/~6%uJ  
-fL|e/   
二. 战前分析 [O"i!AQ  
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。 +GP"9S2%R  
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 f#eTi&w  
zesEbR)j  
u+I-!3J87  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )tFFa*Z'  
  /* --------------------------------------------- */ h,FP,w;G  
vector < int *> vp( 10 ); d2.n^Q"?3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); AU87cqq  
/* --------------------------------------------- */ j@GMZz<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m9#u. Q*  
/* --------------------------------------------- */ U|{WtuR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vbDw2  
  /* --------------------------------------------- */ R&ou4Y:DG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); GdG%=+  
/* --------------------------------------------- */ 82O`<Ci  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~gI%   
w2+RX-6Ie  
gvoK  
Sw5H+!  
看了之后,我们可以思考一些问题: a P{xMB#1h  
1._1, _2是什么? Ql&P1|&  
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。 Z]w_2- -  
2._1 = 1是在做什么? O])/kS`  
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。 et9 c<'  
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。 Tw!x*  
+%U@  
JSGUl4N  
三. 动工 De>pIN;B>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: RK rBHqh@  
*2:)Rf  
f1=8I_>=  
uUc[s"\  
template < typename T > -F8%U:2a  
class assignment 3g-}k  
  { tCc}}2bC&  
T value; 'O{hr0q}  
public : ~-W.yg6D{  
assignment( const T & v) : value(v) {} m.V mS7_I  
template < typename T2 > 5.GBd_;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <}4|R_xY#  
} ; QtN0|q{af  
3>L1}zyM]  
L {B#x@9tQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L"}@>&6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lPFMNRt~8  
 K[?wP>s  
FfD2 &(-R  
29av8eW?3  
  class holder PY>j?otD  
  { E+~~d6nB  
public : jWU)y)$  
template < typename T > ?nt6vqaV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $mlsFBd  
  { X='4 N<  
  return assignment < T > (t); 2ZE4^j|  
} .Bi7~*N  
} ; m|f|u3'z$  
\ [>Rt  
{|rwIRe  
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: dDm<'30?*v  
YDmFR,047  
  static holder _1; 0hNc#x6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .Dx]wv  
-C8awtbC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G 8NSBaZe  
而不用手动写一个函数对象。 X;6X K$"  
_')KDy7  
[fW:%!Y'  
pbgCcO~xm  
四. 问题分析 HuK'tU#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 =%]dk=n?TN  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 :$}67b)MO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _FVIN;!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *{-XN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~V./*CQ\c  
.5I1wRN49  
五. 问题1:一致性 a\%g_Q){  
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?| 0e}L Z,9e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kXOlZ C  
SQz>e  
struct holder ]I}' [D  
  { S8]g'!  
  // 99ZQlX  
  template < typename T > 5,mb]v0k  
T &   operator ()( const T & r) const (TY^ kySr  
  { ](a<b@p  
  return (T & )r; I`y}Ky<q  
} FijzO  
} ; ] xH `  
L^0jyp  
这样的话assignment也必须相应改动: ?EpY4k8,  
3ea6g5kX  
template < typename Left, typename Right > sxuYwQ  
class assignment Z#Zk)  
  { zCco/]h  
Left l; Zd~Z`B} &  
Right r; 9xWeVlfQ  
public : n=yFw\w'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s\ ~r 8  
template < typename T2 > YHAy+S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `GSfA0?  
} ; \y0abxIHS  
n\P{Mc  
同时,holder的operator=也需要改动: 0<P -`|X  
,m:MI/ )p  
template < typename T > icnp^2P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Uh9$e  
  { U9;AU] A  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &]ImO RN  
} p oNQ<ijK  
&1VC0"YJWy  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 {j^}"8GB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -ff*,b$Q/  
gMgbqGF)  
return l(rhs) = r; \6sp"KqP  
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。 2>UyA.m0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: BGUP-_&  
T$RZRZo  
template < typename Tp > paiF ah  
class constant_t g8B@M*JA  
  { cQN}z Ke  
  const Tp t; g y&B"`  
public : h"q`gj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'KXvn0  
template < typename T > #Ok*O r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *xt3mv/<z  
  { OHH wcJ7N  
  return t; -,p(PK  
} &%INfl>o7.  
} ;  G#K=n  
Qs*g)Yr  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Y.=v!*p?}  
下面就可以修改holder的operator=了 M3x%D)*  
Ga~IOlS  
template < typename T > Q;`#ujxL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const CFn!P;.!  
  { 7]G3yt->  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !R4`ihi1  
} Nno*X9>~  
)Ibp%'H  
同时也要修改assignment的operator() EAx@a%  
rbs:qLa%  
template < typename T2 > ,qt9S0 QS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,AWN *OS  
现在代码看起来就很一致了。 Joe k4t&0<  
\J:/l|h  
六. 问题2:链式操作 l*/I ; a$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 n Hy|  
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。 @Vc*JEW  
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。 H}X3nl\]  
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。 {bl^O  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `&j5/[>v  
?!8M I,c/  
template < typename T > r1xN U0A  
struct result_1 V[A uw3)  
  { NtSa# $A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )CEfG  
} ; ~x`OCii  
`0Qzu\gRb  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: k6. }.  
pT.iQ J|  
template < typename T > c`AtK s)u  
struct   ref XkOsnI8n  
  { ;#cb%e3  
typedef T & reference; <<Ut@243\  
} ; (*BQd1Z  
template < typename T > Pf-k"7y  
struct   ref < T &> X.bNU  
  { fD]}&xc  
typedef T & reference; WFULQQ*  
} ; j8L!miv6  
eDgRYa9\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?nCG:\&;'=  
mKQ !@$*  
template < typename T > > QDmSy*&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6Jrh'6 o@  
  { !z$.Jcr1  
  return l(t) = r(t); +|KnO  
} O}"VK  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 % sbDH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,QdUfM  
{-09,Q4[&  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 IXe[JL:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j"9bt GX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nYLq%7}k  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u4, p.mZtb  
最后的布局是: kW3V"twx  
                Add #\_N-bVu  
              /   \ a4Fe MCvV9  
            Divide   5 S{7A3 x'B  
            /   \ k$j>_U? P  
          _1     3 6DD"Asi+  
似乎一切都解决了?不。 nM>oG'm[n  
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。 :]v%6i.  
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。 sjvlnnO   
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: NVAt-u0LB  
yL7D;<!S&  
template < typename Right > u`O xY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P=OHiG\z  
Right & rt) const DKx8<yEky  
  { py6|uGN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =rMT1  
} nm_]2z O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $0~H~ -  
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。 s=h  
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。 '%vb&a!.6  
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。 5IE2&V  
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。 tXV9+AJ  
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? 3pl/k T.\  
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: !ZJ" lm  
q;3.pRw(  
template < class Action > N0,wT6.  
class picker : public Action */;[ -9  
  { F#*vJb)  
public : *$1M= $  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7F!_gj p  
  // all the operator overloaded ^2rNty,nH  
} ; }1VxMx@  
,]+P#eXgE  
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。 jeXv)}  
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: R@ N I  
71_{FL8  
template < typename Right > a ;WRTV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const B2w\  
  { B"rnSui  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "7mY s)=  
} =Yg36J4[  
;[V_w/-u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N}HQvlLkF9  
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。 G0 Q} 1  
,5$V;|  
template < typename T >   struct picker_maker \x P$m|Y3  
  { YNyaz\L  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ZG:#r\a  
} ; PY- 1 oP  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ir'(GB  
  { `?r]OVe{y  
typedef picker < T > result; S{' /=Px+  
} ; ErIAS6HS'  
U ]jHe  
下面总的结构就有了: (N{Rda*8  
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。 3omFd#EP  
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。 " uf*?m3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 D!< [\ G  
至此链式操作完美实现。 sLrSi  
Z]kk.@P  
03$-U0.;-  
七. 问题3 (7/fsfsF  
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。 `B'*ln'r5  
$8zsqd 4?  
template < typename T1, typename T2 > wTb7 xBI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Whp;wAz  
  { hqrI%%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H<T9$7Yr%r  
} b~dm+5W7  
mC OJ1}  
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: uTgBnv(Y*  
_yk} [x0>  
template < typename T1, typename T2 > ^PA[fL"  
struct result_2 '?7th>pC  
  { ii&{gC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x dDR/KS  
} ; >fHg1d2-  
3yg22y &l  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ;sJUTp5\h  
这个差事就留给了holder自己。 g-lF{Z  
    5y-8_)y8o  
AKs=2N> 7  
template < int Order > G%0G$3W"  
class holder; ]+A>*0#"  
template <> juOOD   
class holder < 1 > 7LMad%  
  { EXn$ [K;  
public : ~3-2Iu^F  
template < typename T > E/ %S0  
  struct result_1 %~%1Is`4J  
  { P5M+usx  
  typedef T & result; M7z>ugk"  
} ; $jMU| {  
template < typename T1, typename T2 > eBiP\  
  struct result_2 l*]9   
  { s!S,;H  
  typedef T1 & result; $T* ##kyE9  
} ; 0=Jf93D5  
template < typename T > 2_Me 4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^ei[#I  
  { nTrfbK@  
  return (T & )r; <q Z"W6&&  
} Q|eRek  
template < typename T1, typename T2 > $tvGS6p>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q@ !p  
  { VesW7m*z  
  return (T1 & )r1; s)Sa KE*d  
} +SCUS]  
} ; <<F#Al  
H{|a+  
template <> ;-84cpfu  
class holder < 2 > N,v4SIC@  
  { T8Sgu6:*R  
public : ,])@?TJb@  
template < typename T > J]uYXsC  
  struct result_1 A6w/X`([O  
  { ~:7AHK2  
  typedef T & result; PRm Z 3  
} ; =uKGh`^[  
template < typename T1, typename T2 > _i [.5  
  struct result_2 pAg;Rib  
  { *0bbSw1kc  
  typedef T2 & result; "aNl2T  
} ; `K[:<p}  
template < typename T > tm\ <w H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W"9iFj X  
  { N{n}]Js1D-  
  return (T & )r; 6_/oVvd  
} i[FcY2  
template < typename T1, typename T2 > w7\:S>;(O"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zSta !]  
  { pNpj, H*4  
  return (T2 & )r2; kf~71G+  
} js )G   
} ; K]dqK'  
PZ69aZ*Gs  
t!^FWr&  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [;B_ENV  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9/C0DDb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Re?sopg0r  
20gPx;  
return l(i, j) = r(i, j); YN 4P >d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2c fzLW(  
]7kq@o/7  
  return ( int & )i; ;cZ9C 1  
  return ( int & )j; D[{p~x^  
最后执行i = j; : 4$Ex2  
可见,参数被正确的选择了。 6 .DJR Y  
&rj6<b1A  
Ne/jvWWN  
/:dVW" A|  
Y.rHl4  
八. 中期总结 (\FjbY9&  
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: Lc^nNUzPo  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $I_ 04k#t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [ d<|Cde  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor HC w$v#  
js Tb0  
`xe[\Z2  
]OY6.m  
yAEOn/.~  
g=; rM8W  
九. 简化 j-$aa;  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 HCQv"i}-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Rf2/[  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `h5HA-ud  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `g% ]z@'+?  
  +-*/&|^等 `<y[V  
2. 返回引用。 o)n8,k&nm  
  =,各种复合赋值等 "Ks%!  
3. 返回固定类型。 !Dkz6B*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mh44  
4. 原样返回。 M "p6xp/  
  operator, 3hR7 . /  
5. 返回解引用的类型。 `u:U{m  
  operator*(单目) #c4LdZu9  
6. 返回地址。 ;3\F b3d  
  operator&(单目) Szi4M&!K  
7. 下表访问返回类型。 f4s[R0l  
  operator[] QHr 3J  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 DLyHC=%{+h  
  operator<<和operator>> mL+}Ka  
Ndi'b_Sh\  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 KtY~Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _wM[U`H}s  
P,h@F+OZN  
template < typename Left > _ %&"4bm.  
struct value_return )ACa0V>*p  
  { vJ GxD\h  
template < typename T > v Xio1hu  
  struct result_1 [k-7Kq  
  { 8q7KqYu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <t]c'  
} ; L3q)j\ ls  
"r cPJX  
template < typename T1, typename T2 > <)Kjf/x  
  struct result_2 T'XAcH  
  { oiO3]P]P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &\sg~  
} ; H?40yu2m5  
} ; O,qR$#l   
l=9 &  
!dhZs?/UI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9 K$F.{cx  
%9mB4Fc6b)  
下面我们来剥离functor中的operator() B>X+eK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1sc #!^Oo  
mm#U a/~1u  
return l(t) op r(t) &%u,b~cL?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |BH, H  
return op l(t) (]1le|+  
return op l(t1, t2) E\m?0]W|  
return l(t) op i04Sf^  
return l(t1, t2) op Si]Z`_  
return l(t)[r(t)] 4)Pt]#Ti  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8SAz,m!W)  
q*{"6"4(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: UMhM8m!=o  
单目: return f(l(t), r(t)); &[*<>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 08k1 w,6W  
双目: return f(l(t)); 86%weU/*  
return f(l(t1, t2)); n^&QOII@>  
下面就是f的实现,以operator/为例 R~RY:[5?w  
*kyy''r  
struct meta_divide 8"8{Nf-"  
  { xDADJ>u2K  
template < typename T1, typename T2 > mSQ!<1PM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p6=#LwL'  
  { Arp4$h  
  return t1 / t2; @D"|Jq=6P  
} [9(B;;R@  
} ; L$jyeFB5  
;SC|VcbyH  
这个工作可以让宏来做: DvOg|XUU0  
njUM>E,'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &<UOi@  
template < typename T1, typename T2 > \ D@ =.4z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k}T~N.0  
以后可以直接用 =:"@YD^a4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &u=FLp5  
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 mz\ m^g3  
(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。。。) `SW`d<+L  
eHnC^W}|s  
82/iVm1  
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 K=(&iq!VO  
}|SVt`n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t&r?O dc&m  
class unary_op : public Rettype ae!_u \$  
  { _l8oB)  
    Left l; H~V=TEj  
public : !Aw.f!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cuKgO{.GH  
$^ >n@Q@&L  
template < typename T > V;:A&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b/5~VY*T  
      { tQl=  
      return FuncType::execute(l(t)); x~{ m%)I  
    } N@d4)  
in+`zfUJ9  
    template < typename T1, typename T2 > {?L}qV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JK_$A;Q  
      { &P+cTN9)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4P:vo$Cy  
    } Sr+1.77}  
} ; =)I{KT:y  
O/-OW: 03  
@K+u+} R  
同样还可以申明一个binary_op 3K0J6/mc  
6 w ]]KA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [FCNW0NV  
class binary_op : public Rettype %##9.Xm6l  
  { 1^W Aps  
    Left l;  E;|\?>  
Right r; 5 + Jy  
public : Sv>aZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x)Th2es\  
@%fkW"y:  
template < typename T > <'vM+Lk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \Fe5<G'v  
      { Sqge5v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?PQiVL  
    } 0y ;gi3W  
c`jTdVD  
    template < typename T1, typename T2 > :8QG$Ua1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H{$yy)@F  
      { "1nd~ BBOw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2'}2r ~6  
    } =VSieh  
} ; s3knh&'zb  
i*; V4zh  
dJ;;l7":~  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 G?V3lQI1n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k/mY. 2yPv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V('b|gsEo  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 0ib 6}L%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Pb`sn5;  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 #,9|Hr%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bQ4 }no0  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) a&cV@~  
下面是修改过的unary_op w##Fpv<m  
D"WkD j"M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > tvH)I px  
class unary_op \G"/Myi  
  { g ` {0I[  
Left l; }9kq?  
  tO0+~Wm  
public : ejQCMG7  
wb?hfe  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x SUR<  
*Xo f;)Z^  
template < typename T > ";xEuX  
  struct result_1 A y`a>:p  
  { <w A_2S Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Jzj~uz  
} ; 2#[Y/p  
~@O4>T+VW  
template < typename T1, typename T2 > sd6Wmmo  
  struct result_2 #}Cwn$  
  { 0t&H1xsxX  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sg y  
} ; kO#`m ]  
^ Q}1&w%  
template < typename T1, typename T2 > zhe5i;M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -I*A  `M  
  { ][mc^eI0s|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ",+uvJT1O  
} X>4`{x`  
@W,Y_8:  
template < typename T > Z8@]e}n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P&YaJUq.u  
  { LKZI@i)  
  return OpClass::execute(lt(t)); {?iqO?  
} *l^'v9  
V Y3{1Dlf  
} ; Ss:,#|   
}M9al@"  
S#9SAX [  
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 ]4yvTP3[Rm  
好啦,现在才真正完美了。 (D{}1sZBQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5HN<*u%z  
NZuFxJ-`  
template < typename Right > 7y\g~?5N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const EHHxCq?  
  { bij?q\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :I('xVNPz  
} /z5lxS@#  
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。 #V 6 -*  
 m5pVt 4  
w-$w  
k ))*z FV  
;`B35K  
十. bind 4:']'E  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 jh G7sS|  
先来分析一下一段例子 DE ws+y-*  
m =}X$QF`^  
~'MWtDe:Z8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .B13)$C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G#: !wI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 mW-W7-JhO7  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 E'8Bw7Tz  
我们来写个简单的。 G,-OH-M!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j%;)CV G"  
对于函数对象类的版本: F21[r!3  
Z L</  
template < typename Func > ([*t.  
struct functor_trait DcA'{21  
  { BT3O_X`u  
typedef typename Func::result_type result_type; @E2nF|N  
} ; ntV >m*^  
对于无参数函数的版本: NO^t/(Z  
J"rwWIxO*  
template < typename Ret > 0Q>|s_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E+zn\v  
  { fJ2{w[ne  
typedef Ret result_type; m!60.  
} ; F*}Q^%  
对于单参数函数的版本: |sa7Y_  
@3c#\jx  
template < typename Ret, typename V1 > kVnyX@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b]BA,D 4  
  { 7V (7JV<>  
typedef Ret result_type; =bWq 3aP)P  
} ; }!V<"d,!  
对于双参数函数的版本: %}X MhWn{  
}dJ ~Iy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8 -;ZPhN&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3gy;$}Lq T  
  { NRSse"  
typedef Ret result_type; QV$dKjMS  
} ; B5HdC%8/}  
等等。。。 vXyo  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f+Medc~  
W;dzLgc  
template < typename Func > 2gAdZE&Y  
struct func_return ,jsx]U/^  
  { i%PHYSJ.  
template < typename T > YBIe'(p  
  struct result_1 MIF[u:&  
  { Az9J{)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &6=ZT:.6Te  
} ; #0^3Wm`X;  
D{c>i`\G  
template < typename T1, typename T2 > ' ,`4 U F  
  struct result_2 J7;n;Mx  
  { hX| UE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h_G|.7!  
} ; MZW Y  
} ; 0C+y q'D~[  
vC<kpf!  
]#q7}Sd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )^S^s >3  
b[o"Uq@8?  
template < typename Func, typename aPicker > 50bP&dj&  
class binder_1 |uwteG5?$s  
  { TL{pc=eBo  
Func fn; .N5R?fmD  
aPicker pk; h;UdwmT  
public : Pq\V($gN  
Z?v6pjZ?  
template < typename T > iH}rI'U.  
  struct result_1 Po!JgcJ#\  
  { 'Oy5G7^R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {R!TUQ5  
} ; 8tRh V2  
+Y9D!=_lj  
template < typename T1, typename T2 > 40d9/$uzh  
  struct result_2 I u~aTgHX%  
  { Doc'7P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'A(-MTd%  
} ; \ Q8q9|g?]  
p z+}7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4i\aW:_'i  
^=Tu>{uD  
template < typename T > h8= MVh(I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j X!ftm2  
  { f.84=epv  
  return fn(pk(t)); xiOrk  
} q MdtJ(gq  
template < typename T1, typename T2 > xVz -_z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u:H 3.5)%  
  { (VI* c!N  
  return fn(pk(t1, t2)); }%ZG> LG5J  
} b:5%}  
} ; [xs)u3b  
QRZTT qG  
9Glfi@.  
一目了然不是么? Ysc|kxLb  
最后实现bind VDu .L8  
aU]O$Pg{  
p9 ,\{Is  
template < typename Func, typename aPicker > bb0McEQy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A"<)(M+kG  
  { t k/K0u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >;&V~q:di  
} Y=Ar3O*F  
yH"$t/cU"R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 i&'^9"Z)O  
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。 [F V=@NI  
v6DxxE2n  
十一. phoenix )"c]FI[}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L1!hF3G  
a. `JS  
for_each(v.begin(), v.end(), ~iR!3+yg4  
( si!9Gz;  
do_ >7(~'#x8A"  
[ :*&9TNU E@  
  cout << _1 <<   " , " 73s3-DS,  
] >[%.h(h/%  
.while_( -- _1), pGbFg&  
cout << var( " \n " ) v!{'23`87  
) 7~l  
); ;aK !eD$  
u388Wj   
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: 5IE+M  
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 >gZk 581/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 lF}$`6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: i h$@:^\  
vPl6Das r  
NtA|#"^  
template < typename Cond, typename Actor > ZG \ I1  
class do_while Z>w^j.(  
  { vrm{Ql&  
Cond cd; .1z$ A  
Actor act; J.e8UQ@=5  
public : D@r n@N  
template < typename T > LnI{S{]wDh  
  struct result_1 ~q]|pD"\K|  
  { :a f;yu  
  typedef int result_type; "U5Ln2X{J  
} ; <GT>s  
dj y:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} leb^,1/D6  
zmL~]! ~&  
template < typename T > \BbOljM=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bUAR<R'E  
  { ?;r8SowZ7  
  do X.T\=dm%v  
    { =6Kv`  
  act(t); =S[FJaIu7  
  } 6Er0o{iI  
  while (cd(t)); e2-70UvW^  
  return   0 ; (9YYv+GGd*  
} |<$<L`xoe  
} ; v-7Rb )EP  
rz[uuY7  
EDgob^>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8W1K3[Jj<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 .y;\puNq  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 9OQ0Yc!3  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 kP}hUrDX5  
下面就是产生这个functor的类: we H@S  
A}#]g>L  
1W}nYU  
template < typename Actor > z7@(uIl=X  
class do_while_actor  ENYF0wW  
  { m_E[bDON  
Actor act; ,3J`ftCV  
public : R!_8jD:$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -e`oW.+  
IB#iJ# ,  
template < typename Cond > bU:}ZO^S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2Pem%HE~P  
} ; oXQ<9t1(  
)4'x7Qg/  
~3'OiIw1@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dxkRk#mf:  
最后,是那个do_ e$ XY\{  
22al  
;Oi[:Ck  
class do_while_invoker \&\_>X.,  
  { 20.-;jK  
public : i!1ho T$  
template < typename Actor > _\4`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const D8@n kSP  
  { x:A-p..e  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?2?S[\@`0U  
} `\W   
} do_; k"q!|+&Fs  
E,<\T6/%q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .0Iun+nUD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QX/X {h6  
最后来说说怎么处理break和continue *%OYAsc  
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。 Hyq@O 8  
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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