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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KS8@A/f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (xW+* %  
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, _p8u &TZ  
0s-K oz  
nnn\  
Z$J-4KN  
  class filler ;)h?P.]  
  { 6qDt 6uB  
public : %!t9)pNc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} r5xm7- `c  
} ; X`_tm3HC  
9@CRL=  
8|@) #:  
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: jv.tg,c_6  
vk E]$4P[$  
i&H^xgm  
j-BNHX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  jfK&CA  
ifS#9N|8  
%JDQ[%3qY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L|WrdT D;  
GcN}I=4|  
Lx>[`QT  
+- qk\sQ  
二. 战前分析 oo;<I_#07  
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。 ,oH\rrglf  
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 $B?8\>_?  
EeMKo  
B](R(x>L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 33<{1Y[Q6E  
  /* --------------------------------------------- */ 0p.MH~mx  
vector < int *> vp( 10 ); zwC ,,U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5{(4%  
/* --------------------------------------------- */ .+S%hT,v6i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sxr,] @  
/* --------------------------------------------- */ K 3\a~_0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +%TgX&a  
  /* --------------------------------------------- */ _'w:Sx?d7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,EHLW4v  
/* --------------------------------------------- */ 0?ab'vYcp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); P<X?  
Khd A;bF  
*g*"bi*  
wtSU43D  
看了之后,我们可以思考一些问题: (<_kq;XtN0  
1._1, _2是什么? ^f>c_[fR  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ,gk'8]  
2._1 = 1是在做什么? A5F (-  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 .WKJ37od  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |_ED*ATR=  
 ;@k=9o]A  
1c QF(j_  
三. 动工 s:l H4B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y@v)kN)Y9\  
<_8b AO8\  
)SP"V~^Wn  
g%= K rO  
template < typename T > fsPsP`|  
class assignment qN1fWU#$  
  { rD21:1s  
T value; &I=o1F2B)  
public : i/*)1;xsk  
assignment( const T & v) : value(v) {} Vaf,  
template < typename T2 > syLdm3d|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <gi~:%T  
} ; 3.Mpd  
s@$0!8sxm  
LhKbZ oPp  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hzk!H]>E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 00D.Jn  
;bG?R0a  
C.ynOo,W  
Cxq |N]E  
  class holder h1 (i/{}:  
  { ZDaHR-%Y  
public : nygGI_[l  
template < typename T > HD#>K 7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4jDi3MMU9  
  { l"[.Q>d  
  return assignment < T > (t); h-Y>>l>PW0  
} _)<5c!  
} ; |LJv*  
n;. M5}O  
c.1gQy$}|  
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: JE{ cZ<NNH  
*YH!L{y  
  static holder _1; ):4)8@]5M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 cQLPgE0  
~pp< T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q&[G^9  
而不用手动写一个函数对象。 UVLS?1ra  
=Bc{0p*  
=e 1Q>~  
N/WtQSl  
四. 问题分析 7;@YR  
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。 Q)4[zStR#  
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。 GQ?FUFuIoW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !wE% <Fh  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >pZ _  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "LDNkw'  
Mu:zWLM*M  
五. 问题1:一致性 a!6r&<s=E  
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?| SJ22  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cM9> V2:P  
%4rlB$x  
struct holder xe6V7Wi/Tt  
  { x])j]k  
  // uL7}JQ,  
  template < typename T > Yur}<>`(  
T &   operator ()( const T & r) const D@ sMCR  
  { 2\.23  
  return (T & )r; $ #/8l58  
} C$q-WoTM(  
} ; a}` M[%d7  
4e\wC  
这样的话assignment也必须相应改动: nTsV>lQY,  
RB*z."  
template < typename Left, typename Right > R~A))4<%%  
class assignment 2=fLb7  
  { 7}\AhQ, S  
Left l; GCQOjqiR  
Right r; cEp/qzAiD%  
public : RF6]_-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S.iUiS"  
template < typename T2 > SZ4y\I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <l,e6K  
} ; tjV63`LD  
X`v6gv5qj  
同时,holder的operator=也需要改动: @ >'Wiq!  
@o@SU"[?_  
template < typename T > GM;uwL#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d72( g$F  
  { R.* k7-(;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g&B7Y|Es  
} vm*9xs  
}Dcpe M?  
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。 OmK0-fa/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >~_>.R+{  
/;Cx|\  
return l(rhs) = r; V^D 1:9i  
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。 xPT$d,~"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: n|=yw6aV'  
p8F$vx4,  
template < typename Tp > V#1v5mWVx  
class constant_t s#0m  
  { T|oDJ]\J  
  const Tp t; /YwwG;1  
public : Z^mIGy}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )i39'0a  
template < typename T > R. ryy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Lrx"Hn{  
  { |M<R{Tt}nf  
  return t; 7~MWp4.   
} zhRF>Y`  
} ; |`wJ {-  
},5LrX`L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R 'mlKe x  
下面就可以修改holder的operator=了 RvVF^~u  
@ *T8>  
template < typename T > bX`]<$dr3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const S=w~bz, /  
  { m`XaY J  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \q-["W34  
} M tDJ1I%  
:^QV,d<C  
同时也要修改assignment的operator() rA_r$X  
zS?}3#g0u  
template < typename T2 > ;rCCkA6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V^9%+L+E5  
现在代码看起来就很一致了。 JK XIxw>q  
_#P5j#  
六. 问题2:链式操作 aC'#H8e|j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W89J]#v)k  
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。 .d)H2X  
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。 |@>Zc5MY$  
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。 r_a1oO:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :e_yOT}}  
T5-'|+  
template < typename T > |>I4(''}  
struct result_1 OJcI0(G  
  { g;3<oI/P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; P/9|mYmsq  
} ; !G ~\9  
{\!@ k\__  
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: \w{fq+G  
=)6|lz^  
template < typename T > BxxqzN+  
struct   ref t9 id^  
  { W9SEYkg  
typedef T & reference; fV/  
} ; LTD;  
template < typename T > ?=Z0N&}[  
struct   ref < T &> H&ZsMML/%  
  { N;,N6&veK/  
typedef T & reference; 9VTE?,  
} ; ==7=1QfP  
;}4e+`fF|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1\,wV,  
I1Gk^wO  
template < typename T > ;{>-K8=>$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fAR0GOI  
  { TlBu3z'P  
  return l(t) = r(t); e-{4qt  
} BA0.B0+"  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 T^ah'WmNw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p@xK`=Urb  
;V~~lcD&Y`  
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 1Yv#4t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [SLBA_d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &_c5C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 RE:$c!E!  
最后的布局是: Riz!HtyR  
                Add 9o5_QnGE  
              /   \ le`_    
            Divide   5 gI~jf- w  
            /   \ 1(U\vMb  
          _1     3 X=OJgyO/  
似乎一切都解决了?不。 aib)ItNb  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ) /<\|mR  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 B,dKpz;kFg  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ODqWXw#  
u%Yr&u  
template < typename Right > ]O;Rzq{D(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W%7m3/d  
Right & rt) const uO`YA]  
  { 80ms7 B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M}6? |ir  
} B\!.o=<h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =i)k@w_(x  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 |2~fOyA+  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 >;@hA*<  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ! =c&U.B  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 {utIaMb]&v  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? BK:S:  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: m)9qO7P  
68LB745  
template < class Action > bMw)> 4  
class picker : public Action mM7S9^<UH  
  { A,qWg0A]nt  
public : !Q5ip'L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `#~HCl  
  // all the operator overloaded 0Sz iTM  
} ; d<v>C-nk%  
]jS+ItL@  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 :3Z"Qk$uR  
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: /\9X0a2h|E  
~m56t5+uw  
template < typename Right > aTy&"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P}QuGy[  
  { VFMg$qv|_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;0VE *  
} 7L:$Amb_F  
NN W*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &H{KXX"X  
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。 Q4MTedj1H  
}A"%YDrNbG  
template < typename T >   struct picker_maker DjjG?(1  
  { s],+]<qX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; v(t?d  
} ; hQfxz,X  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b|*A%?m  
  { s^$zO p9  
typedef picker < T > result; Ot]PH[+  
} ; d(L u|/~  
{ LJRdV  
下面总的结构就有了: _6 ~/`_(KP  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 vxo iPqo  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 J,E'F!{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h^5'i} @u  
至此链式操作完美实现。 xla9:*pPn  
M+ gYKPP  
|vnfY; ;z1  
七. 问题3 <c6C+OWT,  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 jn#  
GIDC'  
template < typename T1, typename T2 > <Ep-aRI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '7{0k{  
  { iCIu]6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z rt8ze=Su  
} @&]j[if (s  
C/+8lA6NV  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: #IP<4"Hf  
W<3nF5!  
template < typename T1, typename T2 > 3L4lk8Dd  
struct result_2 fV_(P_C  
  { , c/\'k\K)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vF;%#P  
} ; ;ePmN|rq;  
*"Ipu"G5?  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? M>~jLu0@  
这个差事就留给了holder自己。 13Ee"r  
    h"')D  
R gEKs"e  
template < int Order > c;ELAns>  
class holder; >b0e"eGt  
template <> /9WR>NUAO  
class holder < 1 > *IGgbg[0  
  { M#d_kDMw  
public : R/iw#.Yy  
template < typename T > !\8j[QS!  
  struct result_1 8+uwzBNZ:  
  { 0QDm3V0n  
  typedef T & result; "@E1^  
} ; Db= iJ68  
template < typename T1, typename T2 > k"V3FXC)  
  struct result_2 %u43Pj  
  { >"S'R9t  
  typedef T1 & result; . c+RFX@0  
} ; LeY\{w  
template < typename T > H.Z:at5n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 56AaviEC  
  { Y=4,d4uu  
  return (T & )r; ;/SM^&Y  
} l9q ygh  
template < typename T1, typename T2 > \sF}NBNT@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v. ,C"^W  
  { {JzX`Z30l  
  return (T1 & )r1; .)B_~tct  
} yU*j{>%RsK  
} ; 'j!7 O+7y  
6pQ#Zg()vp  
template <> ^[8e|,U  
class holder < 2 > (9$/r/-a  
  { 8sg8gBt  
public : . dVo[m;  
template < typename T > QKbX^C  
  struct result_1 )D@1V=9,  
  { >)U 7$<&b  
  typedef T & result; v/Z}|dT"  
} ; NwuME/C7#  
template < typename T1, typename T2 > $d!Sl a  
  struct result_2 7Z"mVh}  
  { ![:S~x1  
  typedef T2 & result; +?(2-RBd  
} ; n4ce)N@  
template < typename T > <<w $ Ur  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t[F tIj6  
  { vBQ5-00YY=  
  return (T & )r; >3X!c"#l  
} +*d,non6v  
template < typename T1, typename T2 > pH?VM&x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RWXj)H)w  
  { 3b{8c8N^  
  return (T2 & )r2; &H,j .~a&l  
} Hv<%_t_/  
} ; l8%x(N4  
iH( K[F /  
=2)5_/9au  
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> >。 OsAXHjX}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: czb(&><  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QO7 > XHn  
Yq#I# 2RD  
return l(i, j) = r(i, j); y^hpmTB3"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lVXgp'!#j  
J~DP*}~XK  
  return ( int & )i; RoLUPy9U  
  return ( int & )j; ]^&DEj{  
最后执行i = j; <{YP=WYW  
可见,参数被正确的选择了。 hn.9j"  
|RwD]2H  
,u{d@U^)3@  
bu%@1:l  
)Bl% {C  
八. 中期总结 pt(GpbtWK  
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: zV4%F"-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [t<^WmgtxL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #'^p-Jdm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor IL}pVa00{n  
/,/T{V[  
A`=ESz  
27E6S)zv  
p2!x8`IB*  
 -deY,%  
九. 简化 ).N}x^  
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。 TpZ) wC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8:L%-  
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: NV*aHci  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 aAwnkQ$  
  +-*/&|^等 }o=R7n%  
2. 返回引用。 Gc4N)oq)}b  
  =,各种复合赋值等 =@binTC4  
3. 返回固定类型。 sG0cN;I]t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9 o-T#~i  
4. 原样返回。 1F/`*z  
  operator, gUL`)t\}*  
5. 返回解引用的类型。 rd0BvQ9TK  
  operator*(单目) aAu upPu  
6. 返回地址。 p4W->AVv$  
  operator&(单目) OWB^24Z&3  
7. 下表访问返回类型。 *0l^/jqn:  
  operator[] . ~G>vVb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 h}z^NX  
  operator<<和operator>> zEF3B  
?O\n!c  
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。 6VQ*z8wLw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {NKDmeg:D  
y= cBpC  
template < typename Left > [_L:.,]g8  
struct value_return %I(N  
  { =^q:h<  
template < typename T > O<iE,PN)  
  struct result_1 r&1N8o  
  { 6peO9]Zy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Nh]eZ3O  
} ; a%;$l_wVT:  
*J8j_-i,R  
template < typename T1, typename T2 > 2y ~]Uo  
  struct result_2 eAu3,qoM  
  { rNfua   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0}PW?t76  
} ; K ^A\S  
} ; n9t8RcJS:  
4zpprh+`K  
/r[0Dw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'e7<&wm ia  
8Th|'  
下面我们来剥离functor中的operator() g?^o++  
首先operator里面的代码全是下面的形式: HP. j.  
6;I&{9  
return l(t) op r(t) UG&/0{j5XV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G}BO!Z6  
return op l(t) Tp)-L0kD_k  
return op l(t1, t2) YmB z$  
return l(t) op FFR_1Vf  
return l(t1, t2) op K$ #(\-M  
return l(t)[r(t)] ,Ztj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ["MF-tQ5  
22}J.'Zb  
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: .9lx@6]+  
单目: return f(l(t), r(t)); ]#j]yGV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Rw^4S@~T  
双目: return f(l(t)); '2uQ  
return f(l(t1, t2)); 6}n_r}kNR  
下面就是f的实现,以operator/为例 i)+@'!6  
D7[ 8*^  
struct meta_divide  #XQEfa  
  { C[&  \Xq  
template < typename T1, typename T2 > EtcAU}9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _;v4 ]MU  
  { %$`pD I)  
  return t1 / t2; I Zi1N  
} 3 5B0L.R  
} ; 5z5#_*)O  
EXS 1.3>  
这个工作可以让宏来做: $w)yQ %  
'r(}7>~fC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -XkCbxZ  
template < typename T1, typename T2 > \ !RFlv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1 c3gHc7{t  
以后可以直接用 K>lA6i7?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %^2LTK(P  
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 ^7Z)/c`"  
(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。。。) jU@qQ@|  
$ze%! C  
-PB m@}*  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 80![aj}z4G  
-% 5*c61  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (pREo/T  
class unary_op : public Rettype p#qQGJe  
  { #=OKY@z/  
    Left l; :nC Gqg  
public : xl5mI~n_~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +]Po!bN@@  
ht!o_0{~  
template < typename T > a+uSCs[C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ",w@_}z:  
      { ['tGc{4  
      return FuncType::execute(l(t)); 7xMvf<1P  
    }  pzg|?U  
"n}J6   
    template < typename T1, typename T2 > )ra_`Qdcf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QO[!  
      { rt_%_f>qd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |XtN\9V.  
    } !X` 5  
} ; SBzJQt@Hs  
W[AX?  
8jMw7ti  
同样还可以申明一个binary_op %qV=PC  
4sP0oe[h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u+&BR1)C  
class binary_op : public Rettype 7!]$XGz[  
  { 0 x4Xs  
    Left l; K``MS  
Right r; #OqQD6  
public : E<:XHjm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?k TVC  
}cn46 L%/  
template < typename T > `J'xVq#O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K9njD#/  
      { *Cz>r}W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /a [i:Oa#  
    } blpX_N  
S*Qip,u  
    template < typename T1, typename T2 > %\6|fKB4 <  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AA6_D?)vv  
      { Y}&//S A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); aqQ YU5l4~  
    } 6y)TXp  
} ; 47|Lk]+O  
n;@PaE^8=  
W-qec  
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 "T=Z/@Vy  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  "_eHK#)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) E/v.+m  
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。 <4ccTl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! aHNR0L3$}{  
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。。。 ]>tYU   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0M7Or)qN  
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) $5yH(Z[[  
下面是修改过的unary_op ",!#7h  
(dd+wx't  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v8Vw.Ce`f  
class unary_op N7Kq$G2O  
  { 9]<p  
Left l; i,r O3J n  
  z#ab V1 Xi  
public : P"Lk(gY  
EiQX* v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9utiev~3  
![h+ R@_(  
template < typename T > pM],-7UM  
  struct result_1 'r~,~A I  
  { IFcxyp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8n+&tBq1  
} ; L.ScC  
]VtVw^ir  
template < typename T1, typename T2 > mk(O..)2  
  struct result_2 4y\qJw)~U  
  { W/!M eTU&E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R4"*<%1  
} ; -^LUa]"E  
?oana%  
template < typename T1, typename T2 > AFE6@/'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H=Scrvfx  
  { }{T9`^V:h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %sxLxx_x!  
} 7r;7'X5  
ZG[P?fM  
template < typename T > @ x_.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3#N'nhUzA  
  { 1/X@~  
  return OpClass::execute(lt(t)); r<VZE bm)  
} Oxo?\ :T  
nGQc;p5;  
} ; 8,B?!%FP  
%IrR+f+H  
eRU0gvgLu"  
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 zx` %)r  
好啦,现在才真正完美了。 %J(y2 }  
现在在picker里面就可以这么添加了: f++MH]I;  
p)6!GdT  
template < typename Right > R= ,jqW<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z6s-n$dSm  
  { w0qrh\3du  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `EKmp|B_p_  
} G&,1 NjSi  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 p7et>;WRx  
=1Nz* c  
aF*KY<w  
sB!#`kh  
L7i2is  
十. bind ;iT@41)7  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 v: \8  
先来分析一下一段例子 4/KGrY! ck  
4<V%7z_.B  
3y^PKIIrt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w-iu/|}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 < z':_,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V"Cx5#\7C  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 I(^pIe-  
我们来写个简单的。 {1?94rz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: U*sjv6*T  
对于函数对象类的版本: w`BY>Xft0  
Kny0 (  
template < typename Func > J]&^A$  
struct functor_trait gu?e%]X3  
  { y8*MNw  
typedef typename Func::result_type result_type; jfmHc(fX4  
} ; C,;T/9  
对于无参数函数的版本:  +kA>^  
1oKF-";u(  
template < typename Ret > .8o?`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h/oRWl0r  
  { X0:V5 e  
typedef Ret result_type; @*?)S{8  
} ; /my5s\;s|z  
对于单参数函数的版本: 8;PS>9<  
w8=&rzr8  
template < typename Ret, typename V1 > Vn&{yCm3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cp1-eR_&  
  { /80H.|8O  
typedef Ret result_type; ]MD,{T9l\>  
} ; zM+4<k_dH]  
对于双参数函数的版本: LZ#=Ks  
pbCj ^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {6 #Qm7s-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -VZn`6%s  
  { DWv(|gO  
typedef Ret result_type; ak,KHA6u  
} ; %x'}aTa  
等等。。。 m:}PVJ-"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LTZ8Eu  
cI Sugk~  
template < typename Func > o*MiKgQ&  
struct func_return Xr:gm`[  
  { 6ZO6 O=KD  
template < typename T > #ovausK[7  
  struct result_1 n?KhBJx 4  
  { q ~%'V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4nsc`Hu  
} ; ]ilQq~X  
1.9bU/X  
template < typename T1, typename T2 > (@DqKB  
  struct result_2 !S.O~Kq  
  { ,(u-q]8   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 18^#:=Z  
} ; l4s*+H$vd?  
} ; jKh:}yl4  
}_/]f!]  
xzi_u.iOP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  =oE(ur  
~<N9ckK  
template < typename Func, typename aPicker > ,? >{M  
class binder_1 LC1WVK/  
  { zqHG2:MN"  
Func fn; OV G|WC  
aPicker pk; ^4b;rLfk@  
public : -9] ucmN  
zq6)jHfq.  
template < typename T > 9^L{)t>  
  struct result_1 lRk_<A  
  { mEm=SpO[$o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t[e]AU[}  
} ; $u~*V  
ZZ>"LH  
template < typename T1, typename T2 > {|d28!8w  
  struct result_2 h;+{0a  
  { iQJa6QF&:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #a`D6;  
} ; M7[GwA[Z +  
xTU;rJV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yk0tA  
pG6?"*Fz;  
template < typename T > A"B#t"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S$O5jX 0  
  { L6?~<#-m\M  
  return fn(pk(t)); pCf9"LLer  
} "ejsz&n  
template < typename T1, typename T2 > )3 I~6ar  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O#<F"e;$  
  { A`--*$8\  
  return fn(pk(t1, t2)); +CVB[r#hu  
} M }! qH.W  
} ; n^q%_60H   
qyBC1an5,  
'fs tfk  
一目了然不是么? PNz]L  
最后实现bind  bUsX~R-  
*rgF[ :  
y6dQ4Whv&  
template < typename Func, typename aPicker > iT;Ld $!{f  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +7Uv|LZ~@  
  {  0ij YE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %aI,K0\  
} i zYC0T9  
ken.#>w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 SiYH@Wma  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 P L7(0b%  
:GN++\ 1pw  
十一. phoenix !}5f{,.RO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 74 W Ky  
}rvX}   
for_each(v.begin(), v.end(), =9Vo[  
( hx*4xF  
do_ 04WxV(fo'  
[ =r)LG,w212  
  cout << _1 <<   " , "  y!dw{Lz  
] 48Jt5Jz_  
.while_( -- _1), MgP&9  
cout << var( " \n " ) : ?}mu1  
) ,(RpBTV  
); (wFoI}s  
27+~!R~Yw  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: F( 4Ue6R  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor `g_r<EY8/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  m^\&v0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <-mhz`^  
NBXhcfF  
it-]-=mqb  
template < typename Cond, typename Actor > F [Lg,}  
class do_while 1 0zw}1x  
  { K^6d_b&  
Cond cd; (Hmm^MV)  
Actor act; [7Q%c!e$*  
public : :L{*B$c  
template < typename T > b9ud8wLE[  
  struct result_1 l1#.r g  
  { L|Xg4Z  
  typedef int result_type; _R(9O?;q  
} ; ,J '_Vi  
.hM t:BMf*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E]v]fy"  
/N({"G'  
template < typename T > ySB0"bl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c^O&A\+;  
  { @eZBwFe  
  do qX`Hi9ja  
    { }VRl L>HAC  
  act(t); oB%_yy+  
  } &qK:LHhj  
  while (cd(t)); : h(Z\D_  
  return   0 ; j /_&]6!  
} W"*2,R[}%  
} ; _-sFJi8B  
QFnpp\K  
+*w}H 0Z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &]Uo>Gb3!q  
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。 MD*dq  
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?; ?I]`  
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。 sYo&@~T  
下面就是产生这个functor的类: 7AS_Aw1L  
98)C 7N'  
xmEom  
template < typename Actor > Y+o\?|q-E  
class do_while_actor $M j\ 3  
  { UM#.`  
Actor act; {NQCe0S+p  
public : Mvue>)g~>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @e&0Wk  
}zS5o [OE  
template < typename Cond > H] g=( %ok  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o$Ylqb#  
} ; 9pPLOXr ,  
[= BMvP5  
n*Dn{ 7v#z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'l`prp3  
最后,是那个do_ O@ H.k<zn  
$+f=l~/s  
"OA{[)fw"  
class do_while_invoker !zm;C@}ln  
  { 4;W{#jk  
public : M| j=J{r  
template < typename Actor > zH Z;Y^{+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n1b:Bv4"]#  
  { lz ::6}  
  return do_while_actor < Actor > (act); \K~wsu/?`  
} MoQ\~/Z|  
} do_; <YtjE!2  
Cc*R3vHM6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \'<P~I&p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t$~'$kM)<  
最后来说说怎么处理break和continue /:Gy .  
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。 'e' p`*  
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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