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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,Kwtp)EX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h.)o4(bO  
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, M`tNYs]V  
NH;.!x q:  
rf YFS96  
&nfGRb  
  class filler L[O.]2  
  { Y *n[*N  
public : +K7oyZg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v_I)eac z  
} ; D0LoT?$N  
tlcNGPa  
eY8rm  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: d< b,].  
*/y (~O6  
.a7!*I#g  
P:fcbfH+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E @7);i5K  
x#}{z1op9  
HB, k}Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G$-[(eu -  
;CLOZ{  
O^KIB%}fu  
?k+>~k{}a  
二. 战前分析 ,O`~ D~$  
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。 r"&VG2c0K  
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 agj_l}=gO  
I:edLg1T  
N~+ e\K6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); < m/@_"  
  /* --------------------------------------------- */ 10{zF_9yx  
vector < int *> vp( 10 ); )=%TIkeF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :Hq#co  
/* --------------------------------------------- */ Ih^ziDcW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q<T+t0G\O-  
/* --------------------------------------------- */ Uq^-km#a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tWaM+W  
  /* --------------------------------------------- */ VQ^}f/A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Xsd+5="{N  
/* --------------------------------------------- */ u:M)JG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); XxLauJP K  
Y|~+bKa  
D"8?4+  
kn&>4/')  
看了之后,我们可以思考一些问题: T1i}D"H %  
1._1, _2是什么? +{au$v}  
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。 I8Q!`K J  
2._1 = 1是在做什么? o e,yCdPs  
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。 '|@?R|i0  
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。 $$e"[g  
lky5%H  
]4eIhj?  
三. 动工 \`Ow)t:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T':} p2}w+  
PIM4c  
jP}Ix8vc=  
DE!c+s_g4  
template < typename T > R?iC"s!  
class assignment T.pc3+B8N  
  { [(*?  
T value; Y>Fh<"A|$  
public : 2k M;7:  
assignment( const T & v) : value(v) {} Eal*){"<,?  
template < typename T2 > \^x`GsVy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E-Y4TBZ*  
} ; kV:T2}]|H  
UZx8ozv'  
,f}u|D 3@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !yD$fY  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tA{h x -  
x*! %o(G  
\EW<;xq  
qu%}b>  
  class holder  B6.9hf  
  { \k.W F|~  
public : KZGy&u >`  
template < typename T > h?P- :E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y(B3M=j  
  { GUC.t7!  
  return assignment < T > (t); ^T*'B-`C7X  
} 9wdl1QS  
} ; |vtj0 ,[  
wyB  
$[V-M\q  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 2Z+:^5  
*9tRh Rc  
  static holder _1; _&e$?hY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MJ<jF(_=  
 6h?)x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +;bP.[Z  
而不用手动写一个函数对象。 \S0QZQbz/  
{<Y\flj{@m  
@{U@?6eZ  
$7*@TMX  
四. 问题分析 R?HuDxHk  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 eXi}-~o  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 -lS(W^r4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 w5;d/r<q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p|Qn?^C:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :gTtWJ04]  
`X%Qt ~  
五. 问题1:一致性 @t2S"s$m  
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?| S|r,RBeZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =w ! 6un  
ou=33}uO  
struct holder t6Nkv;)>@  
  { y'C  
  // DLPg0>;jl  
  template < typename T > )6{,y{5!  
T &   operator ()( const T & r) const B7( bNr  
  {  =@! s[  
  return (T & )r; ,j(S'Pw  
} T 3 <2ds  
} ; ;s?,QvE{r#  
Xa$-Sx  
这样的话assignment也必须相应改动: $S/EINc  
ZuT5}XxF  
template < typename Left, typename Right > 1F R  
class assignment *_@$ "9  
  { La$?/\Dv)  
Left l; BMb0Pu 8  
Right r; RV),E:?  
public : xwojjiV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B^Hh rz!  
template < typename T2 > ny1Dg$u i2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _ ($U\FW  
} ; ` 5SQ4  
WHcw5_3#  
同时,holder的operator=也需要改动: v;(k7  
Bhk@0\a  
template < typename T > bMGXx>x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const yH0vESgv  
  { S]?I7_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5%"sv+iO  
} m8Rt>DY  
$Y[C A.F  
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。 S5[}kfe  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Cy6%f?j  
$:D\yZ,  
return l(rhs) = r; >,x``-  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 lJt?0;gn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 814cCrr,o  
Bi7&yS5V  
template < typename Tp > QBjvbWoIG(  
class constant_t 7`tJ/xtMy;  
  { EzU3'x  
  const Tp t; vf-8DB  
public : @PV3G KJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Mp06A.j[  
template < typename T > Z6#(83G4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4A)_D{(SH  
  {  NmTo/5s  
  return t; ZQAiuea  
} vG~JK[  
} ; s#FX2r3=Fg  
J7wIA3.O  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o,'Fz?[T%  
下面就可以修改holder的operator=了  CP Ju=  
p. KT=dZT  
template < typename T > g/gaPc*86  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lT_dzO  
  { 5C-XQS1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zT")!Df>'  
} VBz G`&NG  
5ljEh -  
同时也要修改assignment的operator() V`}u:t7r  
@zT2!C?^L  
template < typename T2 > ak zKX}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c]NZG n*  
现在代码看起来就很一致了。 1cD  
JtxitF2  
六. 问题2:链式操作 ucFfxar"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =lL)g"x X  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Tr, zV  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 n@J>,K_B  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 's$/-AV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F!P,%Jm I<  
*hh iIiog+  
template < typename T > xXCsJ9]  
struct result_1 ne%(`XY{Q]  
  { 0F6~S   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Gm=e;X;r  
} ; \ lK `  
G,6 i!M  
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: /]2I%Q  
t c{Qd&"(  
template < typename T > ut.tf \c  
struct   ref 95Q^7oI  
  { ,3Nna:~f  
typedef T & reference; ?;ZnD(4?  
} ; YwZ ]J  
template < typename T > [= Xb*~  
struct   ref < T &> IGo+O*dMw  
  { Jt3*(+J>/  
typedef T & reference; uCc5)  
} ; &.JJhX  
vJ e c+a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z61L;E  
Px&)kEQ  
template < typename T > `Dp4Z>| K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const XW:%YTv  
  { BOv^L?)*Z  
  return l(t) = r(t); WQMoAPfqL  
} <4TF ]5  
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。 bSa]={}L(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Wz;@Rl|F  
l0eh}d  
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 k=9k4l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2yVQqwQ m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ynJ)6n7a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9[h8Dy  
最后的布局是: 6uxF<  
                Add xW58B  
              /   \ SDjJ?K  
            Divide   5 ~|{_Go{ Q  
            /   \ |{La@X  
          _1     3 `t+;[G>ZE  
似乎一切都解决了?不。 # ELYPp]6  
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。 %- Ga  ^[  
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。 _O&P!hI  
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: hHgH'  
0@&/W-VXg  
template < typename Right > *vT Abk$   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tv5N wM  
Right & rt) const wpt5'|I  
  { #I#_gjJkx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +1c[!;'  
} H=9{|%iS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8F/zrPG  
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。 |][PbN D  
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。 3U*4E?g  
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。 g\H~Y@'{  
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。 2Hk21y\  
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? $F6GCM3Cx  
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: Ss:'H H4  
gi+FL_8CzU  
template < class Action > $?On,U  
class picker : public Action y:k7eE"  
  { \W|ymV_Ki  
public : \/9O5`u*V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .Dy2O*`  
  // all the operator overloaded r9p ((ir  
} ; O~Svk'.)  
,My'_"S?  
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。  p4P"U  
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: yF-`f _  
XII',&  
template < typename Right >  KON^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Rb0{W]opt+  
  { 1";s #Jq  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KBA& s  
} Z>*a:|  
L%Ms?`i,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sTvw@o *  
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。 U-D00l7C  
U"Y/PBs,  
template < typename T >   struct picker_maker 'tt4"z2  
  { zL3I!& z2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; TRr%]qd{Hr  
} ; ?y,KN}s_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [_*?~  
  { l0E]#ra"  
typedef picker < T > result; A2.4#Qb'  
} ; fsWPU]\)  
pxCQ=0k  
下面总的结构就有了: &Y3ZGRT  
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。 0Y8Cz/$  
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。 67U6`9d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &&C'\,ZK5  
至此链式操作完美实现。 [S0wwWU |0  
fIn^a 3TV  
O 2/_$i[F  
七. 问题3 | NyANsI  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 8J~-|<Q6  
g|j15&x  
template < typename T1, typename T2 > /&l4 sF1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Mvpec_B  
  { o+}G/*O8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  xF*i+'2  
} xrkR)~ E  
+5GPU 9k  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: xdMY2u  
z7pw~Tqlz  
template < typename T1, typename T2 > eKRE1DK  
struct result_2 k{bC3)'$#R  
  { {gzVbZ#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; CW FE{  
} ; XJ1Bl  
,M$h3B\;r  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? FLIU}doc  
这个差事就留给了holder自己。 Sx1OY0)s  
    EIF  
\/-4jF:  
template < int Order > &,* ILz  
class holder; k&npC8oA  
template <> 3;AJp_;  
class holder < 1 > I~nz~U:ak  
  { pDcGf7  
public : spWo{  
template < typename T >  }- wK  
  struct result_1 YR[I,j  
  { 9x eg,#1  
  typedef T & result; { PS0.UZ  
} ; md lMciP  
template < typename T1, typename T2 >  vSo1WS  
  struct result_2 GtKSA#oYZB  
  { D$VRE^k  
  typedef T1 & result; Sa/]81 aG  
} ; Kd*=-  
template < typename T > nuw7pEW@?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z6|kEc"{  
  { z&\N^tBv  
  return (T & )r; Y/ %XkDC~  
} 7tne/Yz  
template < typename T1, typename T2 > szD9z{9"y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #X0Xc2}{f  
  { _/YM@%d  
  return (T1 & )r1; xl9S=^`=  
} tjQ6[`  
} ; dV /Es  
nd w&F'.r  
template <> >u]9(o7I  
class holder < 2 > ((M>To_l  
  { fh` }~ aQ  
public : z G`|)  
template < typename T > h)s&Nqg1B  
  struct result_1 w%(D4ldp   
  { k7]4TIUD*  
  typedef T & result; 7/iN`3Bz  
} ; Yy,XKIqU  
template < typename T1, typename T2 > Bq,MTzxD  
  struct result_2 (Dn1Eov  
  { h<qi[d4X  
  typedef T2 & result; kV4L4yE  
} ; +}eK8>2  
template < typename T > c=aZ[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E&)o.l<h|  
  { m ;wj|@cF  
  return (T & )r; %CqG/ol  
} =Z..&H5i  
template < typename T1, typename T2 > x@D> JG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "BIhd*K[~  
  { ]`|;ZQiD  
  return (T2 & )r2; bD?gwhAKA  
} 8t |?b  
} ; !vuun |  
4}Lui9  
qC q?`0&#  
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> >。 n*Hx"2XF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @VyF' ?}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QHd|cg  
=F_j})O5  
return l(i, j) = r(i, j); Ox@$ }  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !E,|EdIr  
7/K'nA  
  return ( int & )i; n*TKzn4E  
  return ( int & )j; ~*`wRiUhis  
最后执行i = j; O{Q+<fBC9  
可见,参数被正确的选择了。 VBW][f  
),$^h7[n  
!j3Xzn9  
R _2#7Xs  
{c7@`AV]  
八. 中期总结 M XuHA?  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: .=) *Qx+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ONUa7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }%<cF i &  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -s ^cy+jd  
!uA'0U?ky  
{mLv?"M]  
+e#(p<  
OaY]}4tI$  
HUbXJsSP  
九. 简化 M7#CMLy  
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。 6=x]20  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hMgk+4*  
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: bPMf='F{r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v7v>  
  +-*/&|^等 h]4qJ  
2. 返回引用。 xXJzE|)1h!  
  =,各种复合赋值等 M >i *e  
3. 返回固定类型。 u3DFgl3-7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g@ ]1H41  
4. 原样返回。 d <zD@ z  
  operator, BWr!K5w>i  
5. 返回解引用的类型。 B)dd6R>8  
  operator*(单目) mS.!lkV  
6. 返回地址。 |BO5<`&I  
  operator&(单目) >b~Q%{1  
7. 下表访问返回类型。 !Nbi&^k B  
  operator[] `.wgRUhFH;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w1 A-_  
  operator<<和operator>> }IQ![T5  
 [geT u  
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。 0|{":i_s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1uz K(j8w  
)-1$y+s>  
template < typename Left > w)h"?'m~  
struct value_return QwuSo{G  
  { Ko "JH=<  
template < typename T > 5U*${  
  struct result_1 C*Q x  
  { s}DNu<"g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NkQain9  
} ; la_  
L>N)[;|  
template < typename T1, typename T2 > R5 EC/@  
  struct result_2 v4\ m9Pu4  
  { Ey_mK\'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; WK.,q>#  
} ; nVGOhYn  
} ; !H @nAz  
UaHN*@  
fUJe{C<H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5!6}g<z&L  
f%REN3=5K  
下面我们来剥离functor中的operator() GB}X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y;hco  
vVo# nzeZ5  
return l(t) op r(t) ^SS9BQ*m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^(:na6C  
return op l(t) j>~ @vq  
return op l(t1, t2) (e<p^T J]  
return l(t) op `2'*E\   
return l(t1, t2) op f&X M|Bg  
return l(t)[r(t)] 0b2;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] eqpnh^0}d  
iT1HbAT]  
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: w h^I|D?"  
单目: return f(l(t), r(t)); \d w["k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); myB!\ WY   
双目: return f(l(t)); :m("oC@}  
return f(l(t1, t2)); ! n?j)p.  
下面就是f的实现,以operator/为例 prxmDI   
k7z{q/]M  
struct meta_divide 4Q\~l(  
  { n>%TIoY  
template < typename T1, typename T2 > eT8h:+k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,qhv(  
  { P?y{ 9H*  
  return t1 / t2; ZaFqGcS~  
} _3gF~qr  
} ; dW#l3_'3T  
y{nX 6  
这个工作可以让宏来做: ,Ne v7X[0  
>JN[5aus  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M5S<N_+Pe  
template < typename T1, typename T2 > \ ?QzN\f Y;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~ o5h}OU"  
以后可以直接用 ;fv/s]X86I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) PmDar<m  
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 |>nVp:t^  
(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。。。) Zr;(a;QKs  
l3kBt-m  
l`{JxVg  
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 Oin:5K)4-  
r}t%DH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |CjdmQ u  
class unary_op : public Rettype +@#-S  
  { 6r)qM)97  
    Left l; 1;+(HB  
public : r$Y% 15JV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Umk!m] q  
jyjK~ !0  
template < typename T > wW^3/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pe7% 9  
      { q.RW_t~  
      return FuncType::execute(l(t)); 1Q9e S&  
    } 79MB_Is]s  
7ZgFCK,8m,  
    template < typename T1, typename T2 > z^9df(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $qhVow5~  
      { p"J\+R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .{k^ tf4  
    } Xdc>Z\0V  
} ; <' b%  
HoKN<w  
`LVX|l62  
同样还可以申明一个binary_op FYeUz$/  
`)eqTeW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C$EvcF% 1  
class binary_op : public Rettype 1He'\/#  
  { RIxGwMi%  
    Left l; @Tf5YZ*  
Right r; XZ&q5]PJI  
public : zDof e*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;+]GyDgVq  
JxLD}$I  
template < typename T > Nc:>]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \9dC z;  
      { 9#niMv9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (g]J hG  
    } uEkUK|  
gkNvvuQXc  
    template < typename T1, typename T2 > $+ ?A[{JG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }\!38{&  
      { C$$lJ=>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [z`m`9Aq  
    } }c*6|B@f  
} ; *HN0em  
q9c:,k  
b 7bbrR8  
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 N{6Lvq[8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Y>[u(q&09O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H?axlRmw3  
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。 4]]1J L(Ka  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! DcQsdeuQ  
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。。。 'y.'Xj:l  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 iw^(3FcP@C  
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) /8w _jjW  
下面是修改过的unary_op $ OMGo`z  
co!#.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ByPzA\;e  
class unary_op @[4Tdf  
  { )fz<n$3|$#  
Left l; CzZm C]5  
  38T2IN  
public : 9*}?0J8  
=-dk@s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \[w82%U  
B? r[|  
template < typename T > nzHsyL  
  struct result_1 Jm8#M z  
  { D0=H&Z[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P:y M j&)  
} ; d`;_~{sleR  
{'#^  
template < typename T1, typename T2 > +kKfx!  
  struct result_2 <t0o{}^P*  
  { ye)CfP=ID\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 85 tQHm6j  
} ; %maLo RJ  
;yO7!{_  
template < typename T1, typename T2 > +<P%v k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ')/yBH9mR  
  { Dh|8$(Jt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =@>[  
} z`D;8x2b  
ggUJ -M'2h  
template < typename T > yA+:\%y$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0g@ 8x_3  
  { c91rc>  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5M2G ;o  
} K?q1I<94  
S 5Q$dAL  
} ; 4=>4fia&D  
YRYAQj/7  
Y&k6Xhuao  
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 \$Nx`d aFi  
好啦,现在才真正完美了。 iS^IqS  
现在在picker里面就可以这么添加了: /CAi%UH,F  
.)>DFGb>H  
template < typename Right > 1dF=BR8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const KN;b+`x;M  
  { "1H?1"w~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6XO%l0dC.  
} YoKY&i6r}  
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。 S/|'ggC  
X#mppMU  
]kuMzTH  
P2h}3%cJq  
o5\nqw^  
十. bind $gN1&K  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 >g@;`l.Z#  
先来分析一下一段例子 \*s'S*~  
*1}'ZEaJ  
3Q`F x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &41=YnC6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s:UQ~p}"S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V Z[[zYe  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 99}n %(V  
我们来写个简单的。 f_r1(o 5:Y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a(Bo.T<2@  
对于函数对象类的版本: Wm nsD!  
mB.kV Ve0  
template < typename Func > xGq,hCQHV  
struct functor_trait 88 *K  
  { QUp()B1  
typedef typename Func::result_type result_type; xoD5z<<  
} ; e}?#vTRI}  
对于无参数函数的版本: 8]Xwj].^C  
G l=dL<F  
template < typename Ret > `7P4O   
struct functor_trait < Ret ( * )() > -< jb>8  
  { qh/q<  
typedef Ret result_type; *K6 V$_{S  
} ; f$mfY6v  
对于单参数函数的版本: %Lexu)odW  
50oNN+; =R  
template < typename Ret, typename V1 > UDHk@M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |*0oz=  
  { 5r qjqfFa  
typedef Ret result_type; *s/sF@8<X  
} ; ~l%Dcp  
对于双参数函数的版本: t+k"$zR  
#~54t0|Cd>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }*m:zD@8$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9N|O*h1;u  
  { c xdhG"  
typedef Ret result_type; n`T 4aDm  
} ; 2jf-vWV_  
等等。。。 (u-i{<   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nn"!x|c  
AA9OElCa  
template < typename Func > :<w3.(Z  
struct func_return <L@0w8i`  
  { v6 DN:!&  
template < typename T > Rx*T7*xg{  
  struct result_1 L=Q- r[  
  { z]> 0A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,ijgqEN  
} ; W$@q ~/E  
*usfJ-  
template < typename T1, typename T2 > P@:#NU[  
  struct result_2 +I#5?  
  { KP7bU9odJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |n3PznV  
} ; W|3XD-v@  
} ; qtTys gv  
'8~7Ru\KyX  
NjVuwIm+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3uCC_Am  
ZGa>^k[:  
template < typename Func, typename aPicker > \pB"R$YZ6  
class binder_1 YMwMaU)K,  
  { eMVfv=&L<3  
Func fn; b&A+`d  
aPicker pk; Xvm.Un< N  
public : 1`2n<qo  
S5E mLgnRs  
template < typename T > i)P.Omr  
  struct result_1 )+Wx!c,mb  
  { HFBGM\R02  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  "/6(  
} ; X%xX3e'  
; )O)\__"-  
template < typename T1, typename T2 > B=#rp*vwL  
  struct result_2 X3I\O,"I  
  { QfB \h[A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f3s0.G#l  
} ; )H#Hs<)Qy  
Er Ji  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H=z@!rJc.  
eb2~$ ,$  
template < typename T > 8HdmG{7.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F'W{\4  
  { oL#^=vid"  
  return fn(pk(t)); too=+'<N</  
} RyC]4 QyC  
template < typename T1, typename T2 > zuWj@YG\.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xj)*K%re  
  { ,:G.V  
  return fn(pk(t1, t2)); 3k5OYUk  
} "8J$7g@n@  
} ; ?UoA'~=  
afv? z  
=;0#F&  
一目了然不是么? s%>>E!Qi_  
最后实现bind T.GY  
M5HKRLt  
gzvEy^X  
template < typename Func, typename aPicker > \i}n1Qd  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) P49lE  
  { K_oBSa`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); bS<lB!  
} \f1r/e(G|  
#tKc!]m  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6gJy<a3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 @3c5"  
]nhLv!Co  
十一. phoenix "wmQ,=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 41mg:xW(J  
b[? 6/#N  
for_each(v.begin(), v.end(), GptJQ=pV  
( [#kfl  
do_ #QQ\xj  
[ QQ!%lbMK]  
  cout << _1 <<   " , " hAHl+q)w?  
] bKYLBu:  
.while_( -- _1), [Oe$E5qv)]  
cout << var( " \n " ) FEw51a+V  
) 5Jd&3pO  
); FAJ\9  
4\x'$G  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: :Sk0?WU  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor rJ]iJ0[I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R8F[ 7&(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y2!OJuyGc  
j?29_Az  
C,hs!v6  
template < typename Cond, typename Actor > mQtGE[  
class do_while }k.-xaj  
  { LpeQx\  
Cond cd; &Hb6  
Actor act; NZ/gp"D?  
public : YTpSR~!Rj  
template < typename T > G$}\~dD  
  struct result_1 DGj:qd(  
  { _W/s=pCh  
  typedef int result_type; [MdVgJ9'  
} ; hf^,  
Y[i>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} di>"\On-  
2B3H -`  
template < typename T > ! pR&&uG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f%` =>l  
  { b/5?)!I  
  do j1*'yvGM  
    { AcyiP   
  act(t); 6A;V[3  
  } HsGXb\  
  while (cd(t)); HhhN8t  
  return   0 ; D'ZR>@w@  
} hU3c;6]3  
} ; L&MR%5  
WW\u}z.QJ  
=LDzZ:' X  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @ U'g}K  
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。 G`9Ud  
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。 *?Nrx=O*  
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。 MzL^u8  
下面就是产生这个functor的类: *r@7:a5  
b4ZZyw  
8s-y+M@.  
template < typename Actor >  msM  
class do_while_actor "6 |j 0?Q  
  { d }=fJ  
Actor act; _?M34&.X  
public : tisSj?+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} No>XRG+  
ri1D*CS  
template < typename Cond > ('xIFi  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zUXQl{  
} ; I'HPy.PV  
Zy|B~.@<j  
D+P(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F{0Z  
最后,是那个do_ x2=Bu#Y  
x^Q:U1  
P}29wrIZ  
class do_while_invoker 8om6wALXB  
  { 7n9&@D3 :P  
public : ,dhJ\cQ~  
template < typename Actor > Bha#=>4FU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '#!nK O2<  
  { K'%2'd  
  return do_while_actor < Actor > (act); zsFzF`[k  
} xHq"1Vs=  
} do_; }(A`aB_  
y G)xsY V  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Xyy;BO:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i'OFun+-,  
最后来说说怎么处理break和continue px8988X  
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。 1)pwR3(^Fz  
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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