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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -j# 2}[J7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q 6:dy  
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, n Mq,F#`3N  
\+oQd=K@  
$B 2J T9  
o8V5w!+#  
  class filler ="1Ind@w!  
  { GfxZ'VIn  
public : fa jGZyd0:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :KSV4>X[%a  
} ; rKe2/4>0X  
fy>{QC\  
aD<A.Lhy  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 59LZv-l  
)al]*[lY  
-]N x,{  
9tU]`f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ''A_[J `>  
2@n{yYwy  
[`#CXq'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @ wGPqg  
SB;&GHq"n  
G, }Yl  
!fV+z%:  
二. 战前分析 Avge eJi  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 j"t(0 m  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 WrnrFz  
^H p; .f.  
.wEd"A&j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *<$*"p  
  /* --------------------------------------------- */ SXSgld2uS  
vector < int *> vp( 10 ); I13y6= d  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); a=|K%ii+Y  
/* --------------------------------------------- */ j2t7'bO_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e@L=LW>  
/* --------------------------------------------- */ @+&LYy72  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x 77*c._3v  
  /* --------------------------------------------- */ !{+,B5 Hc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t >L2  
/* --------------------------------------------- */ sNbxI|B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); JinUV6cr  
s$zLiQF;  
$P >  
A6  
看了之后,我们可以思考一些问题: E+j/ Cu  
1._1, _2是什么? !4ocZmj\  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 KaLzg5is  
2._1 = 1是在做什么? q\9JgD)  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 -vAC"8)S  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 AmUr.ofu  
rX U  
[$ubNk;!z  
三. 动工 lB8-Z ow  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :tc@2/>!O  
I {SjlN}d  
Eh)fnqs_d}  
o@_q]/Mh  
template < typename T > \ ,'m</o~,  
class assignment : p1u(hflS  
  { 7zl5yK N  
T value; U"~>jZKk  
public : D5gFXEeh  
assignment( const T & v) : value(v) {} s-NX o  
template < typename T2 > mtpeRVcF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .97])E[U  
} ; Zcey|m*|  
9sM!`Lz{  
(=FRmdeYl1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1>.Ev,X+e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment VnSCz" ?3  
P7ao5NP  
3 #n_?-  
O"+ gQXe  
  class holder ,=uD^n:  
  { ~EW(Gs!=C  
public : `T1  
template < typename T > PgAf\.48a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ),_@WW;k  
  { !OZy7  
  return assignment < T > (t); hy9\57_#  
} g9OY<w5s]  
} ; eB2a-,  
2bz2KB5>  
>:SHV W  
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: S*pGMuui  
REQ\>UO_  
  static holder _1; HH`'*$]7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9p85Pv [M=  
]IaMp788  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }f%}v  
而不用手动写一个函数对象。 .C%<P"=J4h  
1> ?M>vK  
&{5,:%PXw  
^+ml5m  
四. 问题分析 t[HE6ea  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Y+pHd\$-4  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 TT%M' 5&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _IMW {  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e v}S+!|U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +SzU  
3qgS&js 7  
五. 问题1:一致性 uuEV_"X  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 5"VTK  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7jrt7[{  
t mn tp  
struct holder wKh4|Ka  
  { N>uRf0E>  
  // O *C;Vqt  
  template < typename T > goNG' o %|  
T &   operator ()( const T & r) const %jJG>T  
  { s3N'02G  
  return (T & )r; _{ue8kGt  
} ,O5NLg-  
} ; #!B4 u?"m  
\0gis#  
这样的话assignment也必须相应改动: B^=-Z8  
pp?D7S  
template < typename Left, typename Right > m[osg< CR_  
class assignment TvoyZW\?w  
  { >-?f0 K  
Left l; =>S]q71  
Right r; 5PCqYN(:B  
public : `?H]h"{7Q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :9afg  
template < typename T2 > (M|Dx\_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =HK!(C  
} ; b#c:u2  
(y'hyJo  
同时,holder的operator=也需要改动: ';Ea?ID  
DPY}?dC  
template < typename T > YRk(u7:0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const D>r&}6<  
  { 7O2/z:$f  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /V8 #[9K  
} yqs4[C  
,oe <  
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。 u]wZQl#-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .8g)av+  
!.$I["/=  
return l(rhs) = r; 9)yJ: N#F  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .~db4d]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: KM0ru  
 'c&Ed  
template < typename Tp > T.F!+  
class constant_t QhFV xCA  
  { "9uKtQS0o  
  const Tp t; 3yme1Mb  
public : yF:1( 4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0 JS?;fk  
template < typename T > t,Lrfv])  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const udH7}K v  
  { ]]![EHi(\  
  return t; OO\+J  
} )* :gqN  
} ; ]#<4vl\  
Hvauyx5T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^0 )g/`H^>  
下面就可以修改holder的operator=了 G't$Qx,IC  
EP&,MYI%E  
template < typename T > FkDmP`Od  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %Xd[(Q)  
  { 5ta `%R_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4B;=kL_f  
} @IKYh{j4  
V-P#1Kkh  
同时也要修改assignment的operator() 2DrM3ZU8  
9=M$AB  
template < typename T2 > ;+_:,_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q}JOU  
现在代码看起来就很一致了。 BVQqY$>  
m 0C@G5  
六. 问题2:链式操作 X0 5/uX{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h&iC;yj=  
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。 P5V}#;v  
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。 \7eUw,~Q>  
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。 ,t744k')  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct UgRiIQMq.  
ztY}5A2`  
template < typename T > VCfl`Aq'l  
struct result_1 s) t@ol  
  { M?49TOQA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;d$rdFA_  
} ; qq`4<0I>  
nPtuTySG  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: bs&43Ae  
}K>d+6qk5  
template < typename T > \K{ z  
struct   ref iMh#TUlQEQ  
  { tjS@meT  
typedef T & reference; GA )`-*.R  
} ; C =xa5Y  
template < typename T > P;no?  
struct   ref < T &> ,Vax&n+J  
  { 1~FOgk1;  
typedef T & reference; nF:4}qy\  
} ; c#]4awHU  
3`?7 <YJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :Ov6_x]*  
z6P$pqyF  
template < typename T > *a^(vo   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B mb0cF Q  
  { "{xrL4BtC  
  return l(t) = r(t); m7V/zne  
} w.o@7|B1N  
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。 I][*j  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Lb-OsKU  
]5cT cX;Z#  
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 G4;Oi=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {TROoX~H?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *>}@7}f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 E&w7GZNt  
最后的布局是: I 34>X`[o  
                Add a-tmq]]E  
              /   \ @1j   
            Divide   5 QIEJ6`  
            /   \ #X$\&,Yn"  
          _1     3 W@IQ^ }E  
似乎一切都解决了?不。 ,qwuLBW  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Dy&i&5E.-l  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 =svN#q5s  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: IPpN@  
y.k~Y0  
template < typename Right > 8Fh)eha9f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U/M>?G~  
Right & rt) const q?:dCFw$x5  
  { &-w Cvp7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tOD6&<  
} 3}1u\(Mf  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pki%vRY  
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。 r5/0u(\LB  
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。 FV!q!D  
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。 T::85  
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。 \@zHON(  
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? gJ{)-\  
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: Fo_sgv8O<  
H?Wya.7  
template < class Action > gQuw1  
class picker : public Action [|L<_.8  
  { B6 ;|f'e!  
public : } OR+Io  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j (d~aqW  
  // all the operator overloaded Ml5w01O  
} ; >=>2m2z=  
v?$:@9pAk  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ^ytrK Q  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: JbbzV>  
"sCRdx]_  
template < typename Right > +\A,&;!SR  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Qv-_ jZ  
  { rlLMT6r.8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C!!M%P  
} 6 "sSoj  
B9 uoVcW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WH}y"W  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 {P./==^0  
I236 RIq  
template < typename T >   struct picker_maker  (ZizuHC  
  { F>l] 9!P|m  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RqrdAkg  
} ; P@B]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > reWot&;  
  { 59A}}.@?m  
typedef picker < T > result; )akoa,#%6c  
} ; t:Q*gW Rh  
A/s?x>QA  
下面总的结构就有了: %$L{R  
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。 <'*LRd$1  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 0~S^Y1hH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \b x$i*  
至此链式操作完美实现。 HV|,}Wks6s  
r19 pZAc  
X"Swi&4  
七. 问题3 +\9NDfYIA  
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。 H <l7ZS:  
a=2%4Wmz  
template < typename T1, typename T2 > ##*3bDf$-5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R 9\*#c  
  { 3pKQ$\u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6_Y,eL]"  
} D,feF9  
?tbrbkx  
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: wHy!CP%  
fZF@k5*\  
template < typename T1, typename T2 > &QgR*,5eo  
struct result_2 SJ,v?=S!  
  { C'x&Py/#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :o3N;*o>)0  
} ; T~e.PP  
|{ip T SH  
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? C6PdDRf  
这个差事就留给了holder自己。 W6Fo6a"<  
    V,njO{Q  
7. oM J  
template < int Order > fHFE){  
class holder; y6a3t G  
template <> O0.*Pmt  
class holder < 1 > |L ev.,,Ph  
  { %ET+iIhK  
public : g 7H(PF?  
template < typename T > 1qA;/-Zr<o  
  struct result_1 {IjR^J=k  
  { ]/v[8dS(l  
  typedef T & result; ygcm|PrS  
} ; &D<yX~  
template < typename T1, typename T2 > z{QqY.Gu{G  
  struct result_2 /{I$#:M  
  { 2,b$7xaf  
  typedef T1 & result; !nnC3y{G  
} ; > (<f 0  
template < typename T > $& c*'3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _[BP 0\dPW  
  { hZb_P\1X  
  return (T & )r; /n&&Um\  
} :2`e(+Uz  
template < typename T1, typename T2 > ,P0) 6>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8s@3hXD&  
  { >t+P(*u  
  return (T1 & )r1; !N^@4*  
} m&3xJuKih  
} ; ~} ~4  
Vurq t_nb  
template <> %cn<ych G  
class holder < 2 > dZuOrTplA  
  { UEL _uij  
public : 307I$*%W  
template < typename T > KI.hy2?e  
  struct result_1 Q>z8IlJ}  
  { %]i15;{X  
  typedef T & result; [}m[)L\  
} ; gX@aG9  
template < typename T1, typename T2 > DlJo^|5  
  struct result_2 * T1_;4i  
  { {!`6zBsP  
  typedef T2 & result; HzJz+ x:  
} ; ]?4hyN   
template < typename T > (9)Q ' 'S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q!3_$<5<E>  
  { ['D]>Ot68  
  return (T & )r; <_+X 88  
} BA.uw_^4  
template < typename T1, typename T2 > XjBD{m(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;Rf'P}"]  
  { LzL So"n  
  return (T2 & )r2; E{(;@PzE  
} xIn:ZKJ'  
} ; :4|4=mkr  
!)$Zp\Sg  
XWw804ir  
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> >。 Zd+bx*rD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (@YG~ 0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :(%5:1W  
lTsjxw o  
return l(i, j) = r(i, j); "@n%Z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U0+-W07>  
MQ2_`pi  
  return ( int & )i; mE[y SrV  
  return ( int & )j; V]^$S"Tv  
最后执行i = j; jEwIn1  
可见,参数被正确的选择了。 !r-F>!~  
Q2> gU#  
7HWmCaa[  
[]T8k9g/-  
v@pky0  
八. 中期总结 5r0YA IJ  
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: }m8q}~>tL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 uAk.@nfiEv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?7A>+EY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $cg cX  
+ge?w#R  
Vvo 7C!$z  
6\t@)=C,Q  
dN6?c'iN?2  
7p[n  
九. 简化 Gw` L"  
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。 VEH>]-0K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gG uO  
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: 9BB=YnKE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HOi`$vX }N  
  +-*/&|^等 P<-@h1p,  
2. 返回引用。 TA\vZGJ('  
  =,各种复合赋值等 Gm`8q}<I  
3. 返回固定类型。 .)3<Q}>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) TqQ[_RKg2  
4. 原样返回。 Ort(AfW  
  operator, +7a6*;\ y  
5. 返回解引用的类型。 76SXJ9@x  
  operator*(单目) !IR6 ,A\  
6. 返回地址。 E{@[k%,_  
  operator&(单目) I+(nu47ZT  
7. 下表访问返回类型。 $VR{q6[0S?  
  operator[] IGgL7^MF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,: ^u-b|  
  operator<<和operator>> {{1G`;|v 9  
=MWHJ'3-/  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 3c%caK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b2*TgnRq  
E`J@h l$N  
template < typename Left > -RLOD\ZBh  
struct value_return ^f@=:eWI  
  { [><Tm \(:  
template < typename T > =|9!vzG4  
  struct result_1 3$/IC@+  
  { ';"VDLb3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; MOC/KNb  
} ; YZ7.1`8  
z!\*Y =e  
template < typename T1, typename T2 > r|Z{-*`  
  struct result_2 3XKf!P  
  { k{0o9,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; sRfcF`7  
} ; c",*h  
} ; }a/Cro.~4  
@]0%L0u  
(% 9$!v{3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hGrdtsH?  
Zd&S@Z  
下面我们来剥离functor中的operator() ('~LMu_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @nf`Gw ;  
[hs ds\  
return l(t) op r(t) 8k79&|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) P~dcW  
return op l(t) =u;MCQ[  
return op l(t1, t2) b Zt3|  
return l(t) op n@w%Zl  
return l(t1, t2) op ]^]wP]R_  
return l(t)[r(t)] kVL.PY\K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7z-[f'EIUI  
^Dx&|UwiZa  
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 =KPT''!  
单目: return f(l(t), r(t)); WhDJ7{D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I:.s_8mH}  
双目: return f(l(t)); %znc##j)q  
return f(l(t1, t2)); v,t:+ !8  
下面就是f的实现,以operator/为例 ] R*A  
@PU [:;  
struct meta_divide ite~E5?#  
  { 0$njMnB2l  
template < typename T1, typename T2 > #;<Y[hR{P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Js;h%  
  { hOeRd#AQK  
  return t1 / t2; pJ{Y lS{  
} <vP=zk  
} ; D,6:EV"sa  
t&p|Ynz?i  
这个工作可以让宏来做: Dzbz)Zst  
&wX]_:?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ cnLro  
template < typename T1, typename T2 > \  3CJwj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cNH7C"@GVu  
以后可以直接用 _G0 x3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 54/=G(F   
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 y)*RV;^  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) H>C=zo,oiC  
Cyp'?N  
olcDt&xv]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Y$zSQ_k;U  
Q.[0ct  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O@P"MXEG  
class unary_op : public Rettype t^L]/$q  
  { 5X+A"X ;C  
    Left l; #1[u (<AS  
public : =QsYXK7Mn4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} o}!PQ#`M  
cu6Opq9  
template < typename T > [!z,lY>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u4j5w  
      { Q20 %"&Xp]  
      return FuncType::execute(l(t)); he4(hX^  
    } $u.z*b_yy  
M_8{]uo  
    template < typename T1, typename T2 > {8OCXus3m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |^aKs#va  
      { ]{iQ21`a-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $C\BcKlmv  
    } :%.D78&  
} ; ?8$Q-1=  
z@Y;r=v  
oQ#8nu{k  
同样还可以申明一个binary_op m2o0y++TjW  
#S(Hd?34,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v1[29t<I!  
class binary_op : public Rettype XRH!]!  
  { Uv.)?YeGh  
    Left l; nlYNN/@"  
Right r; OCUr{Nh  
public : kl`W\tF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HhpDR  
68 sB )R  
template < typename T >  J *yg&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ib`XT0k  
      { /\Ef%@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P'2Qen*  
    } E3i4=!Y  
Zh,71Umz  
    template < typename T1, typename T2 > g ?k=^C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const . ^u,.  
      { ;I*o@x_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ei|\3Kx  
    } ]q.0!lh+WL  
} ; ~`/V(r;o  
"{n&~H`  
^_6|X]tz1T  
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 /mMV{[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q@niNDaW2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zTp"AuNHN  
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。 hc1N ~$3!G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `gJ(0#ac  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Gq6*SaTk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \lY_~*J  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) iwq!w6+  
下面是修改过的unary_op [e q&C_|D  
:U\tv[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,bd_:  
class unary_op 5bIw?%dk(  
  { SKtrtm  
Left l; -} +[  
  u!s2 BC0}N  
public : ~@!bsLSMU  
I|OoRq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 92c HwWZ!  
9ati`-y2  
template < typename T > ~[ F`"  
  struct result_1 )1z@  
  { pw#-_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @L`jk+Y0vF  
} ; >sF)Bo Lc  
4 :v=pZ  
template < typename T1, typename T2 > edD)TpmE,  
  struct result_2 (BM47 D=v  
  { .d*8C,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FsPw1A$y  
} ; : DNjhZ  
#z(]xI)"  
template < typename T1, typename T2 > *hrvYil2b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .X&9Q9T=#  
  { ^pS~Z~[d/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3'Rx=G'  
} I'Hf{Erw  
gr{ DWCK  
template < typename T > z{543~Og59  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ni<(K 0~  
  { Zfw,7am/  
  return OpClass::execute(lt(t)); Om<a<q  
} [7-?7mp!B  
h;Qk @F  
} ; sT.ss$HY9,  
dQvcXl]  
q)GdD==  
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 maZ)cW?  
好啦,现在才真正完美了。 46x'I(  
现在在picker里面就可以这么添加了: yauvXosX  
"MsIjSu  
template < typename Right > l]vm=7:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _aphkeqd  
  { xk5 ]^yDp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); jdN` mosJ  
} YUb_y^B^  
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。 RCrCs  
;a/E42eN;  
:0/ 7,i  
f<_Cq <q"  
]GS bjHsO  
十. bind A,]h),b  
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。 l{9Y  
先来分析一下一段例子 i%/+5gq  
x;S @bY  
S/ *E,))m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =I<R!ZSN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 aXVFc5C\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (:_$5&i7  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 hp2t"t  
我们来写个简单的。 965 jtn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: VVZ'i.*_3?  
对于函数对象类的版本: #E[0ys1O  
9?$i?  
template < typename Func > (Z*!#}z`  
struct functor_trait .`lCWeHN  
  { 6863xOv{T  
typedef typename Func::result_type result_type; 1oS/`)  
} ; #WuBL_nZ~  
对于无参数函数的版本: u, ff>/1  
s7<AfaJPF  
template < typename Ret > #spCtZE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > | Iib|HQ)  
  { ^~dWU>  
typedef Ret result_type; H|*m$| $,  
} ; [ 3Gf2_  
对于单参数函数的版本: 8}[).d160  
XX@ZQcN  
template < typename Ret, typename V1 > T%Lx%Qn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .>S!ji  
  { 0@(&eH=  
typedef Ret result_type; EPm/r  
} ; ;jXgAAz7  
对于双参数函数的版本: *hx  
yfSmDPh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hM{bavd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > NUZl`fu1Z4  
  { 6<]lW  
typedef Ret result_type; b-DvW4B  
} ; M+>u/fldV  
等等。。。 3Ul*QN{6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -@s#uA h  
7r!x1  
template < typename Func > M7T5 ~/4  
struct func_return s*[bFJwN  
  { 8Wx=p#_  
template < typename T > A<{{iBEI`  
  struct result_1 d~H`CrQE*  
  { +R&gqja  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; paK2 xX8E  
} ; *T/']t  
#4PN"o@  
template < typename T1, typename T2 > +2{Lh7Ks  
  struct result_2 y0#2m6u  
  { L_T5nD^D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  )2.Si#  
} ; UfGkTwoo=  
} ; 29Ki uP  
fex@,I&  
f8~_E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Tbq;h ?D  
{.yB'.k?  
template < typename Func, typename aPicker > {mg2pfhB!  
class binder_1 M  >u_4AY  
  { QV!up^Zso  
Func fn; T[gv0|+  
aPicker pk; ]DcFySyv  
public : HtFDlvdy]  
[WmM6UEVS  
template < typename T > ;+%rw2Z,B  
  struct result_1 ;TYBx24vD'  
  { Dtk=[;"k2a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _b 0& !l<  
} ; n S=W1zf  
HfVZ~PP  
template < typename T1, typename T2 > #e"[^_C@!  
  struct result_2 "sTRS*  
  { )8AXm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s AkdMo  
} ; r@V!,k#S  
rp$'L7lrX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kmW4:EA%  
Y4-t7UlS;  
template < typename T > J5qZFD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const It(_v  
  { j%kncGS  
  return fn(pk(t)); HN"Z]/ 5j  
} ~$'awY  
template < typename T1, typename T2 > ;l+Leex  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const # d  
  { Vr}'.\$  
  return fn(pk(t1, t2)); l#o ~W`  
} aN?zmkPpov  
} ; /: "1Z]@  
a(nlTMfu  
dd;~K&_Q/i  
一目了然不是么? W1~0_;  
最后实现bind zCZf%ATq  
la!~\wpa  
dPlV>IM$z  
template < typename Func, typename aPicker > T)/eeZ$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) FPz9N@M%Q  
  { o/E >f_k[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?,mmYW6TjB  
} kP:!/g  
iS^QTuk3%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uRvP hkqm  
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。 ';CNGv -  
0mE 0 j  
十一. phoenix Ud?Q%) X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /uflpV|  
X ?O[r3<  
for_each(v.begin(), v.end(), K;?+8(H  
( V[LglPt  
do_ VA%J\T|G2\  
[ I7onX,U+  
  cout << _1 <<   " , " 3] Ct6  
] (PL UFT  
.while_( -- _1), ?<!|  
cout << var( " \n " ) oH@78D0A  
) |yCMt:Hk  
); 6k%f  
e~OpofJNb  
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: :#Wd~~d  
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 )=+|i3]U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5pX6t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6nn *]|7  
/~1+i'7V.,  
llq<egZpm  
template < typename Cond, typename Actor > U^PgG|0N  
class do_while 00(\ZUj  
  { VY-EmbkG-t  
Cond cd; 6ujW Nf  
Actor act; I9^x,F"E]  
public : &oNAv-m^GD  
template < typename T > Z,gk|M3.  
  struct result_1 F9^S"qv$  
  { 203 s^K 61  
  typedef int result_type;  mh%VrA q  
} ; z{q`GwW  
).O)p9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} KNl$3nX  
inL(X;@yo  
template < typename T > "]*tLL:`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0-gAyiKx?  
  { @7 }W=HB  
  do >P(.:_ ^p  
    { kh<2BOV  
  act(t); q.vIc ?a  
  } i8p6Xht  
  while (cd(t)); jXJyc'm7  
  return   0 ; 6BlXLQ,8q  
} JF]JOI6.e  
} ; sO Y:e/_F  
+@UV?"d  
42{~Lhxt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gYj'(jB  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 7zMr:JmV  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 DU^loB+  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 P?<y%c<  
下面就是产生这个functor的类: , gHDx  
XW/o<[91  
crCJrN=  
template < typename Actor > \8tsDG(1 '  
class do_while_actor #yen8SskB  
  { 4-w{BZuS  
Actor act; UiWg<_<t  
public : e20-h3h+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} { w_e9Wbi  
ooGM$U  
template < typename Cond > Gj*9~*xm(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $b\P|#A  
} ; x-c"%Z|  
bt *k.=p  
d9ihhqq3}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Bvj0^fSm  
最后,是那个do_ #ob/p#k  
G}*hM$F  
~[: 2I  
class do_while_invoker *Ex|9FCt$  
  { 1YA% -~  
public : @HW*09TG  
template < typename Actor > ESs\O?nO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9mgIUjz  
  { 6*?F@D2&  
  return do_while_actor < Actor > (act); $>gFf}#C  
} E^PB)D(.  
} do_; i4Jc.8^9$  
oU|c.mYe  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |qLh5Ty  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B!yr!DWv  
最后来说说怎么处理break和continue dx]>(e@(t{  
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。 /?!u{(h}  
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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