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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )Gx": D  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Vvx a.B  
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, {jrZ?e-q  
:jl u  
"^18&>^  
#*[,woNk  
  class filler 2lX[hFa5  
  { vI4%d,  
public : 'M47'{7T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} sb8z_3   
} ; F fZ{%E  
XryQ)x(  
@"jmI&hYn  
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: nl.~^CP  
S$ Ns8=  
=ZFcxGo  
X+/{%P!w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Jii?r*"d  
-WQ_[t9l  
uPM8GIvZX.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W dei`u[  
iH($rSE  
~+7ad$   
+#^sy>  
二. 战前分析 |^ 2rtI  
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。 QJ[(Y@ O6a  
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 C]aOgt/U  
ru#T^AI*^  
Z $ p^v*y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /e;e\k_}'  
  /* --------------------------------------------- */ BDarJY  
vector < int *> vp( 10 );  `;zu1o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); eTLI/?|+N  
/* --------------------------------------------- */ i528e{&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); bjU 2UcI"<  
/* --------------------------------------------- */ Wm];pqN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a15,'v$O  
  /* --------------------------------------------- */ B]&Lh~Im  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f hVbJU  
/* --------------------------------------------- */ ?{y:s!!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); tf.q~@Pi  
olUqBQ&ol  
Dwm@E\^ihm  
WO.}DUfG+  
看了之后,我们可以思考一些问题: 'YBLU)v[  
1._1, _2是什么? Lf$Q %eM0  
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。 ~{52JeUcP  
2._1 = 1是在做什么? !gD 3CA  
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。 '8]|E  
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。 &!H~bzg  
g~bf!  
BH.:_Qrbh[  
三. 动工 I,?Fqg'sq  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9n06n$F  
l}U~I 3}).  
[)C)p*!Y)  
c,b`N0dOKL  
template < typename T > c ,g]0S?gu  
class assignment ,3fuX~g  
  { UKt/0Ze  
T value; ?qq!%4mTB  
public : gxBl1  
assignment( const T & v) : value(v) {} o|b[(t$;O  
template < typename T2 >  "@UU[o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (ffOu#RQ3  
} ; F&nMI:h7  
~Q.8 U3"  
/j=DC9_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 , }xpYq_/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f4 Sw,A  
#`YxoY`  
z=- 8iks|  
[[.&,6  
  class holder -KJ}.q>upq  
  { U|y;b+n`  
public : 3:02`;3  
template < typename T > 6T} CPDRq  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9.MGH2^ L?  
  { Y_|K,T6Zj@  
  return assignment < T > (t); c(_oK ?  
} os "[Iji  
} ; ?%8})^Dd>4  
Q(!}t"u  
Kq@m?h  
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: |}]JWsuB  
g0; &/;"  
  static holder _1; `E4!u=%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g:uaI  
cLN[o8 ZU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]HZa:aPY  
而不用手动写一个函数对象。 '<{oYXZW3  
LB64W ;#h  
3; -@<9  
Jnu}{^~  
四. 问题分析 rSc,\upz  
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。 a?xq*|?  
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。 bH)8UQR%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5{!a+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /pSUn"3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /v|68x6  
Y9I #Q  
五. 问题1:一致性 1o5Y9#7  
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?| b;~EJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sg9x?Bx9  
21)-:rS  
struct holder h Vt+%tmNy  
  { .SKNIct M  
  // -G^t-I  
  template < typename T > L(!!7B_,  
T &   operator ()( const T & r) const tc49Ty9$[  
  { j4 &  
  return (T & )r; X T)hPwg.  
} @88z{  
} ; }77=<N br  
`pv89aO  
这样的话assignment也必须相应改动: kVG6\<c]  
9 FFfRIVY  
template < typename Left, typename Right > ixI5Xd<  
class assignment B3g82dm  
  { {TxVRpiP{Z  
Left l; J*q=C%}.  
Right r; nV,{w4t+  
public : >1)@n3.<O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z%HEn$t  
template < typename T2 > _]PfeCn:j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } YVg}q#  
} ; @e?[oojrM  
u`H@Q&(^wa  
同时,holder的operator=也需要改动: bTy' 5"  
uYFcq  
template < typename T > }:c,S O!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G~iYF(:&  
  { Z+h7 0,|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ja,L)b:  
} UV *tO15i  
uX5 --o=C  
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。 [&O:qaD^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 YK=#$,6  
^1FZ`2u;  
return l(rhs) = r; luxKgcU  
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。 &L~31Ayj&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $=QGua V  
(82\&dfy  
template < typename Tp > lWyP[>*  
class constant_t 2I(@aB+  
  { MIXrLh3  
  const Tp t; I?B,rT3 h  
public : ~|B!. +  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xf F&$K"  
template < typename T > (a)@<RF`Q}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Qig!NgOM  
  { b]qfcV  
  return t; 3PR7g  
} *a0I  Z  
} ;  [k&s!Qp  
id[>!fQ=Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vdFQf ^l  
下面就可以修改holder的operator=了 pil*/&pB  
Tdmo'"m8z_  
template < typename T > ,%b1 ]zZQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r|H!s,  
  { __zu- !v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H7XxME  
} +Tc(z{;  
ZD] '$  
同时也要修改assignment的operator() q$2taG}  
!L.z4n,n+  
template < typename T2 > H1ui#5n2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o? xR[N-J  
现在代码看起来就很一致了。 bHH}x"d[x  
WZ V*J&  
六. 问题2:链式操作 .=w`T #L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ckl]fy@D}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 JU2' ~chh  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 )yH#*~X_   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 JA(q>>4  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +?m=f}>W1  
5J2p^$s  
template < typename T > \iLd6Qo_aq  
struct result_1 _G8y9!J  
  { _itN.^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z'}t@R#H  
} ; 89e.\EH  
;\&bvGj8V  
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: Dlsa(  
e$+? v2.  
template < typename T > $bC!T  
struct   ref zmS-s\$,  
  { Mn{Rg>X  
typedef T & reference; p{#7\+}  
} ; 3eDx@8N }  
template < typename T > ]{,=mOk  
struct   ref < T &> ~hw4gdtS  
  { u H;^>`DT  
typedef T & reference; e5\1k#@  
} ; #Q)w$WR  
M@z/ gy^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |;1:$E"  
l:C0:m%  
template < typename T > }8KL]11b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {1&,6kJF&9  
  { a}]@o"  
  return l(t) = r(t); &aht K}u  
} kK6>>lD'  
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。 qhGhUyNX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 DG9;6"HBX  
=]k_Oq-1h  
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 Rl!WH%;c[X  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x,*t/nzR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .4)P=*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2"K~:Tm#w  
最后的布局是: w [x+2  
                Add Z]+Xh  
              /   \ 8l,hP.  
            Divide   5 [GT1,(}. Z  
            /   \ p2?+[d  
          _1     3 /r{5Lyk*  
似乎一切都解决了?不。 U"G+su->e  
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。 o;P;=<  
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。 (NV=YX?s  
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: s-DL=MD  
4Lq]yUj  
template < typename Right > q&S.C9W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Mj;'vm7#'  
Right & rt) const G7{:d  
  { ?S7:KnU>K  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;rdLYmmx^  
} ]lG\t'R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &otgN<H9  
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。 i58CA?  
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。 Yx/~8K_%M?  
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。 .`=PE&xq  
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。 JEkVj']?  
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? 9r*T3=u.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: D[y|y 3F  
3&2q\]Y,  
template < class Action > P@? '@.e  
class picker : public Action } dlNMW  
  { ?uBC{KQ}Y  
public : /Bu5k BC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} d> AmM!J  
  // all the operator overloaded ~"B[6^sW  
} ; s*WfRY*=V  
/T(~T  
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。 k&;L(D  
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: xf SvvCy  
*9&YkVw~  
template < typename Right > w`_9*AF9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iKKWn*u  
  { &y?B&4|hM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8TvPCZ$x  
} ~PAn _]Z  
A84HaRlkF5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > aN3{\^  
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。 pQ\ [F  
fX|,s2-FW  
template < typename T >   struct picker_maker >>xV-1h:  
  { 5X-(@GwN  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V lNzm  
} ; Sw)ftC~d  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 03;(v%  
  { /LzNr0>2  
typedef picker < T > result; =w>QG{-N  
} ; #pFybk  
S5!2%-;<k  
下面总的结构就有了: %>z}P&Yz  
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。 gf>5xf{M  
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。 ;zG|llX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R6Lr]H  
至此链式操作完美实现。 "j>0A Hem  
v836nxLM  
0w]?yqnE  
七. 问题3 y~[So ,G  
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。 =)bc/309  
:b-(@a7>  
template < typename T1, typename T2 > Q+dI,5YF  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 95&HsgdxJ  
  { ']D( ({%g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); de=T7,G#  
} uuB\~ #?T  
eu;^h3u;b  
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: Q4*cL5j  
J-c7ZcTt  
template < typename T1, typename T2 > R4;6Oi)  
struct result_2 lHXH03  
  { nU)f]4q{Ec  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~K`bl W47  
} ; `^[ra% a  
yhmW-#+^e  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Lf9h;z>#  
这个差事就留给了holder自己。 ^g\%VIOD  
    f*Bc`+G  
yvvR%]!.  
template < int Order > ER+[gT1CQ  
class holder; bE"CSK#  
template <> uzD{ewR/.y  
class holder < 1 > 3]P=co@  
  { [u:_J qf-  
public : |Gi/=[Tp  
template < typename T > 7;{F"/A  
  struct result_1 ly@CX((W  
  { E*vi@aI  
  typedef T & result; ?1sY S  
} ; [R$4n-$  
template < typename T1, typename T2 > ;Wdo*ysW  
  struct result_2 40XI\yE_?  
  { S;~_9i]upe  
  typedef T1 & result; F(r &:3!97  
} ; b`mEnI VIz  
template < typename T > Pc<ZfO #  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P+a&R<Dj4  
  { JAK*HA  
  return (T & )r; zZ63 P  
} [cq>QMW  
template < typename T1, typename T2 > W2^R$"U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DS yE   
  { \b->AXe8  
  return (T1 & )r1; Y/gCtSF  
} 2S3F]fG0  
} ; B!0[LlF+  
zFI bCv8  
template <> (WC<XKf  
class holder < 2 > M-_)CR  
  { sr4K-|@  
public : Zh$Z$85p  
template < typename T > ~7v^7;tT  
  struct result_1 whshjl?a  
  { 2Xosj(H  
  typedef T & result; _4+1c5Q!  
} ; ~n?U{ RmH  
template < typename T1, typename T2 > 5:wf"3%%  
  struct result_2 :>=,sLfJ  
  { )? xg=o/?  
  typedef T2 & result;  I g`#U~  
} ; -zt\we qA  
template < typename T > G>j/d7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f 36rU  
  { dO2cgY}  
  return (T & )r; +;T%7j"wz  
} Z:}^fZP  
template < typename T1, typename T2 > 4(NI-|q0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yd k  
  { @gd-lcMYW  
  return (T2 & )r2; PNq#o%q  
}  f!<mI8H  
} ; Kmtr.]Nj  
lU?"\m  
1EN5ZN,  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 W!g ,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !**q20-aP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tB[K4GNSQ  
1D$k:|pP~  
return l(i, j) = r(i, j); rqIt}(J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V+Z22  
;8!D8o(+  
  return ( int & )i; `&o|=  
  return ( int & )j; GC~::m~  
最后执行i = j; h W-[omr0  
可见,参数被正确的选择了。 _+U`afV  
pT <H&  
/cg!Ap5  
 /Wa+mp  
V:lDR20*\  
八. 中期总结 `JC!uc  
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: OA8pao~H  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |laq y`D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 FUQT,7CA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @[^H*^1|g  
*oF{ R^  
V1+IqOXAIp  
9wYbY* j  
_T1e##Sq,  
y Le5,  
九. 简化  :sf;Fq  
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。 ixp%aRRP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #(7OvW+y  
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: ]b[ 3 th*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }.Ug`7%G  
  +-*/&|^等 (wTg aV1  
2. 返回引用。 R75sK(oS  
  =,各种复合赋值等 54k Dez  
3. 返回固定类型。 >+1bTt/-F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) TnC'<zm9 !  
4. 原样返回。 x@/ !H<y  
  operator, S +He  
5. 返回解引用的类型。 SXhJz=h  
  operator*(单目) v K$W)(Z  
6. 返回地址。 dCinbAQ  
  operator&(单目)  d00r&Mc  
7. 下表访问返回类型。 9O|m# &wa]  
  operator[] @? t)UE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 zpY8w#b  
  operator<<和operator>> qRr;&M &t_  
M|\ XFO  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 qU}[( 9~Ru  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g ,.iM8  
wBr0s *1I  
template < typename Left > Z$q}y 79^  
struct value_return Ay{4R  
  { ]WS 7l@  
template < typename T > {P*RA'H3G  
  struct result_1 u+-}|  
  { a+Z/=YUR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "Aynt_a.  
} ; m$U2|5un&  
y+c+/L8  
template < typename T1, typename T2 > F: \CDM=lS  
  struct result_2 >BiJ/[9  
  { 5nk]{ G> V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H#f FU  
} ; ,i'>+Ix<  
} ; ?O28Q DUI  
kw!! 5U;7  
V%"aU}   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }^=J]  
(*#S%4(YX  
下面我们来剥离functor中的operator() # TvY*D,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w|NLK  
3t8VH`!mL{  
return l(t) op r(t) 1%>/%eyn5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -&+[/  
return op l(t) VLRW,lR9O  
return op l(t1, t2) Wu:evaZ:i  
return l(t) op `CRW2^g  
return l(t1, t2) op R@;kY S  
return l(t)[r(t)] %/4ChKf!VR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0PZpE "$X  
At"@`1n_u'  
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: b8Y-!] F  
单目: return f(l(t), r(t)); l@':mX3xd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 59GS:  
双目: return f(l(t)); Z[ys>\_To  
return f(l(t1, t2)); =ove#3  
下面就是f的实现,以operator/为例 /op8]y  
E<0Y;tR  
struct meta_divide orJN#0v4  
  { o4U9jU4<"  
template < typename T1, typename T2 > 3d[fP#NY7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gd2cwnP  
  { K1jE_]@Z  
  return t1 / t2; L,BuzU[1S  
} QO~!S_FRH  
} ; h^cM#L^B  
m$ "B=b2  
这个工作可以让宏来做: \:8 >@Q  
m#ID%[hg$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :GK]"sNC  
template < typename T1, typename T2 > \ \#L}KW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (r.[b  
以后可以直接用 bIR7g(PJ.b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Rkgpa/te"  
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 FK<1SOE  
(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。。。) %A%^;3@  
',~,hJ0  
n{aD4&  
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 OLTgBXh  
'V/+v#V+>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eX>x +]l6  
class unary_op : public Rettype U8 '}(  
  { ] %pr1Ey  
    Left l; 8a)lrIg  
public : mSr(PIH{\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PCtf&U  
" 5,'K~hz  
template < typename T > ^Yul|0*J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zr2oU '+  
      { yC pU1 73V  
      return FuncType::execute(l(t)); wX[g\,?}'  
    } IBZ_xU\2  
,:;ZzHzR0  
    template < typename T1, typename T2 > ?`8jn$W^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f<?v.5($  
      { MDAJ p>o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;Lr]w8d  
    } B^nE^"b  
} ; *d b,N'rK  
fgdqp8~  
h8'`g 0  
同样还可以申明一个binary_op bL-+  
dD ?ZF6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NSI$uS6  
class binary_op : public Rettype H[S[ y  
  { U4M}E h8  
    Left l; >cJfD9-<h  
Right r; aYW 9 C<5  
public : @~sJ ((G[5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bi~1d"j  
}hRw{#*8  
template < typename T > ozB2L\D7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9vZ:oO  
      { =# 0f4z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F=EG#<@u  
    } juIi-*R!  
OXp(rJ*bK  
    template < typename T1, typename T2 > #q?'<''d,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bf@H(gCW=  
      { B63puX{u#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 07b =Zhh  
    } &PZ&'N|P  
} ; P.aN4 9`=  
S\io5|P  
RqB 8g  
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 A{|^_1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 17la/7l<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]-g9dV_[>j  
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。 e|> 5 R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &Ql$7: r  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 \:y oS>G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QNWGUg4*&  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5Q7Z$A1a 9  
下面是修改过的unary_op C8Ja>o2'  
rel_Z..~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h(C@IIO^;G  
class unary_op ]"ou?ot }  
  { s k_TKN`+  
Left l; y90wL U9f  
  =hY9lxW  
public : ,i)wS1@  
zCji]:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 18nT Iz_  
@k+ K_gR  
template < typename T > /Ixv{H)H  
  struct result_1 f*o+g:]3  
  { r:3h 2J[_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \:-"?  
} ; /L{V3}[j  
fb+_]{7g  
template < typename T1, typename T2 > *q;u%; 4  
  struct result_2 xB`j* %  
  { }i$ER,hXh  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QZ& 4W  
} ; WA((>Daf]  
z94#:jPmG  
template < typename T1, typename T2 > k:[T#/;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V!\'7-[R  
  { InA=ty]"_U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,J(shc_F  
} Y6G`p  
3!M|Sf<s  
template < typename T > 'C7$,H'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 70 -nAv  
  { hh!4DHv   
  return OpClass::execute(lt(t)); <c%  
} >t#5eT`_ w  
dk/f_m  
} ; F1*xY%Jv^M  
^ 6b27_=  
+\-cf,WkI  
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 :'2h0 5R  
好啦,现在才真正完美了。 R =kXf/y  
现在在picker里面就可以这么添加了: YWAH(  
IFsh"i  
template < typename Right > ;F|8#! (  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nvB< pSm  
  { s+t[{i4|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T*z*x=<5  
} !?)aZ |r  
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。 I;Pd}A_}=_  
yXQ 28A  
ZZM;%i-B  
m*|G 2  
{X 5G  
十. bind ra;:  
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。 4s9q Q8?  
先来分析一下一段例子 m yy*rt  
< &kl:|  
?{L5=X@$$  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  s2`}~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -e O>d}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L"RE[" m  
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。 kho$At)V  
我们来写个简单的。 {ub'   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V%'' GF   
对于函数对象类的版本: @ 3rJ$6W  
3"Zc|Ck <?  
template < typename Func > .Zc:$"gDu  
struct functor_trait D@%!|:  
  { 5(t hDZ!  
typedef typename Func::result_type result_type; QtA@p  
} ; (y s<{Y-;  
对于无参数函数的版本: F9k}zAY\J  
4C[kj  
template < typename Ret > 2 ?F?C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z.`0  
  { 4-BrE&2f  
typedef Ret result_type; rgo!t028^  
} ; j-d542"  
对于单参数函数的版本: woa|h"T  
5 qMP u|A  
template < typename Ret, typename V1 > N)/7j7c~;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > tzY?LX[3  
  { @1~cPt   
typedef Ret result_type; XVF!l>nE  
} ; 5Y 7 %Z  
对于双参数函数的版本: m2HO .ljc  
$F1Am%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +7{8T{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oT|:gih5  
  { @~&|BvK% \  
typedef Ret result_type; M< H+$}[  
} ; 'U,\5jj'Y  
等等。。。 \!"3yd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Wo  Z@  
5S[:;o  
template < typename Func > {Y3:Y+2X3*  
struct func_return kZ;Y/DH  
  { IOa@dUh7a,  
template < typename T > Wj8WT)cB  
  struct result_1 ^B8 [B&K  
  { [b3$em<^JV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7Y)i>[u3  
} ; )Y`ybADd3  
Bjh8uW G  
template < typename T1, typename T2 > 1)5/a5  
  struct result_2 ;Fd1:"1pP  
  { /8 y v8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 411z -aS  
} ; ~R\ $Z  
} ; MAp#1+k  
7X8*7'.2  
#7"";"{ z|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 J\FLIw4  
]x66/O\0u  
template < typename Func, typename aPicker > 8?rq{&$t  
class binder_1 |n;5D,r0C  
  { If8Lt}-  
Func fn; ]z]=?;ty%  
aPicker pk; \TLfLqA  
public : Jpy~5kS  
pq%inSY  
template < typename T > ol~ tfS  
  struct result_1 ~i.rk#{?D  
  { EN__C$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G5lBCm   
} ; fm$Qd^E|e  
!^EA}N.u  
template < typename T1, typename T2 > N'PK4:  
  struct result_2 w]fVELU  
  { %.wx]:o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )LNKJe+  
} ; P`S'F_IN  
l3y}nh+ 8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3BAQ2S}  
7%&e4'SZO  
template < typename T > Od~ e*gA8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )NTpb  
  { qW /&.  
  return fn(pk(t)); Nrq/Pkmy  
} A"0Yn(awWu  
template < typename T1, typename T2 > D~TlG@Pq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v?}rA%so  
  { ;&!Q N#_  
  return fn(pk(t1, t2)); (,|eE)+  
} Bc`L ]<  
} ; a '?LC)^  
YDZB$?&a  
c[;A$P= 8.  
一目了然不是么? HG)$ W  
最后实现bind 'Hgk$Im+  
/`t}5U>S_  
S_^;#=_c  
template < typename Func, typename aPicker > =iB$4d2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;Zc0imYL  
  { qxcTY|&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N8,g~?r^  
} C>F5=&  
1(Z+n,Hh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F=PBEaX  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 QIdml*Np?H  
9Z"WV5o  
十一. phoenix Ft}nG&D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,zdK%V}  
MwL!2r  
for_each(v.begin(), v.end(), EWXv3N2)  
( -=n!k^?lK  
do_ EpTc{  
[ o5YL_=7m  
  cout << _1 <<   " , " j3S!uA?  
] ?T,a(m<i {  
.while_( -- _1), ~mZ[@ Z  
cout << var( " \n " ) fhha-J  
) YgtW(j[  
); yr*~?\  
-FrK'!\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: f3s4aARP  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor jaIcIc=Pf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 aCi)icn$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mR|']^!SE  
"*S_wN%  
&x4*YM h  
template < typename Cond, typename Actor > fo <nk|i  
class do_while TkIiO>  
  { ks,d4b=->  
Cond cd; jw/@]f;N  
Actor act; m63>P4h?  
public : hpq\  
template < typename T > *|cs_,3  
  struct result_1 dp2FC   
  { F>?~4y,b7  
  typedef int result_type; "*TP@X?@f  
} ; dz/3=0  
hM&VMa[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ? :A%$T  
Tm0\Oue0  
template < typename T > M5x MTP-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (Zej\lEN  
  { F^lau f  
  do {IF$\{Al  
    { QHsJo|.  
  act(t); #miG"2ea..  
  } <p?oFD_e4  
  while (cd(t)); 8|u8J0^  
  return   0 ; &o&}5Aba9  
} U} Pr1  
} ; mi@uX@ #  
iszVM  
*ozXilO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bn=7$Ax  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 f:AfMf>m  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 X|4Kdi.r@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 tiR i_  
下面就是产生这个functor的类: J/rF4=j%xy  
&KV$x3  
B-|C%~fe  
template < typename Actor > M"Z/E>ne  
class do_while_actor g>a% gVly  
  { E{\T?dk1$  
Actor act; 6aWNLJ@  
public : V<U9Pj^?^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q AsTiT6r  
`'9t^ 6mk  
template < typename Cond > 5!57<n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; n:}'f- :T  
} ; er@.<Dc  
|-%dN }O  
yb\!4ml  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^a|  
最后,是那个do_ 0&3zBL%Bo  
:#UA!| nV  
0OnqKgf  
class do_while_invoker }_Y\6fcd  
  { a,:Nlr3  
public :  Sg(\+j=  
template < typename Actor > 51;Bc[)%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eMP0BS"  
  { <AHdz/N  
  return do_while_actor < Actor > (act); v5FfxDvw  
} LRdV_O1e6M  
} do_; \=(U tro  
DtZ7UX\P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m$g{&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n0uL^{B  
最后来说说怎么处理break和continue VT;cz6"6b4  
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。 !F2JT@6  
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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