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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =2< >dM#`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `5 bHZ  
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, ,+f'%)s_x  
KV Mm<]Z  
EBJaFz'  
r>5,U:6Q/  
  class filler *@dqAr%  
  { t>^An:xT  
public : I-^Y$6-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;s{rJG{inG  
} ; P66>w})@  
(sZ B-  
x.!%'{+ {  
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: 8{'L:yzMY  
}I !D65-#'  
J?V8uEly  
k#U?Xs>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m)&2zV/Q  
wj5{f5 RWV  
r'"H8>UZ%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 uSH.c>  
(JOge~U  
1aKY+4/G  
-(dc1?COi  
二. 战前分析 [W` _`  
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。 2\_}81 hM  
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 /S%{`F=  
C"K(-/  
Z{|wjZb(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +as(m  
  /* --------------------------------------------- */ XK>B mq/]  
vector < int *> vp( 10 ); {qK>A?9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )D Y?Y-n  
/* --------------------------------------------- */ @xR=bWY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 074)(X&:x  
/* --------------------------------------------- */ kLK}N>v}X  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ftRf~5d2  
  /* --------------------------------------------- */ dG\dGSZ\h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); BTqY _9  
/* --------------------------------------------- */ !CUrpr/*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~'n3],o?  
f/aSqhAW  
a(QYc?u  
w(0's'  
看了之后,我们可以思考一些问题: h?jKq2`  
1._1, _2是什么? wP29 xV"5  
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。 y\]:&)?&C^  
2._1 = 1是在做什么? ,iV|^]X3$/  
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。 _O{3bIay3!  
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。 Z)?B5FF  
>yiK&LW^?  
:T.j;~  
三. 动工 e2~&I`ct  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N2WQrTA:S+  
#f d ;]  
sk6C/ '0:  
B E!HM{-  
template < typename T > r Z%l?(  
class assignment ~"xc 3(h  
  { [jU.58*  
T value; yP. ,Dh s  
public : ')zdI]@ M  
assignment( const T & v) : value(v) {} X|++K;rtfE  
template < typename T2 > 8tJB/P w`S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0CX2dk"UB^  
} ; K 0R<a~  
?hHVawt  
yL{X}:;}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (hr*.NS#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Fu].%`*xJ  
):-\TVz~  
06X4mu{  
R <}UT  
  class holder x%@n$4wk7  
  { 3@7IY4>o  
public : <2^XKaS`  
template < typename T > z$C}V/Ey  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9\y\{DHd  
  { |1!RvW:[!  
  return assignment < T > (t); [TRHcz n  
} |L wn<y  
} ; ?> )(;Ir9  
@'P\c   
/r2*le (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:  $I}7EI  
`3GYV|LeQ  
  static holder _1; 3HCH-?U5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ls51U7  
f_'#wc6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $^~dqmE2,  
而不用手动写一个函数对象。 _!_%Afz  
xYSNop3_  
_=$:<wIE[  
, !0-;H.Y  
四. 问题分析 {5`=){  
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。 DNwqi"  
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。 ?Pbh&!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )/Z% HBn  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 PLoD^3uG)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]fiAV|'^  
U}hQVpP#  
五. 问题1:一致性 )a99@`L\P  
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?| dK.k,7R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V[#eeH)/  
m6+4}=Cn  
struct holder B\*"rSP\  
  { ebv"`0K$  
  // KF!?; q0J  
  template < typename T > *UxN~?N|  
T &   operator ()( const T & r) const {zhajY7  
  { r" 4u)H>  
  return (T & )r; *M^(A}+O  
} ?azi(ja  
} ; Lfr>y_i;F  
$<DcbJW  
这样的话assignment也必须相应改动: J A!?vs  
 {@E(p4W  
template < typename Left, typename Right > S~GL_#a  
class assignment <e)u8+(  
  { 7:Cq[u fl  
Left l; Le,e,#hiY  
Right r; LeEv']  
public : ;Gnk8lIsb  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NLnfCY-h  
template < typename T2 > ^t0Yh%V7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } pXPLTGY<R+  
} ; SobOUly5{  
8r{:d i*  
同时,holder的operator=也需要改动: BU;o$"L  
xryXO(  
template < typename T > y*oH"]D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ng,< 4;  
  { qL;u59  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K (px-jY  
} LWX,u  
5oOF|IYi  
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。 I l2`c}9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~Y)h[  
t?l0L1;  
return l(rhs) = r; ))9w)A@  
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。 JnodDH ?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <&47W  
<0sT  
template < typename Tp > xQKRUHDc  
class constant_t 1^v?Ly8  
  { <<vT"2Q]  
  const Tp t; sQl`0|VH  
public : _+=M)lPm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |i~Ab!*8n  
template < typename T > 8 o^ h\9I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const | > t,1T.  
  { ]:g;S,{  
  return t; 09_5niaz[  
} #0uD&95<  
} ; $-*E   
 "o{o9.w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yH<a;@C  
下面就可以修改holder的operator=了 4+1aW BJ2  
}eLnTi{  
template < typename T > #)BbW40f6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5`t MHgQO  
  { /\-iV)h1@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ] -}Zd\Rs  
} W|,Y*l  
I 7 B$X=  
同时也要修改assignment的operator() XLq%nVBM8\  
Ec4+wRWk85  
template < typename T2 > y/9aI/O'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {3H)c^Q  
现在代码看起来就很一致了。 rY:A LA  
Et0[HotO  
六. 问题2:链式操作 4z*An}ol]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \ )'`F; P  
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。 #]vs*Sz  
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。 Ex`!C]sQ  
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。 3v?R"2\qS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]- +%]'  
Ho!dtEs  
template < typename T > =" Sb>_  
struct result_1 /9wmc2  
  { 0Z,a3)jcc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7Z7e}| \W  
} ; o?]N2e&(  
wR@"]WkR=  
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: :=cZ,?PQp1  
c7~>uNgJ  
template < typename T > @w[2 BaDt  
struct   ref drkY~!a  
  { bw[s<z|LKA  
typedef T & reference; ZNN^  
} ; u|eV'-R)s  
template < typename T > mh7JPbX|  
struct   ref < T &> ]38{du  
  { E9]\ I> v  
typedef T & reference; `{v!|.d<  
} ; 8~@?cy1j!  
'Z{_w s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %j4AX  
l2|[  
template < typename T > T=~D>2C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K.P1|  
  { ^$VH~i&  
  return l(t) = r(t); m2esVvP  
} ^V;h>X|  
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。 b,r{wrLe)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XUK!1}  
knb 9s`wR  
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 UD6:X&Un  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I/vQP+w O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  ze_q+Z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8G<{L0J%!  
最后的布局是: r&0IhE  
                Add O*dtVX  
              /   \ >JUOS2  
            Divide   5 yZc_PC`  
            /   \ 0*{ 2^\  
          _1     3 *rH# k?  
似乎一切都解决了?不。 |9*8u>|RC  
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。 }\Ri:&?  
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。 HCIS4}lQ  
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: aFf(m-  
Nfo`Q0\[P  
template < typename Right > 8Ts_;uId  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g*-%.fNA  
Right & rt) const u,&[I^WK`C  
  { |J+oz7l?-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q7kE+z   
} 24b?6^8~k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U5!~ @XjG>  
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。 tsf)+`vt  
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。 !QXPn}q^0  
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。 c80!Ub@  
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。 WMk;-,S!)  
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? `"RT(` m  
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: LEn+0^hX  
?j^:jV  
template < class Action > [==x4N b  
class picker : public Action K?$|Y-_D^M  
  { j.O+e|kxU  
public : 0E^6"nt7N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} chs] ,7R  
  // all the operator overloaded QTLGM-Z  
} ; =+ vl+h  
viXt]0  
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。 @Lk!nP  
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: ,SB5"  
=,w(D~ps  
template < typename Right > bZf}m=C!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W^"C|4G}  
  { 1wTPT,k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u !@(u!Qz  
} yq<mE(hS?  
J)n^b  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n~Qo@%Jr  
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。 UY~N4IR8  
"f N=Y$G  
template < typename T >   struct picker_maker qS?uMms7w  
  { `E:&a]ul  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ==]BrhZK  
} ; 1ww#]p`1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mi'3ibCG  
  { ~/m=Q<cV  
typedef picker < T > result; dW#T1mB  
} ; 5h7M3s  
D@?Tq,= [  
下面总的结构就有了: , aJC7'(  
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。 9kby-A4  
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。 {\p&?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;&OVV+y  
至此链式操作完美实现。 ttfCiP$  
Pk/3oF  
]}z"H@k  
七. 问题3 ,9YgznQ  
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。 &qMt07  
&OXm^f)K  
template < typename T1, typename T2 > {({Rb$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +rWcfXOHM  
  { <Gw>}/-^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); A(}D76o_  
} .9VhDrCK  
k^ Qd%;bdF  
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: Z3qr2/  
Boj#r ,x  
template < typename T1, typename T2 > >hv8zHOO:  
struct result_2 'izv[{!n{  
  { /|LQ?n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; h\lyt(.s  
} ; }/J<#}t  
GzEvp  
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? @Pb%dS  
这个差事就留给了holder自己。 mV++7DY  
    Qy7pM8~h  
cTa$t :K@  
template < int Order > 6R#.AD\  
class holder; PTP0 _|K  
template <> ~jD~_JGp  
class holder < 1 > GWW#\0*Bn  
  { T o$D [-  
public : vf0 fa46  
template < typename T > |*> s%nF|  
  struct result_1 )z!#8s  
  { b"pN;v  
  typedef T & result; 9r=yfc!cS  
} ; )Nt'Z*K*  
template < typename T1, typename T2 > 2OZ<t@\OY  
  struct result_2 mTBSntZx  
  { ',m!L@7M5  
  typedef T1 & result; DDBf89$\  
} ; %G/(7l[W  
template < typename T > 8;y\Ln?B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7RCVqc"  
  { Oh; V%G  
  return (T & )r; o7kQ&w   
} '4)4*3z,  
template < typename T1, typename T2 > ->r udRQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fRK=y+gl@  
  { @ S)p{T5G  
  return (T1 & )r1; 4|h>.^  
} -'rb+<v  
} ; hh8U/dVk*  
Q`!<2i;  
template <> zb. ^p X  
class holder < 2 > 1 &-%<o  
  { %@^9(xTE  
public : Pf#DBW*  
template < typename T > Y/]J0D  
  struct result_1 xp%LXx j  
  { m2v'zJd}g  
  typedef T & result; 2Q)pT$  
} ; ]zh6[0V7V  
template < typename T1, typename T2 > Yv"-_  
  struct result_2 d~;U-  
  { 1EQLsg`d^  
  typedef T2 & result; ZsN3 MbY  
} ; M5c *vs  
template < typename T >  U92?e}=]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sNsH l  
  { 4XNkto  
  return (T & )r; seiE2F[  
} `teaE7^Wm  
template < typename T1, typename T2 > %ZT I ?a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?6_U>d{  
  { ~}g) N  
  return (T2 & )r2; ?P"j5  
} 1O+$"5H  
} ; l 9bg  
PBb'`PV  
\OVw  
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> >。 :~\ y<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p!7(a yu  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S4D~`"4 $/  
N{?Qkkgx  
return l(i, j) = r(i, j); ,U=7#Cf!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O#`y;%  
7'RU\0QG  
  return ( int & )i; pykRi#[UrX  
  return ( int & )j; V"5LNtf  
最后执行i = j; `o6T)49  
可见,参数被正确的选择了。 q(Zu;ecBN  
S#l)|c_~  
7l3Dx w/N  
D)bR-a_^  
ZU.f)94u  
八. 中期总结 Idr|-s%l6'  
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: ;fB!/u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8_{XrTw(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {jo"@&2S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H iEQs|""'  
ni-4 ~k  
ew1bb K>  
&?M'(` ~  
=' &TqiIv"  
l-M .C8N  
九. 简化 G&#l3bkQ  
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。 |3=tF"h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :s#&nY  
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: YQaL)t$0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %kL]-Z  
  +-*/&|^等 9` G}GU]@}  
2. 返回引用。 w C-x'  
  =,各种复合赋值等 T^H`$;\  
3. 返回固定类型。 *wV`7\@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L87=*_!B;  
4. 原样返回。 %i@Jw  
  operator, ~i=5NUE  
5. 返回解引用的类型。 X@Yl<9|i  
  operator*(单目) lQ|i Ws  
6. 返回地址。 \<x{U3q5  
  operator&(单目) {%QWv%|  
7. 下表访问返回类型。 .2/W.z2  
  operator[] 2qPQ3-'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 p/Ri|FD6  
  operator<<和operator>> M][Zu[\*  
GL3olKnL  
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。 ..yLtqos  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5 0<  
!KLY*bt6  
template < typename Left > H~~>ut6`  
struct value_return Q*]y=Za#:  
  { o & kgRv[  
template < typename T > T@j@IEGH  
  struct result_1 hA387?  
  { Jl{g"N{2u'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e'&<DE)  
} ; Pql;5 ~/  
RaAvPIJa |  
template < typename T1, typename T2 > 8~vE  
  struct result_2 k[/`G5  
  { v:u=.by99  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V,>uM >$  
} ; ,{g B$8z^  
} ; ;(;{~1~  
pF'M  
\-RVPa8k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait pLsJa?}R  
@H|3e@5([  
下面我们来剥离functor中的operator() }+BbwBm&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z?Qt%1q  
P*{*^D N  
return l(t) op r(t) 9+co `t.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l5l#LsaQb  
return op l(t) jfsbvak  
return op l(t1, t2) ,Cj` 0v#  
return l(t) op >UB ozmF=\  
return l(t1, t2) op at5=Zo[bP  
return l(t)[r(t)] );*#s~R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P: )YKro]  
Y1L7sH 9  
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: 0 A6% !h  
单目: return f(l(t), r(t)); 7A4_b8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K5:>  
双目: return f(l(t)); z#t;n  
return f(l(t1, t2)); IGcYPL\&  
下面就是f的实现,以operator/为例 Un{9reX5  
@M8vP H  
struct meta_divide [ h~#5x  
  { T |ZJ$E0  
template < typename T1, typename T2 > o7t#yw3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }XIUz|  
  { "78BApjWT6  
  return t1 / t2; rWxQ;bb#  
} 75RQ\_zDu  
} ; Hy#<fKz`!  
P> i lRb  
这个工作可以让宏来做: m>LC2S; f  
[qQ~\]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~"i4"Op&  
template < typename T1, typename T2 > \ cA25FD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; LV$`bZ  
以后可以直接用 !&@!:=X,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 46M?Gfd,X  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 bs\7 juHt  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) P|kfPohI=  
nZ~J &QK-  
>e9xM Gv  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 gukKa  
4: S-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3NxwQ,~  
class unary_op : public Rettype +G lb  
  { Nm,9xq  
    Left l; 88M$mjx  
public : 6@cT;=W;xj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w[?E oFI$Y  
GJbU1k]  
template < typename T > 0ZjinWkR[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SKrkB~%z  
      { wEMg~Hh  
      return FuncType::execute(l(t)); 7~7_T#dTh  
    } /GMT  
A"R5Fd%6pc  
    template < typename T1, typename T2 > Q:sw*7"F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qr$Ay3#k  
      { \KT}T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9ld'SB:#  
    } _!?iiO  
} ; ucgp=bye  
j3)fmlA  
UsBtk  
同样还可以申明一个binary_op j5]6 CG_  
l[Rl:k!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0ntf%#2{  
class binary_op : public Rettype = , ^eQZR:  
  { T{Y;-m  
    Left l; @>SirYh  
Right r; o@blvW<v7  
public : ,]qTJ`J  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Gs)2HR@>  
Ph|\%P`>%  
template < typename T > C6cEt5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ (/OB w  
      { S6bW?8`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?Z[`sm  
    } >{huaN B  
ew{(@p+$  
    template < typename T1, typename T2 > B0#JX MX9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6N {|;R@2  
      { yp.\KLq8)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N)N\iad^  
    } y:+4-1  
} ; f*& 4d  
@ob4y  
 (zL(  
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 }[m,HA<j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 tNbZ{=I>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O0Sk?uJ <  
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。 szW85{<+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L! DK2,  
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。。。 tj=l!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wYIlp  
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) {e'V^l.v  
下面是修改过的unary_op Me XGE  
380M &Guh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > cas5  
class unary_op I# U"DwM  
  { \>@QJ  
Left l; c1L0#L/F6"  
  jX8,y  
public : p a)2TL/@  
z),@YJU"z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8C(@a[V  
!H[K"7w  
template < typename T > ` $N()P  
  struct result_1 HE0@`(mCpa  
  { 98x&2(N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >p;cbp[ht  
} ;  8%W(",nd  
ROc)LCA  
template < typename T1, typename T2 > z.%K5vrO>  
  struct result_2 ^a+H`RD  
  { heN?lmC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ueD_<KjE=  
} ; 4itadQS  
%;-] HI  
template < typename T1, typename T2 > u~y0H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fce~a\y0  
  { DcL;7IT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); suP/I?4'@  
} u^Sa{Jk=  
<+\ w.!  
template < typename T > M!j: 2dT"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /3pvq%i  
  { 3!:?OUhx  
  return OpClass::execute(lt(t)); e0; KmQjG  
} VA^yv1We  
[9U: :  
} ; 0V_dg |.  
6mAaFDI,R  
R%\K<#^\  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug WMw^zq?hd@  
好啦,现在才真正完美了。 ,KyG^;Riy  
现在在picker里面就可以这么添加了:  wq@{85  
_)U[c;^6  
template < typename Right > ]6BV`r]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^;@Q3~DpP%  
  { f;7I{Z\<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); NplWF\5y  
} .lt|$["  
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。 }> pNf  
luj UEHzp  
7j22KQ|EX^  
|k ]{WCD]  
S(\<@S&  
十. bind w#Di  
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。 `BOG e;pl  
先来分析一下一段例子 z&a>cjt_;  
n#Y=y#  
3{*nG'@Mal  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Q eZg l!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S_ELV#X  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 zOfMKrRG  
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。 v:7_ZD6kR  
我们来写个简单的。 aViZKps`m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (SnrY O`#  
对于函数对象类的版本: kl0|22"Gz  
)GC9%mF;  
template < typename Func > jMV9r-{*+  
struct functor_trait []I _r=  
  { "1iLfQ  
typedef typename Func::result_type result_type; W8><  
} ; bnYd19>  
对于无参数函数的版本: [d^ [Y:I'\  
\lBY4j+;  
template < typename Ret > ]XS[\qo  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  3 UX/  
  { 4?2$~\ x  
typedef Ret result_type; }3DZ`8u  
} ; abgA Ug)  
对于单参数函数的版本: X<*-d6?gD`  
L63B# H "  
template < typename Ret, typename V1 > M?QK4Zxb6U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |q+dTy_n  
  { 4!k 0  
typedef Ret result_type; li7"{+ct  
} ; L7rH=gZ&!]  
对于双参数函数的版本: l =Is-N`  
ZtofDp5B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D%%@+3a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > HV}*}Ty  
  { OB5t+_ s  
typedef Ret result_type; 4;D>s8dgG  
} ; fUV;3du  
等等。。。 :% m56  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }xG~ a=,  
p1`") $  
template < typename Func > p.@_3^#|  
struct func_return > %B7/l$  
  { X7Z=@d(  
template < typename T > lV ra&5  
  struct result_1 p/WE[8U  
  { \>N"{T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L2}p<?f  
} ; n{8v^x  
z\zqmW6  
template < typename T1, typename T2 > 2[QyH'"^E  
  struct result_2 W6Z3UJ-  
  { ;cD&qheDV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ..a@9#D  
} ; <#%kmYSL  
} ; 4E 0 Y=  
l37) Q  
5kdh!qy[$,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 I\WBPI  
WN6%%*w  
template < typename Func, typename aPicker > |:b!e  
class binder_1 >uy(N  
  { ;/s##7qf  
Func fn; &wea]./B  
aPicker pk; Q35jJQ$<`  
public : B +<i=w  
gWLhO|y  
template < typename T > Dxp.b$0t  
  struct result_1 *h)|K s  
  { s.j6" Q[W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,/Usyb,`  
} ; m!LJK`gA  
Zv^n  
template < typename T1, typename T2 > =Yt)b/0b9  
  struct result_2 xI( t!aYp  
  { >yr1wVS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; < s1  
} ; k+;XQEH  
P&.-c _  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U{?#W  
ibL    
template < typename T > ipH'}~=ID  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7AuzGA0y  
  { 1%Su~Z"W>  
  return fn(pk(t)); |Q*OA  
} HBiUp$(mB  
template < typename T1, typename T2 > nz_1Fu>g|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _4-UM2o;  
  { u.9syr  
  return fn(pk(t1, t2)); "*JyNwf  
} i=AQ1X\s  
} ; a*bAf'=  
6X[Mn2wYW  
rGUu K0L&  
一目了然不是么? pZV=Co3!I  
最后实现bind MYMg/>f[  
:=e"D;5  
ZMGthI}~-  
template < typename Func, typename aPicker > C<yjGt VD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G^&P'*  
  { ?CSv;:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zn2Qp  
} Dg'BlrwbR  
e763 yd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #CTeZ/g  
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。 9?.  
=niT]xf  
十一. phoenix mT&?DZ9<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +XoY@|Djd  
=kDh:&u%  
for_each(v.begin(), v.end(), +Vw]DLWR  
( Y |'}VU  
do_ M=#'+CF}W  
[ vV*i)`IXe  
  cout << _1 <<   " , " 0.z\YTZ9  
] MNu\=p\Eq  
.while_( -- _1), s]'EIw}mo  
cout << var( " \n " ) }[b3$WZ  
) D0VbD" y  
); 6`V~cVu  
d$#DXLA\P  
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: YF6 8 Ax]  
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 Ac8t>;=&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Mi:i1i cdn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: v18OUPPX  
v!6IH  
F/w*[Xi Sh  
template < typename Cond, typename Actor > v/[*Pze,C  
class do_while Kw87 0n<  
  { |h^]`= 3  
Cond cd; >eucQ]  
Actor act; ,HECHA_"  
public : a2SXg A  
template < typename T > :]uz0s`>  
  struct result_1  RI&V:1  
  { JN> h:  
  typedef int result_type; h)pYV>!d  
} ; qt`HP3J&  
|<!xD iB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} iCNJ%AZ H  
I~) A!vp  
template < typename T > J?_-Dg(=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mIah[~G  
  { cxpG6c  
  do -s&7zqW  
    { ^k5#{?I  
  act(t); fx*Q,}t  
  } O\q-Ai  
  while (cd(t)); Tu&W7aoX5  
  return   0 ; ufvjW]   
} !eA6Ejf  
} ; ?L+|b5RS  
<m0m8p"G  
$8WeWmY  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Rg%Xy`gS  
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。 3S{3AmKj?  
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。 ^F g!.X_  
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。 oz&RNB.K  
下面就是产生这个functor的类: 4b  1a?  
"9O8#i<Nr  
>gf,8flgj  
template < typename Actor > P0ZY;/e5h  
class do_while_actor DSL3+%KF#  
  { q$7/X;A  
Actor act; pIl[)%F  
public : ]6@6g>f?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a3c43!J?M  
\e' oAhM  
template < typename Cond > 8/ zv3.+[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Uc( z|  
} ; 1{.5X8y1x  
i#:M2&twE  
<|1Khygv  
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|Bjw3K&D  
最后,是那个do_ w-P;E!gTt  
y,Z2`Zmu  
("P]bU+'>  
class do_while_invoker K96N{"{iI%  
  { *QA{xvT  
public : dfWtLY  
template < typename Actor > m ;{(U Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const hUe\sv!x?  
  { ;!,I1{`  
  return do_while_actor < Actor > (act); .Z(Q7j^  
} &EJ/Rl  
} do_; 79Ur1-]/  
vf?Xt  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GsU.Lkf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <6.?:Jj  
最后来说说怎么处理break和continue 4P}d/w?'KL  
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。 B_S))3   
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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