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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda CxV$_J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3-T"[tCe  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, r @URs;O=  
PN"=P2e/ 6  
-%_vb6u  
.P(A x:g  
  class filler ~5;2ni8n  
  { m:W+s4!E  
public : ,7n8_pU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6sQY)F7p  
} ; (Rs|"];?Z  
vPSY 1NC5  
WX&0;Kr  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Ru~;awV?  
mcb|N_#n/  
m4@Lml+B,  
^fEer  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y;VmA#k`  
[2.;gZj  
QR\2 %}9b  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S#F%OIx  
(J5M+K\H  
u|sdQ  
R/\qDY,@  
二. 战前分析 AkEt=vI  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ayZWt| iHA  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &`2$,zX#  
c9ea%7o{0a  
_X~xfmU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }Sh3AH/  
  /* --------------------------------------------- */ bcUa'ZfN<  
vector < int *> vp( 10 ); ?hOv Y)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `s\E"QeZN  
/* --------------------------------------------- */ KN:V:8:J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m+EtB6r  
/* --------------------------------------------- */ Kwo0%2Onkd  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +(m*??TAV  
  /* --------------------------------------------- */ G DwijZw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h%ba!  
/* --------------------------------------------- */ :OD-L)Or  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h/NI5   
Z!z#+G  
V5!mV_EoR@  
,xg(F0q  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;0nL1R]w(  
1._1, _2是什么? {q/D,Rh8  
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。 0[92&:c,  
2._1 = 1是在做什么? ,D93A  
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。 0O|l7mCr%I  
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。 F @uOXNz)  
NI2-*G_M  
M!O &\2Q  
三. 动工 }UWi[UgA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: '^`%  
| W<jN  
_53N uEM1  
K[[ 5H  
template < typename T > wF)g@cw  
class assignment "q7pkxEuJ  
  { [W8?ww%qT  
T value; w^)_Fk3  
public : qFwAzW;"  
assignment( const T & v) : value(v) {} {KqERS& g  
template < typename T2 > xF`O ehVA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .tzQ hd>  
} ; gezZYP)d  
d$PQb9Q+f  
Df}3^J~JX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "[2D&\$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment znNv;-q  
t}2M8ue(&  
VcORRUp  
HC RmW'  
  class holder uE&2M>2  
  { F>"B7:P1:Q  
public : O/lu0acI  
template < typename T > o(Q='kK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U>a~V"5,u  
  { $j'8Z^  
  return assignment < T > (t); BF(Kaf;<t.  
} PaBqv]  
} ; dk@iAL*v  
Rqun}v}  
s AlOX`t  
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: ~uweBp~O  
{AO`[  
  static holder _1; ]MRQcqbpqL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $m0-IyXcv  
ntD8:%m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K~jN"ev  
而不用手动写一个函数对象。 E )%r}4u>  
)B5(V5-!|  
nm !H&#<  
3.D|xE]g  
四. 问题分析 --g? `4  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 `l<pH<F  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 DTM xfQdk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J85Kgd1 \a  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F1b~S;lm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !K/zFYl  
z1~FE  
五. 问题1:一致性  F!&_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| h2mU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m95;NT1N/g  
y3NMt6  
struct holder W=?s-*F[~  
  { <dX7{="&  
  // ZO!)G   
  template < typename T > zXT[}J VV  
T &   operator ()( const T & r) const _|KeB(W  
  { KGsW*G4U=  
  return (T & )r; d;LBV<Z?  
} Tsl0$(2W  
} ; |p @,]c z  
=y1/V'2E  
这样的话assignment也必须相应改动: GoRSLbCUR  
n Y=]KU  
template < typename Left, typename Right > a3(q;^v  
class assignment bcE%EQ  
  { \&1Di\eL  
Left l; YLe$Vv735  
Right r; `|g*T~; kC  
public : O-YB +~"3Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r Q$Jk[Y  
template < typename T2 > 5ofsJ!b'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~riV9_-  
} ; .5YIf~!59  
2:D1<z6RQ  
同时,holder的operator=也需要改动: b}5hqIy  
'3V?M;3|K  
template < typename T > bhc .UmH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "T'?Ah6  
  { 1 Ll<^P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {;Ispx0m  
} SBqx_4}  
`DcZpd.n  
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。 \`,,r_tO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :Y>M/ /0  
pm~uWXqxr=  
return l(rhs) = r; U0t~H{-H  
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。 B:QAG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K#oF=4_/|  
]aVFWzey  
template < typename Tp > f3Cjj]RFv  
class constant_t y |E {]  
  { 97n@HL1  
  const Tp t; YJEL'k<l  
public : 3~Vo]wv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0(~,U!g[=  
template < typename T > 7Yrp#u1!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const v3{[rK}  
  { {=GWQn6cc  
  return t; } I;5yk,o  
} ^@0-E@ {c  
} ; L?gak@E  
p .^#mN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t/9,JG  
下面就可以修改holder的operator=了 ".R5K ?  
eTp}*'$p  
template < typename T > ;+/[<bvd"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E6NrBPm  
  { &\0V*5tI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j. L`@  
} ve|`I=?2  
#r4S%  
同时也要修改assignment的operator() kTLA["<m  
:U7m@3czU  
template < typename T2 > 4vk^=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } O]Mz1 ev|  
现在代码看起来就很一致了。 _+\hDV>v  
"?~u*5  
六. 问题2:链式操作 &sRjs  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8I'Am"bc \  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 mfNYN4Um6  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 faVR %  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 > CPJp!u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *\i<+~I@l  
u,6 'yB'u  
template < typename T > G 39  
struct result_1 LK^t ](F  
  { n./onv  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; W_zAAIY_Y  
} ; I&e ,R  
=v$H8w  
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: Q\DD^Pbq  
:X`Bc"  
template < typename T > *1L;%u| [  
struct   ref dD2N!umW  
  { Zh WtY  
typedef T & reference; #<7ajmr  
} ;  psg}sl/  
template < typename T > pEjA*6v|,  
struct   ref < T &> ?`hk0qX3  
  { A|BvRZd  
typedef T & reference; J jCzCA:K_  
} ; p[QF3)9F  
}@pe `AF^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a/.O, &3  
VxOrrs7Z  
template < typename T > ; b2)WM:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Xf.w( -  
  { S-8O9  
  return l(t) = r(t); /:a~;i  
} 4ifWNL^)  
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。 7CGKm8T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 LDL#*g  
Kl[WscR  
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 -IR9^)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: fN8|4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 W39R)sra  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ms=I lz  
最后的布局是: saH +C@_,  
                Add ;6o p|  
              /   \ wovWEtVBU  
            Divide   5 - v9V/LJ  
            /   \ Kfc(GL?  
          _1     3 (U/xpj}  
似乎一切都解决了?不。 .cA[b  
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。 q_8qowu"  
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。 " [=Ee[/  
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: 39 JLi~j,  
~e[)]b3  
template < typename Right > c@{,&,vsj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const B@]( ,  
Right & rt) const L4aT=of-  
  { {y|y68y0+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (r,RwWYm  
} #jV6w=I  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Mi\f?  
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。 apUV6h-v  
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。 mp~\ioI*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。 ushQWP)  
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。 $Q|66/S^  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Nuk\8C  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: FuaGr0]  
]?U:8%  
template < class Action > J$PE7*NU  
class picker : public Action +MOUO$;fGt  
  { p&bQ_XOH  
public : 4qjY,QJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} G%anot  
  // all the operator overloaded Y 3[<  
} ; WJ\YKXG  
(@`+Le  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 SDV} bN  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: SZc6=^$  
(~{7e/)r  
template < typename Right > 1K,bmb xRt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const c*!bT$]~\  
  { w IT`OT6Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lN1T\  
} D?]aYCT  
hGF:D#jyT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k+-u 4W   
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 6R@ v>}  
CQsVGn{x  
template < typename T >   struct picker_maker dvsOJj/b  
  { wmY6&^?uS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9VkuYm,3  
} ; yq[C?N &N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <s-_ieW'  
  { ? Z8_(e0U  
typedef picker < T > result; av wU)6L  
} ; RKIqg4>E  
QsI>_<r  
下面总的结构就有了: LPT5d 7K@  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 k$o6~u 2&  
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。 [m!\ZK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b#k$/A@  
至此链式操作完美实现。 tA@#SIw  
-CY?~W L&  
t ba%L  
七. 问题3 X>F/0/  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 y S7[=S  
[F+lVb  
template < typename T1, typename T2 > I2|iqbX40Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~oT0h[<  
  { )y.J2_lI8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |!I#T  
} :?jOts>uP  
nb'],({:9  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Qo)>i0  
 UX2`x9  
template < typename T1, typename T2 > sh}=#eb  
struct result_2 Dw;L=4F |  
  { } RG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8!me$k&  
} ; D4n ~ 2]  
]Rnr>_>x;  
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? <JYV G9s}  
这个差事就留给了holder自己。 :(A]Bm3  
    .'+Tnu(5q  
$CHr i|  
template < int Order > v.\1-Q?  
class holder; bbiDY  
template <> $}W=O:L+D  
class holder < 1 > =wU08}  
  { nd_d tsp#  
public : "z< =S  
template < typename T > OMO.-p  
  struct result_1 Q?7U iTZ  
  { SMqJMirR  
  typedef T & result; 3boINmX  
} ; 8K6yqc H  
template < typename T1, typename T2 > 292e0cE  
  struct result_2  5ah]E  
  { o*I=6`j  
  typedef T1 & result; ~+QfP:G  
} ; mWUQF"q8  
template < typename T > |CY.Y,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h3>/..l  
  { fX#Em'Ab[  
  return (T & )r; ?8b?{`@V  
} `dn|n I2  
template < typename T1, typename T2 > n/S1Hae`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hUB _[#8#  
  { =<iK3bPkU  
  return (T1 & )r1; ?o),F^ir  
} ,V.X-`Y  
} ; 5sFp+_``  
%@kmuz??  
template <> V8`t7[r  
class holder < 2 > MPT*[&\-  
  { 2m[z4V@`  
public : E]6;nY?  
template < typename T > C:l /%   
  struct result_1 hqD]^P>l1  
  { C{-e(G`Yd  
  typedef T & result; B Lw ssr.  
} ; <k6Zx-6X<  
template < typename T1, typename T2 > =d.Z:L9d  
  struct result_2 F^3Q0KsT  
  { V ;1$FNR   
  typedef T2 & result; >q[(UV  
} ; 3iR;(l}  
template < typename T > \;.\g6zX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +P6q wh\v  
  { t]2~aK<]  
  return (T & )r; 4}!riWR   
} ~*- eL.  
template < typename T1, typename T2 > E Rqr0>x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |.)oV;9  
  { arrNx|y  
  return (T2 & )r2; JN$v=Ox{  
} 2j Oh~-LU  
} ; m/Q@-  
AWi~qzTZ  
& LwR9\sh  
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> >。 pI,QkDJ0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: TmoODG>@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,L6d~>=41  
g"FG7E&  
return l(i, j) = r(i, j); /3L1Un*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  #dtYa  
JC_Y#kN@z  
  return ( int & )i; tTLD6#  
  return ( int & )j; @F+4 NL-'P  
最后执行i = j; a:XVu0`(  
可见,参数被正确的选择了。 tUDOL-Tv  
OgY4J|<  
m3+MRy 5  
fOdkzD,  
$ [by)  
八. 中期总结 9.!6wd4mw  
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: O1ofN#u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %kxq"=3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Wr a W  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C;1A$]bk  
e>#*$4tg  
mawomna  
2+s_*zM-  
)~rf x  
|ITp$  _S  
九. 简化 4askQV &hj  
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。 " 2Dz5L1v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <IC=x(T  
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: 26G2. /**<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SsIy;l  
  +-*/&|^等 1y2D]h/'  
2. 返回引用。 {Uz@`QO3  
  =,各种复合赋值等 9gZMfP  
3. 返回固定类型。 JN .\{ Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /!=uM .  
4. 原样返回。 TUw^KSa  
  operator, m$ )yd~  
5. 返回解引用的类型。 }/nbv;)  
  operator*(单目) X};m\Bz  
6. 返回地址。 me_DONW  
  operator&(单目) =!w5%|r.  
7. 下表访问返回类型。 v~H1Il_+  
  operator[] mS p -  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .{1G"(z  
  operator<<和operator>> zH0%; o}  
9z$]hl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *p`0dvXG2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /`Yy(?,  
gbsRf&4h  
template < typename Left > y>Zvose  
struct value_return K kP}z  
  { 1P. W 34  
template < typename T > K_{f6c<  
  struct result_1 4v_?i @,L  
  { m2E$[g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F l83 Z>  
} ; / *RDy!m  
7g[m,48{  
template < typename T1, typename T2 > ZM K"3c9  
  struct result_2 ^1s!OT Is  
  { )G\23P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K{.s{;#  
} ; 7F5 t&  
} ; e^&QT  
,d(F|5 M:  
8/,m8UOY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uSLO"\zysX  
}`8g0DPuD9  
下面我们来剥离functor中的operator() h!5^d!2,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~=h]r/b< U  
%jdV8D#Q  
return l(t) op r(t) gcqcY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) a*REx_gLG  
return op l(t) ]W7(}~m  
return op l(t1, t2) a/;u:"  
return l(t) op Y]/(R"-2G  
return l(t1, t2) op $/90('D  
return l(t)[r(t)] f#_XR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kT@RA}  
,DK|jf  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ;ZHKTOoK  
单目: return f(l(t), r(t)); "D}PbT[V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); a\S"d  
双目: return f(l(t)); bN$`&fC0  
return f(l(t1, t2)); )67_yHW  
下面就是f的实现,以operator/为例 `au(' xi<  
z`qBs  
struct meta_divide hLPg=8nJ_  
  { ; Xrx>( n  
template < typename T1, typename T2 > 0,)B~|+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W{O:j  
  { 8J{I6nPF  
  return t1 / t2; 8>S"aHt 7  
} L&=j O0_  
} ; A`v(hBM  
%VOn;_Q*B  
这个工作可以让宏来做: !4GG q  
Pk9s~}X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }hrLM[  
template < typename T1, typename T2 > \ s\i=-`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G;_QE<V~_  
以后可以直接用 iwWy]V m7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ZHUA M59bx  
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 qg#TE-Y`  
(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。。。) lc>)7UF  
A`Q'I$fj  
'\\dh  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ";E Mu(IXb  
&f'\9lO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M[$(Pu  
class unary_op : public Rettype yn<H^c  
  { u +q}9  
    Left l; 8:;_MBt  
public : bq[j4xH0X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b/Y9fQ n  
:-ZE~b HJ  
template < typename T > p.^mOkpt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z m9 e|J  
      { pA%XqG*=Y  
      return FuncType::execute(l(t)); <9 lZ%j;  
    } drP2% u  
Yr5A,-s  
    template < typename T1, typename T2 > +]uW|owxo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CZRrb84  
      { =Xh^@ OR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kF.!U/C  
    } G,M &z>ub0  
} ; TWYz\Hmw  
e `zEsLs@  
3dfG_a61y  
同样还可以申明一个binary_op qb(#{Sw0  
@'L/]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fL.;-  
class binary_op : public Rettype =MDir$1Z  
  { 9;2PoW8  
    Left l; vl*CU"4  
Right r; RR!(,j^M  
public : '$pT:4EuGq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aSd$;t~  
1MHP#X;|  
template < typename T > m6^Ua  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @*q WV*$h  
      { v'Ce|.;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *F*c  
    } D5fJuT-bp  
W/ZmG]sZE  
    template < typename T1, typename T2 > H=] )o2 1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !R;P"%PHV  
      { '#$Y :/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); VTk6.5!8  
    } <J-bDcp  
} ; ;Q&38qI  
<GPL8D  
W)JUMW2|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4O_z|K_k|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k%E9r'Ac  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B 3|zR  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 21D4O,yCe  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E0[!jZ:c  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 kv&%$cA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N ?Jr8  
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) a(Ka2;M4J  
下面是修改过的unary_op -cs 4<  
j*f%<`2`j  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W"S,~y  
class unary_op &[,g `S0  
  { UfjLNe}wA  
Left l; ;~T)pG8IS  
  },'hhj]O  
public : 6cz%>@  
=2uE\6Fl,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (q`Jef  
5r"BavA  
template < typename T > *I%r   
  struct result_1 jC+>^=J(  
  { SjD,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; iY"I:1l.  
} ; mN +~fu h  
ha  
template < typename T1, typename T2 > Je_Hj9#M\d  
  struct result_2 +#8?y 5~q  
  { QwXM<qG*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hn)K;?H4  
} ; !P/ ]o  
 =<fH RX`  
template < typename T1, typename T2 > H6E@C}cyM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,Hh7' `  
  { MuB8gSu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3Gq Js  
} @+~=h{jv<  
v:1l2Y)g  
template < typename T > 58zs% +F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~J?O~p`&  
  { q88p~Ccoa  
  return OpClass::execute(lt(t)); h`+Gs{1qw  
} IrQ8t!  
Pd!;z=I  
} ; F7a &-  
C>7Mx{!H  
fHvQ9*T  
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 9\3%5B7  
好啦,现在才真正完美了。 #b\&Md|;  
现在在picker里面就可以这么添加了: xP*9UXZ4P  
wpu]{~Y  
template < typename Right > 2!>phE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i,rP/A^q  
  { Y<TlvB)w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ONJW*!(  
} X@Eq5s  
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。 }`6-^lj  
^k&zX!W  
I9*o[Jp5  
 z:9  
xou7j   
十. bind Dntcv|%u  
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。 $D5[12X  
先来分析一下一段例子 Na: M1Uhb  
-cyJj LL*  
A> +5~u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L`FsK64@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 FW#Lf]FJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -aG( Yx  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 toPA@V  
我们来写个简单的。 hor ok:{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Djx9TBZ5  
对于函数对象类的版本: OP |{R7uC  
0uzis09  
template < typename Func > gJi11^PK  
struct functor_trait j{V xB  
  { Uo(\1&?  
typedef typename Func::result_type result_type; "Nd$sZk=  
} ; R4!qm0Cd  
对于无参数函数的版本: O/_} O_rR  
7}Z.g9<  
template < typename Ret > QI~s~j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M_MiY|%V/K  
  { mmY~V:,Kd  
typedef Ret result_type; JiZ9ly( G  
} ; ;nLQ?eS\  
对于单参数函数的版本: Z]$yuM  
 Cih}  
template < typename Ret, typename V1 > vq$%Ug/B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \F,?ptu  
  { ;1S{xd*^N  
typedef Ret result_type; G,{L=x Oh  
} ; FU!U{qDI  
对于双参数函数的版本: V5KAiG<d  
W()FKP\??!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ERL(>)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  &N0W!  
  { Mp75L5  
typedef Ret result_type; @^Mn PM  
} ; ",E6)r  
等等。。。 #:T5_9p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yHQ.EZ~%  
T7m rOp  
template < typename Func > ^]'p927  
struct func_return E1 *\)q  
  { *[ Wh9 ,H  
template < typename T > W~W^$A  
  struct result_1 cgYMo{R3  
  { 9rB^)eV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y~=5umNSX  
} ; h1fJ`WT6,  
r-]R4#z>  
template < typename T1, typename T2 > @`}'P115@  
  struct result_2 {xEX_$nv  
  { DBCL+QHA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9foQ0#R  
} ; 4}580mBc  
} ; f: 7Y  
++,mM7a  
ZeWHSU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 TuIeaH%x  
$0LlaN@e  
template < typename Func, typename aPicker > a9QaFs"  
class binder_1 @pytHN8( $  
  { 1{o CMq/v  
Func fn; -# <,i '  
aPicker pk; z-7F,$  
public : P%Q}R[Q  
kGc)Un?'{U  
template < typename T > \nkqp   
  struct result_1 &o4L;A#&  
  { _I{&5V~z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b% $S6.  
} ; 4 CX*,7LZ  
>z^T~@m7l  
template < typename T1, typename T2 > rUlpo|B  
  struct result_2 t T-]Vj.  
  { h^hEyrJw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wk9tJ#}  
} ; U45/%?kE)  
2d.I3z:[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7 UQD02  
= 1}-]ctVn  
template < typename T > 9%zR ? u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "45BOw&72G  
  { W:rzfO.`Z  
  return fn(pk(t)); i;|% hDNWA  
} v{% /aw  
template < typename T1, typename T2 > GrM~ %ng  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aOYd "S}u  
  {  }O1F.5I1  
  return fn(pk(t1, t2)); r`<e vwIe  
} Iu1P}R>C  
} ; N`iK1n4 X  
X]1ep  
X/7: *  
一目了然不是么? ,\=u(Y\I[  
最后实现bind 1>1|>%  
{'!D2y.7g  
L~mL9[(,  
template < typename Func, typename aPicker > u'32nf?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VwC, +B  
  { jC\R8_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^<% w'*gR  
} uxh4nyE  
k*M{?4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DdSUB  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 RhQOl9  
Ix *KL=MG  
十一. phoenix 'HqAm$V+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >_F& oA#  
AOWI`  
for_each(v.begin(), v.end(), t?0=;.D  
( Nc"h8p?  
do_ uO^{+=;A =  
[ $%t{O[ (  
  cout << _1 <<   " , " fi?[ e?|c@  
] %pwm34  
.while_( -- _1), MfL q h  
cout << var( " \n " ) ^k)f oD  
) +=}% 7o  
); ]a:kP,  
a:;*"p[R  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Y7{|EI+@  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor vfy- ;R(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 oO UVU}H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: rg'? ?rq  
Pc(2'r@#  
CZa9hsM  
template < typename Cond, typename Actor > p}Gk|Kjlq,  
class do_while " 3^6  
  { ($cu!$lY~  
Cond cd; be764do  
Actor act; Eui;2P~  
public : 71 A{"  
template < typename T > d&ZwVF!  
  struct result_1 4\$Ze0tv  
  { /60[T@Mz  
  typedef int result_type; $PTedJ}*Y  
} ; 7H[+iS0  
g Sa,A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O]PfQ  
tlcA\+%)  
template < typename T > }6S4yepl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >`NM?KP s  
  { jOuv\$  
  do Y3Qq'FN!I  
    { .(Pe1pe  
  act(t); sO  
  } 4p-$5Fk8}  
  while (cd(t)); -p;o e}|  
  return   0 ; X,q= JS  
} 6F(yH4  
} ; 7"[lWC!As5  
m9q%l_  
6?a(@<k_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (Dn-vY'  
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。 .(hb8 rCM  
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。 &x3"Rq_  
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。 <r\)hx0ov  
下面就是产生这个functor的类: siG?Sd_2  
%fyb?6?Y  
C )I"yeS.  
template < typename Actor > DQ9s57VxC!  
class do_while_actor T,IV)aq  
  { ^y3\e  
Actor act; #k"[TCQ>  
public : ( ou:"Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sXydMk`J  
Bdg*XfXXk  
template < typename Cond > M84LbgGM%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2h:f6=)r/u  
} ; 54;iLL  
|knP  
:^*V[77  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vV'^HD^v  
最后,是那个do_ Z8#I  
:E^B~ OuL  
hKT:@l*  
class do_while_invoker )N6R#   
  { g764wl  
public : WR-C_1-pT  
template < typename Actor > jQr~@15J#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $XI<s$P%(%  
  { PRLV1o1#  
  return do_while_actor < Actor > (act); ljis3{kn""  
} bOFLI#p&  
} do_; kg61Dgu  
;`+RSr^8$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? sogbD9Jc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 87Uv+((H  
最后来说说怎么处理break和continue 2%<jYm#'z-  
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。 }?~uAU-  
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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