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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mb`h  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 TPx`qyW  
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, cxQ %tL+S&  
XFWE^*e=B  
^[R/W VNk  
Rt,po  
  class filler 3-AOB3](  
  { H6 ,bpjY  
public : ) iV^rLwL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} KXz7l\1Gb  
} ; 7Ou]!AOhG  
[OPF3W3z  
-1hCi !  
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: 45BpZ~-  
'ahz@+l O  
vz3olHX  
A:4&XRYZY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?ecR9X k  
~("bpS#ZgD  
-ert42fN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 XL44pE m  
`c ^ ">L  
[uJS. `b  
)x?)v#k  
二. 战前分析 =/xx:D/  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 mm*nXJ  
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 `tuGy}S2  
U)iBeYW:  
, ExY.'%1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0,&] 2YJ  
  /* --------------------------------------------- */ Jq"3xj   
vector < int *> vp( 10 ); !K2QD[x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xEq?[M  
/* --------------------------------------------- */ O`!XW8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ml)\RL  
/* --------------------------------------------- */ #N|JC d_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,* \s  
  /* --------------------------------------------- */ T tWzjt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o:*$G~. k  
/* --------------------------------------------- */ V@y&n1?6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (+xT5 2  
jUZ$vyT  
X,lhVT |  
t+pA9^$[ `  
看了之后,我们可以思考一些问题: `WMU'ezF  
1._1, _2是什么? NU'2QSU8  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \R-'<kN.*  
2._1 = 1是在做什么? JSylQ201  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 {md5G$* %  
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。 MLi aCG;  
hhWy-fP#  
\QG2V$  
三. 动工 }G^'y8U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -s)h ?D  
wSM(!:on5  
?I+$KjE+  
6Hy_7\$(-  
template < typename T > 0"GLgj:9  
class assignment $Fi1Bv)  
  { b?!S$Sxz  
T value; S{)K_x  
public : <gFisc/#r  
assignment( const T & v) : value(v) {} &Cm]*$?  
template < typename T2 > " &`>+Yw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u(hJyo}  
} ; 1`s^r+11:  
6Z=Qs=q  
e_l|32#/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7hLh}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >o3R~ [  
4MzPm~Ct  
}}rp/16  
j0Cj&x%qF}  
  class holder tv~Y5e&8  
  { oxUBlye  
public : r=7!S8'  
template < typename T > 3xdJ<Lrq  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q W c^}#!!  
  { $-jj%kS  
  return assignment < T > (t); DvLwX1(l  
} qu'D"0  
} ; bI(8Um6m  
<$Sl%DoS  
O.\\)8xA  
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: 4#:Eq=(W  
Jk7 Am-.0  
  static holder _1; MZWv#;.]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <c<!|<x  
mH\2XG8nV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B~@Gfb>`'  
而不用手动写一个函数对象。 .A_R6~::  
@SaxM4  
;n|%W,b-  
&m\Uc  
四. 问题分析 =&Tuh}  
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。 "(dI/}  
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。 8GjETq%}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .RAyi>\e  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]n"U])pJd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ( *K)D$y  
b5KK0Jjk  
五. 问题1:一致性 to1r 88X  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| *WFd[cKE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L`w r~E2u  
lOe|]pQ.,  
struct holder P*U^,Jh<  
  { IGly x'\_  
  // Y" rODk1  
  template < typename T > jT F "  
T &   operator ()( const T & r) const nZ#u#V  
  { 3Z` wU  
  return (T & )r; voTP,R[}85  
} [f[Wz{Q#Y  
} ; M"qS#*{  
iTT%_-X-  
这样的话assignment也必须相应改动: %""h:1/S  
OjG`s-91&  
template < typename Left, typename Right > }*C  
class assignment ^-|~c`&}B  
  { >,_0Mem2Rr  
Left l; 8$Zwk7 w8A  
Right r; m~P30)  
public : =w"Kkj>%oh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} / ;[x3}[  
template < typename T2 > c^puz2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <%rm?;PBl  
} ; G$QN_h,}  
Ho[]03  
同时,holder的operator=也需要改动: UlNV%34"  
m I:^lp  
template < typename T > R7!v=X]i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?2\oi*$  
  { Qgv g*KX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z}7}D !  
} hn/yX|4c(  
&@BAVc z  
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。 Ai^0{kF6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JL{fW>5y|  
Q"c/]Sk)  
return l(rhs) = r; \i}-Y[Dg  
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。 3p?nQ O)L  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C+%eT&OO  
[?qzMFb  
template < typename Tp > [kckE-y  
class constant_t ^K_FGE0ec  
  { h;y}g/HZ  
  const Tp t; ]l+<-  
public : v"mZy,u  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &5z9C=]e  
template < typename T > 6X?:mn'%QF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ![fNlG!r  
  { /`nkz  
  return t; ]s E)-8  
} @3=q9ftm  
} ; yJ ljCu)f  
SyT{k\[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P>_9>k@;Q  
下面就可以修改holder的operator=了 1w7XM0SHcn  
b?lRada{I  
template < typename T > N7 hlM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \7#w@3*  
  { d<HO~+9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); jAv3qMQA  
} HvKdV`bz  
R?/xH=u>  
同时也要修改assignment的operator() Hvy$DX|p  
B9KBq $e  
template < typename T2 > o2hZ=+w>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7'Hh^0<  
现在代码看起来就很一致了。 #b:YY^{g_  
gu~R4 @3  
六. 问题2:链式操作 B.;@i;7L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3^-R_  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 P/^@t+KC  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 6BEpnw>p(  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 R$A%Zh6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W=LJhCpRHj  
yHlQKI  
template < typename T > 11Qi _T\  
struct result_1 pzUr9  
  { 9ZatlI,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G51-CLM,  
} ; 7/k7V)  
/"m#mh L  
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: ?z6K/'?  
|cp_V  
template < typename T > a#[gNT~[  
struct   ref BafNF Pc  
  { 2QEH!)lvr  
typedef T & reference; |%fNLUJ)  
} ; *A8Et5HAv  
template < typename T > +RR6gAma}<  
struct   ref < T &> :RJo#ape  
  { j6$@vA)  
typedef T & reference; _3wK: T{:  
} ; b`j9}t Z  
T<b* =i  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yJO Jw o^  
$cwmfF2C  
template < typename T > !$ii*}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =h +SZXe<r  
  { }Qe(6'l_  
  return l(t) = r(t); A:2CP&*  
} XqhrQU|wM  
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。 P>)J:.tr0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r!eW]M  
(: k n)  
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 Iw)m9h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: A-_M=\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 T /IX(b'<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 H"k\(SPVS  
最后的布局是: 4g}r+!T  
                Add 92.Rjz;=9?  
              /   \ eT5IL(mH  
            Divide   5 H\E%.QIx  
            /   \ v<)&JlR  
          _1     3 C.LAr~P  
似乎一切都解决了?不。 M5dEZ  
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。 -MsL>F.]  
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。 *B{]  
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: 0T#z"l<L  
,_w}\'?L  
template < typename Right > ;;XY&J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D+! S\~u  
Right & rt) const |8[!`T*s  
  { 2J$vX(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BhbfPQ  
} ?OoI6 3&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 aaN/HE_  
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。 .3n\~Sn  
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。 ydY 7 :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。 $UK m[:7  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ?$tD  
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? L]"$d F  
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: b\o>4T  
< .e4  
template < class Action > 5 $$Cav  
class picker : public Action X%JyC_~<  
  { ].aFdy  
public : 0kls/^0,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $)PS#ND&  
  // all the operator overloaded n _ ?+QF  
} ; ,O-_Pv  
.m>Qlh  
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。  6GVAR  
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: @2d9 7.X  
M.Tp)ig\#  
template < typename Right > ?[>Y@we  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -'d`(G"  
  { +%Kk zdS'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #Z `Tk)u/  
} 5WxNH}{  
iyr8*L\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 99By.+~pX  
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。 O0`ofFN  
AFvv+ ss  
template < typename T >   struct picker_maker 5rCJIl.  
  { n_LK8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; TvT>UBqj=  
} ; 3B,dL|q(@J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~]?EV?T  
  { ,3MHZPJ?k]  
typedef picker < T > result; 6@FhDj2X  
} ; On!+7is'  
5`U zxu  
下面总的结构就有了: DKem;_6OQ  
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。 kRbJK  
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。 @W @,8e]c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `_ M+=*}  
至此链式操作完美实现。 3="vOSJ6&  
Knb(MI6  
`v<S  
七. 问题3 hgE :2@  
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。 s~B)xYmyB'  
v UO[V$rx  
template < typename T1, typename T2 > 5[)#3vY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ya^8mp-  
  { C\ Yf]J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -wl&~}%M  
} dV'^K%#  
eX}aa0  
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: '/0e!x/8  
"zTy_0[;  
template < typename T1, typename T2 > h&d"|<  
struct result_2 gp$Rf9\  
  { z-g6d(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;1nXJ{jKw  
} ; Y9vi&G?Jl  
iCh 8e>+  
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? rLmc(-q  
这个差事就留给了holder自己。 ~!7x45( 1#  
    ]>k8v6*=  
o]qwN:8^  
template < int Order > ~dLbhjde n  
class holder; '|5o(6u'  
template <> y x#ub-A8  
class holder < 1 > ev+H{5W8  
  { h?B1Emlq  
public : l. l)w  
template < typename T > EowzEGq!a5  
  struct result_1 _!Tjb^  
  { <Uf`'X\e6  
  typedef T & result; Cd]A1<6s  
} ; a&)!zhVP  
template < typename T1, typename T2 > gE=9K @  
  struct result_2 wS&D-!8v  
  { KECW~e`  
  typedef T1 & result; di9OQ*6a7  
} ; ^u"WWLZ  
template < typename T > 0nB[Udk?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FyPG5-  
  { qIQ 61><  
  return (T & )r; VQG$$McJ  
} @H+L1H%9n  
template < typename T1, typename T2 > 9(z) ^ G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [E6ceX0  
  { e00 }YWf%  
  return (T1 & )r1; DS7L}]  
} e m)%U  
} ; )flm3G2u  
fB,eeT1v?h  
template <> $ywROa]  
class holder < 2 > 9b,0_IMHH  
  { W$;qhB  
public : ,2 W=/,5A  
template < typename T > <&#]|HGc  
  struct result_1 1n7'\esC*  
  { $G }9iV7  
  typedef T & result; h#Z,ud_  
} ; jAy2C&aP  
template < typename T1, typename T2 > AcXVfk z  
  struct result_2 % a.T@E  
  { kZrc^  
  typedef T2 & result; )uR_d=B&  
} ; +c C. ZOS  
template < typename T > 8JF<SQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vx ' ];  
  { wqV"fZA\]  
  return (T & )r; f5un7,m  
} }YM\IPsPu  
template < typename T1, typename T2 > e<a*@ P,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >#l: ]T  
  { S+- $Ih`[  
  return (T2 & )r2; W(4$.uZ)  
} g.%} +5  
} ; s3Zt)xQ3  
PE/uB,Wl  
P?n4B \!  
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> >。 ^ACrWk~UY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &ynAB)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y0&vsoT  
-vY5h%7kf  
return l(i, j) = r(i, j); t?PqfVSq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ScD E)r  
*jPd=+d  
  return ( int & )i; "Y^ 9g/  
  return ( int & )j; %l a1-r~  
最后执行i = j; c?}G;$  
可见,参数被正确的选择了。 Wwg<- 9wAJ  
g"kI1^[nj  
tu* uQ:Ipk  
PUZcb+%]h  
$0un`&W  
八. 中期总结 S ~fz  
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: =2=rPZw9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y3(MKq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BKb#\(95*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $U9]v5  
lA1  
y06**f)  
~Yd[&vpQ  
hOB<6Tm[  
:<P4=P P  
九. 简化 gg#9I(pX  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 i[KXkjr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 q#3T L<  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: %J1'>nI!q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 # QwX|x{  
  +-*/&|^等 6c]4(%8  
2. 返回引用。 @;eH~3P  
  =,各种复合赋值等 6 EqN>.  
3. 返回固定类型。 3yRvs;nWS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B7uK:J:c*H  
4. 原样返回。 7#C$}1XJ1  
  operator, \L(jNN0_R  
5. 返回解引用的类型。 bWA_a]G  
  operator*(单目) T@ESMPeU:X  
6. 返回地址。 k4$zM/ob  
  operator&(单目) q+9^rQ  
7. 下表访问返回类型。 x,^-a  
  operator[] 9R$$(zB 1;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m~Pk ]~j  
  operator<<和operator>> ~:JAWs$\V  
bji#ID2]%  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {oY"CZ2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >Y4^<!\v  
YA@?L!F  
template < typename Left > :4zPYG o  
struct value_return lknj/i5L  
  { %BC%fVdP  
template < typename T > E?+~S M1~  
  struct result_1 PWS8Dpb  
  { H'3 pHb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S=P}Jpq?Y;  
} ;  _:\rB  
Q(<A Yu  
template < typename T1, typename T2 > 'G65zz  
  struct result_2 sBZn0h@  
  { ?M'CTz}<\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |[n\'Xy;{  
} ; eWqS]cM#  
} ; Pa{DB?P  
LIG@`  
4-[U[JJc  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5P <"I["  
&]a(5  
下面我们来剥离functor中的operator() 8US35t:M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Gs"lmX-{$j  
|rJN  
return l(t) op r(t) o% +w:u.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :a Cf@:']  
return op l(t) 9K}DmS  
return op l(t1, t2) 'E#L6,&  
return l(t) op H 2I  
return l(t1, t2) op x(u.(:V  
return l(t)[r(t)] -}TP)/ !,*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [cDDZ+6  
(zsmJe  
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: aW:*!d#  
单目: return f(l(t), r(t)); >AV9 K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H%n/;DW  
双目: return f(l(t)); j6^.Q/{^  
return f(l(t1, t2)); ^kK")+K  
下面就是f的实现,以operator/为例 pWzYC@_W  
a`yCPnB(  
struct meta_divide 4;~xRg;u&*  
  { MMjewGxe  
template < typename T1, typename T2 > Tg O]q4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )Mq4p'*A[  
  { Ke^/aGi}O  
  return t1 / t2; '2l[~T$*  
} @}UOm- M  
} ; R|Bi%q|4P  
t@lTA>;U@  
这个工作可以让宏来做: " AvEo  
nZj&Ma7R  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Kc] GE#~g  
template < typename T1, typename T2 > \ OkQ< Sc   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b/.EA' /  
以后可以直接用 =Cf@!wZ^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) oSYJXs  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 nUq@`G  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 1h(n}u  
68~]_r.a  
0@' -g^PS  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 0p3) t  
tWZ8(E$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @?tR-L<u  
class unary_op : public Rettype c;b<z|}z  
  { 7zQGuGo(  
    Left l; l66 QgPA  
public : 4t*VI<=<[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %j0c|u  
agoMsxI9  
template < typename T > }rVLWt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C]ho7qC  
      { qzY:>>d'  
      return FuncType::execute(l(t)); :ldI1*@i<  
    } 3KD:JKn^  
sFfargl  
    template < typename T1, typename T2 > \SmYxdU'>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1iqgTi>  
      { vEt=enQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aQWg?,Ju6  
    } 5#_GuL%  
} ; FzsW^u+  
_B 4 N2t$  
:gkn`z  
同样还可以申明一个binary_op OpOR!  
5=<fJXf5y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K#v@bu:'  
class binary_op : public Rettype sN[<{;K4  
  { LD|T1 .  
    Left l; S="\S  
Right r; OlW5k`B  
public : 5?#AS#TD'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ayf;'1  
q|B.@Ng.  
template < typename T > ?6[u\V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0*OK]`9  
      { 1- GtZ2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); d8jP@>  
    } pkIJbI{aS  
kzKQ5i $G  
    template < typename T1, typename T2 > )Zyw^KN^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XC[AJ!q`  
      { a,t]>z95  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); rt! lc-g%/  
    } zW95qxXg  
} ; 65c#he[_Y  
tdi}P/x  
,-1taS  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Gnqun%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (j)>npOd9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P^/e!%UgC  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 #Nv0d|0\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G;msq=9|  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 !E/%Hv1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A@EUH  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 44hz,  
下面是修改过的unary_op 40LA G  
rYA4(rYq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }PzYt~Z`@  
class unary_op =H^^AG\}  
  { mhnK{M @56  
Left l; {<^PYN>`  
  '6>nXp?)r  
public : 4d]T`  
J}&xS<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8+~|!)a  
ZnB|vfL?  
template < typename T > /I#SP/M&l  
  struct result_1 %$(*.o!+8  
  { }15ooe%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0'y3iar  
} ; L5>.ku=T  
 gY@$g  
template < typename T1, typename T2 > KA {Y*m^7  
  struct result_2 _i&awm/U  
  { e,0Gc-X[B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dzc.s8T(0  
} ; Z}6H529[  
}"9jCxXL  
template < typename T1, typename T2 > [hXU$Y>"0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kF *^" Cn  
  { Kd,7x'h`E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); BB m;QOBU  
} .zyi'Kj  
y>m=A41:g  
template < typename T > XS"lR |  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a@WSIcX*W  
  { 8h7z  
  return OpClass::execute(lt(t)); itIzs99j  
} }q@Jh*  
,`< [ej   
} ; K1Wiiw  
t[cZ|+^]  
1QH5<)Oa  
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 {wp"zaa  
好啦,现在才真正完美了。 6tmn1:  
现在在picker里面就可以这么添加了: z+B"RV  
<P1sK/IZb  
template < typename Right > iY1JU -S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wp8ocZ-Gj  
  { hGvuA9d~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8MPXrc,9-  
} as6YjE.Yy  
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。 fg1["{\  
=h 2zIcj  
"S@%d(lg  
~nG?>  
{__"Z<  
十. bind gG.b=DvzY  
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。 3 a G?^z  
先来分析一下一段例子 g&V1<n\b+  
;M"JN:J8  
J Covk1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5rpTR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 BI-xo}KI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @{!c [{x,T  
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。 0X3kVm <  
我们来写个简单的。 [MKL>\U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ']ussFaQ  
对于函数对象类的版本: `PR)7}/<  
aJ1<X8  
template < typename Func > p M:lg  
struct functor_trait X4U$#uI{  
  { rOu7r4  
typedef typename Func::result_type result_type; bytAdS$3  
} ; |};P"&  
对于无参数函数的版本: LHb(T` .=  
^H1B 62_  
template < typename Ret > 8D U|j-I8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v(/T<^{cuk  
  { n`krK"Ii  
typedef Ret result_type; ZVj/lOP X  
} ; 7"`%-a$7  
对于单参数函数的版本: Jiljf2h  
+Q3i&"QB.  
template < typename Ret, typename V1 > /=}w%-;/;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b*xw=G3%  
  { /}\EMP  
typedef Ret result_type; \ueo^p]_?  
} ; pAo5c4y!4  
对于双参数函数的版本: c} GH|i  
W"_")V=QBz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V3NQij(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !>{` o/dZ  
  { ~4\J }Kn  
typedef Ret result_type; |T}Q ~  
} ; }0Qex=vkO  
等等。。。 {f\/2k3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7Rf${Wv0  
f\}fUg 2  
template < typename Func > $]eITyC`P  
struct func_return Gvk)H$ni  
  { a'zf8id  
template < typename T > =Vv"\p8  
  struct result_1 >M\3tB2C  
  { E {$Jk]c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i"~J -{d}  
} ;  ]CD  
'Tn i;  
template < typename T1, typename T2 > ^#T@NN0T  
  struct result_2 \Q"j^4   
  { JgJ4RmH-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'a`cK;X9F  
} ; YQWGv,47\  
} ; )A}u)PH4O  
dC$z q~q  
6px(]QU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -s5j^U{h|  
[eebIJs  
template < typename Func, typename aPicker > [%M=nJ{8  
class binder_1 Wm{Lg0Nr  
  { :nZVP_d+  
Func fn; )_eEM1  
aPicker pk; a7+w)]r  
public : G=R`O1-3  
~ [ k0ay  
template < typename T > 88]V6Rm9[*  
  struct result_1 nm)H\i  
  { 8X,dVX5LT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !e5!8z  
} ; PT7-_r  
*w> dT  
template < typename T1, typename T2 > 7JvBzD42  
  struct result_2 %l4LX~-:  
  { {k4)f ad\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /a}F ;^  
} ; e5/f%4YX  
`52+.*J+%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +yvtd]D$2W  
!7C[\No(  
template < typename T > uURm6mVt9:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?RyeZKf  
  { &M p??{g  
  return fn(pk(t)); v]UT1d=_T  
} |sP;`h}I%  
template < typename T1, typename T2 > \$.8iTr@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V2As 5  
  { fhGI  
  return fn(pk(t1, t2)); TPjElBh  
} {z~n`ow  
} ; AgEX,SPP  
5L6_W -n{  
PE $sF ]/  
一目了然不是么? i2]7Bf)oV  
最后实现bind pZo:\n5o  
|]--sUx:  
5f;6BP  
template < typename Func, typename aPicker > zl?Gd4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hk6(y?#  
  { !&'GWQY{(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w; [ndZCY7  
} zSy^vM;6zf  
V iY-&q'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `1}WQS  
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。 aQjs5RbP~  
05o)Q &`  
十一. phoenix :G3PdQb^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BC:d@  
7s8-Uwl<  
for_each(v.begin(), v.end(), {)V!wSi  
( 8DAHaS;  
do_ <v&L90+s\;  
[ HQtR;[1  
  cout << _1 <<   " , " 52X[ {  
] dY=]ES} `  
.while_( -- _1), o#GZ|9IL  
cout << var( " \n " ) Qt-7jmZw1  
) \9 ,a"g  
); _}bs0 kIz  
W|X=R?*ZK  
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: J,iS<lV_  
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 F ru&-T[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 p.wed% O.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {KQ-QKxxS  
7:[u.cd  
O*Gg57a  
template < typename Cond, typename Actor > O`?qnNmc;  
class do_while (,nQ7,2EX  
  { )RUx  
Cond cd; ` nd/N#  
Actor act; 77 g<`}{  
public : zR@4Z>6   
template < typename T > >m:;. vVY  
  struct result_1 ^(+ X|t  
  { 4{PN9i E  
  typedef int result_type; .(J~:U  
} ; ttP|}|O  
qjr:(x/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .ZOG,h+8  
WswM5RN  
template < typename T > _cc3 7[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8'>yB  
  { $^TxLv  
  do g5& ZXA  
    { 5q^5DH_;  
  act(t); /1y\EEc  
  } 'hGUsi  
  while (cd(t)); oV/:T\Qn=  
  return   0 ; H*.v*ro9_  
} K#%@4]jO3  
} ; C.|.0^5  
q1^bH 6*fl  
,kQCCn]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2y"L&3W  
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。 ] /"!J6(e  
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。 *P01 yW0  
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。 /wi*OZ7R  
下面就是产生这个functor的类: C1`fJh y  
&gLXS1O  
9kzJ5}  
template < typename Actor > V3S"LJ  
class do_while_actor uQhI)  
  { `uwSxt  
Actor act; =L\&} kzB  
public : Kj7 ?_o{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +B '<0  
+@^FUt=tq  
template < typename Cond > v)j3YhY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rff_=(?i  
} ; :Z[|B(U  
h wi!C}  
Gh5 3 Pne  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1Y:JGon  
最后,是那个do_ ?vBMx _0  
H2S/!Q;K  
$jg~ a  
class do_while_invoker ]>/oo=E  
  { "8$Muwm  
public : jX7;hQ+P  
template < typename Actor > swz)gh-*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5E#8F  
  { fKbg?  
  return do_while_actor < Actor > (act); j6d{r\!$4  
} *snY|hF  
} do_; %$<v:eMAs  
XI '.L ~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kp-`_sDg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ow N~-).%-  
最后来说说怎么处理break和continue WCYVonbg"  
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。 +<T361eyY  
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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