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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /%?bO-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z SsogAx  
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, (o6 u ^#6  
Jl"DMUy[kW  
t@cBuV`9c  
 :i?c  
  class filler 3joMtRB>;  
  { )Knsy  
public : K1<l/ s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $[=`*m  
} ; "J >, Hr9  
&:+_{nc,  
84Hm PPt  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: WFeaX7\b  
5U<o%+^El  
A]V<K[9:b  
mW_A 3S5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Q%GLT,f1.  
^eYJ7&t  
C$c.(5/O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5o(=?dXm4  
p|*b] 36  
@qJv  
e8]mdU{)  
二. 战前分析 H~*[v"  
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。 KRcg  
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 v#IZSBvuQK  
oU 8o;zk0  
Ox/va]e7"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K&Q0]r?  
  /* --------------------------------------------- */ v:j4#pEWD  
vector < int *> vp( 10 ); P|)SXR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Sag\wKV8  
/* --------------------------------------------- */ VHws9)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]Otl(\v(h  
/* --------------------------------------------- */ \=~<I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); gwF@'Uu  
  /* --------------------------------------------- */ !lB,2_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q%^gG03.  
/* --------------------------------------------- */ )=D9L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ipmr@%~  
==j3 9  
UuA=qWC  
f.r-,%^6{  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y!s/uvRI  
1._1, _2是什么? V'?nS&,i  
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。 5 4LCoG/  
2._1 = 1是在做什么? *m]%eU(  
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。 Z=sAR(n}~  
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。 EA>$t\z  
AB#hh i#  
3vs2}IV'  
三. 动工 K<_H`k*x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <$9AP  
X!_OOfueP8  
Kd,m;S\  
n#]G!7  
template < typename T > -)<Nd:A  
class assignment %BHq2~J  
  { h; unbz  
T value; CGg6nCB  
public : pV-.r-P  
assignment( const T & v) : value(v) {} q C|re!K  
template < typename T2 > aA yFu_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d ly 08 74  
} ; &k{@:z  
;[ zx'e?!  
h/w- &7t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 42Ffx?Qmv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hQ8{ A7  
>\p}UPx  
KJkcmF}Q  
@',;/j80  
  class holder K|1^?#n  
  { < ?nr"V  
public : 4-n.4j|  
template < typename T > bKaV]Uy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const SO&;]YO  
  { \)"qN^we  
  return assignment < T > (t); ?%0i,p@<  
} Q Y fS-  
} ; " 7 4L  
]V]o%onW  
,^,J[F  
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: bU,& |K/  
BPOWo8TqD^  
  static holder _1; ) D`_V.,W  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 BZ T%+s;u9  
&boBu^,94  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q.X-2jjpx:  
而不用手动写一个函数对象。 (6+0U1[Iz  
Ek. j@79  
RGKJO_*J2  
bcE DjLXq  
四. 问题分析 ?{dno=  
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。 6a!X`%N=  
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。 VEZ/-s/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0\o'd\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?k?Hp:8?=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s`2o\]  
zc(7p;w#p  
五. 问题1:一致性 xMh&C{q  
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?| cS[`1y,\3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0nuFWV  
A,/S/_Q=  
struct holder P$QfcJq&c*  
  { 3WVHI$A9  
  // $_UF9 l0  
  template < typename T > 1FX-#Y`e  
T &   operator ()( const T & r) const `jkn*:m  
  { }bTMeCgI  
  return (T & )r; ,5*4%*n\  
} #75;%a8  
} ; \#}%E h b  
(TQXG^n$gY  
这样的话assignment也必须相应改动: &_6:TqJ  
f<'C<xnf  
template < typename Left, typename Right > 3QVng^"B)  
class assignment kgu+ q\?  
  { .PxM #;i2  
Left l; _ Owz%  
Right r; nNKL{Hp  
public : :U> oW97l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XDGZqkt  
template < typename T2 > ]9:G3vq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } '37b[~k4  
} ; :[&X*bw[  
"8I4]'  
同时,holder的operator=也需要改动: T_dd7Ym'8  
\NqC i'&  
template < typename T > (65p/$Vh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2S4z$(x3  
  { V_QVLW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); k|D!0^HE[  
} VGq]id{*$  
.wSAysiQ|P  
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。 v> 5F[0gE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G Xl?Zg  
[`lAc V<  
return l(rhs) = r; ;rKYWj>IR  
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。 AQ5v`xE4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ao!r6:&v$e  
5  $J  
template < typename Tp > @6SSk=9_S  
class constant_t ik*_,51Zj  
  { @n(In$  
  const Tp t; ^q` *!B 9@  
public : Vmc)or*#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZJ(!jc$"*%  
template < typename T > aBnbu vp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ccSSa u5N  
  { v#FUD-Z  
  return t; C(t/:?(y  
} #`$7$Y~]  
} ; Xn=fLb(  
K;l'IN"N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :S12=sFl$  
下面就可以修改holder的operator=了 ?+\,a+46P_  
\YS?}! 0  
template < typename T > nz\fN?q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rWXW}Yg  
  { |9I;`{@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O)R0,OPb  
} B .mV\W  
M}Mzm2d#`  
同时也要修改assignment的operator() 4;||g@f'[  
cIp h$@  
template < typename T2 > i`$rzXcS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /(aX>_7jg  
现在代码看起来就很一致了。 fna>>  
g OM`I+CwT  
六. 问题2:链式操作 pS;dvZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D.b<I79bX  
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。 0 y%R  
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。 }[`?#`sW  
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。 j+hoj2(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v"+EBfx  
 $wTX  
template < typename T > b3lpNJ J  
struct result_1 KoJG! Rm  
  { r `dU (T!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -huZnDN  
} ; =jt_1L4  
4#q JX)/  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: E,@UM$alP  
C 5 UDez  
template < typename T > P;&p[[7  
struct   ref >U Lp!  
  { m 9@n  
typedef T & reference; H@' @xHv  
} ; #7h fEAk  
template < typename T > ,v_r$kh^  
struct   ref < T &> rbbuSI  
  { Zd ,=  
typedef T & reference; iGLYM-  
} ; 9AzGk=^  
P*Sip?tdE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /H@")je  
g"S+V#R  
template < typename T > f*}E\,V"&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wlg#c6#q  
  { /8\&f %E  
  return l(t) = r(t); :w%b w\}  
} , % jTXb  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 n9!3h?,g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 m?$G(E5  
PSS/JFZ^  
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 , vyx`wDd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: D(U3zXdO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @(fY4]K  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ilpZ/Rs  
最后的布局是: agT[y/gb  
                Add e~]e9-L>I  
              /   \ }yDq\5s Q[  
            Divide   5 MWh+h7k'  
            /   \ q Xhf?x  
          _1     3 _C=[bI@  
似乎一切都解决了?不。 >0#q!H,X  
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。 arVf"3a  
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。 JBAK*g  
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: XYF~Q9~  
hp V /F  
template < typename Right > }A/&]1GWk  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6F/ OlK<  
Right & rt) const jYID44$  
  { k+GnF00N^8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bI6wE'h  
} <SdJM1%Qo  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +{!t~BW  
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。 c G!2Iy~lA  
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。 =2]rA  
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。 VQjFEJ  
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。 1";e'? ^x  
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? C+m^Z[  
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: )Q/`o,Vm  
EiP&Y,vT  
template < class Action > B\ >}X_\4  
class picker : public Action JO{- P  
  { X]U"ru{1q  
public :  b(-t)5^}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qZ_fQ@   
  // all the operator overloaded ` +BaDns  
} ; <sYw%9V  
7C7(bg,7^  
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。  / !  
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: {&u7kWD|  
T^;Jz!e  
template < typename Right > X3L[y\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }6,bq`MN  
  { lWw!+[<:q1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); AYu'ptDNr  
} G^@Jgx3n  
?WtG|w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  zn;Hs]G  
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。 $o$Ev@mi  
jsi#l  
template < typename T >   struct picker_maker c$<O0dI  
  { To{G#QEgG  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xc<eU`-' b  
} ; 1S]gD&V  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > IH5} Az  
  { '7LJuMp$#  
typedef picker < T > result; ~7 L)n  
} ; t,1!`/\  
fQTA@WAr  
下面总的结构就有了: s]<r  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 v\9,j  
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。 cU5"c)$'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $N+ {r=  
至此链式操作完美实现。 hB$Y4~T%  
m/c&/6nk  
%OTA5  
七. 问题3 'Kzr-)JS  
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。 U[e8K  
 1C,C)  
template < typename T1, typename T2 > +s(IQt  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q'Kik5I  
  { dIfs 8%kl  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); E<#4G9O<  
} ZR-s{2sl  
CBnouKc:  
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: u"8;fS  
~eV!!38 J  
template < typename T1, typename T2 > CNRU"I+jU  
struct result_2 xAd>",=~  
  { s3_e7D ^H  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; PVS<QN%  
} ; ) 4L%zl7  
V3A>Ag+^~  
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? ['Y+z2k  
这个差事就留给了holder自己。 |RAQ%VXm  
    :CkR4J!m3  
8K JQ(  
template < int Order > + 65~,e  
class holder; Y K?*7  
template <> ci_v7Jnwo  
class holder < 1 > Bpm5dT;  
  { Xlqz8cI  
public : U_}A{bFG  
template < typename T > sAD P~xvU  
  struct result_1 K)Xs L  
  { W]yClx \  
  typedef T & result; _]D#)-uv}C  
} ; ;4/dk_~p]  
template < typename T1, typename T2 > /@:up+$  
  struct result_2 nc\C 4g  
  { ? __aVQ7  
  typedef T1 & result; >xZhK63C/  
} ; VM]GYz|#]  
template < typename T > N{hF [F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7tfivIj)e  
  { ueE?"Hk  
  return (T & )r; 4/`h@]8P  
} Y7:Y{7E7  
template < typename T1, typename T2 > 9"HmHy&:E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \Ul.K!b7  
  { |DFvZ6}  
  return (T1 & )r1; }rY?=I  
} :Hf0Qx6  
} ; 4$?w D <  
g<rKV+$6  
template <> Oa}V>a  
class holder < 2 > VTJIaqw  
  { i#]aV]IT  
public : H7yg9zFT N  
template < typename T > o1#:j?sN  
  struct result_1 AJ#m6`M+EK  
  { .W@(nQ-<  
  typedef T & result; $['7vcB^  
} ; Tn@UX(^,  
template < typename T1, typename T2 > g* \P6  
  struct result_2 Yt/SnF  
  { ,\S pjE  
  typedef T2 & result; 0 .FHdJ<  
} ; 1~R$$P11[9  
template < typename T > R*Xu( 89  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sMz^!RX@  
  { ?}=-eJ(7e  
  return (T & )r; dDqr B-G  
} *1Ut}  
template < typename T1, typename T2 > W8G9rB|T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MS st  
  { b@2Cl l#  
  return (T2 & )r2; &PRx,G5  
} F%PwIB~cy  
} ; TDAWI_83-  
.B 85!lCF  
P>{US1t  
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> >。 42V,PH6o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dq YDz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: && DD  
%Le:wC  
return l(i, j) = r(i, j); @q> ktE_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <DeKs?v  
*?^Z)C>  
  return ( int & )i; Sg.+`xww3  
  return ( int & )j; }x kLD!  
最后执行i = j; ?~aZ#%*i8  
可见,参数被正确的选择了。 $Wr\ [P:  
tLD~  
`%t$s,TiP  
A$%Q4jC}  
>Lw}KO`  
八. 中期总结 UTDcX  
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: 5!'R'x5e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 HDF!`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o%Be0~n'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor AezvBY0'`z  
~|CJsD/  
F-BJe]  
N+CXOI=6x  
NI5]Nz<?  
>H0) ph  
九. 简化 ^w:OS5%R  
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。 0W T#6D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 c Ndw9?Z  
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: vix&E`0yD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0PnD|]9:  
  +-*/&|^等 2qZa9^}  
2. 返回引用。 3[0w+{ (Q  
  =,各种复合赋值等 Yz&*PPx  
3. 返回固定类型。 QU^/[75Ea0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xab]q$n]k  
4. 原样返回。 AIZW@Nq.5  
  operator, "wA0 LH_  
5. 返回解引用的类型。  20I4r  
  operator*(单目) a'@-"qk  
6. 返回地址。 $uEJn&n7}  
  operator&(单目) Xw7{R  
7. 下表访问返回类型。 xT9Yes&  
  operator[] H-eEhI(;O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yWj9EHQU[  
  operator<<和operator>> 5/& 1Oxo  
`%-4>jI9-  
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。 X^zYQ6t  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g3|BE2?  
v~ ^ks{  
template < typename Left > 6m4Te|  
struct value_return rr|"r  
  { j~M#Ss-H8  
template < typename T > OSp?okV  
  struct result_1 \\=.6cg<K  
  { 6( >3P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Dn~Z SrJ  
} ;  f>.4-a?  
`WH[DQ  
template < typename T1, typename T2 > F\>oxttS1  
  struct result_2 ZlthYuJ  
  { j((hqJr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \ ,>_c  
} ; QJx9I_  
} ; DdBxqkh  
n!GWqle  
8@E8!w&~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *;<e '[Y7f  
2q)T y9  
下面我们来剥离functor中的operator() y^2#9\}K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tf4*R_6;1$  
ecn}iN  
return l(t) op r(t) :/+>e IE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B;VH`*+X  
return op l(t) >&bv\R/  
return op l(t1, t2) 82lr4  
return l(t) op \X&]FZ(*  
return l(t1, t2) op @u,+F0Yd  
return l(t)[r(t)] KwS`3 6:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] zQ,f5x  
2 =>*O  
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: ]Z _$'?f  
单目: return f(l(t), r(t)); l;Q >b]DZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  ylk{!  
双目: return f(l(t)); 4[`[mE18.  
return f(l(t1, t2)); {5>3;.  
下面就是f的实现,以operator/为例 -  $%jb2  
)AOPiC$jL  
struct meta_divide o6*/o ]]  
  { sp|q((z{  
template < typename T1, typename T2 > l1&5uwuF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .N5'.3  
  { PNf&@  
  return t1 / t2; +4Q[N;[+*  
} XTV0Le\f  
} ; &`\ep9  
9qEOgJ  
这个工作可以让宏来做: [6H}/_nD  
s}wO7Df=+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :AZp}  
template < typename T1, typename T2 > \ $57\u/(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A^-iHm  
以后可以直接用 W+8^P( K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8/Mx5~ R  
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 TM0b-W (H  
(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。。。) 6#E7!-u(-  
yr5NRs  
~x'zX-@rC  
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 qYiv   
GWgd8x*V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OZ^h\m4  
class unary_op : public Rettype V7:\q^$  
  { r&SO:#rOSM  
    Left l; I:F <vE  
public : /u=aX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >5.zk1&H  
`$at9  
template < typename T > *6XRjq^#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V{0%xz #  
      { }t\ 10nQ  
      return FuncType::execute(l(t)); ?~,JY  
    } gwiR/(1  
Tv\HAK<N  
    template < typename T1, typename T2 > `_GO=QQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YZ< NP  
      { 7aQ n;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6GzzG P^  
    } ojoxXly`  
} ; N`HSE=u>  
 DwXU  
pw3 (t  
同样还可以申明一个binary_op S;8.yj-  
6}ftBmv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iT.|vr1HG  
class binary_op : public Rettype G,]z (%  
  { bE d?^h  
    Left l; zks#EzQ  
Right r; ;, rnk-  
public : x6ahZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9<l-NU9 _  
088C|  
template < typename T > ^>^ \CP]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B7!;]'&d  
      { frc{>u~t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j7}lF?cJ2  
    } i:d`{kJ|[  
,Aj }]h\L  
    template < typename T1, typename T2 > wu2:'y>n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #EG?9T  
      { 1i3V!!r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lUHtjr  
    } vL$|9|W(  
} ; IcFK,y%1  
f>niFPW"  
A#35]V06  
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 b+Vi3V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @h#Xix7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i=L8=8B`  
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。 1"O&40l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4)^vMG&  
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。。。 RL*]g*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @8zT'/$  
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) dF e4K"  
下面是修改过的unary_op ]RD5Ex!K?  
GJ`UO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1i'Z ei)  
class unary_op JpK[&/Ct  
  { +_~,86  
Left l; nLJBq)i  
  ~C| ,b"  
public : E0YU[([G  
 eu9w|g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X`1p'JD  
t#5:\U5r.  
template < typename T > TEWAZVE*  
  struct result_1 Pbe7SRdr^  
  { <tuS,.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Dx3%K S  
} ; &z>q#'X;.  
%ek"!A  
template < typename T1, typename T2 > H)5QqZ8  
  struct result_2 tpo>1|  
  { #ZWl=z5aBi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <KLg0L<W  
} ; ^f|<R8`  
-~O/NX  
template < typename T1, typename T2 > V#J"c8n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J`<f  
  { +"uwV1)b"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <d"Gg/@a  
} XG&K32_fs  
X NE+(Bt  
template < typename T > } 0;Sk(B>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C[8KlD  
  { \Y e%o}.{  
  return OpClass::execute(lt(t)); iBoEZEHjw  
} <hv7s,i  
{|6z+vR  
} ; .C= I^  
5B*qbM  
$.:3$et@/  
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 sPCMckt  
好啦,现在才真正完美了。 |>2: eH  
现在在picker里面就可以这么添加了: CH;;V3  
tpYa?ZCM  
template < typename Right > eYEc^nC,c)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Hku=pr3Gn  
  { FT.@1/)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~`R1sSr"  
} G{o+R]Us  
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。 z+/LS5$  
}OrYpZob  
/DO'IHC.o  
UX_I6_&  
zfjw;sUX  
十. bind ?"j@;/=  
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。 9":2"<'+  
先来分析一下一段例子 #ElejQ|?  
"}zda*z8  
&fSTR-8ev#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hYb9`0G"2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 C`4gsqD;Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .pvxh|V  
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。 <xlm K(  
我们来写个简单的。 _tj&Psp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nwf7M#3d  
对于函数对象类的版本: 4#:\?HAu!  
~NNv>5 t5  
template < typename Func >  %+wF"  
struct functor_trait hhmGv9P  
  { 2-v\3voN  
typedef typename Func::result_type result_type; RH1uVdJ1  
} ; 7Fl-(Nv`  
对于无参数函数的版本: " H1:0p  
W-D[z#)/Y  
template < typename Ret > kG^dqqn6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ' msmXX@q  
  { >IY,be6>P  
typedef Ret result_type; /6U 4S>'(  
} ; };sMU6e  
对于单参数函数的版本: <*Y'lV  
GBbhar},g  
template < typename Ret, typename V1 > DB@EVH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;&,.TC?l  
  { Bq!cY Wj  
typedef Ret result_type; xo WT*f  
} ; wPnybb{  
对于双参数函数的版本: *{5>XH{ x  
 Oh`2tc-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (X}@^]lpa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > T~s}Nx#  
  { yVS\Q,:J9  
typedef Ret result_type; wFL3& *  
} ; ez*jjm  
等等。。。 ]W) jmw'mo  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \+Y!ILOI  
GDPo`# ~  
template < typename Func > HFS+QwHW  
struct func_return jvs[ /  
  { 6c<ezEJ  
template < typename T > Jps .;yjk  
  struct result_1 ;&?pd"^<_Z  
  { A/ 0qk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J_ J+cRwq  
} ; [xdj6W  
_/ Os^>R  
template < typename T1, typename T2 > Pp_V5,i\  
  struct result_2 G;]:$J  
  { ;[6&0! N\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @2' %o<lF  
} ; f\K#>u* Q  
} ; o4)hxs  
aqr!oxn?t  
^M|K;jt>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 bPd-D-R  
nq;#_Rkr  
template < typename Func, typename aPicker > .nZ3kT`  
class binder_1 nyhMnp#<  
  { X\sm[_I  
Func fn; T[.[ g/`  
aPicker pk; (@&I_>2Q  
public : OVswt  
=n0*{~r  
template < typename T > 'b[0ci:  
  struct result_1 MF.[8Zb  
  { Y<LNQ]8\G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WC-_+9)2&  
} ; -M61 Mw1  
a8s4T$  
template < typename T1, typename T2 > vA-PR&  
  struct result_2 BaL]mIx  
  { Z> 74.r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p`>d7S>"  
} ; QN G&  
*fhX*e8y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B\_[R'Pf&  
f a5]a  
template < typename T > . U/k<v<)6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a %K}j\M  
  { )HVcG0H1  
  return fn(pk(t)); Tsz NlRxc  
} jA`a/v Wu  
template < typename T1, typename T2 > pm]fQ uq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @"8R3BN  
  { ;<-7*}Dj  
  return fn(pk(t1, t2)); rn" pKUd  
} \P?A7vuhLs  
} ; s4,(26y  
1K[(ou'rl  
25em[Q:  
一目了然不是么? 4lz{G*u  
最后实现bind J{ ~Rxa  
9S1#Lr`r  
$G[KT):N  
template < typename Func, typename aPicker > ,")F[%v  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \4s;!R!  
  { H;I~N*ltJ(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z.Pi0c+  
} }gCHQ;U7`  
POGw`:)A  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M#M?1(O/NE  
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。 |I1+"Mp  
6tdI6  
十一. phoenix $Jf9;.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r/AHJU3&eY  
}ND'0*#  
for_each(v.begin(), v.end(), ")M;+<c"l  
( ;[Tyt[  
do_ \ X$)vK  
[ -P#nT 2  
  cout << _1 <<   " , " ;.s: X  
] t)I0lnbs  
.while_( -- _1), \"d?=uFe  
cout << var( " \n " ) ?}sOG?{  
) o#e7,O  
); j'Wp  
295w.X(J  
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: rJ(OAKnY  
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 [hU=m S8=^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kp`0erJqw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I,j3bC  
@ER1zKK?  
x/I;nM Y  
template < typename Cond, typename Actor > pULsGb  
class do_while Ae3,^  
  { e2Jp'93o'  
Cond cd; 8^X]z|2  
Actor act; },PBqWe  
public : UC|JAZL  
template < typename T > fn1pa@P  
  struct result_1 G (\Ckf:  
  { RgGA$HN/  
  typedef int result_type; g1qi\axm  
} ; 8]C1K Zs  
xOIg|2^8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} W)-hU~^OM  
kfCKhx   
template < typename T > EUZq$@uWL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ab g$W/(|  
  { |<Bpv{]P  
  do -S$$/sR  
    { ,}<RrUfD  
  act(t); q6&67u0  
  } -eL'KO5'  
  while (cd(t)); /f&By p  
  return   0 ; b *9-}g:  
} `a'` $'j  
} ; k1iLnza%  
('d{t:TsY  
b42QBTeg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~4^p}{  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 @1.9PR$x  
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。 ]fC7%"nB  
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。 ][t 6VA  
下面就是产生这个functor的类: owM mCR  
W5I=X] &  
\`gEu{  
template < typename Actor > iGa}3pF  
class do_while_actor s3< F  
  { T*\$<-^  
Actor act; M=+M8M`Iy  
public : 7j T}{ x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Omb.53+  
~ B]jV$=  
template < typename Cond > ;]@exp 5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V{$Sfmey  
} ; czS7-Hh@  
fq(5Lfe}  
d h?dO`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6n-r  
最后,是那个do_ @g\;` #l  
_BwKY#09Zp  
yoW> BX  
class do_while_invoker 5)*6V&  
  { -fPT}v  
public : raHVkE{<  
template < typename Actor > 2Oi'E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const % $.vOFP9  
  { ' =}pxyg  
  return do_while_actor < Actor > (act); X <FOn7qf  
} %,;gP.dh7  
} do_; h--45`cE  
ucM.Ro=@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~o Fh>9u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eP?~- #  
最后来说说怎么处理break和continue +"Ub/[J{G1  
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。 +!xu{2!  
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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