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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !0<,@v"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ="l/klYV  
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, ;L ^o*`  
mgU<htMr1  
7D_=  
b4Ekqas  
  class filler +k R4E23:  
  { +D*Z_Yh6  
public : :e+jU5;]3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R[+<^s}p/  
} ; -jm Y)(\  
t4-[Z$ n5  
FW DNpr  
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: (+hK%}K>  
6j|{`Zd)G  
@oGcuE  
Bk{]g=DO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #fM`}Ij.A  
pT6$DB#  
%E;'ln4h&,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 MomwX  
Q22 GIr  
Y8t8!{ytg  
` 5>b:3  
二. 战前分析 *|HY>U.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 E _|<jy$`  
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 3Tm+g2w2V8  
~pky@O#b  
[mueZQyI?0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z\4.Gm-  
  /* --------------------------------------------- */ j B{8u&kz)  
vector < int *> vp( 10 ); <wHP2|<l*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^xk'Z  
/* --------------------------------------------- */ 8H`[*|{'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `kSZX:=};  
/* --------------------------------------------- */ iH'p>s5L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *qpSXmOz  
  /* --------------------------------------------- */ Gav$HLx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F((4U"   
/* --------------------------------------------- */ #4;wjcGWw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?Z}&EH  
dDGQ`+H9  
B`sAk %  
`@yp+8  
看了之后,我们可以思考一些问题: X5w$4Kj&4l  
1._1, _2是什么? 2B`JGFcdcB  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 9A#i_#[R  
2._1 = 1是在做什么? "ocyK}l.?  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 o{[qZc_%  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Pc]HP  
MWh6]gGs  
0tJ Z4(0  
三. 动工 3__-nV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *yGGBqd  
wdoR%b{M  
bhs _9ivw  
c[s4EUG  
template < typename T >  WfRXP^a  
class assignment *OQ2ucC8j  
  { og>uj>H&  
T value; %]7d`/  
public : &,)&%Sg[  
assignment( const T & v) : value(v) {} h>bx}$q  
template < typename T2 > K|s, ru  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } UL9n-M =  
} ; .ccp  
T6kdS]4-  
@KUWxFak  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'we>q@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d0 /#nz  
B|X!>Q<g  
NZz8j^  
D3K8F@d  
  class holder #Rr%:\*  
  { >KKMcTOYY  
public : Yoll?_k+  
template < typename T > )=-szJjXZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xe$_aBU  
  { a-J.B.A$Z/  
  return assignment < T > (t); >`D:-huNeE  
} 8Cv?Z.x5  
} ; L{Vqh0QD&  
Jfl!#UAD|n  
A+?`?pOm&  
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: j_ 7mNIr  
~7Ux@Sx;  
  static holder _1; z([</D?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2I{"XB  
^LzF@{ G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o[D9I hs  
而不用手动写一个函数对象。 [=`q>|;pOv  
zp?`N;  
o3}3p]S\  
oe~b}:  
四. 问题分析 Wh{tZ~c  
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。 8*a&Jl  
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。 Ilm^G}GB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ht}wEvv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z;)%%V%o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j b!i$/%w  
[z9Z5sLO  
五. 问题1:一致性 lU8Hd|@-  
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?| lsNd_7k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;i+#fQO7Q  
|#N&akC  
struct holder Dv`c<+q(#  
  { x ]ot 2  
  // ^pk7"l4Xm  
  template < typename T > , ++ `=o  
T &   operator ()( const T & r) const j"Pv0tehw  
  { uY'HT|@:{  
  return (T & )r; NQ2E  
} -z(+//K:#  
} ; K@hw.Xq"  
S|+o-[e8O  
这样的话assignment也必须相应改动: _zMW=nypdx  
k"w"hg&e  
template < typename Left, typename Right > Thit  
class assignment v|2T%y_ u  
  { )53y AyP  
Left l; .kfI i^z  
Right r; H$4:lH&(  
public : <2qr}K{'A  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,zY$8y]  
template < typename T2 >  ; 4~hB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } AYx{U?0p  
} ; VP]%Hni]  
HyWCMK6b  
同时,holder的operator=也需要改动: Th%Sjgsn  
HHsmLo c4  
template < typename T > Z?QC!bWb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^y%T~dLkp'  
  { ^gnZ+`3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M/K5#8Arj  
} [ibu/ W$  
| %Vh`HT  
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。 @<&m|qtMsz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g}',(tPMZ  
9q[oa5INd  
return l(rhs) = r; S^\Vgi(  
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。 n7-6- #  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +; AZ+w]ZF  
9qG6Pb  
template < typename Tp > LSr]S79N1  
class constant_t S|`o]?nc>  
  { 3'u-'  
  const Tp t; oM`0y@QCf  
public : BR yl4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]GQG~ H^  
template < typename T > '1s0D]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "1 M[5\Ax  
  { r\V ={p  
  return t; AkQ ~k0i}b  
} >V}#[/n  
} ; _zi|  
wDe& 1(T^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~FG]wNgS  
下面就可以修改holder的operator=了 ut7zVp<"  
W|63Ir67  
template < typename T > '$%l7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'AH0ww_)n  
  { 5C5sgR C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &FN.:_E  
} :!!at:>  
b!5~7Ub.No  
同时也要修改assignment的operator() b2&0Hx  
Qjv}$`M  
template < typename T2 > l]l'4@1   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %/#NK1&M  
现在代码看起来就很一致了。 q'Tf,a  
^sLdAC  
六. 问题2:链式操作 +OWX'~fd<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ) ahA[  
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。 .jjG(L  
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。 H%Q7D-  
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。 ={@6{-tl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mb^~qeRQ  
N~zdWnSZ@G  
template < typename T > UJ')I`zuI  
struct result_1 @O^6&\s>  
  { >V8-i`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *d4 eK+U$5  
} ; Sk\K4  
VY=jc~c]v  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 30T)!y  
w-L=LWL\  
template < typename T > |~mOfuQb  
struct   ref 0rs"o-s<  
  { l L@XM2"  
typedef T & reference; ^KT Y?  
} ; O:{~urV  
template < typename T > !Pfr,a  
struct   ref < T &> x@;m8z0  
  { e)? .r9pA;  
typedef T & reference; !@*7e:l  
} ; E,x+JeKV  
r1{@Ucw2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: TpwkD_fg  
tGE$z]1c@  
template < typename T > H;k~oIs k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const LxSpctiNx  
  { 9ZsVy  
  return l(t) = r(t); 0#Y5_i|p  
} Ee%%d  
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。 8COGsWK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A>;bHf@  
k1Y?  
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 #:U%mHT(_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bSi%2Onj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ' ;FnIZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V]e8a"/[{  
最后的布局是: pG^  
                Add d_E/8R_$L  
              /   \ .K2qXw"S#  
            Divide   5 Q}K"24`=  
            /   \ ub#a`  
          _1     3 0#s"e}@v  
似乎一切都解决了?不。 S8wLmd>  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 :B5Fdp3  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 o!Ieb  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Sc1 8dC0  
{ VfXsI  
template < typename Right > %i9E @EV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _~J {wM  
Right & rt) const PI:4m%[  
  { +-U- D?-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ):68%,  
} 5z8d} I  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z2_*%S@  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 BxWPC#5  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 i$:*Pb3mV  
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。 p{ Yv3dNl  
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。 qYjce]c  
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? 2~1SQ.Q<RY  
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: y^,1a[U.  
t?x<g<PJ4  
template < class Action > F|o:W75  
class picker : public Action 3G)#5 Lf<  
  { L_uVL#To  
public : %S@ZXf~:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} g1/[eoZzk  
  // all the operator overloaded n.`($yR_  
} ; Vod\a 5c  
Pw7]r<Q  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Yq0| J  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: hk(ZM#Bh  
hl7bzKO*w  
template < typename Right > i&Tbz!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b9KP( _  
  { 1MP~dRZ$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j^j1  
} !*F1q|R  
eueH)Xkf  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \ =?a/  
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。 hLd^ agX  
c)TPM/>(p  
template < typename T >   struct picker_maker LEbB(x;@  
  { Ja7R2-0ii#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xjuN-  
} ; RE7?KR>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > lk^Ol&6  
  { ??-[eB.  
typedef picker < T > result; ?>D+ge  
} ; o]J{{M'E  
b@gc{R}7  
下面总的结构就有了: *KZYv=s,u  
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, mtT  
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。 =1FRFZI!j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?/wm(uL  
至此链式操作完美实现。 Uu10)/.LC  
'Vzp2  
sQ UM~HD\a  
七. 问题3 `quw9j9`C\  
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。 fa jGZyd0:  
~WeM TXF>y  
template < typename T1, typename T2 > m)ky*"(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q 04al=  
  { vjbASFF0=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,8S/t+H  
} mDA:nx%5<  
[`#CXq'  
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: XO>KZV7)  
.9/ hHCp  
template < typename T1, typename T2 > 7Kr*P<-G  
struct result_2 0#7>o^2  
  { vONasD9At  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [SjqOTon{  
} ; SXSgld2uS  
6+#Ydii9E  
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? 1jmjg~W  
这个差事就留给了holder自己。 wjU9ZGM  
    .Yamc#A-  
yJ[0WY8<kC  
template < int Order > 6+:iy'-  
class holder; mxvp3t \  
template <> uP`Z12&  
class holder < 1 > ]{;gw<T  
  { po c`q5i+  
public : k%]3vRo<  
template < typename T > j"8ZM{aO  
  struct result_1 {UX!go^J  
  { lB8-Z ow  
  typedef T & result; bt@< ut\  
} ; E'f{i:O "~  
template < typename T1, typename T2 > WJ]T\DI  
  struct result_2 =ke2;}X  
  { RF?`vRZOe  
  typedef T1 & result; 'NbHa!  
} ; eFB5=)ld  
template < typename T > ^L,K& Jd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +i6GHBn~J  
  { v1#otrf  
  return (T & )r; V%t.l  
} zF@/K`  
template < typename T1, typename T2 > x f'V{9*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "-M p_O]  
  { SjK  
  return (T1 & )r1; FBG4pb9=~  
} p . %]Q*8  
} ; HRpte=`q  
eYc$ dPE  
template <> x o;QCOH  
class holder < 2 > -D<< kra  
  { mupT<_Y  
public : A_rG t?i  
template < typename T > wC"FDr+  
  struct result_1 l&[O  
  {  C;v.S5x  
  typedef T & result; \a<wKTkn  
} ; {aZ0;  
template < typename T1, typename T2 > [=C6U_vU  
  struct result_2 D=TvYe  
  { D2 #ZpFp"h  
  typedef T2 & result; ;2G*wR  
} ; k``_EiV4t  
template < typename T > aI'&O^w+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )',R[|<  
  { ip\sXVR  
  return (T & )r; ]IaMp788  
} }f%}v  
template < typename T1, typename T2 > Z<oaK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `&qL(66  
  { ~ZaY!(R<  
  return (T2 & )r2; 5#6|j?_a  
} Y!xF ;a  
} ; _r#Z}HK  
!6 #X>S14  
XE RUo  
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> >。 I]|Pq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: e v}S+!|U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q)#B0NA;T  
x%=si[P  
return l(i, j) = r(i, j); a"1t-x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) t mn tp  
85= )lu  
  return ( int & )i; ]Ee?6]bN  
  return ( int & )j; h#I>M`|  
最后执行i = j; Xxj- 6i  
可见,参数被正确的选择了。 O ;Rqv  
W_293["lS  
BkAm/R  
AD> e?u  
@ )F)S 7  
八. 中期总结 E, Z$pKL?  
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: b1q"!+8y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -]Bq|qTH[(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 j a[Et/r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor yZ7&b&2nLn  
'ycJMYP8  
%fZJRu 1b  
n)/z0n!\  
YRk(u7:0  
&<g|gsG`  
九. 简化 /V8 #[9K  
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。 0|qAxR-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2ACCh4(/P  
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: ~%F9%=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 m,28u3@r  
  +-*/&|^等 KM0ru  
2. 返回引用。 *-WpZGh  
  =,各种复合赋值等 hW' )Sp  
3. 返回固定类型。 yf)%%&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $p8xEcQdU#  
4. 原样返回。 Tb}4wLu  
  operator, :k]1Lm||  
5. 返回解引用的类型。 TprTWod2]t  
  operator*(单目) @u+]aI!`-  
6. 返回地址。 Z#jZRNU%ox  
  operator&(单目) &AMl:@p9  
7. 下表访问返回类型。 lBE= (A`  
  operator[] w(Ovr`o?9t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f)rq%N &  
  operator<<和operator>> y1D L,%j  
Y Uc+0  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 m@j?za9s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +^ac'Y)A  
NYUL:Tp  
template < typename Left > g/_5unI}u  
struct value_return ^e5=hH-%  
  { _ye |Y  
template < typename T > MKCsv+   
  struct result_1 TqQB@-!  
  { /<k/7TF`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 539>WyG5  
} ; Paq4  
p>N(Typ0b  
template < typename T1, typename T2 > G>=*yqo  
  struct result_2 ",t?8465y  
  { }K>d+6qk5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'BxX0  
} ; qZh/IW  
} ; ~/U 1xk%  
aKDKmHd  
}#+^{P3;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gg/-k;@ Rf  
uMv,zO5  
下面我们来剥离functor中的operator() 4@gG<QJW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Hio0HL-  
qkqIV^*R  
return l(t) op r(t) y<3-?}.aZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ttQGoUkj  
return op l(t) 'oVx#w^mf  
return op l(t1, t2) 3M`M  
return l(t) op ^ +\dz  
return l(t1, t2) op ?UR0:f:}oc  
return l(t)[r(t)] Z\rwO>3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {Mk6T1Bkq  
^DLfY-F+j  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: n8[!pH~6  
单目: return f(l(t), r(t)); #X$\&,Yn"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); RP|`HkP-2  
双目: return f(l(t)); C): 1?@  
return f(l(t1, t2)); d-ko ^Y0  
下面就是f的实现,以operator/为例 y.k~Y0  
>y>5#[M!  
struct meta_divide N~gzDQ3  
  { Tidn-2L73O  
template < typename T1, typename T2 > h#*dI`>l-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) FV!q!D  
  { f~[7t:WD*  
  return t1 / t2; hfTY.  
} Ax@$+/Z!  
} ; 3?yg\  
B6 ;|f'e!  
这个工作可以让宏来做: }<r)~{UV  
vr l-$ii  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v?$:@9pAk  
template < typename T1, typename T2 > \ 00y!K m_D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |df Pki{  
以后可以直接用 U)gH}0n&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) V!=,0zy~Z  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 gf@:R'$:+  
(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。。。) '<<t]kK[N  
"S]TP$O D  
6 gE7e|+  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 +'a^f5  
am'7uy!ka~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 59A}}.@?m  
class unary_op : public Rettype %> eiAB_b  
  { m s \}  
    Left l; t*u:hex  
public : kevrsV]/$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} teF9Q+*~  
VA5xp]  
template < typename T > vE?G7%,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x;d6vBTUb  
      { Otuf] B^s  
      return FuncType::execute(l(t)); NLqzi%s  
    } }Y\%RA  
KRzAy)8  
    template < typename T1, typename T2 > z:*|a+cy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q2gq}c~  
      { wHy!CP%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); R/YqyT\SM  
    } R m( "=(  
} ; bAMdI 5Zk?  
y)@wjH{6  
S1_RjMbYM  
同样还可以申明一个binary_op 0l6.<-f{  
Gc|idjW4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [W&T(%(W-  
class binary_op : public Rettype !Vk^TFt`  
  { %ET+iIhK  
    Left l; qE"OB  
Right r; M= (u]%\  
public : ;V!D :5U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]f_p 8?j"  
&D<yX~  
template < typename T > <hyKu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ? J0y|  
      { > (<f 0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); L4W5EO$  
    } h*\%vr  
@0''k  
    template < typename T1, typename T2 > ? r4>"[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K&-"d/QuLg  
      { f o3}W^0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3v-~K)hl?  
    } +}AI@+  
} ; SpBy3wd  
2 %]X+`+O  
QT}tvm@PMq  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 A#,ZUOPGH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t uX|\X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [}m[)L\  
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。 PA*5Bk="q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :`sUt1Fw.  
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。。。 #vlgwA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2~V*5~fb  
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) ]:n,RO6  
下面是修改过的unary_op l[J8!u2Xp  
"dlV k~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >\8+: oS^  
class unary_op ALHIGJW:6$  
  { yhJ@(tu.Gd  
Left l; !,PWb3S  
  5h*p\cl!Y  
public : rm_Nn8p,  
[Rb+q=z#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "@n%Z  
%iB,IEw  
template < typename T > L/[K"  
  struct result_1 l,).p  
  { <VE@DBWyl~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; xSu >  
} ; 6LhTBV  
)/P}?` I  
template < typename T1, typename T2 > :6dxtl/{b:  
  struct result_2 FI.\%x  
  { Hr C+Yjp  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^zr`;cJ+c  
} ; 4M T 7`sr  
/wv0i3_e  
template < typename T1, typename T2 > UF|p';oom  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const naNghGQ  
  { EM_d8o)`B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); E-FUlOG&  
} #9s,# }  
k3|Z7eW}[  
template < typename T > /{2,zW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _0I@xQj-  
  { F"kAkX>3}  
  return OpClass::execute(lt(t)); EX"yxZ~  
} Ul# r  
/_.|E]  
} ; u&e~1?R  
}0 ?3:A  
sos5Y}  
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 u@444Vzg  
好啦,现在才真正完美了。 +,l-Nz  
现在在picker里面就可以这么添加了: AFn7uW!9Gw  
y>LBl]  
template < typename Right > bK7J}8hH  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const d_ CT $  
  { MfkZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d=^z`nt !R  
} 4z)]@:`}z  
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。 1mJ Hued=6  
< Z$J<]I  
}2oc#0  
(% 9$!v{3  
13f)&#, F  
十. bind ('~LMu_  
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。 D'4\*4is  
先来分析一下一段例子 8k79&|  
W3RT{\  
JS77M-Ac  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `h;[TtIX4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5-M-X#(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rlD8D|ZG  
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。 ]^]wP]R_  
我们来写个简单的。 (.,G=\!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^Dx&|UwiZa  
对于函数对象类的版本: E"0>yl)  
lfg6646?S  
template < typename Func > 05[SC}MCA  
struct functor_trait %znc##j)q  
  { EV?z`jE9  
typedef typename Func::result_type result_type; 0IpmRH/  
} ; NVs@S-rpX  
对于无参数函数的版本: SAz   
F}zDfY\-  
template < typename Ret > 8ipez/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?# fQ~ s  
  { /O9EQPm(  
typedef Ret result_type; '<M{)?  
} ; cZ06Kx..  
对于单参数函数的版本: e# bn#  
;Qq\DFe.w  
template < typename Ret, typename V1 > =Sv/IXX\di  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [ 3HfQ  
  { o(HbGHIP  
typedef Ret result_type; Q.[0ct  
} ; A=4OWV?  
对于双参数函数的版本: ;PH~<T  
dRDnJc3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'VbiVLWD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Xeaj xcop#  
  { T;uX4,|(  
typedef Ret result_type; u4j5w  
} ; }M+7 T\ J!  
等等。。。 Y0>y8U V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy M_8{]uo  
a =QCp4^  
template < typename Func > $^ P0F9~0  
struct func_return #`IN`m|  
  { =Uh$&m  
template < typename T > A's{j7  
  struct result_1 PM+[,H  
  { 9iq_rd]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OY d !v`<  
} ; putrSSL}  
grYe&(`X  
template < typename T1, typename T2 > / +\9S  
  struct result_2 TN.rrop`#g  
  { ] @'!lhLi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E3i4=!Y  
} ; e!Hhs/&!T  
} ; . ^u,.  
z}@7'_iJ  
yZRzIb_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [~ fraK,)  
RpK@?[4s  
template < typename Func, typename aPicker > G"6 !{4g  
class binder_1 y^k$Us  
  { n ;Ei\\p!  
Func fn; Vj-h;rB0z  
aPicker pk; "z c l|@  
public : @oNXZRg6  
%RVZD#zr  
template < typename T > -12U4h<e  
  struct result_1 >Q/Dk7#  
  { pJ=#zsE0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n?Q|)2 2  
} ; O8o3O 6[Y  
u y+pP!<  
template < typename T1, typename T2 > ~dSr5LUD  
  struct result_2 : +u]S2u{  
  { R/_&m$ZB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FlQGg VN  
} ; )1z@  
=v\.h=~~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >sF)Bo Lc  
5tnlrqC  
template < typename T > . me;.,$#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *v`eUQ:  
  { $xqa{L%B  
  return fn(pk(t)); LP-o8c  
} ta0|^KAA  
template < typename T1, typename T2 > ~,Qp^"rlW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FwK] $4*  
  { vI?, 47Hj+  
  return fn(pk(t1, t2)); 0_/[k*Re  
} > !JS:5|  
} ; N mG#   
8|^7ai[am  
xo)P?-  
一目了然不是么? cK@wsA^4  
最后实现bind _aphkeqd  
?0.NIu,,o  
YUb_y^B^  
template < typename Func, typename aPicker > K"6vXv4QO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !Cs_F&l"j  
  { s.rm7r@ #  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ef\ -VKh  
} LeQjvW9y  
nTas~~Q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wzA$'+Mb  
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。 ,uvRi)O>a  
 G*m 0\  
十一. phoenix 3$tdwe$S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?< />Z)  
Xvv6~  
for_each(v.begin(), v.end(), ~[ jQ!tz  
( J,hCvm  
do_ wY#E?,  
[ ! if   
  cout << _1 <<   " , " 0sqFF[i  
] F2WKd1U  
.while_( -- _1), H|*m$| $,  
cout << var( " \n " ) 'F<TSy|4kI  
) XX@ZQcN  
); 7/H)Az@i45  
r$1Qf}J3=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: KXy6Eno  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 97]E1j]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +z( Lr=G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]lbuy7xj63  
rsQtMtS2  
UZMd~|  
template < typename Cond, typename Actor > = &]L00u.  
class do_while n]9$:aLZ  
  { b sX[UF  
Cond cd; I0 -MRU~[K  
Actor act; pb}*\/s  
public : L#J1b!D&<6  
template < typename T > +nL[MSw  
  struct result_1 vt8By@]:  
  { (e~Nq  
  typedef int result_type; ~a:  
} ; qna8|3eP  
XZ7Lk)IR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  )2.Si#  
AKC`TA*E  
template < typename T > fex@,I&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \e;iT\=.(  
  { Upe%rC(  
  do DU S6SO  
    { J zl6eo[;  
  act(t); CrLrw T  
  } X8|,   
  while (cd(t)); aOp\91  
  return   0 ; r&CiSMS*  
} _b 0& !l<  
} ; 3w=J'(RU  
CTb%(<r  
D~m*!w*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I,tud!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。 ^c|/*u  
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。 @dK Tx#gZ  
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。 >7|VR:U?B  
下面就是产生这个functor的类: LoV<:|GTI  
;u JMG  
?4,T}@P  
template < typename Actor > j%kncGS  
class do_while_actor 8LKiS  
  { V0@=^Bls  
Actor act; L0,'mS  
public : tw;}jh  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S[gx{Bxiw  
f|5co>Hk  
template < typename Cond > ]Ze1s02(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c{|p.hd  
} ; 4s- !7  
Y<OFsWYY  
lxx2H1([  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -n 1 v3  
最后,是那个do_ M3\AY30L  
oR'm2d^  
C dn J&N{  
class do_while_invoker /v{I  
  { js(pC@<q5  
public : tQ)qCk07  
template < typename Actor > D*jM1w_`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const oJ^P(]dw  
  { ^#pEPVkY  
  return do_while_actor < Actor > (act); e'~3oqSvR  
} N~Jda o  
} do_; {: /}NpA$  
?,z}%p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? BPrt'Nc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #a#F,ZT  
最后来说说怎么处理break和continue HMXE$d=[  
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。 *dQSw)R  
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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