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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C}=9m A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sK/Z 'h{|  
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, /D>G4PP<  
n8.Tag(#  
K/l*Saj  
TN=!;SvQU  
  class filler S\S31pYT  
  { 6 k6}SlN[  
public : 0% zy 6{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #zed8I:w  
} ; T1U8ZEK<iu  
|44 E:pA  
C@P*:L_  
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: 6 =H]p1p~O  
L;i(@tp|v  
s= bP@[Gj  
:\"V5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,Zva^5  
\"| 7o8  
~vscATQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {%BPP{OFk  
Yl`)%6'5|  
oIv\Xdc81  
.FeVbZW  
二. 战前分析 z5 g4+y,  
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。 N Wf IRL  
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 RQ;}+S  
~N]pB]/][  
gkFw=Cd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5_+pgJL  
  /* --------------------------------------------- */ D16w!Mnz{K  
vector < int *> vp( 10 ); Ve[[J"ze  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m:)s UC0  
/* --------------------------------------------- */ j58'P 5N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9CFh'>}$  
/* --------------------------------------------- */ :;URLl0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Zv5vYe9Ow  
  /* --------------------------------------------- */ XR+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zrL+:/t  
/* --------------------------------------------- */ q^ eLbivVE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U.pGp]\Q)G  
> zV  
ly::?  
V)Ze> Pp  
看了之后,我们可以思考一些问题: X!|K 4Z!k  
1._1, _2是什么? b#W(&b^q  
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。 x0||'0I0  
2._1 = 1是在做什么? YZZog6%  
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。 /wPW2<|"X.  
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。 .OZ\ s%h;  
lQqP4-E?  
5I&Dk4v  
三. 动工 Y(;u)uN_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^ pNA_s!S  
Ov@vNj&  
c@x6<S%*  
"V <WC"  
template < typename T > u+m9DNPF  
class assignment #b@ sV$  
  { Gg y7xb  
T value; 5"&=BD~D  
public : .\7AJB\l  
assignment( const T & v) : value(v) {} '3iJq9  
template < typename T2 > 2. f8uq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } cuh Z_l  
} ; }oL l? L  
VK% j45D`  
A-l[f\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4"s/T0C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9.wZhcqqU  
qoSZ+ khS$  
FVWHiwRU,  
iZE7 B7K  
  class holder gTk*v0WBm  
  { /Q2HN(Y  
public : V)c.AX5  
template < typename T > w"q^8"j!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :_:o%  
  { " ""pe+Y  
  return assignment < T > (t); g(l:>=g]?  
} TU^s!Tj  
} ; T\ [CQO  
gR${S|Z#u4  
AWDy_11Nm  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:  @7J;}9E  
yL_ \&v  
  static holder _1; ^+}~"nvD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6o]j@o8V  
%&!B2z}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rw#?NI:  
而不用手动写一个函数对象。 J~}i}|YC>  
w g^'oy  
3il/{bgM  
0Om<+]).R  
四. 问题分析 /0r6/ _5-.  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 X nB-1{a1  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 %FJB9?9=|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I+rLKGZC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fv:&?gc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h]WW?.   
Ee^>Q*wahw  
五. 问题1:一致性 zYEb#*Kar  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| I\f\k>;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y'_2|5!Qs  
0Vj!'=Ntv  
struct holder p:xVi0  
  { r85j /YK  
  // .xe+cK  
  template < typename T > /\U:F  
T &   operator ()( const T & r) const Go !{T  
  { X<d`!,bn@  
  return (T & )r; [0H]L{yV  
} (H-kWT  
} ; BOme`0A  
?>q5Abp[  
这样的话assignment也必须相应改动: SHQgI<D7  
z q@"qnr  
template < typename Left, typename Right > *l)}o4-$  
class assignment GriFb]ml"  
  { c3N,P<#  
Left l; ~8EzK_c  
Right r; o)M<^b3KO  
public : ;O {"\H6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Nuaq{cl  
template < typename T2 > [#2X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5>>JQ2'W  
} ; @DK`#,  
`%$+rbo~  
同时,holder的operator=也需要改动: sV`p3L8pl  
is`~C  
template < typename T > \vgM`32<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s,~g| I\  
  { i'z (`"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); uHPd!# ]  
} Hx NoV.q  
$ZRvvm!f  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 iu QMVtv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y)b=7sU  
(f   
return l(rhs) = r; zE?@_p1gei  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9lB$i2G>Zw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: T]2=  
0xc|Wn>  
template < typename Tp > |D1TSv}rZD  
class constant_t Tb!jIe  
  { Rg 5kFeS  
  const Tp t; ]l6niYVB2  
public : s/Q8(sF5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n W:Bo#  
template < typename T > N;* wd<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y0,>_MS  
  { jAfqC@e  
  return t; $J*lD -h-  
} 6b\JD.r*{  
} ; 4oN*J +"=+  
:i* =s}cv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;-8]  
下面就可以修改holder的operator=了 $tDM U3,W  
| A# \5u  
template < typename T > Ym 1; /'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V:2{LR<R8  
  { 3y yVI#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &S8,-~U  
} [!U! Z'i  
N_?15R7h  
同时也要修改assignment的operator() >`I%^+ z  
HH|N~pBJB  
template < typename T2 > 5?8jj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o`{^ptu1q  
现在代码看起来就很一致了。 \12y,fOJ  
v>sjS3  
六. 问题2:链式操作 O#Ho08*Xn  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8B3C[?  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 O8/r-?4.  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 z~#d@c\  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 =L*-2cE6#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z*YS7 ~  
*`V r P  
template < typename T > R[}fr36>/  
struct result_1 <STE~ZmO  
  { mLDuizWI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ozW\`  
} ; OXF/4Oe  
-AwkP  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ^ >#@qMw  
=jvL2ps<  
template < typename T > `Af5%m[  
struct   ref a!\^O).pA  
  { (;(2n;i[M  
typedef T & reference; S+GW}?!  
} ; /hAy1V6  
template < typename T > X- `PF  
struct   ref < T &> +7r?vo1  
  { 1Sd<cOEd  
typedef T & reference; pI( H7 (  
} ; - @tL]]  
iVA=D&eZ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7AQv4  
VM w[M^  
template < typename T > fwv.^k x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *|6*jU  
  { x$.0 :jP/s  
  return l(t) = r(t); UVgDm&FF  
} S0?e/VWy  
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。 \ \gAa-}:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *.!532 7  
34 I Cn~  
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 C5~ +"#B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )p[Qj58  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 n7hjYNJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 LrdX^_,nt  
最后的布局是: 5Vlm?mPU  
                Add L | #"Yn  
              /   \ n,Q^M$mS0  
            Divide   5 O}X@QG2_  
            /   \ cpM]APF-  
          _1     3 aMaqlqf  
似乎一切都解决了?不。 U3t) yr h  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 SbH} cu8  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 h`4!Qv  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ;$FMOMR  
fkD-mRKw  
template < typename Right > Xw&vi\*m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3]67U}`  
Right & rt) const lVgin54Q  
  { n_4BNOZ~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v-}B T+  
} vWjHHw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M>u84|`  
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。 1HUe8m[#3  
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。 n1rJ^q-G  
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。 U[6 ~ad a  
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。 Su*Pd;  
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? G4G<Ow)`  
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: L6J.^tpO  
0xUn#&A~  
template < class Action > I?CfdI  
class picker : public Action !}=#h8fv  
  { ,AG k4]  
public : T 2Gscey  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [>|6qY$D  
  // all the operator overloaded Zz!yv(e)H  
} ; GP_%. fO\M  
;9hS_%ldX4  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 _ _[bKd.  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: _m3#g1m{  
#|F5Kh"  
template < typename Right > V@\A<q%jTs  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e%^PVi  
  { Pl&x6\zL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dl+:u}9M$  
} #xt-65^  
_EC H(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LNM#\fb  
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。 IQ5'4zQg=  
r_pZK(G%  
template < typename T >   struct picker_maker )V9wU1.  
  { }ssL;q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F,@uYMQs  
} ; pI}6AAs}Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F\-oZ#g  
  { M^0^l9w  
typedef picker < T > result; i?6#>;f  
} ; ~2O1$ou  
m*` W&k[  
下面总的结构就有了: 3($tD*!o  
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。 ]~\%ANoi  
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。 ef:YYt{|q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;:8SN&).  
至此链式操作完美实现。 HA~BXxa/  
tfPe-U  
4AYW'j C  
七. 问题3 XF`?5G~~#  
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。 >!% +)  
~!"z`&  
template < typename T1, typename T2 > 7$7#z\VWu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2 xt$w%  
  { < [q{0,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~U1M -<IX  
} i(0%cNP7  
@Mf ZP~T+  
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: ML:H\  
#* Iyvx  
template < typename T1, typename T2 > =[YjIWr#o  
struct result_2 /8LTM|(  
  { SFVqUg3"Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `bjPOA(g  
} ; CB>*(Mu  
1.z]/cx<y  
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? Jf@~/!m}'  
这个差事就留给了holder自己。 Zn]!*}  
    kw5`KfG9  
b@9d@@/wx  
template < int Order > @H8CU!J  
class holder; oe{,-<yck  
template <> u9G  
class holder < 1 > ?J28@rM  
  { Sw~L M&A  
public : hd#MV!ti  
template < typename T > LteZ7e  
  struct result_1 )CG,Udu  
  { W"\O+  
  typedef T & result; 8GT4U5c ;  
} ; $zJ!L  
template < typename T1, typename T2 > !Er)|YP  
  struct result_2 <MgC7S2I  
  { LmjGU[L,@  
  typedef T1 & result; $mut v=IO  
} ; V~S(cO[vj  
template < typename T > D9higsN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  Z6_fI  
  { Gr !@ih^  
  return (T & )r; UI74RP  
} U9x6\Iy  
template < typename T1, typename T2 > RpU.v `  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]I(<hDuRp  
  { aU%QJ#j  
  return (T1 & )r1; ,`ju(ac!  
} zc5>)v LH=  
} ; %KW NY(m  
ONm-zRx|  
template <> 6U%F mE@  
class holder < 2 > +lw*/\7  
  { [Ee <SB{  
public : R)'[Tt`#R  
template < typename T > ]TSzT"_r~~  
  struct result_1 mEq>{l:  
  { ~o8x3`CoF  
  typedef T & result; 3(=QY)  
} ; jDCf]NvOPM  
template < typename T1, typename T2 > $B?IE#7S4  
  struct result_2 `WlQ<QEi  
  { ]DLs'W;)  
  typedef T2 & result; h[r)HX0hA  
} ; /e]R0NI  
template < typename T > :;N2hnHoG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V7$-4%NL  
  { c!J|vRA5  
  return (T & )r; -Rj3cx  
} f- ~]  
template < typename T1, typename T2 > k5eTfaxl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -5<G^AS  
  { ?T_bjALW  
  return (T2 & )r2; +"JQ5~7  
} RwDXOdgu  
} ; MsjC4(Xla.  
l`?4O  
A\QrawBp0l  
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> >。 M`QK{$1p  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?xb2jZ/0X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tW"s^r=95  
@+; cFj  
return l(i, j) = r(i, j); x(y=.4Yf+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TZw['o  
Hw%lT}[O  
  return ( int & )i; ZBXn&Gm  
  return ( int & )j; 0oo*F  
最后执行i = j; ?EA&kZR]  
可见,参数被正确的选择了。 vze|*dKS  
qWb8"  
{|R +|ow  
YbP}d&L  
 h3z9}'  
八. 中期总结 *M+CA_I(  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: :[bpMP<bz;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 drh,=M\F  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zN7Ou .  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xHWD1>  
'Ad|*~  
%p tw=Ju  
ts;C:.X  
X A-,  
hXQo>t-$  
九. 简化 |k=5`WG  
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。 Lr<?eWdCwJ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rwY{QBSf  
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: uEDvdd#V.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &|c] U/_w  
  +-*/&|^等 RbJbVFz8C  
2. 返回引用。 W>m #Mz  
  =,各种复合赋值等 8t1,_,2'  
3. 返回固定类型。 iS}~e{TP/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f^ 6da6Z  
4. 原样返回。 );L+)UV  
  operator, Z~HLa  
5. 返回解引用的类型。 B}npom\tC  
  operator*(单目) bVYsPS  
6. 返回地址。 I8LoXY  
  operator&(单目) x}H%NzR  
7. 下表访问返回类型。 m9Hdg^L  
  operator[] 77~l~EX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K]yUPx  
  operator<<和operator>> `d!~)D  
KAm$^N5  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 x*0mmlCb  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: BnIZ+fg=  
+V/mV7FK  
template < typename Left > }BLT2]y0  
struct value_return 6|ENDd[  
  { l&6+ykQ  
template < typename T > &z%DX   
  struct result_1  7K &j  
  { VMV~K7%0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >@L^^ -r  
} ; %y R~dt'  
^li(q]g1!  
template < typename T1, typename T2 >  y jY}o  
  struct result_2 k"J=CDP\  
  { )*_n/^m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h"ko4b3^'@  
} ; # {|F2AM  
} ; c4xXsUBQk  
G,A;`:/  
LJ mRa  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait h/\/dp/tt  
>y^zagC*  
下面我们来剥离functor中的operator() ,v>| Ub,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: mKhlYV n  
h!~u^Z.7<  
return l(t) op r(t) & *!) d"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {ZD'l5jU  
return op l(t) iM{UB=C  
return op l(t1, t2) ~OOD#/  
return l(t) op j!hdi-aTU  
return l(t1, t2) op k{B;J\`E;  
return l(t)[r(t)] ,P$Crs[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lr&O@ 5"oy  
7;H P_oAu  
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: L*Q#!_K0P  
单目: return f(l(t), r(t)); e*jfxQ=qG  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^%2S,3*0  
双目: return f(l(t)); 7s.vJdA]6  
return f(l(t1, t2)); A_<1}8{L  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q^\f,E\S  
:H`Z.>K  
struct meta_divide 7="I;  
  { !nyUAZ9 :  
template < typename T1, typename T2 > /2AeJH\-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q>[GD(8k  
  { %2`geN<  
  return t1 / t2; wNhtw'E8  
} ~4[4"Pi>|  
} ; #J)83  
R|O."&CAB  
这个工作可以让宏来做: PvB-Cqc  
L(i0d[F  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JBvP {5  
template < typename T1, typename T2 > \ )6,Pmq~)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ncle8=8  
以后可以直接用 C4/p5J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  |_ `wC  
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 _ ^cFdP)8|  
(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。。。) 6o^sQ(]  
!ie'}|c  
e-/+e64Q@  
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 #ysSfM6  
/\|AHM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e x`mu E  
class unary_op : public Rettype  -p2 =?a  
  { f+j-M|A  
    Left l; (D rDWD4_  
public : ~q05xy8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /E0/)@pDq  
)#_:5^1  
template < typename T > qLh[BR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (L7@ez  
      { T|FF&|Pk  
      return FuncType::execute(l(t)); E]IPag8C  
    } CPS1b  
t+`>zux5(T  
    template < typename T1, typename T2 > @2Ca]2,4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (jB_uMuS  
      { -Rz%<`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); biw2 f~V  
    } g_F-PT>($  
} ; +axpIjI'  
VUE6M\&z>  
q'~F6$kv5  
同样还可以申明一个binary_op p{k^)5CR/  
h|S6LgB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wSP'pM{#2  
class binary_op : public Rettype 0?d}Oj  
  { <>  |/U`  
    Left l; {u,yX@F4l  
Right r; Da8{==  
public : S&`iEwG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nt*nTtcE  
]iL>Zxex  
template < typename T > *dE5yS`H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :UdH}u!Ek  
      { YoEL|r|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); L-\o zp  
    } tfb_K4h6,  
sLh %k  
    template < typename T1, typename T2 > C].w)B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n:d7 Tv1Z8  
      { z3X:.%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); a'm\6AW2)  
    } ^~:&/0  
} ; Y;[#~3CA  
Udbz;^(  
!-gjA@Pk  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3A5:D#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Cvf^3~ q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >UUT9:,plA  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 L=9w 3VXS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ivue"_i;!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 'HdOW[3o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _YM]U`*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ;YK{[$F  
下面是修改过的unary_op Sx^4Y\\  
4`mF6%UC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -w#Hy>E  
class unary_op ?c!W*`yP  
  { ttaYtV]]  
Left l; oykqCN  
  CF?TW  
public : ,*Z:a 4  
g9F4nExo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} V\(p6:1(6K  
Wk"\aoX"E  
template < typename T > [C TR8  
  struct result_1 OY>0qj  
  { $6 A91|ZSQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a6vls]?  
} ; uNcE_<  
}*ZOD1j  
template < typename T1, typename T2 > ,{_;q:  
  struct result_2 -P5M(Rt  
  { O%n=n3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cA8"Ft{P)  
} ; 9:l@8^_o  
R6KS&Ge_  
template < typename T1, typename T2 > E5y\t_H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z$'483<  
  { OVE5:)$x  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9 yE   
} gU^2;C  
u(`,7 o "  
template < typename T > O)4P)KAO<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !ufSO9eDx"  
  { |G QFNrNx  
  return OpClass::execute(lt(t)); (Z72 3)  
} AX= 4{b'  
TT0~41&l  
} ; 1-=zSWmyK  
edW:(19}  
Z} 8 m]I  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 0f<$S$~h  
好啦,现在才真正完美了。 ^8#;>+7R  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^:c"%<"='  
D`G ;kp  
template < typename Right > XtV=Gr8"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]1XJQW@gF  
  { H)${"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IO4 8sV }  
} < x==T4n/  
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。 34$qV{Y%y  
Lb>UraUvL  
;1&7v  
Gpauy=4f  
%HNe"7gk  
十. bind 6_w;dnVA  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 FLI0C  
先来分析一下一段例子 G2{.Ew  
X~Yj#@  
'Wn2+pd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @]EJbiGv  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 dt efDsK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kZsat4r  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 }8W5m(Zq9n  
我们来写个简单的。 S1R:/9 z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nDh D"rc  
对于函数对象类的版本: ]} + NT  
'{t&!M`  
template < typename Func > )^C w  
struct functor_trait kdX ]Afyj  
  { {I2qnTN_a  
typedef typename Func::result_type result_type; *k]izWsV*  
} ; e uF@SS  
对于无参数函数的版本: C(^IX"9 #  
jd&kak  
template < typename Ret > MMI7FlfY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Xyrf$R'  
  { ^,$>z*WQ.  
typedef Ret result_type; 7|"gMw/  
} ; wV9[Jl\Z  
对于单参数函数的版本: Hz&.]yts2J  
2JV,A Zf  
template < typename Ret, typename V1 > 6S~l gH:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &D|wc4+  
  { 16p$>a<6  
typedef Ret result_type; ^h:%%\2  
} ; v/4Bt2J  
对于双参数函数的版本: /puM3ZN  
5DHFxym'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /kAu&}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P7||d@VW,  
  { AvN\^ &G  
typedef Ret result_type; FE`:1  
} ; jG0o-x=X  
等等。。。 ~;f,Ad`Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2 f8Cs$Opb  
"Zh6j)[o  
template < typename Func > B^z3u=ll  
struct func_return d0`5zd@S  
  { pm*6&,  
template < typename T > +{$NN  
  struct result_1 d@:4se-q+  
  { ZkyH<Aa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }538vFNi  
} ; 6+MZ39xC  
gZFtV  
template < typename T1, typename T2 > H^N@fG<*dh  
  struct result_2 IXmtjRv5  
  { *uLlf'qU]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r&G=}ZMO  
} ; }#[MV+D  
} ; k0=$mmmPY  
\&&jzU2  
pN[G?A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Kh!h_  
tr]=q9  
template < typename Func, typename aPicker > YlZe  
class binder_1 3MR4yw5v  
  { LM*#DLadk  
Func fn; _VeZ lk7 k  
aPicker pk; Kw%n;GFl'  
public : Hw1<! Dyv  
a8#6}`|C?  
template < typename T > *g}(qjl<  
  struct result_1 X0=#e54  
  { ;OlC^\e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !,#42TY*X  
} ; t\hvhcbL  
(W<n<sl:-  
template < typename T1, typename T2 > Z2yZz:.'  
  struct result_2 "]%.%$  
  { 9tW=9<E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Yy4? |wVl  
} ; y%X{[F  
?(cbZ#( o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <bPn<QI  
@ (UacFO  
template < typename T > ;NrN#<j( !  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MYzyg  
  { N5ityJIgQ  
  return fn(pk(t)); [dje!5Dc(  
} A6APU><dm^  
template < typename T1, typename T2 > tN' -4<+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p/|": (U  
  { 3[RbVT  
  return fn(pk(t1, t2)); cO,ELu  
} j5*W[M9W  
} ; ;:JTb2xbb  
SArSi6vF  
5I!EsW$sY  
一目了然不是么? P"`OuN  
最后实现bind {2`:7U ~|  
C F2*W).+  
nVqFCBB  
template < typename Func, typename aPicker > MtYi8"+<e.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b(lC7Xm  
  { |OXufV?I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?fB}9(6  
} S7cxEOfAu  
P +U=/$o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "o +" Jd  
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。 #C+""qm  
0hTv0#j#  
十一. phoenix >&K1+FSmyJ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: FFH9 $>A  
.JNU3%s  
for_each(v.begin(), v.end(), 6{rH|Z  
( fqaysy  
do_ 5>J{JW|  
[ A^PCI*SN[  
  cout << _1 <<   " , " CD\k.  
] sK~d{)+T  
.while_( -- _1), &J~vXk: !  
cout << var( " \n " ) YYrXLt:  
) t_@xzt10y  
); 'H0b1t1S%  
1LTl=tS#  
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: ;~Eb Q  
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 $:I~y| !1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @D!KFJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0ad -4  
;<Dou7=  
$gsn@P>"  
template < typename Cond, typename Actor > ,nqG* o  
class do_while RW!D! ~  
  { n>F1G MX  
Cond cd; Las4ux[_  
Actor act; B;A^5~b  
public : qGtXReK  
template < typename T > =;.#Bds  
  struct result_1 eW$G1h:  
  { X4emhB  
  typedef int result_type; =4z:Df  
} ; [gZd$9a  
D*d@<&Bl4<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }-H<wQ&x  
$QQv$  
template < typename T > bd[zdL#4K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V\8vJ3.YV  
  { o<f[K}t9  
  do _@3?yv~ D  
    { C' C'@?]  
  act(t); @`<vd@  
  } Ea@N:t?(8=  
  while (cd(t)); KDP7u  
  return   0 ;  WDr'w'  
} ^Z7])arA  
} ; ^7C?yC  
0Y#S2ty  
?pdvFM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7bioLE  
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。 Ug=8:a(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。 /[YH  W]  
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。 AY['!&T  
下面就是产生这个functor的类: "(/ 1]EH`  
(,eH*/~/  
mjbr}9  
template < typename Actor > \HFeEEKH  
class do_while_actor g+gHIb7{  
  { (q+U5Ls6  
Actor act; D'e'xU  
public : "=I ioY  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} lJ!+n<K+  
{uEu ^6a5  
template < typename Cond > J2 _DP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T_CYSS|fX  
} ; ye1kI~LO(  
CK1Xdyf_S  
6y&d\_?Y  
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-w\ >Wv  
最后,是那个do_ CW>f;  
{.2A+JT,  
n|F$qV_p\  
class do_while_invoker cCN[c)[c|  
  { L_uliBn  
public : O#Ab1FQn  
template < typename Actor > \?)@ #Qs  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const afRUBjs  
  { _A%} >:q  
  return do_while_actor < Actor > (act); WZaOw w  
} GkjTE2I3  
} do_; ETe,RY  
8Z%C7 "4O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s  bV6}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v/6QE;BY&Q  
最后来说说怎么处理break和continue 7>`QX%  
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。 \3w=')({  
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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