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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda : )\<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +idj,J|  
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, _$?SKid|o  
(W| Eg  
w#5^A(NR  
["\Y-6"l  
  class filler iii2nmiK  
  { q(J3fjY)  
public : nDS mr  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (JHL0Z/  
} ; 8rXu^  
H1>}E5^?  
io$!z=W  
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: r-+.Ax4L"  
z17x%jXy  
:U>o;  
Dxu2rz!li-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]N^a/&} *  
G:QaWqUb  
K_4}N%P/))  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7 p(^I*|  
^6 F-H(  
@O/-~, E68  
%W=S*"e-  
二. 战前分析 k ckWBL  
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。 ~ FW@  
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 ?1Lzbou  
gh3XC.&  
3EN?{T<yf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^|?/ y=  
  /* --------------------------------------------- */ %B$~yx3#  
vector < int *> vp( 10 ); A7|!&fi  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wvum7K{tI  
/* --------------------------------------------- */ )Ab!R:4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); F{a--  
/* --------------------------------------------- */ k1HukGa  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pzP~,cdf  
  /* --------------------------------------------- */ iXt >!f*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i :wTPR  
/* --------------------------------------------- */ NZSP*#!B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lz?F ,].  
~*9 vn Z@  
v_PhJKE  
o })k@-oL  
看了之后,我们可以思考一些问题: NuKktQd  
1._1, _2是什么? z!quA7s<]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 'PF?D~  
2._1 = 1是在做什么? eDR4 c%  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 x8xSA*@k  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 F'DO46  
X|)Ox ,(  
 g-MaP  
三. 动工 hmv"|1Sa!~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5 iUT#  
&{?*aK&%3l  
q$Z.5EN  
2XubM+6  
template < typename T > 8r7~ >p~  
class assignment K'EGm #I  
  { )2KQZMtgm]  
T value; BD+V{x}P  
public : KPI c?|o/6  
assignment( const T & v) : value(v) {} z{w!yMp"  
template < typename T2 > 7KOM,FWKe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p9ligs7V'  
} ; ?'_E$  
!N--  
&)@|WLW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 B>}=x4-8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $IzhaX  
fGDR<t3yiQ  
sf\p>gb  
y#Je%tAe 2  
  class holder h0ufl.N_%  
  { (a0q*iC%  
public : 5T)qn`%  
template < typename T > y -j3d)T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4hb<EH'_&  
  { X(nbfh?n  
  return assignment < T > (t); E Z95)pk  
} j_\nsM7  
} ; qi7(RL_N  
b13XHR)0  
&L[7jA'[J  
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: 1'wwwxe7  
rcUXYJCh-  
  static holder _1; O`_!G`E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zWYm* c"n\  
z yyt`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @~v |t{G  
而不用手动写一个函数对象。 T2-n;8t  
t{n|!T&  
al<[iZ  
6KuB<od  
四. 问题分析 cs[_5r&:  
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。 ,2\?kPoc8  
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。 Te=[tx~x  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9~8 A>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f>\guuG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :=qblc  
$Fx:w  
五. 问题1:一致性 :r%H sur(  
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?| <smi<syx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 41f4zisZ  
?}4 =A&][  
struct holder *GxOiv7"4W  
  { [\(}dnj:  
  // ZPHiR4fQli  
  template < typename T > ^.5`jdk  
T &   operator ()( const T & r) const 8zv=@`4@G  
  { 'r;C( Gh6  
  return (T & )r; }TjiYA.  
} gFR9!=,/V%  
} ; >\=~2>FCD  
VhdMKq~`  
这样的话assignment也必须相应改动: 4FK|y&p4r  
$89hkUuTu^  
template < typename Left, typename Right > q3a`Y)aVB  
class assignment FV>j !>Y  
  { 4 [2^#t[  
Left l; R%)ZhG*  
Right r; 6[g~p< 8n}  
public : XRi/O)98o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P70\ |M0~y  
template < typename T2 > DA'A-C2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } f>$Ld1  
} ; ;Ml??B]C  
M{#  
同时,holder的operator=也需要改动: !Z +4FwF  
{k.Dy92  
template < typename T > m/W0vPM 1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kkfwICBI  
  { ^+Ho#]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t Dx!m~[  
} 9Yih%d,  
@* a'B=7  
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。 TG ,T>'   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d4@\5<  
E[N5vG<  
return l(rhs) = r; B^'Uh+Y  
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。 x|B$n } B  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HF@K$RPK  
tEEeek(!  
template < typename Tp > 99Jk<x k  
class constant_t a o_A %?Ld  
  { lLD-QO}/  
  const Tp t; nNe`?TS?f  
public : B{IYVviiP  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4Y>v+N^  
template < typename T > jA ?tDAx`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Fa]fSqy@;  
  { 2K/+6t}  
  return t; pyPS5vWG  
} Of| e]GR  
} ; = ~{n-rMF  
BzFD_A>j;_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a|B^%  
下面就可以修改holder的operator=了 +QS7F`O  
B-63IN  
template < typename T > }T!2IaAB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ppcuMcR{  
  { [5&zyIi  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q8:`;W  
} 1S !<D)n  
hR;J#w  
同时也要修改assignment的operator() Mv9q-SIc[  
q7id?F}3&  
template < typename T2 > I{Pny/d`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /rRQ*m_  
现在代码看起来就很一致了。 &=SP"@D  
-OLXRc=  
六. 问题2:链式操作 5fGUJ[F=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @D.]PZf  
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。 1iOQ8hD  
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。 MZ_+doN  
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!c[$;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {4\hxyw  
Z  Mp  
template < typename T > r Ntc{{3_  
struct result_1 {bF95Hs-  
  { m#[tY >Q[b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;1Kxqp z_i  
} ; IT \Pj_  
oYWcX9R  
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 Y xZ{=  
:sT\-MpQvn  
template < typename T > W!a~ #R/r-  
struct   ref !*8x>,/>  
  { RZykwD(  
typedef T & reference; A=X2zm>9  
} ; ~<0!sE&y  
template < typename T > 6km{= ```  
struct   ref < T &> 5H_%inWM  
  { 'TPRGX~&  
typedef T & reference; ?L|Jc_E  
} ; y]OW{5(  
x~."P*5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \Fh k>  
hv xvwV1  
template < typename T > z~d\d!u1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &JoMrcEZ  
  { F\. n42Tz  
  return l(t) = r(t); nU"V@_?\  
} ailje  
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。 dvUBuY^[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K`PmWxNPh  
1\d$2N"  
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 \FOX#|i)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W'{q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l'~]8Wo1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #80*3vi~F  
最后的布局是: zT}Qrf~  
                Add ^iJMUV|  
              /   \ qlUYu"`i  
            Divide   5 5 Vm |/  
            /   \ ?i4}[q  
          _1     3 06bl$%  
似乎一切都解决了?不。 +4emkDTdR  
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。  U4#[>*  
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。 mY9u/; dK  
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: {aq\sf;i{  
NEQcEUd?  
template < typename Right > b~ ?TDm7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R6 w K'  
Right & rt) const nLq7J:  
  { ?V_Qa0k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "m]"%MU7 8  
} WG 9f>kE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 eafy5vN[zX  
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。 &/ lJ7=Nq  
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。 ]?F05!$*  
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。 9E _C u2B  
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。 pj,.RcH@o  
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? r;w_B%9  
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: V|NWJ7   
>vg!<%]W]  
template < class Action > 5Ah-aDBj  
class picker : public Action vCwDE~  
  { ww"ihUX  
public : *qg9~/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} GK}?*Lf s  
  // all the operator overloaded z) 5n&w S  
} ; =y7]9SOq  
fiTMS:  
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。 fmie,[  
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: jG{} b6  
S>7Zq5*  
template < typename Right > @M4~,O6-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const uAyj##H  
  { Kq`Luf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |bDN~c:/  
} ~%^af"_  
UQ>GAzh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > < W,k$|w  
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。  L}AR{  
<C6/R]x#  
template < typename T >   struct picker_maker lg;Y}?P  
  { \E.t=XBn  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e%G- +6  
} ; ~0?p @8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {mL/)\  
  { ORa!84L  
typedef picker < T > result; &tZ?%sr  
} ; 6f=/vRAh$  
p'k stiB  
下面总的结构就有了: @Risab n  
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。 ,@!8jar@w}  
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。  wB5zp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *NV`6?o@6  
至此链式操作完美实现。 K_`*ZV{r  
)F? 57eh  
P0Na<)\'Y!  
七. 问题3 !N,Z3p>Q  
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。 `ea$`2  
wRPBJ-C)  
template < typename T1, typename T2 > UF<|1;'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *ILS/`mdav  
  { ~1Tz[\H#R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T-&CAD3 ,O  
} fokT)nf~^8  
'*>LZo4  
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: Beqhe\{  
mkBQX  
template < typename T1, typename T2 > j %TYyL-  
struct result_2 ^yK94U;<Gy  
  { .EloBP  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Hh;w\)/%j  
} ; T<54qe4`p  
;~]&$2sk  
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? e%bER ds  
这个差事就留给了holder自己。 CR934TE+  
    (%#d._j>fZ  
o9wg<LP  
template < int Order > RW(AjDM  
class holder; RU"w|Qu>pM  
template <> d@At-Z~M  
class holder < 1 > ![Ip)X OG  
  { }C*o;'o5G  
public : K- }k-S  
template < typename T > P+}qaup  
  struct result_1 q'(WIv@  
  { !+ uMH!  
  typedef T & result; 'dWJ#9C  
} ; phXVuQ  
template < typename T1, typename T2 > ZX'{o9+w5  
  struct result_2 X""'}X|O  
  { oTI*mGR1Z  
  typedef T1 & result; TP{a*ke^5,  
} ; sxThz7#i)  
template < typename T > |~ \K:[T&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !a~x |pjJ  
  { 4 >&%-BhN  
  return (T & )r; Qlb@Az  
} *|t]6!aVLS  
template < typename T1, typename T2 > Qmn5umd=?\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1r~lh#_8  
  { l7s=b4}c  
  return (T1 & )r1; "rX=G=  
} ]3={o3[:  
} ; i"rMP#7  
(la<X <w  
template <> sx]?^KR:  
class holder < 2 > uTl:u  
  { /kw4":{]  
public : Z}NAH`V`:+  
template < typename T > !'{j"tv  
  struct result_1 5?O/Aub  
  { Q`vyDoF  
  typedef T & result; ?>%u[g   
} ; k5/nAaiVE  
template < typename T1, typename T2 > %+I(S`}  
  struct result_2 k2t?e:)3zr  
  { Ep?a>\  
  typedef T2 & result; }qKeX4\-  
} ; >`{i[60r  
template < typename T > {Y0I A97,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (VOKa  
  { w4x8 Sre  
  return (T & )r; "^XN"SUw  
} Hzj*X}X#K  
template < typename T1, typename T2 > . \d0lJSr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g rfF\_[:  
  { /ruf1?\,R  
  return (T2 & )r2; %ly;2H Ik  
} i;xg[e8.  
} ;  Nl_;l  
9Np0<e3p  
|wLQ)y*  
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> >。 cbwzT0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6sZRR{'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xc/|#TC8?  
xlwsZm{V  
return l(i, j) = r(i, j); 'I<j`)4`d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L3GJq{t  
'D/AL\1{p(  
  return ( int & )i; +.N;h-'  
  return ( int & )j; &(rd{j/*  
最后执行i = j; }w-`J5Eq#  
可见,参数被正确的选择了。 >bZ#  
Rke:*(p*n;  
8@A[ `5  
TdE_\gEo/R  
f.f4<_v'h  
八. 中期总结 Z|/):nVP7  
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: F4&N;Zm2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 SW; b E  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]rNfr-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +[qkG. O  
}fCM_w  
K%gFD?{^q  
)m'_>-`^:  
P\AH9#XL  
ZF t^q /pw  
九. 简化 ..T (9]h  
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。 |X.z|wKT6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r{TNPa6!  
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: x$Oz0[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B.G!7>=  
  +-*/&|^等 f2u2Ns0Ym  
2. 返回引用。 \\lC"Z#J`  
  =,各种复合赋值等 #NE^f2  
3. 返回固定类型。 *Vc=]Z2G^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) b5|p#&YK~  
4. 原样返回。 u#,]>;  
  operator, 4bBxZY  
5. 返回解引用的类型。 9F+bWo_m  
  operator*(单目) >ahj|pm  
6. 返回地址。 j41:]6  
  operator&(单目) TkBBHg;  
7. 下表访问返回类型。 y2U:( H:l!  
  operator[] ?qbp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^~aSrREo  
  operator<<和operator>> |pgkl`  
:L[6a>"neE  
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。 vj b?N  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m#ie{u^  
:mrGB3x{  
template < typename Left > /trc&V  
struct value_return h+W^k+~(  
  { bS'r}  
template < typename T > )q^vitkjup  
  struct result_1 5ZcnZlOOQ  
  { 3k<#;(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; v wyDY%B"n  
} ; x-pMT3m\D#  
16>uD;G  
template < typename T1, typename T2 > vf =  
  struct result_2 U %ESuq#  
  { cP1jw%3P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m?j!0>  
} ; 9C$!tz>>+i  
} ; j VZi_de  
)|{{}w~`  
.+Ej%|l%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -^b^6=#  
E5(Y*m!  
下面我们来剥离functor中的operator() \zi3.;9|;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ie(7m| .  
(<l2 ^H  
return l(t) op r(t) v'!Nt k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3+-(;>>\  
return op l(t) Q]wM/7  
return op l(t1, t2) wuzz%9;@B  
return l(t) op XNU qZ-M :  
return l(t1, t2) op nnG2z@$-  
return l(t)[r(t)] ?6QJP|kE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !Ia"pNDf  
%D r?.e  
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: #:|Y(,c  
单目: return f(l(t), r(t)); E(tBN]W.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )sf~l6  
双目: return f(l(t)); 'y?|shV{]  
return f(l(t1, t2)); Uot-@|l  
下面就是f的实现,以operator/为例 .=yus[,~  
8zC k9&  
struct meta_divide m GhJn  
  { &-fx=gq=  
template < typename T1, typename T2 > Jg:-TK/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) mx9/K+:  
  { JP4Moq~r   
  return t1 / t2; XijLS7Aw|  
} V]]qu:Mh8  
} ; |T_Pz& -  
@vYmkF`  
这个工作可以让宏来做: 'pY;]^M  
O->eg  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fmJWd|  
template < typename T1, typename T2 > \ 2&0<$>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *Zi%Q[0Me  
以后可以直接用 p'uz2/g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $ rYS   
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 &=Zg0Q  
(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。。。) />Vx*^u8Hz  
} 4]<P  
ZZU8B?)  
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 #( sNk,^Ax  
S;Z3v)E-f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,-3(^d\1F  
class unary_op : public Rettype kI 3zYD^:  
  { %vtSeJ  
    Left l; ;p 5v3<PC  
public : DBBBpb~~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K$cIVsfr  
g/,Bx!'8p  
template < typename T > oqba:y;AR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ms7 7{A3  
      { %^=!s  
      return FuncType::execute(l(t)); ocqB-C]  
    } Tud1xq  
y,?G75wij  
    template < typename T1, typename T2 > J md ?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `b")Bx|  
      { b8Rh|"J)d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); : W^\ mH  
    } J7ekIQgR  
} ; SMO%sZ]  
2 dD<]  
0?us]lx  
同样还可以申明一个binary_op @JEmybu  
CQHp4_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PdH`_/6  
class binary_op : public Rettype 4spaw?j  
  { nRB>[lG  
    Left l; 4 l}M i  
Right r; BZ+ mO  
public : As~p1%nok  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P5}[*k%DQw  
< }wAP_y  
template < typename T > n [Xzo}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ik5jwfz  
      { s#4ew}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); S"^KJUUc  
    } z8(R.TB  
y)/$ge _U  
    template < typename T1, typename T2 > %HF$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NhoS7 y(  
      { fuD1U}c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .Spi$>v  
    } QHzX 5$IM  
} ; xbrmPGpW$  
{vT55i<mk  
ab aQJ|  
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 DV[ Jbl:)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @`;Y/',  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Pkx(M E  
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。 {,f!'i&b@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :.S41S   
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。。。 kE_@5t7O{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 HS`bto0*  
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) i9\\evJs  
下面是修改过的unary_op 12d}#G<q-  
%wjB)Mae  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (L0 hS'  
class unary_op _%Jl&0%q  
  { UI<PNQvo9  
Left l; n E,gQHw  
  6Sb'Otw.  
public : Ef`5fgp? S  
Iq0 #A5U%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9{%g-u \  
-hVv  
template < typename T > 'hlB;z|T  
  struct result_1 c_G-R+  
  { Jh&~/ntmm_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L_~I ~  
} ; e}R2J `7  
9O=05CQ  
template < typename T1, typename T2 > o ?va#/fk  
  struct result_2 CS;W)F  
  { K_&c5(-(_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A:.IBctsd  
} ; YoF\ MT]W  
1>@]@ST[:  
template < typename T1, typename T2 > lNaez3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ie2w0Cs28  
  { .hQ3A"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CFBUQMl >  
} GIC"-l1\  
2-6.r_  
template < typename T > /G)KkBC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7/&C;"  
  { -[f "r`  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5"}y\  
} %%as>}.  
?K4.L?D#J  
} ; I[g?Ju >  
AY&9JSu 6  
=MJ-s;raq  
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 T+K` ^xv_L  
好啦,现在才真正完美了。 %;<k(5bhGJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: J\xz^%p  
ycrh5*g  
template < typename Right > Zr.\`mG4f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vNC$f(cQ  
  { =wIdC3Ph  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); yp[<9%Fi  
} dThn?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 d^Zo35X  
>?>ubM`,  
+Q SxYV  
uv|eVT3jNs  
"$~}'`(]  
十. bind W( &Go'9e"  
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。 ^I(oy.6?=p  
先来分析一下一段例子 3yHb!}F  
,#E3,bu6_4  
:$M9XZ~\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V6@*\+:3)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +p9LE4g7Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ei{(  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 a%Z4_ToLZ  
我们来写个简单的。 IS,zy+w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: DnNt@e2|  
对于函数对象类的版本: j}rgO z.  
XlPK3^'N)h  
template < typename Func > <pTQpU  
struct functor_trait er[" NSo  
  { u[V4OU}%  
typedef typename Func::result_type result_type; io9y; S"+  
} ; VM-qVd-  
对于无参数函数的版本: lL:KaQ0E  
u Q[vgNe*m  
template < typename Ret > ,zAK3d&hj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bU;}!iVc]  
  { Mvy6"Q:  
typedef Ret result_type; LN@E\wRw{r  
} ; aW0u8Dz  
对于单参数函数的版本: RNv{n mf  
Iz6ss(UJ  
template < typename Ret, typename V1 > U6c)"^\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > gt =j5  
  { XGE 2J  
typedef Ret result_type; xb4Pt`x)rS  
} ; ]> nPqL  
对于双参数函数的版本: |MTpU@`p5  
ruZYehu1W  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uSABh ^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DC?21[60  
  { /^++As0pY  
typedef Ret result_type; a4A`cUt  
} ; ]$m#1Kj  
等等。。。 " Sc5qG  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Y3vX)D}  
rQ`\JE&`  
template < typename Func > DNm(:%)0  
struct func_return u iBl#J Q  
  { |7svA<<[  
template < typename T > 9U#\nXM  
  struct result_1 Z{Vxr*9oO  
  {  FovE$Dj]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +<pVf%u5  
} ; lo cW_/  
0zg2g!lh  
template < typename T1, typename T2 > XMt u"K  
  struct result_2 bH'S.RWp=  
  { ?r{TOj n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XOu+&wOu  
} ; CTl(_g  
} ; kcLj Kp  
 7]p>XAb  
_^_5K(Uq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <e;jW K  
dv"as4~%  
template < typename Func, typename aPicker > f'1(y\_fb  
class binder_1 c*N50%=4  
  { Iq)(UfaSve  
Func fn; ctp?y  
aPicker pk; 4cott^K.  
public : WHp97S'd  
Xl#Dw bx  
template < typename T > ETM2p1 ru0  
  struct result_1 t";{1.  
  { bsB},pc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rVUUH!  
} ;  ci`zR9Ks  
~ct2`M$TL(  
template < typename T1, typename T2 > 0z<H(|  
  struct result_2 Rb)|66&3&  
  { qv *3A?uzr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 24/ /21m  
} ; XAkK:}h  
wAw42{M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8h@q  
},rav]  
template < typename T > e,EK,,iY5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ovo/!YJ2  
  { Y!Drb-U?;  
  return fn(pk(t)); o*X]b]  
} $50\" mo~z  
template < typename T1, typename T2 > cC' ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /dLA`=rZx  
  { $ K})Q3FNi  
  return fn(pk(t1, t2)); d]8_l1O  
} Q8;#_HE  
} ; (/&;jV2DD[  
Nu@5 kwH  
G%S6$@:  
一目了然不是么? /?Vdqci  
最后实现bind _l<mu?"  
cg,Ua!c  
@@Q6TB  
template < typename Func, typename aPicker > [q1Unm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }g>kpa0c  
  { Y=E9zUF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Rv,82iEKs  
} hd5$yU5JQ  
!x7o|l|cP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \]I  
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。 8"x9#kyU<3  
(_K_`5d;QI  
十一. phoenix Tp?-* K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kae2 73"  
?mMW*ico  
for_each(v.begin(), v.end(), :s"2Da3B  
( wZ jlHe  
do_ fp{G|.SA  
[ 8.yCA  
  cout << _1 <<   " , " c_#*mA"+  
] Rv<L#!; t  
.while_( -- _1), ^2E hlK^)  
cout << var( " \n " ) }%$OU =T  
) LKx`v90p  
); fJy)STQ4  
.#0H{mk  
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: :=9<  
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 tw<P)V\h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /g@^H/DO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K\(6 rS}N  
7(Cx!Yb  
Me,<\rQ  
template < typename Cond, typename Actor > !MoOKW  
class do_while Yl~$V(  
  { "]#'QuR  
Cond cd; M\9F:.t=  
Actor act; cvfUyp;P  
public : IE;\7 r+h  
template < typename T > Qs l80~n_7  
  struct result_1 |n`PESf_  
  { 8}BS2C%P  
  typedef int result_type; 2bLI%gg3  
} ; r+S;B[Vd  
@}DFp`~5|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} WL U}  
PO o%^'(  
template < typename T > r P'AJDuq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O9^T3~x[V  
  { "Zcu[2,  
  do 1`JB)9P  
    { 3+(z_!Qh  
  act(t); ?YBaO,G9o  
  } ]g,lRG  
  while (cd(t)); J\=a gQ  
  return   0 ; Xwq]f :@V  
} j;\[pg MR/  
} ; d>|;f  
q@l(Qol  
m[:K"lZ ]2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]-:6T0JuS  
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。 \|%E%Yc  
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。 BvK QlT  
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。 TQc@lR!  
下面就是产生这个functor的类: \uM? S  
fu R2S70d  
I]R9HGJNlJ  
template < typename Actor > 6G of. :"f  
class do_while_actor ".P){Dep$4  
  { ~.oj.[ }  
Actor act; rF] +,4  
public : | -+zofx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "IFg RaP=  
/t5p-  
template < typename Cond > ]Blf9h7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F*` t"7Lm  
} ; &| !B!eOY  
89H sPB1"t  
^DB{qU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 IQnIaZ  
最后,是那个do_ q3h'l,  
PeTA$Yl  
=a$Oecg?  
class do_while_invoker aG{$Ic  
  { q \O Ou  
public : Ri)uq\E/#  
template < typename Actor > iw\%h9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M%`\P\A  
  { L/Vx~r`P  
  return do_while_actor < Actor > (act); , ZFE(  
} X`JV R"=4  
} do_; [6tSYUZs  
vmX"+sHz$]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Eu,`7iQ?(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {5j66QFoo  
最后来说说怎么处理break和continue M 2q"dz   
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。 2+Rv{%  
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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