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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bSM|"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H94_ae  
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, ,!SbH  
4 JBfA,  
oe6Ex5h  
4Zjd g`  
  class filler ZSlK   
  { r:xg#&"*  
public : [3irr0D7l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]Y & 2&  
} ; &2@"zD  
depCqz@  
9[t-W:3c7  
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: :z?T /9,C  
HJr*\%D}1  
G>Bgw>#_  
B'Nvl#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FpttH?^  
@#"K6  
~+\A4BW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (3 ,7  
2AqcabI9  
9U9ghWH8  
ILNghtm-  
二. 战前分析 .&=\ *cZc  
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。 r?`nc6$0|  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 7 |Qb}[s  
NVVAh5R  
a"+/fC`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D9(4%^HxV1  
  /* --------------------------------------------- */ ,0L< wa  
vector < int *> vp( 10 ); 11$v~<M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 84(jg P  
/* --------------------------------------------- */ WUDXx %  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PC=s:`Y}R  
/* --------------------------------------------- */ PVKq&Q?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Kd#64NSi$A  
  /* --------------------------------------------- */ PHsM)V+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NFU=PS$  
/* --------------------------------------------- */ 4yu=e;C wy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D -e^b'l  
kSJ:4!lFU  
k \t6b1.M  
hO3C _}  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y5>'(A>  
1._1, _2是什么? 8BIPEY -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。 Xp^>SSt:4  
2._1 = 1是在做什么? F7p`zf@O]  
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。 X bV?=  
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。 -r_Pp}s  
XF4NRs  
RvW>kATb_F  
三. 动工 m[5ed1+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: OUHd@up@n  
Qe<c@i"  
v|kL7t)}  
QD[l 6  
template < typename T > ^w RD|  
class assignment KueI*\ p  
  { iow8H' F  
T value; <RkJ 7Z^  
public : is- {U? -  
assignment( const T & v) : value(v) {} {XS2<!D  
template < typename T2 > &kOb#\11u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } avv/mEf-f  
} ; /3vj`#jD  
Bsz;GnD|r  
a'@?c_y;$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \AR3DDm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !I8( Y  
2wh{[Q2f  
_`94CC:  
cW $~86u"C  
  class holder )3_g&&  
  { gtP;Qw'  
public : PJcz] <  
template < typename T > #`Et{6W S  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \=g%W^i  
  { #lm1"~`5  
  return assignment < T > (t); 7W#9ki1  
} |Oaj Jux  
} ; ]| =#FFz  
2TC7${^9}J  
Xp3cYS*u  
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: dv \ oVD  
zPoIs @  
  static holder _1; z3}4 +~~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 KWV{wW=-  
?9H.JR2s%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~Urj:l  
而不用手动写一个函数对象。 Y|i!\Ae  
[+y/qx79  
cXokq  
K>$od^f%c  
四. 问题分析 `Tf<w+H  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 D&)gcO`\  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 0:Lm=9o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cE= v566  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IF*kLl?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {GH 0 J"  
1z(y>`ZBq  
五. 问题1:一致性 Ec]cCLB  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| <tTn$<b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g'b)]Q  
cYTX)]^u  
struct holder j&?NE1D>I  
  { :U;ZBs3  
  // ,Gd8 <  
  template < typename T > 93y.u<,2;  
T &   operator ()( const T & r) const yyHr. C  
  { 5B( r[Ni b  
  return (T & )r; = %7:[#n  
} "|"bo5M:   
} ; 71w$i 4  
Im_`q\i  
这样的话assignment也必须相应改动: g<{W\VOPm  
f;%4O'  
template < typename Left, typename Right > [w)6OT  
class assignment r).S/  
  { Fx0<!_tY-  
Left l; [OsW   
Right r; C`x>)wm:  
public : jX{lo  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $wVY)p9Q  
template < typename T2 > 2{h9a0b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %P9Zx!i>  
} ; AuU:613]W8  
Tr}c]IP*  
同时,holder的operator=也需要改动: *$_<| g)9  
VG\ER}s&P  
template < typename T > P>kS$U)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XH2g:$  
  { 413r3/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >[Q(!Ai  
} d=wzN3 ;-  
p<6pmW3  
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。 z{^XU"yB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JWrvAM$O  
+B'9!t4 2  
return l(rhs) = r; p2 y h  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 gzHjD-g-<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cEw/F0  
{N;XjV1x  
template < typename Tp > R m *"SG  
class constant_t ou-5iH?  
  { D1lHq/  
  const Tp t; !=0N38wA  
public : x<=+RYz#^:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} eA_1?j]E3  
template < typename T > <  v_?}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3!CI=(^IY  
  { )mZ`j.  
  return t; `pN]Ykt  
} W~Mj6c~S"  
} ; &ze'V , :  
jvm "7)h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \"PlM!0du  
下面就可以修改holder的operator=了 ;mo}$^49*  
2&!G@5  
template < typename T > !cE)LG  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ar=pzQ<Z{  
  { T cSj `-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -D.6@@%Kc}  
} JT<Ia  
#ZGWU_l}  
同时也要修改assignment的operator() y)#Ib*?  
:d!.E$S  
template < typename T2 > kAbT&Rm"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } FAU^(]-5m  
现在代码看起来就很一致了。 fwxyZBr  
P/Sv^d5=e  
六. 问题2:链式操作 c6dL S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9}2I'7]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 !OWV* v2  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 4y21v|(9  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 C `knFGb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct OBN]bvCJ  
fX} dh9  
template < typename T > XX}RbE#4  
struct result_1 } "y{d@  
  { UmQ 9_H7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; KY"W{D9ib  
} ; \kWceu}H,  
)Hlr 09t=]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: +\.gdL)  
rMf& HX  
template < typename T > /1tqTi  
struct   ref jPA?0h  
  { "W:'cIw  
typedef T & reference; +69sG9BA  
} ; 4"wuqr|o  
template < typename T > I#S6k%-'  
struct   ref < T &> 0Km{fZYq7;  
  { {n%F^ky+7  
typedef T & reference; Ql\{^s+  
} ; t91v%L   
Z10#6v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HHoh//(\  
T92k"fBY  
template < typename T > ZZFa<AK4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D,1S-<  
  { 0V`0="rQ  
  return l(t) = r(t); 't^OIil  
} Ge[N5N>  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 S4`uNB#Ht  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |{Z?a^- NJ  
PGu6hV{  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 0$/wH#f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Alp9] 0(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 zj`!ZY?fv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `N8A{8$qv  
最后的布局是: oe4Fy}Y_;  
                Add UG48g}  
              /   \ L&'2  
            Divide   5 .azdAq'r&\  
            /   \ Y R#_<o  
          _1     3 S1;#5 8  
似乎一切都解决了?不。 G4MNcy  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 +lU:I  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 :)?w 2'O  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: n>Q/XQXB  
eA#J7=eC  
template < typename Right > D`r:`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [ZOo%"M_Y  
Right & rt) const q}tLOVu1  
  { m/%sBw\rx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 07# ~cVI  
} j$A~3O<e"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =R?NOWrDY  
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。 )iluu1,o  
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。 *)U=ZO6S  
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。 K )1K ]  
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。 <+" Jh_N#  
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? KS1Z&~4  
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: vXRfsv y  
lJu2}XRiU  
template < class Action > nXk<DlTws  
class picker : public Action SpjL\ p0  
  { Iz!Blk  
public : E,u@,= j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L5of(gQ5]  
  // all the operator overloaded \BbemCPAm  
} ; Zz,E4+'Rm  
yo") G!BN  
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。 P0 DvZV8  
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: I%b, H`  
HpuHJ#l  
template < typename Right > *>9#a0cp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M8:gHjwsx  
  { ^'*9,.ltd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 70mQ{YNN  
} S;a{wYF6v  
\O^b|0zc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I/_`/mQ  
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。 -?&wD["y  
e ,k,L  
template < typename T >   struct picker_maker ZVR0Kzu?Ra  
  { @T|mHfQ8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {SbA(a?B  
} ; y 7|x<Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {Z3B#,V(g  
  { (p-a;.Twj  
typedef picker < T > result; yx4B!U  
} ; / \!hW-+]W  
4[9~g=y>  
下面总的结构就有了: o2@8w[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。 O (<Wn-  
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。 _}EGk4E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "+[:\  
至此链式操作完美实现。 Gyk>5Q}}  
+D*b!5[  
b-@6w(j  
七. 问题3 e 9U\48  
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。 T8JM4F  
Gyw@+(l  
template < typename T1, typename T2 > `QC{}Oo^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5 b( [1*  
  { a9(1 6k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [kMXr'TyPX  
} c1'OIK C  
-z-58FLlO  
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: Y]0oF_ :7  
\RnGKQ"4  
template < typename T1, typename T2 > '{@hBB+ D  
struct result_2 6I.N:)=  
  { u7UqN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pj6Q0h)  
} ; @AvXBMq|  
xYtY}?!"  
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? t IdH?x  
这个差事就留给了holder自己。 0e^j:~*  
    #U{^L{1Gx  
3o%JJIn&  
template < int Order > 3x#=@i  
class holder; cmmH)6c>  
template <> @f{yx\u/  
class holder < 1 > R)?K+cJ%  
  { Vrf2%$g  
public : ,]w -!I  
template < typename T > f"~+mO  
  struct result_1 +M/04  
  { A=o p R  
  typedef T & result; &kB[jz_[A  
} ; i44UqEb  
template < typename T1, typename T2 > 7v}4 Pl,$4  
  struct result_2 J/pW*G-U|  
  { 2^Tj7@  
  typedef T1 & result; &n|#jo(gS  
} ; SXSH9;j  
template < typename T > 7]_UZ)u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Sd2R $r  
  { +*WE<4"!6  
  return (T & )r; HWxk>F0  
} kzZtKN9Az  
template < typename T1, typename T2 > C0[Rf.*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HU-4k/I~  
  { ;_R;P;<  
  return (T1 & )r1; jJg9M'@2!  
} sZ{Kl\1@  
} ; 0NK]u~T<  
g+hz>^Wg  
template <> pM9Hav@iWU  
class holder < 2 > mDC{c ?  
  { w1F7gd  
public : :W<ag a;J  
template < typename T > $g$~TuA w  
  struct result_1 [CGvM {  
  { j01.`G7Q  
  typedef T & result; /7De .O~H  
} ; =i~/.Nu&  
template < typename T1, typename T2 > DKqFe5rw  
  struct result_2 l7Y^C1hM  
  { %@'9<i8o  
  typedef T2 & result; + V4BJ/H  
} ; W78Z<Vm  
template < typename T > u|<Z};a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ih!UL:Ckh  
  { [&k[k)  
  return (T & )r; `9B xDp]I  
} M. 1R]x( |  
template < typename T1, typename T2 > -N(y+~wN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {dhuvB  
  { '\H{Y[  
  return (T2 & )r2; 6C9KT;6  
} EJO:3aKa  
} ; L,of@>  
d}3<nz,  
~j" aJ /  
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> >。 L;I .6<K.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _j-k*:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )fP ,F(  
8X][TJG$  
return l(i, j) = r(i, j); V=Iau_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B9KY$^J  
5F+5J)h  
  return ( int & )i; q]=. Aik  
  return ( int & )j; )5_GJm&R9  
最后执行i = j; t*5d'aE`/  
可见,参数被正确的选择了。 us\@n"  
n=MdbY/k(  
I >k3X~cG  
8s-RNA>7^  
u{"o*udU  
八. 中期总结 EC&t+"=R  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: {cnya*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 38b%km#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Za}*6N=?*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .+]e9mV  
*E+2E^B  
}OJ*o  
`sQ\j Nu  
@4^5C-  
L^yQb4$&M  
九. 简化 E D*=8 s2  
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。 Ij(S"P@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p<?~~7V  
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: 4,tMaQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d%Jl9!u  
  +-*/&|^等 \O/" F;  
2. 返回引用。 ,*Y*ov23aQ  
  =,各种复合赋值等 7)O?jc  
3. 返回固定类型。 vnMt>]w-}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) oD4NQR  
4. 原样返回。 [@U8&W  
  operator, F8Z<JcOI  
5. 返回解引用的类型。 h#@l'Cye  
  operator*(单目) B~^MhX +j  
6. 返回地址。 y GT"k,a  
  operator&(单目) vC E$)z'"  
7. 下表访问返回类型。 9"52b 9U  
  operator[] LO[1xE9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7'S/hV%  
  operator<<和operator>> ^W9[PE#F  
 ^ 'FC.  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Zq~2BeB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~fI&F|  
s0H_Y'  
template < typename Left > m(q6Xe:Vc  
struct value_return C$){H"#  
  { hhlQ!WV2  
template < typename T > /|t vGC.#  
  struct result_1 BF<7.<,  
  { *yKsgH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nMx0+N1  
} ; jFM8dl n  
>F8&wh'BjY  
template < typename T1, typename T2 > kFgN^v^t  
  struct result_2 6[$kEKOY=  
  { wYSvI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zwR@^ 5^6  
} ; Wv_5sPqLW  
} ; Wa #,>  
Hj |~*kG  
V]L$`7G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2FD[D `n]f  
KSIH1E  
下面我们来剥离functor中的operator() s=(~/p#M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I{<6GIU+  
kQC>8"  
return l(t) op r(t) bR?-B>EB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Fe.Y4\xz  
return op l(t) kuu9'Sqc'b  
return op l(t1, t2) auAST;"Z8  
return l(t) op 0(|R N V_  
return l(t1, t2) op K~<pD:s  
return l(t)[r(t)] =x> z|1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1)?^N`xF  
{k1s@KXtd  
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: H1| -f]!  
单目: return f(l(t), r(t)); :{h,0w'd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $ ;>,  
双目: return f(l(t)); jec03wH_0  
return f(l(t1, t2)); ]/p0j$Tq$  
下面就是f的实现,以operator/为例 M$1+,[^f  
}U7>_b2  
struct meta_divide {*~aVw {k  
  { ItDe_|!L  
template < typename T1, typename T2 > 583ej2HPg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) IE$x2==)  
  { 6T< ~mn  
  return t1 / t2; @pQv}%  
} HQ7-,!XO  
} ; daWmF  
>4ebvM 0|  
这个工作可以让宏来做: 75K~ebRr  
LnZ*,>1 Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /4#.qq0\{c  
template < typename T1, typename T2 > \ F) {f{-@)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j:"+/5rV8  
以后可以直接用 }!0,(<EsV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) nf,>l0,,'  
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 }zRYT_:  
(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。。。) [A|W0  
*0i   
|O\(<n S  
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 /AJ ^wY  
f<xF+wE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $%;NX[>j  
class unary_op : public Rettype <3P?rcd,5K  
  { \9Itu(<f  
    Left l; 9V?MJZ@aG  
public : AS|gi!OVA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P0RM df  
/ Zz2=gDY  
template < typename T > $Pzvv`f*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wC!(STu  
      { a: iIfdd4'  
      return FuncType::execute(l(t)); hOfd<k\A  
    } p!' "hx  
I-kM~q_  
    template < typename T1, typename T2 > U'";  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dmP*2  
      { zN].W\("\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P{(m:`N  
    } 9Lk.\.  
} ; NxNR;wz>l  
@MtF^y  
uWx/V+w  
同样还可以申明一个binary_op <^R\N#  
;Bc f~[ErM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8PXleAn  
class binary_op : public Rettype ?-#w [J'6  
  { j0 =`Jf  
    Left l; wa<@bub  
Right r; )#ic"UtR  
public : CEYHD?9k8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m%ET!+  
&lBfW$PZjk  
template < typename T > /Ia=/Jj7N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~lCG37  
      { v6s8 p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +/\.%S/  
    } =!U{vT  
VQPq+78  
    template < typename T1, typename T2 > /nb(F h|{T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4ms hB  
      { |YZ`CN<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); '  AeU  
    } s<:"rw`  
} ; :U ?P~HI  
*}ay  
4DuZF -y  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 En5Bsz !  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 m|24)%Vj;=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t~5>PS  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 xg'0YZ\t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S31 :}   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Ug_zyfr  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `~@BU  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) of+$TKQNpN  
下面是修改过的unary_op 5? c4aAn  
&\0LR?Nh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a2dF(H  
class unary_op .4_ ~ku  
  { g'pE z  
Left l; &[ 3y_,  
  YI%7#L7C  
public : Oq+C<}eg  
N_C\L2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} LYWQqxB  
iY;)R|6  
template < typename T > ucoBeNsHx  
  struct result_1 =b`>ggw#  
  { (5km]`7z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; aEZl ICpU7  
} ; Aba6/  
EVb'x Zr  
template < typename T1, typename T2 > f$2lq4P{  
  struct result_2 ZR..>=  
  { OE4 2{?)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +"' h?7'C  
} ; ,j&o H$mW  
#7Qn\C2  
template < typename T1, typename T2 > ,0-   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4RTEXoXs  
  { Yn J=&21  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?_HTOOa  
} )x( *T  
9oc[}k-M  
template < typename T > 4+v~{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v`wPdb  
  { -(:BkA  
  return OpClass::execute(lt(t)); K<s\:$VVh  
} ^gb2=gWZ<  
3c9v~5og4  
} ; :dLS+cTC  
m{b(^K9}  
2a? d:21 B  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug \BJnJk!%  
好啦,现在才真正完美了。 w'L;`k;Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: UKX'A)$  
F+hsIsQ  
template < typename Right > <#`<Ys3b*!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vKaX,)P;?  
  { ^~(bm$4r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W9eR3q  
} ty-4yK#  
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。 f, ;sEV  
{`J7>K  
(q +Q.Q  
YdeSJ(:  
f3yZx!K_Br  
十. bind {{2ZWK 6|  
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。 U6M4}q(N]  
先来分析一下一段例子 zEks4yd  
DbOWnXV"o  
_Z8zD[l  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &,e@pvc3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }]g>PY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t5 5k#`Z  
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。 E"u>&uPH  
我们来写个简单的。 c-s ~q/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ->93.sge  
对于函数对象类的版本: snj+-'4T  
 \f  
template < typename Func > z&-3H/   
struct functor_trait @x{;a9y  
  { "]JS,g {m  
typedef typename Func::result_type result_type; NINyg"g<  
} ; I}?fy\1A&  
对于无参数函数的版本:  p&ZD1qa  
:T'"%_d5  
template < typename Ret >  Rl 6E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .^Ek1fi.  
  { a nIdCOh  
typedef Ret result_type; |@d7o]eM|  
} ; <Pf W  
对于单参数函数的版本: YpNTq_S1,  
IClnh1=  
template < typename Ret, typename V1 > ri\r%x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {},G xrQm  
  { RJd55+h  
typedef Ret result_type; [kC-g @  
} ; y;Dw%m  
对于双参数函数的版本: tSQ>P -O  
8G{} r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jUjQ{eT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B-eYWt8s  
  { 5ue{&z @T  
typedef Ret result_type; \/lS!+~'']  
} ; X0 %k`3  
等等。。。 iL5+Uf)E3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy seq S*^7  
nk6xavQji  
template < typename Func > r[~K m5  
struct func_return NCl={O9<j  
  { .Olq_wuH  
template < typename T > >eJk)qM  
  struct result_1 b`%/ *  
  { srC'!I=s>8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f#mY44:,C  
} ; TQnMPELh"  
8 Z#)Xb4  
template < typename T1, typename T2 > SJ+.i u/  
  struct result_2 .!=g  
  { 9Y-s],2V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ym!Ia&n  
} ; vw+ @'+  
} ; nc l-VN  
nDaQ1  
"3}Bv X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 bCE[oi6hb  
m2VF}% EIr  
template < typename Func, typename aPicker > ~":?})  
class binder_1 "-^TA_XfI  
  { L! Q&?xP  
Func fn; N5oao'7|A  
aPicker pk; P_i2yhpK  
public : / <y-pFTg  
cty.)e=  
template < typename T > nc&V59*   
  struct result_1 FtE%<QHt  
  { X"'}1o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ], ' n!:>  
} ; WKmGw^  
G~^Pkl3%T  
template < typename T1, typename T2 > w{Dk,9>w)  
  struct result_2 [h,T.zpa  
  { g!aM-B^C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }R.cqk\qa^  
} ; :IS]|3wD  
# {!Qf\1M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} SRj|XCd  
[\. ho9  
template < typename T > 3!ulBiMh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VJJw"4DJ  
  { HtS:'~DYo  
  return fn(pk(t)); /t ,ujTK  
} ly6?jVJ  
template < typename T1, typename T2 > 2rD`]neA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f*kT7PJG  
  { xOD;pRZQ  
  return fn(pk(t1, t2)); m"@M~~bh  
} >*Y~I0>  
} ; ,?i#NN5p  
`EV[uj&1S  
Yc\;`C  
一目了然不是么?  ae#7*B  
最后实现bind {f)",#  
q6/ o.j   
}^P(p?~  
template < typename Func, typename aPicker > ?u 9) GJO[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t</Kel|D  
  { /koNcpJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !L-.bve!  
} (q3(bH~T)  
f{5)yZ`J*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j3z&0sc2(0  
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。 Z\O ,9  
4z[Z3|_V  
十一. phoenix T4qbyui{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ugucq},[  
)Q(tryiSi  
for_each(v.begin(), v.end(), Uj6R?E{Jt  
( F]SexP4:A  
do_ MT;<\T  
[ S 8h/AW6l  
  cout << _1 <<   " , " Q|+m)A4@  
] lHz:Iibt  
.while_( -- _1), WynHcxC  
cout << var( " \n " ) ;c<:"ad(  
) JTl 37j  
); `h :&H,N  
>y%$]0F1  
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: 0Q%'vBX\`  
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 j[) i>Qw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ZXHG2@E)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: j:$2 ,?|5  
xzIs,i}U  
F!j@b!J8  
template < typename Cond, typename Actor > op&,&  
class do_while yIqsZJj  
  { NfS0yQPx  
Cond cd; b 3D:w{l  
Actor act; ]#))#-&1  
public : $U"/.Mh\  
template < typename T > mMu3B2nke=  
  struct result_1 <F>\Vl:  
  { KdYT5VUM/  
  typedef int result_type; y|iZuHS}  
} ; ;z)$wH0xc  
k/!Vv#8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M ~.w:~Jm  
LDr!d1A  
template < typename T > e +4p__TmZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^/mQo`[G  
  { LQNu]2  
  do 8r)eiERv  
    { % NX  
  act(t); #qm<4]9 1  
  } ks sXi6^  
  while (cd(t)); U-X  
  return   0 ; n4(w?,w }  
} ANp4yy+  
} ; W[j =!o  
sVaWg?=qs'  
<`*6;j.&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u=#LY$  
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。 (= uwx#  
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。 !);}zW!  
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。 Fov/?:f$  
下面就是产生这个functor的类: t*e+[  
+5? s Yp\  
j\!zz  
template < typename Actor > dFo9O!YX[f  
class do_while_actor VXR.2C  
  { ^*%p]r  
Actor act; aSXoYG0\  
public : w*#TS8 \  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A{mbL2AxwC  
 Rb\=\  
template < typename Cond > f+%J=Am  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $vlgiJ&f  
} ; uSM4:!8  
SECL(@0(^  
BAdHGwomh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a5L#c=  
最后,是那个do_ o9q%=/@,  
n*@^c$&P  
J>] ' {!+  
class do_while_invoker }9<aX Y,  
  { eV1O#FLbi  
public : H:d{Sru  
template < typename Actor > ` n@[=l~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ' OdZ[AN  
  { mL18FR N  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7<|1 xOT  
} N;Hrc6nin^  
} do_; @ g~kp  
b (;"p-^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $axaI$bE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zd>[uIOR  
最后来说说怎么处理break和continue ] A9Vh  
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。 h7[VXE  
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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