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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [-)BI|S:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !.|A}8nK  
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, ;Q5o38(  
a63Ud<_a7  
z=rSb4"W  
>dDcm  
  class filler mLHl]xs4  
  { Ci3 b(KR  
public : !i{5mc \  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @GQtyl;q  
} ; V )oKsO  
'?mky,:HT  
@_#]7  
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: )o::~ eu  
u@4khN: ^p  
b|.<rV'BTt  
vcOw`oS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /5f=a  
.z,`{-7U  
(. $e@k=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r,GgMk  
[&p/7  
HIlTt  
1HRcEzA  
二. 战前分析 C8 $KVZ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 }%,LV]rGEZ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 P[,  
T<0V ^B7  
4"+v:t)z6{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D<^K7tJui  
  /* --------------------------------------------- */ EuD$^#  
vector < int *> vp( 10 ); #6 $WuIG  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \Dx)P[Ur  
/* --------------------------------------------- */ v@:m8Y(t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5lE9UoG[Q  
/* --------------------------------------------- */ OK:YnSk"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6s:  
  /* --------------------------------------------- */ ;Z&w"oSJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1L _(n  
/* --------------------------------------------- */ PW*[(VX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n1y*`5!  
g`H;~ w  
`S]DHxS  
H<3a yp$  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7}Jn`^!  
1._1, _2是什么? ENZYrWl  
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。 [g lhru=+  
2._1 = 1是在做什么? *iVv(xXgN  
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。 kE{-h'xADD  
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。 YD;"_yH  
o5w =  
J~5+=V7OV  
三. 动工 aw1 f;&K4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cq 1)b\|  
$w! v  
6p~8(-nG  
:h<QM$P<  
template < typename T > #Gu(h(Z s  
class assignment g;</|Z  
  { 9Ui|8e~=  
T value; G -RE  
public : (!diPwcv  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8G_KbS  
template < typename T2 > NYF 7Ep; _  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <ta#2  
} ; )9V8&,  
j:J7  
7j{63d`2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Vg1MA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Znh) m  
95BRZ!ts  
%`^{Hh`  
r[kmgPld  
  class holder )ZDqj  
  { [O^mG 9  
public : 6vebGf  
template < typename T > Z oQPvs7_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qM0Df0$?x  
  { ]dQ  
  return assignment < T > (t); [X'u={  
} (&-!l2  
} ; LE4P$%>H  
0^zp*u  
|C.[eHe&D  
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: T Ue=Yj  
B-EDVMu  
  static holder _1; 35fsr=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2/#%^,Kb2  
qZDP-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y>_*}>2,O  
而不用手动写一个函数对象。 z)]Br1  
#)EVi7UP  
j\@osjUu  
PitDk 1T  
四. 问题分析 hYU4%"X  
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。 ~YCZvJ  
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。 w2o5+G=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ub=Bz1._  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j+Q E~L  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 iP+3)  
V75P@jv5J  
五. 问题1:一致性 n~G-X  
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?| A&($X)t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Qwu~ {tf+'  
guWX$C-+1  
struct holder _16IP  
  { '"o&BmF  
  // Q[.HoqWK  
  template < typename T > ?cD2EX%(  
T &   operator ()( const T & r) const >p@v'h/Cr  
  { .3< sv  
  return (T & )r; ?D`h[ai  
} I 7s}{pG  
} ; cr<ty"3\  
/;a b"b  
这样的话assignment也必须相应改动: /U =eB?>  
4]%v%6 4U  
template < typename Left, typename Right > },(Ln%M  
class assignment  ~xV|<;  
  { m #}%l3$  
Left l; f%5 s8)  
Right r; rk .tLk  
public : Z^SF $+UN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VLs%;|`5D  
template < typename T2 > %SlF7$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \?rBtD(  
} ; &WAJ;7f  
%P tdFz$  
同时,holder的operator=也需要改动: ]9/{  
15tT%TC  
template < typename T > $g+q;Y~i0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;Vh5nO  
  { 3X A8\Mg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^=V b'g3P~  
} Y<EdFzle  
76rRF   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 mj9r#v3.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 No G`J$D  
52>,JHq  
return l(rhs) = r; K~ShV  
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。 hj|P*yKV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sJ q^>"|J  
RbGq$vYol/  
template < typename Tp > JVk"M=c  
class constant_t -cW 'g  
  { dpWBY3(7a  
  const Tp t; Dhy@!EOS  
public : vgvJ6$#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rLzN #Zoi  
template < typename T > 8KhE`C9z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `oUuAL  
  { mhZ60RW  
  return t; iF1E 5{dH  
} "<5su5]  
} ; :*MqYny&  
> qhoGg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zOzobd   
下面就可以修改holder的operator=了 &]mZp&  
"o.g}Pv  
template < typename T > gV-x1s+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const x]%'^7#v)  
  { KaGG4?=V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Zn]njf1x  
} fF*{\  
5$w`m3>i(  
同时也要修改assignment的operator() leSR2os  
NHjZ`=J s  
template < typename T2 > C/L+gU&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P&0o~@`cL  
现在代码看起来就很一致了。 I"1H]@"=  
mcB8xE  
六. 问题2:链式操作 zPKx: I3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }g\1JSJ%H  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 drc]"6 k  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 A:-r 2;xB  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 quEP"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G^Q8B^Lg  
d}`Z| ex  
template < typename T > #ovmX  
struct result_1 5o&noRIIr  
  { gN("{j1Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4$^\s5K  
} ; 1>"[b8a/  
jjLwHJ  
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: sWc_,[b  
QFS5PZ  
template < typename T > d|RqS`h ]  
struct   ref wQV[ZfU^h  
  { _R 6+bB$  
typedef T & reference; ySEhi_)9^  
} ; ToVi;  
template < typename T > WzwH;!  
struct   ref < T &> 2a 3RRP  
  { RZg8y+jM  
typedef T & reference; yaD_c;  
} ; X/l{E4Ex  
[G/ti&Od^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =K ctAR;  
5RysN=czA  
template < typename T > 7\?0d!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const iE;D_m.>`O  
  { !8 V  
  return l(t) = r(t); v.Y?<=E+<d  
} {r,MRZaa  
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。 !lk -MN.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j~Cch%%G  
nGqD{!i<  
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 I \DH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &=-ZNWNo  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c\\'x\J7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *49lM;  
最后的布局是: Q*J8`J:#^R  
                Add ~5Cid)Q}@o  
              /   \ &Is}<Ew  
            Divide   5 &Oih#I  
            /   \ VoTnm   
          _1     3 UbnX%2TW  
似乎一切都解决了?不。 Hido[  
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。 1YrIcovi-  
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。 v, VCbmc  
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: $xK2M  
2`?58&  
template < typename Right > 3iI 4yg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q2L>P<87T  
Right & rt) const %]m/fo4b  
  { XJ3p<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ww[Xqmg  
} P,}cH;w6Ck  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 A./ VO  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Q,f~7IVX  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 b-+~D9U <  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Pd"=&Az|  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 m);0sb  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? iW # |N^  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +' lj\_n  
fQkfU;5  
template < class Action > L xg,BZV  
class picker : public Action ]"2;x  
  { !pqfx93R*  
public : XDtMFig  
picker( const Action & act) : Action(act) {} fK %${   
  // all the operator overloaded )#H&lH  
} ; L^{1dVGWNa  
e@ mjh,  
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。 *:+&Sx L  
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: ~fV\ X*  
!*tV[0 i2  
template < typename Right > {#_CzI.0f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %lbDcEsf9  
  { A%[ BCY_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g"dq;H  
} hp$/O4fD  
%wDE+&M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L*QX21@wC  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 5uidi  
S#{jyU9 ]  
template < typename T >   struct picker_maker b5@sG^  
  { cR *5iqA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R_7[7 /a  
} ; wigs1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > QCD MRh n  
  { g5OKhL0u  
typedef picker < T > result; x%!Ea{ s  
} ; 2&,jO+BqE@  
tpY]Mz[J  
下面总的结构就有了: nc2=S^Fqu  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 9*&c2jh  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 X>la!}sV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p|gzU$FWbk  
至此链式操作完美实现。 :Rftn6!  
J\@W+/#dF  
^vHh*Ub  
七. 问题3 MP3Vo|}3  
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。 ,l47;@kr  
)/y7Fh  
template < typename T1, typename T2 > 3 i;sB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .DX-biX,  
  { x@)G@'vV|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F{*h~7D-|  
} s;ivoGe}  
6L!/#d0  
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: sy]hMGH:3W  
x_+-TC4IXn  
template < typename T1, typename T2 > 1o8C4?T&  
struct result_2 Ov-Y.+L:  
  { !S3^{l-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "M !]t,?S  
} ; f'oO/0lx  
N8E  
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? v:1DNR4  
这个差事就留给了holder自己。 4F`&W*x  
    z|$M,?r'  
WR<?_X_  
template < int Order > P{ K;vEp  
class holder; \GD\N=?~  
template <> tgVMgu  
class holder < 1 > 7@1GSO:Yf  
  { ]i:_^z)R  
public : B" 0a5-pkr  
template < typename T > Mgp+#w+,  
  struct result_1 L[cP2X]NQ  
  { o}p^q:T*  
  typedef T & result; )4e8LO  
} ; x>bGxDtu*  
template < typename T1, typename T2 > {6tj$&\)  
  struct result_2 QMhvyzkS  
  { 5<>"d :9  
  typedef T1 & result; Xmm) z  
} ; 4~K%,K+Du  
template < typename T > LG+2?+tE"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0sA+5*mdM  
  { KSAE!+  
  return (T & )r; p>l:^ -N;f  
} I'E7mb<2  
template < typename T1, typename T2 > PWBcK_4i%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KDS} "/  
  { j>`-BN_  
  return (T1 & )r1; |pG%]?A  
} .nzN5FB U  
} ; x:6c@2  
5~[m]   
template <> Fy$f`w_H@  
class holder < 2 > ~JS BZ@  
  { h5Ee*D e  
public : >i_ #q$o  
template < typename T > l86gs6>  
  struct result_1 DS1{~_>nFu  
  { ]SmN}Iq1  
  typedef T & result; fgoLN\  
} ; ictV7)  
template < typename T1, typename T2 > `k6ZAOQtX  
  struct result_2 .Im=-#EN  
  { TjE'X2/  
  typedef T2 & result; ,rS?^"h9  
} ; *>h|<|T'  
template < typename T > )~0TGy|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mKBO<l{S  
  { b+CJRB1  
  return (T & )r; VTa%  
} 5HaI$>h6  
template < typename T1, typename T2 > S J2l6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const al"=ld(  
  { f~10 i D  
  return (T2 & )r2; [jv+Of IZ  
} kMx)G]  
} ; ek"U q RY  
zP&D  
P-/"sD  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 bXi!_'z$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }P'c8$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v!W{j&N  
,M9e *  
return l(i, j) = r(i, j); bq2f?uD-}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v5F+@ug  
:8`~dj.  
  return ( int & )i; TwsI8X  
  return ( int & )j; y_' 6bpb  
最后执行i = j; U=WS]  
可见,参数被正确的选择了。 Z(XohWe2  
-wT!g;v;%  
` {qt4zd0  
.I?~R:(Ig  
.e5d#gE0  
八. 中期总结 IZLBv2m  
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: jV[;e15+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8iTB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !FwNq'Q8$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +e, c'.  
\zc R7 5  
as(/ >p  
)8!*,e=4  
la}cGZ; p.  
f^ja2.*%?  
九. 简化 Eq%f`Qg+1E  
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。 ^ L]e]<h(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /J(vqYK"  
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: wn;)La  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2M*i'K;;)P  
  +-*/&|^等 "BVp37 m;?  
2. 返回引用。 ve+bR   
  =,各种复合赋值等 'b0r?A~c=  
3. 返回固定类型。 <F8e?xy  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Gr4v&Mz:  
4. 原样返回。  o*Xfgc  
  operator, Cv@)tb  
5. 返回解引用的类型。 n.rn+nuwv  
  operator*(单目) nEUUD3a  
6. 返回地址。 SK#&%Yk  
  operator&(单目) \%7fm#z6  
7. 下表访问返回类型。 Y]7503J  
  operator[] qX*xQA|ak,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9a @rsyX  
  operator<<和operator>> sopf-g:  
@mJ~?d95v  
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。 Mg2e0}{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: z)(W x">  
)3)7zulnXH  
template < typename Left > L+*:VP6WD  
struct value_return R+U$;r8l  
  { hbg$u$1`,  
template < typename T > M!kSt1  
  struct result_1 @H<*|3J  
  { ' '(rC38  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; sQJGwZ 7  
} ; m8;w7S7,j~  
|Iwglb!k  
template < typename T1, typename T2 > T-#4hY`  
  struct result_2 `/Rqt+C  
  { O ,9^R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J&s$Wqf  
} ; q-+:1E  
} ; Rpv[rvK'  
%ioVNbrR7  
S@Rd>4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait KzP{bK5/  
`IEA  
下面我们来剥离functor中的operator() haY]gmC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _-lE$ O  
Aj|->Y  
return l(t) op r(t) |g.CS$'#Nt  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  |iI dm  
return op l(t) 3C<G8*4);/  
return op l(t1, t2) <zL_6Y2  
return l(t) op eZ+6U`^t  
return l(t1, t2) op w|6/i/X  
return l(t)[r(t)] q" f65d4c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vc&v+5Y  
pY@QR?F\  
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: !6 L!%Oi  
单目: return f(l(t), r(t)); Pmo<t6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q3(ulgl]  
双目: return f(l(t)); @,n)1*{P  
return f(l(t1, t2)); ol*,&C:{  
下面就是f的实现,以operator/为例 & W od  
*g,ls(r\[  
struct meta_divide \yu7,v  
  { 1C8xJ6F  
template < typename T1, typename T2 > n."n?C'{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bY2R/FNL=  
  { 3i7EF.  
  return t1 / t2; y^,QM[&  
} '.1P\>x!]  
} ; 4"k&9+>  
~f(5l.  
这个工作可以让宏来做: IJ&Lk=2E]  
W-l+%T!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ L7Hv)  
template < typename T1, typename T2 > \ v@soS1V!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A1INaL  
以后可以直接用 = V2Rq(jH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) O-X(8<~H=  
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 2t9UJu4  
(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。。。) $Yt|XT+!&  
0M"n  
7;o:r$08&}  
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 S )rr  
@b,H'WvhfS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E<Zf!!3  
class unary_op : public Rettype `VKFA<T  
  { b9RHsr]V  
    Left l; ?UAuUFueA  
public : dI ,A;.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {KNaJ/:>W  
Vf&U`K  
template < typename T > Yr/$92(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _i}b]xfM  
      { tkT,M,]?9  
      return FuncType::execute(l(t)); B`Z3e%g#  
    } vt{[_L(h  
r=5 S0  
    template < typename T1, typename T2 > v*?8:>:}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JFVx&  
      { 6[3Xe_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lG\uJxV  
    } D,}bTwRb-  
} ; =S`h/fru  
Ohk\P;}  
<rj'xv  
同样还可以申明一个binary_op 7DJEx~"!2-  
<Z:FY|'s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B=TUZ)  
class binary_op : public Rettype oI{.{]  
  { XnZ$ %?$  
    Left l; x<gmDy*  
Right r; Ks P2./N  
public : <E4(KE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /=S@3?cQAB  
~^1y(-cw  
template < typename T > d\JaYizp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \{ @m  
      { k_,7#:+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Eo6N'h>h  
    } =G:Krc8w@  
|@u2/U9  
    template < typename T1, typename T2 > O~*i_t*i9{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rJpr;QKf%  
      { 6}TunR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); y>y2,x+[  
    } *~)6 sm  
} ; T;92M}\  
g:M;S"U3*Y  
K<e #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 yMz#e0k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YCD |lL#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /P*XB%y  
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。 t2o{=!$WH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ojc Tu  
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。。。 'z. GAR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^~H{I_Y  
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) @KTuG ?.  
下面是修改过的unary_op !FL"L 9   
;#85 _/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ojy^ A  
class unary_op R'k `0  
  { >J7slDRo  
Left l; =7<JD}G  
  /y G34) aB  
public : =HCEUB9Fs  
-i`jS_-Cv-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +& B?f  
 `Eh>E,  
template < typename T > teJt.VA7)  
  struct result_1 ']1n?K=A  
  { BYq80Vk%@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; idYB.]Y(  
} ; eTa_RO,x  
,ErfTg&^  
template < typename T1, typename T2 > zWEPwOlI1P  
  struct result_2  O`@Nl  
  { Fa%1] R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ab@ G^SLX  
} ; irAXXg  
0F|t@?S  
template < typename T1, typename T2 > Kyh>O)"G^%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q/S ^-&~  
  { -{\(s=%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #%"G[B  
} Zk=,`sBC  
iwK.*07+  
template < typename T > duG3-E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (bb!VVA  
  { *]]Zpa6  
  return OpClass::execute(lt(t)); E{orezP  
} #dZs[R7h  
1C<cwd;9  
} ; CeYhn\m5K0  
4-yK!LR  
4H#-2LV`  
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 x(Bt[=,K3  
好啦,现在才真正完美了。 6$R9Y.s>Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: /f#b;qa,  
OIP]9lM$nC  
template < typename Right > A<+Dx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z%D7x5!,R  
  { KoERg&fY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pp@ Owpb  
} V'i-pn2gyu  
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。 '#+&?6p  
0vv~G\yM  
0nb%+],pX  
oPKLr31zt  
p3M!H2W  
十. bind j9+4},>>CU  
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。 B->AY.&j  
先来分析一下一段例子 4C*ywP  
KnG7w^  
} k2 Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d6J/)nl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 LCB-ewy#E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 MNu0t\`p4  
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。 -uYxc=4Lh  
我们来写个简单的。 :*Wq%Y=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: sM-,95H  
对于函数对象类的版本: VhO%4[Jl  
l!tR<$|  
template < typename Func > IbI0".o  
struct functor_trait sycAAmH<  
  { 36=aahXd\  
typedef typename Func::result_type result_type; `;UWq{"  
} ;  pQiC#4b  
对于无参数函数的版本: ]DNPG"  
]}v]j`9m%  
template < typename Ret > b}K,wAx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pl]|yIZ  
  { KqFI2@v   
typedef Ret result_type; i=gZ8Q=H  
} ; , #)d  
对于单参数函数的版本: dbby.%  
 QHNyH  
template < typename Ret, typename V1 > ~[%CUc"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :F:1(FDP  
  { h1_Z&VJ  
typedef Ret result_type; }-oba_  
} ; hN3FH# YO  
对于双参数函数的版本: r)^sHpK:`  
: B^"V\WE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |&#N&t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q94;x|63  
  { ;%e)t[5  
typedef Ret result_type; i7#4&r  
} ; DPI[~  
等等。。。 B\Nbt!Ps  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy '7?Y+R@|L  
x%EGxs;>^  
template < typename Func > :r*hY$v  
struct func_return Fl`U{03  
  { 2VN].t:  
template < typename T > ^%7(  
  struct result_1 ]rv\sD`[  
  { E{\CE1*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #~ x7G  
} ; `p()ko  
c1Ks{%iA  
template < typename T1, typename T2 > >$D!mraih  
  struct result_2 /yI4;:/  
  { A6]:BuP;c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EZ<:>V-_D  
} ; 'zYS:W  
} ; MJGT|u8O&  
_LaG%* R6  
91]|4k93  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 WoTeIkM9  
gv`_+E{P  
template < typename Func, typename aPicker > 9S%5 Z>  
class binder_1 So 1TH%  
  { `58%&3lp  
Func fn; 'gf[Wjb,%  
aPicker pk; z8X7Y >+SA  
public : .y s_'F-]0  
A)U"F&tvm  
template < typename T > +YvF+E  
  struct result_1 gy.UTAs N  
  {  LSC[S:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; On*I.~  
} ; ga +, P  
<wS J K  
template < typename T1, typename T2 > 9 5,]86  
  struct result_2 V#ELn[k  
  { &Gt{9#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5&n:i,  
} ; [BE_^d5&  
=> (g_\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  R0Vt_7  
(l99a&] t  
template < typename T > yI^Yh{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )gdeFA V  
  { c]M+|R5  
  return fn(pk(t)); lAN&d;NU6Z  
} NVM_.vL  
template < typename T1, typename T2 > % G= cKM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C!+D]7\j  
  { @7nZjrH  
  return fn(pk(t1, t2)); 63 oe0T&  
} PLz{EQ[cV  
} ; k?fz @H8D(  
j#//U2VdN  
TQ(q [:>  
一目了然不是么? %tVU Rj  
最后实现bind (,I:m[0  
:TTq   
XY'=_5t  
template < typename Func, typename aPicker > ":/c|!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C98F?uo%Q  
  { )]fiyXA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -YQh F;/  
} 77M!2S_E  
6:2*<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "p O  
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。 ]'pfw9"f~  
^Gd1 T  
十一. phoenix d_,Mylk  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O&7.Ry m  
{"'M2w:|D1  
for_each(v.begin(), v.end(), @}q, ';H7  
( g@'XmT="_  
do_ 0cmd +`  
[ /l7 %x.  
  cout << _1 <<   " , " 4#(/{6J  
] QP'sS*saJ  
.while_( -- _1), ?6_]^:s  
cout << var( " \n " ) Ic&~iqQ  
) uj3`M9  
); @|:fm() <  
8|Tqk,/pD  
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: *)Pm   
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 WXxnOLJr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2Z{?3mAb;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5,;\zSz  
8[@,i|kgg0  
+'m9b7+v  
template < typename Cond, typename Actor > VrW]|jIu*  
class do_while f 6I)c$]Q  
  { 3Ws(],Q  
Cond cd; ;!HQ!#B  
Actor act; ^KbR@Ah  
public : Vs"b  
template < typename T > P.YT/  
  struct result_1 |.9PwD8~VD  
  { N_g=,E=U%  
  typedef int result_type; h!wq&Vi4  
} ; nT|WJ%  
)cH\i91  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Kz;Ar&^`N  
bVcJ/+Yx|  
template < typename T > QDxs+<#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N #v[YO`.  
  { HW[&q  
  do 1HO;~NJ]m  
    { 2(d  
  act(t); @|(cr: (=H  
  } ;jgf,fbM  
  while (cd(t)); B9"d7E#wHF  
  return   0 ; Sv#MlS>  
} R_j.k3r4d  
} ; yM 7{v$X0  
o135Xh$_>'  
i5r<CxS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rTR$\ [C  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 \Hb!<mrp  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <J d!`$  
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。 jIaaNO)  
下面就是产生这个functor的类: 2}<tzDI'  
N%Bl+7,q  
fOMaTnm'  
template < typename Actor > h_ t`)]-  
class do_while_actor (g;O,`|c,  
  { `n6cpX5  
Actor act; -Jd7  
public : Z+V%~C1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ox SSEs  
H^Pq[3NQ  
template < typename Cond > ;8#6da,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0-PT%R  
} ; &</)k|.A6\  
\r aP  
pOK=o$1V8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (w-"1(  
最后,是那个do_ < R"Y^]P=  
C1A  X  
~ tR!hc}  
class do_while_invoker yPfx!9B  
  { JAHmmNlW  
public : t _ CMsp  
template < typename Actor > * 0K]/tn<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u"5/QB{  
  { %o9mG<.T  
  return do_while_actor < Actor > (act); iM!V4Wih6  
} CXn?~m&K  
} do_; 7Vf XE/  
3^Is4H_8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? R[F`b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2KXF XR  
最后来说说怎么处理break和continue K:XXtG  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 v$`3}<3-  
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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