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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /dCsZA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F$UL.`X _/  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, -b!?9T?}  
RvR.t"8  
#N][-i  
#6M |T+ =  
  class filler 5Ew( 0K[  
  { 6 wN*d 5  
public : T6/P54S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} U6-47m0%  
} ; Mi.#x_  
;` L%^WZ;-  
0Z2XVq~T$  
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: ep8UWxB5  
|sGJum&=  
,a>Dv@$Y  
vv)q&,<c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;pm/nu  
N^QxqQ~  
LuZlGm  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :}NheRi  
X!|eRA~o  
8=D,`wog  
&J/EBmY[  
二. 战前分析 dQ*^WNUB  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 .5\@G b.8  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 X+ Sqw5rH  
(VO'Kd  
Z(q]rX5"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |Ua);B~F  
  /* --------------------------------------------- */ _)j\ b  
vector < int *> vp( 10 ); JL {H3r&/S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {+lU4u  
/* --------------------------------------------- */ s17)zi,?4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); GJdL1ptc  
/* --------------------------------------------- */ T`^Jw s{;7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *$O5.`]  
  /* --------------------------------------------- */ Lx_Jw\YO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qb;b.P?~D$  
/* --------------------------------------------- */ @tSB^&jUWu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |cd "cx+  
W$X/8K bn  
Fug4u?-n  
>K'dgJ245  
看了之后,我们可以思考一些问题: uG -+&MU?  
1._1, _2是什么? '9QEG/v  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %e[E@H7  
2._1 = 1是在做什么? #|T"6jJaQ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 t;+b*S6D  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 j3&q?1  
"$N$:B@U  
jOCV)V9}  
三. 动工 - "zW"v)\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;'Hu75ymo  
r\QV%09R  
aEzf*a|fSV  
or#] ![7N  
template < typename T > JFI*Pt;X9  
class assignment @|cHDltH  
  { E-1u_7  
T value; Z;N3mD+\ye  
public : .RmFYV0,  
assignment( const T & v) : value(v) {} sf$hsPC^  
template < typename T2 > Y;R,ph.a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } g}R#0gkdk}  
} ; ts<\n-f  
rV\G/)xL  
UB+~K/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /*;a6S8q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment '__>M>[  
\5tG>>c i  
--diG$x.  
>!qtue7B  
  class holder k>i`G5Dh  
  { )^8[({r~  
public : 4Y'Ne2M{  
template < typename T > #8L: .,AYE  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const khjdTq\\  
  { -uN{28;@  
  return assignment < T > (t); 6|lsG6uf  
} 8g:VfzaHu  
} ; 13 h,V]ak  
8+Tv@  
,FP0n  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: i+5Qs-dHA  
6Br^Ugy  
  static holder _1; :Z/\U*6~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 '0 ~?zP  
W\-`}{B_/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2ZV; GS#  
而不用手动写一个函数对象。 2!LDrvPP  
3{.]!   
:' 5J[]J  
y=pW+$k  
四. 问题分析 MB:[: nX  
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。 \^0>h`[  
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。 (xvg.Nby  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q_p&~PNy5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iz;5:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nCwA8AG  
=c 9nC;C  
五. 问题1:一致性 '4 d4i  
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?| DZmVm['l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 x0)=jp '  
OYxYlUq  
struct holder Jw=7eay$F  
  { &x B^  
  // k?HdW(HA  
  template < typename T > q|%+?j(  
T &   operator ()( const T & r) const J<H]vs  
  { :~R a}  
  return (T & )r; Y,L[0%  
} X]9<1[f  
} ; lH?jqp  
qi~-<qW  
这样的话assignment也必须相应改动: H!0m8LCnb  
Z&?4<-@6\p  
template < typename Left, typename Right > l z"o( %D  
class assignment %CYo, e  
  { %}H 2  
Left l; o "0 ~  
Right r; /Z]nV2$n)V  
public : I9L3Y@(f6m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (e5Z^9X  
template < typename T2 > WI| -pzg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } F0&ubspt\  
} ; WJ-.?   
LUxDP#~7  
同时,holder的operator=也需要改动: W$wX[  
&b^_~hB:q  
template < typename T > LEjq<t1&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9i 9 ,X^=  
  { JFc, f  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (!8b$) k  
} l'Za"TL:  
jmgkY)rb R  
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。 )c*xKij  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qT$IV\;_  
GK-P6d  
return l(rhs) = r; hC8WRxEGq  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8a@k6OZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: OY(CB(2N  
<K&A/Ue  
template < typename Tp > ^HR8.9^[1u  
class constant_t M]k Q{(  
  { &+(D< U  
  const Tp t; %{IgY{X  
public : # "c'eG0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AfhJ6cSIE  
template < typename T > aaf}AIL.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f*"T]AX0  
  { M`q|GY  
  return t; XM+.Hel  
} i"n_oO  
} ; {5  pK8  
@",#'eC"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fQ1j@{Xa  
下面就可以修改holder的operator=了 R=a4zVQ  
vy5Fw&?"  
template < typename T > !^y;|9?O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -3? <Ja  
  { (x/:j*`K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zd8A8]&-  
} a;KdkykG  
JW><&hY$"  
同时也要修改assignment的operator() oL R/\Y(  
U!Zj%H1XQ0  
template < typename T2 > lr;ubBbT  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } iex%$> "  
现在代码看起来就很一致了。 h*y+qk-!\g  
$Yu'B_E6p  
六. 问题2:链式操作 {*n<A{$[ m  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [G|(E  
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。 B%u[gNZ  
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。 +J{ErsG?6P  
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。 1E||ft-1i*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XRkUv>Yk  
q,#s m'S  
template < typename T > G Wa6FX:/  
struct result_1 (||qFu9a  
  { 'ParMT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8Uh|V&  
} ; SD*q+Si,1U  
PHT<]:"`<  
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: 'l!\2Wv2  
l,Y5VGiH#  
template < typename T > Wk3-J&QbS  
struct   ref F-o?tU  
  { k kD#Bb  
typedef T & reference; C[%&;\3S@  
} ; x.t&NP^V)  
template < typename T > P}a$#a'!  
struct   ref < T &> q$yg^:]2  
  { CDtL.a\  
typedef T & reference; V D7^wd9  
} ; i Pr(X  
VfJ{);   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A9SL|9Q  
n2-+.9cY  
template < typename T > ami>Pp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OW=3t#"7Kp  
  { g8'8"9:xC  
  return l(t) = r(t); |Fze9kZO  
} 3}phg  
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。 MIkp4A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .eVX/6,  
gn/]1NNfR  
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 ?&,6Y'"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SfPQ;s'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,vvfk=-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8Vn   
最后的布局是: 1V[ZklS  
                Add ]<YS7.pT  
              /   \ q Sv!5&u  
            Divide   5 8r[TM  
            /   \ lU=VCuW!  
          _1     3 [];wP '*  
似乎一切都解决了?不。 IMdp"  
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。 _(gkYJ+MK  
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。 9'~qA(=.?  
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: 8/)q$zs  
!F~1+V>zP  
template < typename Right > [ywF!#'){  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Hr}"g@ <  
Right & rt) const WhH60/`  
  { 5"3 `ss<m  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I+kL;YdS  
} 3l`"(5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cy mC?8<  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 .Xf_U.h$*@  
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。 "8z Me L  
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。 Si~wig2  
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。 ljrJC  
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? 6=JJ!`"<2  
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: Cpd>xXZz&S  
u:(=gj,~x  
template < class Action > +ru`Zw5,  
class picker : public Action .i_ gE5  
  { 3HP { a  
public : _a"| :kX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} rDwd!Jet  
  // all the operator overloaded [{xY3WS  
} ; 6.45^'t]  
<=%[.. (S  
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。 uw8g%  
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: pcOi%D,o  
AriV4 +  
template < typename Right > Citumc)E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $X.F=Kv  
  { ?XyrG1('  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jM6$R1HX  
} F+R1}5-3cl  
ZT/f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d!&LpODI]*  
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。 0]DX KI  
LR#.xFQ+  
template < typename T >   struct picker_maker =M@)q y  
  { \J?&XaO=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^hEN  
} ; V?^qW#AG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Xu_1r8-|=b  
  { r:0RvWif  
typedef picker < T > result; Dvz 6 E  
} ; VY~*QF~P  
J'=s25OWU  
下面总的结构就有了: c; .y  
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。 ]moBVRd  
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。 p\'X%R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 G^|b*n!!  
至此链式操作完美实现。 UDJ#P9uy  
Pk5\v0vkg  
>yVrIko  
七. 问题3 ^56D)A=  
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。 3#udz C  
V5h_uGOD  
template < typename T1, typename T2 > e>!]_B1ad  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5gx;Bp^_  
  { :|I"Em3R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y}U'8*,  
} Gk58VODo  
VOATza`  
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: ]NWcd~"b!Z  
KU+u.J  
template < typename T1, typename T2 > l&] %APL  
struct result_2 MB>4Y]rtU  
  { +ZE"pA^C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y\iECdPU  
} ; u5U^}<}y}  
d@Bd*iI<  
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? \Z%_dT}  
这个差事就留给了holder自己。 }Sh@.3*  
    }\N ~%?6D  
{}" <  
template < int Order > d--6<_q  
class holder; u, 72Mm>  
template <> r`)'Kd  
class holder < 1 > +\PLUOk  
  { n^G[N-\3  
public : +W[{UC4b  
template < typename T > 8rU| Oh  
  struct result_1 2Z^p)  
  { Gh{9nM_\"  
  typedef T & result; ?5pZp~  
} ; |N^8zo :  
template < typename T1, typename T2 > ;uZq_^?:9&  
  struct result_2 %_5?/H@%3z  
  { iY sQ:3s  
  typedef T1 & result; a{By U%  
} ; +]H!q W:  
template < typename T > "x_G6JE4tv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _a?x)3\v  
  { G}WY0FC6  
  return (T & )r; %3HF_DNOY=  
} m5?t<H~  
template < typename T1, typename T2 > pwVGe|h%,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J<cY'?D  
  { .k!2{A  
  return (T1 & )r1; G&6`?1k  
} /W}"/W9  
} ; K7qR  
6k37RpgH  
template <> Y|-&=  
class holder < 2 > 8k Sb92  
  { !*"#*)S.  
public : O+Db#FW  
template < typename T > a(`"qS  
  struct result_1 ?FZ) LZM  
  { NPE 4@c_a@  
  typedef T & result; \)g}   
} ; v)zxQuH]^  
template < typename T1, typename T2 > \/ Zo*/  
  struct result_2 &y3;`A7,  
  { q?0&0  
  typedef T2 & result; 1yc$b+TH  
} ; [A;0I jKam  
template < typename T > m{yq.H[X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %~Wr/TOt+  
  { !i{5mc \  
  return (T & )r; @GQtyl;q  
} 8*]dA ft  
template < typename T1, typename T2 > V-dub{K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [F27i#'I]  
  { 4 `}6W>*R  
  return (T2 & )r2; niPqzi  
} yyVE%e5nl  
} ; CSFE[F63  
?IiFFfs  
A;;OGJ,!\  
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> >。 CT=5V@_u\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: im mf\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: yW}x  
`my\59T  
return l(i, j) = r(i, j); HIlTt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1HRcEzA  
C8 $KVZ  
  return ( int & )i; [Z]CBEE  
  return ( int & )j; ~.S/<:`U  
最后执行i = j; [hiV #  
可见,参数被正确的选择了。 - l0X]&Ex  
<Um5w1  
cw~-%%/  
Ige*tOv2  
RE;)#t?K  
八. 中期总结 X&%;(`  
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: gYw=Z_z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $j0<ef!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6s:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q:,ck@-4  
P`n"E8"ab<  
h& Ezhv2  
<ZoMKUuB  
^%33&<mB}  
2 3A)^j  
九. 简化 S <++eu  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 sFRQFX0XoY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~/Kqkhq+c  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:  pm*i!3g'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H<3a yp$  
  +-*/&|^等 TzV~I\a|  
2. 返回引用。 iB{l:  
  =,各种复合赋值等 ].N%A07  
3. 返回固定类型。 [ldx_+xa:E  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ehtb`Ms  
4. 原样返回。 |OBZSk1jp  
  operator, <d3 a  
5. 返回解引用的类型。 "A}2iI  
  operator*(单目) p xQh;w  
6. 返回地址。 >6z7.d  
  operator&(单目) ]Mgxv>zRbs  
7. 下表访问返回类型。 `n%8y I%  
  operator[] v-}D>)M^W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t,yMO  
  operator<<和operator>> S\A9r!2  
JjBlje  
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。 =K6{AmG$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,@@FAL  
%uy?@e  
template < typename Left > Y:5Gp8Vi  
struct value_return ,k6V?{ZA  
  { #Gu(h(Z s  
template < typename T > vsbD>`I  
  struct result_1 -+ Mh( 'K  
  { ~"U^N:I"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D{iPsH6};5  
} ; wB%;O`Oh  
;-{'d8  
template < typename T1, typename T2 > P{>-MT2E  
  struct result_2 !u%XvxJwDb  
  { I !g+K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Vs&Ul6@N  
} ; .v#Tj|w^  
} ; E"t79dD  
[gE2;J0*  
d>`s+B9K0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Jgzg[6  
EceD\}  
下面我们来剥离functor中的operator() A@ 4Oq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Qr*7bE(a  
+bcJm  
return l(t) op r(t) ^$J.l+<hy  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ku]<$uo  
return op l(t) _!E/ em  
return op l(t1, t2) d /`d:g  
return l(t) op oJor ]QYK  
return l(t1, t2) op JA6#qlylL  
return l(t)[r(t)] t;)`+K#1:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,gn**E  
~5wT|d  
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: @DCw(.k*  
单目: return f(l(t), r(t)); 7! #34ue  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y-:dPc{  
双目: return f(l(t)); v\Xyz )  
return f(l(t1, t2)); @" BkLF  
下面就是f的实现,以operator/为例 OC_i,  
r>7Dg~)V  
struct meta_divide +dF/$+t  
  { ]dQ  
template < typename T1, typename T2 > -jL10~/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5,K*IH  
  { Q`(.Blgm;  
  return t1 / t2; V=5v7Y3( j  
} Qon>[<]B  
} ; HT=-mwa_]  
2)+ddel<Z  
这个工作可以让宏来做: bRK[u\,  
0z=^_Fb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ '645Fr[lg  
template < typename T1, typename T2 > \ LP5@ID2G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rsC^Re:*jr  
以后可以直接用 f-a+&DB9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {t QZqqdn@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 5jK9cF$>  
(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。。。) g ,""j`  
=&v&qn e9  
}#QYZ nR  
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 e:zuP.R  
$Rv (v%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y,vrMWDy  
class unary_op : public Rettype q b7ur;  
  { E0<$zP}V}F  
    Left l; QB#rf='  
public :  e6hfgVN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R{SN.%{;  
K._* ~-A  
template < typename T > gqQ"'SRw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QAKA3{-(  
      { Xmaj7*f>p  
      return FuncType::execute(l(t)); / WJ+e  
    } R7~#7qKQB  
-4nSiI  
    template < typename T1, typename T2 > J:Ncy}AO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s2iL5N|"Q  
      { @}iY(-V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B>,&{ah/5J  
    } Fd/.\s  
} ;  wA7^   
%L eZd}v  
])uhm)U@  
同样还可以申明一个binary_op ; `-@L  
k<!xOg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ! )PV-[2  
class binary_op : public Rettype I\:(`)"r  
  { +'QE-#%{=  
    Left l; ^%~ux0%^T  
Right r; n6s[q- td  
public : =s$UU15  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xO2CgqEb  
"qvJ-Y  
template < typename T > a  C<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =P\Tk)(`  
      { kMY1Xb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [_wenlkm  
    } 'r_NA!R  
]9/{  
    template < typename T1, typename T2 > 15tT%TC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $g+q;Y~i0  
      { ;Vh5nO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3X A8\Mg  
    } ^=V b'g3P~  
} ; m03]SF(#3  
7z^\}&  
t~@~XI5  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 w*7BiZ{s<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0) T`&u3!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ed=]RR 4R  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 E{B=%ZNnm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! EoD[,:*  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Ec;{N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ZVX!=3VT  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) -P'KpX:]hd  
下面是修改过的unary_op t (>}  
&S|%>C{P.w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > hAv.rjhw_  
class unary_op _k2*2db   
  { t;e+WZkV  
Left l; T.kQ] h2ZG  
  6e.?L  
public : BmGY#D,  
P]b * hC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8*t8F\U#  
FqpUw<]6s  
template < typename T > zOzobd   
  struct result_1 ^ H )nQ  
  { p!]$!qHO (  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u#uT|a.  
} ; F1aI4H<(T  
%qj8*1  
template < typename T1, typename T2 > X=U>r  
  struct result_2 g<&n V>wF  
  { -p\uW 0XA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [h^>Iq (Z  
} ; DsZBhjCB  
a= *qsgPGL  
template < typename T1, typename T2 > e;ej/)no`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b ?-VZA:  
  { Q4vl  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); FJl_2  
} }u aRS9d  
H6I]GcZ$  
template < typename T > ++)3*+N+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S_ Pa .  
  { lE@ V>%b  
  return OpClass::execute(lt(t)); d}`Z| ex  
} 8Q2qroT  
':jsCeSB  
} ; @CJ`T&  
&>]c"?C*  
;5(ptXX1W  
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 8vL2<VT;  
好啦,现在才真正完美了。 /PuN+M  
现在在picker里面就可以这么添加了: Sl RQi:  
cB ,l=/?  
template < typename Right > vm y?8E6+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bb ]r  
  { Sb;=YW 1<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8r46Wr7Q  
} 71GyMtX   
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。 #-*#? -  
0~:Eo89  
Z:2a_A tm  
HpX ;:/I  
;I^+u0ga  
十. bind g* & |Eq/  
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。 c'8pTP%[  
先来分析一下一段例子 c4'k-\JvT  
d@?++z  
v.Y?<=E+<d  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  ~;#OQ[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ZgP~VB0)$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2Vn~o_ga  
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。 +=Q/'g   
我们来写个简单的。 i 6@c@n  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (v'#~)R_`  
对于函数对象类的版本: F^/1 u  
ev}ugRxt|k  
template < typename Func > &eqeQD6  
struct functor_trait *49lM;  
  { [$<\*d/  
typedef typename Func::result_type result_type; ..5rW0lr  
} ; (&)PlIi7  
对于无参数函数的版本: 8w Xnc%  
jrKRXS  
template < typename Ret > UbnX%2TW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Hido[  
  { 1YrIcovi-  
typedef Ret result_type; Z Vin+z  
} ; \[57Dmo  
对于单参数函数的版本: ,R~{$QUl  
k)t_U3i  
template < typename Ret, typename V1 > 7l~d_<h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > H`:2J8   
  { Hv~& RZpe  
typedef Ret result_type; dN%*-p(  
} ; Fzc8)*w  
对于双参数函数的版本: 8`{)1.d5[  
'kC,pN{->  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R iPxz=kr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !)1gGXRY  
  { M:9 6QM~  
typedef Ret result_type; {%"n[DLps  
} ; $q iY)RE  
等等。。。 Q/[g|"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R'udC}  
!pqfx93R*  
template < typename Func > XDtMFig  
struct func_return 1[g -f ,  
  { @  gv^  
template < typename T > WE*L=_zDS  
  struct result_1 /qd5{%:  
  { h| T_ k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %tOGs80_{  
} ; C;UqLMrOI  
LrGLIt`  
template < typename T1, typename T2 > =sYUzYm  
  struct result_2 `Q@w*ta)  
  { p" ;5J+?(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aJ{-m@/ 5  
} ; e}u68|\EC  
} ; 1LK`    
EDA%qNd]j  
S#{jyU9 ]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 b5@sG^  
sYG:\>}ie  
template < typename Func, typename aPicker > R_7[7 /a  
class binder_1 wigs1  
  { j v4O  
Func fn; QH d^?H*  
aPicker pk; GI[TD?s  
public : O?=YY@j  
2I@d=T{K  
template < typename T > $5]}]  
  struct result_1 2I|`j^  
  { c;13V(Djy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bih%hqny  
} ; dKk#j@[n"  
H:k?#7D(  
template < typename T1, typename T2 > yZ:AJNb  
  struct result_2 ms]r1x"  
  { 6/5Xy69:h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =<;C5kSD  
} ; .DX-biX,  
x@)G@'vV|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} JH|]B|3  
@7? O#WmL  
template < typename T > B@ xjwBUk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }mYxI^n  
  { 7K 'uNPC  
  return fn(pk(t)); =] +owl2  
} N8E  
template < typename T1, typename T2 > v:1DNR4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  Nt w?~%  
  { 0z =?}xr  
  return fn(pk(t1, t2)); l"rX'g?  
} TFAd  
} ; +7KRoF|  
 ;H4s[#K  
\V_ Tc`  
一目了然不是么? hjgB[ &U>  
最后实现bind >lV'}0u)  
Nrn_Gy>|D  
;Zy[2M  
template < typename Func, typename aPicker > q21l{R{Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QMhvyzkS  
  { }WV}in0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t+ vz=`  
} A`:a T{j  
W5Uw=!LdEY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =o5|W'>`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 `PUGg[Zx^  
UasU/Q <   
十一. phoenix W>j@E|m$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]<*-pRN  
,x=S)t  
for_each(v.begin(), v.end(), ^?8/9 o  
( ;EB^1*A Ew  
do_ `oU|U!|  
[ dLfB){>S  
  cout << _1 <<   " , " KK}ox%j  
] kK|D&Xy`  
.while_( -- _1), 3`TD>6rs  
cout << var( " \n " ) )kT.3 Q  
) {ldt/dl~  
); bP Q=88*  
6E#znRi6IE  
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: dSI<s^n  
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 6]sP"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 WS ^,@>A  
那么我们就照着这个思路来实现吧: f.Y [2b  
TjE'X2/  
,rS?^"h9  
template < typename Cond, typename Actor > *>h|<|T'  
class do_while mt]^d;E  
  { |[)n.N65 =  
Cond cd; Y:R*AOx  
Actor act; ni85Ne$  
public : IG Ax+3V  
template < typename T > }a%1$>sj  
  struct result_1 GO)5R,  
  { |->C I  
  typedef int result_type; `=$p!H8  
} ; i IM\_<?  
I.[Lv7U-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }/lyrjV  
P-/"sD  
template < typename T > bXi!_'z$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s o1hC  
  { . 1+I8qj  
  do E/zclD5S  
    { 6f:uAFwG  
  act(t); );zLgNx,  
  } X'88W-  
  while (cd(t)); DNr*|A2<  
  return   0 ; <aLS4  
} unih"};ou  
} ; $^_6,uBM[  
GC~nr-O  
_=cU2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jV[;e15+  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 8iTB  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 xnf J ruT  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 uBl&{$<  
下面就是产生这个functor的类: 9a]{|M9  
)$h!lAo  
$J):yhFs e  
template < typename Actor > )8!*,e=4  
class do_while_actor W7. +  
  { fy$?~Ji &  
Actor act; Eq%f`Qg+1E  
public : ^ L]e]<h(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I~;w Q  
{ V) `6  
template < typename Cond > +0?1"2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; D4\[D8pD  
} ;  fDloL  
'b0r?A~c=  
<F8e?xy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 SpImd IpD  
最后,是那个do_ j9rxu$N+  
! B92W  
OD9z7*E@  
class do_while_invoker !,dp/5 V  
  { 8{i O#C  
public : K iEmvC  
template < typename Actor > d@p#{ -  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ZS%W/.?  
  { ;{aGEOP'U  
  return do_while_actor < Actor > (act); `U=Jbdc l3  
} z)(W x">  
} do_; 1BEs> Sm  
'$c9S[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `yP`5a/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 g60k R7;\  
最后来说说怎么处理break和continue l2kGFgc  
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。 DJ DQH\&  
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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