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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0Rze9od]$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {rWFgn4Li  
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, &0QtHcXpR  
^VAvQ(b!:i  
gyAKjLqqpi  
"8YXFg  
  class filler ]eD5It\  
  { ;yVT:qd %  
public : Ij}k>qO/2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~Y /55uC  
} ; 1E|~;wo\  
 f]JLFg7  
! fSM6Vo  
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: %?~`'vYoi  
{'R\C5 :D7  
Bh*7uNM  
Lr}>Md  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xBW{Wyh  
[!CIBK99  
ZJeTx.Gi6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0'O*Y ]h+  
:KL5A1{  
1xF<c<  
Z$&i"1{  
二. 战前分析 H<bK9k)E  
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。 q*B(ZG  
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 h.D*Y3=<  
.ECT  
j,BiWgj$8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !;ipLC;e}  
  /* --------------------------------------------- */ T6=q[LpsKN  
vector < int *> vp( 10 ); aO]FQ#l2b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `OWw<6`k  
/* --------------------------------------------- */ _]~= Kjp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jQLiqi`  
/* --------------------------------------------- */ D%=FCmL5@=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); g<"k\qs7  
  /* --------------------------------------------- */ e$+/;MRq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qqR8E&Y{  
/* --------------------------------------------- */ l{b*YUsz>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BvA09lK  
DHnu F@M  
_[_mmf1;:'  
3vK,vu q  
看了之后,我们可以思考一些问题: c5e  wG  
1._1, _2是什么? ;[>g(W+  
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。 6xsB#v*  
2._1 = 1是在做什么? J&bhR9sF  
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。 rBY{&JhS  
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。 I||4.YT  
j(SBpM  
4Ev#`i3~  
三. 动工 hR1n@/nh  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [O52Bn  
DD]e0 pa  
|-SImxV  
-Bl !s^-'  
template < typename T > L[s8`0  
class assignment KnjowK  
  { [esR!})  
T value; $<N!2[I L  
public : _jr'A-M  
assignment( const T & v) : value(v) {} !33)6*s  
template < typename T2 > a~nErB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #=* y7w  
} ; JM?X]l  
D+"-(k  
&+Iv"9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'QrvkQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ZSo#vQ  
_:Jra  
^`&?"yj<z  
5sc`L  
  class holder S`qa_yI)Ed  
  { Z[{k-_HgAm  
public : @Ht7^rz+S  
template < typename T > Ct)l0J\XH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H ^<LnYZ  
  { 609_ZW;)  
  return assignment < T > (t); 5lc%GJybV  
} FNyr0!t,  
} ; 6mH --!j  
+"Ui @^  
XW*,Lo5>H\  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @\|W#,~  
aN/0'V|&ym  
  static holder _1; 'l| e}eti>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J"&jR7-9  
&S8Pnb)d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zAxscD f'  
而不用手动写一个函数对象。 g[d.lJ=Q-N  
V?*\ISB`}  
.9Y,N&V<H  
M#PutrH  
四. 问题分析 UJWkG^?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 8.'[>VzBL  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [z^db0PU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v,] &[`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 lW!}OzE(m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )O~V3a  
\z4I'"MC.9  
五. 问题1:一致性 !7KSNwGu  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| GkT:7`|C  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~fDMzOd  
}zkMo ?  
struct holder *yx&4)Or  
  { dcGs0b  
  // M^E\L C  
  template < typename T > Hik :Sqpox  
T &   operator ()( const T & r) const 7 q%|-`#  
  { OZ /!= ;  
  return (T & )r; keBf^NY  
} X}/{90UD  
} ; r[TTG0|  
Y<vsMf_U  
这样的话assignment也必须相应改动: YR{%p Zp  
jv C.T]<B  
template < typename Left, typename Right > .=nx5y z  
class assignment qXH\e|  
  { @vC7j>*4B  
Left l; EP|OKXRltA  
Right r; %L\buwjy$  
public : jBTXs5q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H)Zb_>iV  
template < typename T2 >  n]N+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bHi0N@W!vG  
} ; Dj~]]  
;-OnCLr  
同时,holder的operator=也需要改动: hSO(s  
,.cNs5 [t  
template < typename T > WP@IV;i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t#Q" ;e  
  { H.D1|sU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f~RS[h`:  
} !w!}`|q  
qOusO6  
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。 7q'_]$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >z`^Q[  
_msV3JBr  
return l(rhs) = r; oj6b33z  
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。 _m  *8f\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >~g(acH%`x  
L+c7.l.yT  
template < typename Tp > &!y7PWHJ  
class constant_t :< )"G&  
  { q]-CTx$  
  const Tp t; }w#Ek=,s#o  
public : p;GT[Ds^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Y SvZ7G(m>  
template < typename T > '%u7XuU-]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [Ipg",Su;f  
  { r@2{>j8  
  return t; jWg7RuN  
} }SdI _sLe  
} ; {EoRY/]  
#q06K2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;Jn"^zT  
下面就可以修改holder的operator=了 7# /c7   
C/JeD-JG  
template < typename T > S~8w-lG!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6a+w/IO3OU  
  { =*icCng  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zH1pW(  
} 5kK:1hH7  
gbf-3KSp^  
同时也要修改assignment的operator() Myl!tXawe8  
]kN<N0;\d  
template < typename T2 > PP{CK4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DA/l`Pn  
现在代码看起来就很一致了。 ]8}+%P,Q  
sg.8Sd"]7  
六. 问题2:链式操作 QW5S=7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8>E_bxC  
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。 Z$0+jpG_s  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 woHB![Q,  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 %~V+wqu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V-y"@0%1  
9(9+h]h+3  
template < typename T > .%.kEJh`  
struct result_1 Vr1Wr%  
  { ]%{.zl!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x2#5"/~4  
} ; BEQ$p) h  
8sDbvVh1F  
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: 23lLoyN  
r((2.,\Z  
template < typename T > B@:c 8}2.  
struct   ref K/2k/\Jk[_  
  { d6$,iw@>^  
typedef T & reference; 6,ZfC<)  
} ; M~0A-*N  
template < typename T > }@6/sg  
struct   ref < T &> `A]CdgA  
  { %uuh+@/&yz  
typedef T & reference; )JO#Z(  
} ; -xJ_5  
KtT.WHr(m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (RDY-~#~  
B8jSdlvz  
template < typename T > N=>6PLie  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n21Pfig  
  { s`j QX\{  
  return l(t) = r(t); [j6EzMN  
} 4Y):d!'b  
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。 W"m\|x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A@8Ot-t:\2  
;XJK*QDN  
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 r'kUU] j9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cTA8F"UGD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Dq#/Uw#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |H:JwxH  
最后的布局是: F{#m~4O  
                Add LQ,RQ~!  
              /   \ dLtSa\2Hn  
            Divide   5 0WasE1t|  
            /   \ [-Zp[  
          _1     3 +d[A'&"  
似乎一切都解决了?不。 *]ROUk@K=  
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。 bv.DW,l%'  
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。 Q?f%]uGFQ  
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: ugtzF  
}Yi)r*LI3  
template < typename Right > !]%M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tSST.o3  
Right & rt) const C~do*rnM^  
  { G}o?lo\#h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L<kIzB !  
} )Ir_:lk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $/\b`ID  
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。 h'i8o>7  
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。 W\(u1>lj  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 +3HukoR(  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 +N161vo7  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ?[$=5?  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:  0p8Z l  
uCA! L)$  
template < class Action > a,o>E4#c  
class picker : public Action |4UU`J9M  
  { <@B zF0  
public : \htL\m^$9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K !X>k  
  // all the operator overloaded  R^%uEP  
} ; *cjH]MQ0Ak  
e ~X<+3<  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ~c e?xr|  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [C GFzxz$  
U6hT*126  
template < typename Right > ]dXHjOpA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rsbd DTy  
  { x+kP,v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -ff|Xxar{  
} 2<d l23  
kI|Vv90l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KY)r kfo B  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 "3!!G=s P  
M7Pvc%\)  
template < typename T >   struct picker_maker .YvE  
  { }yCw|B|a  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |E\0Rv{H3  
} ; aZ$$a+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > CgLS2  
  { 2b+0}u>a  
typedef picker < T > result; vYh_<Rp5  
} ; NF& ++Vr6  
5zebH  
下面总的结构就有了: %5X}4k!p  
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。 !i0jk,[B=  
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。 /Q7cQ2[EU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ZE#f{qF(  
至此链式操作完美实现。 j@1rVOmK  
d^"dL" Q6m  
#!Iez vWf  
七. 问题3 -*[?E!F  
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。 =AFTB<7-^  
b\/:-][  
template < typename T1, typename T2 > tK<GU.+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const < bHu9D  
  { r]x;JBy  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); < V?CM(1C  
}  N-x~\B!  
{VWUK`3  
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: E$z)$`"1  
0> pOP  
template < typename T1, typename T2 > }*!7 Vrep  
struct result_2 Tct[0B  
  { b8V]/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2.I'`A  
} ; -+1it  
]Gw?DD|Gn  
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? S~"1q 0  
这个差事就留给了holder自己。 b P>!&s_  
    ILt95l  
 } z4=3 '  
template < int Order > UOn L^Z}  
class holder; %IS'R`;3  
template <> yVThbL_YJ  
class holder < 1 > 7w7mE  
  { gf!hO$sQ3  
public : =<-tD<  
template < typename T > 55vpnRM  
  struct result_1 Z+!3m.q  
  { aqvt$u8  
  typedef T & result; >3H/~ Y  
} ; tuA,t  
template < typename T1, typename T2 > *_<P% J  
  struct result_2 1sFTXl  
  { WA-` *m$v  
  typedef T1 & result; Az.k6)~  
} ; m178S3  
template < typename T > K 7)1wiEj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dhe?7r ]u  
  { 9wP_dJvb  
  return (T & )r; 7s%DM6li 6  
} C24[brf  
template < typename T1, typename T2 > gY AXUM,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8?S32Gdu  
  { QMI&?Q:=  
  return (T1 & )r1; V:h-K`~ /  
} R9SJ;TsE  
} ; KWU ~QAc  
&Z682b$  
template <> <uP>  
class holder < 2 > 8y}9X v  
  { DXlP (={*  
public : E3gR%t  
template < typename T > .O [RE_j  
  struct result_1 `BKo`@  
  { [GeJn\C_?  
  typedef T & result; T>(nc"(  
} ; \Q"o\:IoIT  
template < typename T1, typename T2 > [>"bL$tlo*  
  struct result_2 6JWCB9$4  
  { k%\_UYa  
  typedef T2 & result; **rA/*Oc  
} ;  `"v5bk  
template < typename T > .BGM1ph}~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "|CzQ&e  
  { *F+t`<2  
  return (T & )r; QRnkj]b  
} ~je#gVoUR  
template < typename T1, typename T2 > JGPLVw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >=hO jV;  
  { UhCE.# U  
  return (T2 & )r2; eR r.j  
} 0$3\D S<E  
} ; QRj>< TKi  
{aI8p}T  
r]eeKV,{p  
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> >。 >9c$2d|>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]!J 6S.@#+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 27*u^N*z@  
jw$3cwddH  
return l(i, j) = r(i, j); 4C^;lK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) P"0S94o:5J  
O=}4?Xv  
  return ( int & )i; '~i} 2e.  
  return ( int & )j; wZVY h  
最后执行i = j; P0J3ci}^  
可见,参数被正确的选择了。 HlqvXt\  
Ktg{-Xl  
9I8{2]  
>N>WOLbb7(  
\P]w^  
八. 中期总结 Ev;HV}G  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: }f)$+mi  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *6~ODiB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F)/}Q[o8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor JqTkNKi/s  
&P&LjHFK  
V6"<lK8"  
7QP%Pny%  
R6HMi#eF  
<}-[9fW  
九. 简化 Pg" uisT#>  
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。 9Vz1*4Ln  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 h)BRSs?v_D  
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: Q[^IX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zCKZv|j6  
  +-*/&|^等 {J q[N}  
2. 返回引用。 T;jp2 #  
  =,各种复合赋值等 kM5N#|!  
3. 返回固定类型。 \o9-[V#Gm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hK"hMyH^  
4. 原样返回。 Ei2Y)_   
  operator, 78>)<$+d  
5. 返回解引用的类型。 an^"_#8DA@  
  operator*(单目) `m?%{ \  
6. 返回地址。 U>6MT@\  
  operator&(单目) !)RND 6.  
7. 下表访问返回类型。 2yR*<yj  
  operator[] + 8 5]]}I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2<wuzP|  
  operator<<和operator>> -}0S%|#m  
?ix--?jl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 -frmvNJ F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ARAC'F0  
Rkm1fYf  
template < typename Left > WS8m^~S@\  
struct value_return )%x oN<  
  { ^D\1F$AjC  
template < typename T > xc[@lr  
  struct result_1 IW3ZHmrpA  
  { ]&\HAmOQS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4k_&Q?1  
} ; zQ9"i  
$j:$ `  
template < typename T1, typename T2 > -_Pd d[M  
  struct result_2 Qk<W(  
  { o9G%KO&;D,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L^} Z:I  
} ; c4ptY5R),  
} ; S!<YVQq  
lxy_O0n  
|t*(]U2O0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t m?[0@<s  
n"8vlNeW  
下面我们来剥离functor中的operator() IY6DZP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 24PEt%2  
3TqC.S5+  
return l(t) op r(t) A<l8CWv[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jZeY^T)f"  
return op l(t) tGnBx)J|  
return op l(t1, t2) #pu6^NTK  
return l(t) op bqp6cg\p  
return l(t1, t2) op XJy~uks,  
return l(t)[r(t)] zb.^ _A  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "OF4#a17  
!s pp*Q)#\  
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: Ig75bZz   
单目: return f(l(t), r(t)); occ^bq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OQMkpX-dH  
双目: return f(l(t)); I&~kwOP  
return f(l(t1, t2)); \Zz"%i  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]|62l+  
bVmHUcR0  
struct meta_divide ZC 7R f  
  { S[,!  
template < typename T1, typename T2 > ^;jJVYx-PP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^T@ (`H4@  
  { bh|M]*Pq  
  return t1 / t2; yQE|FbiA  
} eznt "Rr2  
} ; O*{<{3  
Pe6}y  
这个工作可以让宏来做: "*W:  
Q\Dx/?g!vx  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z<aBGG  
template < typename T1, typename T2 > \ 2g~qVT,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; RUqN,C,m5I  
以后可以直接用 i'9aQi"G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >p#`%S  
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 %jz]s4u$5j  
(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。。。) 51j5AbFQ"  
)QYg[<e6  
)[RLCZ  
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 koOkm:(,  
$U%M]_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z- |.j^n  
class unary_op : public Rettype Y,Dd} an  
  { 3qJOE6[}%  
    Left l; hw! l{yv  
public : C'&)""3d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !z">aIj\6  
G2 A#&86J{  
template < typename T > it]im  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }5c%v1  
      { i!g}PbC[  
      return FuncType::execute(l(t)); r09gB#K4  
    } 873$EiyXR  
zQ3m@x  
    template < typename T1, typename T2 > +GCN63 nX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {hQ0=rv<  
      { a(AKVk\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,Y *unk<S  
    } f%vJmpg  
} ; G165grGFd  
~hK7(K  
F. 5'5%  
同样还可以申明一个binary_op Z(DCR/U=(>  
d: D`rpcC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o V"d%ks  
class binary_op : public Rettype xxjg)rVuy  
  { YXCltM E  
    Left l; sd4eJ  
Right r; aT}Mn(F*?  
public : Gl8D GELl;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D4,kGU@  
;1qE:x}'H  
template < typename T > 8B#;ffkmN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tLCu7%P>  
      { 6v8HR}iK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 58xaVOhb  
    } Ku;|Dz/=o  
MKVz'-`u  
    template < typename T1, typename T2 > 9R_2>BDn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9/A$ 3#wF  
      { 5=/&[=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /`(Kbwh   
    } 0XouHU  
} ; _vOV(#q2a  
,n\"zYf ]^  
_Z~cJIEU  
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 =KQQS6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wEju`0#;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O-m=<Fk> D  
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。 8Aq [@i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5)h#NkA\J  
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。。。 &L7u//  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C]S~DK1  
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) Br/qOO:n$}  
下面是修改过的unary_op 6oTWW@  
{g8uMt\4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > kk|7{83O  
class unary_op G!]%xFwYa  
  { ,RmXZnWY  
Left l; Pdgn9  
  $ti*I;)h4  
public : U'(Exr[  
E/bIq}R6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K:!){a[  
Xge]3Ub  
template < typename T > =BD}+(3  
  struct result_1 0$=Uhi  
  { ?O(@BT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d)@Hx8  
} ; EY3x o-H  
(!b_o A8V  
template < typename T1, typename T2 > UI:YzR  
  struct result_2 SZUhZIz&  
  { \YUl$d0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'XW[uK]w)  
} ; >?Y)evW  
05sWN0  
template < typename T1, typename T2 > Z_b^K^4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1D2Uomd(  
  { $;O-1# ]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #h,7dz.d  
} *"cK_MH/o  
E} Ir<\  
template < typename T > X;2I' Kg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Za,MzKd=  
  { 6yDj1PI  
  return OpClass::execute(lt(t)); g%C!)UbT  
} K4T#8K]aZF  
$}&r.=J".  
} ; cnJL*{H<2  
'5^$v{  
g/*x;d=  
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 m(2(Caz{  
好啦,现在才真正完美了。 6d4e~F  
现在在picker里面就可以这么添加了:  Om%HrT  
9NUft8QB  
template < typename Right > \R"}=7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ceiUpWMu,  
  { kXj rc  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,E7+Z' ;  
} (tZ#E L0  
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。 l'yX_`*Iq  
:+ASZE.  
U2Uf69R  
7CKpt.Sz6  
cZ8lRVaWW  
十. bind |\HYq`!g%7  
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。 ~Te9Lq|  
先来分析一下一段例子 WUC-* (  
'eM90I%(  
t1LIZ5JY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =1!,A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \VL_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )7X+T'?%  
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。 CsJ38]=Mt  
我们来写个简单的。 kzky{0yKk=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O"'.n5>:`  
对于函数对象类的版本: _'eG   
|)%]MK$;  
template < typename Func > /6?A#%hc  
struct functor_trait ,s=jtK  
  { gzHMZ/31  
typedef typename Func::result_type result_type; @M]uUL-ze  
} ; $ 12mS  
对于无参数函数的版本: ;Avz%2#c`  
YwbRzY-#F  
template < typename Ret > d]3c44kkK{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^A&i$RRO  
  { .,-,@ZK  
typedef Ret result_type; .2K4<UOAbm  
} ; ,5Vc  
对于单参数函数的版本: >rbHpLm1`  
8Ce|Q8<8]  
template < typename Ret, typename V1 > y15 MWZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [>P9_zID  
  { $A4rdhvd  
typedef Ret result_type; jb~W(8cj  
} ; tEU}?k+:j)  
对于双参数函数的版本: 8LI aN}  
dwH8Zg$B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T9s$IS,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P M x`P B  
  { d65fkz==A)  
typedef Ret result_type; S_Tv Ix/7&  
} ; X2RM*y|  
等等。。。 /0S2Om h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k`j>lhH  
J 8!D."'Q0  
template < typename Func > zRO-oOJ  
struct func_return \(4"kY_=  
  { Dw%V.J/&o  
template < typename T > 2 }9of[  
  struct result_1 (31ia"i%  
  { c `[,>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "w PA;4VQ  
} ; Fwu:x.(  
sIVVF#0}]  
template < typename T1, typename T2 > z%4E~u10  
  struct result_2 {Df97n%h;  
  {  #  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1 #zIAN>  
} ; N WSm  
} ; .=~-sj@k  
gs xT  
Q3@MRR^tY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 k$ ya.b<X/  
{OH @z!+d  
template < typename Func, typename aPicker > !Q/%N#  
class binder_1 s8r|48I#;  
  { G{ |0}  
Func fn; *A^j>lV  
aPicker pk; S= NGJ 0  
public : WxLmzSz{xD  
RJYB=y8l  
template < typename T > P"Scs$NOU?  
  struct result_1 bNH72gX2Yh  
  { tom1u>1n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; P' ";L6h  
} ; @]{+9m8G@  
vU4Gw4  
template < typename T1, typename T2 > 0mb|JoE(  
  struct result_2 tny^sG/'  
  {  L+=pEk_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \! *3bR  
} ; n?UFFi+a  
Gp l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3d1$w  
@4O;dFOQ)  
template < typename T > 4!q4WQ ;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y=NXfTc  
  { ;Dw6pmZ  
  return fn(pk(t)); \*wQ%_N5  
} ~ z< &vQ=  
template < typename T1, typename T2 > #`g..3ey  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /'[m6zm]  
  { w[K!m.p,u  
  return fn(pk(t1, t2)); C;m,{MD  
} 9<" .1  
} ; (t.OqgY  
qe/|u3I<lF  
7_=7 ;PQ<  
一目了然不是么? nfldj33*  
最后实现bind ]_hrYjX;  
sy\w ^]  
wU"0@^k]<  
template < typename Func, typename aPicker > k2-:! IE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) FFG/v`NM  
  { L[j73z'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9 rMP"td  
} A>bpP  
ycD}7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 51)Q&,Mo#  
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。 "mk4O4dF  
tM% f#O  
十一. phoenix TJ5g? #Wul  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7CGxM  
G1!yPQa7d  
for_each(v.begin(), v.end(), l%f &vOcd  
( ytDp 4x<W)  
do_ 7 6} a  
[ `R\nw)xq  
  cout << _1 <<   " , " Miw*L;u@W  
] xn &$qLB  
.while_( -- _1), @)IHd6 R  
cout << var( " \n " ) w,s++bV;L  
) ./KXElvQ%  
); TV['"'D&i  
6m\MYay  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: QAk.~ ob  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor wnPg).  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 liuw!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yu~o9  
AeZ__X  
/uNgftj  
template < typename Cond, typename Actor > W5f|#{&L:  
class do_while Eq\PSa=gz  
  { .boBo$f  
Cond cd; 6^Q/D7U;s  
Actor act; a*D])Lu[  
public : XMLJ X~  
template < typename T > \ y^Ho1Fj  
  struct result_1 p$:ERI  
  { k0/S&e,*  
  typedef int result_type; \-h%z%{R  
} ; MT3TWWtZ:  
Mx]![O.ye  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HtN!Hgpwg  
-aV!ZODt  
template < typename T > A><q-`bw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l$\OSG  
  { P{gGvC,  
  do B(zcoWQ*B  
    { GdlzpBl  
  act(t); T`7HQf ;  
  } oRALhaI  
  while (cd(t)); Z=|NoDZ  
  return   0 ; yPmo@aw]1  
} ~CRd0T[^  
} ; PL}c1Ud  
W74Y.zQ  
M];?W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). N}/|B}  
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。 h;lg^zlTb  
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。 "{@Q..hxC  
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。 ) u(Gf*t  
下面就是产生这个functor的类: 5L!cS+QNU  
:ot^bAyt|  
je[1>\3W  
template < typename Actor > e*Gt%'  
class do_while_actor 2K~<_.S  
  { ]}za  
Actor act; JK/VIu&!  
public : /E32^o|,>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *%#Sa~iPo  
zF([{5r[!)  
template < typename Cond > 6`JY:~V"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YR? ujN  
} ; V:Lq>rs#  
8=T[Y`;x  
#sRkKl|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |RS(QU<QE  
最后,是那个do_ \Aa{]t  
)/vse5EG+  
Ig{ 3>vB  
class do_while_invoker "rJJ~[Y  
  { x&4gy%b  
public : O'L9 s>B  
template < typename Actor > !!we4tWq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const EG&97l b  
  { dJ|/.J$d  
  return do_while_actor < Actor > (act); }NgevsV>;  
} kHhxR;ymA7  
} do_; {)5tov1  
n]Z() "D  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |vUjoa'.7E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v&]k8Hc-  
最后来说说怎么处理break和continue ~ 5@bW J  
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。 wa f)S=  
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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