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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q&Sd+y&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D L_{q6ZK  
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, 8oG0tX3i  
8H3|i7.1h  
@eN x:}  
)eNR4nF  
  class filler maLKUSgo  
  { uYlC*z{  
public : }u&.n pc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ewqfs/  
} ; ^0 R.U+?+  
<8[BB7  
BhkJ >4#  
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: nZa.3/7dJ  
z!5^UD8"W  
mxhO: .l  
sn&y;Vc[$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `'[u%UE  
u=feR0|8  
F_=RY ]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 b w!;ZRK  
[rv"tz=  
5C/W_H+9iK  
Lc6Wj'G G  
二. 战前分析 xR2E? 0T  
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。 a&~d,vC  
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 T9\wkb.  
\X5{>nNh  
bort2k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jQzq(oDQw  
  /* --------------------------------------------- */ ua*k{0[  
vector < int *> vp( 10 ); AoL4#.r3H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [Z|R-{"  
/* --------------------------------------------- */ V2cLwQ'0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n'{cU(  
/* --------------------------------------------- */ 5bX SN$7|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c4oQ4  
  /* --------------------------------------------- */ jEsP: H(0^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); S,m)yh.  
/* --------------------------------------------- */ Mxn>WCPo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @.T '>;izr  
ahA21W` k  
Zf |%t  
kt.z,<w5O  
看了之后,我们可以思考一些问题: W~+ ] 7<  
1._1, _2是什么? XKB)++Q=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 tT87TmNsA  
2._1 = 1是在做什么? |ul25/B B  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Mo|[Muj8b  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 <\GP\G  
2J =K\ L  
Od70w*,  
三. 动工 Z:W6@j-~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *{8K b>D  
Eym<DPu$n  
hm>JBc:n-  
`uy)][j-  
template < typename T > ,qV8(`y_  
class assignment f8kPbpV,  
  { .{x-A{l  
T value; 9l9 nT  
public : Ub*Gv(Pg  
assignment( const T & v) : value(v) {} zE5%l`@|o  
template < typename T2 > 9(DS"fgC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $-m@cObw!.  
} ; \];0S4SBy  
N"/jn_>+j  
$Zp\^cIE+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z9pv|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bl NJ  
u HqPb8  
~~k_A|&  
rvuskXdo  
  class holder MZ o\1tU-i  
  { z=B*s!G  
public : $^?"/;8P5  
template < typename T > %KK6}d #  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  {A]"/AC  
  { Y&KI/]ly,L  
  return assignment < T > (t); \ni?_F(Y  
} A;n3""  
} ; PjNOeI@G  
w~hO)1c],:  
"2q}G16K  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:  fy" q  
6/Y3#d  
  static holder _1; `z%f@/:fG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4Tgy2[D?q  
2{Nv&ZX?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y%y=  
而不用手动写一个函数对象。 z&[Rw<{Psb  
dO}6zQ\  
a]-F,MJ  
<QFT>#@T  
四. 问题分析 }.ZX.qYX  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 %!I7tR#;  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Gs;wx_k^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .dX ^3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hAtf)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b?eIFI&w^l  
\,)('tUE  
五. 问题1:一致性 L,c@Z@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| r18eu B%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 reJw&t}Q  
Z8*E-y0  
struct holder Aon 3G  
  { ste0:.*qb  
  // Jt5\  
  template < typename T > <VI.A" Qk~  
T &   operator ()( const T & r) const p A7&  
  { UIgs/  
  return (T & )r; cO%-Av~P  
} IHHL. gT  
} ; ?aOx b  
F \6-s`(  
这样的话assignment也必须相应改动: chk1tFV  
X c~yr\%]  
template < typename Left, typename Right > xR}^~14Bz  
class assignment U Hh  
  { (~ro_WC/I  
Left l; ,Z*&QR  
Right r;  #v+ 2W  
public : N\{Xhr7d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  @v &hr  
template < typename T2 > )(yD"]co  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ci*rem  
} ; y(/"DUx  
F!.Z@y P  
同时,holder的operator=也需要改动: Qc1NLU9:  
KSkT6_<  
template < typename T > 0N.B =j|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oS3'q\  
  { 1) 7n (  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vOIK6-   
} A) {q 7WI  
& -L$B  
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。 -{[5P!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .kKU MyW(  
=hD@hQ i  
return l(rhs) = r; :Z)a&A9v  
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。 r ,I';vm<`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *UBukn  
RlW0U-%u  
template < typename Tp > !YX$4_I  
class constant_t d[K71  
  { &h^E_]P  
  const Tp t; }#%3y&7M7  
public : A$d)xq-]K  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *} @Y"y  
template < typename T > Wk<heF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Xc8r[dX  
  { Lv;% z  
  return t; b)ytm=7ha  
} ^#-d^ )f;  
} ; *UL++/f  
~4gOv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *iLlBE  
下面就可以修改holder的operator=了 Z*uv~0a>9Q  
I_h u s  
template < typename T > Z[9) hGh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _yx~t  
  { 8(d Hn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0QJ :  
} DpD19)ouy  
RHO | g0  
同时也要修改assignment的operator() rdj_3Utv  
fv@mA--  
template < typename T2 > 3an9Rb V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } YA+jLy6ZL  
现在代码看起来就很一致了。 Qc4r?7S<  
lL8pIcQW  
六. 问题2:链式操作 rK` x<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P ?^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。  SXqWq  
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。 Uk1|y\  
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@,n]"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H){}28dX  
<O<Kf:i&c1  
template < typename T > |h^[/  
struct result_1 6ij L+5  
  { {*yFTP"93  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ws/e~ T<c  
} ; 69q#Zw[,,  
# <?igtUO  
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: +"mS<  
l<3X:)  
template < typename T > )NF5,eD  
struct   ref b@v_db]|t.  
  { q8Jhs7fv  
typedef T & reference; "rl(%~Op  
} ; "aL.`^.  
template < typename T > x."R_>  
struct   ref < T &> {beu  
  { D;1?IeS  
typedef T & reference; `GDWy^-Q+!  
} ; |.#G G7F^S  
nj1TX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I8x,8}o>V  
w]@H]>sHd  
template < typename T > (r6'q0[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Aj{c s  
  { CJa`[;i0y  
  return l(t) = r(t); pH9xyN[:a  
} % _.kd"  
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。 Bm>>-nG;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rtSG- _[i  
\=1$$EDS9  
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 iY,Ffu E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZA1:Y{ V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ']bw37_U,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ! V^wq]D2  
最后的布局是: 4 EE7gkM5  
                Add Tv[| ^G9x  
              /   \ Tv[h2_+E  
            Divide   5 a Fh9B\n  
            /   \ y:HH@aa)  
          _1     3 Sj'Iz #  
似乎一切都解决了?不。  Y+d+  
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。 OA7YWk<K  
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。 *SK`&V  
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: $,.XPK5Q u  
]Y3NmL  
template < typename Right > =?3b3PZn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const IRknD3LX  
Right & rt) const u~xfI[8C  
  { ;!hwcOkX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]qd$rX   
} &wa2MNCG8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c 8t  
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。 Y&uwi:_g  
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。 h}y]Pt?  
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。 %O|+` "  
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。 0SV<Pl^  
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? eF"k"Ckt'  
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: Yi?v |H<a  
5i@WBa  
template < class Action > 41v#|%\w  
class picker : public Action 1j*E/L  
  { <*Gd0 v%  
public : a$=He   
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^qY?x7mx1  
  // all the operator overloaded V8hmfV~=]P  
} ; F$j?}  
G"F)t(iX  
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。 g-~]^$  
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: aGAeRF  
["_+~*  
template < typename Right > I~ 1Rt+:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m9=93W?   
  { Pi hpo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Xaw ~Hh)  
} GU|(m~,`  
H?_wsh4J  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #|"M  
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。 (zX75QSKV  
*!.anbo@?z  
template < typename T >   struct picker_maker 8|{d1dy  
  { K`0'2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ffQm"s:P  
} ; :+_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > eakQZ-Q  
  { r3NdE~OAi  
typedef picker < T > result; "x0/i?pqa  
} ; D0}r4eA  
/o^/ J~/3  
下面总的结构就有了: _+9o'<#u(  
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。 >} E  
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。 G3o`\4p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }60/5HNr  
至此链式操作完美实现。 g/ 4ipcG;N  
Z,oCkv("n  
w|1O-k`  
七. 问题3 Mi} .  
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。 n%6ba77  
*zwo="WA\t  
template < typename T1, typename T2 > mndKUI}d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OH13@k  
  { fXe$Ug|5a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); qg2Vmj<H  
} {kghZur  
Vb)NWXmyu  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: aL&nD1f=!-  
 20]p<  
template < typename T1, typename T2 > ?IG[W+M8  
struct result_2 8},:  
  { DLN zH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q+BG  
} ; 3T/&T`T+c  
@1A.$:  
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? "&/lF[q  
这个差事就留给了holder自己。 @A|#/]S1  
    &~c`p[  
W9QVfe#s  
template < int Order > dJe 3DW :  
class holder; uO)vGzt3^x  
template <> 2;K2|G7  
class holder < 1 > &O5O@3:7]  
  { `n RF"T_  
public : 8O_yZ ~Z4  
template < typename T > Us.k,  
  struct result_1 Ae%AG@L  
  { _\gCdNrD  
  typedef T & result; @*E=O|  
} ; Sf*gAwnW  
template < typename T1, typename T2 > Q ZC\%X8j  
  struct result_2 (^"2"[?a  
  { (((|vI3 <  
  typedef T1 & result; y'!"GrbZ  
} ; uvAJJIae'  
template < typename T > DkSs^ym  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uu.}<VM.1  
  { ?r{hrAx  
  return (T & )r; fB 0X9iV6j  
} 6OB3%R'p  
template < typename T1, typename T2 > h\2iArw8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g;Zy3   
  { kA> e*6  
  return (T1 & )r1; /I((A /ks  
} yp[,WZt  
} ; .%!^L#g  
TT no  
template <> kE:{#>[Uz  
class holder < 2 > OIIA^QyV  
  { J0imWluhQ  
public : tH~>uOZW  
template < typename T > 4bcd=a;  
  struct result_1 ?E<9H/  
  { #q>\6} )  
  typedef T & result; E3] 8(P%D-  
} ; :5F(,Z_  
template < typename T1, typename T2 > l"7#(a  
  struct result_2 U~d%5?q  
  { 'Z]wh.]T  
  typedef T2 & result; NTEN  
} ; rHi4Pw{L  
template < typename T > dtE"1nR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NwxDxIIH/)  
  { '\GU(j  
  return (T & )r; 1:r#m- \  
} _u'y7-  
template < typename T1, typename T2 > Uy.ihh$I-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^^lx Ot  
  { :[CEHRc7x  
  return (T2 & )r2; mlPvF%Ba  
} ! >V)x  
} ; , 6Jw   
_''un3eCY  
/\;m/cwrl"  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 MMUlA$*t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: l|{[vZpT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: nW} s  
xQ2: tY#?  
return l(i, j) = r(i, j); :wN !E{0j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1Vx5tOq  
D1 $ER>  
  return ( int & )i; ~L>86/hP,N  
  return ( int & )j; 0m=57c$O  
最后执行i = j; n @,.  
可见,参数被正确的选择了。 CxN xb)c &  
pp@B]We  
Ni%@bU $  
@SyL1yFX  
7xQ:[P!G+  
八. 中期总结 hu1ZckIw?  
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: rL&Mq}7QK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 jE wt1S V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c&x1aF "B  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Br15S};Ce  
z{FFTb^B  
2Y<]X7Ch:  
FE]UqB  
oH!O{pQK}  
,QpFVlPU  
九. 简化 gWoUE7.3`  
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。 ~ rQ,%dH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?Pa(e)8\  
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: u>G9r#~`k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9zS   
  +-*/&|^等 x(xi%?G  
2. 返回引用。 `R>z{-@=  
  =,各种复合赋值等 KQvSeH>r  
3. 返回固定类型。 "wuO[c&%/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jd,i=P%  
4. 原样返回。 ~%C F3?e6  
  operator, [0hahR  
5. 返回解引用的类型。 Lr 5{c5M  
  operator*(单目) <,rOsE6  
6. 返回地址。 O`@- b#  
  operator&(单目) =<#G~8WYz  
7. 下表访问返回类型。 U4^c{KWS  
  operator[] T1*.3_wtP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k].swvIi  
  operator<<和operator>> D7T|K :F)  
E>f{j:M  
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。 l)dE7$H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $B_%MfI  
gua7<z6=eh  
template < typename Left > HZZZ [km  
struct value_return P.5l9N s(O  
  { L<0_e^8  
template < typename T > # =tw ,S  
  struct result_1 Z/:F)c,x  
  { O,|NOz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aK95&Jyw&  
} ; hc+B+-,  
>X eXd{$  
template < typename T1, typename T2 > (tOhuSW  
  struct result_2 G_J}^B*?%v  
  { ]K*R[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gwQMy$  
} ; iB"ji4[z  
} ; abm 3q!a-  
Um 6}h@>  
lZ.lf.{F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TH'8^wf  
[A/2 Ms  
下面我们来剥离functor中的operator() RJzIzv99m  
首先operator里面的代码全是下面的形式: kHylg{i{"  
#IZh}*$  
return l(t) op r(t) r A(A$VR  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "mQcc }8  
return op l(t) :;yrYAyT3  
return op l(t1, t2) }O>1tauI  
return l(t) op `G/g/>y  
return l(t1, t2) op MO0NNVVi%U  
return l(t)[r(t)] Y`(Ri-U4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u*;H$&  
Wm`*IBWA  
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: p\&/m  
单目: return f(l(t), r(t)); !?0C(VL(:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;'8Wl  
双目: return f(l(t)); N+B!AK0.  
return f(l(t1, t2)); HXSryjF?  
下面就是f的实现,以operator/为例 "q+Z*   
g.@[mf0r  
struct meta_divide #jrlNg4(  
  { H~nX! sO  
template < typename T1, typename T2 > +cqUp6x.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i79$D:PcLa  
  { )Yy5u'}  
  return t1 / t2; 1xd6p  
} T+@i;M  
} ; 1x;@BV  
Ca5#'3Eh  
这个工作可以让宏来做: >Ti%Th,  
J ( d[05x0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ih|4ISI  
template < typename T1, typename T2 > \ [)s4:V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~Yi4?B<  
以后可以直接用 g^(gT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c{I]!y^!  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 zpT^:Ag  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) qi7C.w;  
U\H[.qY-  
.=J- !{z  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 o cW~I3  
6,q_ M(;c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7;AK=;  
class unary_op : public Rettype I V# 8W  
  { UtTlJb{-j  
    Left l; CU\gx*=E  
public : # euG$(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `x/i1^/_@  
x>Q% hl  
template < typename T > ' Xj^cX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d=qVIpZ  
      { PHqg~q;*  
      return FuncType::execute(l(t)); /qy6YF8;y  
    } m\XsU?SuX  
!>> A@3  
    template < typename T1, typename T2 > %K|f,w=m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M' z.d  
      { g^+p7G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); LxhS 9  
    } (KyOo,a  
} ; B2Y.1mXq  
NL$z4m0  
}k-8PG =  
同样还可以申明一个binary_op ^rO"U[To  
E#:!&{O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =EFh*sp  
class binary_op : public Rettype _MTZuhY  
  { 2A~o)7JaZ  
    Left l; \]f+{d- &  
Right r; j AOy3c  
public : dv\bkDF4A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1gkpK`u(B  
M9R'ONYAa  
template < typename T > Eqz|eS*6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (JlPe)Q5  
      { z+Fu{<#(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ut\:jV=f  
    } Gm:s;w-;v  
%6uZb sa  
    template < typename T1, typename T2 > er7(Wph  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sk39[9  
      { A/2$~4,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jOzXyDq  
    } O)vGIp?f't  
} ; L5I!YP#v  
X;W0r5T  
TS|Bz2(  
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 hxMRmH[f:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .cJoNl'q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U~?VN!<x[  
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。 LJ~#0Zu?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E7iAN\vo  
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。。。 3W[?D8yi)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D tZ?sG  
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) a)pc+w#  
下面是修改过的unary_op mbkt7. ,P  
a($7J6]M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (@XQ]S}L  
class unary_op aUEr& $  
  { ,b!D8{W"N  
Left l; V 9$T=[  
  |;~=^a3?q  
public : i8e*9;4@  
T{Xd>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P1rjF:x[*  
o{#aF=`{  
template < typename T > ?V!5VHa  
  struct result_1 P'tXG  
  { \DujF>:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uOzoE_i  
} ; G$TO'Ciu:  
MF<ZB_@  
template < typename T1, typename T2 > ]?1_.Wjtt  
  struct result_2 ^PNDxtd|v  
  { k5aB|xo  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @z ",1^I  
} ; J";N^OR{A%  
hQj@D\}  
template < typename T1, typename T2 > } uS0N$4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N!~]D[D  
  { ;]grbqXVE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 41Q 5%2  
} $L0sBW&  
I m I$~q'  
template < typename T > 8k-]u3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I?PqWG!O  
  { EB!ne)X  
  return OpClass::execute(lt(t)); nX3?7"v  
} ?lD)J?j  
`OMX 9i  
} ; b;jdk w|  
$k0(iFzR1  
H; \C7w|  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug j8Z;}Ps  
好啦,现在才真正完美了。 K\9CW%W  
现在在picker里面就可以这么添加了: E} XmZxHV  
0ex.~S_Oj4  
template < typename Right > \7b, Mz!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [k%hl`}  
  { *V',@NH#Os  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ni{'V4A  
} H@@ 4n%MK  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \B~ g5}=  
7u&l]NC?y  
f:+/= MW  
uc+{<E3,%  
oB5\^V$  
十. bind Ph""[0n%o  
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。 O>pX(DS L  
先来分析一下一段例子 4@fv%LOQo  
_N|%i J5  
Ga02Zk  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #<[&Lw  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !0?o3,of-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^7+;XUyg  
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。 'u v=D  
我们来写个简单的。 d*s*AV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: EP@u4F  
对于函数对象类的版本: ![K\)7iKo  
JS ^Cc  
template < typename Func > n-8/CBEH(  
struct functor_trait _[&V9 Jt  
  { N,qo/At}R[  
typedef typename Func::result_type result_type; }_KzF~  
} ; m0;j1-t  
对于无参数函数的版本: o%~fJx:]y  
8WQ#)  
template < typename Ret > #[9UCX^=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lfDd%.:q4S  
  { _1E c54D  
typedef Ret result_type; 13F]7l-#  
} ; @Nsn0-B?ne  
对于单参数函数的版本: (n7xYGfYS  
8%B_nVc  
template < typename Ret, typename V1 > 9R8q+2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4!{lySW  
  { ;iX~3[]  
typedef Ret result_type; r2\%/9uO  
} ; r]cq|Nv8:  
对于双参数函数的版本: hOk9y=  
 Rw0|q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <J+Oh\8tad  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rd0Fd+t/  
  { vVo'f|fW  
typedef Ret result_type; 3?V'O6  
} ; G@ ot^n3  
等等。。。 trrNu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .q MxShUU  
&j:prc[W  
template < typename Func > 'e]>lRZ  
struct func_return 8[J%TWq%9  
  { 05ClPT\BCr  
template < typename T > `Z,WKus  
  struct result_1 ek<B=F  
  { of*T,MUI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uQdH ():  
} ; TfZM0Wz  
4_-&PZ,d  
template < typename T1, typename T2 > 3LfF{ED@  
  struct result_2 m]U  
  { K>.}>)0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wX)'1H):T  
} ; zNo,PERG  
} ; @Ik5BT  
o`Z3}  
aMe &4Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IQ\!wWKmY  
&_Cc  
template < typename Func, typename aPicker > ib(|}7Je  
class binder_1 iWjNK"W  
  { 'Iw`+=iVz  
Func fn; p]S'pzh  
aPicker pk; A<c<!N  
public : ktqFgU#rT  
,X_3#!y  
template < typename T > &cyB}Gv  
  struct result_1 d>F7i~W  
  { ;/+<N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [/hoNCH!  
} ; zu?112-v2  
-x6_HibbD  
template < typename T1, typename T2 > [x 7Rq_^  
  struct result_2 )2y [#Blo  
  { ! U@ETo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NqF*hat  
} ; [\Wl~ a l  
moFrNcso  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Jk}3c>^D  
?& :N|cltD  
template < typename T > I \1E=6"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dl=)\mSFjF  
  { 90+Vw`Gz=  
  return fn(pk(t)); /'{vDxZf R  
} <fBJ@>  
template < typename T1, typename T2 > tBzE(vW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [K #$W  
  { XO?WxL9k]  
  return fn(pk(t1, t2)); SPb`Q"  
} g~21|Sa$[  
} ; pSQ2wjps  
,Zie2I?q  
m %+'St|qr  
一目了然不是么? qh>An;:u  
最后实现bind j^#\km B  
+/$&P3  
^-?^iWQ G  
template < typename Func, typename aPicker > (BH<\&yHE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) n+=7u[AZi  
  { ).,twf58  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <k1muSe  
} Yqh-U%"'  
ES,JdImZ|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k"[AV2UW1  
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。 *fi`DiO  
,.{M1D6'R`  
十一. phoenix W="pu5q$5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rJf{YUZe  
BPW.&2?<  
for_each(v.begin(), v.end(), @)Vb?|3  
( nO6UlY  
do_ x!S}Y"  
[ FiRe b3zR  
  cout << _1 <<   " , " A1B[5a*o!  
] _\dC<K *>  
.while_( -- _1), L8.A|  
cout << var( " \n " ) :twp95{R1  
) ^0_>  
); p\~ a=  
)ty>{t  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: h{HpI 0q4  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor arKf9`9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M3KK^YRN  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  -+qg  
BuM #&]s  
0*P-/)o x  
template < typename Cond, typename Actor > gmTBp}3  
class do_while ]c_lNHssmq  
  { ~,F]~|U7l  
Cond cd; #bGYHN  
Actor act; # r>)A  
public : yAGQD[ih  
template < typename T > =?Co<972Z  
  struct result_1 Q!-"5P X  
  { yWc%z6dXC  
  typedef int result_type; Pt-mLINvG  
} ; :k_)Bh?+  
r.LOj6c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  nmL|v  
-*&aE~Cs  
template < typename T > M4 ?>x[Pw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tl_o+jj  
  { #.]W>hN8\  
  do x=K'Jj  
    { "9c!p  
  act(t); ]EN&EA"<  
  } 5' t9/8i  
  while (cd(t)); k<fR)o  
  return   0 ; t,w/L*r+w  
} v8uUv%Hkd  
} ; *.$ov<E.  
OI/]Y7D[Oq  
~nj+" d]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,{"K^  
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。 .,thdqOO  
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。 vcy(!r  
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。 "j&p3  
下面就是产生这个functor的类: =RWY0|f  
DKlHXEt>  
$y<`Jy]+)~  
template < typename Actor > _wg~5'w8  
class do_while_actor v7+|G'8M`  
  { kiin78W  
Actor act; S._h->5f  
public : .aK=z)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [;toumv  
(Ze\<Y#cv  
template < typename Cond > 02^\np  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Zia6m[^Q  
} ; _{B2z[G}  
v+C D{Tc  
rTC|8e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 P4MP`A  
最后,是那个do_ 6QPbmO]z  
w3>G3=b  
f4X}F|!h  
class do_while_invoker ?q'r9Ehe  
  { +~ S7]AZ  
public : |CS&H2!s  
template < typename Actor > zZ<~yi3A9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *D7oHwDU  
  { D* HK[_5  
  return do_while_actor < Actor > (act); >X>]QMfh  
} @X/-p3729  
} do_; z%6egi>  
OWN|W,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %z @T /  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "VsS-b^P  
最后来说说怎么处理break和continue HqOnZ>D  
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。 m1p% ,  
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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