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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'G3B02*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +(VHnxNQs  
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, IiV:bHUE}0  
p%_#"dkC7  
s5>=!yX  
`d, hP"jBc  
  class filler -"iGcVV  
  { 5QU7!jb I  
public : 2E^zQ>;01  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3k;*xjv6@  
} ; m]J Z@  
t%<nS=u  
D^To:N 7U  
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: I ;N)jj`b  
~qm<~T_0  
\w{x- }  
|a#4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QT/TZ:  
++-\^'&1  
0n+Wv @/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U@dztX@u  
r# 5))q-  
}wrZP}zM>  
,{A-<=6t  
二. 战前分析 bS _!KU  
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。 d ! A)H<Zt  
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 [>+(zlK"  
mmm025.   
,p/iN9+Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Esw#D90q  
  /* --------------------------------------------- */ /j!?qID  
vector < int *> vp( 10 ); KK`P<^8J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2/f:VB?<T  
/* --------------------------------------------- */ gT*0WgB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CZv.$H"lW  
/* --------------------------------------------- */  ] L4B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j8?z@iG  
  /* --------------------------------------------- */ 3!&lio+<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;=1]h&S  
/* --------------------------------------------- */ t0p^0   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <#JJS}TLk  
DoAK]zyJA  
e!b?SmNN  
wxEFM)zr  
看了之后,我们可以思考一些问题: *yOpMxE  
1._1, _2是什么? A@#9X'C$^  
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。 O.CRF-` t  
2._1 = 1是在做什么? "| V{@)!t  
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。 _, /m  
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。 /o#!9H   
$A)i}M;uK  
w~QUG^0Fx  
三. 动工 7%L%dyN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >l{<p(  
a(s}Ec${Z  
z-K?Ak B1  
72@raA#y  
template < typename T > 4UmTA_& Io  
class assignment &=5  
  { #\*ODMk$4|  
T value; w<-8cvNhiz  
public : BL6t>  
assignment( const T & v) : value(v) {} #~%tdmGuL  
template < typename T2 > 4(Gs$QkSo|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } " & 'Jw  
} ; 'F^nW_ryW  
C72?vAc,F  
gP1~N^hke]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pzmm cjEC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E6|!G  
> tXn9'S  
Fy5xIRyI\F  
?I&ha-."  
  class holder |3W\^4>,  
  { .j:[R.  
public : +ia  F$  
template < typename T > SC)4u l%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .g_B KeU  
  { -Czq[n=0(  
  return assignment < T > (t); [4sI<aH  
} J Sz'oA5  
} ; ,A9pj k'  
Ps5UX6\ .m  
=wHHR1e  
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: LivPk`[  
I <`9ANe  
  static holder _1; 6*%3O=*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8WK%g0gm  
WJCEiH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $Z(fPKRN/  
而不用手动写一个函数对象。 uhvmh  
bs$x%CR  
jC> l<d_  
rXXIpQRi$S  
四. 问题分析 [,)yc/{*  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 De,4r(5  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 @=q,,t$r  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e|u|b  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b}4k-hZL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  Hi#'h  
[?VYxX@  
五. 问题1:一致性 ;xaOve;9  
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?| [vb>5EhL!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /*s:ehj  
p% ESp&  
struct holder "| w..%Wc  
  { 0o2o]{rM{2  
  // `'9Kj9}   
  template < typename T > sL|lfc'bB  
T &   operator ()( const T & r) const wP3_RA]z  
  { ei'=%r8~  
  return (T & )r; BUB#\v#a  
} eSf e s  
} ; x;" !  
;mH1J'.(a  
这样的话assignment也必须相应改动: ]^MOFzSz~  
dk~h  
template < typename Left, typename Right > 0mo^I==J1  
class assignment D(xgadr  
  { uP/PVoKQ  
Left l; Vzf{gr?  
Right r; O~F/{: U  
public : R>H*MvN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <r]7xsr  
template < typename T2 > 2f(5C*~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o8\@R  
} ; _l,?Y;OF  
c\~H_ ~F  
同时,holder的operator=也需要改动: bA\TuB  
Q/r0p>  
template < typename T > }ny ,Nl  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L'=2Uk#.D  
  { 5g  ,u\`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  {n}6  
} +%(iGI{  
c7T9kV 8hS  
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。 Gb+cT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %J4]T35^2  
3`_jNPV1  
return l(rhs) = r; bf2R15|t5`  
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。 xExy?5H7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: q+2yp&zF  
NfcY30}:  
template < typename Tp > % INRds  
class constant_t  b<v\  
  { ) ?rJKr[`  
  const Tp t; Ao)hb4ex  
public : 1L1_x'tT%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} FrD.{(/~  
template < typename T > f 'aQ T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ']^e,9=Q  
  { G|FF  
  return t; e"(l  
} 5 zG6V2  
} ; Vt{C80n&N  
! {lcF%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2%\Nq:; T  
下面就可以修改holder的operator=了 Jhu<^pjs  
_l]`Og@Y  
template < typename T > pj>b6^TI6C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'Ht$LqG  
  { )BNm~sP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q(h,P+  
} F^b C!;~x  
{V%ZOdg9  
同时也要修改assignment的operator() WL-+;h@VQ  
Im%|9g;P  
template < typename T2 > Zzr+p.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w] LN(o:  
现在代码看起来就很一致了。 Frn#?n)S9  
j{N;2#.u  
六. 问题2:链式操作 Z'dY,<@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ls#pe  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 i.2O~30ST  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ~L Gkc t  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ElAJR4'{*i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct adtK$@Yeg  
cAC2Xq  
template < typename T > eU_|.2  
struct result_1 R-]QU`c  
  { ep<Ad  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >R3~P~@30  
} ; 7t` <`BY^  
x-+[gNc 6  
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: vFY/o,b \  
pW O-YZ#+  
template < typename T > =Xzqp,  
struct   ref f ^mxj/%L  
  { YXXUYi~!f  
typedef T & reference; Z:aDKAboU  
} ; nMc3.fM  
template < typename T > Ne*I$T 5  
struct   ref < T &> xjOy3_Js  
  { %Bmi3 =Rr  
typedef T & reference; )xCpQ=nS  
} ; ]3hz{zqV^  
I=&5mg=m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _v4TyJ  
_=B(jJZ   
template < typename T > ?@Z~i]gE[V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5)V]qV$   
  { evsH>hE^  
  return l(t) = r(t); C-]H+p  
} q:#,b0|bv  
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。 -_'M *-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pr>Qu:  
]+)z}lr8 C  
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 N%6jZmKip  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %*OKhrM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {r.#R| 4v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m JewUc!<5  
最后的布局是: 6}R^L(^M  
                Add vrn I Eur  
              /   \ TveCy&  
            Divide   5 :Oo  
            /   \ "-XL Y_  
          _1     3 aAO[Y"-:,Y  
似乎一切都解决了?不。 qhVDC  
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。 KL*ZPKG  
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。 N^q*lV#kob  
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: oTo'? E#  
3O%[k<S\VO  
template < typename Right > liFNJd`|o+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const : Ey  
Right & rt) const /a17B  
  { = sedkrM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4nkH0dJQ  
} _Pa(5-S'KR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D9e"E1f+"  
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。 }r`!p5\$K0  
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。 l#%Y]1 *  
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。 MdU_zY(c  
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。 K"eR 6_ k  
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? $;7?w-.  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: aGNt?)8WPZ  
eB/3MUz1  
template < class Action > VJD$nh #M5  
class picker : public Action N::_JH? ^=  
  { `y0ZFh1>X  
public : 00?^!';  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *gHOH!K,S  
  // all the operator overloaded &PD4+%!  
} ; IvetQ+  
X55Eemg/  
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。 `j[)iok  
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: *La*j3|:  
dGQxGt1  
template < typename Right > QpS0iUG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Kr=DoQ."d8  
  { N:0/8jmmO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s!Y>\3rMW  
} e{Om W  
 {"y{V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > QV+('  
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。 )gvX eJ  
\%&QIe;:k  
template < typename T >   struct picker_maker ko im@B  
  { 1 dz&J\|E#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /-E>5wU  
} ;  ]N-K`c]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |k)h' ?  
  { F0bmGDp@-  
typedef picker < T > result; (Z)  
} ; k<"ZNQm$.  
Ha$|9li`  
下面总的结构就有了: ?ZdHuuDN~  
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。 f!P.=Qo[=  
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。 "My \&0-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KmZUDU%R  
至此链式操作完美实现。 >2Al+m<w  
CcgCKT  
=/.[&DG  
七. 问题3 y2\, L  
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。 T9{94Ra  
" FcA:7+  
template < typename T1, typename T2 > +F&w~UT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |GL#E"[&'  
  { 3RscuD&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q{ @>2AlK  
} 7\JRHw  
p}R)qz-=5U  
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:  tAP~  
PAH; +  
template < typename T1, typename T2 > Niou=PI@  
struct result_2 (8@._  
  { SWO$# X /  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 93)&  
} ; Da_g3z  
0%k`* 8  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? RFDwL~-p  
这个差事就留给了holder自己。 ;. !AX|v  
    ff-9NvW4v  
Rla1,{1  
template < int Order > nXb;&n%  
class holder; + ?*,J=/  
template <> h:" <x$F  
class holder < 1 > -} 9ZZ#K  
  { LEc%BQx  
public : 1 W2AE?  
template < typename T > B Gh%3"q  
  struct result_1 _(<[!c!@0  
  { *7nlel  
  typedef T & result; 3tS~/o+]  
} ; "1&C\}.7  
template < typename T1, typename T2 > #]:yCiA  
  struct result_2 TTmNPp4q  
  { `DC)U1  
  typedef T1 & result; zvdtP'&uj  
} ; ~( -B%Az  
template < typename T > Pf]6'?kQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x V~`sqf  
  { ,8c`  
  return (T & )r; pUYa1=  
} MJ8z"SKnV  
template < typename T1, typename T2 > ZR6KE_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &0K H00l  
  { 4B-v\3Ff  
  return (T1 & )r1; j?g{*M  
} wCkhE,#-_  
} ; JDD(e_dw  
dW,$yH_  
template <> j*q]-$2E  
class holder < 2 > p/cVQ  
  { op"RrZAZBT  
public : My:wA;#  
template < typename T > 1r\? uD  
  struct result_1 N#6&t8;kTC  
  { 2y,NT|jp  
  typedef T & result; mj%Iow.  
} ; )e4nKh],  
template < typename T1, typename T2 > n_v|fxF1  
  struct result_2 $wdIOfaH  
  { :a0qm.EN  
  typedef T2 & result; hCc_+/j|  
} ; CcLP/  
template < typename T > C*/d%eHD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n$ axqvG  
  { enO5XsIc  
  return (T & )r; )`,3/i9C$  
} |B;:Ald  
template < typename T1, typename T2 > V!DQ_T+a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fj7cI +  
  { (m-(5 CaJ  
  return (T2 & )r2; D5]T.8kX(7  
} O6YYOmt3  
} ; .?<,J  
-wW%+wH  
U5Q `r7  
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> >。 7$\;G82_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wX<)Fj'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Zvk O#j  
}Rt?p8p  
return l(i, j) = r(i, j); =sG  C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B7fURL Rqr  
Z<0M_q9?MO  
  return ( int & )i; 'eLO#1Ipf  
  return ( int & )j; U9SByqa1  
最后执行i = j; H`9E_[  
可见,参数被正确的选择了。 Wepa;  
E/Q[J.$o  
z$QYl*F1  
TF^Rh4  
# yAt `  
八. 中期总结 {}s7q|$  
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: >IJH#>i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :,fs' !  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qYl%v  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1Vp['&  
';^VdR]fk  
dArg'Dc4  
bf VKf}  
jRm v~]  
#B88w9 b`D  
九. 简化 "S,,BjL  
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。 >j4;{r+eQw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fx_7X15  
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: VEkv JX.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _<+!  
  +-*/&|^等 G yvEc3|@  
2. 返回引用。 2!QJa=  
  =,各种复合赋值等 XPBKQm_}  
3. 返回固定类型。 ?R(fxx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f 0~<qT?:n  
4. 原样返回。 ^|5vmI'E  
  operator, h rW  
5. 返回解引用的类型。 f1rP+l-C<  
  operator*(单目) QaH32(iH  
6. 返回地址。 5*/~) wN\U  
  operator&(单目) -v/1R1$e1  
7. 下表访问返回类型。 Ovxs+mQ  
  operator[] [1F.   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k-Hy>5;  
  operator<<和operator>>  Eh^c4x  
`+CRUdr  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 B36_ OH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: NoB)tAvw  
jL8.*pfv  
template < typename Left > 8doKB<#_+=  
struct value_return 08n2TL;EsX  
  { ~Y7>P$G)  
template < typename T > ^":UkPFCx:  
  struct result_1 D|9xD  
  { c$Z3P%aP'V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b(Zh$86  
} ; fa//~$#"{L  
6ey{+8  
template < typename T1, typename T2 > l ~b# Y&  
  struct result_2 ?NOc]'<(G  
  { -|bnvPmE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M4w,J2_8MK  
} ; F{WV}o=MY  
} ; r5M {*  
}^ +E S^~  
Q bjO*:c4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w &1_k:Z&  
Za_w@o  
下面我们来剥离functor中的operator() _ I"}3*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v*iD)k:|t  
K| %.mc s4  
return l(t) op r(t) _C2iP[YwQ{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2w_[c.  
return op l(t) !'8.qs  
return op l(t1, t2) R}_B\#Q  
return l(t) op j #G4A%_  
return l(t1, t2) op rE$0a-d2B  
return l(t)[r(t)] 8s16yuM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] BpBMFEiP  
$REz {xgA=  
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: ^SM>bJ1Z_  
单目: return f(l(t), r(t)); f^Sl(^f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~Ap.#VIc'  
双目: return f(l(t));  `fMdO  
return f(l(t1, t2)); td JA?  
下面就是f的实现,以operator/为例 .;}vp*  
 UCV1{  
struct meta_divide !0!m |^c5  
  { $ha,DlN  
template < typename T1, typename T2 >  vX1 8 ]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B6ee\23  
  { C$WUg<kcK'  
  return t1 / t2; r&+8\/{  
} +i^@QNOa  
} ; cZC%W!pT  
2>TOC BB"  
这个工作可以让宏来做: 3N c#6VI  
"`g5iUHqUl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ g]&7c:/  
template < typename T1, typename T2 > \ 1i3;P/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v+d} _rCT  
以后可以直接用 7" Qj(N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ZDny=&>#  
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 K93L-K^J  
(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。。。) %4'<0  
eFKF9m  
yUnNf 2i  
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 H j [!F%  
_Ns/#Xe/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lldNIL6B%  
class unary_op : public Rettype j/ [V<  
  { .ni<'  
    Left l; rDI}X?JmX  
public : fVf @Ngvu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |2ImitN0  
['m7Wry  
template < typename T > $,u>,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *!oV?N[eA'  
      { Yo%ph%e  
      return FuncType::execute(l(t)); HpP82X xj  
    } &?g!)O  
;P *`v  
    template < typename T1, typename T2 > E<RPMd @a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fofYe0z  
      { ,="hI:*<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {ooztC   
    } FD'yT8]"  
} ; }fO+b5U  
#ZkT![ `  
!,lk>j.V  
同样还可以申明一个binary_op w.VjGPp  
"hi d3"G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AjVX  
class binary_op : public Rettype or,:5Z  
  { FYs]I0}|  
    Left l; =E.!Ff4~(  
Right r; MB7`'W  
public : ~Uw;6VXV1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y>^FKN/  
rjK]zD9  
template < typename T > )E|{.K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H2lQ(Y+H  
      { ; DXsPpZC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^'\JI  
    } -wa"&Q  
@yM$Et5  
    template < typename T1, typename T2 > @U+#@6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /|0xOiib  
      { Z_U4Yy'NNw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +Tt.5>N  
    } mq}V @H5  
} ; n g%~mt  
E/V_gci  
@AtJO>w  
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 (^oN, 7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `=V p 0tPI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z~"Q_gme  
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。 brCXimG&jo  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !He_f-eZ  
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。。。 j"hNkCF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 dBw7l}  
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) dd=ca0c7e  
下面是修改过的unary_op a[Nm< qV05  
mW2D"-s  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %2wr%*h  
class unary_op H +' 6*akV  
  { ]"/SU6#4:  
Left l; E+ctiVL  
  8eVy*h2:=  
public : gky+.EP.  
_h+7 KK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [QFAkEJ--o  
h0R.c|g[  
template < typename T > ,wf:Fr  
  struct result_1 G2<$to~{  
  { a,36FF~&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; IaZmN.k*  
} ; L{&>,ww  
AJ+\Qs(0  
template < typename T1, typename T2 > wBDHhXi0  
  struct result_2 0!-'4+"  
  { :i4AkBNK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0K'{w]Q  
} ; 5vFM0  
 zo1T`"Y  
template < typename T1, typename T2 > inY_cn?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0W0GSDx  
  { 3! #|hI>f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;A4qE W  
} |a#=o}R_  
P3.  
template < typename T > iX o(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -AD@wn!wCJ  
  { uwQgu!|x  
  return OpClass::execute(lt(t)); qfG:v Tm  
} Nw9@E R  
E[WU  
} ; #.rkvoB0N  
idB1%?<  
ul3~!9F5F  
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-tw)  
好啦,现在才真正完美了。  )ut$644R  
现在在picker里面就可以这么添加了: -RJ~Sky[  
=igTY1|af  
template < typename Right > ^vxx]Hji  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *^%+PQ  
  { ]0&X[?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O1UArD  
} R%4Yg(-Q  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 i}:hmy'  
Q7<Y5+  
oi]XSh[_s  
gzlxkv-F{  
O&MH5^I  
十. bind ;O1jf4y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 LofpBO6^  
先来分析一下一段例子 9 Jw, ls  
>yr;Y4y7K  
/lbj!\~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K\wu9z8M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T;5VNRgpI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *v%gNq  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 -.r"|\1X  
我们来写个简单的。 GMg! 2CIU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3$xpZm60  
对于函数对象类的版本: ~r?tFE* +  
KTt+}-vP^  
template < typename Func > L@z[b^  
struct functor_trait i6P}MtC1  
  { r&Nh>6<&/  
typedef typename Func::result_type result_type; YO-B|f  
} ; e,{k!BXU#'  
对于无参数函数的版本: yKuZJXGVo  
'$Z@oCY#  
template < typename Ret > [) 0JI6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |||m5(`S  
  { i3mw.`7  
typedef Ret result_type; _YG@P1  
} ; )Nqx=ms[(!  
对于单参数函数的版本: |{(JUXo6K  
|$6Ten[B#  
template < typename Ret, typename V1 > Zo-,TKgY'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @sG*u >   
  { t{ yj`Vg  
typedef Ret result_type; +pq) 7  
} ; z6}p4  
对于双参数函数的版本: p7 !y#  
dH.Fb/7f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G62;p#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >?OUs>}3y2  
  { T u%XhXl:j  
typedef Ret result_type; &"W gO!pzD  
} ; >]anTF`d  
等等。。。 nBd]rak'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $W=)-X\>  
-<k)|]8  
template < typename Func > %E/#h8oN{  
struct func_return +,,dsL  
  { xOPQ~J|z  
template < typename T > Iila|,cM  
  struct result_1 GApvRR+Z  
  { pY-!NoES  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )b (+=  
} ; \BH?GMoP  
W!T[ ^+  
template < typename T1, typename T2 > s-5 #P,Lw  
  struct result_2 7FkiT  
  { iDX<`)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 50|nQ:u,  
} ; ( tq);m&  
} ; 7XT(n v  
IJKdVb~   
(^W :f{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;hODzfNkS  
P`O`Mw EAf  
template < typename Func, typename aPicker > 8 e_]  
class binder_1 w)* H&8h@  
  { 0FE_><e  
Func fn; 7[='m{{=C  
aPicker pk; }5n\us  
public : ^V1\boo=  
g]JRAM  
template < typename T > GFE3p  
  struct result_1 GOGS"q  
  { X^dasU{*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0sA`})Dk  
} ; c%O97J.5b  
}"nm3\Df  
template < typename T1, typename T2 > KPDJ$,:  
  struct result_2 {`k&Q +gY  
  { -O,:~a=*_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S&-F(#CF^  
} ; ;7EeRM*  
5#x[rr{^*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9>0OpgvC(  
nu:l;+,VY  
template < typename T > Z ztp %2c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y${`W94  
  { -hfkF+=U'  
  return fn(pk(t)); R\X;`ptT  
} \2[tM/+Bs  
template < typename T1, typename T2 > -dF (_ %C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p %.Adxx  
  { g$mMH  
  return fn(pk(t1, t2)); *2N0r2t&  
} "M+I$*]  
} ; ^b~ZOg[p  
)(yaX  
v!DK.PZbi  
一目了然不是么? )Ghw!m  
最后实现bind G5OGyQp  
(VmFYNt&  
**z^aH?B2  
template < typename Func, typename aPicker > "[k>pzl6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yMM2us#*+q  
  { b@=H$"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DF-PBVfpu  
} Vv5T(~   
<KtL,a=2+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0FH.=   
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。 hP{+`\&<f  
Il>o60u1  
十一. phoenix 0~_I9|FN  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k:iy()n[  
XYD-5pG  
for_each(v.begin(), v.end(), J#j3?qrxu  
( Q(Q?L5  
do_ ZybfqBTD&c  
[ Wl=yxJu_(  
  cout << _1 <<   " , " TG8U=9qt  
] vfj{j= G  
.while_( -- _1), <h+@;/v:  
cout << var( " \n " ) (4RtoYWW  
) 7!(/7U6rP  
); )mI>2<Z!  
dT&u}o3X  
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:  q^6#.}  
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 N}[!QE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T*Ge67  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4JXvP1`  
-G?IXgG  
fWWB]h  
template < typename Cond, typename Actor > GV ) "[O  
class do_while }#M>CNi'PU  
  { xT* 3QwK  
Cond cd; ?-o_]!*v0/  
Actor act;  )h>dD  
public : dblf , x  
template < typename T > ^jb;4nf  
  struct result_1 ndT_;==  
  {  !a\HdQ  
  typedef int result_type; 9An \uH)mL  
} ; ?li/mc.XG  
Sfc,F8$&N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H/Ql  
)K::WqR%w)  
template < typename T > O[L#|_BnEO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HE_UHv  
  { B]b/(Q+  
  do z0a`*3 -2  
    { }M"])B I  
  act(t); 'qde#[VB  
  } VM&Ref4  
  while (cd(t)); Y}q~ Km  
  return   0 ; hMvJNI6O  
} kEAF1RP:  
} ; 3m4 sh~  
n"}*C|(k  
6@47%%,}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Wlq3r#  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 "+`u ]  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 :i {; 81V  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 c05-1  
下面就是产生这个functor的类: u0)9IZxc  
vr?u=_%Z  
Pk(%=P ,  
template < typename Actor > G;pmR^  
class do_while_actor rK}sQ4z=  
  { -bSM]86  
Actor act; U1fqs{>  
public : 5&_")k3$*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #cW :04  
ZFH-srs{  
template < typename Cond > ]mNsG0r6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Oi$1maxT  
} ; m!^$_d\%~  
=(P$P  
v_v>gPl,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 & @_PY  
最后,是那个do_ X&rsWk  
<4@8T7  
m#O; 1/P  
class do_while_invoker (]&B' 1b  
  { 9H:J&'Xi7  
public : Zy?!;`c*{  
template < typename Actor > GNB'.tJ:0Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const BNb_i H  
  { * uccY_  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2~ETu&R:  
} 7PUy`H,&  
} do_; @8aV*zjB  
7i02M~*uS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 08k  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ` l'QAIo  
最后来说说怎么处理break和continue *A}td8(  
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。 U,fPG/9  
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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