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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SnoEi~Da  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l Ng)k1  
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, VC^QCuSq  
&cf_?4  
F^Mt}`O  
z@2nre  
  class filler <p[RhP  
  { M*F`s& vM  
public : ' &Nv|v\V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N Q }5'  
} ; +sXnC\  
DMT2~mh  
5 gwEr170  
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: ) 3I|6iS  
%i&\ X[  
P}-S[[b73s  
:Y)G-:S+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T"E%;'(cp)  
-i4hJC!3  
pFEU^]V3*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U"K%ip:Wd  
+b{tk=Q:  
&>XSQB(&%  
5%" 0  
二. 战前分析 [O6JVXO>  
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。 "mcuF]7F  
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 ?)4c!3#  
Q>\9/DjUp  
/-g%IeF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;AT~?o`n  
  /* --------------------------------------------- */  "-G&]YMl  
vector < int *> vp( 10 ); Tg v]30F)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >  !WFY  
/* --------------------------------------------- */ 3 FLht L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hy@e(k|S]U  
/* --------------------------------------------- */ > Cx;h=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @T{I;8S  
  /* --------------------------------------------- */ 2X=*;r"{J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9tB:1n}  
/* --------------------------------------------- */ MUp{2_RA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iRL|u~bj  
-yY]0  
hle@= e/n  
%UCuI9  
看了之后,我们可以思考一些问题: }k6gO0z  
1._1, _2是什么? \Qz  
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。 7[(<t+  
2._1 = 1是在做什么? n Ayyjd3!S  
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。 lUHpGr|U%  
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。 Il!#]  
tEllkHyef  
TzsNhrU{  
三. 动工 ( z.\,M  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Yd<q4VJR  
HuajdC~  
yzJTNLff  
:UDe\zcd "  
template < typename T > yzz(<s:o/  
class assignment P L*kjrLu7  
  { vrXNa8,L  
T value; ffh3okyW0  
public : -}Gk@=$G  
assignment( const T & v) : value(v) {} YGkk"gFIA  
template < typename T2 > ~)!vhdBe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9jrlB0  
} ; wTVd){q`.  
-[>G@m:?e  
{I QCA-AI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ga $EM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $:*/^)L  
*iujJ i  
OyTp^W`&  
CGCSfoS9f  
  class holder Y_M3-H=0  
  { qF4pTQf  
public : J ?H| "  
template < typename T > P!lTK   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |FZIUS{]  
  { FQikFy(YY  
  return assignment < T > (t); _,E! <  
} mV'^4by  
} ;  c|~f[  
YN5p@b=FX  
WJw %[_W  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *Duxabo?  
\ dZD2e4  
  static holder _1; qeoj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r!O4]j_3  
OEj%cB!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /Wm3qlv  
而不用手动写一个函数对象。 -'::$ {  
)Xd2qbi  
HiDL:14  
e{`DvfY21  
四. 问题分析 |PW.CV0,  
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。 >[TJ-%V>oR  
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。 |[ ,|S{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~b SjZ1`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c^BeT;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 DX@*lM  
g+92}$_  
五. 问题1:一致性 mi$*,fz  
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?| j{;IiVHnR  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /? HLEX  
GbbD)  
struct holder aG/L'weR  
  { aT%6d@g  
  // ] iVoF N}^  
  template < typename T > Rac4a@hZ  
T &   operator ()( const T & r) const *heX[D &>)  
  { wU bLw  
  return (T & )r; >EIV`|b$h  
} BX6]d:S  
} ; A+1>n^^_<  
tz"zQC$  
这样的话assignment也必须相应改动: rD SUhO{V  
IBe0?F #  
template < typename Left, typename Right > 334tg'2]  
class assignment 4 | DGQ  
  { Dh{sVRA  
Left l; <MoKTP-<  
Right r; U4$CkTe2Y  
public : t(?tPt4zp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ' CO3b,  
template < typename T2 > Qg4g(0E@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }@S''AA\  
} ; ~V<62"G  
G9i?yd4n=B  
同时,holder的operator=也需要改动: Sej\Gt  
gay6dj^  
template < typename T > !aub@wH3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qT+:oMrTSm  
  { 9a0ibN6m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )rFcfS+/  
} ;NeN2|I]  
EkEU}2  
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。 pUXszPf  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nXnO]wXC  
vx8-~Oq{|;  
return l(rhs) = r; u4p){|x7s  
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。 v22ZwP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p[lciWEW  
BSib/)p   
template < typename Tp > 0"to]=  
class constant_t nI6[y)j  
  { #'jd.'>  
  const Tp t; R-2V C  
public : > : ;*3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i VIpe  
template < typename T > v&i,}p^M5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const IHlTp0?  
  { lwuslt*E/  
  return t; \a}W{e=FNT  
} `;fk,\8t%  
} ; )dgo oq  
-^%YrWgd?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $"G=r(MW  
下面就可以修改holder的operator=了 M8wEy_XB1  
gr y]!4Hy  
template < typename T > '-[~I>o%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dNMz(~A[Y  
  { Y"&1jud4xl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O A9G] 8k  
} 5*W<6ia  
XLNR%)l  
同时也要修改assignment的operator() k^Q>  
4]$$ar)  
template < typename T2 > 8hx 3pvmk  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Rg?m$$X`  
现在代码看起来就很一致了。 [nnX,;  
^E3i]Oem  
六. 问题2:链式操作 Y]R;>E5o|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L&2 Zn{#`  
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。 CnA0^JX  
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。 AT%@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。 4Cdl^4(LT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $rG~0  
GE{u2<%@  
template < typename T > atA:v3"  
struct result_1 4dwG6-  
  { :UgCP ~Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #I(Ho:b  
} ; (;o/2Q?  
M)1? $'Aq  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: T@ecWRro  
uqg#(ADy?R  
template < typename T > dUg| {l  
struct   ref RC| t-(Z  
  { {tlt5p!4  
typedef T & reference; -Ob89Z?2A  
} ; pl{Pur ;i  
template < typename T > BbqH02i  
struct   ref < T &>  #nS  
  { jZ8#86/#{  
typedef T & reference; ,`ZIW  
} ; +bbhm0f  
a;2Lgv0/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jK{)gO  
iEJY[P1  
template < typename T > (3>Z NTm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OYsG#  
  { M!e$h?vB  
  return l(t) = r(t); &b#O=LF  
} ))qOsphN  
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。 z` :uvEX0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =U_WrY<F  
!VJ5(b  
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 9<ev]XaSl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 'kz[Gh*8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V!Q1o!J  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 UvtSNP&/2d  
最后的布局是: _ IqUp Y  
                Add B.-1wZl  
              /   \ i!!1^DMrw  
            Divide   5 -8]M ,,?  
            /   \ ZKv^q%92  
          _1     3 )+nY-DB(  
似乎一切都解决了?不。 \!["U`\.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。 ARD&L$AX  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^Cs5A0xo#s  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: OEN!~-u  
Y^Olcz  
template < typename Right >   vZQ'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vl'2O7  
Right & rt) const nz=X/J6  
  { SbLx`]rI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6] ~g*]T  
} :$`"M#vMX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xgi/,Nk '  
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。 0m|$ vb  
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\tSXM-Hg  
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。 QQ5G?E  
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。 b@yGa%Gz@  
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? %S<0l@=5`l  
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: _Co*"hl>2  
JDyP..Dt  
template < class Action > L(yR"A{FsE  
class picker : public Action UoLvc~n7  
  { O<1qU M  
public : YuZxKuGy  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @} 61D  
  // all the operator overloaded F .(zS(q  
} ; ;eG,T-:  
L %[om c?  
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。 q5irKT*Hs  
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: wi]F\ q"Y^  
J8T?=%?=  
template < typename Right > c:/ H}2/C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bk**% ]  
  { [_&\wHX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )PRyDC-  
} [HKTXF{n  
f\ wP}c'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <4gT8 kQ$x  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 .."=  
D=w5Lks  
template < typename T >   struct picker_maker RN0@Q~oTI  
  { @c<*l+Qc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BnLM;5 >  
} ; ? (&)p~o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /5ngPHy&  
  { bN6FhKg|  
typedef picker < T > result; F9sVMV  
} ; +[MzF EE[  
<mm. b  
下面总的结构就有了: Jv*(DFt!v  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?]`kc  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 GgoPwl#{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 a)+;<GZ~  
至此链式操作完美实现。 H0zKL]D'>  
1]L 0r  
C0xj M0  
七. 问题3 io[$QTY  
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。 z9k3@\7  
rKR2v (c  
template < typename T1, typename T2 > !+;'kI2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ".9 b}}  
  { 6]=R#d 7U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,qS-T'[v,(  
} uY,(3x  
TNA?fm  
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: 6gLk?^.  
t,mD{ENm&  
template < typename T1, typename T2 > y{.s 4NT  
struct result_2 %<|w:z$vp  
  { Jl-Lz03YG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mCa [?  
} ; }{J5)\s9  
K5O#BBX=  
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? zFy0Sz F  
这个差事就留给了holder自己。 t;7 tuq   
    v-;j44sB  
XY[uyR4Z  
template < int Order > vI<n~FHt  
class holder; >a@c5  
template <> S}q6CG7 u  
class holder < 1 > ^Z:oCTOP  
  { 6!|-,t><  
public : 2]Nc@wX`p  
template < typename T > : Gp,d*M  
  struct result_1 no*p`a *  
  { T+_pmDDN  
  typedef T & result; 5 ",@!1ju  
} ; 8Bvc# +B  
template < typename T1, typename T2 > WUQlAsme  
  struct result_2 YQyf:xJ  
  { mHqw,28}  
  typedef T1 & result; 2|xNT9RW  
} ; PVGvjc  
template < typename T > pDGX$1O"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lKo07s6u  
  { IXp(Aeb  
  return (T & )r; R<}n?f\#JZ  
} }B{bM<dF  
template < typename T1, typename T2 > a#iJXI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'eNcQJh  
  { Zrtyai{8l  
  return (T1 & )r1; y$=$Yc&Ub  
} uqaP\  
} ; yF &"'L  
Nr\[|||%  
template <> zJnF#G  
class holder < 2 > 0v%ZKvSID  
  { $"z|^ze  
public : 0ZY.~b'eu  
template < typename T > Ax*=kZmH|  
  struct result_1 |p"P+"#  
  {  ~yQby&s  
  typedef T & result; P8l x\DA  
} ; czMThm  
template < typename T1, typename T2 > ou;E@`h;x  
  struct result_2 n>d@}hyv  
  { 1wX0x.4d  
  typedef T2 & result; R;2tb7o  
} ; *Uvh;d{  
template < typename T > H 1`}3}"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const otQulL)T/  
  { *~~&*&+  
  return (T & )r; 2R:I23[#B  
} > YHwWf-  
template < typename T1, typename T2 > O s*B%,}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h rL_. 4  
  { 0_d,sC?V  
  return (T2 & )r2; gOkq>i_  
} jmgU'w-s  
} ; NwH`t#zd  
s8,{8k  
%:bTOw[4r  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ][b_l(r$?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !a"RHg:HO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0^l|W|.Z  
Tx)X\&ij&  
return l(i, j) = r(i, j); %d<uOCf\Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u{F^Ngy )  
zKycd*X  
  return ( int & )i; 's.%rre%  
  return ( int & )j; 0'Kbh$LU  
最后执行i = j; r;gtfX*  
可见,参数被正确的选择了。 pBW|d\8  
<ob+Ano$  
t{\,vI  
{ZiZ$itf  
9C?;'  
八. 中期总结 ZeVb< 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: 6\MH2&L<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a!Z.ZA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5,3Yt~\m  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ij+ E/V  
q9GSUkb  
"I"(yiKD  
g. V6:>,  
)sWC5\  
FyZp,uD  
九. 简化 mTG v*=l  
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。 n9.` 5BH7/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +}IOTw" O`  
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: ( Z-~Eh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5r;M61  
  +-*/&|^等 Ok7i^-85  
2. 返回引用。 rFY% fo  
  =,各种复合赋值等 oLJP@J  
3. 返回固定类型。 $O}:*.{(W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) yDwG,)m 4s  
4. 原样返回。 ;t'~  
  operator, 3B }Oy$p  
5. 返回解引用的类型。 ,uEi*s>  
  operator*(单目) vA(V.s`  
6. 返回地址。 <k2Qcicy  
  operator&(单目) dl:uI5]  
7. 下表访问返回类型。 EeW%5/;  
  operator[] jD@KG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2rS|V|d  
  operator<<和operator>> |Qq_;x]  
i3T]<&+j5  
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。 dW3q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1aC ?*,e?  
zLQplw`#  
template < typename Left > !<psK[  
struct value_return o<\CA[   
  { TCW[;d  
template < typename T > yFp8 >  
  struct result_1 KMsm2~P  
  { O2[uN@nY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *ujn+0)[  
} ; -rYOx9P4  
*,w9#?2x  
template < typename T1, typename T2 > 'je=.{[lWt  
  struct result_2 7<W7pXDp  
  { <VB;J5Rv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xngK_n  
} ; $_N<! h*\  
} ; ?:bW@x  
:OC`X~}Rc  
'%&i#Eb  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q4)8]Y2  
V#!ftu#c?  
下面我们来剥离functor中的operator() \ "193CW!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Vj^<V|=  
AplXl=  
return l(t) op r(t) vh8{*9+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :G#>):  
return op l(t) mz\d>0F U.  
return op l(t1, t2) _KSYt32N  
return l(t) op N :E7rtT,M  
return l(t1, t2) op &r \pQ};  
return l(t)[r(t)] VH3 j  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `@MY}/ o.  
\M4/?<g  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: psb$rbu7[  
单目: return f(l(t), r(t)); s_} 1J,Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^+CTv  
双目: return f(l(t)); }]cKOv2  
return f(l(t1, t2)); `&2AN%Xz  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y }*[Krw  
T7E9l  
struct meta_divide '2+Rb7V  
  { FuEgI8+b  
template < typename T1, typename T2 > {}ks[%,_\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /"d5<B`%  
  { m7z6c"?lB  
  return t1 / t2; tA?P$5?-*  
} +(d\`{A  
} ; <<>?`7N  
Q>y2C8rnJ/  
这个工作可以让宏来做: 9;3f`DK@2k  
+'qzk>B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :( A5 ,$  
template < typename T1, typename T2 > \ S?.2V@Ic  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !Kv.v7'N/k  
以后可以直接用 yQ)y#5/<6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $Bd{Y"P@6  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 9)={p9FZY  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) I>X_j)  
\D8d!gr  
K9Dxb  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {3Z&C$:s  
Y$8 >fv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3RpDIl`0  
class unary_op : public Rettype ~Ein)5  
  { U[5  
    Left l; D.G+*h@ g  
public : DJSSc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3DRXao  
{Z<4  
template < typename T > F5Tah{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b?U!<s.  
      { %H\i}}PTe  
      return FuncType::execute(l(t)); lUXxpv1m  
    } U[9`:aV;  
aagN-/mgm  
    template < typename T1, typename T2 > Cs$wgm*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =VkbymIZ4y  
      { pNFL;k+p}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h@$M.h@mcG  
    } @;m7u  
} ; /YYI 4  
x6A*vP0nm)  
SEm3T4dfzf  
同样还可以申明一个binary_op ,ZyTYD|7  
<F!On5=W*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qG.HJD  
class binary_op : public Rettype <TmMUA)`}  
  { 3QSP](W-(  
    Left l; 3P C'P2  
Right r; H:x=v4NgsU  
public : b!VaEK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9j458Yd4*  
tiJY$YqA  
template < typename T > MH|!tkW>:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tvr2K84l  
      { mXnl-_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O:'UsI1Y  
    } j`1% a]Bwc  
k mjSSh/t  
    template < typename T1, typename T2 > &i*/}OZz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @K`2y'#b  
      { GD?4/HkF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9(k5Irv"'h  
    } Jvt| q5  
} ; L2Ynv4llm  
L~fx VdUz  
w[Ee#Yaj.-  
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 zrYhx!@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bY:A7.p7#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) omQa N#!,  
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。 C5;=!B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \O 9j+L"  
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。。。 ikf6Y$nWfF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R%iyNK,  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) l@ vaupg  
下面是修改过的unary_op x_lCagRGC4  
4R-Y9:^t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]Ga}+^  
class unary_op SBo>\<@  
  { -d? 9Acd  
Left l; 3uO#/EbS  
  `MFw2nu@t  
public : 5tI4m#y2  
B:dk>$>uQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ! 9B| `  
D. !m*oq  
template < typename T > 4;@|tC|u  
  struct result_1 iD=VNf  
  { v[VUX69  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7)sEW#d!  
} ; G v(bD6Rz  
Gqvnc8V&  
template < typename T1, typename T2 > |FS,Av  
  struct result_2 t?H.M  
  { kBYZNjSz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Oz{.>Pjn^o  
} ; (6i)m c(  
1SoKnfz{6  
template < typename T1, typename T2 > L<bZVocOb_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 46c7f*1l  
  { ,@"Z!?e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =qH9<,p`H  
} |5|^[v   
L|4kv  
template < typename T > !HyPe"`oL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a-\\A[E  
  { qa 'YZE`  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?eD,\G  
} 5^lroC-(x  
K 2PV^Y  
} ; Q7oJ4rIP  
<I .p{Z  
X^mv sY  
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 cbvK;;  
好啦,现在才真正完美了。 WJvD,VMz  
现在在picker里面就可以这么添加了: jT/SZ|S  
+!9&E{pmo  
template < typename Right > JEq0{_7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const cn1CM'Ru  
  { _[}r2,e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t]1j4S"pm  
} .U|e#t  
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。 V {R<R2h1  
[9S\3&yoh  
No8~~  
yGl (QLk  
b5u_x_us|  
十. bind vaQZ1a,  
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。 HPVW2Y0_N  
先来分析一下一段例子 o3*IfD  
.sNUU 3xSC  
*xB9~:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} jR<yV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `M?C(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 c|q!C0X[  
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。 @7 xb/&N  
我们来写个简单的。 IxC/X5Mp^q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }}Ah-QU  
对于函数对象类的版本: seWYY $$  
c`~aiC`l  
template < typename Func > <4s$$Uw}6%  
struct functor_trait NQefrof  
  { 3vTX2e.w  
typedef typename Func::result_type result_type; >o #^r;  
} ; '@'~_BBZP  
对于无参数函数的版本: jG=*\lK6  
@=ABO"CQ  
template < typename Ret > Gs$<r~Tg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mlCw(i,  
  { M##h<3I  
typedef Ret result_type; zRtaO'G(  
} ; aH<BqD[#  
对于单参数函数的版本: Di{T3~fqU  
bv$g$  
template < typename Ret, typename V1 > 5^'PjtW6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -DDH)VO  
  { +f/G2qY!t  
typedef Ret result_type; ~?&;nTwHe  
} ; 2b+cz  
对于双参数函数的版本: OD5c,IkWB  
z:f[<`,GT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y; =y-D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > h-`Jd>u"  
  { w6>'n }  
typedef Ret result_type; NikY0=i  
} ; Q`ERI5b6  
等等。。。 c]jK Y<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y05(/NH>  
^6;n@  
template < typename Func > m#Rgelhk.  
struct func_return h,B ]5Of  
  { `btw*{.[  
template < typename T > TTcMIMyLT  
  struct result_1 zt{?Nt b  
  { _U)BOE0o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K~**. NF-n  
} ; !J ")TP=  
H <1g  
template < typename T1, typename T2 > Gy0zh|me  
  struct result_2 3Gi#WV4$  
  { D%k%kg0,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vtw{ A}  
} ; |0YDCMq(  
} ; 8v)pPJr  
FEgM4m.(G<  
Ho[Kxe[c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +^$FA4<~  
g(xuA^~J  
template < typename Func, typename aPicker > w J FEua  
class binder_1 QCkPua9  
  { p]=a:kd4J  
Func fn; , Zs:e.  
aPicker pk; GKdQ  
public : OI;0dS  
yQb^]|XG  
template < typename T > # JHicx\8l  
  struct result_1 zOA{S~>  
  { nWpqAb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /h'V1zL#  
} ; k&|L"N|w  
H%NP4pK  
template < typename T1, typename T2 > B$A`-  
  struct result_2 Lf_`8Ux  
  { 8 _0j^oh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wN/d J  
} ; o>x*_4[  
r@L19d)J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q?Vq/3K;  
+')\,m "z  
template < typename T > PY=(|2tb4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S'T&`"Mr  
  { Cv{>|g#  
  return fn(pk(t)); `.Z MwA  
} B6&PYMFK?*  
template < typename T1, typename T2 > ^qXc%hjg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '5zolp%St  
  { oiYI$ql3L  
  return fn(pk(t1, t2)); fR<_4L  
} >?K@zsv}  
} ; F VBuCi?W  
("UcjB^62  
"w ] Bq0  
一目了然不是么? R,[ dEP  
最后实现bind $%!'c# F  
-'btKz*9  
In)8AK(Hw  
template < typename Func, typename aPicker > } MBxfZ4I  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dc UaZfON  
  { h-u63b1"?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  m~"<k d  
} cLl=?^DB  
{HPKp&kl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ft)7Wx" S  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 l<I.;FN^9@  
Gs]m; "o|  
十一. phoenix d*80eB9P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \zioIfHm  
^g/    
for_each(v.begin(), v.end(), 4'JuK{/ A7  
( _bB:1l?V  
do_ (VeX[*}I  
[ b 'p0T1K(  
  cout << _1 <<   " , " 4PG]L`J{  
] xgV. <^  
.while_( -- _1), Z,AF^,H[  
cout << var( " \n " ) X5i?B b.  
) `l+{jrRb<  
); @-y.Y}k#$~  
k2{*WF  
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: 5tUp[/]pl  
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 h^ wu8E   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >jxo,xz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: RGd@3OjN  
aOZSX3;wg  
{RFpTh7f:  
template < typename Cond, typename Actor > +\~.cP7[  
class do_while r|2Y|6@  
  { 9m^"ca  
Cond cd; J8Bz|.@Q  
Actor act; L{_Q%!h3]  
public : _7df(+.{<A  
template < typename T > 1FC'DH!  
  struct result_1 A/eZnsk  
  { 07pASZ;~  
  typedef int result_type; ( <~  
} ; )/VhkSXbG!  
67Z@Hg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )EQWc0iKG  
k=D_9_  
template < typename T > ;tK%Q~To  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tQz=_;jy  
  { 98 dl -?  
  do rN0G|  
    { x'dU[f(  
  act(t); 8w-2Q  
  } c:QZ(8d]L  
  while (cd(t)); GZY8%.1{"a  
  return   0 ; La&?0PA  
} I =G3  
} ; *d%"/l^0  
@'UbTB!  
YC(7k7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -E, d)O`;$  
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。 M\4pTcz{  
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。 SMX70T!'9  
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。 qPle=6U[IL  
下面就是产生这个functor的类: MR$R#  
G i 1Jl"  
d.wu   
template < typename Actor > )S41N^j.  
class do_while_actor ~<[$.8*  
  { byALM  
Actor act; H?-Byi  
public : )UBU|uYR\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o< )"\f/,  
SrlTwcD  
template < typename Cond > &>Zm gz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1< gY  
} ; \<k5c-8Hb  
aU&p7y4C@  
+fh@m h0[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c3S}(8g5.  
最后,是那个do_ !4"(>Rnw  
QH z3  
[4p~iGC  
class do_while_invoker ~SKV%  
  { .`./MRC  
public : 1Q[I$=-F  
template < typename Actor > (i..7B:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ylFoYROO  
  { \gz(C`4{j  
  return do_while_actor < Actor > (act); > 4n\  
} 9i9'Rd`g  
} do_; S*"uXTS  
-"Mq<XO&51  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ].AAHu5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <Wd#HKIG>l  
最后来说说怎么处理break和continue h2k"iO }  
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。 6}z-X*  
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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