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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tTgW^&B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?KN_J  
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, *v+ fkg  
zYL^e @  
+[ zo2lBx  
To`?<]8  
  class filler 'UxA8i(  
  { {@A2jk\  
public : Oq5k4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;qMlGXW*q  
} ; V'.|IuN  
pB./L&h  
brWt  
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: =S,<yQJ  
9o`3g@6z  
7 SZR#L  
.Dm{mV@*T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5*$Zfuf  
^= G+]$8  
9x!y.gx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _SqrQ  
vknFtpx  
BE~[%6T7  
;"Y6&YP<  
二. 战前分析 i"xDQ$0G6  
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。 5MJ'/Fy(  
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 `t6L'%\  
H[ q{R  
;^]A@WN6_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Mk[`HEO  
  /* --------------------------------------------- */ Ysu/7o4  
vector < int *> vp( 10 );  ZsZ1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z.pw!mu"  
/* --------------------------------------------- */ ^~l<N@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =*jcO119L  
/* --------------------------------------------- */ LS'=>s"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V-jL`(JF%  
  /* --------------------------------------------- */ u#~! %~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?miM15XI  
/* --------------------------------------------- */ RZA\-?cO)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @k<~`S~|  
3G^Ed)JvE  
@XC97kGWp  
dL(|Y{4  
看了之后,我们可以思考一些问题: R:N-y."La.  
1._1, _2是什么? +ctv]'P_  
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。 [[Z>(d$8  
2._1 = 1是在做什么? TzGm562o%  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #LJ-IDuF!  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 /MH@>C _  
Z"X*FzFo  
Ah {pidUx  
三. 动工 AW5g (  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JxJntsn  
mC92J@m/L!  
PBtU4)  
6/ipdi[ _  
template < typename T > \DK*> k  
class assignment 2]=I'U<E!  
  { @~3c"q;i7  
T value; ton`ji\^  
public : uFZB8+  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0!`7kZrN  
template < typename T2 > 0z7mre^Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C} _:K)5q  
} ; yuEOQ\!(u  
Tj5@OcA$  
4&hqeY3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yX3H&F6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment **w~  
Ml?)Sc"\7  
z/k~+-6O  
L^1q/4${  
  class holder <Cu?$  
  { OB^?cA>  
public : UMQW#$~C{g  
template < typename T > UQ])QTrZFi  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E(kpK5h{  
  { `)M\(_  
  return assignment < T > (t); oV>AFs6  
} ESjJHZoD(  
} ; sJK:xk.6!  
#r)1<}_e#  
}lUpC}aq_  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: I@Z*Nu1L  
XW_xNkpL5c  
  static holder _1; wx%nTf/Oa  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a& aPBv1  
kJi&9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?En| _E_C  
而不用手动写一个函数对象。 G4%M$LJ h  
emY5xZ@N  
\*!%YTZ~  
V /9"Xmv75  
四. 问题分析 %_R|@cyD  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 gq_7_Y/  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 )):22}I#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 PT@e),{~o9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <ivqe"m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7M#$: Fdb  
*tfDXQ^mN  
五. 问题1:一致性 ddq 1NW  
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?| Ms'TC; &PS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `Ivw`}L  
^Ii  \vk  
struct holder h9BD ^j  
  { 7|M$W(P  
  // R!k<l<9q  
  template < typename T > M`+e'vdw  
T &   operator ()( const T & r) const [mf7>M`p]@  
  { SXo[[ao  
  return (T & )r; E7NbPNd  
} O`[iz/7m  
} ; yEpN,A  
8LQ59K_WX  
这样的话assignment也必须相应改动: ?F87C[o  
T5dUJR2k$  
template < typename Left, typename Right > $dZ>bXUw:  
class assignment 5}MlZp  
  { ELrZ8&5G  
Left l; : >wQwf  
Right r; 4&oXy,8LC  
public : ,+ \4 '`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *0&4mi8  
template < typename T2 > b y|?g8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9 yW ~79n  
} ; N5f0| U&  
6a%:zgkOpu  
同时,holder的operator=也需要改动: -_EY$ ?4  
[Zt# c C+  
template < typename T > >^H'ZYzw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Cwsoz  
  { hViprhC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pqH( Tbjq  
} _<%\h?W$  
jV4hxuc$  
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。 VM!-I8t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~N{_N95!2@  
BA1MGh  
return l(rhs) = r; KcmDF4C2  
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。 4C,kA+P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QxL@'n#5   
J)$&z*!  
template < typename Tp > z{`6#  
class constant_t A{4G@k+#d  
  { S_|9j{w)  
  const Tp t; 2;%#C!TG;  
public : q?;*g@t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?z5ne??  
template < typename T > H b A3*2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z{a{HX[Jx  
  { H]tSb//qc  
  return t; tKG;k"wk  
} @zr8%8n  
} ; o <D3Y95b  
"M9TB. O  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MK-a $~<  
下面就可以修改holder的operator=了 !@^y)v  
nszpG1U:  
template < typename T > g,n-s+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Th7wP:iDP  
  { ~+pg^en  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^ o $W  
} &\"Y/b]  
TV1e bH7q  
同时也要修改assignment的operator() 6K4`;  
?jNF6z*M6  
template < typename T2 > qeQC&U y;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zdLVxL>87  
现在代码看起来就很一致了。 *=$[}!YG  
/'&.aGW4%  
六. 问题2:链式操作 gro7*<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B^i mG  
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。 '?{0z!!  
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。 ->&BcPLn  
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。 LKR==;qn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \#\`!L[1  
F* 3G _V  
template < typename T > x1 ;rb8  
struct result_1 oF%^QT"R  
  { @9_nwf~X4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  &7L~PZ  
} ; /e.FY9  
~a'nHy1  
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: lq>*x=<  
y\F`B0#$  
template < typename T > O%YjWb  
struct   ref tSEA999  
  { vQ:x% =]  
typedef T & reference; VFilF<jvu  
} ; V.K70)]  
template < typename T > ZhGh {D[,  
struct   ref < T &> F3r S6_  
  { 9USrgY6_  
typedef T & reference; Rz.i/w g}  
} ; YH ETI~'j.  
W;fH&r)d@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Qy{NS.T  
?*CRa$_I|  
template < typename T > sTd}cP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5"1!p3`\D{  
  { /yx=7<  
  return l(t) = r(t); Jq# [uX  
} 8_"3Yb`f  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 'is,^q:@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J*}VV9H  
i'Y-V]->  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 <8iYL`3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T1lXYhAWS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ISpeV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i'M^ez)u  
最后的布局是: !?BW_vY  
                Add  AGh~8[  
              /   \ f|X[gL,B  
            Divide   5 P7}t lHX  
            /   \ bHO7* E  
          _1     3 :0nK`$'  
似乎一切都解决了?不。 pt=7~+r  
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。 AiY|O S3R  
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。 *GCA6X  
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: |tG05+M  
|2qR^Hd&5  
template < typename Right > @ L\-ZWq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~@%(RMJm&  
Right & rt) const `ifb<T  
  { K{|w 43>D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I_:t}3s  
} :L]-'\y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 NU|qX {-  
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。 _mw13jcN]  
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。 J=@hk@Nq#  
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。 1T!cc%ah  
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。 Lqg] Fd  
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? vkd *ER^  
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: 6e,Apj 0  
5_v5  
template < class Action > buRhQ"  
class picker : public Action n49;Z,[~  
  { ~@xT]D!BQ  
public : S2Zx &D/_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !)NYW4"  
  // all the operator overloaded j -#E?&2  
} ; vZ:G8K)o(  
(2: N;  
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。 : @s8?eg  
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: +:}kZDl@ X  
XxhsPFv  
template < typename Right > *:?QB8YJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *f{7  
  { g+igxC}2z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I9;xzES  
} >g=^,G}y  
<BZ_ (H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1d`cTaQ-  
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。 JK[T]|G  
pV8[l)J  
template < typename T >   struct picker_maker T]^?l  
  { N"S3N)wgd  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a-fv[oB  
} ; 6j_ 678  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > aXC!t  
  { B@d1xjp)']  
typedef picker < T > result; M/*Bh,M`  
} ; *K`x;r  
iM8sX B  
下面总的结构就有了: Hyf"iYv+  
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。 3b e6p  
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。 kl=xu3j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b,9@P&=:2  
至此链式操作完美实现。 2v4W6R  
SBC~QD>L+  
p*Xix%#6  
七. 问题3 K6-6{vt  
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。 )GK+  
!-7_ +v>  
template < typename T1, typename T2 > \]t]#D>0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x9h?e`  
  { ;r3}g"D@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tp@*=*^I  
} ~H7!MC~K  
F9%,MSt  
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: : g 5(HH  
UnP|]]o:I  
template < typename T1, typename T2 > uN8/Q2   
struct result_2 /\d(c/,4  
  { rjXnDh]MC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; AH|Y<\  
} ; '|_/lz$h  
f`,-b  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5lGQ#r  
这个差事就留给了holder自己。 axtb<5&  
    B4IBuS  
,'u*ZB;  
template < int Order > >[EBpYi  
class holder; >G&^?5  
template <> V n^)  
class holder < 1 > Zd$JW=KR]l  
  { Z4#v~!  
public : S.1( 3j*  
template < typename T > 7H4L-J3  
  struct result_1 P:qz2Hw  
  { ]Y{,Nx  
  typedef T & result; cu)U7  
} ; -A}zJBcR  
template < typename T1, typename T2 > "w9`cz9a~J  
  struct result_2 Y KY2Cw  
  { rmsQt  
  typedef T1 & result; &f"T,4Oh  
} ; 7|Xe&o<n  
template < typename T > g>_OuQ|c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b;*c:{W)  
  { _H8*ReFG  
  return (T & )r; Zb"jB$58  
} PYu$1o9+N  
template < typename T1, typename T2 > a_MFQf&KV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ia#"/`||  
  { w763 zi{  
  return (T1 & )r1; !j0_ cA  
} [3kl^TE  
} ; +mLD/gK`  
Dm^l?Z  
template <> #~S>K3(  
class holder < 2 > 6Kp}_^|z  
  { @`S.@^%7fO  
public : w:Ra7ExP  
template < typename T > iy}xICt  
  struct result_1 Ik Qe~;Y  
  { _$5@uL{n"^  
  typedef T & result; `w+1C&>^[  
} ; FfG%C>E6~  
template < typename T1, typename T2 > 6A?8tm/0  
  struct result_2 or!!s 5[d  
  { x9&p!&*&IT  
  typedef T2 & result; WFem#hq   
} ; 7E\g &R.  
template < typename T > O@wK[(w^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \2>3Opt  
  { #|?8~c;RWG  
  return (T & )r; (0R2T"/  
} D"!jbVz]*  
template < typename T1, typename T2 > )b0];&hw]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7h`^N5H.q  
  { '60//"9>k/  
  return (T2 & )r2; `;cz;"  
} :3O5ET'1  
} ; KUFz:&wK  
G|*G9nQ  
/tZ0 |B(  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 -?z\5 z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JD*8@N  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N 2Ssf$  
>Nh`rkR2[  
return l(i, j) = r(i, j); = ^s$ <  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c0ZaFJ  
N&m_e)E5c  
  return ( int & )i; lE'wfUb  
  return ( int & )j; )~dOmfw%|  
最后执行i = j; PS}73Y#  
可见,参数被正确的选择了。 {OP~8e"  
'yr{^Pek  
~b6GrY"vB  
NO4Z"3Pd_  
S/7l/DFb  
八. 中期总结 pV=@sz,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: 0>FE%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y{+3}drJE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *)D1!R<\,R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?Oc -aa  
kP^*h O!%  
CmHyAw(  
`{o$F ::(  
+?AW>&68y  
``4?a7!!  
九. 简化 4.w"(v9V  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 MUwxgAG`G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N}mh}  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ~},W8\C>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z0\Iyc G  
  +-*/&|^等 t^U^Tr  
2. 返回引用。 AY88h$a  
  =,各种复合赋值等 R6P\T\~E  
3. 返回固定类型。 QC7k~I8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c\K<sM{  
4. 原样返回。 $>r5>6  
  operator, :)4*^a/lC  
5. 返回解引用的类型。 U&W"Ea=R/  
  operator*(单目) $3\,h; y  
6. 返回地址。 YlKFw|=  
  operator&(单目) Y0RgJn  
7. 下表访问返回类型。 ^Xs]C|=W  
  operator[] q.T:0|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 H,K`6HH  
  operator<<和operator>> JC2*$qu J  
B;W(iI  
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。 X8R1a?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L!y"d!6C  
GTAf   
template < typename Left > (a#pvEY  
struct value_return Yt{&rPv,  
  { Y;_T=  L  
template < typename T > -Qb0:]sV#  
  struct result_1 J\A8qh8  
  { /b%Q[ Ck_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I`^YAbnb  
} ; }-nU3{1  
@GeHWv  
template < typename T1, typename T2 > :1_mfX  
  struct result_2 +t"j-}xzE  
  { g>n0z5&TNF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ri=+(NKo-  
} ; >rf5)Y~f  
} ; GFL-.? 0  
%l|\of7P2}  
,YB1 y)x  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |^Kjz{  
7I >J$"  
下面我们来剥离functor中的operator() l$M +.GB<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gtYRV*^q  
"8/dD]=f^a  
return l(t) op r(t) !y*oF{RZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U^?= 0+  
return op l(t) J?D\$u:  
return op l(t1, t2) 1;&T^Gdj  
return l(t) op nk/vGa4  
return l(t1, t2) op |GuEGmR  
return l(t)[r(t)] (/?R9T[V&^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S#2[%o  
2w4MJ,Uw  
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: Dbz]{_Y;  
单目: return f(l(t), r(t)); 0roCP=;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QO,+ps<  
双目: return f(l(t)); Ac\W\=QvB  
return f(l(t1, t2)); <|H ?gfM  
下面就是f的实现,以operator/为例 m UgRm]  
OKPJuV`y6  
struct meta_divide _tWE8 r,  
  { GV6mzD@ <  
template < typename T1, typename T2 > &J(!8y*QyE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =x H~ww (D  
  { "&-C$J5 Id  
  return t1 / t2; uvv.WbZ  
} ,Rz }=j  
} ; o;QZe&  
SdI1}&  
这个工作可以让宏来做: -9-fX(I  
'C~9]Y].  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j)L1H* S%  
template < typename T1, typename T2 > \ /s`;9)G]9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %g w{[ /[A  
以后可以直接用 6?o>{e7n^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6mHhC?  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 a D|Yo  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) HcO5?{2  
aYVDp{_  
eqhAus?)  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 o](.368+4  
Euu ,mleM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `%y5\!X  
class unary_op : public Rettype y<M]dd$  
  { :hP58 }Q$  
    Left l; !01i%W'  
public : h8.FX-0& =  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} eP= j.$  
tcOnM w  
template < typename T > {D,RU8&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l%<c6;  
      { 6LM9e0oxy  
      return FuncType::execute(l(t)); 9v~5qv;  
    } 8 u:2,l  
oMc1:=EG  
    template < typename T1, typename T2 > 40.AM1Z0f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hdg<bZk:  
      { v[L[A3`"/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P) 1 EA;  
    }  ?Ib}  
} ; 6"%2,`Nu  
\h#9oPy  
(\& 62B1  
同样还可以申明一个binary_op Vp7b4n<  
Fu##'#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -u~eZ?(!Ye  
class binary_op : public Rettype /qXzOd  
  { z2~87fv+  
    Left l; bNs[O22  
Right r; ? s4oDi|:  
public : <Uwwux<v  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]!aUT&  
@p]UvqtB@  
template < typename T > r|-J8s#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^ItAW$T]F  
      { hr~.Lj5^W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +WL  D  
    } $5L(gn[  
Tf[dZ(+\  
    template < typename T1, typename T2 > 26PD[af64O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }) 7K S?  
      { K~@`o-Z[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); - 0DZ::  
    } hS_.l}0yf  
} ; w4A#>;Qu*  
}!B.K^@)  
vHc#m@4o  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 '!@A}&]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Gh+f1)\FA"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nx$bM(.  
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。 ?Cc :)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3):?ZCw7y  
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。。。 +7Rt{C,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 iAHZ0Du  
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) 2@ *<9-9  
下面是修改过的unary_op Tzf$*Uje3  
8_ X.c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xT=ySa$|>  
class unary_op nl9kYE [  
  { c(&AnIlS  
Left l; rkIMM,   
  |0]YA  
public : 1tyNRoET  
$eMK{:$O  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} eI?HwP{m  
Gw`/.0  
template < typename T > R#LGFXUj  
  struct result_1 //tT8HX  
  { #/s7\2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; NfqJ=9  
} ; I1i:}g/  
"$P'Wv  
template < typename T1, typename T2 > g/B\ObY  
  struct result_2 v^\JWPR/  
  { DZ2Fl>7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f-&ATTx`J  
} ; t)!V +Qcb  
4znH$M>bU  
template < typename T1, typename T2 > $>![wZ3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SdSgn|S  
  { Q[jI=$Q)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R. O  
} ?-S8yqe  
wA1Ey:q  
template < typename T > XD 5n]AL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OOfy Gvs  
  { []=_<]{  
  return OpClass::execute(lt(t)); T;J7+0  
} $)f"K  
l-cW;b~  
} ; '(TmV#3  
?N`qLGRm  
",QYDFFeF  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug @o60 c  
好啦,现在才真正完美了。 ?0uOR *y'  
现在在picker里面就可以这么添加了: ot0U-G(  
ovbEmb  
template < typename Right > +\srZ<67  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3jXR"@Z-  
  { J ZA*{n2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R qn WtE  
} @]E]W#xAn  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 pbPz$Y  
G~S))p  
}\DAg'e)  
,!r@9T  
^K"ZJ6?+1  
十. bind :q(D(mK  
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。 Ca X^)  
先来分析一下一段例子 'V1!&Q6  
%pH)paRAP  
>T`zh^+5W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ygMd$0:MN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }\>+H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H<$pHyxU  
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。 x\6] ;SXX  
我们来写个简单的。 JV&Zwbu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <r_3obRC  
对于函数对象类的版本: p%tE v  
Jb7iBQ2%  
template < typename Func > `t%|.=R  
struct functor_trait D/e&7^iK  
  { ;4l-M2  
typedef typename Func::result_type result_type; fjcr<&{:  
} ; Bpm,mp4g\#  
对于无参数函数的版本: q?(A!1(u  
}M^_Z#|,  
template < typename Ret > xUQdVrFU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '^e0Ud,  
  { g ,`F<CF9  
typedef Ret result_type; QjI#Cs}w  
} ; b/z'`?[  
对于单参数函数的版本: _a fciyso  
y?"$(%3|  
template < typename Ret, typename V1 > CcBQo8!G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  ccRlql(  
  { )4@M`8  
typedef Ret result_type; J`4Z<b53  
} ; Y$>+U  
对于双参数函数的版本: s%5Uj }  
j,\tejl1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > '^8g9E .4K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #]k0Z~Bl  
  { NWw<B3aL  
typedef Ret result_type; [?A&xqO3  
} ; [TP  
等等。。。 Pb0)HlLq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tp7oc_s?.  
L^6"' #  
template < typename Func > 1X[ 73  
struct func_return Ad^dF'SN  
  { SE6>vKR/.  
template < typename T > 7F"3<U@J  
  struct result_1 3(MoXA*  
  { >ze>Xr'm5=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d:A\<F  
} ; +d.u##$  
_L8Mpx*E  
template < typename T1, typename T2 > C(f$!~M4b  
  struct result_2 _c[|@D  
  { 3xRM 1GgO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n/xXQ7y  
} ; 3Wjq>\  
} ; km9Gwg/zT  
5BrU'NF  
lq~Gc M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B.V?s,U  
>s;oOo+5  
template < typename Func, typename aPicker > iz Xbp02  
class binder_1 ${wU+E*  
  { Y,3z-Pa=@  
Func fn; (irk$d %  
aPicker pk; Dq{:R  
public : ~ &t!$  
{k kAqJ  
template < typename T > lt }r}HM+  
  struct result_1 ;+TMx(  
  { 7ESN!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J>><o:~@  
} ; k}- "0>  
mfj4`3:NV  
template < typename T1, typename T2 > \El|U#$u'  
  struct result_2 YI L'YNH  
  { <sm#D"GpP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $5ZR [\$  
} ; eL<m.06cfY  
<l* agH-.3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rdXCWK$E  
n;e."^5  
template < typename T > ) ~ l\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U* -% M  
  { i6-wf Gs;  
  return fn(pk(t)); >L#];|  
} 3 %z   
template < typename T1, typename T2 > H|grbTv,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &mX5&e  
  { Is4%}J!8  
  return fn(pk(t1, t2)); :Tlf4y:/w  
} *>E I2HX  
} ; AQE eIFH  
Y'tqm&}  
6"BtfQ")  
一目了然不是么? Q&oC]u(="&  
最后实现bind j9{O0[v  
^>3tYg&7  
L4MxU 2  
template < typename Func, typename aPicker > xnJjCEZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) aQz|!8Is  
  { mgmWDtxN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); qzuQq94k  
} pWWL{@J  
%4?SY82  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ZC3tbhV  
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。 <m?GJuQ'  
aQ.Iq  
十一. phoenix +P>Gy`D9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uPa/,"p  
F?*Dr  
for_each(v.begin(), v.end(), h$E\2lsE  
( \4[c}l  
do_ )B -MPuB  
[ ^VSt9 &  
  cout << _1 <<   " , " yw;ghP;  
] Fpy6"Z?z  
.while_( -- _1), ^n\9AE3  
cout << var( " \n " ) AZh@t?)  
) utYnaeQcn  
); ZA *b9W  
6Cz7A  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: t/l!KdY$  
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 FY 1},sq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sN} s61  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <'PR;g^#  
v7s ]  
XNc"kp? z  
template < typename Cond, typename Actor > A[sM{i~Z  
class do_while d$2@,  
  { [VY8?y  
Cond cd; &/b? I `  
Actor act; tIz<+T_  
public : ig2{lEkF  
template < typename T > R`0foSq \M  
  struct result_1 8zP:*|D  
  { tc+GR?-7W  
  typedef int result_type; t_[M &  
} ; tIn7(C  
-/ (DP x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} v#Cz&j  
P!`Q_h6a  
template < typename T > 37j\D1Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eT7!a']x  
  { ?z\q Mu  
  do F&W0DaH  
    { .ujs`9d_-  
  act(t); tnQR<  
  } uM6CG0  
  while (cd(t)); (PCimT=5  
  return   0 ; )LXoey!aZ  
} wx]+*Lzz  
} ; 8ktjDs$=.:  
A }>|tm7|  
)64LKb$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4*p_s8> >  
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~pH7WU  
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。 @Og\SZhn  
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!6YGh  
下面就是产生这个functor的类: x&hvFG3  
Hrd5p+j  
OPvj{Dv$0  
template < typename Actor > d-6sC@PB  
class do_while_actor 2ru*#Z#(  
  { aGq_hP   
Actor act; B)j`}7O 06  
public : +z]:CF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aJuj7y-  
<3SFP3^:  
template < typename Cond > 2 pM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kcq9p2zKv  
} ; ?G~/{m.  
WrE-Zti  
o 1 hdO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {#dp-5V  
最后,是那个do_ 8k+q7  
u%+6Mp[E  
jQ.>2-;H9  
class do_while_invoker !uj!  
  { 8!`7-  
public : 'Yaf\Hp  
template < typename Actor > &X#x9|=&O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .G5NGB  
  { IEno.i\  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z`-)1!  
} ^F0k2pB  
} do_; 2- Npw%;  
x*loACee.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GsP@ B'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 OBKC$e6I  
最后来说说怎么处理break和continue vxbH^b  
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。 }<5\O*kX4  
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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