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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GW>7R6i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2a._?(k_y  
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, \3n{w   
37:b D  
L|]w3}ZT@  
@e.OU(Bf  
  class filler IyG = 7  
  { egxJ3.  
public : 1jUhG2y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \U)2 Tg  
} ; Se^/VVm  
0@sr NuW  
H0D>A<Ue  
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: APHtJoS  
? BHWzo!  
:Fi%Cef|  
s3MMICRT.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wZ]BY;  
=E{{/%u{{S  
.q_uJ_qu-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 A]tf>H#1  
4,w{rmj  
ctc`^#q  
hVT=j ?~  
二. 战前分析 ga{25q}"  
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。 FfD ,cDs  
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 2vh!pez_  
MuFU?3ovG*  
Z5*(W;;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aCUV[CPw  
  /* --------------------------------------------- */ Zeme`/aBb  
vector < int *> vp( 10 ); I7q?V1f u4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s!j(nUd/  
/* --------------------------------------------- */ ~P]HG;$?n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); So)KI_M  
/* --------------------------------------------- */ j;AzkReb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Z0F>"Z _qn  
  /* --------------------------------------------- */ 9s\i(/RxW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?(,5eg  
/* --------------------------------------------- */ vYMbson}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YzhN|!;!k  
$^NWzc  
l9ifUh e  
:d% -,v  
看了之后,我们可以思考一些问题: $Va]vC8?  
1._1, _2是什么? 1)/T.q<D"  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 OuBMVn  
2._1 = 1是在做什么? 7>2j=Y_Kp  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #hE3~+ i  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Z '>eT)  
YW$x:  
u'~b<@wHB  
三. 动工 ZTBFV/{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WW\)B-}T  
)(ZPSg$/F  
i3kI2\bd/  
[^(R1K  
template < typename T > S^Wqa:;  
class assignment .f92^lu9  
  { kkE)zF   
T value; MY<!\4/  
public : 3R=3\;  
assignment( const T & v) : value(v) {} P=sK+}5`q  
template < typename T2 > {u_k\m[Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [;CqvD<S  
} ; !DX/^b  
?9r,Y;,H  
zWmo OnK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g*AD$":  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xZ'` _x9l  
^SSOh#  
iB`WXU  
-TU{r_!Z(  
  class holder @8M2'R\  
  { >/HU'  
public : =|5bhwU]  
template < typename T > sv{0XVn+^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !q6V @&  
  { D)~nAkVq  
  return assignment < T > (t); \,bFm,kC?  
} 9@z|2z2\G  
} ; }Keon.N?   
y[@j0xlO  
fJ"~XTN}T  
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: BM$tywC  
`:BQ&T%UQR  
  static holder _1; ?eVuz x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y <i}"eI*  
yJ`1},^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]-Y]Q%A4  
而不用手动写一个函数对象。 H- qP>:  
pB7Z;&9  
b= ec?n #7  
"`gZ y)E  
四. 问题分析 f`]E]5?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 (kNTXhAr4  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 'W2$wN+P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AXv;r<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #.L0]Uqcp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Qnb?hvb"d  
T&MS_E&;  
五. 问题1:一致性 EC!Cv;'  
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?| XoQk'7"f  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 % ih7Jt  
nV xMo_  
struct holder 7{6.  
  { l=?y=2+  
  // ;Owu:}   
  template < typename T > l3#dfW{  
T &   operator ()( const T & r) const Y^m=_*1g5  
  { gw"l& r  
  return (T & )r; aKzD63  
} 12' (MAP  
} ; R9-JjG2v  
@`8 B} C  
这样的话assignment也必须相应改动: H;Qn?^  
>N1]h'q>  
template < typename Left, typename Right > ]`H.qV  
class assignment x,G6`|Hl  
  { *vE C,)  
Left l; 4S EC4yO  
Right r; Ns= b&Uyc  
public : Z=[a 8CU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z3~*R7G8>  
template < typename T2 > ^o\p|f>f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]hVXFHrR  
} ; gO myFHv.  
gH55c aF<  
同时,holder的operator=也需要改动: Ngc+<  
SWd[iD  
template < typename T > u0hbM9U>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !Jn w_)  
  { }lpm Hvs  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8"UG&wLT  
} at]Q4  
#$C]0]|  
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。 ioCkPj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /G+gk0FW  
oySM?ZE  
return l(rhs) = r; CHP6H}#|g  
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。 Cbvl( (  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <qY>d,+E'  
|L{dQ)-'l  
template < typename Tp > Cfb-:e$0  
class constant_t #e269FwN  
  { gdY/RDxn:  
  const Tp t; BF|FW  
public : x#mk[SV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f_XCO=8'v  
template < typename T > OVf|4J/Yx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y'/9KrV T  
  { ~0Q72  
  return t; SJ+-H83x  
} .cog9H'  
} ; c &(,  
4\es@2q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :]hfmWC   
下面就可以修改holder的operator=了 7Apbi}")  
%'O(Y{$Y.  
template < typename T > 7gaC)j&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W78-'c  
  { ^IkMRlJh%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kO4~N-&  
} XX6)(  
L-dKZ8Q  
同时也要修改assignment的operator() &H{>7q#r  
Ooy96M~_G  
template < typename T2 > 3$;v# P$%N  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q)zvePO#  
现在代码看起来就很一致了。 x#j_}L!V;  
S3cQC`^  
六. 问题2:链式操作 8!Kfe  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1+iiiVbMH  
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。 H/f= 2b  
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。 }clNXtN  
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。 Mq?21gW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $hh=-#J8  
omP 7|  
template < typename T > \v Go5`  
struct result_1 SfT]C~#$N  
  { B4=gMVp1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (@9}FHJzi  
} ; dtm@G|Ij  
?'r[P03  
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: ERplDSfO-  
)DMbO"7  
template < typename T > je\UfEo%  
struct   ref nor`w,2VF  
  { **"sru;@=  
typedef T & reference; $2 0*&4y^  
} ; on|>"F`pb  
template < typename T > ^+&}:9Ml  
struct   ref < T &> WObfHAp.  
  { EBm\rM8  
typedef T & reference; U*t `hn-xs  
} ; '1aOdEZA*  
h#>67gJV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: klKt^h-  
yL1\V7GI{[  
template < typename T > UHHe~L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =`")\?z}  
  { $: -Ptm@  
  return l(t) = r(t); X |as1Y$O+  
} -z@}:N-uR  
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。 ZtiOf}@i\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &fWZ%C7|jC  
4YJs4CB  
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 rmhB!Lo  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ' x|B'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yl*S|= 8;k  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 wTLHg2'y^  
最后的布局是: {=kA8U  
                Add 2w%1\TcB$  
              /   \ &p*N8S8  
            Divide   5 [Gu]p&  
            /   \ +r '  
          _1     3 6Rso}hF}}  
似乎一切都解决了?不。 nHhg#wR  
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。 eL],\\q  
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。 nBQG.3  
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: }=++Lr4*  
NLj0\Pz|B  
template < typename Right > /OZF3Pft  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^+pmZw9 0  
Right & rt) const }[1I_)  
  { 1m&(3% #{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w>#~_x, `  
} Ts^IA67&<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _3`{wzMA  
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。 !j- 7,  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 atY m.qb  
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。 \2T@]!n  
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。 O,7P6  
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? i~4:]r22  
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: .n"aQ@!  
g5H+2lSC  
template < class Action > H4)){\  
class picker : public Action `w&|~xT  
  { |d8/ZD  
public : norWNm(n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )wAqaG_d  
  // all the operator overloaded  IF uz'  
} ; #b:8-Lt:M  
2 3 P7~S  
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。 @>JO &,od  
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: <V9L AWeS  
`_<K#AGAi  
template < typename Right > 8J Gt|,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7\5;;23N4  
  { Ig]Gg/1G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;g*ab  
} &c0U\G|j  
']>@vo4kK{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {3'z}q  
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。 (`xhh  
CpO!xj +  
template < typename T >   struct picker_maker ](:aDHa  
  { 9)'L,Xt4:T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RD<l<+C^~  
} ; o`7Bvh2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j $a,93P5  
  { <Jv %}r  
typedef picker < T > result; |lrLTI^a  
} ; $Ic: c  
u-=%gx"Di  
下面总的结构就有了: #O* ytZ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 +-1t]`9k4  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 hU@ 9vU<U  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4#!NVI3t  
至此链式操作完美实现。 ANZD7v6a  
aj85vON1`  
UF3WpA  
七. 问题3 tgKmC I  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 7g[T#B'/x,  
f =B)jYI  
template < typename T1, typename T2 > G$<FQDvs  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !inonR  
  { ayTEQS  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T}jryN;J5  
} 8xW_N"P.>  
sFqZ@t}~  
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: be}^}w=  
< {$zOF}  
template < typename T1, typename T2 > u|z B\zd  
struct result_2 LxC*{t/>8  
  { R-+k>_96|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sluR @[l  
} ; s~W:N .}*  
.gh3"  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5B)Z@-x2  
这个差事就留给了holder自己。 c&vY0/ [  
    t:X\`.W  
C(qqGK{  
template < int Order > x<W`2Du  
class holder; maW,YOyRN  
template <> |}P4Gr}6  
class holder < 1 > Z6#}6Y{  
  { q|xJ)[AO  
public : :yO.Te F  
template < typename T > r PWn  
  struct result_1 8(J&_7u  
  { >jMq-#*4  
  typedef T & result; k\rzvo=U  
} ; /2Q@M>  
template < typename T1, typename T2 > H.cN(7LXm  
  struct result_2 gI a/sD2m>  
  { b.V\E Ok  
  typedef T1 & result; 7)aitDD  
} ; *Y(v!x \L  
template < typename T > t4>%<'>e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0EiURVX  
  { frV *+  
  return (T & )r; GZXBzZ}  
} }+";W)R  
template < typename T1, typename T2 > s}yJkQb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @=4K%SCw  
  { F/GfEMSE  
  return (T1 & )r1; ti$d.Kc(  
} lYEMrr!KQw  
} ; 1|/P[!u  
#m yiZL %  
template <> ]XX9.Xh=-  
class holder < 2 > c|?0iN  
  { e`gOc*  
public : C/AqAW1  
template < typename T > fNjxdG{a  
  struct result_1 yO}RkRA  
  { pdCn98}%-  
  typedef T & result; 7g@P$e]  
} ; oS3}xT" U  
template < typename T1, typename T2 > P=v 0|Y*q|  
  struct result_2 d#~^)r  
  { 0a<:.}  
  typedef T2 & result; `U:W(\L  
} ; K5X,J/n  
template < typename T > FCO5SX#-g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UG)J4ZX  
  { )nJo\HFXv  
  return (T & )r; :0K[fBa  
} V/%tFd1  
template < typename T1, typename T2 > oy+``W~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BGAqg=nDV  
  { N^i<A2'6S;  
  return (T2 & )r2; )Rhy^<xH  
} _3_d;j#G U  
} ; C'~K amS  
\ ) H}  
:=J~t@  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 lgR;V]^YX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Yt^<^l77D  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a%3V< "f  
G01J1Ll}  
return l(i, j) = r(i, j); {\tHS+]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K(*QhKX  
_Ju@<V$  
  return ( int & )i; \9[_*  
  return ( int & )j; 8J60+2Wa  
最后执行i = j; 8<cD+Jtj  
可见,参数被正确的选择了。 k+*DPo@)  
1.+w&Y5   
'G3;!xk$  
P(z#Wk  
{+Rf?'JZH  
八. 中期总结 1Ql\aO)  
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: RI,Z&kXj2o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ppv/ A4Kv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 OKDBzl  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z4eu'.r-y~  
VUfV=&D-*g  
jI`1>>N&1  
^QX3p,Y  
_)4YxmK%  
6mH0|:CsY  
九. 简化 7_$Xt)Y{  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 L\@SX?j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .gPE Qc+D  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Z,'#=K  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z"`q-R }m  
  +-*/&|^等 XqD/~_z;  
2. 返回引用。 FB<#N+L\  
  =,各种复合赋值等 }P[x Z_S1  
3. 返回固定类型。 ^X$k<nA;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &@E{0ZD  
4. 原样返回。 d8 1u  
  operator, uo`O$k<;  
5. 返回解引用的类型。 }t4?*:\  
  operator*(单目) sS$"6  
6. 返回地址。 a}N m;5K  
  operator&(单目) "*o54z5"  
7. 下表访问返回类型。 /rsr|`#  
  operator[] E}U[VtaC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &m=Xg(G~c  
  operator<<和operator>> a9rn[n1Q  
Y)@mL~){  
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。 S1Q2<<[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R/)cEvB-0  
lSw9e<jYO  
template < typename Left > _= RA-qZ"  
struct value_return =2HR+  
  { M{Ss?G4H  
template < typename T > J(*QtF  
  struct result_1 "bFt+N  
  { %mR roR6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; neW_mu;~Z  
} ; 7_r$zEP6  
[t55Kz*cD  
template < typename T1, typename T2 > Jd_w:H.  
  struct result_2 @=o1q=5@8  
  { DXPiC[g]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _RG!lmJV  
} ; b#p)bcz!I  
} ; X+;F5b9z  
V$u~}]z  
FoM4QO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait mQt';|X@  
Sfc0 ~1  
下面我们来剥离functor中的operator() srfFJX7*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #~um F%#  
JpN]j`  
return l(t) op r(t) 4`@]jm  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?c)PBJ+]  
return op l(t) ZN!OM)@:!  
return op l(t1, t2) z)Xf6&  
return l(t) op )'8DK$.  
return l(t1, t2) op fII;t-(x  
return l(t)[r(t)] &Im{p7gf!b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o)'u%m  
zI/)#^SQ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: <,qJ% kc  
单目: return f(l(t), r(t)); Eq-fR~< 9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }B2H)dG^K  
双目: return f(l(t)); |K?fVL  
return f(l(t1, t2)); GF5WR e(E  
下面就是f的实现,以operator/为例 dw,Nlf~*0  
wsp&U .z  
struct meta_divide q q}EXq^  
  { vlCjh! x  
template < typename T1, typename T2 > vQ=W<>1   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |D)NP N&  
  { dq%N,1.F  
  return t1 / t2; 9_'xq.uP  
} CBx1.xL  
} ; >nmby|XtW  
]c{Zh?0  
这个工作可以让宏来做: kzr9-$eb  
,Iq+v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ jLC,<V*  
template < typename T1, typename T2 > \ NGB%fJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GL&ri!,  
以后可以直接用 !\Jj}iX3_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .!0),KmkK  
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 Mj |)KDL  
(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。。。) [dFxW6n  
#(3w6 l2  
FT73P0!8.  
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~% F5|t  
[P)'LY6F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > | Q:$G!/  
class unary_op : public Rettype %j=dKd>  
  { Z@&_ T3M  
    Left l; aB<~T[H%h  
public : x3>K{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dluNA(Xc-  
 ])}{GW  
template < typename T > W3* BdpTw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yo;/7gG>  
      {  CJg &  
      return FuncType::execute(l(t)); #T Cz$_=t  
    } `,H\j?  
1B= vrGq  
    template < typename T1, typename T2 > 9 Am&G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1g9Q vz3  
      { t5N@ z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B1c`(mHl  
    } n )YNt  
} ; C$ oY,A,  
X}p#9^%N  
HxAq& J;xu  
同样还可以申明一个binary_op PXm{GLXRS;  
kW\=Z 1\#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7&XU]I  
class binary_op : public Rettype 6kGIO$xJ)  
  { (7`goi7M  
    Left l; *XS@Ku  
Right r; /XS6X  
public : #rMMOu9r2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #9}KC 9f  
ma@ws,H  
template < typename T > r J ?Y~Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l>h%J,W  
      { >Mj :'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1c&/&6 #5  
    } r!V#@Md  
>`n0{:.1za  
    template < typename T1, typename T2 > 'cy35M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $5yS`Iq S  
      { ;j=/2vU~@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); NSHWs%Zc  
    } M|?qSFv:  
} ; j/3827jw=  
|!8[Vg^Wh  
J6Hw05%0=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 f"xi7vJv!f  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :y!e6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :N\*;>  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Z/sB72K1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?(Dkh${@  
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。。。 oc?,8I[P5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 d{hb gUSj  
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) .oH0yNFX  
下面是修改过的unary_op %*e6@Hm  
V;L^q?v !  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TU$/3fp*  
class unary_op hdW",Bf'  
  { ;TF(opW:  
Left l; UMm<HQ  
  9bl&\Ykt.  
public : R3d>|`) +  
%'"#X?jk1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WfBA5  
l^:m!SA_  
template < typename T > 49nZWv48"_  
  struct result_1 .6xP>!E}Q  
  { SOE#@{IXBa  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; SWD v\Vr  
} ; ,]i ^/fT  
m8rKH\FD}  
template < typename T1, typename T2 > 9b@L^]Kg  
  struct result_2 O4$ra;UM`  
  { ^-w:D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8*6vX!Z|  
} ; r*N:-I~z  
hc5M)0d  
template < typename T1, typename T2 > }5RfY| ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W*QD'  
  { AT<gV/1l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8U/q3@EC  
} +&jWM-T"-  
!X(Lvt/  
template < typename T > >>rW-&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9hHQWv7TgK  
  { -TU7GCb=  
  return OpClass::execute(lt(t)); C (vi ns  
} xQ>c.}J/i  
=%znY`0b56  
} ; $^.LZ1Jd  
ZwAX+0  
j2cLb  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug },2-\-1  
好啦,现在才真正完美了。 W8,XSUl  
现在在picker里面就可以这么添加了: a_^3:}i~D  
tV9W4`Z2q  
template < typename Right > Gnj;=f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 95_ ?F7}9  
  { COOazXtW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i/Q*AG>b  
} /"- k ;jz  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 yUq,9.6Ig  
z:^Kr"=n  
Y:^~KS=Uz  
LbJ tU !  
+e)So+.W  
十. bind QBR9BR  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Z_iu^ Q  
先来分析一下一段例子 i 6kW"5t  
Y:FV+ SI  
/R''R:j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W([)b[-*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _0)#-L>xKF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H.7gSB1  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 L4zSro:Si  
我们来写个简单的。 wHBkaPO!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  uw LT$  
对于函数对象类的版本: //JF$o=)D  
6^ wg'u]c  
template < typename Func > V8NJ0fF  
struct functor_trait MKJ9PcVi  
  { 5dMIv<#T`  
typedef typename Func::result_type result_type; s2@N&7"u)  
} ; N$/{f2iC  
对于无参数函数的版本: Eof1sTpA  
#dqZdj@  
template < typename Ret > .Y&_k  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~1S7\e7{  
  { \C ZiU3  
typedef Ret result_type; .!U `,)I  
} ; |^S[Gr w  
对于单参数函数的版本: 8.o[K  
'M_8U0k  
template < typename Ret, typename V1 > K^J;iu4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j*I0]!-  
  { ~"gOq"y 5p  
typedef Ret result_type; u,PrEmy-  
} ; ' hO+b  
对于双参数函数的版本: cK(}B_D$  
<!y_L5S|   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > KAgiY4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KFA B  
  { b[uTt'p}  
typedef Ret result_type; ~NpnRIt  
} ; 4-E9a_  
等等。。。 \z:p"eua z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >7vSN<w~m  
,PJl32  
template < typename Func > >Eik>dQ a  
struct func_return /p<mD-:.M  
  { 1ikkm7  
template < typename T > ^[&*B#(  
  struct result_1 #@2`^1  
  { 4yQ4lU,r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~ZG>n{Q   
} ; &|9mM=^  
;NRm ,  
template < typename T1, typename T2 > DQ9 <N~l  
  struct result_2 d>@{!c-  
  { XiKv2vwA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tDy1Gh/c  
} ; aR}NAL_`w  
} ; ],H%u2GE_  
8 Sl[&  
/RX7AXXB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =\CbX  
b.YQN'  
template < typename Func, typename aPicker > p7.@ez ;  
class binder_1 @VxBURZ?  
  { HeSnj-mtr}  
Func fn; JC>}(yQA  
aPicker pk; FuEHO6nx  
public : YH<@->Ip  
=%2 E|/  
template < typename T > 8P5xRUkV  
  struct result_1 "_?^uymw  
  { lD/+LyTa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; c^Wm~"r  
} ; P-+^YN,  
e m>CSBx  
template < typename T1, typename T2 > E62*J$wN@  
  struct result_2 u6(7#n02  
  { ) }?dYk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; laFkOQI  
} ; +X Y}-  
_fMooI)U1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3P #1fI(c  
$1Xg[>1g5  
template < typename T > W@UHqHr:\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fl)Oto7  
  { %>JqwMK  
  return fn(pk(t)); *&5G+d2  
} Nc;7KMOIA  
template < typename T1, typename T2 > xmVK{Q YT$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {p2%4  
  { *qpmI9m  
  return fn(pk(t1, t2)); qa%g'sB-b  
} %mxG;w$  
} ; y<;#*wB  
=x[`W9.D  
?np` RA  
一目了然不是么? TF{ xFb)  
最后实现bind T.K$a\/{,  
Ex<-<tY  
kM9E)uT>(<  
template < typename Func, typename aPicker > F] ~`57  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^l iyWl  
  { b,{?+8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v"bOv"!al  
} g(<@r2p  
+  1v@L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z{tyB  
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。 4Ly!:GH3T  
8{h:z 9]J  
十一. phoenix -4V1s;QUZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Bj\0RmVa1  
AQ-PY  
for_each(v.begin(), v.end(), }l_) d  
( *8MU,6  
do_ cG ^'Qm  
[ Ai /a y# E  
  cout << _1 <<   " , " o[8Y%3  
] T>L6 X:d  
.while_( -- _1), `cf&4Hn  
cout << var( " \n " ) {)-%u8J\`N  
) /Nxy?g|,  
); ;O.U-s  
O5e9vQH  
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: iD{;!dUZ  
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 F"9q Bl~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ag}>gbz~G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^i@tOtS  
c\-I+lMBi  
N{E >R&,q  
template < typename Cond, typename Actor > dNbN]gHC  
class do_while "iOT14J!7  
  { R3.tkFZq]  
Cond cd; } CQ GvH  
Actor act; \Mt(9jNK  
public : jh}[7M  
template < typename T > 4Mnne'7  
  struct result_1 o6oZk0  
  { =|am=Q?Q  
  typedef int result_type; X0p=jBye~>  
} ; $yhQ)@#1  
t0Ec` +)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {:'e H  
?JtFiw  
template < typename T > <Gs)~T#'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z]"ktb;+[  
  { !`Bb[BTf  
  do t'FY*|xk  
    { ;M\H#%G.  
  act(t); EPdR-dC^wE  
  } @P[Tu; 4  
  while (cd(t)); uFG]8pj2V1  
  return   0 ; S9-K  
} v0\2%PC  
} ; ?%B%[u  
#OH# &{H  
StaX~J6=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O_(/uLH  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 D.U)R7(  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >8oRO  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 f; >DM  
下面就是产生这个functor的类: c,4UnEoCR  
}.MJVB3  
M}3>5*!=  
template < typename Actor > (fb&5=Wzw  
class do_while_actor {i`BDOaL  
  { 'mG[#M/Y  
Actor act; d; V  
public : >*{\N^:z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e{c%o;m(  
W1U r~x`  
template < typename Cond > S1*n4w.H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ki=-0G*]  
} ; l 0jjLqm:  
0KU,M+_  
)r5QOa/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rh?!f(_@  
最后,是那个do_ `A$yF38!  
8cF-kfbfZ  
$kvF]|<bu  
class do_while_invoker D=o9+5Slw  
  { ?L+@?fVN  
public : ?4(uwX p  
template < typename Actor > n3jA[p:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Vv0dBFe  
  { 4(|x@: wxm  
  return do_while_actor < Actor > (act); P%g[!9 '  
} 03iO4yOu  
} do_;  r,!7TuBl  
7V%}U5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z?Hvh  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 rwv_ RN  
最后来说说怎么处理break和continue Q!z g=_z-  
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。 9{^:+r  
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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