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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |;XkU`G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7q2G/_  
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, K'6dlwn).  
o(=\FNe  
KiXRBFo  
 F'!pM(+  
  class filler ]m _<lRye  
  { ,P&.qg i=(  
public : 5 *8 V4ca  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} owz6j:  
} ; z?NMQ8l|:6  
9A@/5Z:v5W  
#bz#&vt$  
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: jA&ZO>4  
3oH.1M/  
T}%8Vlt]  
+HGPn0As  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X,)`< >=O  
G4=R4'hC  
hRU.^Fn#%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &LRO^[d  
lr>P/W\  
f~HC%C YH  
@WmEcX|  
二. 战前分析 s4RqY*VK  
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。 ]kXiT Yg  
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 k,p:!S(bl  
 /i'dhiG  
c7~+ 5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); : MfY8P)  
  /* --------------------------------------------- */ O] T'\6w  
vector < int *> vp( 10 ); 4CUzp.S`h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kj$Ks2!W  
/* --------------------------------------------- */ ,4O|{Iu#n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Fx6c*KNX3  
/* --------------------------------------------- */ tZW2TUM]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f6\`eLGi1  
  /* --------------------------------------------- */ cym<uh-Wg^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cPFs K*w  
/* --------------------------------------------- */ fl8~*\;Xu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M0+xl+c+  
4f)B@A-  
m?Tv8-1  
C`4m#  
看了之后,我们可以思考一些问题: %25GplMT  
1._1, _2是什么? d) i:-#Q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 fVb~j;  
2._1 = 1是在做什么? >iZ"#1ZL2O  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #(i9G^K  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 fD^$ y 8  
7gX#^YkE+k  
+v!% z(  
三. 动工 Zb p+b;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v:$Ka@v6  
K{]9Yo  
zWN<"[agc  
c#-o@`Po  
template < typename T > v- 793pr  
class assignment z( 00"ei  
  { mE|?0mRA %  
T value; zl a^j,  
public : %QYH]DR  
assignment( const T & v) : value(v) {} {WYJQKs8  
template < typename T2 > Mj9Mv<io  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G+?Z=A:T8  
} ; gK_^RE9~  
]~YY#I":  
F'~\!dNL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 apz) 4%A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0bl?dOV{  
e7n[NVrX  
<8 $fo  
Gr),o6}p  
  class holder S.4gfY  
  { 4l2/eh]Hc(  
public : H ~VeY\:w  
template < typename T > mz[Q]e~&i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {5GXN!f  
  { -:$#koW  
  return assignment < T > (t); >cTSX  
} C2X$bX"  
} ; HX)oN8  
TJ_<21a  
uZ1b_e0SGu  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |c<h& p  
bR\Oyd~e  
  static holder _1; [}mx4i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 JZ l"k  
6Z}8"VJr {  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z,jR:_ p  
而不用手动写一个函数对象。 efT@A}sV  
m }J@w~#  
w \U?64  
K*QRi/O  
四. 问题分析 QWncKE,O$  
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。 mqt$'_M  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ~;V5*t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y#B4m`9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~x-"?K  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `X8wnD  
/WxCsQn  
五. 问题1:一致性 e|-%-juI  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ?@>PKUv{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b] 5i`  
VUneCt%  
struct holder 'vP"& lrn  
  { ]jB`"to*}  
  // z]49dCN  
  template < typename T > I(5sKU3<  
T &   operator ()( const T & r) const PwC9@c%c  
  { Jyz*W!kI  
  return (T & )r; q*^m8  
} D;Bij=  
} ; Qo5yfdR  
fe3a_gYPz  
这样的话assignment也必须相应改动: \ cr)O^&  
(i1q".  
template < typename Left, typename Right > ['%$vnS5S  
class assignment pXhN?joe  
  { znkc@8_4  
Left l; p=d,kY  
Right r; Ux!q(9<_  
public : <Od5}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !>8/Xz~-  
template < typename T2 > yt4sg/] :  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .',d*H))E7  
} ; *-vH64e  
,Qh9}I7;C  
同时,holder的operator=也需要改动: .3 S9=d?  
HYwtGj~5  
template < typename T > 4;|@eN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @UK%l :L  
  { j9 d^8)O,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0 3?7kAI  
} J?$`Tnx^  
]}Jb'(gMO4  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 J5zKwt  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o]<@E uG  
{5NE jUu{j  
return l(rhs) = r; :5#iVa#<  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3P|z`}Ka  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5L0w!q'W  
L2Z-seE  
template < typename Tp > q&nEodv>+  
class constant_t Ywo=w:'  
  { MFtC2*  
  const Tp t; k++"  
public : Yma-$ytp  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S] R.:T_%  
template < typename T > E5X#9;U8E"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !<UdG+iV  
  { hcT5>w[  
  return t; *JA0Vs 5  
} ?58*#'r  
} ; 6 9s%   
XE`u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l|S_10x5  
下面就可以修改holder的operator=了 b^'>XT~1J&  
(o2.*x  
template < typename T > .)|2^ 'W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nhLw&V3y  
  { _x]q`[Dih  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @M)"  
} ] A,Og_g  
q71V]!  
同时也要修改assignment的operator() ,KaO8^PB  
~(-df>  
template < typename T2 > mum4Uj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } cq4sgQ?sW  
现在代码看起来就很一致了。 G<FB:?|  
iTVepYv4m  
六. 问题2:链式操作 v@1f,d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {wp tOZ  
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。 BMH?BRi  
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。 c{{RP6o/j=  
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。 [<JY[o=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fD#!0^  
bqwn_=.  
template < typename T > zxrbEE Q  
struct result_1 T( CTU/a-,  
  { Z^t{m!v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5n1T7-QCL  
} ; r:Ok z  
5gZ *  
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: | E\u  
l}XnCOIT,  
template < typename T > %g7B*AX]  
struct   ref 3a?dNwM@  
  { (L,>P`CR6  
typedef T & reference; [u;>b?[{  
} ; o(@^V!}V  
template < typename T > V?r(;x  
struct   ref < T &> {S"!c.  
  { |!xqkmX  
typedef T & reference; gCZm7dgo  
} ; j|IvDrm#  
I^?hVH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *d}{7UMy#  
Os[50j!4>  
template < typename T > | W<jN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const roNs~]6  
  { vPET'Bf(YV  
  return l(t) = r(t); ]DK.4\^  
} PX5U)  
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。 |D~#9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !U~S7h}  
MmW]U24s  
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  Eikt,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Kj6@=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R[!%d6jDE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ze3sc$fG2  
最后的布局是: $sb `BS  
                Add 2T-3rC)  
              /   \ WjF#YW\  
            Divide   5 ,Ad{k   
            /   \ HC RmW'  
          _1     3 uE&2M>2  
似乎一切都解决了?不。 F>"B7:P1:Q  
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。 O/lu0acI  
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。 o(Q='kK  
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: U>a~V"5,u  
43/!pW  
template < typename Right > BF(Kaf;<t.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const SAUG+{Uq  
Right & rt) const dk@iAL*v  
  { Rqun}v}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #QKgY7  
} FfibR\dhY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I#:,!vjn  
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。 {AO`[  
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。 ]MRQcqbpqL  
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。 $m0-IyXcv  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 0T<DHPQ1  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? sXR}#*8p  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: G~19Vv*;  
eS;W>d  
template < class Action > 1l+j^Dt'[  
class picker : public Action 1fcyGZq  
  { b)+;@wa~  
public : z{G@t0q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i&zJwUr(<  
  // all the operator overloaded ufXU  
} ; 3R[,,WAj$  
(d}z>?L  
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。 (!dwUB  
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: TuMD+^x  
ka[%p,H  
template < typename Right > C:P.+AU"`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const V1\x.0Fs  
  { W*Ce1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZsL-vlv  
} Q=.j>aM+_  
R\>=}7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .6y(ox|LL  
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。 x#TWZ;  
m| k:wuzqK  
template < typename T >   struct picker_maker o>ZlA3tv  
  { "jAEZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #{Gojg`5O  
} ; g TqtTd~L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > QTuj v<|  
  { m|cT)-  
typedef picker < T > result; = ms o1  
} ;  -TKQfd  
~0ZLaiJ  
下面总的结构就有了: te8lF{R  
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。 ]x`I@vSf7R  
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。 m~l[Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x\!Uk!fM  
至此链式操作完美实现。 7s'r3}B`  
uY*|bD`6&  
cT,5xp"a  
七. 问题3 Odj4)   
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。 o_DZ  
"T'?Ah6  
template < typename T1, typename T2 > 'X1fb:8m8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {;Ispx0m  
  { cb9q0sdf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q.`O;D}x  
} 09C[B+>h  
8A3!XA  
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: eWwI@ASaA  
`Pe WV[?  
template < typename T1, typename T2 > *kWrF* )J  
struct result_2 B:QAG  
  { *Wmn!{\g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; YF(TG]?6  
} ; UXN!iU)  
7s-ZRb[)1  
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? ]U,f}T"e  
这个差事就留给了holder自己。 Kh;jiK !  
    <j$n7#qk  
.j_YVYu1&  
template < int Order > =a3qpPkx  
class holder; czHbdEh  
template <> =lqBRut  
class holder < 1 > *Mr?}_,X*  
  { 84$#!=v  
public : 6K zdWT  
template < typename T >  2t7Hu)V  
  struct result_1 "lJ [H=\  
  { )./'`Mx?  
  typedef T & result; M,nLPHgK  
} ; h(VF  
template < typename T1, typename T2 > p 6FPdt)  
  struct result_2 K,\Bj/V(  
  { rxJWU JMxK  
  typedef T1 & result; }n91aE3v  
} ; ;wkoQ8FD9  
template < typename T > r]+N(&q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _laLTP*  
  { =2yg:D  
  return (T & )r; _N-JRM m<  
} 56R)631]p  
template < typename T1, typename T2 > s=xJcLA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ntT~_Ba8;u  
  { gAWrn^2L5  
  return (T1 & )r1; Yh}F  
} $5;RQNhXh  
} ; 0Zv<]xO  
;\5^yDv[e  
template <> ssy+x;<x,  
class holder < 2 > \x_fP;ma=_  
  { G~\ SI.  
public : '/"xMpN4  
template < typename T > &J~%Nt  
  struct result_1 W~&PGmRI  
  { eVYUJ,  
  typedef T & result; e~,/Z\i  
} ; 0 G.y_<=  
template < typename T1, typename T2 > z<rYh96uA  
  struct result_2 4vk^=  
  { cPgz?,hE  
  typedef T2 & result; ]JXpe]B  
} ; CdN,R"V0$@  
template < typename T > @Yy:MdREA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yb(zyGe  
  { ages-Z_X  
  return (T & )r; ped3}i+|]  
} K&WNtk3hT  
template < typename T1, typename T2 > jGtoc,\X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JyBsOC3  
  { LBlaDw  
  return (T2 & )r2; ]k (n_+!  
} ) !!xvyc  
} ; A S#D9o  
aTceGyWzl  
+AT!IZrB2i  
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> >。 /{~cUB,Um  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Gu3'<hTlxd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?*~Pgh >uL  
.7HnWKUV  
return l(i, j) = r(i, j); mQOYjy3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <A,G:&d~  
:  Jh  
  return ( int & )i; W_zAAIY_Y  
  return ( int & )j; _/)?GXwLn  
最后执行i = j; UJ'}p&E  
可见,参数被正确的选择了。 =v$H8w  
\gE3wmSJ,  
wb>>bV+U  
;b""N,  
myj^c>1Iz  
八. 中期总结 U 6y ;V  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: U-$ B"w&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l|[8'*]r!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2HNH@K  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor # Z*nc0C  
a?IL6$z  
Bpjwc<U  
J@{yWgLg  
$cLtAo^W  
S;"7d  
九. 简化 .kT5 4U;{  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 A|BvRZd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nx(O]R,Sw  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `NC{+A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p[QF3)9F  
  +-*/&|^等 su`] l"[,]  
2. 返回引用。 !Z7 ~R sdm  
  =,各种复合赋值等 ql%>)k /x  
3. 返回固定类型。 VvwQz#S  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "/).:9],}  
4. 原样返回。 9^m&  [Z  
  operator, 4:=eO!6  
5. 返回解引用的类型。 `nO!_3  
  operator*(单目) S? }@2[  
6. 返回地址。 RN?z)9!  
  operator&(单目) iz`u@QKc%  
7. 下表访问返回类型。 a; Ihv#q  
  operator[]  KUfk5Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :;u~M(R  
  operator<<和operator>> {)eV) 2a  
-IR9^)  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 IkSzjXE{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t/,k{5lX  
Cm;WQuv@  
template < typename Left > 8KpG0DC  
struct value_return z,nRw/o  
  { BPnZ"w_  
template < typename T > ,=tVa])  
  struct result_1 uBk$zs  
  { jZ< *XX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; BZqb o`9  
} ; FU0&EO  
lqOv_q  
template < typename T1, typename T2 > %}G:R !4 d  
  struct result_2 xA nAW  
  { Llf>C,)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g eaeOERc  
} ; snTj!rV/_  
} ; '3wte9E/  
v=:RxjEx  
R Nr=M^Zn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l_LfVON  
AA}M"8~2  
下面我们来剥离functor中的operator() t-SGG{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +fzZ\  
u>(s .4]+  
return l(t) op r(t) P%smX`v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C ,Je>G  
return op l(t) d]h[]Su/?  
return op l(t1, t2) &^th KXEC  
return l(t) op ]?U:8%  
return l(t1, t2) op J$PE7*NU  
return l(t)[r(t)] p/WEQ2   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  @4_CR  
9dw02bY`  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ||7r'Q  
单目: return f(l(t), r(t)); Zx<s-J4o=w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z{RgpVt  
双目: return f(l(t)); hNFMuv  
return f(l(t1, t2)); Dw{C_e  
下面就是f的实现,以operator/为例 yPm)r2Ck  
xYM! mcA  
struct meta_divide SZc6=^$  
  { m%q#x8Fp  
template < typename T1, typename T2 > )zt*am;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 52*zX 3  
  { 8(%iYs$  
  return t1 / t2; W"|89\p}  
} FFtj5e  
} ; G:' -|h  
THK)G2 =  
这个工作可以让宏来做: G <m{o  
+98~OInySZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [kz<2P  
template < typename T1, typename T2 > \ h vGb9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; g{l;v  
以后可以直接用 x!!: jL'L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cX1"<fD o  
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 9n!3yZVSe  
(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。。。) av wU)6L  
1k l4X3q6  
g9I2SdaJ  
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 vK#xA+W  
fCZbIt)Eh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~&k1P:#R  
class unary_op : public Rettype V )1SZt@x  
  { "xS",6Sy  
    Left l; wamqeb{u  
public : " I`<s<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `-Gs*#(/  
Tb}`]Y`X  
template < typename T > V# w$|B\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o?^j1\^  
      { 'fcJ]%-=  
      return FuncType::execute(l(t)); Pp3tEZfE  
    } :!3CoC.X|c  
u&bo32fc  
    template < typename T1, typename T2 > 3,tKqR7g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u-j$4\'  
      { tb&{[|O^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Fg5c;sls  
    } ^b;.zhp8;N  
} ; -YHlVz  
D4n ~ 2]  
]Rnr>_>x;  
同样还可以申明一个binary_op Z'WoChjM  
Tp[ub(/;7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &OGY?[n  
class binary_op : public Rettype <8r%_ ']  
  { 2}I1z_dq~  
    Left l; C/_W>H_   
Right r; h{J2CWJ  
public : "z< =S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O>|Q Zd  
Q?7U iTZ  
template < typename T > SMqJMirR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .0.Ha}{6b  
      { gGe `w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F7#   
    } x1$fkNu  
aQ]C`9k  
    template < typename T1, typename T2 > gjvKrg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vlm&)DIt  
      { *'PG@S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jan73AOX  
    } '(&.[Pk:"  
} ; 6BLw 4m=h  
v~ZdMQvwt  
'`\\O:@C`  
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 OPBnU@=R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }LDDm/$^}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DDc?G Y:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ,t5Ku)eNm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J03yFT,dF  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 yXR$MT+~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^C_Y[i ~|  
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) HWFo9as""v  
下面是修改过的unary_op y!mjZR,&  
Y%|f<C)lx2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > VoWlBH  
class unary_op ^l7u^j  
  { (6>8Dt 9[  
Left l; 5Ee%!Pk  
  \@GA;~x.b  
public : vM1f-I-  
. sgV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4mQ:i7~  
29 Yg>R!/  
template < typename T > QP >P  
  struct result_1 ~H7m7  
  { .1[K\t)2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (.m0hN!~u  
} ; oh:g  
DZilK:  
template < typename T1, typename T2 > "S_t%m&R  
  struct result_2 ygWo9?  
  { oOmPbAY  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qOV#$dkY  
} ; ,N?~je.  
#fRhG^QKp  
template < typename T1, typename T2 > 4nXS}bWf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3!,XR\`[  
  { lBgf' b3$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q(T)s  
} y5RcJM  
Tc T%[h!  
template < typename T > SwV0q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uqXvN'Jr  
  { 4! XB?-.  
  return OpClass::execute(lt(t)); ow>^(>^~  
} Ym8G=KA  
O0i_h<T  
} ; o(u&n3Q'  
(XX6M[M8  
T7'njaLec  
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 K;sH0*  
好啦,现在才真正完美了。 fJH09:@^%  
现在在picker里面就可以这么添加了: ltO:./6v  
YRfs8I^rg  
template < typename Right > }'b 3'/MJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _b&Mrd  
  { ?76Wg::  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0 gL]^_+7  
} x$[<<@F%  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 z+@aQ@75  
&<_*yl p  
I_6?Q^_uZ  
<_dyUiT$J  
Yo/U/dB  
十. bind \|F4@  
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。 hJ (Q^Z  
先来分析一下一段例子 5IOOVYl  
` {gkL-  
lQ<2Vw#Yl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C5CUMYU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9gZMfP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 JN .\{ Y  
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。 Vl%AN;o  
我们来写个简单的。 1`^l8V(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: aEo!yea  
对于函数对象类的版本: o8-BTq8  
] QGYEjW  
template < typename Func > wc* 5s7_  
struct functor_trait j&6,%s-M`a  
  { GvF8S MO[x  
typedef typename Func::result_type result_type; '_lyoVP  
} ; zH0%; o}  
对于无参数函数的版本: [ >O4hifq  
9z$]hl  
template < typename Ret > Z3g6 ?2w6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z\Rs?v"  
  { 3l_Ko %qS  
typedef Ret result_type; `MA ee8u'  
} ; J*o :RnB  
对于单参数函数的版本: gbsRf&4h  
y>Zvose  
template < typename Ret, typename V1 > K kP}z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1P. W 34  
  { K_{f6c<  
typedef Ret result_type; :9Zu&t  
} ; nm'sub  
对于双参数函数的版本: {>H#/I8si  
6vbWe@#U/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > nfJ|&'T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >@KQ )p' `  
  { kTb.I;S  
typedef Ret result_type; <W~5;m  
} ; (o~f6pNB,  
等等。。。 bY|%ois4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #+N\u*-S  
bE#=\kf|  
template < typename Func > 1t_$pDF}  
struct func_return veFl0ILd  
  { Gtd!Y x  
template < typename T > )xX(Et6+`  
  struct result_1 "nPmQ  
  { :y==O4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]sjYxe  
} ; ^m;dEe&@F  
` wuA}v3!  
template < typename T1, typename T2 > ?VrZM  
  struct result_2 r5jiB L~  
  { >!s =f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v_)a=I%o&2  
} ; IMIZ#/  
} ; +-&N<U  
F's($n  
?Z0T9e<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^h{A AS>  
d"<Q}Ay  
template < typename Func, typename aPicker > ^.5 L\  
class binder_1 DQ :w9  
  { )f-ux5  
Func fn; 0#lw?sv  
aPicker pk; kq6S`~J^R  
public : @[#U_T- I  
;>QED  
template < typename T > RqgH,AN  
  struct result_1 |:$D[=  
  { VgtW T`F.I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3v)v92;  
} ; vCyvy^s-I  
#DApdD9M  
template < typename T1, typename T2 > #P.jlpZk  
  struct result_2 py`RH )  
  { Ja>UcE29  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cN0|! nm*  
} ; 1|bu0d\]  
eZ5UR014  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "~Twx]Z  
xx0s`5  
template < typename T > gvvl3`S{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zvf:*Na")  
  { ;F9<Yv  
  return fn(pk(t)); b }S}OW2  
} #mlTN3   
template < typename T1, typename T2 > Zq=t&$*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M[$(Pu  
  { Qna ^Ry?6)  
  return fn(pk(t1, t2)); !-b4@=f:  
} ,cPNZ-%  
} ; rLs)*A!  
xnmIo? hC  
Oe4 l` =2  
一目了然不是么? 0-pLCf  
最后实现bind :LBG6J  
<9 lZ%j;  
fI>>w)5  
template < typename Func, typename aPicker > ?#!Hm`\.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) kKVd4B[#*  
  { qp 4.XL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n"vl%!B  
} a]'sby  
F+,X%$A#?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JW9^C  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,X(P/x{B  
8*kZ.-T B  
十一. phoenix )QE7$|s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *cx mQ  
9+"D8J7  
for_each(v.begin(), v.end(), Q W#]i  
( r?Jxl<  
do_ kCfSF%W&  
[ VvN52 qeL  
  cout << _1 <<   " , " <$wh@$PK  
] ATCFdtNc  
.while_( -- _1), 6eE%x?#  
cout << var( " \n " ) g \)+ LX  
) \ }xK$$f2,  
); I"Y d6M% ;  
4*MjDb  
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: _a@&$NEox  
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 (rO_ Vfaa  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F>jPr8&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~t[ #p:  
0}Rxe  
\]GO*]CaV  
template < typename Cond, typename Actor > B!GpD@U  
class do_while H+vONg  
  { i$;GEM}tv  
Cond cd; Y(GH/jw  
Actor act; u8qL?Aj^  
public : (A O]f fBU  
template < typename T > _F>1b16:/P  
  struct result_1 6~zR(HzV{  
  { ,\!4 A  
  typedef int result_type; 7IW:,=Zk8+  
} ; 5,`U3na,  
EJ{Z0R{{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ze ~$by|9f  
B+S &vV  
template < typename T > kB1]_v/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :kh l}|  
  { )V~Fl$A  
  do .z&V!2zp  
    { j} XTa[  
  act(t); Q1EY!AV8  
  } #%z--xuJL  
  while (cd(t)); (q`Jef  
  return   0 ; 5r"BavA  
} u\=gps/Z  
} ; jC+>^=J(  
SjD,  
iY"I:1l.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ='u'/g$'&  
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。 ha  
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。 Je_Hj9#M\d  
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。 +#8?y 5~q  
下面就是产生这个functor的类: kwNXKn/   
[M_pf2Y  
*bRer[7y  
template < typename Actor > !iUdej^tx  
class do_while_actor b9ysxuUdS  
  { MV6 %~T  
Actor act; 6-va;G9Fc  
public : qd{o64;|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pcXY6[#N  
HX\@Qws  
template < typename Cond > nN>D=a"&F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3U<\y6/  
} ; 0h!2--Aur  
BF8n: }9U  
@_ ^QBw0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `%;n HQ"  
最后,是那个do_ :,rD5a OQ  
4 q}1  
1<A+.W  
class do_while_invoker vE/g{~[5  
  { y@]4xLB]  
public : sN|-V+7&j  
template < typename Actor > IcZ_AIjlk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^% BD  
  { B[ae<V0 k  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ht? u{\p@  
} udtsq"U_%  
} do_; X5 lB],t"=  
SdC505m0*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l|O^yNS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RtH[OZu(8  
最后来说说怎么处理break和continue %(;jx  
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。 C&D]!Zv F  
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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