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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #B88w9 b`D  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <KoiZ{V   
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, ^Cst4=:W  
\uc]+nV!o  
Ev,>_1#Xm  
^r?ZrbSbz  
  class filler }Cvf[H1+  
  { 7ykpDl^@  
public : Z_zN:BJ8L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %u, H2 *  
} ; Ovq-rI{  
A% -*M 'J  
z|Q)^  
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: }G]6Rip 3  
#e}Q|pF  
$>hPB[[  
`k+ci7;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `1=n H/E  
H!y1&  
_rdEur C6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /vYuwaWG=  
Rp^k D ,*  
h#dp_#  
*?zmo@-  
二. 战前分析 _K<H*R  
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。 j2#RO>`,I  
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 Q( U+o-  
&GGJ=c\  
eGkB#.+J!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Sb+^~M  
  /* --------------------------------------------- */ &xo_93  
vector < int *> vp( 10 ); $nUhM|It  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZP &q7HK\  
/* --------------------------------------------- */ \}P3mS"e3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M4w,J2_8MK  
/* --------------------------------------------- */ F{WV}o=MY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <wfPbzs-V  
  /* --------------------------------------------- */  l+HmG< P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +DmfqKKbd  
/* --------------------------------------------- */ 6!sC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5Tag-+  
0ft81RK  
]$oo1ssZ1  
Ngi] I#V z  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3q:U0&F  
1._1, _2是什么? Q'5]E{1<'n  
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。 R.@I}>  
2._1 = 1是在做什么? wW EnAW~  
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。 <tXk\ cOg  
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。 t 1}R#NB  
" R!,5HQF;  
T1%_sq  
三. 动工 "yJFb=Xdq  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L1ro\H  
\f\ CK@  
o-a\T  
d0``:  
template < typename T > S3 12#X(%  
class assignment (yA`h@@WS  
  { v7gs $'Q  
T value; o9\J vJk  
public : ?*cr|G$r[  
assignment( const T & v) : value(v) {} v+Mi"ZAd  
template < typename T2 > hGh91c;4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l7 Pn5c  
} ; 2T 3tKX  
pse$S=  
N!!=9'fGF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 opsjei@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Vl'Gi44)3"  
%])U(  
w_qX~d/  
V1di#i:  
  class holder o-i9 :AHs  
  { .3>`yL  
public : iOY: a  
template < typename T > uJ-Q]yQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A\ARjSdb  
  { e_=TkG1E6  
  return assignment < T > (t); StLFq6BO  
} O{^8dwg  
} ; ~H`m"4zQ  
i&mcM_g32  
USd7g Oq(  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +a3H1 tt~  
jKr\mb  
  static holder _1; P^[eTR*?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 pLj[b4p9  
o-I:p$B-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +2xgMN6B@  
而不用手动写一个函数对象。 9Xl[AVs:M  
sE^ee2]OI@  
B 703{k  
sU Er?TZ  
四. 问题分析 &_cH9zw@  
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。 HOt,G _{  
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。 Gb!R>WY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8ShIn@|32  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IC"Z.'Ph  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^+p7\D/E(  
MHj RPh  
五. 问题1:一致性   6a}  
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?| )iX2r{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U}T{r%9  
moS0y?N  
struct holder z@I'Ryalyc  
  { tNoPpIu  
  // "w&IO}j;=  
  template < typename T > Oh# z zo  
T &   operator ()( const T & r) const &cGa~#-u  
  { I'`90{I  
  return (T & )r; Ty<."dyPW  
} unKPqc%q=n  
} ; e&nE  
_mWVZ1P  
这样的话assignment也必须相应改动: ]*?lgwE  
&&% oazR=  
template < typename Left, typename Right > 7F2 WmMS  
class assignment XEegUTs  
  { p<[MU4  
Left l; ) >te|@}o  
Right r; j)ME%17  
public : R1$s1@3I|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E$.fAIt  
template < typename T2 > UpaF>,kM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 71n3d~!O>  
} ; kx?f,^ -  
12VIP-ABK  
同时,holder的operator=也需要改动: "%}24t%  
(/7b8)g  
template < typename T > o_8Wnx^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const av&~A+b .r  
  { v-Tkp Yn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H-rxn  
} 3{)!T;Wd  
c=,HLHpFO(  
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。 Al1_\vx7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n:|a;/{I]9  
{p.^E5&  
return l(rhs) = r; % n RgHN>  
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。 E+ctiVL  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8eVy*h2:=  
nW)?cQ I  
template < typename Tp > A+|bJ>q  
class constant_t ,eGguNA9  
  { GKc?  
  const Tp t; <?nz>vz  
public : kXV;J$1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $Qz<:?D  
template < typename T > vHZq z<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const H#i,Ve '  
  { C7O8B;  
  return t; S B~opN  
} ~x7CI  
} ;  !2kM  
%QG3~b% h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 uK] -m  
下面就可以修改holder的operator=了 k%3)J"|/  
IL go:xQ  
template < typename T > #{*5rKiL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _\=x A6!  
  { )DmydyQ'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); CBO*2?]s  
} B}S+/V` Y5  
3[j,d]\|  
同时也要修改assignment的operator() =+LIGHIt  
_dELVs7OL  
template < typename T2 > xax[# Vl4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T+^Sa J  
现在代码看起来就很一致了。 ic5af"/(\  
uh2 F r  
六. 问题2:链式操作 L3w.<h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ftvu69f  
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。 ?wu@+  
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。 @0]w!q  
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。 2Z(t/Zp>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8 :WN@  
Siq]Ii0F;>  
template < typename T > 4#{f8  
struct result_1 t{g@z3  
  { O:sqm n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ] )iP?2{  
} ; >fMzUTJ4  
d5NE:%K  
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: sj4\lpZ3h  
tA^+RO4  
template < typename T > X{Fr  
struct   ref S{?l/*Il*_  
  { aGBd~y@e  
typedef T & reference; 1d~d1Rd  
} ; xT+#K5  
template < typename T > &c 2Qa  
struct   ref < T &> J6[}o4Z  
  { r95 ,X!  
typedef T & reference; T ay226  
} ; *xJ]e.  
GMg! 2CIU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: - . o,bg  
Rz&`L8Bz  
template < typename T > Zr1"'+-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :1Nc6G  
  { etT9}RbQ  
  return l(t) = r(t); \?oT.z5VG&  
} Ux1j+}y  
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。 -8l(eDm"m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Gk+R, :  
sZ~03QvkT  
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 |||m5(`S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^mjU3q{;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @Co6$<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pfu"vo(t_  
最后的布局是: OwEV$Q  
                Add %f'=9pit  
              /   \ @sG*u >   
            Divide   5 vmEn$`&2t  
            /   \ p:4-b"O  
          _1     3 ? A;RTM  
似乎一切都解决了?不。 O:8 u^ TP  
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。 h<)ceD<,  
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。 qE3Ud:j  
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: ]zVQL_%,  
.?rs5[th*  
template < typename Right > oQrfrA&=M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +'SL5d*  
Right & rt) const 8G3 Z,8P4(  
  { 1) K<x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x${C[gxq9F  
} L-)ZjXzk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jJw  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 RhKDQGdd  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ;zze.kb&F  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 2q]ZI  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 %TRJ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? C$ K?4$  
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: J~xm[^0  
`q\F C[W  
template < class Action > mi$C%~]5m  
class picker : public Action @I|kY5'c  
  { 4[#)p}V  
public : @67GVPcxl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y'jgp Vt  
  // all the operator overloaded 9mp`LT  
} ; =$+0p3[r  
wl%ysM| x  
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。 m' S{P:TK  
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: A W6B[  
g33Y$Xdk  
template < typename Right > :R=7dH~r  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const WV'u}-v^  
  { :CezkD&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z2@e~&L  
} fd #QCs  
'hPW#*#W<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > g]JRAM  
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。 8RuW[T?  
GOGS"q  
template < typename T >   struct picker_maker X^dasU{*  
  { *~4<CP+"0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~8 UMwpl-  
} ; l%('5oz@\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \1&4wzT  
  { A$7K5   
typedef picker < T > result; J"< h#@`  
} ; FeS ,TQ4j  
}f_@@#KB?  
下面总的结构就有了: ^t71${w##  
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。 J @~g>   
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。 o3\^9-jmp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?./fVoA]V  
至此链式操作完美实现。 1u5^a^O(|  
\!jz1`]&{  
901 5PEO  
七. 问题3 TD*AFR3Oz  
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。 sr[[xzL  
?D7zty+}^  
template < typename T1, typename T2 > 8+7*> FD)1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `Ix`/k}  
  { !5h-$;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]b>XN8y.  
} g18zo~LZ  
!gV{[j?~zr  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: :-U& _%#w  
@:B}QxC  
template < typename T1, typename T2 > /=l!F'  
struct result_2 ^fsC]9NS  
  { nv+miyvvm  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9@lG{9id?  
} ; nj00g>:>  
b?cO+PY01  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? G9xO>Xp^Al  
这个差事就留给了holder自己。 LttA8hf5q?  
    Il>o60u1  
<\uDtbK  
template < int Order > S&y${f  
class holder; /qwY/^  
template <> !mWm@ }Ujg  
class holder < 1 > _<2{8>EVf  
  { AB0}6g^O  
public : ~.J*_0~Ze  
template < typename T > 6vTnm4  
  struct result_1 vg3iT }  
  { hT_Q_1,  
  typedef T & result; nO'C2)bBSG  
} ; *' es(]W  
template < typename T1, typename T2 > q9VBK(,X  
  struct result_2 :/6aBM?  
  {  u+z  
  typedef T1 & result; W`oyDg,D  
} ; .waj.9&[l  
template < typename T > R}3th/qf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K0o${%'@7  
  { MK! @ND  
  return (T & )r; ki2 `gLK  
} .X(qs1  
template < typename T1, typename T2 > p/u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ek/zQM@%  
  { lb*;Z7fx<'  
  return (T1 & )r1; wxBZ+UP_  
} 90Sras>F  
} ; bQ 0Ab"+D  
[e _csQ  
template <> Voq/0,d  
class holder < 2 > J(~1mIJjC  
  { ~#VDJ[Z  
public : P*}aeu&lnD  
template < typename T > [g: cG  
  struct result_1 @qW$un:  
  { 7I]?:%8 h  
  typedef T & result; x./"SQ=R+  
} ; l O*  
template < typename T1, typename T2 > tQxxm=>  
  struct result_2 $_eJ@L#  
  { S= `$w  
  typedef T2 & result; GcA|JS=>  
} ; wL]#]DiE  
template < typename T > snu?+*6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,afO\oe>MG  
  { @ZJ }lED3  
  return (T & )r; |=~mRqG  
} lfd-!(tXD  
template < typename T1, typename T2 > v$JW7CKA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sKs`gi2  
  { SS8$.ot  
  return (T2 & )r2; ./.aLTh  
} 5{iNR4sq  
} ; N7}3?wS  
7B5b +  
PBEi"`i  
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> >。 aR@+Qf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o$U{.#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qe e_wx  
cH:&S=>h  
return l(i, j) = r(i, j); i PG:w+G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 'L9hM.+  
+eKLwM  
  return ( int & )i; qkp0'f*}  
  return ( int & )j; $T66%wX  
最后执行i = j; o /1+ }f  
可见,参数被正确的选择了。 TXV^f*  
aMkuyqPf{  
|yp^T  
)Spa F)N8  
2 w! 0$  
八. 中期总结 3,*A VcQA  
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: "H@I~X=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h#)\K| qs  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 B`3z(a92S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rFm?Bu  
c(b`eUOO  
@8aV*zjB  
h -091N  
L*4= b (3  
X_bB6A6  
九. 简化 8WpNlB+:{  
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。 {x..> 4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 q&NXF (  
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: {-]K!tWda  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;p <BiC$b  
  +-*/&|^等 iyUnxqP  
2. 返回引用。 ,+C?UW  
  =,各种复合赋值等 w}(pc }^U  
3. 返回固定类型。 =,qY\@fq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3A~<|<}t  
4. 原样返回。 i$ hWX4L  
  operator, QR~4Fe  
5. 返回解引用的类型。 T/%Y_.NtU  
  operator*(单目) ,VUOsNN4\  
6. 返回地址。 /|h+,]< >  
  operator&(单目) YD9vWk \/  
7. 下表访问返回类型。 u$ci{<  
  operator[] 'IVC!uL,%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4OO^%`=)M'  
  operator<<和operator>> 2\|sXC  
$$Ibr]$5  
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。 yzL9Ic  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >){}nlQf  
v6! `H  
template < typename Left > -!M>;M@  
struct value_return Q.V@Sawe5  
  { nG?Z* n  
template < typename T > ? IlT[yMw  
  struct result_1 h. 4#C}> )  
  { yiH;fK+x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4"iI3y~Gw  
} ; --c)!Vxzx  
Z?9G2<i  
template < typename T1, typename T2 > maQxU(  
  struct result_2 e8xNZG;  
  { n? =O@yq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cf"!U+x  
} ; 3G^A^]h  
} ; 6e5A8e8"]  
w_~tY*IwB  
=1)9>=}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait oz|+{b}%  
}"%mP 4]&  
下面我们来剥离functor中的operator() :iQJ9Hdz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q%]5/.J  
/Zx"BSu  
return l(t) op r(t) SymlirL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *] >R  
return op l(t) f/0k,~,*  
return op l(t1, t2) B(eiRr3  
return l(t) op T0b/txS  
return l(t1, t2) op d}Y#l}!E6  
return l(t)[r(t)] sE{5&aCSR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n3eWqwQ$5  
E\9HZ;}G  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 5UK}AkEe&x  
单目: return f(l(t), r(t)); N693eN!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +~ Y.m8  
双目: return f(l(t)); UxMei  
return f(l(t1, t2)); eE\T,u5:  
下面就是f的实现,以operator/为例 KMl3`+i  
9>&p:+D  
struct meta_divide fmLDufx  
  { h{jm  
template < typename T1, typename T2 > W>b\O">  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) v=&xiwz}  
  { mOyNl -f  
  return t1 / t2; p-!/p#  
} )lUocm  
} ; q8R,#\T*  
'fzJw  
这个工作可以让宏来做: zpNt[F?~1  
}h3[QUVf%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ jsKKg^ g  
template < typename T1, typename T2 > \ I.SMn,N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GFnwj<V+{  
以后可以直接用 m5P@F@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n#4T o;CS  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 z$/s` |]  
(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。。。) /P/0\3TCi  
lX 50JJwk  
 7(o:J  
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 (Bpn9}F-V.  
DD>n-8M@>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )! k l:  
class unary_op : public Rettype Qdc)S>gp  
  { 6]HMhv  
    Left l; l Yj$ 3  
public : onv0gb/J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V-63   
$}0\sj%  
template < typename T > nVP|{M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iUqD>OV  
      { Fd%JF#Hk  
      return FuncType::execute(l(t)); T=g2gmo9  
    } PbV1FB_  
4O{,oN~7  
    template < typename T1, typename T2 > 8ddBQfCY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qR%as0;  
      { YWk+}y}^d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Tg=P*HY6  
    }  Tx'anP  
} ; 4:s,e<Tc4v  
?+{_x^  
G6\`Iy68/v  
同样还可以申明一个binary_op S]&aDg1y}  
!rZZ/M"i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /(%!txSNEt  
class binary_op : public Rettype CRNt5T>qH  
  { 7WNUHLEt  
    Left l; Jr(Z Ym'  
Right r; @v\8+0  
public : _ZK*p+u%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I%z,s{9p  
$B]_^  
template < typename T > D|vck1C5,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .[?2_e#9%  
      { [BEQ ~A_I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q1rD>n&d  
    } %."w]fy>P  
\@{TF((Y  
    template < typename T1, typename T2 > WZviC_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $L'[_J  
      { 2frwU~y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ju"c!vu~  
    } |NWHZo  
} ; ' Yy+^iCus  
<(45(6fQ  
`j 4>  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 'XOWSx;Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fM(~>(q&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "|E'E"_1  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @F|pKf:M+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -AB0uMot  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 m`tX&K#-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2=VFUR 8  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) r\C"Fx^  
下面是修改过的unary_op xd+aO=)Td  
u!FF{~5cs  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 60xL.Z   
class unary_op B@8lD\  
  { -^< t%{d  
Left l; DX/oHkLD'  
  srS)"Jt  
public : zXId up@  
=8Z-ORW51  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jK{qw  
}E&:  
template < typename T > Q-yNw0V}F  
  struct result_1 {m_y<  
  { :8A@4vMS)?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {WTy/$ Qk  
} ; xg'xuz$U  
zu,Yuq  
template < typename T1, typename T2 > l4& l)4Rx  
  struct result_2 .OlPVMFt  
  {  1%";|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )E^Pn|H  
} ; 34J*<B[Njo  
0~Xt_rN](  
template < typename T1, typename T2 > l,UOP[j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zNg[%{mz  
  { ~,x4cOdR#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); okO\A^F  
} ]\/"-Y#4Q  
3sl6$NKo  
template < typename T > 5eM{>qr}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nL]eGC  
  { 6$H`wDh#(&  
  return OpClass::execute(lt(t)); jcRe),  
} @yF >=5z:  
D"IxQ2}k  
} ; )OK"H^}f  
h%sw^;\!  
0y2zjXM;3  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug  I*n]8c  
好啦,现在才真正完美了。 r,:acK  
现在在picker里面就可以这么添加了: ONF x -U]  
[i_evsUj?  
template < typename Right > v]T?xo~@'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Th$xk9TK^@  
  { .S]*A b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @h/-P'Lc=7  
} .dwbJT  
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。 6d3YLb4M$i  
.Y^pDR12  
&%u m#XE  
C)QKodI  
& s:\t L  
十. bind Yaz/L)Y;R  
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。 U6YHq2<  
先来分析一下一段例子 \$gA2r  
wZ=@0al  
^4et; F%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]&tcocq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 j' b0sve|?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {e0(M*u  
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。 z|zEsDh;  
我们来写个简单的。 Q(4~r+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  %\~U>3Q  
对于函数对象类的版本: . "7-f]!  
G9@5 !-  
template < typename Func > ^ ~dC&!D  
struct functor_trait 3Z7gPU!H=  
  { 3#eAXIW[  
typedef typename Func::result_type result_type; -vc ,O77z"  
} ; +x<OyjY5?]  
对于无参数函数的版本: L^K,YlNBR  
=,X*40=  
template < typename Ret > N1" bH~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /[n]t  
  { r~ 2q`l'>  
typedef Ret result_type; {Q @?CT  
} ; x{/-&`F  
对于单参数函数的版本: Vt:\llsin  
qq@]xdl  
template < typename Ret, typename V1 > mE &SAm5#d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *w/N>:V0p  
  { N0N%~3  
typedef Ret result_type; tTh4L8fO  
} ; .:e#!~Ki  
对于双参数函数的版本: 8~g~XUl  
RLcC>Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ZvK.X*~s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N,:G5WxW  
  { X1BqN+=@9  
typedef Ret result_type; Dn#UcMO>W  
} ; O9N+<sU=X  
等等。。。 C 'S_M@I=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy AoK;6je`K^  
P ,rLyx   
template < typename Func > dux_v"Xl  
struct func_return Mhc5<~?  
  { MM( ,D& Z  
template < typename T > Nnoj6+b  
  struct result_1 -OnKvpeI  
  { wNUcL*n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d@zxgn7o  
} ; Yu9VtC1  
q Oa*JA`  
template < typename T1, typename T2 > a>+m_]*JZ  
  struct result_2 'pF$6n;  
  { S"`{ JCW$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jc@= b:r=  
} ; dCLNZq h6  
} ; /+WC6&  
%ofq  
,wy;7T>ODd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y@qugQM>  
^N`KT   
template < typename Func, typename aPicker > yN06` =  
class binder_1 Z Z c^~  
  { D&]xKx  
Func fn; xn)F(P 0kv  
aPicker pk; /AY q^  
public : K <WowU  
=`Ky N/  
template < typename T > Yq:/dpA_  
  struct result_1 e-.(O8  
  { Oi{J} 2U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K7/&~;ZwT  
} ; P2U4,?_e  
?}EWfsA  
template < typename T1, typename T2 > S&;)F|-q  
  struct result_2 aJc>"#+ o  
  { :_+U[k(#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K9 K.mGYc  
} ; XXQC`%-]<i  
' -aLBAxy  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TGjxy1A  
XjYMp3  
template < typename T > }g[Hi`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oeI[x  
  { ^E%NYq_2l<  
  return fn(pk(t)); mM_gOd  
} H)y_[:[  
template < typename T1, typename T2 > S'>KGdF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %O{FZgi%wA  
  { uVXn/B  
  return fn(pk(t1, t2)); vY[ u;VU  
} %f(4jQ0I  
} ; dN){w _  
CurU6x1  
?Qts2kae#  
一目了然不是么? ;#*.@Or@Ah  
最后实现bind h645;sb0  
L$jii  
d[E= HN  
template < typename Func, typename aPicker > }R:oWR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `[ZA#8Ma  
  { [G[{?{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); V=+p8nE0  
} TaKCN   
"`'+@KlE  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .R 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。 [T,Df&  
DYe w6B-  
十一. phoenix dLf ;g}W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: TBHd)BhI.  
s,D GFK  
for_each(v.begin(), v.end(), H/*i-%]v+(  
( ")fgQ3XZ  
do_ -ilhC Y@M  
[ vJW`aN1<I3  
  cout << _1 <<   " , " 7mb5z/N  
] m 7+=w>o  
.while_( -- _1), P)ne^_   
cout << var( " \n " ) -'i[/{  
) h[ C XH"  
); 5Iv"  
]0{,P !  
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: =E~_F>SD  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 'n?"f|G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 w}29#F\]R  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \`8F.oZ^)  
{4%ddJn[.)  
%,d+jBM  
template < typename Cond, typename Actor > U:$`M,762Z  
class do_while ubsx NCqD  
  { )F0Q2P1I  
Cond cd; B\`${O(  
Actor act; cL"Ral-qB  
public : bnE&-N*  
template < typename T > LI"N^K'z  
  struct result_1 /4+*!X  
  { CKDg3p';  
  typedef int result_type; )EN ,Ry  
} ; 26j-1c!NGd  
`EiL~*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} LBcqFvj{&  
3V]psZS  
template < typename T > ;[|+tO_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {|e7^_ke  
  { E/E|*6R  
  do J/[PA[Rf  
    { UG<<.1JL  
  act(t); WkoYkkuzj  
  } pU u')y  
  while (cd(t)); D P:}<  
  return   0 ; %\%&1  
} 4&~*;an7  
} ;  ww\2  
c>C!vAg  
O@rZ ^Aa  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). vLCm,Bb2L  
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。 73!])!SVI  
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。 <*p  
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。 H#bu3*'  
下面就是产生这个functor的类: FWS!b!#,N  
BkDq9>  
K%/g!t)  
template < typename Actor > Ge76/T%{Q  
class do_while_actor "(:8 $Fb  
  { wee5Nirw6  
Actor act; n$"B F\eM  
public : !,*Uvs@b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2}ywNVS  
L_>LxF43  
template < typename Cond > McvLU+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; iyMoLZ5  
} ; ;i3C  
<Oj'0NK-  
?j} Fxr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oMN Qv%U  
最后,是那个do_ e#?rK=C?9  
X-%91z:o58  
X|60W  
class do_while_invoker <|:$_&(  
  { `iwGPG!  
public : Z0Qh7xWve  
template < typename Actor > q4u-mM7#7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _6 yrd.H  
  { ~@iYP/=/Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1 ,6Y)_  
} ?/KkN3Y_j[  
} do_; * @&V=l  
"6iq_!#L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A@w9_qo  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T{ /\q 5  
最后来说说怎么处理break和continue zc>LwX}<  
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。 m] @o1J  
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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