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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M$GD8|*e  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 G'("-9  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, U` U/|@6  
QZ`<+"a0  
N@VD-}E  
5 9X|l&/  
  class filler -LY_7Kg  
  { ^TjFR*S'E  
public : <omz9d1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ks{s Q@~  
} ; \kRBJ1)|f  
6y0C  
~}5(J,1!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: wHCsEp(  
8 jT"HZB6  
' ZJ6p0  
u+V;r)J{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c:iMbJOn#  
v6r w.  
<s:Xj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 HP8pEo0Y  
O+yR+aXr'8  
C{Zv.+F  
 2O  
二. 战前分析 itvwmI,m\  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 rfZA21y{?  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 F7hQNQu:  
0uvL,hF  
sPw(+m*C   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jlB3BwG{w  
  /* --------------------------------------------- */ ^KlOD_GN|  
vector < int *> vp( 10 ); h~1QmEat  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9W8Dp?:  
/* --------------------------------------------- */ &><`?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fx|9*|E  
/* --------------------------------------------- */ ^?A+`1-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -Av/L>TxlI  
  /* --------------------------------------------- */ :Y'nye3:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); p[wjHfIq  
/* --------------------------------------------- */ 3ty){#:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y5#_@  
.3!4@l\9C  
\<8!b {F  
XC$~!  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^T[ #rNkeL  
1._1, _2是什么? }dxdxnVt  
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。 F&P)mbz1  
2._1 = 1是在做什么? A1_x^s  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #-W5$1  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 %{{#Q]]&  
NX; &V7  
'71btd1  
三. 动工 J0K"WmW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H0HYb\TX?  
`3OGCy  
Bb o*  
y6s$.93  
template < typename T > ,>^~u  
class assignment ]]7T5'.  
  { HfF$>Z'kM  
T value; !d^`YEfE  
public : ~!;3W!@(E  
assignment( const T & v) : value(v) {} Nt'5}  
template < typename T2 > zk]~cG5dT/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K?>&Mr  
} ; }u&JX  
&-zI7@!  
U}7[8&k1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pGFocw  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment t0q@] 0B5  
RoTT%c P_  
6i4j(P  
V;V9_qP,  
  class holder \5Jv;gc\\  
  { p .HA `R>  
public : +D@R'$N  
template < typename T > ?,NAihN]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oW_WW$+N  
  { (nzt}i0  
  return assignment < T > (t); V6k9L*VP  
} `et<Z  
} ; *v9G#[gG  
[>0r'-kI  
+M*a.ra0OF  
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: HL?pnT09  
YV msWuF  
  static holder _1; u v5@Alm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E;sltl  
fCfY.vd5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m ";gD[m  
而不用手动写一个函数对象。 !S:@x.n@iR  
IFY !3^;zO  
!=we7vK}  
cMv3` $  
四. 问题分析 UQFuEI<1-  
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。 @o ED tN  
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。 J 0 P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d(!N$B\[5T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2Kidbf  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <fJ\AP5  
vpDs5tUl  
五. 问题1:一致性 hG^23FiN  
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?| |#wz)=mD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0 Yp;?p^  
A@ME7^w7  
struct holder D\R^*k@V  
  { sn( }5;  
  // `9-Zg??8r  
  template < typename T > J$;)TI  
T &   operator ()( const T & r) const b~gF,^w  
  { F'I6aE%  
  return (T & )r; 0"`skYJ@  
} *QG;KJ%  
} ; 0YL0Oa+7  
=Ug_1w  
这样的话assignment也必须相应改动: 9o`3g@6z  
X\%3uPQ  
template < typename Left, typename Right > i'<1xd(`  
class assignment n&]w* (,  
  { m!_ghD{5h  
Left l; W=?87PkJu  
Right r; keOW{:^i  
public : ;Y\,2b, xh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UZra'+Wb  
template < typename T2 > $w\, ."y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } In&vh9Lw  
} ; fsd>4t:" \  
.Q@"];wH  
同时,holder的operator=也需要改动: %Qq)=J<H ;  
Xdt+ \}\  
template < typename T > K }BX6dA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w C"%b#(}  
  { S41>VbtEp  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P{18crC[1  
} DF2&j!  
R`q!~8u  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 7krA+/Qr(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d}_c (  
7 w,FA  
return l(rhs) = r; L ]c9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 S)yV51^B  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]||=<!^kn  
'QF>e  
template < typename Tp > Vi WgX.  
class constant_t :8rCCop Uv  
  { OWsYE?  
  const Tp t; #9OP.4  
public : sjm79/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W+?[SnHL/  
template < typename T > 9DX3]Z\7X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G,*s9P]1  
  { ISew]R2  
  return t; 7`HUwu  
} /&7Yi_]r  
} ; #LJ-IDuF!  
Ck?:8YlF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W?-BT >#s  
下面就可以修改holder的operator=了 "M^W:4_  
DT4RodE$  
template < typename T > uszSFe]E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )AXH^&  
  { }3w b*,Sbz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~b0qrjF;O  
} i&)C,  
2]=I'U<E!  
同时也要修改assignment的operator() @~3c"q;i7  
dRm'$ G9  
template < typename T2 > =fK'Ep[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nX%'o`f  
现在代码看起来就很一致了。 EG4bFmcs  
[t{ #@X  
六. 问题2:链式操作 %PbqASm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \[1CDz=}1  
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。 r:4IKuTR  
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。 E2'e}RQ  
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。 ZGhoV#T@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  twmJ  
n5*7~K "C  
template < typename T > a <TL&  
struct result_1 )Cvzj<Q0  
  { X@U 1Ri  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; CL :M>(  
} ; Ag0_^  
4!vUksM  
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: =@=R)C4f*  
} <4[(N  
template < typename T > NqE7[wH  
struct   ref -Jo :+].  
  { Cnci%e o  
typedef T & reference; A5<Z&Y[  
} ;  iLcadX  
template < typename T > {))S<_ yN  
struct   ref < T &> OG7v'vmY  
  { w*%$ lhp!  
typedef T & reference; h\*rv5\M  
} ; %L>nXj  
~PW}sN6ppG  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: iCRw}[[  
'8kjTf#g<l  
template < typename T > Sx9:$"3.X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I{e^,oc  
  { vr;Br-8  
  return l(t) = r(t); w })Pedg  
} xWz;5=7a]  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 _ZM9 "<M-X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "4uUI_E9F;  
kjC{Zr  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 XW_xNkpL5c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8t: &#h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0$Y 9>)O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (L:Fb  
最后的布局是: 0gD59N'C  
                Add K6*UFO4}i  
              /   \ vq:OH H  
            Divide   5 i2a"J&,6O  
            /   \ L_1_y, 0N  
          _1     3 1 lCikS^c  
似乎一切都解决了?不。 Jo aDX ,  
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。 |\n)<r_  
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。 X#I`(iHY  
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: m2q;^o:J  
'h6} cw+K  
template < typename Right > fMEv85@JL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const aU<D$I  
Right & rt) const *8X9lv.Z  
  { ,x"yZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QC5f:BwM  
} ^Z4q1i)JO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l3?,gd.-  
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。 Rk jKIa  
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。 :Mu8W_  
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。 &Dg)"Xji  
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。 u4,X.3V]A  
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? b}&7~4zw  
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: +}XL>=-5  
ciGpluQF  
template < class Action > N!Wq}#&l  
class picker : public Action N' $DE  
  { v7<S F  
public : Prb_/B Dd  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t#pqXY/;D  
  // all the operator overloaded eIUuq&(  
} ; i=X*  
w^rb|mKo  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 |;U=YRi  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: N[x@j)w-`  
YUVc9PV)Ws  
template < typename Right > 56=K@$L {F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :O'C:n<g  
  { Uq]EJu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Fwx~ ~"I  
} ZCE%38E N  
5 2@udp  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nl-t<#z[  
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。 Q_]!an(  
$dZ>bXUw:  
template < typename T >   struct picker_maker 5}MlZp  
  { ELrZ8&5G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "gbnLKs  
} ; q?Ku}eID3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > UC+7-y,  
  { le^_6| ek  
typedef picker < T > result; > 0Twr  
} ; BsK|:MM]  
aFr!PQp4{  
下面总的结构就有了: k99gjL`  
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。 b1+hr(kMRM  
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。 9oj e`Ay  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #7~tL23}]  
至此链式操作完美实现。 I*:qGr+ WJ  
J|"nwY}a9  
:,%J6Zh?  
七. 问题3 pqH( Tbjq  
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*e<y,}W  
vTMP&a'5L  
template < typename T1, typename T2 > 4kaE}uKU  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xOV A1p b,  
  { o!s%h!%L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $d2kHT  
} yxG:\y b  
lRv#1'Y  
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: X"TUe>cM  
Sqdc1zC  
template < typename T1, typename T2 > z{`6#  
struct result_2 <;z[+6T  
  { $#G6m`V  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OK M\"A4  
} ; O$"bd~X  
49xp2{  
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? ?z5ne??  
这个差事就留给了holder自己。 !c4)pMd  
    sP6 ):h  
![a/kj  
template < int Order > Wkg*J3O  
class holder; SaR}\Up  
template <> '0CXHjZN  
class holder < 1 > pcRF: ~TE  
  { )BF \!sTn  
public : Evr2|4|O~  
template < typename T > to!mz\F  
  struct result_1 e0v9uQ%F5  
  { dysX  
  typedef T & result; DOF?(:8Y  
} ; %z-dM` i  
template < typename T1, typename T2 > f[JI/H>  
  struct result_2 d s|8lz,  
  { ?jNF6z*M6  
  typedef T1 & result; w69>tC  
} ; wGOMUWAt  
template < typename T > FG>;P]mvp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8^<c,!DM  
  { pAJ=f}",]E  
  return (T & )r; j*;*Ka w  
} Z7/vrME6  
template < typename T1, typename T2 > bK$/,,0=X/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JHvFIo   
  { Y]+e  Df  
  return (T1 & )r1; 0NL :z1N-h  
} >vD['XN,  
} ; E6'8Zb  
F* 3G _V  
template <> TnN^2:cU  
class holder < 2 > E1c>nrnh*  
  { 9,S,NvSq  
public : [<D+p qh  
template < typename T > $:f.Krj  
  struct result_1 kF(Ce{;z  
  { UfK4eZx*`  
  typedef T & result; &Q'\WA'  
} ; lQh E]m>+  
template < typename T1, typename T2 > Wk/fB0  
  struct result_2 Jj=yG"$!  
  { V~'k1P4  
  typedef T2 & result; Y)'!'J  
} ; b(q$j/~ zb  
template < typename T > b:fxkQm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NniX/fk  
  { a);O3N/*I  
  return (T & )r; { A:LAAf[6  
} Q?* nuE  
template < typename T1, typename T2 > H{j~ihq7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wD<vg3e[H  
  { sTd}cP  
  return (T2 & )r2; &q4ox71  
} /Qr A8  
} ; 'fS?xDs-v  
J Z %`%rA  
W.yV/fu  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 vx04h~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q$MHCq;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |9+bSH9  
_n< LVd E  
return l(i, j) = r(i, j); >lA7*nn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?D1x;i9<  
a4yOe*Ak,F  
  return ( int & )i; tW:W&|q  
  return ( int & )j; xh{mca>?G  
最后执行i = j; aN>U. SB  
可见,参数被正确的选择了。 $|Q".dD  
S#P+B*v  
^Lsc`<xC  
*GCA6X  
|tG05+M  
八. 中期总结 D4AEZgC F,  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: hA@zoIoe  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ])N|[|$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 sk#9x`Rw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0FG5_t"",\  
hbV E; 9  
|)^clkuGX  
:L]-'\y  
/ pO{2[  
K1;z Mh  
九. 简化 J=@hk@Nq#  
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。 1T!cc%ah  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Lqg] Fd  
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: U!x0,sr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 63.( j P1;  
  +-*/&|^等 gB>(xY>LrA  
2. 返回引用。 `f%&<,i  
  =,各种复合赋值等 A)OdQFet(  
3. 返回固定类型。 fG<Dhz@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9Kc0&?q@D  
4. 原样返回。 1W*V2`0>  
  operator, SxMxe,.|  
5. 返回解引用的类型。 DD2adu^  
  operator*(单目) )i&%cyZw  
6. 返回地址。 7Aqn[1{_O  
  operator&(单目) ,r@xPZPz:e  
7. 下表访问返回类型。  NI^{$QMj  
  operator[] b([:,T7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ] F*|U`  
  operator<<和operator>> v,n);  
S<V-ZV&_:U  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 <BZ_ (H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1d`cTaQ-  
Ny[Q T*nV  
template < typename Left > 7kdeYr~<1  
struct value_return w(/7Jt$  
  { xne]Q(B>  
template < typename T > Y^4q9?2G  
  struct result_1 0%/,>IR>r  
  { wc"9A~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E\ tL   
} ; Z?-;.G*  
[9LxhPi  
template < typename T1, typename T2 > Ocybc%  
  struct result_2 V>6QPA^  
  { B<Ol+)@,}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Qr<AV:  
} ; ^,Lt Ewd~Y  
} ; I<sfN'FpT  
TFo}\B7  
FzVZs# O  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lBS"3s384  
g#w`J \iz  
下面我们来剥离functor中的operator() s} s|~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: nkTYWw  
)u<eO FI+  
return l(t) op r(t) C B6A}m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vlvvi()  
return op l(t) WX LK89ev\  
return op l(t1, t2) E!uJ6\  
return l(t) op emA.{cVr!  
return l(t1, t2) op k j-=xhJ{=  
return l(t)[r(t)] Mw+v"l&mU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }4Zkf<#7$  
f`,-b  
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: 5lGQ#r  
单目: return f(l(t), r(t)); 7"#f!.E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d)\2U{  
双目: return f(l(t)); &m'?*O |  
return f(l(t1, t2)); D'<$ g  
下面就是f的实现,以operator/为例 Cpe#[mE  
+N7"EROc  
struct meta_divide w\Iqzpikr  
  { @' d6iYk_  
template < typename T1, typename T2 > "sD1T3!\)Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z0 aUHWms  
  { wE?CvL  
  return t1 / t2; 4oV {=~V  
} Q<1L`_.>  
} ; bf1)M>g,O  
7 I@";d8~  
这个工作可以让宏来做: qIz}$%!A  
*Z >  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9j0o&Xn  
template < typename T1, typename T2 > \ P8<hvMF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~}K{e  
以后可以直接用 5?w.rcN[j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =MxpH+spI  
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 j|mv+O  
(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。。。) Z&-tMai;  
Ia#"/`||  
<*_o0;h|  
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 d+0^u(gc!8  
nZxSMN0]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &8n?  
class unary_op : public Rettype ?~Pv3'%d  
  { sDX/zF6t  
    Left l; =HS4I.@c_5  
public : [ZD[a6(94  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hXc}r6<B  
$~G@   
template < typename T > ; h85=l<8u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tvGlp)?.  
      { []gRfM]$&  
      return FuncType::execute(l(t)); ioWo ]  
    } l~ D\;F  
z+ ZG1\  
    template < typename T1, typename T2 > IT18v[-G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e^8BV;+c  
      { ?2ItTrlB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (-(QDRxK  
    } Gc'M[9Mh  
} ; lH6fvz  
AuXs B  
W~yLl%  
同样还可以申明一个binary_op s&VOwU  
D"!jbVz]*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l|q%%W0  
class binary_op : public Rettype 7h`^N5H.q  
  { '60//"9>k/  
    Left l; `;cz;"  
Right r; :3O5ET'1  
public : KUFz:&wK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G|*G9nQ  
XXm'6xD-  
template < typename T > bcn7,ht  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bb1  f/C%  
      { #q;z8 @  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); N571s  
    } ,56;4)cv  
WqQU@sA  
    template < typename T1, typename T2 > #w|5 jN?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dlR_ckp  
      { Zi*%*nX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R$d7\nBG  
    } P#;Th8k{K2  
} ; kC`Rd:5  
zN")elBi  
jkt 6/H  
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 (A4&k{C_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e2wvc/gG6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) F&az":  
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。 ISBF\ wQY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (:7a&2/M  
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。。。 ]]PE#DDg  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \z:<DsQ&  
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) X!c?CL  
下面是修改过的unary_op w.^yP7:  
+?AW>&68y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,H{={aln  
class unary_op L~&" aF/b  
  { eY}V9*.v  
Left l; wS$46M<  
  >| m.?{^  
public : fp;a5||5  
bE I!Ja  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >r}Vf9 5[N  
]sL45k2W  
template < typename T > uJ8{HB  
  struct result_1 -J?~U2  
  { 0>@[o8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $ $4W}Ug3U  
} ; fM ^<+o@  
XU9'Rfp  
template < typename T1, typename T2 > &t3Jv{  
  struct result_2 w2zp#;d  
  { hW' HT  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4f {+pf^R  
} ; c0[k T  
Zi{0-m6+  
template < typename T1, typename T2 > ~gddcTp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'n4u-pM(nB  
  {  `{}@@]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &J(!8y*QyE  
} v3-?CQb(  
=x H~ww (D  
template < typename T > 2C1+_IL   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MZ~.(&  
  { M[s\E4l:t  
  return OpClass::execute(lt(t)); d+5:Qrr  
} [hnK/4!  
r\xXU~$9v  
} ; KY+]RxX  
<'2u a  
X4Xf2aXI  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug j-32S!  
好啦,现在才真正完美了。 g^j7@dum  
现在在picker里面就可以这么添加了: Funj!x'uE  
j@v-|  
template < typename Right > TQ'e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W4vBf^eC  
  { RIjM(P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D]u=PqHk2  
} *P xf#X  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 xa#gWIP*  
N-%#\rPq.  
Pux)>q] C  
Q52 bh'cuU  
Vp7b4n<  
十. bind >'Hx1;  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 |yv]Y/ =  
先来分析一下一段例子 c&e0OV\m  
7K:FeW'N  
-tyaE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r*Z_+a8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ? s4oDi|:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0b++ 17aV  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 5hz_P+Q  
我们来写个简单的。 P` ]ps?l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \Tkp  
对于函数对象类的版本: PbEQkjE  
}]GbUC!Zb  
template < typename Func > J6auUm` `  
struct functor_trait 4J}3,+  
  { B5`;MQJ  
typedef typename Func::result_type result_type; Yxq j -   
} ; !I7?  
对于无参数函数的版本: %zflx~  
OG}KqG!n  
template < typename Ret > mz-N{>k  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "tX7%(  
  { h2;l1 G,  
typedef Ret result_type; QgZJ`G--  
} ; iT$d;5_pU  
对于单参数函数的版本: 8&?p  
BS.=  
template < typename Ret, typename V1 > C P&o%Uc*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )_Iz>)  
  { mATH*[Y  
typedef Ret result_type; 5rN7':(H!%  
} ; Gh+f1)\FA"  
对于双参数函数的版本: r?$ &Z^  
acae=c|X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }.t^D|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +7Rt{C,  
  { iAHZ0Du  
typedef Ret result_type; 2@ *<9-9  
} ; Tzf$*Uje3  
等等。。。 8_ X.c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy hgwn> p:S#  
oG\>--  
template < typename Func > K0 QH?F  
struct func_return +.K*n&  
  { %I}'Vb{C  
template < typename T > >#?iO]).  
  struct result_1 Q@Dkl F  
  { )Y8qWJU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?FDJqJM  
} ; 8})|^%@n  
tWX7dspx/  
template < typename T1, typename T2 > G<fS (q  
  struct result_2 6VFirLd  
  { FE}s#n_Pd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kyu2)L2u  
} ; e# <4/FR  
} ; )w3 ,   
D}Au6  
QH:>jmC{1h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -)>(8f  
'}CN?f|.  
template < typename Func, typename aPicker > 4v>o%  
class binder_1 1 yJ75/  
  { SdSgn|S  
Func fn; Q[jI=$Q)  
aPicker pk; R. O  
public : ?-S8yqe  
wA1Ey:q  
template < typename T > 0}D-KvjyP  
  struct result_1 4uPH  
  { H7}g!n?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >~^`5a`$uI  
} ; XJ O[[G`  
nfa_8  
template < typename T1, typename T2 > 1y~L8!: L  
  struct result_2 %rw}u"3T  
  { HM 90Sb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  d~sJ=)  
} ; M6&~LI.We=  
T:6K?$y?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `ReGnT[  
|SxMN %M!  
template < typename T > Enu!u~1]F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V&g)m.d:n  
  { G LoiH#R  
  return fn(pk(t)); {wHvE4F2  
} 2+o!o  
template < typename T1, typename T2 > ^glX1 )  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {N "*olx  
  { 7MoR9,(  
  return fn(pk(t1, t2)); z>7=k`x`:  
} }'v{dK  
} ; %uj[`  
.(JE-upJ"  
hRa\1Jt>a  
一目了然不是么? *^uGvJXF  
最后实现bind :Jm!=U%'Z  
3Fgz)*Gu]  
'!AT  
template < typename Func, typename aPicker > Etw~*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) & \JLTw  
  { MCM/=M'y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O/(3 87=U  
} k{_1r;  
0u>yT?jP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |^ ?`Q.|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。 <>VID E  
Qg[heND  
十一. phoenix ?vMK'"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /q T E  
b-2pzcK{#  
for_each(v.begin(), v.end(), hr%U>U9F  
( )sRN!~  
do_ j{)fC]8H  
[ l},dQ4R  
  cout << _1 <<   " , " ijE<spG  
] CcBQo8!G  
.while_( -- _1),  ccRlql(  
cout << var( " \n " ) x!OWJ/O  
) EG%I1F%  
); mZ]P[lQ'5  
?n2C  
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: *3 !(*F@M,  
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 Wa(W&]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c$.UE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: FMoJ"6Q  
Ih(:HFRMq6  
$|rCrak;  
template < typename Cond, typename Actor > ={\![{L  
class do_while DE5d]3B  
  { z'?SRK5+  
Cond cd; keae.6[  
Actor act; ?Y%}(3y  
public : uijq@yo8-  
template < typename T > /g13X,.H  
  struct result_1 n'q aR<bY  
  { $I\))*a  
  typedef int result_type; d:A\<F  
} ; )uANmThOz  
jMTRcj];(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _c[|@D  
3xRM 1GgO  
template < typename T > n/xXQ7y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G}182"#4  
  { C\y[&egww  
  do 2=jd;2~  
    { kZJt ~}  
  act(t); eH ;Wfs2f  
  } o^8*aH)I>Y  
  while (cd(t)); 4 U3C~J  
  return   0 ; Tw2Xe S  
} 0Ulxp  
} ; 5P-K *C&  
$Vo/CZW7  
=s`XZkh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J>&[J!>r  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 h1n*WQ-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 J>><o:~@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 k}- "0>  
下面就是产生这个functor的类: mfj4`3:NV  
\El|U#$u'  
s.|!Ti!]  
template < typename Actor > xt? 3_?1  
class do_while_actor -kWO2  
  { j kSc&  
Actor act; kTr6{9L  
public :  -0{T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d1UVvyH  
P h9Hg'  
template < typename Cond > 2b; rr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CW.&Y?>Tv  
} ; ,Y`'myL8W  
xeJ9H~^  
!x`;>0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,O$Z,J4VL  
最后,是那个do_ lF0K=L  
D."cQ<sxpN  
_{N0OX  
class do_while_invoker T+`xr0  
  { *!._Ais,\  
public : 6"BtfQ")  
template < typename Actor > Q&oC]u(="&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5oVLv4Z9u  
  { %M|Z}2qv  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8:Z@lp^  
} MDMtOfe|  
} do_; }v_p gatC  
szf"|k!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Zkf 3t>[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *54>iO- c  
最后来说说怎么处理break和continue JoZqLy!@  
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。 &{X{36  
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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