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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }V 09tK/M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =*t)@bn  
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, pDW .Pav  
LqW~QEU(  
L,n'G%  
o d!TwGX  
  class filler bjbm"~  
  { hD sFsG  
public : 23 3jT@Z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Xq9%{'9  
} ; pX"f "  
ZM0vB% M|  
po!0j+r3  
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: ho 4~-xmN  
[i\K#O +f  
F@[l&`7  
MK,#"Ty}zK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  T=9+  
7h0LR7  
`N;JM3 ck  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^C_ ;uz  
o#CNr5/  
Z+JPxe#7  
 9/`T]s"  
二. 战前分析 *}Vg]3$4  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 .*i.Z   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Dhv ^}m@  
!np-Jmi  
/U+0T>(HS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VM88#^  
  /* --------------------------------------------- */ DOyYy~Q  
vector < int *> vp( 10 ); *i?#hTw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 274F+X  
/* --------------------------------------------- */ l*^c?lp)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /c6:B5G  
/* --------------------------------------------- */ &( aw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L3pNna  
  /* --------------------------------------------- */ <>%2HRn<u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yp9vgUs  
/* --------------------------------------------- */ @vs+)aRa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B _k+Oa2!  
QZw`+KR  
9bwG3jn4?  
b"k1N9  
看了之后,我们可以思考一些问题: x5jd2wS Dx  
1._1, _2是什么? :"{("!x   
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ;auT!a~a#  
2._1 = 1是在做什么? lsq\CavbM  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 )&Af[m S  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~+ [T{{  
V(wm?Cc]  
J;wDvt]]1  
三. 动工 @` 5P^H7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;#)sV2F\&  
#:[^T,YD0  
t.X8c/,;g  
!A":L0[7n  
template < typename T > P.#@1_:gC  
class assignment x<d2/[(}mT  
  { U'*~Ju  
T value; xaI)d/  
public : y8%QS*  
assignment( const T & v) : value(v) {} wjy<{I  
template < typename T2 > }-/oL+j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } BMi5F?Q'G  
} ; ? R!Pf: t  
++\s0A(e  
1EiSxf  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =W[M=_0u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W>y >  
1 EL#T&  
fD3>g{  
pgd9_'[5  
  class holder {c}n."`  
  { xcE2hK/+  
public : <g$bM;6%  
template < typename T > z"\<GmvB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \ v2-}jU(  
  { y?'Z'  
  return assignment < T > (t); HuLvMYF  
} U+G8Hs/y  
} ; kF-7OX0)  
]?sw<D{  
b Bkg/p]  
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: !ZS5}/ZU  
Ug#EAV<m  
  static holder _1; &8HJ4Vj2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -&h<t/U  
'$h0l-mQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RPw1i*  
而不用手动写一个函数对象。 oM!zeJNA  
mXT{c=N)w  
^tL]QE?|  
NQx>u  
四. 问题分析 @NYlVk2  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 F;ELsg  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 E?h'OR@_ L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 DD'RSV5]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =>*9"k%m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *5mJA -[B+  
H,(4a2zx  
五. 问题1:一致性 H<Zs2DP`  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| chu r(@Af  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }F-,PSH Ml  
_| >bOI  
struct holder NchEay;`  
  { eC='[W<a.  
  // +7Qj%x\  
  template < typename T > Bgs,6:  
T &   operator ()( const T & r) const _]M :  
  { F~l:W QAj  
  return (T & )r; 7#sb },J{  
} Vr KFpFd  
} ; s;,ulME  
]Z>zf]<  
这样的话assignment也必须相应改动: g7r0U6Y  
^}4ysw  
template < typename Left, typename Right > i%otvDn1  
class assignment Q oWjC  
  { +ooQ-Gh  
Left l; O7xBMqMf  
Right r; wV"C ,*V  
public : 98%6Z8AS6U  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M(.]?+  
template < typename T2 > &P(vm@*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } v]m#+E   
} ; g?9%_&/})A  
J Sms \  
同时,holder的operator=也需要改动: e:(~=9}Li  
QW>(LGG=  
template < typename T > F <.} q|b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]*\<k  
  { 'p4b8:X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  o[>p  
} C<hb{$@  
(Ek=0;Cr  
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。 ,CjJO -  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 vA#?\j2  
5U.,iQ(d  
return l(rhs) = r; >}B~~C;  
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。 mG+hLRTXP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;/ao3Q   
ybVdWOqv  
template < typename Tp > Wg5i#6y8w  
class constant_t d5tp w$A  
  { g<PdiVp+  
  const Tp t; <=&7*8u0+  
public : -I{J]L$S #  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0%5x&vx'S  
template < typename T > n`g:dz  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ia>>b #h  
  { 2`w\<h  
  return t; -g)*v<Fb5  
} # fl%~Y  
} ; ~*uxKEH  
cRC)99HP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1~Z Kpvu  
下面就可以修改holder的operator=了 Is !DiB  
o*1t)HL<  
template < typename T > QTjOLK$e$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @DYkWivLu  
  { <jRs/?1R  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o'nrLI(t  
} 9 ulr6  
Zx}.mt#}8  
同时也要修改assignment的operator() @X6|[r&Z  
@OPyT  
template < typename T2 > g_w4}!|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } iXDQ2&gE*  
现在代码看起来就很一致了。 5-pz/%,  
|d1%N'Ll  
六. 问题2:链式操作 'zhw]L;'g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RU'DUf  
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。 o$r]Z1  
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。 g1`/xJz|  
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。 }AfK=1yOa  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s(I7}oRWsL  
4r [T pb  
template < typename T > 6'6@VB  
struct result_1 ;DKwv}  
  { Y">;2Pt;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \HOOWaapN  
} ; <P3r}|K  
2JYt.HN  
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: 2;`"B|-T  
Tl3{)(ezx  
template < typename T > $V)LGu2( m  
struct   ref 5!*5mtI  
  { Mr(~ *  
typedef T & reference; 8D:{05  
} ; #={L!"3?e  
template < typename T > ^"%SHs  
struct   ref < T &> SJ-g2aAT  
  { $0Y&r]'  
typedef T & reference; #7U,kTj9  
} ; '.@R_sj   
p\8cl/~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3Fn26Ri j  
G1~|$X@@  
template < typename T > !DCJ2h%E[_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +2w54X%?M  
  { zHB{I(q  
  return l(t) = r(t); ,\DB8v6l\A  
} W &4`eB/4}  
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。  #~.i\|VL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "=<l Pi  
)B*?se]LJ  
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 +c\s%Gzrh  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,/W< E  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $YSD%/c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -H`G6oMOO  
最后的布局是: #Y}Hh7.<  
                Add p^YE"2 -  
              /   \ _'H<zZo  
            Divide   5 {7eKv+30  
            /   \ %TG$5' )0  
          _1     3 s80_e  
似乎一切都解决了?不。 _T5~B"*  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 W'XMC"  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 &,."=G  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: !qcu-d5b  
@?Y^=0  
template < typename Right > kFM'?L&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |7`Vw Z  
Right & rt) const NTL#!  
  { HxY,R ^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4!k={Pd  
} r$v?[x>+K  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i8B%|[ nm  
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。 d;<n [)@  
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。 1~ S Y  
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。 )1fQhdO}x  
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。 g=Qga09  
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 E"nyTQ  
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: ]Hd 0 Y%  
8nnkv,wa  
template < class Action > ^ 2kWD8c*  
class picker : public Action }=;>T)QmMO  
  { t^CT^z  
public : (v  4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5&X  
  // all the operator overloaded "ZyHt HAK  
} ; 9)l_(*F  
+cV!=gDT  
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。 }qD.Ek  
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: @6j*XF  
z}Z`kq+C  
template < typename Right > 4|$D.`Wu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `90v~O F  
  { Xl/G|jB9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b<F 4_WF  
} KV5lpN PC  
T?\CAk>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > j&Hn`G  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 H~ZSw7!M8  
-ufmpq.  
template < typename T >   struct picker_maker 4]B3C\ v  
  { nUd\4;J#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; lTB!yF.r|  
} ; q~^:S~q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > poeXi\e!(  
  { \9}5}X_x.  
typedef picker < T > result; 0wkLM-lN  
} ; Iv<9} )2K  
bY2Mw8e%  
下面总的结构就有了: og\XLJ}_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 vv0zUvmT  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 kW!:bh  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 pMB=iS<E  
至此链式操作完美实现。 iCK$ o_`?  
xI<dBg|]+  
V1:3  
七. 问题3 5HbTgNI  
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。 'i(p@m<'  
_Y|kX2l S@  
template < typename T1, typename T2 > 2wBU@T1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0l6iv[qu5w  
  { =_dd4`G&<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H n!vTB  
} Cv~hU%1T  
cA%U  
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: -(uBTO s  
? 03Zy3 /  
template < typename T1, typename T2 > iy82QNe  
struct result_2 7h]R{_  
  { ]2%P``Yj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w)eQ'6Vu  
} ; I|IlFu?O=  
ZY!pw6R1>*  
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? 'TrrOq4  
这个差事就留给了holder自己。 otVyuh  
    Kg`x9._2  
MJ9SsC1  
template < int Order > G^ZkY  
class holder; _*$B|%k   
template <> aF{i A\  
class holder < 1 > (MoTG^MrBY  
  { Hs}"A,V  
public : eH!|MHe  
template < typename T > E^Q@9C<!d  
  struct result_1 kq)+@p  
  { JC c N>DtP  
  typedef T & result; Xt</ -`  
} ; Zdv.PGn  
template < typename T1, typename T2 > wF|0n t  
  struct result_2 *'UhlFed  
  { :V&N\>Wo  
  typedef T1 & result; F^ I\X  
} ; 5x*5|8  
template < typename T > 2Pbe~[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |ZvNH ~!  
  { pwJ'3NbS  
  return (T & )r; ?8 SK\{9r6  
} lhLnygUk  
template < typename T1, typename T2 > iP<k1#k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nkCecwzr-  
  { 6eOrs-ty  
  return (T1 & )r1; =?= )s  
} OJv}kwV  
} ; ( MB`hk-d  
:z B}z^8-  
template <> uz]E_&2  
class holder < 2 > 4rI:1 yGt@  
  { sCVI 2S!L  
public : M,crz  
template < typename T > 6!ZVd#OM%  
  struct result_1 'I&|1I^  
  { =kd YN 5R  
  typedef T & result; 1s Br.+p  
} ; o[o:A|n  
template < typename T1, typename T2 > M(qxq(#{U  
  struct result_2 ;4!=DFbU  
  { Ee&hG[sx  
  typedef T2 & result; W@l+ciZ_  
} ; :bwM]k*$  
template < typename T > U);OR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N6h1|_o  
  { [!G)$<  
  return (T & )r; Yrpxy.1=F5  
} tG/1pW  
template < typename T1, typename T2 > ,~- ?l7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]pWP?Ws  
  { F<5nGx cC  
  return (T2 & )r2; ^OF5F8Tf/  
} k_!+V`Ro#  
} ; Tj`yJ!0  
9UP:J0 `  
L!gDFZr  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Q!K`e)R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v Xb:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]c}=5m/  
4b4QbJ$  
return l(i, j) = r(i, j); "IG+V:{ou  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;`kWpM;  
hY+R'9  
  return ( int & )i; Y;,Hzmbs6w  
  return ( int & )j; |q_ !. a  
最后执行i = j; %w7m\nw@  
可见,参数被正确的选择了。 }~Q5Y3]#~  
(S oo<.9~  
H?uukmZl  
~GG?GB  
m"4B!S&Fc(  
八. 中期总结 f7J,&<<5w  
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: cx^{/U?9}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,)h)5o(?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )p8I @E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor M^6$ MMx  
dig~J\  
<tbZj=*O/o  
t)N;'v  &  
ug *D52?  
B8m_'!;;  
九. 简化 F Z!J  
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。 Bf]$X>d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ->E=&X  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: PJgp+u<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M=y0PCD  
  +-*/&|^等 t`G)b&3_O  
2. 返回引用。 Pxhz@":[  
  =,各种复合赋值等 ;/LD)$_  
3. 返回固定类型。 a<m-V&4x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) lKKERO5+  
4. 原样返回。 DjHp+TyT  
  operator, R$m`Z+/@  
5. 返回解引用的类型。 pCU*@c!  
  operator*(单目) nl1-kB)$e|  
6. 返回地址。 5j^NV&/_  
  operator&(单目) UG2w 1xqHw  
7. 下表访问返回类型。 z`$J_CjY  
  operator[] #S5`Pd!I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K`k'}(vj  
  operator<<和operator>> #c Kqnk  
|(% u}V?  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 eThy+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uDuF#3 +"  
Llz[ '"m  
template < typename Left > Z=+03  
struct value_return q'S =Eav8  
  { Z1,gtl ?  
template < typename T > |M5-5)  
  struct result_1 WZFH@I28  
  { 9dKul,c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >a>fb|r  
} ; ?IYY'fS"  
|3eGz%Sd  
template < typename T1, typename T2 > TbhH&kG)1  
  struct result_2 t})$lM  
  { (f1M'w/OD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O`W%Tr  
} ; g-)mav  
} ; IazkdJX~  
E{Vo'!LY  
eD;6okdP  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %mI~ =^za  
XZph%j0o  
下面我们来剥离functor中的operator() \54}T 4R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?nFO:N<  
"pvZ,l>8f  
return l(t) op r(t) hWEnn=BW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) eaZQ2  
return op l(t) "Pc$\zJm;  
return op l(t1, t2) L-h$Z0]_F  
return l(t) op ,=%nw]:  
return l(t1, t2) op <' m6^]:  
return l(t)[r(t)] $\\lx_)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4zc<GL3[  
\,xFg w4  
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: pR$6,Vi  
单目: return f(l(t), r(t)); grcbH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?&c:q3_-Z  
双目: return f(l(t)); :pC;`iQ  
return f(l(t1, t2)); 8L{u}|{  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;+_8&wbqW  
M'5 'O;kn  
struct meta_divide %5B%KCCN  
  { 2V gP  
template < typename T1, typename T2 > SBfFZw)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) FxU'LN<;HY  
  { {BV4h%P]:  
  return t1 / t2; 6Z! y  
} n9UKcN-  
} ; ] |Zb\{  
X[hM8G  
这个工作可以让宏来做: SgM.B  
_j ;3-m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +"!aM?o  
template < typename T1, typename T2 > \ &7[[h+Lb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;=;JfNnbm  
以后可以直接用 :.C)7( 8S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) m(h/:JZ\  
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 L1:}bH\y  
(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。。。) +Hi{ /{k0N  
{ <~s&EPd  
:az!H"4W/  
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 0L 7@2|a0  
,at-ci\'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L5TNsLx(  
class unary_op : public Rettype O]4W|WI3  
  { Q=MCMe  
    Left l; JO]`LF]  
public : *%z<P~}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} j(UX 6lR  
upZYv~Sa  
template < typename T > W[@"H1bVH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |ORmS& 7  
      { U3(L.8(sA  
      return FuncType::execute(l(t)); e=YO.HT  
    } `*|LI  
mJ7 `.  
    template < typename T1, typename T2 > Y+}OClS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const alWx=+d  
      { HFpjNR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); bEEJVF0  
    } b0rt.XB  
} ; {^2({A#&  
".Tf< F  
{[H4G,QK  
同样还可以申明一个binary_op Xd90n>4S  
:XNK-A W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uKaf{=*  
class binary_op : public Rettype 6kgCS{MZ  
  { w}]3jc84  
    Left l; kG_&-b  
Right r; Qu,)wfp~  
public : ^F;Z%5P=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tF{{cd  
hVTyv"  
template < typename T > ;+aDjO2(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z+5u/t  
      { (2hk <  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /It.>1~2@  
    } n0 fF,?gm  
64IeCAMVo  
    template < typename T1, typename T2 > @k#z &@b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x);?jxd  
      { OsHkAI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^mQ;CMV  
    } ~7eUt^SD;  
} ; >G w%r1)  
J~nJpUyP*  
: .UX[!^  
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 reD[j,i&t.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &~D.")Dz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k~W;TCJs  
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。 o i,g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $bM#\2'  
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。。。 yF [@W<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %te'J G<  
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) {H"=PYR  
下面是修改过的unary_op ,vHX>)M|  
&].1[&M]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > XEe+&VQmY  
class unary_op e[|p0 ,Q  
  { =*U%j  
Left l; V< 9em7  
  FB^dp}  
public : uDMUy"8&!  
n"Z,-./m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1v8:,!C  
Y/Gswcz  
template < typename T > LTlC}3c28f  
  struct result_1 P^d . ,  
  { V~%WKQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "}y3@ M^  
} ; $=6kh+n@  
@'G ( k;  
template < typename T1, typename T2 > 5{x[EXE'  
  struct result_2 c#4ZDjvm6  
  { *U[Q=w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C#u)$Ds  
} ; 4OESsN$O  
1:~m)"?I_^  
template < typename T1, typename T2 > 5eZg+ O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z+pvdu  
  { ZkV vL4yIK  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e]y=]}A3{  
} oXZ@*   
?PU(<A+  
template < typename T > `^4>^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }5c'ui!3H  
  { CSg5i&A=  
  return OpClass::execute(lt(t)); bD^ob.c.A  
} C Wl95g  
:!*;0~#  
} ; 0kr& c;~  
W*WH .1&  
otnY{r *  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug /3:IE%o  
好啦,现在才真正完美了。 LW8{a&  
现在在picker里面就可以这么添加了: wQ/@+$>  
fw~%^*  
template < typename Right > 4!b'%)   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?ia[KLt"  
  { 9g,L1 W*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b}{9 :n/SC  
} p 7E{es|J  
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。 ,i((;/O6  
U JRT4>G  
kQiW5  
L\'qAfRZ  
B qiq  
十. bind G&@RLht  
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。 eOnl s x/  
先来分析一下一段例子 xg%]\#  
yDBgSO{d  
MM)/B>cQt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4 Fc1 '  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'C4Ll2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HC, 0" W  
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。 U=1`. Ove  
我们来写个简单的。 zpQ/E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qk{UO <  
对于函数对象类的版本: H;8]GE2n  
#a>!U'1|  
template < typename Func > NGD2z.  
struct functor_trait V<I${i$]0  
  { lcJumV=%>  
typedef typename Func::result_type result_type; T#;*I#A:  
} ; X{5DPhB,  
对于无参数函数的版本: hl~F1"q )  
3 AF]en  
template < typename Ret > iSW73P;)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5'[X&r %#  
  { kEDZqUD  
typedef Ret result_type; ^\9G{}VY  
} ; <^Nj~+G'  
对于单参数函数的版本: 1:Gd{z  
s3%8W==rBW  
template < typename Ret, typename V1 > $?Mz[X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u1Yp5jp^K  
  { W{/z-&  
typedef Ret result_type; f__WnW5h  
} ; kO>{<$  
对于双参数函数的版本: :QSW^x  
;;H:$lx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4}FfHgpQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k.Nu(j"z  
  { }&hgedx  
typedef Ret result_type; wLSYzz  
} ; -+Dvyr  
等等。。。 +# >%bq x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy JNl+UH:.  
&fj?hYAj  
template < typename Func > `3n*4Lz  
struct func_return dz9-+C{m  
  { [63;8l}  
template < typename T > ml 2z  
  struct result_1 Ol0|)0  
  { Q^Z}Y~.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .AW*7Pp`f  
} ; .e+UgC wi  
_x{x#d;L3  
template < typename T1, typename T2 > Q~{@3<yEI  
  struct result_2 O+J;Hp;\_  
  { E e&$9 )t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *xC '  
} ; ;~;St>?\R\  
} ; pwC/&bu  
ijYLf.R<  
[DEw:%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q1[s{,  
!m2k0|9  
template < typename Func, typename aPicker > 'b,D;'v  
class binder_1 !Esiq<Yh  
  { h`j gF  
Func fn; o7seGw<$X  
aPicker pk;  <k5~z(  
public : uSjMqfK  
uNg.y$>CX  
template < typename T > cf'Z#NfQ  
  struct result_1 e>)5j1  
  { Us5 JnP5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N!,l4!M\N  
} ; t79MBgZ  
Akf9nT  
template < typename T1, typename T2 > GAlO<Mu  
  struct result_2 IWgC6)n@n  
  { XN;eehB?aE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oJ+$&P(  
} ; c`QsKwa  
'c D"ZVm1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ffVYlNQ7L  
*1n:  
template < typename T > L\[jafb_`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5EUkp6Y  
  { ;}qCIyuO]  
  return fn(pk(t)); {cA )jW\'  
} OUPpz_y  
template < typename T1, typename T2 > HPQ,tlp6j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yt^+31/%  
  { ceCshxTU  
  return fn(pk(t1, t2)); hl+Yr)0\  
} z6qC6Ck|  
} ; 67eo~~nUtg  
I"1\R8 R  
S}/CzQ  
一目了然不是么? F t}tIP7  
最后实现bind N\?iU8w=  
?8 F7BS4oQ  
~gc)Ww0(Q  
template < typename Func, typename aPicker > 1jyWP#M#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "n:9JqPb  
  { x1~`Z}LX0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gyK"#-/_d  
} F\e'z  
LtQy(F%8/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]Vsze4>Z[  
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。 N%a[Y  
<3bh-)  
十一. phoenix weOMYJO;8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: U uys G\  
f`%k@\  
for_each(v.begin(), v.end(), KK+Mxoj,  
( $ ]HIYYs  
do_ X%dOkHarB  
[ !m;VWGl*  
  cout << _1 <<   " , " x>@UqUJV  
] }?JO[Q +  
.while_( -- _1), b6lL8KOu  
cout << var( " \n " ) #FcYJH  
) pkoHi'}}$  
); 4aRYz\yT=  
(F)zj<{f  
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: mf3G$=[  
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 #k6;~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qfu;X-$4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QWoEo  
8+gn Wy  
O ?4V($  
template < typename Cond, typename Actor > m0P5a%D  
class do_while ,LW0{(&z  
  { MS b{ve_  
Cond cd; Gd"*mL d  
Actor act; %vksN$^  
public : + $-a:zx`l  
template < typename T > yE7pCgXt  
  struct result_1 i8{jMe!Sa  
  { >M!>Hl/  
  typedef int result_type; FD*y[A ?  
} ; (|x->a  
SbZk{lWcq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} K5KN}sRs"  
Y /+ D4^ L  
template < typename T > *w _j;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 23=;v@  
  { TKE)NIa  
  do }PXWRv.gW  
    { 3EFk] X  
  act(t); \DHCf 4,  
  } kO.rgW82  
  while (cd(t)); x6,RW],FGR  
  return   0 ; uYl ?Q  
} +)Ty^;+[1  
} ; z}&<D YD  
<Z&gAqj 2  
k\[2o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "mOoGy, (  
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。 i et|\4A  
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。 ,&k 5Qq  
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。 e7;]+pN]J  
下面就是产生这个functor的类: O$$N{  
&K4o8Qz  
/i"EVN`t  
template < typename Actor > Z+}SM]m  
class do_while_actor JWBWa-  
  { #B?7{#.1  
Actor act; qm '$R3g  
public : X4TUi8ht!]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e p^0Cd/  
?=vwr,ir  
template < typename Cond > 9xz`V1mIL  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; upJishy&I  
} ; Ns $PS\  
0TNzVsu7  
T;%SB&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zEGwQp<  
最后,是那个do_ M}vPWWcl  
1@ina`!1O  
iO@wqbg$6  
class do_while_invoker WS(c0c  
  { @4|/| !  
public : Z`%;bP:  
template < typename Actor > %{{#Q]]&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const NX; &V7  
  { HT]ubw]rJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); k8ck#%#}Wu  
} %(]rc%ry0  
} do_; \Q$);:=q Q  
+u#x[xO  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jyC6:BNust  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~!;3W!@(E  
最后来说说怎么处理break和continue >"[u.1J_'I  
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。 Hke\W'&  
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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