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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h=4m2m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >Z|4/PF  
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, d[rxmEXht  
lyZof_/*  
g@nk0lQewj  
+ 7E6U*  
  class filler /D8cJgH-  
  { jzEimKDE's  
public : Bi kCjP[b  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b]RnCu"  
} ; 9A3Q&@,  
&)fPz-s  
x`%;Q@G  
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: C(iA G  
7"*- >mg  
pq-zy6^  
K( 6=)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); HK&F'\'}  
=q[3/'2V$?  
zK:/ 1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |ki#MtCp  
gNLjk4H,S[  
X^9_'T9  
pPh_p @3I  
二. 战前分析 {(7. X4\x  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 q97Dn[>3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +#Ov9b  
)_.@M '?  
h{<^?=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |EU}&k2  
  /* --------------------------------------------- */ 0<v~J9i  
vector < int *> vp( 10 ); )zUV6U7v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^n]tf9{I  
/* --------------------------------------------- */ FAE>N-brQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {%S1x{U}W-  
/* --------------------------------------------- */ _E'M(.B<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sd8o&6  
  /* --------------------------------------------- */ 51;(vf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); do=VPqy  
/* --------------------------------------------- */ ]X?+]9Fr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s o~p+]  
f^%vIB ~[  
{,s:vPoiA  
'Q(A5zfN]Y  
看了之后,我们可以思考一些问题: fhfdNmtR)I  
1._1, _2是什么? fU)hn  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 mL6/NSSz  
2._1 = 1是在做什么?  & .(ZO]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7Zu!s]t  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 /B1< N}  
x:l`e:`y9  
4eaC18?  
三. 动工 4f"be  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: VIi|:k  
L1rov  
Xx?Jt  
k92X)/ll'  
template < typename T > C(,s_Ks  
class assignment um3 M4>K  
  { o"n^zG  
T value; 8`u#tl(  
public : _/E>38G]  
assignment( const T & v) : value(v) {} N.-Ryj&9  
template < typename T2 > T5-4Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G|^gaj'9  
} ; L9r 3jz  
7ky(g'  
2s 6Vy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S~6<'N&[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment HHEFX9u  
&LL81u6=S  
+p<Y)Z( >6  
/;.M$}Z>`  
  class holder P9%9/ B:-  
  { ]"CA P%  
public : }JlQQ  
template < typename T > z>y,}#D?C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Vx0V6{JX  
  { P"i qP|  
  return assignment < T > (t); y/i"o-}}~|  
} CSsb~/Oxu  
} ; t 8M3VGN  
W8":lpp  
7d4R tdI  
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: orHVL2 KK  
UNY>Q7  
  static holder _1; mLq?-&F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (1jkZ^7  
O^:Pr8|{J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y_)04dmr@[  
而不用手动写一个函数对象。 4G`YZZQ  
B:x4H}`vh  
P_ ZguNH  
 K8 ThZY%  
四. 问题分析 Ak}l6{ ..  
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。 `L;I/Hp  
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。 9L&AbmIr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s{iYf :  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K@>v|JD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <#R7sco'  
t"BpaA^gO  
五. 问题1:一致性 6Jj)[ R\5=  
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?| HQUL?URt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 41C=O@9m  
?xG #4P<C=  
struct holder +>:X4A *  
  { ;\&7smE[  
  // T Z>z5YTv  
  template < typename T > ZjI^0D8  
T &   operator ()( const T & r) const R/^ rh  
  { }'X}!_9w>  
  return (T & )r; `$#64UZ>U1  
} -#Wc@\;  
} ; K1+,y1c  
m=}kGzIY4  
这样的话assignment也必须相应改动: @wa/p`gj5w  
km|~DkJ\a`  
template < typename Left, typename Right > NKI&n]EO  
class assignment c2F`S1Nu<  
  { P)}:lTe  
Left l; yNN2}\[.  
Right r; oNEU?+  
public : ] 2b@mX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?3z x?>sG  
template < typename T2 > 4l3N#U0Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ic r'l$PE  
} ; QR8F'7S  
d5],O48A  
同时,holder的operator=也需要改动: .g|pgFM?  
om/gk4S2  
template < typename T > $8eq&_gJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [Q$"+@jw  
  { -pjL7/gx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tx.YW9xD  
} ER|5_  
*yX_dgC>[  
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。 ?=T&|pp  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 j1d=$'a "  
,~kMkBkl~  
return l(rhs) = r;  43VuH  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +V7p?iEY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: BF@VgozW  
% -SP  
template < typename Tp > ~&q e"0  
class constant_t I7Eg$J&  
  { M1g|m|H7  
  const Tp t; '"KK|]vJ  
public : U{_O=S u  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >H%8~ Oek  
template < typename T > dZYS5_wr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +,KuYa{lu  
  { r8> q*0~s  
  return t; ; 6zu!  
} Df4n9m}E  
} ; i&KbzOY  
|Y99s)2&N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v EX <9  
下面就可以修改holder的operator=了 VEpQT Qp  
6D+k[oHZm  
template < typename T > # K-Q/*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r94BEC 2  
  { cN :;ir  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^KhFBed   
}  m$cM+  
}@#e D  
同时也要修改assignment的operator() dy0!Zz  
0b|!S/*A3  
template < typename T2 > O4#zsr:"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5 QT9  
现在代码看起来就很一致了。 8q0 .yhb  
8<G@s`*  
六. 问题2:链式操作 v0y7N_U5n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #" OKO6]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 1|]-F;b  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 D\TL6"wo  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Op0 #9W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :V"}"{ (6  
j IW:O  
template < typename T > du qu}*Jw  
struct result_1 ]#qdA(Kl  
  { C8jZcs#4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *GDU=D}  
} ; V]8fn MH  
{P3,jY^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: h'}5 "m  
:G`_IB\  
template < typename T > rm cy-}e  
struct   ref 1,mf]7k$  
  { o60wB-y  
typedef T & reference; [|>.iH X  
} ; 2sTyuH .  
template < typename T > nxJhK T  
struct   ref < T &> v{jl)?`~w  
  { k^L (q\D  
typedef T & reference; jC@^/rMh  
} ; l)|CPSN?w  
$@NZ*m%?JQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: COT;KC6 n  
*?8Q:@:  
template < typename T > b 9?w _  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4VooU [Ka(  
  { FD6|>G  
  return l(t) = r(t); x=Ru@nK;  
} 1TVTP2&Rd  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 BAPi<U'D  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l5MxJ>?4%B  
IS!+J.2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 z~W@`'f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -R8RAwsLG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 a[u8x mH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Zf"AqGP  
最后的布局是: ooq>/OI0  
                Add 8O7JuR  
              /   \ '"TBhisky  
            Divide   5 99eS@}RC  
            /   \ s)L7o)56/  
          _1     3 }Bb(wP^B.  
似乎一切都解决了?不。 g7H;d  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 #Q{6/{bM&J  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Oo0$n]*;W  
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: <E ^:{J95  
x?%vqg^r  
template < typename Right > tsk}]@W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QL)UPf>Kp  
Right & rt) const '5Y8 rv<  
  { -py.Y Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z#\Z|OKU  
} S38D cWIw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lH6t  d  
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。 6 Ym[^U  
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。 JvUKfsnu{  
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。 Qh*|mW  
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。 OUs2)H61  
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? !At_^hSqz  
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: 5P! ZJ3C  
|9%>R*  
template < class Action > "[8](3\v  
class picker : public Action $nVTN.k  
  { V^0*S=N  
public : $'&5gFr9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vxwctJ&  
  // all the operator overloaded }:BF3cH> 0  
} ; USbiI %   
06ueE\@Sg  
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。 Rub""Ga  
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: E`X+fJx  
Y,8M[UIK  
template < typename Right > $HH(8NoL  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *s!8BwiE  
  { _ x7Vyy5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :4WwCpgz,  
} Y3-P*  
x,>=X` T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ="u(o(j"  
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。 uwIZzz  
Sd)D-S  
template < typename T >   struct picker_maker jeW0;Cz J~  
  { fer'2(G?W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]y(#]Tw\  
} ; "16==tLFE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sz)3 z  
  { GJW1|Fk  
typedef picker < T > result; E:i3 /Ep?  
} ; Q!"Li  
3QF!fll^  
下面总的结构就有了: q/Gy&8 K  
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。 [<%yUy  
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。 u54+oh|,M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $;@s  
至此链式操作完美实现。 l"MEX/   
}^QY<Cp|  
lP@9%L  
七. 问题3 9M7{.XR,  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 g<,|Q5bK  
ZSbD4 |_  
template < typename T1, typename T2 > TX*P*-'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8n'C@#{WV  
  { >i0FGmxH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2=#O4k.@  
} 2V  
I*24%z9  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: :H?p^d e  
EatpORq  
template < typename T1, typename T2 > *mBEF"  
struct result_2 51rM6 BT  
  {  e%qMrR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; doe[f_\  
} ; bg$e80  
^&,{  
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? XjX<?W  
这个差事就留给了holder自己。 E`'+1  
    ucMl>G'!gX  
uxR_(~8  
template < int Order > e0hT  
class holder; bG5c~  
template <> PL VF  
class holder < 1 > <( MBs$b  
  { T? =jKLPC  
public : 6L*y$e"Qc  
template < typename T > xR%CS`0R  
  struct result_1 +\{!jB*g  
  { q_W NN/w  
  typedef T & result; Gud!(5'  
} ; f[%iRfUFw  
template < typename T1, typename T2 > Ya>cGaLq  
  struct result_2 21;n0E  
  { $ D45X<  
  typedef T1 & result; ;id  
} ; `yxk Sb  
template < typename T > ?n_Y _)9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W58 \V  
  { Xe%n.DW m  
  return (T & )r; 8HWY]:| oh  
} $i3/||T,9  
template < typename T1, typename T2 > 9J1&g(?>-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EKDv3aFQZ#  
  { 6b)1B\p  
  return (T1 & )r1; jsL'O;K/  
} 5[;^Em)C  
} ; W`;E-28Dg  
u2F 3>s  
template <> 7&+Gv6E  
class holder < 2 > 20K<}:5t1  
  { 6%5A&&O(b  
public : @5kN L~2  
template < typename T > aUJ&  
  struct result_1 .2u%;)S  
  { Qs4Jl;Y_  
  typedef T & result; LtNG<n)_BH  
} ; "3!4 hiU9  
template < typename T1, typename T2 > L6',s4  
  struct result_2 1*=[% d7  
  { Q}1PPi,  
  typedef T2 & result; ]zD/W%c  
} ; <;acWT?(  
template < typename T > 2Gx&ECa,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WLizgVM  
  { 8T1`TGSFC  
  return (T & )r; L1aN"KGMF  
} t<$yxD/R  
template < typename T1, typename T2 > 2Ejs{KUj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fXL$CgXG\x  
  { 9@ ^/ON\O  
  return (T2 & )r2; kKCkjA:o##  
} y_a~>S  
} ; v1;`.PWD  
mjH8q&szf  
kH{axMNc  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 _:TD{EO$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BI}>"',  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zf^!Zqn[8z  
!iZ*ZPu  
return l(i, j) = r(i, j); ku\_M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4cs`R+]o  
;B tRDKn  
  return ( int & )i; kR'!;}s  
  return ( int & )j; C YnBZ  
最后执行i = j; r{Xh]U&>k  
可见,参数被正确的选择了。 lMlXK4-  
>yT:eG  
=WN6Fj`  
JP[BSmhAV  
kkqrl JO|  
八. 中期总结 N>@AsI  
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: Q%@l`V)Rs  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A 8&%G8d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 r$*k-c9Bf  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  #p\sw  
Z\NC+{7k]  
<m9IZI Y<  
PN<Y&/fB  
o%CBSm]  
4(o0I~hpB?  
九. 简化 X8Gw8^t  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 A4'v Jk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Dx iCq(;  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0PTB3-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *USZ2|i  
  +-*/&|^等 RU#Q<QI(  
2. 返回引用。 2\m+  
  =,各种复合赋值等 g pO@xk$  
3. 返回固定类型。 !a?o9<V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3WaYeol`  
4. 原样返回。 I:='LH,  
  operator, #{<Jm?sU  
5. 返回解引用的类型。 2,dG Rf  
  operator*(单目) [7L1y) I(  
6. 返回地址。 ?EKYKLwr  
  operator&(单目) pNE!waR>  
7. 下表访问返回类型。 v!40>[?|p  
  operator[]  V18w  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w_eLas%  
  operator<<和operator>> <udp:s3#T  
5>/,25 99  
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。 3wa }p^   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $zDW)%nAX  
OHe<U8iu%  
template < typename Left > 2D&tDX<  
struct value_return KWU#Swa`  
  { 6\'v_A O  
template < typename T > >b<br  
  struct result_1 Z+Z`J; ,  
  { >WG$!o+R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !*EHr09N7  
} ; # |2w^Kn  
+-HaYB|p  
template < typename T1, typename T2 > `N2zeFG  
  struct result_2 4uDz=B+8y  
  { c1e7h l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'J+Vw9 s7  
} ; 1<pbO:r  
} ; @l BR;B"  
~9 K4]5K-  
7nfQ=?XNK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =7#)8p[  
2I6c7H s  
下面我们来剥离functor中的operator() BQt!L1))  
首先operator里面的代码全是下面的形式: TQYud'u/  
mtmtOG_/=  
return l(t) op r(t) ~(G]-__B<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F|Jo|02  
return op l(t) Pp #!yMxBr  
return op l(t1, t2) Jg |/*Or  
return l(t) op aRg- rz  
return l(t1, t2) op aY8>#t?  
return l(t)[r(t)] Y~bp:FkS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;nSaZ$`5  
T3!l{vG \O  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 'szkn0  
单目: return f(l(t), r(t)); Ow mI*`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @ttcFX1:W  
双目: return f(l(t)); 5-aCNAF2  
return f(l(t1, t2)); Q!|. ,?V  
下面就是f的实现,以operator/为例 }fL8<HM\'c  
=DvnfT<  
struct meta_divide sj Yg  
  { 3E:wyf)i"  
template < typename T1, typename T2 > A+NLo[swwu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D",ZrwyJ  
  { )7[>/2aGd  
  return t1 / t2; ka*VQXk*  
} Up)b;wR  
} ; nA5v+d-<T  
2'_Oi-&  
这个工作可以让宏来做: E#8`X  
|L<oKMZY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \S1WF ?<,  
template < typename T1, typename T2 > \ ogDyrY}]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; OZ$u&>916  
以后可以直接用 xOPSw|!w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) S\s1}`pNm  
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 B1J+`R3OX  
(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。。。) x^9W<  
fHR1ku y  
N] }L*o&  
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 h`?0=:Tru  
x-(?^g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,$7LMTVDrE  
class unary_op : public Rettype e2k!5O S  
  { {_KuztJGA  
    Left l; 3-~_F*%ST  
public : ]:Ocu--  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} J1P82=$,  
9akCvY#Q  
template < typename T > ); 7csh%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )xlNj$(x5n  
      { o#Rao#bD:  
      return FuncType::execute(l(t)); UYGl  
    } 5qR76iH) /  
,5H$Tm,6\S  
    template < typename T1, typename T2 > ayHI(4!$j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |]Pigi7y-  
      { 1m|1eAGS{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); PBR+NHrZ  
    } H Viu7kue`  
} ; 1K4LEg a`  
x(}@se  
E+UOuf*(  
同样还可以申明一个binary_op k;l^wM  
&3S;5{7_e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <o^mQq&  
class binary_op : public Rettype OA&NWAm4  
  { N@Bqe{r6j  
    Left l; Y -7x**I  
Right r; Dbz\8gmY  
public : o!wz:|\S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %`-NWAXL  
nS]/=xP{  
template < typename T > BDD^*Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const , N5Rdgzk  
      { &h8+ -  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M'R^?Jjb  
    } qm@c[b  
Vy&F{T;$  
    template < typename T1, typename T2 > eW0:&*.vMj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2m/1:5  
      { &=K-~!?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _QkU,[E  
    } rL&585  
} ; c|hKo[r)  
wF$8#=  
#^%Rk'W  
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 /,$6`V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 daY^{u3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >{ne!  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 RkP7}ZA;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^V_vpr]}P  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 z2wR]G5!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 u.1u/o1"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5 -5qm[.;  
下面是修改过的unary_op f+-w~cN  
YdhrFw0`~r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > RR*z3i`PP  
class unary_op &.K=,+0_R/  
  { /,c9&i t(M  
Left l; 8!S="_  
  n[ AJ'A{  
public : ZsNUT4  
Kc}FMu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L}lc=\  
/N{xFt/?  
template < typename T > eWW\m[k]}  
  struct result_1 oIQor%z  
  { ~Se/uL;*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; FwmE1,  
} ; 3 3s.p'  
5 S7\m5  
template < typename T1, typename T2 > P=(\3ok  
  struct result_2 adHHnH`,  
  { _+.z2} M  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .ye5 ;A}  
} ; @1^iWM j  
gy_n=jhi+  
template < typename T1, typename T2 > d+ql@e]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /$/\$f$  
  { OB;AgE@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LtXFGPQf  
} ^A;v|U  
{*yhiE,  
template < typename T > &HT P eB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "a>%tsl$K  
  { Q R\qGhQ~  
  return OpClass::execute(lt(t)); =Q[ 5U9  
} Go+f0aig  
){icI <  
} ; i[T!{<  
q71Tg  
;, 'eO i  
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 $l0^2o=  
好啦,现在才真正完美了。 haqL DVrf  
现在在picker里面就可以这么添加了: cuW$%$ F  
$*`fn{2  
template < typename Right > `?2S4lN/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !sK{:6s  
  { zl4Iq+5~6Q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]geO%m  
} ^W3xw[{  
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。 {UvZ  
!E4YUEY 6  
KZsSTB6J  
{CYFM[V  
yLipuMNV  
十. bind $l7 <j_C  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *=UEx0_!q  
先来分析一下一段例子 OiJ1&Fz(  
s-3vp   
,K,n{3]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !1-:1Whz8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 '<4/Md[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 FJ}/g ?  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 x_s9DkX  
我们来写个简单的。 [;83 IoU}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `>g: :  
对于函数对象类的版本: q: ?6  
|r%6;8A]i  
template < typename Func > cQA;Y!Q #  
struct functor_trait k`'^e/  
  { .ie\3q)  
typedef typename Func::result_type result_type; Xj.6A,}^  
} ; qMmh2a&  
对于无参数函数的版本: yI)~- E.  
o~*% g.  
template < typename Ret > mj{TqF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > EO:i+e]=  
  { j1_CA5V  
typedef Ret result_type; OU/PB  
} ; !QSL8v@c  
对于单参数函数的版本: Jx.Jx~  
"tn]s>iAd=  
template < typename Ret, typename V1 > pbl;n|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > E&7U |$  
  { l]uF!']f  
typedef Ret result_type; s1?N&t8c  
} ; k-*H=km  
对于双参数函数的版本: L|u\3.:  
D0.7an6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^R! qxSj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > K\,)9:`t  
  { dE%rQE7'  
typedef Ret result_type; ?WKFDL'_0j  
} ; L^Fni~  
等等。。。 ;mjk`6p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [K9l>O  
p>Qzz`@e  
template < typename Func > -V%"i,t  
struct func_return 4`7N}$j#,  
  { dNUi|IYm$  
template < typename T > p?>(y  
  struct result_1 }} J?, >g  
  { bd5\Rt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >DP9S@W  
} ; LD0x 4zm$m  
.Wc<(pfa  
template < typename T1, typename T2 > ~+/IzckrG  
  struct result_2 Wj(O_2  
  { @aAB#,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )R(kXz=M  
} ; B8:G1r5G/  
} ; =e$<[ "  
1~zzQ:jAZ  
K7 -AVMY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 64fa0j~<*M  
wa\Yc,R  
template < typename Func, typename aPicker > }~DlOvsq  
class binder_1 8iGS=M  
  { -Wd2FD^x  
Func fn; {P&{+`sov  
aPicker pk; "3(""0Q  
public : =8?y$WE  
TWZ* *S-  
template < typename T >  _zvCc%  
  struct result_1 %@k@tD6  
  { l=GcgxD+"d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; MzM"r"u  
} ; /Nt#|C>  
4>-'wMW")  
template < typename T1, typename T2 > Vzn0;  
  struct result_2 ~!;*C  
  { ZVs]_`(+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {p[{5k 0  
} ; 9~n`6;R  
 sC1Mwx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} eyUguA<lK\  
)CJXk zOX  
template < typename T > O]3$$uI=QE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tsch:r S  
  { n=J~Rssp  
  return fn(pk(t)); (H5nz':  
} Iv+JEuIi  
template < typename T1, typename T2 > e=Ko4Ao2y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <`rmQ`(}s  
  { %A64AJZ  
  return fn(pk(t1, t2)); KSDz3qe  
} b+Sq[  
} ; VwvL  
1yC_/Va1  
gB|>[6  
一目了然不是么? -FpZZ8=,M2  
最后实现bind _N)/X|=~s  
tg-U x  
IJa6W`}  
template < typename Func, typename aPicker > fGj YWw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |>|f?^  
  { Oy EOb>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P1C{G'cR  
} /S2lA>  
(K xI*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C# zYZ JZ  
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。 )l?1 dR:sP  
2tD{c^ 9<  
十一. phoenix jV{?.0/h|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |?v(?  
!z? &  
for_each(v.begin(), v.end(), Voy1  
( 6$/Z.8  
do_ Q\Wh]=}  
[ mxD]`F  
  cout << _1 <<   " , " QiH>!Ssw  
] dhrh "x_?:  
.while_( -- _1), b3.  
cout << var( " \n " ) [l44,!Z&  
) E$SYXe[,  
); c"KN;9c,  
Db4(E*/pj!  
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: t 2x2_;a  
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 Nm$B a.Rg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 abMB-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @}; vl  
\ SCi\j/a(  
>AK9F. _z  
template < typename Cond, typename Actor > )j,Y(V$P  
class do_while de=){.7Y  
  { f/xQy}4+~E  
Cond cd; ~:FF"T>  
Actor act; xVxN @[  
public : #q LsAw--Q  
template < typename T > mrmm@?  
  struct result_1 7N:3  
  { TOT#l6yqdd  
  typedef int result_type; M( w'TE@  
} ; O06 2c)vIY  
/U$5'BoS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,3XlX(P  
6v"WI@b4  
template < typename T > '/="bSF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [~NJf3c"  
  { j(~e{HZ  
  do 3d>8~ANi=%  
    { !$u:_8  
  act(t); )J^5?A  
  } Mi~x(W@}3  
  while (cd(t)); :$6mS[@|  
  return   0 ; 2# 72B  
} ~ =GwNo_  
} ; P2Jo^WS  
RGgePeaw  
8Z|A'M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  p!> 5}f6  
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。 MJ"@  
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。 nsL"'iQ  
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。 b>h L*9  
下面就是产生这个functor的类: gmqA 5W~y  
&]"Z x0t5%  
'XJqh|G  
template < typename Actor > LZtO Q__B)  
class do_while_actor &|-jU+r}B  
  { ?B+]Ex(\B,  
Actor act; {x,d9I  
public : d\ I6Wn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |.*nq  
oRo[WQla  
template < typename Cond > ~4+ICCbH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]z O6ESH  
} ; ;fW`#aE  
BOfl hoUX  
y(ceEV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 23d*;ri5  
最后,是那个do_ E- jJ!>&K  
jl>jy6T  
0fGt7 "Q  
class do_while_invoker xX?9e3(  
  { d>gQgQ;g  
public : r>#4Sr  
template < typename Actor > frokl5L@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2BKiA[ ;;  
  { kyi"U A82  
  return do_while_actor < Actor > (act); *Sg6VGP  
} ){LU>MW{&  
} do_; HvR5-?qQ  
XuoyB{U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;V?3Hwl  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2FN E ;y(  
最后来说说怎么处理break和continue $D='NzE/  
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。 *ESi~7;#  
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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