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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lv<*7BCp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 d L 1tl  
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, 4[r0G+  
5lmHotj#  
kCF>nt@  
dq6m>;`  
  class filler _/$Bpr{R  
  { }eU*( }<^  
public : ~ 'cmSiz-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xh,qNnGGi  
} ; ^zmG0EH,  
<c-=3}=U\  
`2WFk8) F  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: "Yv_B3p   
ZY={8T@  
<?6|.\&  
#U4F0BdA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Gr'  CtO  
1CD+B=pQG  
h8S.x)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4r#= *  
hbDXo:  
8I?Wt W  
[A~xy'T  
二. 战前分析 ]NY~2jmX  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 .t-4o<7 3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6dt]`zv/  
9 ';JXf$  
G@\1E+Ip  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &j`}vg  
  /* --------------------------------------------- */ ".V$~n(  
vector < int *> vp( 10 ); '~<m~UXvD#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K`WywH3-  
/* --------------------------------------------- */ Wx}8T[A}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;(/ZO%h  
/* --------------------------------------------- */ u;"TTN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); DB|Y  
  /* --------------------------------------------- */ U^%Q}'UYym  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]L $\ #  
/* --------------------------------------------- */ 3?9IJ5p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YeL#jtC  
"@@u3`#  
&< `NT D  
NjScc%@y  
看了之后,我们可以思考一些问题: QB uMJm  
1._1, _2是什么? Q7\w+ANf0  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [< ?s?Ci  
2._1 = 1是在做什么? ;>yxNGV`  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &*,#5.  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。  hoUD;3  
=E4LRKn  
7 :xfPx  
三. 动工 "Mn6U-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H>IMf/%5N-  
ay ;S4c/_  
u@UMP@"#  
- t'jNR'  
template < typename T > Y'S%O/$  
class assignment - q1?? u  
  { 5h-SCB>P  
T value; Tod&&T'UW  
public : C.yQ=\U2  
assignment( const T & v) : value(v) {} HGs $*  
template < typename T2 > D6Ui!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f!uwzHA`?  
} ; TH&U j1  
s}9S8@#  
Y-_`23x`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 R6Km\N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m@2QnA[ 4  
OmpND{w  
V)HG(k  
kR-SE5`Jk  
  class holder O7m(o:t x3  
  { L^2%1GfE{  
public : #ym'AN  
template < typename T > fI}to&qk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -`kW&I0  
  { Eqd<MY7  
  return assignment < T > (t); wedbx00o  
} wr/"yQA]  
} ; qZtzO2Mt  
!mJ"gg  
v!6  c0a  
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: {0wIR_dGX  
DS(}<HK{  
  static holder _1; e "4 ''/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \5:i;AE  
zm5]J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wx= $2N6  
而不用手动写一个函数对象。 ?}tFN_X"  
*=/ { HvJ  
Cazocq5  
@sW24J1q+  
四. 问题分析 x_N'TjS^{  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 x;P_1J%Q  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 RUnSCOdX  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _?m(V=z>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Eex~xiiV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x:NY\._  
{ M4gF8(M  
五. 问题1:一致性 UT~4x|b:O  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| [I,Z2G,Jb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 eCDev}  
{tuYs:  
struct holder #4Rx]zW^%  
  { S"bg9o  
  // NdA[C|_8}f  
  template < typename T > ~F|+o}a `  
T &   operator ()( const T & r) const y1eW pPJa  
  { l|JE#  
  return (T & )r; 'j8:vq^d  
} u"cV%(#  
} ; jKAEm  
DZ'P@f)]  
这样的话assignment也必须相应改动: {0Yf]FQb-a  
r;.yz I  
template < typename Left, typename Right > dC3o9  
class assignment Z*]9E^  
  { 8yR.uMI$/  
Left l; <sGVR5NR  
Right r; K( c\wr\6  
public : ,i?nWlh+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b7?uq9  
template < typename T2 > r"3=44St  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Pe_W;q.  
} ; wtQ++l%{G  
:1. L}4"gg  
同时,holder的operator=也需要改动: shy-Gu&  
v!-/&}W)1  
template < typename T > 36&e.3/#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F4-$~ v@  
  { +aCv&sg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w>s,"2&5J  
} .GP T!lDc  
YNyk1cE  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 j ?3wvw6T  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T"}5}6rSG  
X Swl Tg  
return l(rhs) = r; ?|\ER#z  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 7?!d^$B  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ed{ -/l~j  
z [}v{  
template < typename Tp > .]Y$o^mf  
class constant_t ;C9_?u~#  
  { 4<w.8rR:A  
  const Tp t; JQ_sUYh~3  
public : k<nZ+! M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,GhS[VJjR  
template < typename T > ,hm\   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X6w6%fzOH>  
  { :S{BbQ){]  
  return t; })H wh).  
} j;+b0(53  
} ; 7FP*oN?  
$D~0~gn~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jE.N ev/  
下面就可以修改holder的operator=了 !3c\NbU  
1Z/(G1  
template < typename T > 13$%,q)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g]l'' 7G  
  { cN-?l7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gS!:+G%  
} t9GR69v:?  
^,lIK+#Elz  
同时也要修改assignment的operator() ehGLk7@7&  
HYD'.uj  
template < typename T2 > B-Ll{k^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s0TORl6Z|  
现在代码看起来就很一致了。 ,a{P4Bq  
;IvY^(YS@;  
六. 问题2:链式操作 7J D' )  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?8H8O %Z8  
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。 G/y5H;<9M  
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。 ]!W=^!  
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。 ihhDOmUto  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct U|H=Y"pL  
niMsQ  
template < typename T > #X+JHl  
struct result_1 IEL%!RFG  
  { 6fE7W>la  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4B8 oO  
} ; XFVE>/H  
59 T 8r  
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: {Y(zd[  
yM6pd U]i  
template < typename T > Z\bmW%av  
struct   ref <yV"6/l 0  
  { ,i ^9 |Oeq  
typedef T & reference; Ljm[?*H#  
} ; V@.Ior}w  
template < typename T > r(>@qGN  
struct   ref < T &> k>Is:P  
  { VD;01"#'  
typedef T & reference; `f,/`''R  
} ; F>SRs=_  
Co9^OF-k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;>%r9pz ~  
(R,#a *CV  
template < typename T > 9!ngy*\x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B-RjMxX4>  
  { ].avItg  
  return l(t) = r(t); "@^k)d$  
} np|Sy;:  
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。 f=+mIZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `$Y.Y5mGtJ  
&~cBNw|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 WMDl=6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gi3F` m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /cUO$m o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 x;O[c3I  
最后的布局是: M5 LfRBO  
                Add 7(1|xYCx$  
              /   \ lf`{zc r:  
            Divide   5 (q/e1L-S  
            /   \ do hA0  
          _1     3 #H&|*lr  
似乎一切都解决了?不。 ~Py`P'+  
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。 ;DQ ZT  
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。  \{_q.;}  
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: RT4x\&q  
L?b~k=  
template < typename Right > w?PkO p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `GBW%X/  
Right & rt) const \k7"=yx  
  { -u+vJ6EY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tH@Erh|%  
} )EPjAv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .fqN|[>  
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!JCQJ<  
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。 dZl5Ic  
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。 )N{Pw$l_  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 G{~J|{t\yz  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? (Bb5?fw  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 5X:AbF  
'`[&}R  
template < class Action > oi7@s0@  
class picker : public Action E:_ZA  
  { d UE,U=  
public : -a}Dp~j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =`oCLsz=  
  // all the operator overloaded y%$AhRk*U  
} ; KJUH(]>F  
(*9$`!wS  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 C\3rJy(VJ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: FW;?s+Uyx  
] Jg&VXrH  
template < typename Right > 4HXo>0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H\"sgoJ  
  { Wx%H%FeK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kOrZv,qFG[  
} JAnZdfRt  
wD}l$ & +  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > lWk>z; d  
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。 \##zR_%  
.bl/*s  
template < typename T >   struct picker_maker %bn jgy  
  { yf.~XUk^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m,_Z6=I:  
} ; nIf1sH>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8mrUotjS  
  { 9 RgVK{F  
typedef picker < T > result; 6dr%;Wp  
} ; PcMD])Z{G  
pZ{+c  
下面总的结构就有了: |-67 \p]  
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。 <]t%8GB2V  
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。 :as$4|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .WJ YQi  
至此链式操作完美实现。 wo{gG?B  
`:fZ)$sY  
 :A_@,Q  
七. 问题3 ] )\Pqn(  
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。 \~mT] '5  
*!t/"b  
template < typename T1, typename T2 > CJx|?yK2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;u ({\K  
  { ,.8KN<A2]'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vzAaxk%  
} zV37$Hb  
:gibfk]C  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: @ CL{D:d  
Y;M|D'y+  
template < typename T1, typename T2 > SYJD?&C;  
struct result_2 BsDn5\ q  
  { VQt0  4?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [=q1T3  
} ; '3tCH)s  
FIhk@TKa  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? !sP {gi#=  
这个差事就留给了holder自己。 wH&!W~M  
    f|c{5$N!  
k@J&IJ  
template < int Order > 20h, ^  
class holder; '3fu  
template <> g}{aZ$sta  
class holder < 1 > RWZSQ~  
  { ;7V%#-  
public : L|7R9+ZG  
template < typename T > bl;1i@Z*M  
  struct result_1 Z]Cq3~l  
  { I-*S&SiXjI  
  typedef T & result; B hGu!Y6f  
} ; 3z?> j]  
template < typename T1, typename T2 > B%b4v  
  struct result_2 UKvWJnz  
  { xGg )Y#  
  typedef T1 & result; F^BS/Yag  
} ; Qbn"=n2  
template < typename T > lvz7#f L~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `iNSr?N.  
  { P l]O\vh  
  return (T & )r; 5c0 ZRV#  
} Om\vMd@!  
template < typename T1, typename T2 > 5L%'@`mX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *vxk@ `K~  
  { mxC;?s;~  
  return (T1 & )r1; b5vC'B-!  
} 1~ 3_^3OT  
} ;  }q`S$P;  
#OD/$f_  
template <> ,m:.-iy?  
class holder < 2 > & l&:`nsJ  
  { 3yF,ak {Sl  
public : E,U+o $  
template < typename T > ,T$U'&;  
  struct result_1 mSF(q78?  
  { WiR(;m<g  
  typedef T & result; *zvx$yJ?  
} ; (exa<hh  
template < typename T1, typename T2 > b9HtR-iR;  
  struct result_2 6j]0R*B7`Q  
  { ]MitOkX  
  typedef T2 & result; kfY}S  
} ;  w``ST  
template < typename T > <)c)%'v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9IfmW^0  
  { ;))+>%SGCt  
  return (T & )r; c9u`!'g`i  
} K!Y71_#  
template < typename T1, typename T2 > !ons]^km  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MaQqs=  
  { :>f )g  
  return (T2 & )r2; }@q`%uzi  
} FbFPJ !fb  
} ; 37.S\ gO]  
K;H&n1  
YfKdR"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> >。 8^+%I/S$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qWPkT$ u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: rcG"o\g@+  
,m|h<faZL  
return l(i, j) = r(i, j); u^I|T.w<r6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #gs`#6 ,'  
29] G^f>  
  return ( int & )i; 08\, <9  
  return ( int & )j; eJX9_6m-  
最后执行i = j; _|I#{jK  
可见,参数被正确的选择了。 zL0pw'4  
$Sip$\+*  
Vv=. -&'  
|3"KK  
PB*&aYLU  
八. 中期总结 p%=u#QNi  
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: )}Kf=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #r\4sVg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .|fH y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y)2,PES=  
p]+Pkxz]'  
>@_^fw)  
J<h $ wM  
5e^ChK0Q  
v^*K:#<Q!  
九. 简化 ;'@9[N9  
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。 0=1T.4+=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m&,(Jla  
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: `d`T*_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^Y \"}D  
  +-*/&|^等 d^ 8ZeC#  
2. 返回引用。 N<VJ(20y  
  =,各种复合赋值等 y??XIsF  
3. 返回固定类型。 x g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vXZOy%$o  
4. 原样返回。 '_FsvHQ  
  operator, 0GCEqQy8  
5. 返回解引用的类型。 -C]5>& W  
  operator*(单目) >KhOz[Zg  
6. 返回地址。 :':s@gqr  
  operator&(单目) 9qzHS~l  
7. 下表访问返回类型。 0 /U{p,r6`  
  operator[] Kis"L(C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 h3 }OX{k  
  operator<<和operator>> ?%[@Qb=2  
'7 @zGk##(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Lnl=.z`jK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W[e$>yK  
/7^4O(iG  
template < typename Left > yN(%-u"  
struct value_return hhc,uJ">!  
  { 7~.9=I'A  
template < typename T > V {ddr:]4  
  struct result_1 FWgpnI\X|{  
  { +a{1)nCXe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #.)0xfGW)n  
} ; RMu~l@  
<R=Zs[9M1  
template < typename T1, typename T2 > lzVq1@B  
  struct result_2 s9DYi~/,  
  { h J)h\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m~0/&RA  
} ; $B5aje}i  
} ; r52gn(,  
6mxfLlZ  
00~mOK;1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M!D3}JRm  
wjB:5~n50k  
下面我们来剥离functor中的operator() .|i.Cq8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f(y:G^V  
S3 Xl  
return l(t) op r(t) 'e'cb>GnA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5K8^WK  
return op l(t) $5%SNzzl  
return op l(t1, t2) z_4J)?3  
return l(t) op e8?jmN`2  
return l(t1, t2) op l}A93jSL  
return l(t)[r(t)] M&9+6e'-F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 60?%<oJ oH  
T!)(Dv8@F  
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: PIS2Ed]  
单目: return f(l(t), r(t)); -k"/X8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P8/0H(,  
双目: return f(l(t)); '3^'B0 3  
return f(l(t1, t2)); p}U ~+:v  
下面就是f的实现,以operator/为例 Yufc{M00  
$suzW;{#  
struct meta_divide -;WGS o  
  { B>P{A7Q  
template < typename T1, typename T2 > )R1<N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^RIl  
  { PtiOz :zV  
  return t1 / t2; >7DhTM-A  
} }9}h*RWm  
} ; 4zFW-yy  
N6i Q8P -  
这个工作可以让宏来做: 8$Y9ORs4  
$X,D(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (V2fRv  
template < typename T1, typename T2 > \ 8XE7]&)];  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; iSs:oH3l  
以后可以直接用 3eQ&F~S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YNsJZnGr8#  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 oj+hQ+>  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 4ID5q~  
_u QOHwn  
8&b,qQ~  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 C,|,-CY  
%| Lfuz*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^SrJu:Q_  
class unary_op : public Rettype cTTL1SW  
  { {kR#p %E]  
    Left l; > /caXvS  
public : )bscBj@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3AN/ H  
XUuN )i  
template < typename T > smo~7;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B \2 SH%\  
      { onxLyx|A  
      return FuncType::execute(l(t)); toC^LZgZ_6  
    } L) T (<  
Qh\60f>0  
    template < typename T1, typename T2 > a<bwzX|.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T1=fNF  
      { Z4 =GMXj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1o{Mck  
    } 2`=7_v  
} ; _KAQ}G3  
]Er$*7f  
-PR N:'T  
同样还可以申明一个binary_op ~2-1 j  
ye5&)d"fa(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E$p+}sP(C  
class binary_op : public Rettype *b\t#meS&  
  { I9ep`X6Y  
    Left l; &gx%b*;`L0  
Right r; Qq|57X)P*  
public : f(MO_Sj]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @|YH|/RF  
2g! +<YZ~  
template < typename T > j|#Bo:2km  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9p(. A$  
      { %._.~V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H"WprHe  
    } c9h6C  
Wvf ^N(  
    template < typename T1, typename T2 > C1QA)E['V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0flRh)[J  
      { [ v*ju!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1yu4emye4  
    } [`7ThHX  
} ; 20Wg=p9L  
_xhax+,! ~  
{3aua:q  
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 #KZBsa@p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;NITc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9'bwWBf7  
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。 R8'RA%O9J  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ds:'Lb  
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。。。 rFL;'Cj@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 j&qub_j"xX  
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) brUF6rQ  
下面是修改过的unary_op 1iF1GkLEq  
pYf-S?Y/V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =D"#U#>;7&  
class unary_op {R `[kt  
  { P~X2^bw  
Left l; EXqE~afm2  
  l+^*LqEW2  
public : |&i<bqLw:  
{"KMs[M  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7-fb.V9  
R (n2A$  
template < typename T > &Au@S$ij  
  struct result_1 }k.Z~1y  
  { /cP"h!P}~~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?%[jR=w  
} ; ?4T-@~~*`=  
ysY*k`5  
template < typename T1, typename T2 > /N.U/MPL_  
  struct result_2 IJcsmNWm  
  { \qJXF|z<K  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d8P^lv*rQW  
} ; |P?*5xPB  
AFwdJte9e  
template < typename T1, typename T2 > uQKT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 63IM]J  
  { a9Zq{Ysj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [(7S.5I  
} ] Zh%DQ  
SOA,kwHRe  
template < typename T > 5\VWCI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c@L< Z`u  
  { U|R_OLWAg  
  return OpClass::execute(lt(t)); H0vfUF53l  
} DkDmE  
l+0oS'`V*L  
} ; BnF^u5kv%  
8zW2zkv2|#  
Nu)NqFG,  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug =Nr-iae#  
好啦,现在才真正完美了。 g *+>H1}  
现在在picker里面就可以这么添加了:  N4TV  
(X*^dO  
template < typename Right > :?1Dko^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8'y$M] e9n  
  { 0?|<I{z2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *.w 9c  
} Z6MO^_m2  
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。 !0<,@v"  
44j*KsBf  
SiN0OB  
]u/sphPe  
h^P#{W!e\  
十. bind ;L ^o*`  
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。 `r 4fm`<  
先来分析一下一段例子 XC#oB~K'  
aV0"~5  
]\HvKCN}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b4Ekqas  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6[AL|d DK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S~G ]~gt  
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。 q{x8_E!L  
我们来写个简单的。 jT;;/Fd3/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n|yO9:Uw<  
对于函数对象类的版本: QIFgQ0{  
.O<obq~;C  
template < typename Func > -jm Y)(\  
struct functor_trait zX i 'kB  
  { p!AAFmc  
typedef typename Func::result_type result_type; &_8 947  
} ; }"%N4(Kd  
对于无参数函数的版本: <(#ej4ar,  
~v6D#@%A  
template < typename Ret > |CbikE}kL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @BMx!r5kn  
  { goWuw}?  
typedef Ret result_type; \cM2k-  
} ; lr&a;aZp  
对于单参数函数的版本: _+3::j~;m  
;8 lfOMf  
template < typename Ret, typename V1 > S$-7SEkO+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j<e2d7oN  
  { 8zq=N#x  
typedef Ret result_type; [{/jI\?v  
} ; $<[79al#  
对于双参数函数的版本: 4s oJ.j8  
*lJxH8\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J] r^W)O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > m.0*NW  
  { u:  
typedef Ret result_type; |k00Z+O(  
} ; z\4.Gm-  
等等。。。 `uTmw^pZX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1G`Pmh@  
<wHP2|<l*  
template < typename Func > }Ou}+^Bc  
struct func_return +LJ73 !  
  { u)Whr@m  
template < typename T > 8H`[*|{'  
  struct result_1 ;<4a*;IO  
  { MiX43Pk]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  4Wp=y  
} ; uhq8   
,<X9Y2B  
template < typename T1, typename T2 > | 6y  
  struct result_2 Rf% a'b  
  { F((4U"   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0<*<$U  
} ; Vi|#@tC'  
} ; ?Z}&EH  
EKN~H$.  
\z)%$#I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JK] PRDyD  
%@Jsal'  
template < typename Func, typename aPicker > MnHNjsO#  
class binder_1 N6TH}~62}  
  { /g.U&oI]D  
Func fn; .fs3>@T"#  
aPicker pk; cidP|ie^  
public : f%8C!W]Dm  
"ocyK}l.?  
template < typename T > zKK9r~ M  
  struct result_1 "9807OME  
  { D)}v@je"yP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; IAyp2  
} ; V]?R>qhgu  
5 IpDeJ$  
template < typename T1, typename T2 > Zb#u0Tq  
  struct result_2 3__-nV  
  { /zox$p$?h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ` G kX  
} ; {2gwk8  
,/U6[P_C5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} dD@(z: 5M\  
J9 I:Q<;  
template < typename T > - ! S_ryL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^kSqsT"  
  { CU~PT.  
  return fn(pk(t)); Kf-JcBsrT  
} 7x8  yxE  
template < typename T1, typename T2 > (QiAisE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fTX;.M/%   
  { H0cA6I  
  return fn(pk(t1, t2)); %SUQ9\SEs  
} TJ*T:?>e  
} ; \^1E4C\":  
. 'yCw#f  
$`'/+x"%  
一目了然不是么? M'l ;:  
最后实现bind OB}Ib]  
yF/jFn  
aQI(Y^&%3  
template < typename Func, typename aPicker > BLJj(-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wS3'?PRX  
  { a09<!0Rp  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9Gz=lc[!7  
} >5SSQ\2~a  
lUMdrt0@z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 i{qgn%#}Y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 9o!Bzy+_  
|gY^)9ei  
十一. phoenix ] }X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ft Wv~Eh  
EB|}fz  
for_each(v.begin(), v.end(), S5EK~#-L[  
( ?Ss!e$jf  
do_ ]J]h#ZHx  
[ {(?4!rh  
  cout << _1 <<   " , " |e0`nn=  
] rU(+T0t?I  
.while_( -- _1), 0Y5_PTWb+Y  
cout << var( " \n " ) S0W||#Pr  
) BfiD9ka-z  
); ~7Ux@Sx;  
;xn0;V'=  
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: J4U1t2@)9  
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 [opGZ`>)j"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;]:@n;c\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: caX< n>  
1m0c|ckb  
Z<{QaY$"  
template < typename Cond, typename Actor > dUdT7ixo  
class do_while 5Jnlz@P9  
  { E&:,oG2M  
Cond cd; <ZR9GlIr  
Actor act; \z} Ic%Tp  
public : +8ZF"{y  
template < typename T > q- d:TMkc  
  struct result_1 *}W_+qo"  
  { 8*a&Jl  
  typedef int result_type; `~q<N  
} ; Yu2Bkq+  
ht}wEvv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C+&l< fM&  
DLNb o2C  
template < typename T > j b!i$/%w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZqO^f*F>h  
  { 18:%~>.!  
  do 0+b1vhQ  
    { FHI ;)wn=  
  act(t); ENY+^7  
  } BTrn0  
  while (cd(t)); ,UE83j8D^  
  return   0 ; P=G3:eX  
} uWE^hz"  
} ; lks!w/yCF  
8, >P  
d m%8K6|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;i:d+!3XwC  
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。 <p"iY}x[H  
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。 U :_^#\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。 \1Em`nvOX  
下面就是产生这个functor的类: r" ,GC]  
sCHJ&>m5-  
NQ2E  
template < typename Actor > ;,e2egC'  
class do_while_actor |LKXOU c  
  { DM>eVS3}  
Actor act; VVOd]2{  
public : 3sZ\0P}   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,s;Uf F  
.#pU=v#/[  
template < typename Cond > UW EV^ &"x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t\ewHZG"  
} ; Owk|@6!  
=odFmF  
)53y AyP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 du^J2m{f  
最后,是那个do_ 8)I^ t81  
H$4:lH&(  
h9W^[6  
class do_while_invoker lnR{jtWP  
  { L*JjG sTH  
public : 5`:Y ye  
template < typename Actor > #>+HlT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y:a]00&)#Y  
  { f& '  
  return do_while_actor < Actor > (act); N]sAji*  
} ?FcAXA/J{  
} do_; icK/],  
"'\$ g[k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3m)y|$R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 um0N)&iY  
最后来说说怎么处理break和continue P";'jVcR  
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。 83q6Sv  
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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