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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7bioLE  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 KQ<pQkhv  
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, riqvv1Nce  
;\=W=wL(  
WAlsh  
"=I ioY  
  class filler "J(#|v0  
  { YC\~PVG  
public :  ]qCAog  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6y&d\_?Y  
} ; 1P&XG@  
7-81,ADv(  
V2kNJwwk  
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: 2`,{IHu*!  
afRUBjs  
Hk%m`|Z  
5-O[(b2O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); v|~ yIywf  
5DKR1z:  
RrSo`q-h+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S2/c2  
hRZ9[F[[  
|Euf:yWY  
M H }4F  
二. 战前分析 eS9/- Y  
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。 O`- JKZc  
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 RS@*/.]o  
U]Q2EL\%  
E7^r3#s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2F+K(  
  /* --------------------------------------------- */ hH8:7i  
vector < int *> vp( 10 ); Jla ;^X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |) QE+|?P  
/* --------------------------------------------- */ #kT3Sx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rz0~W6 U  
/* --------------------------------------------- */ +9>t; Ty  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1{R 1:`  
  /* --------------------------------------------- */ 'Uqz,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R+IT)2  
/* --------------------------------------------- */ :.Vn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); XEM i~L+  
U}(*}Ut  
8)3g!3S  
g83]/s+  
看了之后,我们可以思考一些问题: x7 jE Ns )  
1._1, _2是什么? qazM@  
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。 \"i2E!  
2._1 = 1是在做什么? RVtb0FL  
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。 O7bTu<h=  
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。 e>1z1Q;_uv  
SN O'*?  
*KSQ^.sYh  
三. 动工 ^'r/;(ZF*/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n\&[^Q#b|  
CGvU{n,"  
he;;p="!*  
1I^[_ /_\y  
template < typename T > s<LF=qGu  
class assignment ziCTvT  
  { 9.f/d4  
T value; )xIk#>)  
public : o7E?A  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0 3kzS ]g  
template < typename T2 > r`}')2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p7}x gUxX  
} ; .p&4]6  
_n(O?M&x  
'ek7e.x|V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 oVyOiWo\Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V~` ?J6  
XfmPq'#Z  
57^ X@ra$  
LC)-aw>-  
  class holder yZ=wT,Y  
  { `=8g%O|T  
public : @#$5_uU8\(  
template < typename T > a,IE;5kG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uFNVV;~RFI  
  { <rV3(qb#]J  
  return assignment < T > (t); 3G|n`dj  
} pq$`T|6^  
} ; 8C3oj  
+gh6eY8  
0\84~t'[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +G*2f V>  
{(#Dou  
  static holder _1; H'Q4IRT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5%j !SVW  
`)$'1,]u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G4][`C]8c  
而不用手动写一个函数对象。 :786Z,')  
-t2bHhG  
?]SSmZpk  
&u0JzK  
四. 问题分析  Svj%O(  
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。 @DG$  
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。 6Pc3;X~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aaW(S K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =n|n%N4Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .XQ_,  
;:NW  
五. 问题1:一致性 raRb K8CQ  
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?| ["VUSa  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "HSAwe`5jU  
A46z2  
struct holder WVlyR\.  
  { GF[onfQY7  
  // &|'k)6Rx  
  template < typename T > qg6283'?  
T &   operator ()( const T & r) const |%.V{vgP7  
  { .jW+\mIX  
  return (T & )r; +HvEiY  
} ^6tGj+D9  
} ; :=!?W^J  
jy#'oadS?  
这样的话assignment也必须相应改动: F3j#NCuO=z  
/f2HZfj  
template < typename Left, typename Right > CU'$JF  
class assignment H;5FsKIF  
  { bC{1LY0  
Left l; r kOLTi[$  
Right r; WBdC}S }3t  
public : k!-(Qfz  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =z`GC1]bL  
template < typename T2 > j}~3m$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ao>] ~r0  
} ; z 4 4(  
9D,`9L5-=  
同时,holder的operator=也需要改动: D  /wX  
2Ur9*#~kGp  
template < typename T > DY| s |:d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {1a%CsCM  
  { !0Hx1I<*x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R >1  
} q))r lMo  
{z:aZ]QhKc  
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;jy2|mLo  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *V}T}nK7  
M{:}.H<a  
return l(rhs) = r; 4 0as7.q  
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。 {T EF#iF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: AP*Z0OFE  
%DH2]B? 0  
template < typename Tp > stn/  
class constant_t O~Eju  
  { z2:^Qg  
  const Tp t; +zM WIG  
public : 8XFs)1s[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q^5j&jx Vl  
template < typename T > tB-0wD=PR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const JRfG]u6GU  
  { CHxu%- g  
  return t; ! *Snx  
}  vV5dW  
} ; $mf Z{  
`a *_b9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7OSk0%Q,  
下面就可以修改holder的operator=了 -DWyKR= j"  
oT9dMhx8  
template < typename T > l0hcNEj{W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w"?H4  
  { yb{ud  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1nHQ)od  
} UqJ}5{rt  
wB%:RI,  
同时也要修改assignment的operator() ,T:Uk*Bj  
Q7u/k$qN  
template < typename T2 > i|5.DhK}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {p -q&k&R|  
现在代码看起来就很一致了。 |ipL.<v7  
Pv@P(y?\  
六. 问题2:链式操作 pGS!Nn;K2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >/W  
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。 PHZ+u@AA6@  
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。 {,V.IDs8[  
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。 L;jzDng<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :x85:pa  
`[.b>ztqgJ  
template < typename T > |%p;4b  
struct result_1 l;+nL[%`  
  { M1UabqQ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; b8Bf,&:ys  
} ; 9@'^}c#  
(6b*JQ^^  
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: [diUO1p  
&~9'7 n!  
template < typename T > ;/hR#>ib  
struct   ref Y z"B  
  { 0^l)9zE  
typedef T & reference; o|r8x_!+  
} ; OAlV7cfD  
template < typename T > qIXo_H&\C  
struct   ref < T &> /#WRd}IjK  
  { Q&Q$;s3|Y  
typedef T & reference; M`_RkDmy<  
} ; . }#R  
-L zx3"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ii*tux!S  
QkY]z~P4  
template < typename T > S_ELZO#7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }02#[vg  
  { aHhr_.>X  
  return l(t) = r(t); WD`z\{hcom  
} no~Yet+<"  
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。 OD;-0Bj  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ev%_8CO4e  
y~16o   
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 _BC%98:WP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3vcKK;qCB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  M{!Y   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q4Rvr[  
最后的布局是: cu~dbv6H  
                Add 9V]{q  
              /   \ moop.}O<  
            Divide   5 Y! 8 I  
            /   \ "#ctT-g`6  
          _1     3 /=y _ #l  
似乎一切都解决了?不。 \E}YtN#  
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。 lMn1e6~K  
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。 {Yt@H  
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: =qg;K'M5  
/V>q(Q  
template < typename Right > E((U=P}+g  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sWG_MEbu  
Right & rt) const V"A*k^}  
  { o+}>E31a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .m;5s45O{  
} qD] &&"B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Z?@oe-mz  
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。 2:8p>^g=  
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。 fN|'aq*Pd  
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。 G (Ky7S Z  
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。 CO<P$al  
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? l- mt{2  
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: NKX,[o1  
~uUN\qx52  
template < class Action > &"R`:`XF  
class picker : public Action _ Vo35kA  
  { ]YF_c,Q  
public : bJWPr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uOv0ut\\G  
  // all the operator overloaded Cih~cwE  
} ; CRh.1-  
F<YXkG4 pO  
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。 i(9 5=t(  
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: DI )!x {"  
T {![a{  
template < typename Right > 57S!X|CE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -Uj3?W  
  { |[3%^!f\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }2!=1|}  
} qX%oLa  
\'>ZU-V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v>!tws5e  
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。 gK#G8V-,  
Z`jSpgWR  
template < typename T >   struct picker_maker ],l}J'.8<V  
  { =[D '3JB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oNFvRb2Rd  
} ; <l`xP)] X  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2zlBrjk;  
  { "oLY";0(=  
typedef picker < T > result; |ZmWhkOX  
} ; 0)0,&@])7  
#*zl;h1(  
下面总的结构就有了: Q|] 9  
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。 ;3P~eeQR  
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。 Pe`eF(J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gY/p\kwsj  
至此链式操作完美实现。 JO=kfWW  
IPa)+ ZQ  
;W2Rl%z88  
七. 问题3 of<(4<T  
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。 1R"?X'w  
6^#@y|.  
template < typename T1, typename T2 > g?1! /+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #k/NS  
  { 6)#=@i` \  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); XR@C^d  
} 7|Bg--G1  
CGCI3Z'  
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: ZmKxs^5S  
CS\T@)@t  
template < typename T1, typename T2 > YCI- p p  
struct result_2 )W0z  
  { a`E1rK'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; gBPYGci2F  
} ; C/{%f,rU  
2J1YrHj3  
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? upefjwm  
这个差事就留给了holder自己。 n/vKxtW  
    Ns#R`WG)  
?_BK(kL_  
template < int Order > d>k"#|  
class holder; T^1]|P  
template <> +-d)/h.7  
class holder < 1 > eUZvJTE  
  { En:/{~9{ F  
public : $^Z ugD  
template < typename T > 0hoi=W6AQ  
  struct result_1 m6iQB\ \  
  { +S C;@'  
  typedef T & result; uh 3yiDj@a  
} ; rhQv,F9  
template < typename T1, typename T2 > w^N3Ma  
  struct result_2 ;Q8LA",5d  
  { ^R;rrn{^  
  typedef T1 & result; 8TV "9{ n  
} ; K'u66%wAL  
template < typename T > rJws#^ ]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )a0%62  
  { JV_V2L1Ut  
  return (T & )r; F?*ko,  
} ~Jlo>  
template < typename T1, typename T2 > `zjbyY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5FQtlB9F  
  { e 0cVg  
  return (T1 & )r1; ]s<}'&  
} >xK!J?!K  
} ; s$PPJJT{b  
9f7T.}HM  
template <> <o:|0=Sw b  
class holder < 2 > "79"SSfOc  
  { ^!yJ;'H\  
public : /+zzZnLl-M  
template < typename T > R(dOQ. ;  
  struct result_1 vzPuk|q3  
  { y>jP]LR4  
  typedef T & result; f'Cx %  
} ; zilM+BZ8  
template < typename T1, typename T2 > %K7wScz7  
  struct result_2 o|O|e9m(  
  { w</qUOx  
  typedef T2 & result; %FSY}65  
} ; W&HF*Aw  
template < typename T > MF]EX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }[c ,/NH  
  { V3t;V-Lkt  
  return (T & )r; %SJ2W>e  
} 9Atnnx]n  
template < typename T1, typename T2 > =&YhA}l\O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f' 28s*n  
  { m\xlSNW'q  
  return (T2 & )r2; q{E44 eQ7F  
} 4ht+u  
} ; (>usa||  
# @~HpqqR  
oasEG6OI8  
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> >。 D/x!`&.sN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [t}\8^y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \Uh$%#}.  
##_Jz5P  
return l(i, j) = r(i, j); n)xLEx,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T**v!Ls  
6(as.U>K  
  return ( int & )i; Z:3SI$tO  
  return ( int & )j; io^ L[  
最后执行i = j; wM aqR"%  
可见,参数被正确的选择了。 m.EIMuj  
k/]4L!/ T  
2n|]&D3V"'  
h#o?O k  
Rt=zqfJ  
八. 中期总结 C0v1x=(xiM  
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: zC<k4[.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9Impp5`/B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qOM"?av  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H68~5lJY^]  
`j)S7KN  
5N.-m;s  
6! .nj3$*  
yuA+YZ  
i$ CN{c*  
九. 简化 Al-;-t#Dc  
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。 ?=#vp /  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 , tb\^  
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: O}w"@gO@.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sjIUW$  
  +-*/&|^等 *JT,]7>  
2. 返回引用。 ,C97|6rC  
  =,各种复合赋值等 g*]/HS>e<G  
3. 返回固定类型。 8urX]#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J,SP1-L  
4. 原样返回。 \{u 9Kc  
  operator, ~dz,eB  
5. 返回解引用的类型。 K~6,xZlDWM  
  operator*(单目) YDxEWK<  
6. 返回地址。 ::`#qa4!  
  operator&(单目) =&~7Q"  
7. 下表访问返回类型。 0s'h2={iI  
  operator[] 1=U NA :t<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8gn12._x  
  operator<<和operator>> [@;q#.}Z  
/9@[gv A  
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。 3Z%~WE;I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {a9( Qi  
bo|3sN+D  
template < typename Left > 3LW_qX  
struct value_return ` G- V %  
  { 6 @A'N(I=O  
template < typename T > '^!#*O  
  struct result_1 JEh(A=Eu>  
  { fPBJ%SZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [L ?^+p>  
} ; !fmbm4!a  
&,8F!)[9  
template < typename T1, typename T2 > D8 BmC  
  struct result_2 +oevNM  
  { QCAoL.v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6"YcM:5~  
} ; AEd]nVV Q  
} ; VS jt|F)t  
i@m@]-2  
9_-6Lwj6t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3ZUME\U  
iz%wozf  
下面我们来剥离functor中的operator() B? Z_~Bf&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7SJR_G6,{  
vdIert?p  
return l(t) op r(t) CuT50N;tk  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Zk] /m  
return op l(t) of=N+ W  
return op l(t1, t2) pv]2"|]V)  
return l(t) op U!i1~)s  
return l(t1, t2) op 3 63KU@`  
return l(t)[r(t)] XY^]nm-{I  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^).  
0fzHEL  
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: Bwl@Muw  
单目: return f(l(t), r(t)); \2))c@@%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hQ ?zc_ 3  
双目: return f(l(t)); Dbu>rESz  
return f(l(t1, t2)); %#x l+^  
下面就是f的实现,以operator/为例 +Ly@5y"  
U#Wg"W{  
struct meta_divide 74r$)\q  
  { ub;:"ns}  
template < typename T1, typename T2 > `gAW5 i-z5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fSVb.MZa7  
  { UZpQ%~/  
  return t1 / t2; 0b G#'.-  
} R-YNg  
} ; <?F-v  
!oa/\p  
这个工作可以让宏来做: =P%?{7  
ua E,F^p  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K7R!E,oPg  
template < typename T1, typename T2 > \ f?$yxMw:@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X-*LA*xbN  
以后可以直接用 :nOI|\ rC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *ze,X~8-  
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 2HO2  
(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。。。) gBr /Y}I  
f0879(,i  
(8baa.ge  
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 dVg'v7G&V(  
} m"':f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > . '>d7  
class unary_op : public Rettype *zQhTYY  
  { n&,X ']z.  
    Left l; jx{ fel  
public : d_!}9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *R}p9;dpO  
-<L5;  
template < typename T > Po&'#TC1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |ZC'a!  
      { +koW3>  
      return FuncType::execute(l(t)); PjofW%7F  
    } 9oIfSr,y  
#0?3RP  
    template < typename T1, typename T2 > cc3/XBo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `6RccEm  
      { <*+[E!oi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /;vHAtt;f  
    } S=W^iA6>  
} ; ]TJ258P}  
EI)2 c.A  
E62_k 0q  
同样还可以申明一个binary_op  [aG   
6J_$dzw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'Fc$?$c\  
class binary_op : public Rettype QyY<Zi;6  
  { bc:3 5.  
    Left l; ty:{e]e  
Right r; NB5lxaL  
public : Ms5R7<O.7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9-vQn/O^D  
8Q"1I7U  
template < typename T > )TyP{X>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I-=Ieq"R9  
      { F>5b[q6~4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =GW[UnO  
    }  4CtWEq  
[>U2!4=$M  
    template < typename T1, typename T2 > \ .+:yV<$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?G<?: /CU  
      { jP0TyhM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }$sTnea  
    } ,b5vnW\  
} ; \KS.A 4  
$pt~?ZZ3-  
"c?31$6  
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 ks %arm&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Oqt{ uTI~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) VS!v7-_N5  
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。 _3NH"o d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1~},}S]id  
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。。。 OF )*kiJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [Q\(k d*4  
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) 3xmPY.  
下面是修改过的unary_op `I4E': ZG  
F~hH>BH9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pSEaE9AX%  
class unary_op kY6_n4  
  { 'cAS>s"$}V  
Left l; ;j[:tt\k  
  5R%y3::$S  
public : +EqL|  
0%Y}CDn_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }f% Qk0^  
[d-Y1  
template < typename T > R=$}uDFmW  
  struct result_1 V]"pM]>3X  
  { Z }Q/u^Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; WTjmU=<\  
} ; vS[\ j  
;Bw3@c  
template < typename T1, typename T2 > ^R)]_   
  struct result_2 9 '(m"c_  
  { "DH>4Q] d  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U!K#g_}  
} ; QUfF>,[sv  
W7@Vma`  
template < typename T1, typename T2 > %`\Qtsape  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const # JY>  
  { "3|OB, <;:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -j:yEZ4Oy  
} GU9p'E  
.2_xTt   
template < typename T > m(EV C}Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6+"gk(  
  { &p*rEs  
  return OpClass::execute(lt(t)); 84i0h$ZZo  
} & .#dZ}J  
lz1cLl m  
} ;  -)KNsW  
opu)9]`z  
rOj(THoc{  
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 AAKc8 {  
好啦,现在才真正完美了。 h0$ \JXk  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~r'ApeI9  
so| U&`G  
template < typename Right > 0]$-}AYM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V?`|Ha}  
  { zy8+~\a+Y&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SJ:Teab  
} vq-;wdq?2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 _J#oAE5]!  
/F''4%S?E  
C@-cLk  
^P A|RFP  
hst Ge>f[6  
十. bind r>PKl'IbE  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 )KkV<$  
先来分析一下一段例子 LfK/wSvWw  
SJi;_bVf  
8]O#L}"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ! L3|5:j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bki:u  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F[0~{*/|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。 _F^NX%  
我们来写个简单的。 +&J1D8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bxBndxl  
对于函数对象类的版本: 7 n^1H[q  
cS@p`A7Tpo  
template < typename Func > 8493O x4 O  
struct functor_trait cf*~G x_l  
  { JS<w43/j  
typedef typename Func::result_type result_type; +%~me?  
} ; sEZ2DnDI  
对于无参数函数的版本: |?MD>Pez  
BJLeE}=H  
template < typename Ret > }jFRuT;35  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O`N,aYo  
  { hw)z]  
typedef Ret result_type; J9y}rGO  
} ; Zw%:mZN  
对于单参数函数的版本: +UTBiB R  
; vWJOvM2  
template < typename Ret, typename V1 > {~(XO@;b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -rHqU|  
  { w_LkS/  
typedef Ret result_type; #G?",,&dM  
} ; CWB<I  
对于双参数函数的版本: -*-"kzgd  
fi&>;0?7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i1]}Q$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 62G %.'7  
  { AI,E9  
typedef Ret result_type; 300[2}Y]  
} ; 9+.3GRt7  
等等。。。 *TCV}=V G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ="Az g8W  
<A`SC;k\u  
template < typename Func > t+^__~IX  
struct func_return @ Yo*h"s  
  { 9\kEyb$F=  
template < typename T > C8 }=fa3u  
  struct result_1 vNZ"x)?  
  { e ]2GAJLI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z7?\ >4V  
} ; %j{*`}  
rTJ;s  
template < typename T1, typename T2 > "avG#rsH  
  struct result_2 R?}%rP+^e  
  { ]!/R tt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P86wRq  
} ; vAOThj)  
} ; Wkr31Du\K  
Vy c  
qS ggZ0*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 PfhKomt"  
"{~^EQq,  
template < typename Func, typename aPicker > J'L6^-gV  
class binder_1 zU4*FXt  
  { ,XN4Iy#BZl  
Func fn; vo~Qo;m  
aPicker pk; w7\ \m9  
public : N%=,S?b  
>{Xyl):  
template < typename T > @B?'Mu*  
  struct result_1 ldRq:M5z  
  { 9c5DEq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Fa{[kJ8z  
} ; "1p, r&}  
KmWd$Qy,  
template < typename T1, typename T2 > KR%NgV+}!0  
  struct result_2 'c >^Aai  
  { zqRps8=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^ 7)H;$  
} ; Z]Cd>u  
IL?"g{w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *fLVzYpo  
VmXXj6l&  
template < typename T > >]Dn,*R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tU>7 jo[-p  
  { SF"r</c[  
  return fn(pk(t)); R#rfnP >  
} 5E}]U,$  
template < typename T1, typename T2 > bJynUZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I y5)SZ'  
  { \"Qa)1 |  
  return fn(pk(t1, t2)); uOh  
} LF+E5{=:R  
} ; a?X@ D<.;  
xF 3Z>  
3wPUP+)c7  
一目了然不是么? >3I|5kZ6  
最后实现bind ^t`0ul]c  
y6H`FFqK  
{c<cSrfI  
template < typename Func, typename aPicker > ]v+yeGIKS  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) m;U_oxb  
  { [<jU$93E  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Yq{R*HO  
} 8RS@YO  
@R`Ao9n9V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tK 6=F63e  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 jFI`CA6P  
MaF4lFmS  
十一. phoenix CWb*bw0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /HdjPxH  
^#4<~zU  
for_each(v.begin(), v.end(), on1B~?*D  
( hK %FpGYA  
do_ tNYuuC%N  
[ B!4~A{  
  cout << _1 <<   " , " L}K8cB  
] ^bLFY9hSC  
.while_( -- _1), o76{;Bl\O  
cout << var( " \n " ) iUZV-jl2/  
) =i},$"Bf*%  
);  LYyud  
e^N}(Kpy  
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: [7,q@>:CS  
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 ezS@`_pR;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {9cjitl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zT>BC}~.b  
lx> ."rW  
lnK#q .]  
template < typename Cond, typename Actor > .kB!',v\  
class do_while #1WCSLvtV  
  { E9' 2_e  
Cond cd; z00,Vr^m  
Actor act; {=;<1PykLb  
public :  _ Ewkb  
template < typename T > &7r a  
  struct result_1 b&9~F6aM  
  { StiWa<"c  
  typedef int result_type; [n3@*)q's  
} ; q w @g7  
U&#`5u6'j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RSnBG"  
WS%yV|e  
template < typename T > Mt@Ma ]!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WYIv&h<h"  
  { +fQJ#?N2n  
  do dZ4c!3'F  
    { Q 87'zf  
  act(t); T9Fe!yVA  
  } FbXur-et^  
  while (cd(t)); %8xKBL]J  
  return   0 ; dk0} q6~  
} {vQ:4O!:  
} ; BKYyc6iE  
fm!\**Q1  
|OuIQhoE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _ER. AKY  
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。 $weC '-n@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 x0lAJaG  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 pnXwE-c_  
下面就是产生这个functor的类: Lb{.}  
*&hbfsP:  
NPDMv |4  
template < typename Actor > TIK'A<  
class do_while_actor RYdI$&]  
  { {]$)dz5  
Actor act; )_6W@s  
public : 7}`FXB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Fh/sD?  
ZH~Wn#Wp  
template < typename Cond > $)d34JM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x~K79Mya  
} ; 3 rR1/\  
`$q0fTz  
qqys`.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9_ZGb"(Lj  
最后,是那个do_ ?# RhHD  
DWN9_*{  
ncTMcu  
class do_while_invoker I1I-,~hO  
  { Pz 0TAb  
public : *]nk{jo2  
template < typename Actor > `>OKV;~{z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6Cfsh<]b  
  { ^F&j;8U  
  return do_while_actor < Actor > (act); e0j4t-lL  
} amQTPNI  
} do_; mA@!t>=oMq  
CTxP3a9]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {qOqtkj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 CyXaHO  
最后来说说怎么处理break和continue }Yc5U,A;  
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。 U+C ^"[B  
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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