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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I6!5Yj]O"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +|iYg/2  
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, AK!hK>u`  
}n_p$g[Nj/  
;Q;[*B=kE  
wC_l@7 t  
  class filler Ny- [9S-<  
  { Yap?^&GV  
public : G!N{NCq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A - YBQPE  
} ; JA)?p{j  
tR0pH8?e"  
z4#(Ze@u~_  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: !" #9<~Q,p  
<h).fX  
fWc|gq  
;22l"-F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); CT9   
xT&(n/  
2T@GA 1G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6VP`evan  
im7nJQ^H$q  
K;hh&sTB  
1=sXdcy;  
二. 战前分析 Q5{Pv}Jx  
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。 w]b,7QuNz  
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 '^BV_QQ  
!Z!g:II /  
X,aYK;q%z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \0l>q ,  
  /* --------------------------------------------- */ PNF?;*`-{7  
vector < int *> vp( 10 );  VGHWNMT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s>k Uh  
/* --------------------------------------------- */ do*}syQ`O  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I:bD~F b3  
/* --------------------------------------------- */ vu!d)Fy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QxuhGA  
  /* --------------------------------------------- */ p.I.iAk%G^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7(M(7}EKA  
/* --------------------------------------------- */ w=]Ks'C]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $Nrm!/)*'}  
<~TP#uAz  
pLa[}=  
f4-a?bp  
看了之后,我们可以思考一些问题: XC 7?VE  
1._1, _2是什么? " 96yp4v@  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %*aJLn+]_R  
2._1 = 1是在做什么? Jd\apBIf  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 9)xUA;Qw?z  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )VL96did  
:@W.K5  
NNhL*C[_7  
三. 动工 Xs&TJ8a  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Pq*s{  
V.ht, ~l  
Zwcy4>8  
>Vy>O &r  
template < typename T > }i {sg#  
class assignment <FMq>d$\  
  { [b{CkX06  
T value; aQ^umrj@?9  
public : b" xmqWa  
assignment( const T & v) : value(v) {} CT0l!J~5m~  
template < typename T2 > 7Dnp'*H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l`kWz5[~  
} ; 5aad$f  
>hBxY]< \  
1im^17 X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +_XmlX A3Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q~CA0AR  
+*\X]06  
}N_NvY  
SN4Q))dAU  
  class holder `%+ mO88o  
  { xq6cKtSv  
public : ,+`61J3W  
template < typename T > (-]r~Ol^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -a*K$rnB  
  { [I4ege>  
  return assignment < T > (t); 1/p*tZP8i  
} {G <kA(Lm  
} ; QL6C,#6  
Kp+CH7I*  
Rqwzh@}  
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: ~GE$myUT\p  
=@TQ>Qw%b  
  static holder _1; o=FE5"t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 eC5$#,HiC  
^pM+A6 XY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $+.l*]  
而不用手动写一个函数对象。 l3N I$Z u  
$/6;9d^  
2[0JO.K 4  
G'YH6x,  
四. 问题分析 omWJJ|b~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 w9 w%&{j  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 u77E! z4Uz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vI$t+m:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 s@MYc@k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~Lc066bLeq  
Y+K|1r  
五. 问题1:一致性 @EE."T9  
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?| -hC,e/+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 r`c_e)STO  
qY\f'K}Q*  
struct holder b64 @s2]  
  { x `V;Y]7'  
  // n$xQ[4eH)  
  template < typename T > '`1CBU$  
T &   operator ()( const T & r) const (98Nzgxgx}  
  { 42>Ge>#F  
  return (T & )r; Qt]Q: 9I[  
} e #/E~r&  
} ; 8kP3+  
&rkEK4  
这样的话assignment也必须相应改动: p4VeRJk%  
N'xSG`,Mg  
template < typename Left, typename Right > (E]!Z vE  
class assignment A(]H{>PMy  
  { jqr1V_3(  
Left l; ; S xFp  
Right r; 5k|9gICyd*  
public : eT2*W$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h*u`X>!!  
template < typename T2 > ;gC|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fwzb!"!.@  
} ; V.wqZ {G  
64:fs?H  
同时,holder的operator=也需要改动: mo~*C   
p}[zt#v  
template < typename T > =IAsH85Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qY 4#V k  
  { Xl74@wq   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ts~L:3oaQ  
} 9'hv%A:\3  
};'\~g,1  
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。 %LYnxo7#C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xq"Jy=4Q*  
A)ipFB 6K  
return l(rhs) = r; u.rY#cS,-R  
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。 yoAfc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]({~,8s  
43V}# DA@  
template < typename Tp > Pz$R(TV  
class constant_t q\\gpCgp  
  { ax 41N25  
  const Tp t; DNP13wp@  
public : C* nB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }MUn/ [x  
template < typename T > If%/3UJ@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z4IgBn(Z_}  
  { #nh|=X  
  return t; 1 hg}(Hix  
} JmEj{K<3I  
} ; B:7mpSnEQ  
BL&LeSa  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (rg;IXAq%  
下面就可以修改holder的operator=了 KD^N)&k^Kp  
;2Q~0a|  
template < typename T > vX]Gf4,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sUE?v9  
  { &>H!}"Yk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !Ra*)b "  
} mS0udHod  
}`+B=h-dW  
同时也要修改assignment的operator() _ 84ut  
Ks}Xgc\  
template < typename T2 > ,-z9 #t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }%D^8>S  
现在代码看起来就很一致了。 &IlU|4`R%  
`Qeg   
六. 问题2:链式操作 =N 5z@;!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1!>Jpi0  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 2h%z ("3/  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ;j2vHU#q-  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 NzNA>[$[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aN(|'uO@  
qoAj] ")  
template < typename T > `mN4_\]  
struct result_1 "*})3['n  
  {  rb{P :MX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jbR0%X2  
} ; E\C9|1)  
jMpD+Mb  
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: 0>zbCubPH  
V%Sy"IG  
template < typename T > u_rdmyq$x/  
struct   ref _SA5e3#  
  { cp o-.  
typedef T & reference; U)3DQ6T99  
} ; fNrgdfo  
template < typename T > D.mHIsX6\  
struct   ref < T &> W2.qhY5  
  { ~/*MY  
typedef T & reference; `UBYp p  
} ; gJM`[x`T  
Y/7 $1k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H@l}WihW  
!fj(tPq  
template < typename T > uIZWO.OdU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "U7qo}`I  
  { 5YrBW:_OI  
  return l(t) = r(t); }*L(;r)q  
} <qGu7y"  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 y{N-+10z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q&d~ \{J  
nMJ#<'v^!2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 P+$:(I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: QcpXn4/*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l<);s  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \<g*8?yFs  
最后的布局是: p}cw{  
                Add y '!m4-  
              /   \ .?l\g-;=  
            Divide   5 0'IBN}  
            /   \ 73){K?R  
          _1     3 x7$}8LZ"B  
似乎一切都解决了?不。 I(XOE$3  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 y:6; LZ9[  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 _8E/) M  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ^#sU*trr  
Dtj&W<NXo  
template < typename Right > G.UI|r /Kz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gg8Uo G  
Right & rt) const h2D>;k  
  { %Z1N;g0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  s~Te  
} bcYF\@};  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6H7],aMg$A  
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。 4#l o$#  
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。 !@v7Zu43,  
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。 @mfEKU!  
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。 ^f(@gS}?  
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? ^U!0-y  
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: 4F{70"a  
GP#aya  
template < class Action > ej"+:. "\e  
class picker : public Action 5s]. @C8  
  { 9th,VnD0  
public : r >nG@A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} OE-gC2&Bm  
  // all the operator overloaded ~Rr~1I&mR,  
} ; 3p'I5,}  
Cid ;z  
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。 gdQvp=v]  
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: zOiu5  
-jiG7OL  
template < typename Right > OtNd,U.dE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1 9CK+;b  
  { n<u $=H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X)% A6M  
} qXwPDq/  
&mx)~J^m  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Dg?:/=,=9r  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Bf8jPa/  
 v%iflCK  
template < typename T >   struct picker_maker \:UIc*S  
  { ~W-PD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Uw7h=UQh  
} ; c(~[$)i6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > T]c%!&^ _  
  { 5wDg'X]>V  
typedef picker < T > result; XD2v*l|Po  
} ; (P:<t6;+  
k-^mIJo}  
下面总的结构就有了: &*aIEa^  
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。 6g)G Y"49  
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。 Nb'''W-iu  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V]db'qB\  
至此链式操作完美实现。 VB*oGG  
?snp8W-WB  
4v{o  
七. 问题3 |0f>aZ  
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。 "9Q40w\  
=D<PVGo9  
template < typename T1, typename T2 > Rw0qcM\>|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mrF58Uq;A  
  { XMu9Uk{|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Jh!I:;/  
}  UWo]s.  
pz.JWCU1  
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: JAem0jPC8  
}*S `qW;B  
template < typename T1, typename T2 > yvO{:B8%  
struct result_2 YF>m$?;  
  { #6HA\dE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t,+nQ9  
} ; wG-HF'0L  
ia+oX~W!VR  
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? HK0! P*  
这个差事就留给了holder自己。 Su/6Q$0 t  
    SSWP~ t  
LAS'u "c|  
template < int Order > 2so!  
class holder; 9^#c| 0T  
template <> 7%|~>  
class holder < 1 > 6"&6 `f  
  { Oagsoik  
public : %_%Q 8,W  
template < typename T > #W.#Hjpp  
  struct result_1 2Tp1n8FV  
  { U!*M*s  
  typedef T & result; /n{omx  
} ; #PH~1`vl  
template < typename T1, typename T2 > IS&ZqE(`e  
  struct result_2 NUWDc]@J*  
  { dQA'($  
  typedef T1 & result; 9CWezI+  
} ; +b3RkkC  
template < typename T > 1e{IC=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `n @*{J8  
  { {CGUL|y  
  return (T & )r; _C*fs< #  
} @] DVD  
template < typename T1, typename T2 > nz=G lO'[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q(.sq12<<W  
  { 3 09hn  
  return (T1 & )r1; I%j|D#qY:T  
} R5 - @  
} ; P"IPcT%Ob%  
%u5L!W&  
template <> CFMo)"  
class holder < 2 > RbP6F*f  
  { '}Z~JYa0  
public : sHt].gZ  
template < typename T > lvBx\e;7P  
  struct result_1 koZ*+VP=  
  { jD<{t  
  typedef T & result; uXJ;A *  
} ; vZaZc}AyL  
template < typename T1, typename T2 > U4C 9<h&  
  struct result_2 2a`o &S  
  { L\xk:j1[  
  typedef T2 & result; kwo3`b  
} ; KyYMfC  
template < typename T > gM u"2I5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ybs\ES'?A  
  { >_-s8t=|  
  return (T & )r; zuJ@E=7  
} KWowN;  
template < typename T1, typename T2 > e478U$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /'l{E  
  { `(ue63AZ  
  return (T2 & )r2; ~obqG!2m  
} 6;\I))"[  
} ; ~=6xyc/c  
+eK"-u~K  
jET{Le8i  
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> >。 hIs4@0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -.u]GeMy  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :t8b39  
@"Fme-~  
return l(i, j) = r(i, j); j,lT>/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) S1Wj8P-  
*`ua'"="k  
  return ( int & )i; dJeNbVd  
  return ( int & )j; )_syZ1j  
最后执行i = j; ; >hNt  
可见,参数被正确的选择了。 &5fJPv &  
c'>/  
)wam8k5  
([T>.s  
`scR*]f1+  
八. 中期总结 #~}nFY.  
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: Wu c S:8#|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ZM !CaR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _~IR6dKE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X0bN3N  
LtWP0@JA  
S;3R S;  
/YP{,#p  
BP'36?=Zo  
-3t7*  
九. 简化 \qdHX  
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。 s C%&cRQD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 42_`+Vt]d7  
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: ;f0I 8i,JN  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D/Z6C&/I  
  +-*/&|^等 $+8cc\fq  
2. 返回引用。 Pk{_(ybaY  
  =,各种复合赋值等 bv]`!g: C  
3. 返回固定类型。 :|V$\!o'U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \HxT@UQ)~  
4. 原样返回。 ]qethaNy  
  operator, [,t*Pfq'W8  
5. 返回解引用的类型。 gPNZF\ r  
  operator*(单目) 1an^1!  
6. 返回地址。 T! Y@`Ox  
  operator&(单目) R} eN@#"D  
7. 下表访问返回类型。 kO.%9wFbz  
  operator[] =x%dNf$e{W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 fxgPhnaC>  
  operator<<和operator>> 4ni<E*  
#C~+JL  
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。 rq8K_zp  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <Swt);  
Q i,j+xBp  
template < typename Left > [-65PC4aN  
struct value_return iV5yJF{ZH  
  { s:>Va GC  
template < typename T > ~("5y G  
  struct result_1 \rx3aJl  
  { *xx'@e|<;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; X[*<NN  
} ; 0Is,*Srr  
a]JYDq`,3  
template < typename T1, typename T2 > BWeA@v  
  struct result_2 RkH W   
  { x[wq]q#*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; fM]+SMZy  
} ; Yl4^AR&  
} ; M>wYD\oeg  
~bM4[*Q7  
wxR,OR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0LPig[  
3QV*%  
下面我们来剥离functor中的operator() nHnK)9\N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $:=A'd2  
ciFmaM.  
return l(t) op r(t) q!{y&.&\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *rM^;4Zt  
return op l(t) ,0~^>K  
return op l(t1, t2) G"-?&)M#a  
return l(t) op (7mAt3n k  
return l(t1, t2) op T%.8 '9  
return l(t)[r(t)] %824Cqdc  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6*PYFf`  
_7Rr=_1}  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 4^p5&5F  
单目: return f(l(t), r(t)); JmF l|n/H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); iQ tN Aj  
双目: return f(l(t)); o1-m1<ft  
return f(l(t1, t2)); 6CV* Z\b  
下面就是f的实现,以operator/为例 |jQ:~2U|   
=}lh_  
struct meta_divide 8ZM?)# `@{  
  { 5m*iE*+  
template < typename T1, typename T2 > WQ~;;.v#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <Y*+|T+&d  
  { :=}US}H$  
  return t1 / t2; Upc+Ukw  
} j>*R]mr6  
} ; k52/w)Ro,$  
zcel|oz)  
这个工作可以让宏来做: @G BxL*e  
Sc>,lIM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ S'|,oUWDb  
template < typename T1, typename T2 > \ bV(Y`g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ujDd1Bxf?  
以后可以直接用 $*SW8'],`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 00G%gQXk,  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 D N'3QQn  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) na#CpS;pc  
E=jNi  
8qY79)vD4E  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 %b%-Ogz;4  
vL|SY_:4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Keuf9u  
class unary_op : public Rettype t|H^`Cv6  
  { cQ/5qg  
    Left l; R{WE\T'  
public : 9*2[B"5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C\3y {s  
w&$`cD  
template < typename T > 1_o],? Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fRrvNj0{ V  
      { w:%o?pKet1  
      return FuncType::execute(l(t)); hXfQ)$J  
    } {J{+FFsr(  
V[{6e  
    template < typename T1, typename T2 > CpA|4'#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qS403+Su1=  
      { _76PIR{an  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yL%K4$z  
    } y-T| #  
} ; ^M3~^lV  
rx $mk  
r#+d&.|  
同样还可以申明一个binary_op zAK+8{,  
O}tZ - 'T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4zASMu  
class binary_op : public Rettype {HL3<2=o  
  { ZRv*!n(Ug<  
    Left l; D!Q">6_"z  
Right r; ;o^eC!:/%  
public : }E+!91't.^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,oN8HpGs  
k'gh  
template < typename T > 1LqoF{S:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6o |kIBte-  
      { {G|,\O1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [DJflCR&  
    } IM:=@a{  
@AK n@T5  
    template < typename T1, typename T2 > 6BY-^"W5`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !(mjyr  
      { wAX1l*`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O#x*iI%  
    } J1/?JfF  
} ; BHd&yIyI  
2{]`W57_=  
aiQ>xen5C5  
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 YCdS!&^UN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !zux z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G3{Q"^S"  
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。 rFIqC:=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /d0K7F  
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。。。 M8INk,si  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4oK?-|=?  
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) .clP#r{U  
下面是修改过的unary_op guX 9}  
W@T~ly;e*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /+8JCp   
class unary_op $iI]MV%=  
  { Q Btnx[  
Left l; #%`|~%`{:  
  9)0D~oUi  
public : v$~QU{ &  
?;KKw*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zw+B9PYqX  
&yGaCq;0  
template < typename T > $h^wG)s2P  
  struct result_1 ,^?^ dB  
  { |s)Rxq){"V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L>MLi3{  
} ; ,RE\$~`w  
CJ(NgYC h  
template < typename T1, typename T2 >  '/`= R  
  struct result_2 Uh.oErHQD  
  { y@ ML/9X8q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ykv94i?Q  
} ; ;E@G`=0St  
pM x  
template < typename T1, typename T2 > | B. 0TdF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _=+V/=  
  { z8{a(nKP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); '=[?~0(B  
} wyp|qIS;  
0*%Z's\M"  
template < typename T > iDMJicW!+F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :r%P.60H X  
  { D0gZC  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~ }F{vm  
}  =Qh\D  
RD\  
} ; km)zMoE{c{  
7+]=-  
`^bgUmJ~  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug D-8O+.@  
好啦,现在才真正完美了。 %TX@I$Ba  
现在在picker里面就可以这么添加了: g$HwxA9Gp/  
+ hn+K1  
template < typename Right > @b"t]#V(E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ZPiq-q  
  { }xBc0g r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }tsYJlh5  
} tYZ[6 8  
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。 }Mo=PWI1?  
@|<<H3I  
Is]aj-#r  
]GN7+ 8l  
sW)Zi  
十. bind ld3-C55  
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。 ~ (x;5{  
先来分析一下一段例子 T;@;R %  
,$1eFgY%  
W- i&sUgy  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z^V6K3GSz-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N5*u]j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +u!0rLb  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Wm_4avXtO  
我们来写个简单的。 x 8Retuv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: i7ISX>%  
对于函数对象类的版本: K3m]%m2\  
'6Ay&A3N]  
template < typename Func > SxdE?uCUS  
struct functor_trait (ohq0Y  
  { lrnyk(M}Q.  
typedef typename Func::result_type result_type; /TZOJE(2j  
} ; ObLly%|i  
对于无参数函数的版本: I"Ms-zs  
r)Ap8?+  
template < typename Ret > j;s"q]"x]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !6s"]WvF  
  { b'J'F;zh>  
typedef Ret result_type; t=_J9|  
} ; M%1}/!J3  
对于单参数函数的版本: Q>/C*@  
A/s>PhxV  
template < typename Ret, typename V1 > M7+nW ; e%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > AK\$i$@6  
  { ._8KsuJG  
typedef Ret result_type; A]YV s  
} ; \]P!.}nX#  
对于双参数函数的版本: _Dym{!t  
A$#p%y b  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `9)t[7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Z-E`>  
  { *GxTX3i}vc  
typedef Ret result_type; jov:]Bic  
} ; hGd<<\  
等等。。。 @) s,{F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F;=4vS]\  
"`M?R;DH  
template < typename Func > 2kdC]|H2?  
struct func_return nA P.^_K  
  { L,mQ   
template < typename T > <Ard 7UT  
  struct result_1 `D`sr[3n  
  { [[>wB[w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I4i2+ *l}  
} ; *g y{]  
$ "E).j  
template < typename T1, typename T2 > \2ZPj)&-E  
  struct result_2 xEf'Bmebk  
  { S/Fkw4%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2>86oP&  
} ; '~ ,p[  
} ; ][W_[0v  
K?s+3  
FDVcow*]n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qw@puw@D  
(q{Ck#+  
template < typename Func, typename aPicker > LbaK={tR  
class binder_1 pY_s*0_  
  { _Qh z3'I1  
Func fn; ?T>'j mmV=  
aPicker pk; z;A>9vQ_J  
public : R,9[hNHWGs  
Row)hx8  
template < typename T > S+'rG+NJ  
  struct result_1 L]d-hs  
  { ]Ar\c["  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r*$Ner  
} ; n) k1  
({JHZ6uZ  
template < typename T1, typename T2 > TjQvAkT  
  struct result_2 *uo'VJI7_,  
  { vC1v"L;[o/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qduWzxB  
} ; nBHnkbKoy  
]8icBneA~'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :JfE QIN  
DXa=|T  
template < typename T > 0 ;b[QRmy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -O&CI)`;B  
  { VH=S?_RY>  
  return fn(pk(t)); PH> b-n  
} _)]+hUw Y  
template < typename T1, typename T2 > N\HQN0d9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tID%}Zv  
  { &}?$i7x5  
  return fn(pk(t1, t2)); ;5tazBy&:C  
} zo[[>MA  
} ; ^| /](  
W?eu!wL#p  
}~"hC3w  
一目了然不是么? x_c7R;C  
最后实现bind %I-+Ead0i  
QHWBAGA  
Pb8^ b  
template < typename Func, typename aPicker > $<^u^q37u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "Kc>dJ@W  
  { wMdal:n^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GrTulN?  
} `)T~psT  
es>W$QKlo  
2个以上参数的bind可以同理实现。 em\ 9'L^  
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。 Ea?XT&,  
W -  
十一. phoenix Mz1G5xcl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?V}j`r8|\4  
_UT$,0u_i  
for_each(v.begin(), v.end(), -s|}Rh?Y  
(  qNm$Fx  
do_ -jn WZ5.  
[ UN%Vg:=  
  cout << _1 <<   " , " ^S)cjH`P  
] Pt&(npjN,  
.while_( -- _1), 4'6`Ll|iq  
cout << var( " \n " ) o99pHW(E  
) WBNw~|DO]  
); >0dv+8Mn  
M/q E2L[y  
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: ^{xeij/  
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 .[Ap=UYI>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 u{FDdR9<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E[O<S B I  
n @?4b8"  
_:X|.W  
template < typename Cond, typename Actor > p|Q*5TO  
class do_while !<UJ6t}  
  { 7C$ 5  
Cond cd; k51Eyy50(  
Actor act; ZkIgL  
public : f)g7 3=  
template < typename T > -AhwI  
  struct result_1 t\RF=BbJJ  
  { _=q! BW  
  typedef int result_type; wtT}V=_  
} ; &z]K\-xp  
lip[n;Ir>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8[|UgI,>z  
"*;;H^d  
template < typename T > /sr2mt-Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u(OW gbA3  
  { eL4NB$Fb  
  do 52. >+GC  
    { S.Z9$k%   
  act(t); fM #7y [  
  } UG'bOF4  
  while (cd(t)); Wm H~m k"  
  return   0 ; :> &fV  
} <\0vR20/  
} ; TZt jbD>B  
>7roe []-|  
k ^ YO%_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <,AS8^$X[  
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。 _DrJVC~6@  
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。 =l.+,|ZH!  
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。 [HN|\afz  
下面就是产生这个functor的类: *26334B.R  
{CR5K9  
16L]=&@  
template < typename Actor > 50 A^bbid  
class do_while_actor @]q BF]6  
  { 8scc%t7  
Actor act; YPzU-:3  
public : ;SwMu@tg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -QyhwG =  
CiR%Ujf  
template < typename Cond > sHcTd>xS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]`bQW?  
} ; nuoPg3Nl  
TRZRYm"  
-!0_:m3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bW ZbG{Y.  
最后,是那个do_ W5^.-B,(K  
~+<olss_  
{V1Pp;A  
class do_while_invoker Iyd?|f"  
  { .XkMk|t8  
public : lQfL3`X!  
template < typename Actor > [>^PRs  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q#(GI2F2#  
  { 0 a~HiIh  
  return do_while_actor < Actor > (act); ZhNdB  
} BS q)RV/3  
} do_; GabYfUkO  
}<PxWZ`,\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?:|-Dq,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bu&t'?z x!  
最后来说说怎么处理break和continue pxSX#S6I  
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。 c}[+h5  
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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