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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -`8pahI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a$AR  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ++=f7y u  
vmj'X>Q  
li37*  
s?5vJ:M Xr  
  class filler TlEd#XQgf&  
  { Im g$D*BM  
public :  Nt w?~%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} BI|TM2oa  
} ; P{ K;vEp  
\GD\N=?~  
tgVMgu  
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&" L;W  
&Yklf?EZ>Q  
[2P6XoI#  
Q;xJ/4 Z"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H,3WdSL`K  
K0usBA  
)4e8LO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x>bGxDtu*  
{6tj$&\)  
QMhvyzkS  
5<>"d :9  
二. 战前分析 ^ 7SE2Zi  
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。 bk=ee7E7>  
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 >\o._?xSA  
Ab In\,x  
kj>!&W57  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sW,JnR  
  /* --------------------------------------------- */ i,B<k 0W9  
vector < int *> vp( 10 ); dJjkH6%}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M-8`zA2  
/* --------------------------------------------- */ KjNA PfL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3OB=D{$V  
/* --------------------------------------------- */ F;L8FL-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'N3)>!Y:8  
  /* --------------------------------------------- */ TYKs2+S6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9Wv}g"KY0  
/* --------------------------------------------- */ (2Z k fN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8CUlE-R5  
3oOr*N3R  
6E#znRi6IE  
dSI<s^n  
看了之后,我们可以思考一些问题: +^DDWVp  
1._1, _2是什么? Z0[d;m*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ]Zz.n5c  
2._1 = 1是在做什么? {SkE`u4Sz  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 f#kT?!sP  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 !<3!ORFO  
ri%j*Kn  
Am!OLGG4  
三. 动工 4l`[,BJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =/!RQQ|8o  
aH?+^f"D  
>r3SF3XMq  
 b]gVZ-  
template < typename T > 7Fx0#cS"\  
class assignment Yi j^hs@eV  
  { @h9QfJ_f  
T value; DF>3)oTF  
public : 4a=QTq0p  
assignment( const T & v) : value(v) {} @'9m()%-]g  
template < typename T2 > 7^7Jh&b)/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } s o1hC  
} ; hv`I`[/J  
63i&<  
3$_JNF`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 dmWCNeja.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aJ QzM  
fC".K Yjp  
!nsx!M  
%:v<&^oDlm  
  class holder +s;>@j()V  
  { k<|}&<h  
public : 9:*[Q"v  
template < typename T > !zfKj0^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /i~x.i3  
  { zI0d  
  return assignment < T > (t); S Rk%BJ? ~  
} Ci4; e  
} ; U&ytZ7iB  
#jh5%@  
_X|prIOb=  
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: 2EO x],(|  
iu?gZVyka  
  static holder _1; {_mVfFG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K3Bw3j 9  
}<YU4EW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /,_m\ JkwL  
而不用手动写一个函数对象。 :dqZM#$d  
Gj?$HFa  
('{aOiSH  
~yt7L,OQ  
四. 问题分析 Cs(sar:7  
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。 ?;y-skh  
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。 OD9z7*E@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !,dp/5 V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }i{qRx"4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 O}w%$ mq  
I tb_ H  
五. 问题1:一致性 YS#*#!ZMn?  
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?| )Gm9x]SVl  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BA2J dU  
3FtL<7B '.  
struct holder  \_  
  { 3vKTCHbk9  
  // IJ~j(.W  
  template < typename T > |RXQ_|  
T &   operator ()( const T & r) const _!E&%=f  
  { 2kt0Rxg  
  return (T & )r; aL_/2/@X8  
} #N"u 0  
} ; lWe cxD$  
tS>^x  
这样的话assignment也必须相应改动: LP=y$B  
R*!s'R  
template < typename Left, typename Right > JEk'2Htx  
class assignment 3@qv[yOE  
  { op\$(7<d-  
Left l; 3%bhW9H%  
Right r; ] j8bv3  
public : d!UxFY@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Gx8!AmeX  
template < typename T2 > =@0J:"c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } YVwpqOE.=  
} ; Xl<iR]lda  
 |iI dm  
同时,holder的operator=也需要改动: 3C<G8*4);/  
BM/o7%]n  
template < typename T > l=b!O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !\<a2>4$T  
  { <gFa@at  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vc&v+5Y  
} pY@QR?F\  
!6 L!%Oi  
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。 1f<R,>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #G.eiqh$a  
aopZ-^  
return l(rhs) = r; #-\5O  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 DnFzCJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /IG{j}  
ROmmak(y8  
template < typename Tp > -2; 6Pwmv  
class constant_t 6^WNwe\  
  { *V%"q|L8  
  const Tp t;  [#C6K '  
public : GdcXU:J /  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >x JzV  
template < typename T > ~1%*w*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const IJ&Lk=2E]  
  { W-l+%T!  
  return t; L7Hv)  
} v@soS1V!  
} ; o0]YDX@T  
nj'5iiV`]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5XUm}D$  
下面就可以修改holder的operator=了 Ga5*tWj  
:Y\ ~[Y  
template < typename T > ;_vhKU)%J#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9e=}P L  
  { L?j0t*do  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j(Lz& *4  
} t\hnnu`Pq  
W06#|8,{v  
同时也要修改assignment的operator() Zs />_w}  
3fhY+$tq  
template < typename T2 > fwv^dEe  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } aL4^ po  
现在代码看起来就很一致了。 rP3tFvOH  
&U7v=a  
六. 问题2:链式操作 88~Nrl=co  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;ND$4$  
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。 X7huc*  
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。 $C;i}q#  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 b^Z2Vf:k]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G;}WZy  
hHN[K  
template < typename T > m2\\!C]f  
struct result_1 6X*vCylI  
  { Ku l<Q<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ohk\P;}  
} ; LDc EjFK(  
NgDhdOB  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: /"8e,  
|@iM(MM[?  
template < typename T > OUi;f_*[r  
struct   ref =|]h-[P'  
  { 5[jcw`  
typedef T & reference; .oyAi||  
} ; T0tX%_6`  
template < typename T > GIM/T4!)  
struct   ref < T &> 7P+1W \  
  { i90X0b-A  
typedef T & reference; 'z;(Y*jb  
} ; Xx{| [2`  
VGc*aQYa  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: b^$`2m-?@f  
ZLT?G  
template < typename T > V|MHDMD=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p>7qyZ8  
  { X$>F78e*  
  return l(t) = r(t); \R<MQ# x  
} #{}?=/nJ~-  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 (<eLj Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N l@G\_  
R%WY!I8C  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 hn8xs5vN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -lhIL}mGf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k sv]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o~~;I  
最后的布局是: }QCnN2bV  
                Add @& }}tALi  
              /   \ 09-8Xzz  
            Divide   5 ] zol?  
            /   \ 9r].rzf9  
          _1     3 fEZuv?@  
似乎一切都解决了?不。 >J7slDRo  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 FMVAXOO  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 lV$JCNe  
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: LS[o7!T(  
\#HW.5  
template < typename Right > JD$g%hcVZa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const YGo?%.X  
Right & rt) const  4u:SE   
  { }gkLO TJ/,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tn5%zJ#+  
} $xWwI( SaB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 eL}w{Hlk T  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 CT[9=wV)m%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 rtuaU=U  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 zWEPwOlI1P  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ?}KRAtJ8  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? =wh[D$n$~  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: xJCx zJ  
!q2zuxq!R  
template < class Action > =x8[%+  
class picker : public Action 61S;M8tNv  
  { e'K~WNT  
public : efXnF*Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j;3I`:  
  // all the operator overloaded )q=F_:$  
} ; _eKO:Y[e  
pN[WYM?[  
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。 vh a9,5_  
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: xsH1)  
M@cFcykK  
template < typename Right > |T|m5V'l  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const mXRkR.zu+  
  { 9lb?%UFe  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1,fR kQ  
} r^~+ <"  
>5CK&6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (03/4*g_s  
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。 S~Gse+*  
FH=2, "A  
template < typename T >   struct picker_maker 3ay},3MCV%  
  { ?@rd,:'dE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i(j/C  
} ; ]{1{XIF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `MU~N_  
  { f7x2"&?vg  
typedef picker < T > result; .?45:Ey~g  
} ; l8oaDL\f  
[Z$H <m{c-  
下面总的结构就有了: B7 s{yb  
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。 WQ9e~D"  
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。 fQfn7FaW_\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (.4lsKN<  
至此链式操作完美实现。 Tvx1+0Z%z  
)=5 &Q  
Pu3oQDldV  
七. 问题3 [~9UsHfH  
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。 O52 /fGt  
x"b'Pmw  
template < typename T1, typename T2 > DG;7+2U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C8-7XQ=B:b  
  { <w9~T TS  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M6g8+sio  
} wEjinP$2  
Y}ogwg&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: jri"#H  
!eF(WbU0  
template < typename T1, typename T2 > a:cci?cb  
struct result_2 J'%i?cuV  
  { O <Rh[Aqn  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `==l 2AX  
} ; XO <0;9|  
~XOmxz0  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? v #+ECx  
这个差事就留给了holder自己。 tAv3+  
    I\mF dE  
QC+ Z6WS;  
template < int Order > &r1(1<  
class holder; ,CqWm9  
template <> "`% ,l|D  
class holder < 1 > [M\ an6h6O  
  { 3x[C pg,  
public : t7]j6>MK3q  
template < typename T > F rc  kA  
  struct result_1 & P-8_I  
  { *JJ8\R&P0  
  typedef T & result; jYp!?%!  
} ; `\UY5n72  
template < typename T1, typename T2 > &e^;;<*w  
  struct result_2 zZ%[SW&vC  
  { tj13!Cc}e`  
  typedef T1 & result; ,:t,$A  
} ; vJ&_-CX   
template < typename T > 4}H+hk8-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8US#SI'x  
  { GLf!i1Z  
  return (T & )r; r9ulTv}X  
} ]h S:0QE  
template < typename T1, typename T2 > m4/qxm"Dx:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Vm%G q  
  { ~F,~^r!Jtu  
  return (T1 & )r1; aKj|gwo!  
} z.8/[)  
} ; TE Z%|5(]  
F vkyp"W3  
template <> S`kOtZ_N n  
class holder < 2 > Pxr/*X  
  { od)TQSo  
public : kE:[6reG  
template < typename T > a}y b~:TC  
  struct result_1 16L YVvmW  
  { O(-p md,  
  typedef T & result; l e/j!  
} ; ve d]X!  
template < typename T1, typename T2 > *)E${\1'<  
  struct result_2 roQI;gq^  
  { kSz+UMC-7:  
  typedef T2 & result; Tw-NIT)  
} ; ozRO:*51  
template < typename T > +pR,BjY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2d .$V,U<  
  { T~E;@weR  
  return (T & )r; z x-[@G  
} j}uL  
template < typename T1, typename T2 > I-R7+o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -qP)L;n  
  { <e UsMo<  
  return (T2 & )r2; w % Hj'  
} M@.l# [@U  
} ; Q5ASN"_  
Q4cCg7|0  
(l99a&] t  
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> >。 DzpWU8j  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H\>{<`sD;f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^{}G4BEY  
NTu |cX\R  
return l(i, j) = r(i, j); j=O+U _w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T1d@=&0"  
vFk@  
  return ( int & )i; lAN&d;NU6Z  
  return ( int & )j; NVM_.vL  
最后执行i = j; % G= cKM  
可见,参数被正确的选择了。 a/V,iCiH  
hi"C<b.  
6$b =Tr=0  
;U(]#pW!t  
$4{sP Hi)I  
八. 中期总结 m \)B=H!bz  
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: xrg"/?84  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dEk#"cvg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Jt[ug26  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |?88EG@05  
Ge2Klyi  
0S5xmEzop  
1?.CXq K  
O<$w-(  
d ~ M;  
九. 简化 q9vND[BQ  
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。 ClKWf\(ii6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Jq0sZ0j  
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: M+&~sX*a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 RnH?95n?{  
  +-*/&|^等 \Eh5g/,[  
2. 返回引用。 Zv %>m  
  =,各种复合赋值等 ~<_#%R!  
3. 返回固定类型。 S>dHBR#AD  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V48_aL  
4. 原样返回。 s&E,$|80  
  operator, }uIQ@f`  
5. 返回解引用的类型。 ?2"g*Bak  
  operator*(单目) 8xlj,}QO\  
6. 返回地址。 p6j-8ggL  
  operator&(单目) ;T^s&/>E  
7. 下表访问返回类型。 ={B C0,  
  operator[] i*|HN"!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @|:fm() <  
  operator<<和operator>> 8|Tqk,/pD  
:gsRJy1  
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。 |mH* I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ya2sS9^T[  
4XAB_Q  
template < typename Left > v\w*VCjoV  
struct value_return e`0C0GaP  
  { XNa{_3v  
template < typename T > z- q.8~Z  
  struct result_1 |cC3L09  
  { o+|>D&CW%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NV./p`k  
} ; (A?>U_@  
YW7w>}aW  
template < typename T1, typename T2 > $ #!oejLD  
  struct result_2 ft/k-64  
  { \IQG%L{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Uc!k)o#=  
} ; a~yiLq  
} ; O]XRalkEM  
sNx_9pJs4  
W7!Rf7TK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait - egTZW-  
yq.@-]ytZ  
下面我们来剥离functor中的operator() K["rr/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S5JM t;O  
Qy9_tvq X  
return l(t) op r(t) :0@0muo  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _EMX x4J  
return op l(t) ?Q_ @@)  
return op l(t1, t2) q#j[0,^ $  
return l(t) op ?sHZeWZ(  
return l(t1, t2) op g}`g>&l5  
return l(t)[r(t)] ! #Pn_e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Cj#wY  
<J d!`$  
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: jIaaNO)  
单目: return f(l(t), r(t)); /cClV"S*G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T4W20dxL7  
双目: return f(l(t)); 6OE xAn8  
return f(l(t1, t2)); p{oz}}  
下面就是f的实现,以operator/为例 pq0Z<b;2  
.+>fD0fW7Y  
struct meta_divide fm Yx  
  { &7'=t6  
template < typename T1, typename T2 > F+Kju2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) HxK'u4I  
  { ;8#6da,  
  return t1 / t2; GipiO5)1C  
} X#T|.mCdC  
} ; 6c+29@  
=H7p&DhD[  
这个工作可以让宏来做: OR&pGoW  
4j;IyQDvM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :#vA5kC  
template < typename T1, typename T2 > \ y={ k7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W.4R+kF<  
以后可以直接用 "#Z e3Uy\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :[l}Bb,  
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 $-DW+|p.?^  
(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。。。) _*}D@yy&  
w5q6c%VZ  
skeeec\V  
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 MNU7OX<  
pej-W/R&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T} \>8EEG  
class unary_op : public Rettype !=30s;-  
  { ,w"cY?~<  
    Left l; Sy?^+JdM/  
public : trwo(p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $Ud9v4  
"u^2!d  
template < typename T > 8]&Fu3M^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >CG;df<~  
      { idBd aZg  
      return FuncType::execute(l(t)); x=0Ak'1M  
    } 1f3g5y'z5  
k4&adX@Y  
    template < typename T1, typename T2 > lYe2;bu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @}jg5}  
      { &pl)E$Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <.g)?nj1  
    } <Y /3U  
} ; DaH4Br.2  
:M;|0w*b  
{B=64,D^7R  
同样还可以申明一个binary_op YeJTB}  
`!N.1RP _  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Wv5=$y  
class binary_op : public Rettype >mQD/U  
  { Up-^km  
    Left l; ?/}IDwuh  
Right r; /  !h<+  
public : pV<K=;:x>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?`vGpi~  
e]1) _;b*  
template < typename T > Dg^s$2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4WlB Q<5  
      {  k=t{o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wR 2`*.O  
    } Nba1!5:M  
LB7$&.m'B  
    template < typename T1, typename T2 > &%3}'&EBv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T#E,^|WEk  
      { M+-odLltw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0(5qVJ12  
    } 3#fg 2  
} ; {2xc/   
e}gGl<((g  
(CDh,ZN;|  
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 =s AOWI,8!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7F]oK0l_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -iy17$  
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。 }K.)yv n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V 7 p{'C   
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。。。 rk+s[Qi~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9~ V(wG  
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) (CAV Oed  
下面是修改过的unary_op }q_Iep  
G"J 8i|~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <YG 42,N  
class unary_op /L`qOr2E  
  { i @M^l`w  
Left l; 0kp{`3ce  
  c#9=o;1El  
public : j`u2\ ;  
D(_j;?i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s z7<u|  
{Y+e|B0  
template < typename T > 4\U"e*  
  struct result_1 9nd,8Nji  
  { ?S)Pv53>}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4fL>Ou[YuX  
} ; \J~@r1  
7CU<R9Kl  
template < typename T1, typename T2 > 6C_H0a/h&  
  struct result_2 j%S} T)pX  
  { &x.5TDB>%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o -x=/b  
} ; +s+E!=s  
d<_IC7$u>  
template < typename T1, typename T2 > rb.:(d)T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )\e0L/K@  
  { LK|rLoia:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); xs)SKG*  
} bT:;^eG"  
c~Y  g(  
template < typename T > KWVl7Kw#e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -<\hcV`&  
  { rgv$MnG  
  return OpClass::execute(lt(t)); Wsw/ D  
} 6 #jpA.;  
cW{Bsr   
} ; sVS),9\}  
a{I(Qh!}  
(K kqyrb  
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 #9(iu S+BU  
好啦,现在才真正完美了。 ;|vn;s/  
现在在picker里面就可以这么添加了: GQ9H>Ssz  
!J }Q%i  
template < typename Right > {us#(4O  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9Kc;]2m  
  { (Ixmg=C6y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,Igd<A=  
} z}$!B.)  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4n\O6$&.x  
?D@WXE0a  
cS|W&IH1  
%&$s0=+  
p^QppM94  
十. bind $.Qq:(O:6  
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。 d?GB#N|+g  
先来分析一下一段例子 Eye.#~  
d r=h;[Q'  
?&XpwJw:~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8}OII\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [@/x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =eeZtj.  
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。 4^w`] m  
我们来写个简单的。 /kFw(l_.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T;Ra/H  
对于函数对象类的版本: enQev?8%  
=.q8*7UY  
template < typename Func > Hc-68]T  
struct functor_trait RZ9chTX/  
  { \avgXndI  
typedef typename Func::result_type result_type; Qvhy9Cr;  
} ; nxx&aq(._  
对于无参数函数的版本: N9AM% H$7  
s+ ]6X*)  
template < typename Ret > !X{>?.@~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4q`e<!MP)q  
  { ,6T3:qkkvF  
typedef Ret result_type; ET=-r  
} ; U=KFbL1Q  
对于单参数函数的版本: &_<!zJ;Hn  
Z'\{hL S  
template < typename Ret, typename V1 > `< cn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > iFB {a?BE  
  { iy,jq5uw  
typedef Ret result_type; j !rQa^   
} ; ":Ll. =!  
对于双参数函数的版本: 2)R*d  
0bI} s`sr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y[~w2a&+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l%xjCuuhU  
  { gY!#=?/S  
typedef Ret result_type; d7!,  
} ; #s]`jdc  
等等。。。 H.s:a#l?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W"H*Ad(V  
,mvU`>Ry  
template < typename Func > LLW\1 cxi  
struct func_return N:e5=;6s  
  { J*"G*x#u  
template < typename T > 6n Hyd<o  
  struct result_1 -@G,Ry-\t  
  { `RL n)a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !:<n]-U  
} ; P4dhP-t  
]^DNzqu=@h  
template < typename T1, typename T2 > ~V!gHJ5M  
  struct result_2 lX|d:HFtP  
  { " midC(rTm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^q)s  
} ; l]__!X  
} ; u+,  
bZzB\FB~  
_(J/$D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )Vnqz lI5  
2:Q2w3Xe  
template < typename Func, typename aPicker > tG(!d$^  
class binder_1 )U u! x6  
  { z(_#C s  
Func fn; 0fQMOTpOp  
aPicker pk; J^<}fRw  
public : {Z{!tR?+  
Tn 3<cO7v  
template < typename T > u|D|pRM-LT  
  struct result_1 ;*409 P  
  { 8k -l`O~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^Jdji:  
} ; vSG$ 2g=  
)l"py9STF  
template < typename T1, typename T2 > o[E|xw  
  struct result_2 zDx*R3%  
  { };s8xGW:k3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7xy[;  
} ; 1;N5@0%p  
E [b6k&A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l5esx#([*R  
zY&/^^y  
template < typename T >  hNF.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^OnZ9?C{R  
  { byetbt(IF  
  return fn(pk(t)); Ym5ji$!2  
} cfA)Ui  
template < typename T1, typename T2 > 0L|D1_k[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QFX )Nov];  
  { E|l qlS7  
  return fn(pk(t1, t2)); = & =#G3f  
} y?@(%PTp  
} ; ?0k4l8R  
lzup! `g  
TuX9:Q  
一目了然不是么? Rt2<F-gY  
最后实现bind af<wUxM0  
-Ay=*c.4  
^4 ?LQ[t'  
template < typename Func, typename aPicker > '\I!RAZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l.`f^K=8  
  { A~MIFr/8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ym.:I@b?6  
} TG@ W:>N(  
2UJjYrm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )7}f .  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Y$&+2w,)H,  
RDWUy (iX  
十一. phoenix ]'!$T72  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1O@ D  
N#zh$0!8bJ  
for_each(v.begin(), v.end(), 7\nR'MOZ  
( Tq*K =^  
do_ aokV'6  
[ `37$YdX  
  cout << _1 <<   " , " CFyu9Al  
] akB+4?+s)  
.while_( -- _1), yTwtGo&  
cout << var( " \n " ) $Y9Wzv3Ra  
) vm Y*K  
); bfl%yGkd/|  
!au%D?w  
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: X4{O/G  
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 o1?bqVF;6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 99tKs  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9qXKHro  
}Z Nyd  
]p5]n*0X  
template < typename Cond, typename Actor > h1+lVAQbT  
class do_while E[kf%\  
  { (Y>|P  
Cond cd; pRrokYM d  
Actor act; 052e zh_  
public : 7IUu] Fi  
template < typename T > Gbrc!3K2  
  struct result_1 IP=."w  
  { FhVoN}  
  typedef int result_type; lbUUf}   
} ; U,2H) {l/  
(&^k''f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;N;['xcx;  
y$6~&X  
template < typename T > }G53"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B9i< ="=p  
  { ,ctm;T1H+  
  do {RPZq2Tpc  
    { !aQQq[  
  act(t); X8Y)5,`s  
  } ! uX0G4  
  while (cd(t)); .Qz412  
  return   0 ; \6WVs>z  
} g r[M-U  
} ; ;2%8tV$V  
3:~ *cU  
%=EN 3>,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kK&M>)&o#  
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。 "nQ&~KQ  
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。 0P7sMCYu  
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。 -jdhdh  
下面就是产生这个functor的类: nXFPoR)T  
|p\vH#6y+  
xq-TT2}<L  
template < typename Actor > pf[m"t6G~  
class do_while_actor S&Szc0-|k  
  { Bt[Wh@  
Actor act; lJIcU RI4  
public : _Z{EO|L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} P'Diie  
8k|&&3_[?  
template < typename Cond > NL} Q3Vv1.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }ofx?s}  
} ; L-z9n@=8\  
Gw1Rp  
N&jHU+{OU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 w+W! dM  
最后,是那个do_ Cyu= c1D;  
fv+t%,++:  
{#C)S&o)6  
class do_while_invoker 5[5|_H+0  
  { 0LD$"0v/C3  
public : L=#nnj-  
template < typename Actor > = iXHu *g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wJMk%N~R:  
  { }eq*dr1`  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'Tbdo >y  
} T;`2t;  
} do_; 9^<Y~rkm  
Y7_2pGvZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z;M th#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 c]]e(  
最后来说说怎么处理break和continue r~q 3nIe/,  
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。 $LOwuvu>  
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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