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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (!^N~ =e;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bEOOFs  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, D/+@d:-G  
T\<M?`Y  
NB~*sP-l&  
~hxeD" w  
  class filler C.DoXE7  
  { V>~*]N^f  
public : q>Dr)x)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A- <.#  
} ; WV9[DFU  
t!+%g) @  
[ni-UNTv  
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: @ y&h4^)z  
q[T_*X3o  
Th I  
$D0)j(v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0B#rqTEKu  
?STI8AdO  
RXCygPT   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fSgGQ D4  
0  /D5  
uC <|T  
&q"uy:Rd  
二. 战前分析 /i7>&ND.r  
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。 EX[l0]fj  
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 v= 8~ZDY  
7~Xu71^3s  
C5W-B8>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h0ZW,2?l  
  /* --------------------------------------------- */ ?Mgt5by  
vector < int *> vp( 10 ); ^@l5u=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  xLGTnMYd  
/* --------------------------------------------- */ RMs1{64:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A `H]q5d  
/* --------------------------------------------- */ T`0`]z!~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Mz% d_  
  /* --------------------------------------------- */ btkMY<o7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); EHE6 -^F  
/* --------------------------------------------- */ @i1.5z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -f 'q  
t 's5~  
/eI,]CB'z  
Z:}2F^6  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]2u7?l  
1._1, _2是什么? a*e|>pDO  
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。 iIC9rso"Q1  
2._1 = 1是在做什么? U iPVZ@?  
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/|a?n2\hm  
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。 }T^v7 LY  
|x}&wFV  
)gm\e?^   
三. 动工 \t 7zMp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +q>C}9s3  
Jg?pW:}R  
x Ps& CyI  
Sd/d [  
template < typename T > LqH?3):  
class assignment ,YzC)(-  
  { :5qqu{GL  
T value; e>s.mH6A  
public : aO;Q%]VL'  
assignment( const T & v) : value(v) {} lj%;d'  
template < typename T2 > YP@ ?j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } CH|g   
} ; ]'z ^Kt5S  
fjzr8vU}C  
Ky{I&}+R|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :O_<K&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 374_G?t&  
;Ef)7GE@\[  
z8rh*Rfxd  
\ { E;u'F  
  class holder gJ}'O4*b  
  { I "+|cFq.  
public : 62KW HB9S  
template < typename T > ,L;c{[*rh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const N'W >pU  
  { j4hUPL7  
  return assignment < T > (t); ,_7tRkn  
} }F9?*2\/  
} ; #)c;i<Q3S  
trNK9@wT)  
rea}Uq+po  
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: qy0_1xT-  
%PNm7s4x2  
  static holder _1; > &  lg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F$pd]F!#  
& m ";D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -O,O<tOm  
而不用手动写一个函数对象。 Q(eQZx{  
5;uX"z G  
nD{;4$xP`  
)a2m<"  
四. 问题分析 5=;I|l,  
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。 `J;/=tf09  
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。 Zm'::+ tl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]k%KTvX*G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pJ@DHj2@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >ww1:Sn  
Ns] 9-D  
五. 问题1:一致性 b J5z??  
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?| FWx*&y~$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bTYP{x~ y  
)6S}O* 1  
struct holder N4JL.(m){I  
  { (VF4]  
  // YuZ   
  template < typename T > x#xO {  
T &   operator ()( const T & r) const ;@UX7NA  
  { _-2n3py  
  return (T & )r; nJ`a1L{N  
} p!5JO4F$  
} ; OKH~Y-%<  
Hw-oh?=  
这样的话assignment也必须相应改动: x)Om[jZE  
5~TA(cb5  
template < typename Left, typename Right > N`^W*>XB  
class assignment KPvYq?F>4  
  { V$]a&wM<5  
Left l; V?pO~q o  
Right r; Bd]DhPhJ  
public : C=f(NpyD6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %b'VEd7  
template < typename T2 > wUPywV1UO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rnrx%Q  
} ; `e69kBAm  
|gxB; GG  
同时,holder的operator=也需要改动: kj"_Y"q=  
vnOF$6n  
template < typename T > rMFf8D(Y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 79fyn!Iz<  
  { BY2txLLB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a[9OtZX<  
} .0/Z'.c 8  
Y:Tt$EQ  
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。 &:{yf=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5m;wMW<  
"f$A0RL  
return l(rhs) = r; m<HjL  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 *y@]zNPD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: WmBnc#>gK  
V0&QEul  
template < typename Tp > S6:gow(wU  
class constant_t tm#y `1-  
  {  JS.' v7  
  const Tp t; g5HqU2  
public : `6F8Kqltr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} oU6g5  
template < typename T > ~Q\uP(!D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const { J%$.D(/  
  { f3&//h8  
  return t; +f~3FXM  
} ^]K)V  
} ; zL{@LHP  
@"5u~o')@v  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^IZ0M1&W;  
下面就可以修改holder的operator=了 s8O+&^(U  
WkmS   
template < typename T > ,;& PKY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 90I3_[Ii  
  { yU lQPrNX  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t`D@bzLC%  
} f}uCiV!?v  
"qp_*Y  
同时也要修改assignment的operator() U9OF0=g  
(G;*B<|A  
template < typename T2 > R-|]GqS}L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P"VLGa  
现在代码看起来就很一致了。 )y Y;%  
a"N_zGf2$  
六. 问题2:链式操作 2UJ0%k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 : \`MrI^  
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。 id9T[^h  
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。 Q)dns)_x  
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。 'hWRwP|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct : s3Vl  
9e6{(  
template < typename T > mw%_ yDZ{  
struct result_1 >U.uRq  
  { 8#AXK{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t:n|0G(  
} ; OOwJ3I >]>  
c9={~  
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: Q&;qFv5-l  
tr+~@]I+  
template < typename T > ~+ur*3X  
struct   ref /PS]AM  
  { 0:S)2"I58p  
typedef T & reference; j+_75t`AZ  
} ; *mt v[  
template < typename T > (\ %y)  
struct   ref < T &> JC3)G/m(03  
  { +?'acn  
typedef T & reference; v#G ^W  
} ; \`x'g)z(i  
a#$%xw  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'IszS!kY  
KfS^sT  
template < typename T > EpMEA1=&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~;` #{$/C&  
  { =Q/i< u  
  return l(t) = r(t); exvsf|  
} BW[K/l~"$:  
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。 K.Ir+SB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &Gl&m@-j  
_FgeE`X  
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 djM=QafB:C  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p:))ne:7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |+''d  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 HB:i0m2fJW  
最后的布局是: !9NAm?Fw  
                Add F*H}5yBp_:  
              /   \ 2e=Hjf )  
            Divide   5 $4]PN2d&  
            /   \ -t?G8,,  
          _1     3 c^%k1pae(  
似乎一切都解决了?不。 +UtK2<^:o  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 egvWPht'_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 9IV WbJ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: I'hQbLlG  
x.Y,]wis  
template < typename Right > Qa+gtGtJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~Otf "<  
Right & rt) const T~E83Jw  
  { `}l%Am  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7\ lb+^$  
} cCs:z   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 WBIS  
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。 CTYkjeej  
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。 Wi<Fkzj  
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。 NM]/OKs'H  
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。 @So"(^  
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? ~sD'pS  
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: /j As`"U  
m`cG&Ar5  
template < class Action > 1<UQJw45  
class picker : public Action 3[4]G@  
  { P8f-&(  
public : mLSAi2Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} We2=|AB  
  // all the operator overloaded |)?T([  
} ; U$}]zaB  
w.\:I[  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 l(W3|W#P  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: G 2##M8:U0  
;d4_l:9p  
template < typename Right > ;f\0GsA#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Nx__zC^r  
  { 5ZLH=8L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '(}BfDP  
} VTU-'q  
1A `u0Y$g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \kx9V|A'  
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。 =v8q  
t!tBN  
template < typename T >   struct picker_maker ;uy/Vc5,Y  
  { -|5&3HVz  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J$o J  
} ;  ar yr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ak zb<aT  
  { ]3G2mY;`"%  
typedef picker < T > result; t@\0$V \X  
} ; p5\b&~ g  
Nbda P{{  
下面总的结构就有了: p|%)uA3'/  
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。 JT+P>\\];'  
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。 {<lV=0]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N*#SY$!y  
至此链式操作完美实现。 UT-=5  
?QgWW  
eM}Xn^}  
七. 问题3 :BS`Q/<w  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 7@\iBmr6  
,aeFEsi  
template < typename T1, typename T2 > q!n|Ju<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4{V=X3,x  
  { <Ip}uy[Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O;~1M3Ii  
} W$W7U|Z9y+  
tF 4"28"h  
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: z|Xl%8  
LS`Gg7]S  
template < typename T1, typename T2 > oKUJB.PF  
struct result_2 P7 n~Ui~U  
  { ;rX4${h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X!m/I i$q  
} ; ty ~U~  
^t"\PpmK<d  
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? <m!\Ma  
这个差事就留给了holder自己。 *m2:iChY  
    {r"HR%*u  
Cpl\}Qn  
template < int Order > }.#C9<"}  
class holder; rfk';ph  
template <> w*?JW  
class holder < 1 > F 1BPzRo`  
  { $ _zdjzT  
public : wS4zAu  
template < typename T > ppxu\a  
  struct result_1 I<$lpU_H  
  { E4P P& '  
  typedef T & result; [30<  0  
} ; *N't ;  
template < typename T1, typename T2 > 5%9& 7  
  struct result_2 ^;'3(m=  
  { 3KGDS9I  
  typedef T1 & result; _\[Zr.y  
} ; d(tq;2-  
template < typename T > W];4P=/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SpkD  
  { -C\m' T,1  
  return (T & )r; `O#y%*E  
} | .PLfc;  
template < typename T1, typename T2 > qYE-z( i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (+_Amw!W  
  { 2a{eJ89f  
  return (T1 & )r1; >q`G?9d2  
} "ey~w=B$M  
} ; DpA)Z ??  
yY!jkRq%w  
template <> 6d_l[N  
class holder < 2 > {W0@lMrD  
  { J &c}z4  
public : ]_-<[0  
template < typename T > %f@]-  
  struct result_1 C@K@TfK!M  
  { ,+2ytN*  
  typedef T & result; >LjvMj ]  
} ; CEwG#fZ  
template < typename T1, typename T2 > zU(U^  
  struct result_2 Ls9G:>'rR  
  { #CM2FN:W  
  typedef T2 & result; h5F1mr1Sa  
} ; @+\OoOK<L  
template < typename T > $v+g3+7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e%8K A#DX  
  { 3o6N&bQ b  
  return (T & )r; Qq5)|m  
} ^K3{6}]  
template < typename T1, typename T2 > Q?vGg{>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ifuVVFov  
  { 8Y:bvs.j  
  return (T2 & )r2; C6GYhG]  
} !x>P]j7A}Y  
} ;  +&|WC2#  
zF{5!b  
srUpG&Bcx  
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> >。 K{ N#^L!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mI}'8 .  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /<GygRs  
qUCiB}  
return l(i, j) = r(i, j); GeE|&popO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k*M1m'1  
QQqWJq~  
  return ( int & )i; n *U1 M  
  return ( int & )j; Jyvc(~x  
最后执行i = j; y>|7'M*+  
可见,参数被正确的选择了。 &}rh+z  
r3#H]c  
vQztD _bX%  
`6UW?1_Z5  
\s [Uq  
八. 中期总结 -8g ;t3z  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: q W) ,)i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 UAa2oY&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2uz<n}IV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor yt$V<8a  
UA}k"uM  
d!!5'/tmS  
 u"tv6Qp  
A2]N :=  
"#(]{MY  
九. 简化 .I[uXd  
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。 7x`uGmp1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FD[* mCGZ  
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: )'92{-A0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (eHvp  
  +-*/&|^等 Aqq%HgY:t  
2. 返回引用。 \S3C"P%w  
  =,各种复合赋值等 IeE+h-3p  
3. 返回固定类型。 eo"6 \3z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l1a=r:WhH  
4. 原样返回。 ~,.Agx  
  operator, TR| G4l?  
5. 返回解引用的类型。 ^KmyB6Yg  
  operator*(单目) zkB_$=sbn#  
6. 返回地址。 +Nyx2(g<m  
  operator&(单目) tPc'# .  
7. 下表访问返回类型。 q f-1}  
  operator[] ,Epg&)wC]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I 91`~0L*  
  operator<<和operator>> Qr$ uFh/y  
{V,rWg  
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。 BHqJ~2&FDW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: EPW Iu)A  
b>?X8)f2e  
template < typename Left > WnU"&XZ  
struct value_return pJ1GB  
  { H;%a1  
template < typename T > W%@6D|^  
  struct result_1 <5G*#0gw  
  { i e%ZX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $D1Pk  
} ; *[k7KG2_U  
_"Y;E  
template < typename T1, typename T2 > (WX,&`a<$  
  struct result_2 dyD =R  
  { I"y=A7Nq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; OiZPL"Q(K  
} ; -(@dMY  
} ; "EDn;l-Q  
&K|<7Efx  
oe# :EfT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8 }nA8J  
}r9f}yX9Q  
下面我们来剥离functor中的operator() 3;@t {rIin  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6(VCQ{  
iE0A-;:5  
return l(t) op r(t) W_ngB[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^;!A`t  
return op l(t) G/bWn@  
return op l(t1, t2) 5,|^4 ZA  
return l(t) op -aXV}ZY"  
return l(t1, t2) op ;q59Cr75  
return l(t)[r(t)] mM&H; W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8S &`  
[ wi "  
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: v_En9~e^n  
单目: return f(l(t), r(t)); P] ouLjyq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zsc8Lw  
双目: return f(l(t));  \|L@  
return f(l(t1, t2)); \2*<Pq  
下面就是f的实现,以operator/为例 VrrCW/ o  
!i2=zlpb[  
struct meta_divide  3_+-t5  
  { K3M<%  
template < typename T1, typename T2 > 0,{Dw9W:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j"7 z  
  { L Lm{:T7  
  return t1 / t2; w%g@X6  
} YR=<xn;m.  
} ; cL7je  
p9y "0A|  
这个工作可以让宏来做: {|O8)bW'  
YO|Kc {j2e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rc<^6HqD  
template < typename T1, typename T2 > \ r\.1=c#"bP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u yzc"d i  
以后可以直接用 7AX<>^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /xWkP{  
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 jxm.x[1ki^  
(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。。。) g~S>_~WL  
eo24I0 `N  
k*\WzBTd  
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 !=_:*U)-'  
x}?y@.sn8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cO.U*UTmX  
class unary_op : public Rettype y4tM0h  
  { G!C2[:[g  
    Left l; :MV]OLRM  
public : W7c(] tg.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hCD0Zel  
hHm &u^xY  
template < typename T > {Nuwz|Ci  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U"v(9m@  
      { No=Ig-It  
      return FuncType::execute(l(t)); G^ZL,{  
    } @kenv3[Lc  
a]>gDDF  
    template < typename T1, typename T2 > 7<<pP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;O}%_ef@  
      { bjmUU6VLT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ia=wf"JS)  
    } V<$g^Vb  
} ; bc}U &X<  
vRpMZ)e  
cZuZfMDM  
同样还可以申明一个binary_op 4_ztIrw  
!h4S`2oZ/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mnzamp  
class binary_op : public Rettype (`5No:?v<  
  { tKjPLi71  
    Left l; tO~DA>R  
Right r; ^/47 *vcN5  
public : Ek~Qp9B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9x0B9&  
( \{9W  
template < typename T > r  /63  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mT <4@RrB  
      { YAv-5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E{[c8l2B  
    } mk2T   
#I|Vyufw  
    template < typename T1, typename T2 > ^o+2:G5z}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bHH{bv~Z  
      { *6s B$E_y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); " ;_bB"q*  
    } !@{_Qt1  
} ; ^>gRK*,  
s3HwBA  
^3B{|cqf  
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 &PI}o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &?IOrHSv!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .+t{o [  
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。 ^W5rL@h_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bo '  
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。。。 a,b ;H(em  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7(rTGd0  
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) =u QCm#  
下面是修改过的unary_op FY)vrM*yh  
O&.^67\|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > oUIa/}}w5  
class unary_op <mjH#aSy  
  { gQ3Co./  
Left l; )tl=tH/$  
  */sVuD^b`  
public : Z#BwJHh  
_v{,vLH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6^F"np{w  
0N$tSTo.-<  
template < typename T > &Y%Kr`.h  
  struct result_1 "%dWBvuO  
  { \j !JRD+j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %Rj:r!XB:  
} ; W?mn8Y;{`  
QMea2q|3$  
template < typename T1, typename T2 > %_;q<@9)  
  struct result_2 izsAn"v  
  { M7^PWC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [X0Wfb}{  
} ; JM!rop^  
^crk8O@Fw  
template < typename T1, typename T2 > H$zjN8||"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (C*G)Aj7  
  { LH@)((bi4v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); E#JDbV1AC  
} 1fM= >Z  
"5C)gxI^  
template < typename T > o\vIYQ   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U~-Z`_@^-  
  { rQg7r>%Q  
  return OpClass::execute(lt(t)); <&\HXAOd  
} . \M@oF  
z=<x.F  
} ; `=Pn{JaD  
Izm8 qt=m  
y?GRxoCD"e  
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 {LYA?w^GT  
好啦,现在才真正完美了。 Ay;=1g)8+f  
现在在picker里面就可以这么添加了: p)vyZY[  
!^cQPX2<  
template < typename Right > ]^$&Ejpe#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =;!C7VS  
  { V9z/yNo  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I&Q.MItW  
} 8.HqQ:?&2t  
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。 c) Zid1  
&?YbAo_K  
_?#}@?  
mwVH>3{j  
?&EPZqI  
十. bind XFeHkU`C  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 &:`T!n  
先来分析一下一段例子 L$6{{Tw"2  
:$."x '  
Ar7vEa81  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L^3~gZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,u7: l  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jv<BGr=4;  
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。 O&!>C7  
我们来写个简单的。 ,2q LiE>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: XSC._)ztEE  
对于函数对象类的版本: gfG Mu0FjB  
a<7Ui;^@  
template < typename Func > f?kA,!  
struct functor_trait -8;U1^#  
  { +168!Jw;  
typedef typename Func::result_type result_type; U1G"T(;s:  
} ; ^+tAgK2   
对于无参数函数的版本: ++D-,>.  
PCDsj_e  
template < typename Ret > =UYZ){rt9E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zY_BnJ^  
  { (@@t,\iF  
typedef Ret result_type; {\9vW; '  
} ; IOmQ1X7,  
对于单参数函数的版本: @N,dA#  
pYIm43r H  
template < typename Ret, typename V1 > 'bVDmm).  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VCfa<hn  
  { 5D 9I;L{  
typedef Ret result_type; Lb;:<  
} ; oG~a`9N%C  
对于双参数函数的版本: swV/M i>  
9gR@Q%b)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D_er(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B 3<T#  
  { hvCX,^LoJ  
typedef Ret result_type; hbdq'2!Qr  
} ; 89ivyv;]U  
等等。。。 dlkxA^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy },G6IuH%  
]`39E"zY  
template < typename Func > W,dqk=n  
struct func_return de{@u<Y Zb  
  { F,}wQ N  
template < typename T > \nT, NV11  
  struct result_1 >KXSb@  
  { s{x{/Bp(KK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F_0vh;Jo  
} ; TY}9;QL:  
' k[d&sR  
template < typename T1, typename T2 > +EG?8L,z  
  struct result_2 [)UL}vAO\q  
  { VsEMF i=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F;$z[z  
} ; 7 -yf  
} ; j"o8]UT/  
{"hX_t  
t;X  !+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #rnO=N8  
-DD2   
template < typename Func, typename aPicker > /NRdBN  
class binder_1 GBnf]A,^ @  
  { nv>|,&;  
Func fn; j_L1KB*  
aPicker pk; C3 >X1nU  
public : ^y:!=nX^  
I- oY@l`  
template < typename T > pIcvsd  
  struct result_1 HUUN*yikj  
  { &("HH"!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D >ax<t1K  
} ; Hw[(v[v  
2_i/ F)W  
template < typename T1, typename T2 > Sh&n DdF"  
  struct result_2 'MZX"t  
  { ?Pg{nlJvq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PNVYW?l  
} ; anLSD/'4W  
b5WtL+Z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} XIQfgrGZ  
BPRhGG|9j  
template < typename T > nO-1^HUl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D|m] ]B  
  { JBzRL"|  
  return fn(pk(t)); G-FeDP  
} 5X"y46i,H  
template < typename T1, typename T2 > O#[+= ^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G&ZpQ)  
  { ?[<C,w~$`  
  return fn(pk(t1, t2)); Op''=Ar#sh  
} =)tU]kp  
} ; Gp*U2LB  
7bcl^~lY  
, c3gW2E  
一目了然不是么? ^\|Hz\"*  
最后实现bind D9.H<.|36  
-<e8\Z`  
TNgf96) y  
template < typename Func, typename aPicker > X{2))t%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r(qAe{  
  { "p,TYjT?R  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); xnz(hz6  
} Th"0Cc)  
}<G"w 5.<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "^?|=sQ  
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。 gN"Abc  
`2}H$D  
十一. phoenix s^O>PEX&<I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u~ %xU~v  
C8^=7H EB  
for_each(v.begin(), v.end(), `{1` >5  
( kl4u]MyL#  
do_ f~bZTf  
[ <hG] f%  
  cout << _1 <<   " , " #L,>)XkjS  
] NR98I7  
.while_( -- _1), a3i;r M2  
cout << var( " \n " ) ~Ey)9phZK  
) 'dTJE--@  
); ur*a!U  
|n9q 4*dN  
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: i;+]Y   
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 PWErlA:58  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _4!SO5T  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \TchRSe  
>|Xy'ZR  
kd0~@rPL  
template < typename Cond, typename Actor > b \pjjb[  
class do_while 4i<V^go"  
  { BNA`Cc1VV  
Cond cd; , Oqd4NS  
Actor act; /K+GM8rtE  
public : L p(6K  
template < typename T > }Z^r<-N  
  struct result_1 4[q'1N6-  
  { ^Ob#B!=  
  typedef int result_type; 3WH"NC-O<  
} ; /Q|guJx  
4q<LNvJA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .)eJL  
.nGYx  
template < typename T > %+>t @F,GM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $x%3^{G  
  { j?eWh#[K"  
  do {'(1c)q>  
    { 0iy-FV;J  
  act(t); kqyV UfX$3  
  } )Fa6 'M  
  while (cd(t)); C3m](%?   
  return   0 ; >9?BJv2  
} ez2rCpA  
} ; K/^70;/!.  
d5b \kRr  
4tZnYGvqe  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (YOp  
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。 K9-?7X  
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。 0u,OW  
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。 fe,A\W&8  
下面就是产生这个functor的类: $ U~3$*R  
f;Cu@z{b  
c= f _  
template < typename Actor > sg=mkkD!g  
class do_while_actor =%wwepz6  
  { }Y{aVn&C  
Actor act; L%3m_'6QP  
public : xt{f+c@P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k3:8T#N>!O  
T3-8AUCK8?  
template < typename Cond > ^:c:~F6J  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'yrU_k,h  
} ; 4nIs+  
l}#z#L2,`  
IV#kF}9$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 KINKq`Sx  
最后,是那个do_ GpW5)a  
o*d+W7l  
e3|@H'~k  
class do_while_invoker VaLx-RX  
  { 8Gw0;Uu8D  
public : kO1.27D  
template < typename Actor > 4sj:%% UE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^CZ)!3qd1  
  { =f4v: j}'|  
  return do_while_actor < Actor > (act); q;XO1Se  
} z j[/~ I  
} do_; !A5UT-  
$U{ \T4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]+ \]2`?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?2;gmZd7  
最后来说说怎么处理break和continue i]qVT)j  
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 MKY  
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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