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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda XMb]&VvH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 juQ&v>9W)  
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, H..g2;D  
P3|_R HIb  
P7GuFn/p~2  
l`9<mL  
  class filler PW(4-H  
  { :V1ttRW}52  
public : eliT<sw8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _t<&#D~  
} ; N ]/ N}b  
q$)$?"  
+We_[Re`<  
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: >]N}3J}47g  
i0`<`qSQh  
*0>![v  
AR9D;YfR~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j)4:*R.Z]  
+_Nr a  
nn>1OO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ""cnZZ5)  
+a$'<GvP  
#/fh_S'Z  
O~t]:p9_  
二. 战前分析 `.3!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 kO:|?}Koc  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 d-e6hI4b  
Yud]s~N  
, 'WhF-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R=uzm=&nR  
  /* --------------------------------------------- */ ^mWOQ*zi;  
vector < int *> vp( 10 ); /Q h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {"X n`@Y  
/* --------------------------------------------- */ b~;gj^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -# 0(Jm'  
/* --------------------------------------------- */ @c&}\#;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N{L'Q0!  
  /* --------------------------------------------- */ H&K(,4u^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i}cqV B?r  
/* --------------------------------------------- */ 9>gxJ7pY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r{y&}gA  
l,cnM r^.W  
ks92-%;:  
up+W[#+  
看了之后,我们可以思考一些问题: v+a$Xh3Y~  
1._1, _2是什么? yV=Ku  
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。 p=F!)TnJN  
2._1 = 1是在做什么? BJGL &N  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5,/rh,?  
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。 3m RP.<=  
Dep.Qfv{-  
7.7aHt0  
三. 动工 ~>C@n'\lv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: VyQ@. Lm  
H CKD0xx  
;Du+C%  
? yL3XB>  
template < typename T > uSnG=tB  
class assignment 0 p  6  
  { V_b"^911r  
T value; 5`su^  
public : L eg)q7n  
assignment( const T & v) : value(v) {} >uVo 'S.  
template < typename T2 > ~s.~X5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0#\K9|.  
} ; i?+ZrAx>  
cd_\?7  
JbT+w \o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #2*l"3.$.R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pq8XCOllXx  
;U7o)A;  
k'O^HMAn!  
VaYL#\;c<  
  class holder <2b&AF{En  
  { r6 k/QZT  
public : O &DkB*-  
template < typename T > iBCZx>![;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Gn*cphb  
  { ]=X6* E*/E  
  return assignment < T > (t); s98Jh(~  
} _=,\uIrk  
} ; R _#x  
=;9 %Q{  
Hzm<KQ g  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?D 8<}~Do  
EPEy60Rx5  
  static holder _1; M%(B6};J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 D~~"wos  
'gBns  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); isU7nlc!  
而不用手动写一个函数对象。  :P,g,  
L7kNQ/  
qp#Is{=m  
36]pE<  
四. 问题分析 \!O3]k,r  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 UA>3,|gV1  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 i}&&rr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \"]KF8c^_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 eBlWwUy*6f  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 gMXs&`7P  
]~a;tF>Fw  
五. 问题1:一致性 &%@e6..Ex  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| rV{:'"=y-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1omjP`]|,  
TJYup%q  
struct holder Q#kSp8  
  { }j+Af["W?  
  // (Dat`:  
  template < typename T > 3H^0v$S  
T &   operator ()( const T & r) const F747K);_  
  { d_v]mfUF  
  return (T & )r; ko-3`hX`  
} [j3-a4W u  
} ; Za[ ?CA  
0o2*X|i(  
这样的话assignment也必须相应改动: "Wz8f  
fAEgrw%Ti  
template < typename Left, typename Right > ni2GZ<1j  
class assignment q fc:%ks2  
  { % w\   
Left l; ]izrr  
Right r; uez"{_I  
public : b]0]*<~y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LDDg g u   
template < typename T2 > 9f(0 qa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } DB~3(r?K  
} ; .j et0w  
`}r)0,Z}3  
同时,holder的operator=也需要改动: xL&evG#  
LiG!xs  
template < typename T > pwF+ZNo  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %>p[;>jW  
  { G_m$?0\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]!c59%f=  
} \T'.b93~B  
|~K 5]  
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。 N>TmaUk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Y YE{zU  
o*k.je1  
return l(rhs) = r; /M : 7  
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。 qw?Wi%t(x8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -/V,<@@T  
*&vlfH  
template < typename Tp > 1 5heLnei  
class constant_t k!Ym<RD%N  
  { c;X%Ar  
  const Tp t; E ,kDy:  
public : Y9 /`w@"v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #ORZk6e  
template < typename T > $#z-b@s=B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (jyT9'*wAT  
  { /IxoS  
  return t; eS`ZC!W   
} R7o'V* d  
} ; /3`yaYkSh  
{g C?kp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ; Sd== *  
下面就可以修改holder的operator=了 "[QQ(]={  
u Gmv`R_  
template < typename T > <~ Dq8If  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  ?v z[Zi  
  { BS.5g<E2q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); AqA.,;G  
} >]L\Bw  
xA'RO-a}h  
同时也要修改assignment的operator() :' =le*h  
ptc.JB6  
template < typename T2 > 0$qK: ze  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dfA2G<Uc  
现在代码看起来就很一致了。 _v#Vf*#  
Zt"#'1  
六. 问题2:链式操作 \N%L-%^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :hBLi99 o  
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。 aMJW__,  
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。 2/iBk'd  
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。 XtZeT~/7RT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]Sey|/@D  
!b"2]Qv  
template < typename T > %ws@t"aER  
struct result_1 6Y%{ YQ}s|  
  { ^, &'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /HE{8b7n3F  
} ; ~eZ]LW])  
Z,~PW#8<&  
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: {/|tVc63  
;=UkTn}N?l  
template < typename T > z',f'3+  
struct   ref HEk{!Y  
  { ,rNv}  
typedef T & reference; .MS41 E!  
} ; =o )B1(v@.  
template < typename T > rQ-,mq  
struct   ref < T &> Rb_%vOM  
  { y&W3CW\:  
typedef T & reference; cCuK?3V4K  
} ; O@>ZYA%  
N}ugI`:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?{;7\1 [4  
IkuE|  
template < typename T > X%98k'h.y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?orLc,pU^  
  { ^H!45ph?Jc  
  return l(t) = r(t); 9'=ZxV  
} 5^97#;Q;J"  
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。 [#SiwhF|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c :2w(BVi  
":_~(?1+  
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 !{?<(6;t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +,_%9v?3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  K,o&gY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7.*Mmx~]=  
最后的布局是: &u4;A[- R  
                Add Y6`^E  
              /   \ "?G?G'yK>  
            Divide   5 J)EL<K$Z[  
            /   \ YmwXA e:  
          _1     3 :CsrcT=  
似乎一切都解决了?不。 )!lx'>0>  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 pupt__NZ)n  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 pE {yVs  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 4$y P_3  
Yy{(XBJ~%t  
template < typename Right > KRM:h`+-.-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const S "/-)_{  
Right & rt) const Os/?iGlD*E  
  { 'A,)PZL9i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R:`)*=rL%  
} +xuj]J  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $=5kn>[_Z%  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 e0M'\'J  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 `|<? sjY  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 d5"rCd[  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Ki>XLX,er=  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 25;(`Td 5  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 2Z-QVwa*U  
AHU =`z  
template < class Action > .JBTU>1]_n  
class picker : public Action *LEI@  
  { MnP+L'|  
public : B2Kh~Xd  
picker( const Action & act) : Action(act) {} X.V4YmZ- ;  
  // all the operator overloaded */OKg;IMi  
} ; B%WkM\\!^  
i}O.,iH  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 G8.nKoHv7x  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: !tSh9L;<O  
d+nxvh?I8  
template < typename Right > c=D~hzN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I 9<%fv  
  { @V Sr'?7-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :_h#A }8Xd  
} Fd#Zu.Np  
VV/aec8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > " H]R\xp  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 mRy0zN>?  
,hWuAu6.L  
template < typename T >   struct picker_maker {mB!mbr  
  { }S;A%gYm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M}$Td_g  
} ; K,,'{j2#f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 89m9iJ=  
  { ?z0W1a  
typedef picker < T > result; y@<&A~Cl^  
} ; V}ls|B$Y  
|'j,|^<  
下面总的结构就有了: }nptmc  
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。 ('2Z&5  
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。 TUARYJ6=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $WO{!R  
至此链式操作完美实现。 @}s EP&$  
dsg-;*%  
/I:&P Pff  
七. 问题3 YRCOh: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。 ByacSN  
z3{Cp:Mn  
template < typename T1, typename T2 > Lf`<4 P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v SY YetL  
  { 1--Ka& H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); eCiI=HcW;  
} L#S|2L_hC  
CaVVlL  
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: >uYU_/y$2  
x.sC015Id  
template < typename T1, typename T2 > uDLj*U6L  
struct result_2 T uC  
  { ,20l` :  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L4ZB0PmN'  
} ; i.^:xZ  
&UNQ4-s  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 1B@7#ozWA?  
这个差事就留给了holder自己。 ?Iu=os>*  
    Pj_*,L`mZ  
{q^UWv?1  
template < int Order > 9ji`.&#  
class holder; =mSu^q(l  
template <> 'hFL`F*  
class holder < 1 > S|fb'  
  { biS{.  
public : csA-<}S5]b  
template < typename T > @1i<=r  
  struct result_1 Ro;I%j  
  { R:rols"QM  
  typedef T & result; @<&u;8y-Cn  
} ; _h 6c[*  
template < typename T1, typename T2 > c7.M\f P  
  struct result_2 p K ^$^*#  
  { Xc4zUEO9  
  typedef T1 & result; <+<Nsza  
} ; /(?s\}O  
template < typename T > //RD$e?h~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t*)!BZ  
  { yMC6 Gvp  
  return (T & )r; de;CEm<n  
} Vt,P.CfdC  
template < typename T1, typename T2 > !N!AO(Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )Cat$)I#,  
  { qj4jM7  
  return (T1 & )r1; w"W;PdH)  
} P#V}l'j(<a  
} ; lPrAx0m13%  
>x6)AH.  
template <> 5tk7H2K^<  
class holder < 2 > *!j!o%MB  
  { $/$Hi U`.  
public : 6J">@+  
template < typename T > F%.UpV,  
  struct result_1 64vj6 &L  
  { y0p\Gu;3j  
  typedef T & result; a!f71k r  
} ; ^Pah\p4bj  
template < typename T1, typename T2 > +~=j3U  
  struct result_2 4P"XT  
  { LXZI|K[}k  
  typedef T2 & result; G&t|aY-   
} ; 7#SfuZ0@  
template < typename T > x&"P^gh)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p/G9P +?  
  { 5m;BL+>YE  
  return (T & )r; GDb V y)&  
} 6G}4KGQc  
template < typename T1, typename T2 > 73nM9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `sg W0Uf  
  { nwzyL`kF  
  return (T2 & )r2; ))nTd=  
} oKH+Q6S:  
} ; ru~!;xT  
bAy\Sr #/  
!R gj'{  
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> >。 mD|Q+~=|e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dK0H.|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _'<FBlIN  
e{3%-  
return l(i, j) = r(i, j); >&k`NXS|V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $=`d[04  
%;|dEY  
  return ( int & )i; AX{7].)F  
  return ( int & )j; U9*< dR  
最后执行i = j; /8<c~  
可见,参数被正确的选择了。 k8l7.e*  
w9mAeGyE  
\Lg4Cx  
WJ LqH<  
%|1s9?h7\  
八. 中期总结 9XhH*tBn7(  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: M%RH4%NZ0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &pR 8sySu  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TA qX f_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l?YO!$  
8EX?/33$  
3g5r}Ug  
0Wc_m;  
2m} bddS  
I?Z"YR+MQ  
九. 简化 ,el[A`b  
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。 W$`#X  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U0iV E+)Bt  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: jw 5 U-zi  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HL dHyK/S  
  +-*/&|^等 X[f)0w%  
2. 返回引用。 c-!3wvt)  
  =,各种复合赋值等 B(5>H2  
3. 返回固定类型。 ^SW9J^9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K4+|K:e  
4. 原样返回。 k*!iUz{]  
  operator, +@H{H2J4  
5. 返回解引用的类型。 M{jq6c  
  operator*(单目) YpRhl(|  
6. 返回地址。 GV28&!4sS  
  operator&(单目) p )]x,F  
7. 下表访问返回类型。 & JJ*?Dl  
  operator[] tkkh<5{C   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r. (}  
  operator<<和operator>> 7$t['2j3  
wA)n ryXV  
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。 OVc)PMp  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2-W y@\  
euW   
template < typename Left > ;t,v/(/3  
struct value_return 3 TTQf f  
  { zSu,S4m_;  
template < typename T > wXKt)3dmu  
  struct result_1 E7_OI7C  
  { '#e T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {E7STLQ_%  
} ;  qmenj  
LR\8M(rtvH  
template < typename T1, typename T2 > ET 0(/Zz  
  struct result_2 -YmIRocx  
  { 2JcP4!RD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8OO[Le]1  
} ; U0srwt97S  
} ; &\Lu}t7Ru  
12_ 7UWZ"  
8G9( )UF.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %+<1X?;,Fq  
#};Zgixo$  
下面我们来剥离functor中的operator() };EB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 065=I+Vo  
0PsQ 1[1  
return l(t) op r(t) DyA /!%g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]mUt[Yy:z  
return op l(t) fny6`_O  
return op l(t1, t2) ; sqxFF@  
return l(t) op zK{}   
return l(t1, t2) op ?r5a*  
return l(t)[r(t)] r .6?|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,?Zy4-  
='_3qn.  
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: i\gt @  
单目: return f(l(t), r(t)); 79-5 0}A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); x; -D}#  
双目: return f(l(t)); }UQ,B  
return f(l(t1, t2)); !c-MC|  
下面就是f的实现,以operator/为例 j]]5&u/l  
qDhZC*"9#D  
struct meta_divide X8?@Y@  
  { AZA5>Y  
template < typename T1, typename T2 > @$ lX%p>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) g jzWW0C  
  { Dhfor+Epy  
  return t1 / t2;  6pfkv2.}  
} {XUSw8W'  
} ; kBk2mMZ  
9 `q(_\x  
这个工作可以让宏来做: R rYNtc  
<F"G~.^ *s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?4Fev_5m  
template < typename T1, typename T2 > \ 5p5"3m;M7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; e"XolM0IM  
以后可以直接用 Wm5[+z|2?9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) QnS#"hc\a  
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 w^YXnLLJG  
(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。。。) V[kn'QkWv  
UQ7La 7"  
vv<\LN0  
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 -yg;,nCg  
 yOvV"x]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M"u=)CT  
class unary_op : public Rettype v0tFU!Q%  
  { yf`_?gJ6d  
    Left l; ;C , g6{  
public : !M9mX%UQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =MD)F  
PxvxZJf$@  
template < typename T > Yl?s^]SFU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :,j^ei  
      { b9 li   
      return FuncType::execute(l(t)); <w8H[y"c  
    } ImH9 F\  
N2k{@DY  
    template < typename T1, typename T2 > A )CsF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,1lW`Krx  
      { '&K' 0qG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); QMrH%Y  
    } 7.g,&s%q  
} ; \u[5O@v#  
!8W0XUqh+  
X.,R%>O}`P  
同样还可以申明一个binary_op a|3+AWL%  
>9#) obw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =?wDQ:  
class binary_op : public Rettype px+]/P <dX  
  { ,@ f|t&  
    Left l; W$J.B!O  
Right r; h^`@%g9 S  
public : MBKF8b'k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kApDD[ N  
8oRq3"  
template < typename T > ui|6ih$+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ) .' + {  
      { p|a`Q5z!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F{.g05^y  
    } *-q &~  
]W~M?1 }  
    template < typename T1, typename T2 > v4uQ0~k~X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?:l:fS0:{  
      { 5INw#1~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +>[zn  
    } ;'Z"CbS+  
} ; -4F}I3I  
T('rM :)/  
NE) w$>0M  
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 Dvl\o;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 XbFo#Pwk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -HuIz6  
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。 HJpx,NU'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?6x&A t  
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。。。 yGC HWP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }NdLd!  
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) |o(te  
下面是修改过的unary_op DZb0'+jQ  
aM,g@'.=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2~r2ErtS  
class unary_op 6Rq +=X  
  { e},:QL0X  
Left l; xt`a":lru  
  HL>l.IG?  
public : EUH9R8)  
w Bm4~ ~_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s*i,Ph  
Lk^bzW>f  
template < typename T > <pS#wTsN4%  
  struct result_1 @$$ J}~{  
  { gf4Hq&Rf  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; qvhG ^b0h  
} ; Ep')@7^n  
pjSM7PhQ  
template < typename T1, typename T2 > ?G]yU  
  struct result_2 #,})N*7  
  { gQY`qz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _ |HA\!  
} ; 9Q\B1Q  
_25PyG  
template < typename T1, typename T2 > =>A}eR1Y   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BZXee>3"  
  { t 0p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); '9<8<d7?  
} r4K%dx-t  
HyYJ"54  
template < typename T > q%/.+g2-\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AAB_Ytf  
  { ,MHF  
  return OpClass::execute(lt(t)); o`'4EVw*  
} I\j-  
w&]$!g4  
} ; `7V1 F.\  
>^<;;8Xh  
i-dosY`81  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug YX3NZW2i  
好啦,现在才真正完美了。 BuC\Bd^0  
现在在picker里面就可以这么添加了: L"jjD:  
r]~]-VZ/  
template < typename Right > s(L!]d.S$y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const As tuM]  
  { c5i7mx:.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #X'su`+  
} 3qV\XC+  
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。 37M,Os1(  
']OT7)_  
Hf30ve}  
uo|:n"v  
RgM=g8}M  
十. bind ~rAcT6#  
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。 V^}$f3\B  
先来分析一下一段例子 6bf!v  
 5pHv5e  
V;~\+@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Lo}/k}3Sx  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -h8Z@r~a/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6D{70onY+  
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。 * $1F|G  
我们来写个简单的。 X>]<rEh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yRQNmR;Uy  
对于函数对象类的版本: #}tdA( -  
X1V~.k vt)  
template < typename Func > hOdU%  
struct functor_trait 2G3Hi;q18  
  { ^R7X!tOq4  
typedef typename Func::result_type result_type; I: MrX  
} ; uOd1:\%*  
对于无参数函数的版本: 0+w(cf~6  
gh^w !tH3  
template < typename Ret > C!^;%VQ}d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =i/ r:  
  { ]{ch]m  
typedef Ret result_type; tWTC'Gx-J  
} ; \3F)M`g  
对于单参数函数的版本: E^pn-rB  
} R hSt]  
template < typename Ret, typename V1 > l$W)Vk<B(T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?1eu9;q\*  
  { r,L`@A=v  
typedef Ret result_type; jpMMnEVj6P  
} ; 4 .(5m\s!  
对于双参数函数的版本: uY3#,  
@;S)j!m`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =<ht@-1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6G_{N.{(  
  { )M7~RN  
typedef Ret result_type; <9;X1XtpI  
} ; Ngm/5Lc  
等等。。。 z38Pi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s)sT\crP@  
[DtMT6F3  
template < typename Func > Z 2$S'}F  
struct func_return z 5~X3k7  
  { Pb59RE:7V  
template < typename T > 8CvNcO;H0  
  struct result_1 m/,8\+  
  { GQE7P()  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a%/x  
} ; rDc$#  
v|3mbApv  
template < typename T1, typename T2 > WaE%g   
  struct result_2 z`]:\j'O3"  
  { N Zwi3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ov.oyke4  
} ; J*^ i=y  
} ; D8$4PT0u  
$?pfst~;O  
ykGA.wo7/P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d zV2;  
@%^h|g8>Fu  
template < typename Func, typename aPicker > W&&C[@Jd3  
class binder_1 1{qG?1<zZ6  
  { }L^PZS@Jf  
Func fn; 7!6v4ZA  
aPicker pk; y+Bxe )6^V  
public : )cm^;(#pV  
)R"UX:Q>  
template < typename T > =:H EF;!  
  struct result_1 `2q]ju  
  { &m TYMpA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $ ]^Io)}f@  
} ; 5R1? jlm  
(Q.I DDlr  
template < typename T1, typename T2 > }|znQ3A2\l  
  struct result_2 l o- 42)  
  { =^)$my\C:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SkU9iW(k  
} ; N#X* 0i"  
i> {0h3Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @U =~ c9  
gaE8\JSr  
template < typename T > RXO5p d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >#Bu [nD%  
  { zN\C  
  return fn(pk(t)); KJt6d`ZN  
} +zl [C  
template < typename T1, typename T2 > xb&,9Lxd|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5BM6Pnle  
  { X*&Thmee  
  return fn(pk(t1, t2)); MK!Aq^Jz  
} !H6X%hlk  
} ; 0J;Qpi!u2v  
9LOq*0L_:  
hF5(1s}e$  
一目了然不是么? LK>;\BRe?  
最后实现bind gMU%.%p2  
7(<r4{1?  
_k(&<1i  
template < typename Func, typename aPicker > ]?Q<lMG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >g{b'Xx  
  { p>W@h*[6w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pLMaXX~4_  
} LQ||7>{eX  
)C rsm&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [?2,(X0yh1  
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。 KfQR(e9n   
$JiypX^DOP  
十一. phoenix ]y"=/Nu-Ja  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .P ??N  
8,&Y\b`..  
for_each(v.begin(), v.end(), bb-u'"5^]  
( O! _d5r&,  
do_ KNOVb=# f_  
[ 2M+ *VO  
  cout << _1 <<   " , " CKC5S^Mx  
] A5sz[k  
.while_( -- _1), J58S8:c  
cout << var( " \n " ) XS.*CB_m_  
) vr_Z0]4`C9  
); ?R4%z2rcW  
6<f(Zv? I  
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: @\a~5CLN  
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 ,MG`} *N}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }R_Rw:W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d\r-)VWSr"  
F]s:`4  
x1}Ono3"T  
template < typename Cond, typename Actor > Uyd'uC  
class do_while pB7^l|\]  
  { 4Ofkagg  
Cond cd; A-YW!BT4  
Actor act; 4EaxU !BT  
public : .sKfwcYu4  
template < typename T > /+m2|Ij(  
  struct result_1 pv"s!q&  
  { |AS<I4+&  
  typedef int result_type; z8xBq%97us  
} ; 6.6?Rp".  
NB-%Tp*d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R{Cbp=3J  
y>^0q/=]?O  
template < typename T > 2W#^^4^+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SnM^T(gtS3  
  { @7{.err!  
  do  , YlS  
    { aDu[iaZ  
  act(t); n98sY+$-z  
  } ~Bi%8G  
  while (cd(t)); 2HF`}H)H  
  return   0 ; Z_[L5B]Gwd  
} !-ZY_  
} ; 1X9J[5|ll  
|f(*R_R  
"akAGa!V+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Zx7aae_{  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 c6SXz%'k  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 jINI<[v[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )UyJ.!Fly  
下面就是产生这个functor的类: '6L@l  
U=5~]0g  
M4% 3a j  
template < typename Actor > "{zqXM}:C  
class do_while_actor ImbA2Gcs  
  { ;^|):x+O  
Actor act; 6{yn;D4  
public : _'*(-K5&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r`< x@,  
8q; aCtei  
template < typename Cond > %P:|B:\<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [6Sk>j  
} ; vG\ b `  
@jrxbo;5  
^)C#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ew]G@66  
最后,是那个do_ 7nP{a"4_  
W_,7hvE?"H  
KL$>j/qT  
class do_while_invoker W>: MK-_ J  
  { NQqNBI?cr  
public : `,4@;j<^@  
template < typename Actor > Bx6,U4o*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '`f+QP=`  
  { C &y 2I  
  return do_while_actor < Actor > (act); c;zk{dP   
} |nGv:= H@  
} do_; rmr :G  
?Mn~XN4F_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ze21Uj1x*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 COmu.'%*  
最后来说说怎么处理break和continue s!>9od6^  
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。 VE}r'MBk  
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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