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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;VNMD 6H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @qjfZH@  
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, ]M[#.EX  
HJ[/|NZU$  
3g~^[&|i  
0}FOV`n  
  class filler HU-QDp%*r7  
  { ~$f;U  
public : "/6:6`J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {W~q z^>u4  
} ; xD /9F18  
!>`N$-U X  
|*Yf.-  
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: e9Pk"HHl  
=rQP[ICs!  
EVUq--)~  
}KKY6D|d>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %#Z/2<_  
za9)Q=6FD  
d90Z,nex  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 NU\ 5{N<  
o/ mF #  
~h=X8-D  
zYv#:>C8  
二. 战前分析 GF:`>u{C  
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。 #:|+XLL  
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 ror|R@;y  
5,;`$'?a%  
16EVl~LN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u=NS sTP&  
  /* --------------------------------------------- */ "ZHtR/;  
vector < int *> vp( 10 ); dg7=X{=9jv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5P h X"7  
/* --------------------------------------------- */ BH@)QVs-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $ RwB_F  
/* --------------------------------------------- */ #4h+j%y[H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EIbXmkHl<  
  /* --------------------------------------------- */ %=<IGce  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); iH2n.M "  
/* --------------------------------------------- */ L]hXp t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FNQX7O52  
zT* .jv  
25|8nfeC5  
^, i>'T  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ekm7 )d$  
1._1, _2是什么? R,!Q Zxmg  
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。 QIn/,Yd  
2._1 = 1是在做什么? /<3<. ~  
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。 XfzVcap  
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。 5[9 bWB{  
"?GebA  
>7U>Yh  
三. 动工 Bl1Z4` 3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8{Fm[ %"  
@TA9V@?)  
do>"[RO  
4oXbPr>  
template < typename T > +>g`m)?p  
class assignment =vh8T\  
  { z&$/EP-  
T value; dYojm1MQ  
public : Q7o5R{.oJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} F[7x*-NO-  
template < typename T2 > gCVryB@z2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d2ENm%q*PX  
} ; =OV2uq  
W*xX{$NL  
3|@t%K  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =j /hl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vV`|!5x  
.Nx W=79t  
[ij,RE7,T  
-lRhz!E]  
  class holder r7!J&8;{K  
  { FX,$_:f6Y  
public : +ydm,aKk  
template < typename T > 8]0:1 {@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8!h'j  
  { m<3v)R[>  
  return assignment < T > (t); 76#.F  
} L,-u.vV  
} ; VZA3IbK}  
0v"&G<J  
? Ekq6uz\)  
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: eZO9GMO  
0B0G2t&hr  
  static holder _1; %N~C vN@T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <e6=% 9  
6|;0ax4:P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K ar~I  
而不用手动写一个函数对象。 -%uy63LbHF  
!J.rM5K  
$M]%vG  
9Nl* 4  
四. 问题分析 %9c|%#3  
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。 12r` )  
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。 `5"/dC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W<gD6+=8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @&/\r 7 '  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 uaQ&&5%%J  
|qL;Nu,d  
五. 问题1:一致性 TSyzdnMvz  
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?| /;UTC)cJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I>m;G `  
\FI^ Vk  
struct holder !=M/j}  
  { iE{Oit^aG  
  // .D@/y uV  
  template < typename T > oBUh]sR{.  
T &   operator ()( const T & r) const O`[]xs  
  { @c"yAy^t  
  return (T & )r; f sX;Nj]  
} ]]V^:"ne  
} ; U~g@TfU;  
O&P>x#w  
这样的话assignment也必须相应改动:  'O1.6*K  
)% |r>{  
template < typename Left, typename Right > ` t\z   
class assignment :+pPr Gj"  
  { Fr/QW7B5  
Left l; s@M  
Right r; 7+] F^ 6  
public : LsotgQ8   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "w1(g=n  
template < typename T2 > 3&'R1~Vh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @S}|Ccfc_  
} ; #y`k$20"  
^k9rDn/AW  
同时,holder的operator=也需要改动: K#U{<pUP  
h=wf>^l  
template < typename T >  bn|DRy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i-Ljff  
  { "] 9_Fv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a j_:|]j  
} Kk56/(_S  
%[+/>e/m  
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。 qSCTFJ0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4jD\]Q="1  
$u- lo|  
return l(rhs) = r; {C,  #rj  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 a#6,#Q"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8ST~$!z$  
t"#lnG!G  
template < typename Tp > k4* ! Q_A  
class constant_t pJ$(ozV  
  { j?d!}v  
  const Tp t; \j/}rzo]  
public : -<12~HKK::  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} PH{ c,  
template < typename T > <y'qo8oqF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y>&VtN{E  
  { ?RqTbT@~  
  return t; !c v6 #:  
} u<J2p?`\&`  
} ; SSo~.)J  
.w=:+msL{(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G-ZrM  
下面就可以修改holder的operator=了 MH2OqiCI  
HK=CP0H  
template < typename T > RbyF#[}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Zt7hzW  
  { 8p3ZF@c~ t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vC s6#PR$  
} K7y!s :rg!  
s-Q7uohK  
同时也要修改assignment的operator() =ulr_i%Xs  
;N9n'Sq4  
template < typename T2 > QGu7D #%|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $&c<T4$d  
现在代码看起来就很一致了。 P((S2"D<4  
A;b=E[i v  
六. 问题2:链式操作 CAA tco5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 zLE>kK  
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。 ]wJ}-#Kx  
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。 @|jKO5Y  
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。 ?nj"Ptzs  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y8{T.\%\+  
"{,\]l&o  
template < typename T > n$}R/*  
struct result_1 3W%f#d$`  
  { ..v@Q%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )F=JkG  
} ; p3>Q<  
JMl ,  N  
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: iqc4O /  
@+QYWh'  
template < typename T > ir( -$*J  
struct   ref {Zd)U "  
  { UeutFNp  
typedef T & reference; %Q>~7P  
} ; uyS^W'fF  
template < typename T > Q 37V!  
struct   ref < T &> ~_/<PIm  
  { {+9^PC_hm;  
typedef T & reference; sM);gI14  
} ; 9Y!0>&o  
A>ug'.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )- Wn'C'Z  
p4<M|1Z&  
template < typename T > Q8M:7#ySji  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4F1.D9u  
  { '>S8t/  
  return l(t) = r(t); l>[QrRXiSN  
} etQx>U  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 TV[6+i*#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5KA FUR0  
a3(7{,Ew  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 3f7t%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Hz;jJ&S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nEZ-h7lzl(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =%#$HQ=  
最后的布局是: _ z"ci$[  
                Add Sx4UaV~"  
              /   \ nJM9c[Ou^H  
            Divide   5 T[8"u<O96  
            /   \ fs)q7 7g  
          _1     3 nfCd*f  
似乎一切都解决了?不。 :g]HB ,78  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 pyb}ha  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^r?sgJ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: VUg~[  
l5N\> q  
template < typename Right > \I o?ul}za  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yg]nS<K~4  
Right & rt) const _ UVX  
  { dBD4ogo1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^F{)&#4  
} 8d*<Aki?;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \Kzt*C-ZH  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 WriJco<v  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 =[tls^  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 hvv>UC/  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 :R_#'i  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? FO3eg"{N  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: `sp'Cl!  
J9KLO=  
template < class Action > _-yF9g"I  
class picker : public Action ur"e F  
  { s R0e&Y  
public : Lq8Z!AIw>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} odT7Gq  
  // all the operator overloaded Le$u$ulS  
} ; 3~1lVU:  
" ih>T^|  
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。 0tm "kzy  
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: 3x;y}:wQa  
zZjLt1  
template < typename Right > OTjryJ^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const < $?}^ 0R  
  { V;+$/>J`vB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QT&Ws+@ s{  
} y2hFUq  
vgbjvyfN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ';T5[l,  
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。 ,8-_=*  
v]Q_  
template < typename T >   struct picker_maker aKFA&Xnsl  
  { XTXo xZ#w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9QQ@Y}  
} ; )Ai%wCzw*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [<1+Q =;  
  { ;7=J U^@D@  
typedef picker < T > result; E#F9<=mA)  
} ; TOF62,  
TdOWdPvYj  
下面总的结构就有了: yt#;3  
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。 lNeF>zz  
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。 9^*YYK}%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !U~#H_  
至此链式操作完美实现。 ex!w Y  
+ d)~;I$  
`} Zbfe~  
七. 问题3  p:>?  
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。 8PVs!?Nne  
Dj&bHC5%  
template < typename T1, typename T2 > |}y}o:(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W%ZU& YBc  
  { Uht:wEr  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |}.B!vg(4  
} wgP3&4cSUc  
T@.m^|~  
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: ={vtfgxl  
f9=X7"dzP  
template < typename T1, typename T2 > x9 L\"  
struct result_2 n\al}KG  
  { .-6s`C2 Y}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; T.N7`  
} ; \@" . GM%  
/1 %0A  
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? YHtI%  
这个差事就留给了holder自己。 `%I{l  
    rX d2[pp  
ghR]$SG  
template < int Order > PBnn,#  
class holder; !+ hgKZ]  
template <> 717m.t,x  
class holder < 1 > w:@M|O4`  
  { 1h0ohW  
public : S.>9tV2Ca  
template < typename T > #$)rwm.jW?  
  struct result_1 CrQ& -!Eh  
  { ADUI@#vk  
  typedef T & result; Nn\\}R  
} ; .]l2)OlLQ  
template < typename T1, typename T2 > WX"M_=lc-@  
  struct result_2 ?q&mI*j!  
  { ]}c=U@D,9  
  typedef T1 & result; @= 9y5r  
} ; G\AQql(f4  
template < typename T > dPX>A4wp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {<BK@U  
  { P6'I:/V  
  return (T & )r; |mA*[?ye@  
} \H12~=p`B  
template < typename T1, typename T2 > Ww4G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :AGQkJb  
  { E/ )+hK&  
  return (T1 & )r1; 8r,%!70  
} @h3)! #\ N  
} ; "G(/MT^C  
AV! cCQ  
template <> [RuY'  
class holder < 2 > =,]M$M  
  { PS1~6f"D  
public : 5E=Odep`  
template < typename T > r2w7lf66!  
  struct result_1 >fQN"(tf  
  { + k:?;ZG  
  typedef T & result; 0<k!F3=  
} ; qo|iw+0Y  
template < typename T1, typename T2 > XPKcF I=  
  struct result_2 (#lS?+w)  
  { ,//=yW  
  typedef T2 & result; IgJC>;]u  
} ; 6 [E"  
template < typename T > @RW%EXKt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3.Kdz}  
  { 9m4|1)  
  return (T & )r; i=@*F$,  
} 471}'3  
template < typename T1, typename T2 > ~ .-'pdz%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^` THV  
  { ^<-SW]x  
  return (T2 & )r2; M:E#}(  
} |1R @Jz`  
} ; C/G[B?:h  
8qveKS]vZ  
YR2/`9s\QJ  
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> >。 ?*=Jq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *6DKU CA/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: TzJN,]F!M  
|n;7fqK  
return l(i, j) = r(i, j); r>\.b{wI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =9-c*bL  
'1<QK  
  return ( int & )i; gqd#rjtfz  
  return ( int & )j; X@rAe37h+  
最后执行i = j; :O2N'vl47A  
可见,参数被正确的选择了。 NT0q!r/!  
b.(^CYYQ  
hE${eJQ| U  
rE 8-MB  
L`6`NYR  
八. 中期总结 QMP:}  
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: V! p;ME  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Jh1fM`kB5K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }tN"C 3)@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u56cT/J1  
c)?y3LX  
qmhHHFjQ  
?]S*=6  
kq+L63fZ  
zKo,B/Ke4  
九. 简化 wXe.zLQ  
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。 A#}IbcZ|b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ad(j&P  
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: sqhM[u k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $P$OWp?b  
  +-*/&|^等 pnWDsC~)  
2. 返回引用。 W>.qGK|l  
  =,各种复合赋值等 bTJ7RqL  
3. 返回固定类型。 lq74Fz&(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5^qI6 U  
4. 原样返回。 R"jX9~3Ln  
  operator, czafBO6  
5. 返回解引用的类型。 \7RP6o  
  operator*(单目) B|tP3<  
6. 返回地址。 EyhQjs aT  
  operator&(单目) !^w+<p  
7. 下表访问返回类型。 u?!p[y6  
  operator[] LaRY#9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 opKtSF|)  
  operator<<和operator>> v q|W&  
=4G9ev 4  
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。 {=TD^>?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _("{fJ,A  
h-V5&em"_  
template < typename Left > ^XV$J-  
struct value_return F[LBQI`zq  
  { > >p3#~/  
template < typename T > CQS34&G$a  
  struct result_1 koFY7;_<?  
  { N/(&&\3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bV}43zI.  
} ; L0}"H .  
Rh iiQ  
template < typename T1, typename T2 > dAR):ZKq?  
  struct result_2 fn)c&|aCt  
  { 7tJPjp4l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9M<{@<]dm  
} ; |+%K89W  
} ; dF"Sz4DY#  
0GEK xV\F  
UW!!!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait CtS*"c,j  
D{~I  
下面我们来剥离functor中的operator() 42mdak}\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: npZ=x-ce  
xDm^f^}>  
return l(t) op r(t) >zVj+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |\J8:b> }  
return op l(t) [;%qxAB/_  
return op l(t1, t2) 1jpcoJ@s  
return l(t) op 46Vx)xX  
return l(t1, t2) op gq!| 0  
return l(t)[r(t)] j'g':U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Vv#|% ^0  
B[}#m'Lv  
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: adRvAq]mA  
单目: return f(l(t), r(t)); va[@XGaC3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 30bScW<08  
双目: return f(l(t)); [kaj8  
return f(l(t1, t2)); ;b-Y$<  
下面就是f的实现,以operator/为例 Tapj7/0`  
w-LMV>+6|  
struct meta_divide ] X%T^3%G  
  { Ep)rEq6  
template < typename T1, typename T2 > S jgjGJw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fL>>hBCqC  
  { B_$hi=?TTd  
  return t1 / t2; ]lV\D8#  
}  !*5vXN  
} ; 2|8e7q:+*  
;Sl]8IZ  
这个工作可以让宏来做: }}y~\TB~}  
=8#$'1K,v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b\& |030+  
template < typename T1, typename T2 > \ dz3chy,3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s~V%eq("}  
以后可以直接用 h2<Y*j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) EFSln*|  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 lB3@ jF  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) g:V8"'  
?Zu2=<DU  
SFP%UfM<  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 d)d\h`=Z  
99)md   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IWc?E  
class unary_op : public Rettype 6_1v~#  
  { `IN/1=]5  
    Left l; anxZ|DE  
public : AT$eTZ]M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (nL''#Ka  
OcWy#,uC  
template < typename T > ] /w: 5o#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yCC.j%@  
      { H & L  
      return FuncType::execute(l(t)); vOMmsU F  
    } zPWJ=T@N  
?2LRMh")$  
    template < typename T1, typename T2 > UM[<v9NWE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _\mMgZu  
      { EkWipF(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v uP.V#  
    } m 3k}iIU7  
} ; hqr V {c  
)3 C~kmN7  
p:g`K# [F  
同样还可以申明一个binary_op c^Y&4=>T  
Ro1b (+H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^ hoz<Ns  
class binary_op : public Rettype I"AgRa  
  { ciQG.]  
    Left l; ~x}/>-d  
Right r;  +=Xgi$  
public : YS7R8|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tp4/c'w;)J  
AL(YQ )-Cg  
template < typename T > i]sz*\P~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r&qF v)0!`  
      { IYb%f T  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e<Pbsj  
    } 9t`   
`/+%mKlC|[  
    template < typename T1, typename T2 > kZ^}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y%1 J[W  
      { 67916  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s*blZdP  
    } kB`t_`7f  
} ; c_oI?D9  
i Eh -  
O^tH43C  
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 }M9R5!=q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Qf?5"=:#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) UD 0v ia  
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。 iGCA>5UE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m %mA0r  
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。。。 >o\s'i[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 u!iBAr5  
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) Yn0l}=, n  
下面是修改过的unary_op C&d%S|:IR  
vkQ81PEt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pWU3?U  
class unary_op q(N2 #di  
  { :j sa.X  
Left l; }8+rrzMUB  
  pI__<  
public : )+' De  
. kv/db  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;=&D_jGf]  
T?p' R  
template < typename T > AixQR[Ul*c  
  struct result_1 Y Mes314"  
  { bp'qrcFuiL  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |2!!>1k  
} ; SAuZWA4g[  
lkj^<%N"r  
template < typename T1, typename T2 > w&A &BE^O/  
  struct result_2 3' HtT   
  { cBgdBPDa  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ul{u^ j  
} ; H9c  
fB \+.eN  
template < typename T1, typename T2 > Lk%u(duU^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M?61g(  
  { 3YtFO;-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -jBk  
} ) h*)_7  
6mawcK:7  
template < typename T > UfE41el:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z*/*P4\  
  { %]>LnbM>4  
  return OpClass::execute(lt(t)); P'4oI0Bw  
} ZBDEE+8e  
os\"(*dix  
} ; /0w?"2-  
8,E#vQ55}(  
 R~jV  
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.bMA<X  
好啦,现在才真正完美了。 AR<'Airi:  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4JF8S#8B  
^7l.!s#$b  
template < typename Right > #MZ0Sd8]&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6Y#-5oE u/  
  { m?Gb5=qo  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^':Az6Z  
} 7l-` k  
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。 e/;1<5tfj  
?K<m.+4b*y  
;l]OmcL  
$,vZX u|Qw  
vt;<+"eps  
十. bind +6vm4(3?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Y(>]7  
先来分析一下一段例子 YF{KSGq  
;pU#3e+P8  
By3/vb)M5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S9sFC!s1g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ulnG|3A9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5t$ZEp-  
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。 {FR#je  
我们来写个简单的。 GHQa{@m2V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: kcH ?l  
对于函数对象类的版本: TQx''$j\  
`jR= X  
template < typename Func > oa:GGW4Q  
struct functor_trait tS2P|fl  
  { "%+C@>`(  
typedef typename Func::result_type result_type; MSPzOJQPy  
} ; jW6~^>S  
对于无参数函数的版本: RRaGc )B  
!<"H73?fl  
template < typename Ret > xACAtJ'gc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e_6@oh2s-  
  { H<dOh5MFh  
typedef Ret result_type; ;9,<&fe  
} ; +p =n-  
对于单参数函数的版本: @DT${,.49  
4|fI9.  
template < typename Ret, typename V1 > clz6; P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3@e#E4+ff  
  { Q!Rknj 2  
typedef Ret result_type; /}?"O~5M"  
} ; H*_:IfI!  
对于双参数函数的版本: &Y"u*)bm  
^ N]u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gIS<"smOo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3_(fisvx  
  { dBY,&=T4p  
typedef Ret result_type; |$`LsA.  
} ; }E$^!q{  
等等。。。 C=}YKsi|R|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8D eRs#  
CuPZ0  
template < typename Func > vukI`(#  
struct func_return MyZ@I7Fb,  
  { W:{1R&$l  
template < typename T > #5)E4"m  
  struct result_1 sHO6y0P  
  { 1R)4[oYN\<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HK>!%t0S  
} ; h^ ex?  
`,ZsKxI  
template < typename T1, typename T2 > AE1!u{  
  struct result_2 F+Og8^!  
  { NKd!i09`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xd\k;nq  
} ; %'Ebm  
} ; F+R4nFA  
D`3m%O(?  
O-6848iCX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [;II2[5 ,  
g*Nc+W](P>  
template < typename Func, typename aPicker > ZLe@O~f;%  
class binder_1 $O,$KAC  
  { SnVIV%  
Func fn; \?&P|7N  
aPicker pk; ^2OBc  
public : v-2O{^n  
JnH>L|G{;%  
template < typename T > A-r-^S0\  
  struct result_1 }X94M7+->  
  { GQ ZEMy7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F>E'/r*  
} ; -:t<%]RfY  
fk,[`n+  
template < typename T1, typename T2 > \D>vdn"Lx  
  struct result_2 s QfP8}U  
  { k$?zh$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D Cx3_  
} ; ~]BxM9  
*@|d7aiO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} '`=z52  
eZR{M\Q  
template < typename T > B P%>J^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {0F\Y+  
  { wMNtN3   
  return fn(pk(t)); 4ihv|%@  
} 5hak'#2  
template < typename T1, typename T2 > $]EG|]"Ns  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E#X1P #$pW  
  { UbKdB  
  return fn(pk(t1, t2)); W-zD1q~0?  
} VU`aH9g3(  
} ; o,(MB[|hQ  
Lw<?e;  
?it49  
一目了然不是么? &NiDv   
最后实现bind CS2AKa@`  
Y,z15i3j?  
}6b=2Z}  
template < typename Func, typename aPicker > ~.7r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }@Lbv aa  
  { R4v)}`x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6[>UF!.=  
} fl>*>)6pm  
:J` *@cDn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]@_M)[ x  
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。 RGh `=D/yE  
i{TErJ{}e  
十一. phoenix MB;< F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &niROM,;K  
?LAKH$t  
for_each(v.begin(), v.end(), v+dt1;  
( ,!U 5;  
do_ ;Q>(%"z};  
[ g &~T X  
  cout << _1 <<   " , " i3g;B?54  
]  pv1J6  
.while_( -- _1), } _Yk.@J5  
cout << var( " \n " ) l1On .s  
) +~mBo+ ,  
); _=@9XvNM  
~t\Hb8o  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Ym6zNb8 bQ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =+`I%>wc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *+TIF"|1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: OO5k _J  
\Ku6 gEy  
KIO{6  
template < typename Cond, typename Actor > v{9< ATi  
class do_while .n]P6t  
  { *X_CtjgF  
Cond cd; ma.yI};$  
Actor act; n| =k9z<y8  
public : ?h4-D:!$L  
template < typename T > $>zLa_cn|  
  struct result_1 sI p q  
  { is_`UDaB  
  typedef int result_type; eKV^ia  
} ; Z{nJ\`  
KA1Z{7UK%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _uU}J5d.  
H^P uC (  
template < typename T > .lm^+1}r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4RYK9=NH  
  { ]l.y/pRP5[  
  do lAuI?/E  
    { l(|@ dp  
  act(t); 513{oM:  
  } Bgs3sM9  
  while (cd(t)); WMfu5x7e4  
  return   0 ; #MYhKySku  
} f6n'g:&.W  
} ; HH/ bBM!  
s\g"~2+  
]h8[b9$<")  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @mM'V5_#  
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。 bm9@A]yP  
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。 EJ&[I%jU  
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。 .} <$2.  
下面就是产生这个functor的类: |4NH}XVYJ>  
LO{{3No  
}Jkz0JY~  
template < typename Actor > & xOEp  
class do_while_actor d;UP|c>2  
  { |~vo  
Actor act; t>;u;XY!;  
public : N3 qtq9{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Oi# F  
]H8,}  
template < typename Cond > Z>1\|j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6rlafISvO  
} ; 9 A0wiKp  
:^".cs?g  
H(bR@Qok  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /Zs;dam  
最后,是那个do_ R5=2EwrGP  
B ^>}M  
B[k {u#Kp  
class do_while_invoker 8,Iil:w  
  { b z3 &  
public : /y/O&`X(  
template < typename Actor > PScq-*^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const It.G-(  
  { #;ez MRKM"  
  return do_while_actor < Actor > (act); Yg_;Eu0'?  
} !.>TF+]  
} do_; PMPB}-d  
Z9rmlVU6!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #4uuT?!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }c/p+Wo  
最后来说说怎么处理break和continue #P[d?pY  
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。 /~`4a  
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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