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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda JxLD}$I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 las|ougLy  
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, 9#niMv9  
}!RFX)T  
uEkUK|  
gkNvvuQXc  
  class filler s&zg!~@5b  
  { *Z"(K\1TH  
public : |Xl,~-.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K3^N_^H  
} ; 1PJ8O|Z t8  
d/:zO4v3  
Wtwh.\Jba  
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: cLe659&  
{EGm6WSQ^  
w`J s "_\  
9:l>FoXS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QK%6Ncv  
<CUe"WbE)  
#x|h@(y|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 NEh5    
u4[3JI>  
i<nUp1r(  
&U8W(NxN  
二. 战前分析 W.AN0N  
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。 g&"__~dS-F  
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 C/Dc1sj  
9*}?0J8  
=-dk@s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \[w82%U  
  /* --------------------------------------------- */ B? r[|  
vector < int *> vp( 10 ); nzHsyL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rTjV/~  
/* --------------------------------------------- */ D0=H&Z[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P:y M j&)  
/* --------------------------------------------- */ d`;_~{sleR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {'#^  
  /* --------------------------------------------- */ +kKfx!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <t0o{}^P*  
/* --------------------------------------------- */ ye)CfP=ID\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?5!>k^q  
%maLo RJ  
;yO7!{_  
+<P%v k  
看了之后,我们可以思考一些问题: ')/yBH9mR  
1._1, _2是什么? Dh|8$(Jt  
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。 =@>[  
2._1 = 1是在做什么? XZeZqBr  
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。 Td5;bg6Qy  
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。 VL/%D*  
fK|F`F2V  
*gC6yQ2?  
三. 动工 6A]Ia4PL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :8bz+3p  
sCFqz[I  
8L<GAe  
zl j%v/9  
template < typename T > it~>)_7*P  
class assignment `}^_>  
  { 9ci=]C5o3K  
T value; m4~Co*]w  
public : `\:9 2+  
assignment( const T & v) : value(v) {} X|F([,o  
template < typename T2 > 'o2x7~C@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bqxbOQd  
} ; p`3pRrER  
}w&+ H28.#  
t YmR<^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?2;r#)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i!30f^9D-S  
q8 ;WHfGf  
. 4"9o%  
NGlX%j4j  
  class holder AoEG%nT  
  { AopC xaJ`  
public : ui,#AZQ#{4  
template < typename T > [*O#6Xu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Kd _tjWS  
  { {<a(1#{  
  return assignment < T > (t); !'No5  
} vb-L "S?kC  
} ; /u }AgIb  
E3\O?+ h#  
A`4j=OF\  
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: :mU,g|~55  
9i8D_[  
  static holder _1; D84`#Xbi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VrA9}"1x~*  
9Kw4K#IqQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2bS)|#v<_t  
而不用手动写一个函数对象。 fo$iV;x`  
->x+ p"  
B1oy,'  
dQR2!yHEq  
四. 问题分析 DT_HG|  
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。 'Lft\.C  
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。 Uc6BI$Fmz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kn_%'7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m-lUgx7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Cyxt EzPp  
`5;O|qRq  
五. 问题1:一致性 #e0tT+  
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?| !6ZkLE[XJ<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3VbQDPG  
ip4:px-  
struct holder C26PQGo#$  
  { ^.F@yo2}  
  // 2jf-vWV_  
  template < typename T > BlS0I%SN  
T &   operator ()( const T & r) const @4 m_\]Wy  
  { nJF"[w,?  
  return (T & )r; : 2?J#/o  
} inavi5.  
} ; 9)Y]05us  
}> k9]Y  
这样的话assignment也必须相应改动: 3_2(L"S2  
|,j6cFNw  
template < typename Left, typename Right > c?Bi  
class assignment e@s+]a8D-k  
  { 6I(y`pJ  
Left l; Zr_{Z@IpU  
Right r; MI|DOp  
public : C_?L$3 U0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]`&EB~K&NY  
template < typename T2 > *A`hKx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } | QJ!5nb  
} ; G8@({EY  
^:K"Tv.=  
同时,holder的operator=也需要改动: Zgo^M,g  
JY#IeNL  
template < typename T >  GWgjbp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4_J* 0=U  
  { M ]W'>g)G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u4NMJnX  
} PIn'tV  
b5 YE4h8%  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 n 8Jx;j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J[;c}  
FGBPhH% (8  
return l(rhs) = r; u#?K/sU  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 vV-ATIf ^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m1=3@>  
L 4'@f  
template < typename Tp > <0vQHND,3  
class constant_t `f}c 1  
  { 9ulJZ\cQ  
  const Tp t; 9j:t}HV  
public : <wxI>T}b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @D-l_[  
template < typename T > cu]2`DF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  mQBq-;  
  { 3Ec5:Caz  
  return t; tt,MO)8 VD  
} QP)-O*+AA  
} ; ~;,]/'O  
1b E$x^P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z:09 ]r1  
下面就可以修改holder的operator=了 XQ--8G  
PkQuN;a  
template < typename T > 9zEO$<e o  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s"p}>BjMIC  
  { 7NRq5d(lP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _(3VzI'G  
} qiiX49}{  
($' rV!}  
同时也要修改assignment的operator() Zgt, 'T  
Miqu  
template < typename T2 > -<sn+-uE:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3'Q H\t5  
现在代码看起来就很一致了。 b{s_cOr/  
/K:M ,q  
六. 问题2:链式操作 :S0r)CNP  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bS<lB!  
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。 zht^gOs  
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。 U2=5Nt5  
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。 wt[MzpRP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %F9% t  
zFqH)/  
template < typename T > &4sUi K"  
struct result_1 RO=[Rr!   
  { AQU4~g mI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; li8l+5d q  
} ; c~b[_J)  
!v<r=u  
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: )?joF)  
l.\Fr+*ej  
template < typename T > Cq?l>  
struct   ref {f3)!Pei`J  
  { pMYEL  
typedef T & reference; Fd2Eq&:en$  
} ; HlBw:D(z:^  
template < typename T > SJ^.#^)  
struct   ref < T &> +|).dm  
  { E:T<mI?d  
typedef T & reference; {N[IjY  
} ; 9kuL1tcY  
XL>Vwd  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r5Jy( ~  
bv5,Yk  
template < typename T > ;hJTJMA6/6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )}hp[*C  
  { 1mgLH  
  return l(t) = r(t); \/la`D  
} \$T  
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。 Oj\lg2Ck  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #Z)e]4{!l  
m{x[q  
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 RZ:Yu  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Bab`wfUve  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Mg W0 ).  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (BEGt '7  
最后的布局是: rQ(Aj  
                Add n'9Wl'  
              /   \ d^mw&F)S  
            Divide   5 /@X!  
            /   \  U2  
          _1     3 5'd$TC  
似乎一切都解决了?不。 0=#:x()e  
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。 cKdn3 2Y4  
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。 rE;*MqYt&  
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: yhJH3<  
" JFx  
template < typename Right > %/"I.\%d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9cp-Rw<tI  
Right & rt) const !'wh hi  
  { D)U 9xA)J  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g&!UaJ[#9  
} U BzX%:A  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C=IT`iom1C  
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。 0f&B;?)!  
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。 6X~.J4  
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。 z85%2Apd  
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。 j uG?kL.  
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? }pdn-#  
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: H<#M)8  
bGOOC?[UX  
template < class Action > /W1!mih  
class picker : public Action t6m3lq{  
  { Bha#=>4FU  
public : '#!nK O2<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K'%2'd  
  // all the operator overloaded zsFzF`[k  
} ; xHq"1Vs=  
U(P^-J<n1  
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。 FkY}6  
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: X]8(_[Y  
Q^prHn*@  
template < typename Right > aUa.!,_dh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const XLb lVi@  
  { g>-pC a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3O7]~5 j1  
} pYf57u  
Q)c3=.[>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > g= ~Y\$&  
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。 U$v|c%6  
`-W.uOZ0  
template < typename T >   struct picker_maker SK [1h3d  
  { 4&X D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; cWjb149@)  
} ; p.6C.2q~s]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?!^ow5"8  
  { n75)%-  
typedef picker < T > result; k>E^FB=  
} ; fb-Lp#!T39  
q;Tdqv!Ju  
下面总的结构就有了: WD# 96V  
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。 +Ac.@!X}%  
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。 ~k\Dde  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }A jE- K{  
至此链式操作完美实现。 vz5x{W  
vF@hg)A  
Wip@MGtJ  
七. 问题3 E! d?@Xr@  
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。 q\s"B.(G"  
2 j.6  
template < typename T1, typename T2 > DmU,}]#:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0t*e#,y  
  { -fpe  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <}75Xo  
} 2[~|#0x  
oC ?UGY~xL  
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: yN[aBYJx,M  
[NE|ZL~  
template < typename T1, typename T2 > A12EUr5$  
struct result_2 5.ibH  
  { F t/yPv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; XSk*w'xO  
} ; =~zsah6N  
hr$Wt ?B  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? }`KK  
这个差事就留给了holder自己。 )X |[ jP  
    F<.oTP-B  
ezimQ  
template < int Order > ! Gob `# r  
class holder; ]1hyvm3  
template <> /pY-how%!  
class holder < 1 > GDF/0-/Z  
  { 8;6j  
public : ')N[)&&Q{  
template < typename T > 1WjNFi  
  struct result_1 @k=UB&?I  
  { 0JFS%Yjw[  
  typedef T & result; "s-3226kj  
} ; y0vJ@ %`  
template < typename T1, typename T2 > H9;0$Y(e-  
  struct result_2 ;~D$ rT  
  { yFoPCA86y  
  typedef T1 & result; $%BI8_  
} ; <W] RyEg`  
template < typename T > o|:c{pwq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n%|og^\0  
  { PRJ  
  return (T & )r; 8[b_E5!V  
} ES-V'[+jDy  
template < typename T1, typename T2 > T:T`M:C.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K|pg'VT"  
  { D:] QBA)C  
  return (T1 & )r1; wE[gp+X~  
} d| #&j. "  
} ; e ,kxg^  
ZnKjU ]m  
template <> IG+g7kDCY  
class holder < 2 > JBhM*-t(M1  
  { k5M5bH',  
public : IOA2/ WQu  
template < typename T > hrNB"W|?x  
  struct result_1 GYZP?E p*  
  { rp9?p%  
  typedef T & result; {N3&JL5\"E  
} ; g.Tc>?~  
template < typename T1, typename T2 > (Bq^ D9  
  struct result_2 l1bkhA b  
  { Y~ xo=v(  
  typedef T2 & result; (> W \Nf  
} ; l~]D|92  
template < typename T > l-Be5?|{_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GO?hB4 9T  
  { _aeIK  
  return (T & )r; /4*Y#IpZ  
} 2FR+Z3&z  
template < typename T1, typename T2 > Xh}S_/9}5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lZAXDxhnT  
  { "1YwV~M5  
  return (T2 & )r2; >?Duz+W)  
} 1:JwqbZKJ  
} ; [#=IKsO'R6  
ZDG~tCh=@  
l`uI K.  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 8.,d`~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: P_4E<"eK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @Jx1n Q^  
IRGcE&m  
return l(i, j) = r(i, j); 7u{V1_ n1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^Q6?T(%$  
2E8G 5?qe)  
  return ( int & )i; @U3:9~Q  
  return ( int & )j; {d XTj7  
最后执行i = j; N4#D&5I",  
可见,参数被正确的选择了。 zauDwV=  
6P3h955c  
I8a3:)  
lE gjv,  
h@E7wp1'~  
八. 中期总结 c/Fgx/hr  
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: ;L,i">_%u[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'W,*mfB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 IyI0|&r2A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q{&\nCy  
0-~s0R89A  
=A!r ZG  
ta6>St7.  
l\F71pwSI  
V@ g v  
九. 简化 RIQ-mpg~(k  
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。 eF]8Ar1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R# T 6]  
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: `Xz!apA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iciKjXJ :  
  +-*/&|^等 NRny]!  
2. 返回引用。 xP_/5N=f  
  =,各种复合赋值等 *Y?oAVkz  
3. 返回固定类型。 4(*PM&'R  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )Gavjj&uJ  
4. 原样返回。 P1AC2<H  
  operator, XUzOt_L5<  
5. 返回解引用的类型。 p^|6 /b  
  operator*(单目) wZZ~!"O &  
6. 返回地址。 N8pV[\f  
  operator&(单目) .X qeO@z  
7. 下表访问返回类型。 81"` B2  
  operator[] }K8e(i6z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 LPBa!fq  
  operator<<和operator>> Ui!l3_O  
d)S`.Q  
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。 RyP MzxV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I?S t}Tl  
5D.Sg;\  
template < typename Left > j g//I<D  
struct value_return e pp04~  
  { ]Zt]wnL+  
template < typename T > Q5ff&CE  
  struct result_1 JOpH Z?  
  { T>]T=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; s;YbZ*oaMe  
} ; rf-yUH]&S  
#D/*<:q5  
template < typename T1, typename T2 > R)BXN~dQ  
  struct result_2 e@qH!.g)  
  { a _+?#m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]+46r!r|  
} ; (:qc[,m  
} ; r88De=*  
`<yQ`Y_X  
/q+;!EM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F@k}p-e~  
9Q^cE\j  
下面我们来剥离functor中的operator() qC{JsX`~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |ZE^'e*k  
t"Ci1"U  
return l(t) op r(t) En1LGi4#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }^iqhUvT F  
return op l(t) *2u~5 Kc<  
return op l(t1, t2) BGBHA"5fz  
return l(t) op mM72>1~L*  
return l(t1, t2) op PWyf3  
return l(t)[r(t)] ~x!up 9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,5"(m?[m  
aUzCKX%>C  
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: bq9w@O  
单目: return f(l(t), r(t)); tH)j EY9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (bQ3:%nD  
双目: return f(l(t)); &}[P{53sr  
return f(l(t1, t2)); C6[W/,eS  
下面就是f的实现,以operator/为例 t+}w Tis  
Bp_R"DS7A  
struct meta_divide 7]xDMu'^&f  
  { R?O)v Lmd  
template < typename T1, typename T2 > 6IG?t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) F^'$%XKV  
  { YO.+-(   
  return t1 / t2; 8k95IJR1  
} 5gtf`ebs/  
} ; e ~'lWJD  
gT_KOO0n  
这个工作可以让宏来做: \$ipnQv  
t$z[ ja=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _0v+'&bz  
template < typename T1, typename T2 > \ sde>LZet/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }VZExqm)  
以后可以直接用 itP`{[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jZzTnmm&?  
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 1'\QD`M9^  
(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。。。) a3<:F2=~\  
@2/|rq  
OIL8'xY.w  
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 NDP" @  
zk FX[-'O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N=BG0t$  
class unary_op : public Rettype (_zlCHB  
  { A vq+s.h  
    Left l; >< $LV&  
public : WA8<:#{e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M&j|5UH%.  
<mE`<-$  
template < typename T > X n$ZA-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R,G*]/r`  
      { :R,M Y"(  
      return FuncType::execute(l(t)); Ha`N  
    } Z-Qp9G'   
2Qp}f^  
    template < typename T1, typename T2 > ![\-J$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QM F   
      { nf0u:M"fm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L"|Bm{Run  
    } )pH+ibR  
} ; m4 (p MrJ  
n?.;*:  
W~/d2_|/  
同样还可以申明一个binary_op CpO_p%P  
z~pp7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V_gl#e#  
class binary_op : public Rettype ZOqS"3j! j  
  { z}ar$}T  
    Left l; E7fQ9]  
Right r; 'd+fGx7i  
public : d fj23+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YpDJ(61+  
z6iKIw $  
template < typename T > 25)9R^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eo0-aHs  
      { TwPQ8}pj?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1IA1;  
    } ?eIb7O  
vd4@jZ5  
    template < typename T1, typename T2 > ,Y/B49  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;7lON-@BI  
      { 6P1s*u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2'Dl$DH  
    } \b"rf697 ,  
} ; E$)|Kv^  
WR)=VE   
%xg+UW }  
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 \v Ajg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 eBrNhE-[G]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D*%am|QL  
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。 ('5?-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bQt:=>  
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。。。 R+M=)Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4k;FZo]S  
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) f8]sjeY  
下面是修改过的unary_op #{8I FA  
i)o;,~ee  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > EL?(D  
class unary_op 8}  B  
  { W`;;fJe  
Left l; kh W.  
  zeHF-_{  
public : U>E: Ub0r  
fwFJe(.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D~6[C:m  
*): |WDR  
template < typename T > Y@+Rb  
  struct result_1 ;5j|B|v  
  { %":3xj'EEI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; IL].!9  
} ; Z+El(f x  
h<G4tjtk  
template < typename T1, typename T2 > Hb=#`  
  struct result_2 jSY[Y:6md  
  { VsQ|t/|#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ] 3{t}qY$A  
} ; Sa= tiOv  
N(&{~*YE  
template < typename T1, typename T2 > f^$,;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Hf`i~6  
  { GJ,&$@8)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3f7zW3F  
} =?RI`}vw_H  
{@InOo!4w]  
template < typename T > KZppQ0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?"x4u#x  
  { C}8#yAS9M  
  return OpClass::execute(lt(t)); RQ,#TbAe  
} BsQ;`2  
\=ML*Gi*  
} ; ipv5JD[  
=w$&n%~  
,{_i{WV  
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 4\;zz8 5E  
好啦,现在才真正完美了。 W0gS>L_  
现在在picker里面就可以这么添加了: I=0c\ U}  
\OwF!~&  
template < typename Right > 9M96$i`P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const F9r.DG$}  
  { P@7>R7gS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^Oz~T|)  
} ?xj8a3F  
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。 >fBPVu\PA  
a"vzC$Hxd  
v)5;~.+%  
"V|Rq]_+%  
V\L;EHtc$  
十. bind is<:}z  
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。 NL9.J @"b  
先来分析一下一段例子 ?v2_7x&  
/q9I^ztV  
A,~3oQV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f;e#7_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \dk1a  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  FOiwA.:0  
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。 qOo4T@ t3  
我们来写个简单的。 )CFJ Xc:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >XgoN\w  
对于函数对象类的版本: P6gkbtg  
]rG=\>U3~  
template < typename Func > (!}N&!t  
struct functor_trait )d3 09O  
  { Z<vz%7w  
typedef typename Func::result_type result_type; A0{xt*g   
} ; t!?`2Z5  
对于无参数函数的版本: ;8]HCC@:  
s%jBIeh  
template < typename Ret > J n.7W5v  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iXWHI3  
  { uKJ:)oyaCP  
typedef Ret result_type; S@qPf0dL<  
} ; K"!rj.Da  
对于单参数函数的版本: &f.5:u%{b  
F-;JN  
template < typename Ret, typename V1 > O/~T+T%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8SjCU+V  
  { Id=20og  
typedef Ret result_type; iJTG +gx  
} ; 4E''pW]8  
对于双参数函数的版本: L=<xTbY  
Thggas,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /uw@o9`~2-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j7P49{  
  { ~^F]t$rz  
typedef Ret result_type; f.g!~wGD  
} ; Pp?P9s {  
等等。。。 Q7+WV`&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy KMhrw s{&B  
s\*p|vc  
template < typename Func > $xu2ZBK  
struct func_return Zo=,!@q(  
  { Ab$E@H #  
template < typename T > )q$[uS_1[  
  struct result_1 eXl?f_9  
  { @fd<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #aqnj+  
} ; / 4Q=%n  
A[P7hMn  
template < typename T1, typename T2 > wX] _Abk  
  struct result_2 !{ &r|6  
  { x.1= QF{!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DFr$2Y3H  
} ; Jk.x^  
} ; 8r( Vz  
lO@-*m$  
qZ<n\Mt  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (Q{JI~P  
e{8C0=  
template < typename Func, typename aPicker >  V FM[-  
class binder_1 w hI4@#  
  { R&uPoY,f  
Func fn; 7] y3<t  
aPicker pk; /qQx~doK  
public : }cz58%  
/IirTmFK  
template < typename T > RY5e%/bg~U  
  struct result_1 wU%uO/sU9  
  { Md6u4c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; tN{0C/B9  
} ; l&H-<Z.8m  
{A}T^q!m]  
template < typename T1, typename T2 > <(E)M@2  
  struct result_2 ;8H&FsR  
  { C?. ;3 h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =o@}~G&HA  
} ; rbf5~sw&8+  
mpYBMSLM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L' y0$  
n[/D>Pi  
template < typename T > Yte*$cJ=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WGV]O|  
  { -t_&H\_T  
  return fn(pk(t)); ceg\lE:8  
} lR?1,yLp  
template < typename T1, typename T2 > _3 !s{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /8Lb_QH{  
  { !UzE&CirV  
  return fn(pk(t1, t2)); ,vR>hyM  
} }ll&EB  
} ; ccv  
jzi%[c<G  
*r>Y]VG;S  
一目了然不是么? 1dr g5  
最后实现bind K`=U5vG^  
e ,XT(KY  
YWPkVvI  
template < typename Func, typename aPicker > KMT$/I{p,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uJ"#j X  
  { 2 zo>`;l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c%<81Y=  
} S*r }oX0  
dhLd2WSyH  
2个以上参数的bind可以同理实现。 # wn>S<  
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。 i% 0 qN  
Ps! \k%FUl  
十一. phoenix P w6l'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: s2sJJdN  
,ig`'U  
for_each(v.begin(), v.end(), Lh+7z>1  
( )~)T[S  
do_ kb-XEJ}L  
[ j+.E#:tu"  
  cout << _1 <<   " , " uToi4]w"y  
] aV f sF|,  
.while_( -- _1), 9 Eh*r@>  
cout << var( " \n " ) r 8N<<^  
) w_@6!zm  
); :4:U\k;QwA  
6hcs )X7m  
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: #E4oq9{0*W  
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 ^g'uR@uU  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N]BH67<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: KYhL}C+  
o &b\bK%E  
'<"%>-^Gn  
template < typename Cond, typename Actor > i [/1AI  
class do_while p@$92> '  
  { o/U}G,|G  
Cond cd; MO]zf3f!  
Actor act; fN`Prs A  
public : - 6q7ze{@  
template < typename T > BT:b&"AR[  
  struct result_1 _J>Ik2EF  
  { :>y5'q@R  
  typedef int result_type; 45+kwo0  
} ; MNfc1I_#  
g6q[ I8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j1JdG<n  
\KEmfCx'n  
template < typename T > 2%l(qf N9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p,4S?c r>a  
  { 7vqE @;:dt  
  do yr zyus  
    { Dmtsu2o  
  act(t); %)}_OXWf:  
  } ZA4sEVHW  
  while (cd(t)); BQMo*I>I  
  return   0 ; q|.0Ja  
} @M*5q# s  
} ; ,|O|gh$s  
Ob'[W;p)[w  
[c>YKN2qa  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <t*3w  
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。 yWYsN  
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。 5N>L|J2  
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。 5t-(MY  
下面就是产生这个functor的类: &I(3/u  
$a')i<m^g  
ZYl*-i&~?  
template < typename Actor > QswFISch  
class do_while_actor uCFpH5>  
  { 'kCr1t  
Actor act; *xKY>E+  
public : f <DqA/$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Jl) Q #  
\p izVt  
template < typename Cond > b<g9L4s  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h>NuQo*  
} ; *=QWx[K|  
U_0"1+jbq  
Yv;iduc('  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 v~O2y>8Z  
最后,是那个do_ oFJx8XU  
%tz foiJ%P  
orF8%  
class do_while_invoker |>p?Cm  
  { q-0( Wx9|  
public : CwzDkr&QC_  
template < typename Actor > :jWQev"/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @}e5T/{X}T  
  { 5,V3_p:)VI  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^^*dHWHn<  
} sr$JFMTO11  
} do_; r/ LgmVRn  
tw]Q5:6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^X?3e1om  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 c(S66lp  
最后来说说怎么处理break和continue a/ Z\h{*  
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_u  
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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