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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GRbbU#/=G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g.@[mf0r  
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, GT6i9*tb #  
-5+Yz9pv[  
1' U  
*2->>"kh  
  class filler * 7Ov.v%  
  { &C+2p  
public : XLCqB|8`V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z>bNU  
} ; _!qD/ [/  
| U"fhG=g  
EI6kBRMo  
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: su%-b\8K  
GI/NouaNfm  
,++HiYOG}e  
~Yi4?B<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0VtjVz*C7&  
Q|h$D~  
zpT^:Ag  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n19A>,m  
GHd1?$  
^ExuIe  
hE5?G;  
二. 战前分析 } SW p~3P  
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。 5~?6]=hl  
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 $j\>T@  
QrK%DN  
UtTlJb{-j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >fI\f <ez  
  /* --------------------------------------------- */ `x/i1^/_@  
vector < int *> vp( 10 ); p03I&d@w>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;Y;r%DJ  
/* --------------------------------------------- */ lWj*tnnn[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4~h 0/H"  
/* --------------------------------------------- */ !>> A@3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .ZF%$H  
  /* --------------------------------------------- */ \{:A&X~\!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jDb\4QyC  
/* --------------------------------------------- */ 7WS$fUBi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v{t pRL0  
hZ*vk  
tt?`,G.(]  
2} pZyS  
看了之后,我们可以思考一些问题: BYEZ[cM  
1._1, _2是什么? JS^DyBXc  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 G`O*AQ}[  
2._1 = 1是在做什么? rP7 QW)NF  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 c86KDEF  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 uq s   
9)W3\I>U-  
~k"b"+2  
三. 动工 k-=lt \?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6R<+_e+v  
wB0vpt5f  
\z.bORy  
~:7y!=8#  
template < typename T > R)JH D7 1  
class assignment ub~ t}  
  { ^.8~}TT-U  
T value; sk39[9  
public : -`XS2  
assignment( const T & v) : value(v) {} O)vGIp?f't  
template < typename T2 > L5I!YP#v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R&.&x'<  
} ; 0}NDi|o  
hxMRmH[f:  
E|c(#P{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1k4\zVgi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 56<UxIa~  
tdxzs_V,-  
;hDk gp  
bpZA% {GS  
  class holder uPl}NEwU|  
  { &"K_R(kN  
public : :VP4:J^  
template < typename T > #;ObugY,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {f-O~P<Z4  
  { W%>T{}4  
  return assignment < T > (t); mA$y$73=T  
} }Mt)57rU  
} ; 0)d='3S  
G7"(,L` 5  
stajTN*J  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: rHw#<oV  
8+|W%}  
  static holder _1; s,#We} bv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u~M$<|;  
n46!H0mJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H~s8M  
而不用手动写一个函数对象。 6?[P^{GpH  
IxuK<Oe:O  
rIFW1`N}i  
%p  
四. 问题分析 b-VtQ%Q  
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。 7 nnF!9JOv  
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。 K9Mz4K_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QyVAs;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )S+fc=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vx($o9  
SgxrU&::  
五. 问题1:一致性 i%.NP;Qq]M  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| R`<2DC>h9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7BU7sQjs  
kVWcf-f  
struct holder E& 6I`8  
  { [G$#jUt/O  
  // Rmmu#-{Y  
  template < typename T > \O "`o4  
T &   operator ()( const T & r) const 46NuT]6/4  
  { o+=wQ$"tP  
  return (T & )r; o 7kg.w|  
} #&kj>   
} ; /J-'[Mc'D[  
*h0D,O"0  
这样的话assignment也必须相应改动: RN-gZ{AW  
.8s-)I  
template < typename Left, typename Right > f#:3 TJV  
class assignment \:{K",2  
  { YOLzCnI4  
Left l; uT, i&  
Right r; LcvczS T  
public : C`_/aR6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9F[3B`w  
template < typename T2 > Hh;lT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } uc+{<E3,%  
} ; q]OIP"yv  
Ph""[0n%o  
同时,holder的operator=也需要改动: O>pX(DS L  
4@fv%LOQo  
template < typename T > _N|%i J5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ga02Zk  
  { ,o n]Fts  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); W{'hn&vU  
} Z qn$>mG-  
7P3pjgh  
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\__a~'0p  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %r1#G.2YW  
Qb?a[[3  
return l(rhs) = r; !gW`xVGv  
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。 (4 ZeyG@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P _fCb  
/gF)msUF  
template < typename Tp > ^OQP;5 #K  
class constant_t (K=0c 6M3=  
  { %]I#]jR  
  const Tp t; #d$z W4ur2  
public : 6k;5T   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L>IP!.J]?  
template < typename T > ~{lb`M^]h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X <8|uP4  
  { I ==)a6^  
  return t; d lfjx  
} Rs"=o>Qu  
} ; 6 agG*x  
8a 8a:d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 k@lJ8(i^qU  
下面就可以修改holder的operator=了 \0 h>!u  
vVo'f|fW  
template < typename T > 3?V'O6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const G@ ot^n3  
  { 0=HB!{ @  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9*s8%pL  
} N}U+K  
QxW+|Gt._  
同时也要修改assignment的operator() }O~D3z4l0  
]*| hd/j  
template < typename T2 > 9*I[q[>9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5B:"$vC{=  
现在代码看起来就很一致了。 QEqYqAGzu|  
/ Q@4HV  
六. 问题2:链式操作 eG(YORkR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  DlCN  
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。 Wo&22,EB  
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。 +I5\ `By=  
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。 X8Z) W?vu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]>)shH=Yx  
l[[`-f8j  
template < typename T > _Kaqx"D  
struct result_1 BN]o!Y  
  { j7&#R+f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gD)M7`4  
} ; s3A(`heoq  
9U<WR*H  
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: S>x@9$( ym  
"vybVWEE  
template < typename T > V z  
struct   ref Qc*p+N+$  
  { !b!An; ',  
typedef T & reference; C0w_pu  
} ; Ux',ma1JK  
template < typename T > bX38=.up  
struct   ref < T &> 'vVt^h2  
  { }\<=B%{  
typedef T & reference; >(H:eRKq  
} ; x/{-U05  
-5og)ZGVUA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :a&M]+!  
]g$ky.;  
template < typename T > 46T(1_Xt~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~`e!$=  
  { ' u<IS/w  
  return l(t) = r(t); }Jh.+k|_  
} 6,LE_ -G5  
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。 XixjdBFP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 am/}V%^  
.a2R2~35  
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 (^B1Kt!<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qmpT G:+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 AoGpM,W]5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _hV34:1F  
最后的布局是: ~H\P0G5GA  
                Add ]vcT2lr]  
              /   \ NaoOgZ?  
            Divide   5 ^3sv2wh^|8  
            /   \ ?pJ2"/K   
          _1     3 Ma?uB8o+~  
似乎一切都解决了?不。 Z*3RI5)dx  
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。 W!ug^2"  
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:o9:w:  
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: hO> q|+mC  
~ a 2A"#f  
template < typename Right > ]v:,<=S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Iw[zN[oz  
Right & rt) const  Hvz;[!  
  { Nz{qu}dt  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _gK}Gi?|  
} ZJbaioc\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -{*3<2rFK  
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。 Jityb}Z"  
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。 h-(NWxK+  
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。 u=@zYA(  
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。 %Jl6e}!  
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? >N! Xey  
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: qYe`</  
.DwiIr'  
template < class Action > j# c@dze  
class picker : public Action H{E(=S  
  { tAjT-CXg  
public : ![{/V,V]~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A#q.)8  
  // all the operator overloaded lu>G=uCJ  
} ; s +S6'g--  
W)Y-^i5  
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。 of7'?]w  
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: &Pv$nMB$I  
^K[xVB(&  
template < typename Right > A-vYy1,'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const K;THYMp/[  
  { aTHf+;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W1o6Sh8v(  
}  3k6Dbz  
ZiKO|U@/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L1lDDS#  
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。 E}w5.1  
;gHcDnH)  
template < typename T >   struct picker_maker LmsPS.It  
  { Qj /H$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; JUGq\b&m  
} ; v^/<2/E"?4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4Z{R36 {  
  { b't6ekkN  
typedef picker < T > result; 3:sc%IDP  
} ; 1A;,"8kBd  
XH0Vs.w  
下面总的结构就有了: ]_s;olKNI  
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。 HIj:?y  
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。 o|84yT!~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Qe7 SH{  
至此链式操作完美实现。 o^uh3,.  
RigS1A\2l  
h+q#|N  
七. 问题3 ^|U5@u_  
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。 PCDvEbpG  
'q/C: Yo  
template < typename T1, typename T2 > w5-^Py  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~tNk\Kkv  
  { ~P!=fU)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =<M>fJ)  
} o}wRgG  
[D?xd/G  
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: U b\&k[F  
+=L+35M  
template < typename T1, typename T2 > 9*"K+t:  
struct result_2 RM%Z"pc Y6  
  { tg%<@U`7=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; | Cfo(]>G  
} ; S._h->5f  
H- WNu+  
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? l)KN5V  
这个差事就留给了holder自己。 SzG %%CXH_  
    3uvl'1(%J  
rP6k}  
template < int Order > 7 oYD;li$k  
class holder; kd p*6ynD  
template <> 9)b{U2&  
class holder < 1 > {c1wJ  
  { LBpAR|  
public : !"08TCc<  
template < typename T > guy!/zQ>A  
  struct result_1 @[/!e`]+  
  { Vhm^<I-d  
  typedef T & result; sdewz(xskj  
} ; v<0S@9~  
template < typename T1, typename T2 > N'5DB[:c:  
  struct result_2 u0uz~ s  
  { 3WfZzb+  
  typedef T1 & result; Y8mv[+Z  
} ; u7p:6W  
template < typename T > 2<2a3'pG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Np~qtR  
  { phwq#AxQ   
  return (T & )r; X5tV Xd  
} s, #$o3  
template < typename T1, typename T2 > <dk9n}y<,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !C.{nOfyv  
  { G<*h,'B  
  return (T1 & )r1; !VfVpi+-  
} iIo>]\Pw  
} ; h* /  
Ki)hr%UFw  
template <> +@rc(eOwvN  
class holder < 2 > V/"41  
  { >\5ZgC  
public : uMC0XE|S  
template < typename T > z8};(I>)  
  struct result_1 i)ibDrX!I  
  { G_5NS<JE"S  
  typedef T & result; +A_jm!tJS(  
} ; 1@<>GDB9  
template < typename T1, typename T2 > B7'2@+(  
  struct result_2 /hyCR___  
  { Ga *  
  typedef T2 & result; aUBu"P$J  
} ; =0U"07%}  
template < typename T > j!"NEh78H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5_L43-  
  { o{ | |Ig  
  return (T & )r; Y7yzM1?t  
} @qsOWx`l$  
template < typename T1, typename T2 >  hP 1;$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C4C!-12  
  { pq5bK0N Q  
  return (T2 & )r2; l %xeM !}  
} sy9YdPPE  
} ; Qnp.Na[JV  
piiO5fK|  
_lk5\bu  
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> >。 |VoYFoiQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =u&NdMy  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RKz _GEH)  
y|D-W>0cX3  
return l(i, j) = r(i, j); `VOLw*Ci  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "  6  
SYK?5_804  
  return ( int & )i; (pQ$<c  
  return ( int & )j; ^m^,:]I0P  
最后执行i = j; '8Lc}-M4  
可见,参数被正确的选择了。 p WKpc  
&[}5yos r  
%u$dN9cw  
nHF  
Jc9^Hyqu&  
八. 中期总结 $2*&\/;-E!  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 3nkO+ qQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'P)[=+O?t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CQ%yki  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor > qIZ  
KTu&R6|  
=}4lx^`oeT  
l' Z `%}R  
mc5$-}1V,  
`?Xt ,  
九. 简化 }A_>J7w  
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。 ~f%AbDye  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t!vlZNc  
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: o)6udRzBv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8"S? Toqq  
  +-*/&|^等 bk-aj'>+  
2. 返回引用。 7llEB*dSA  
  =,各种复合赋值等 GUK3`}!%  
3. 返回固定类型。 vR\[IV?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) gIXc-=Ut  
4. 原样返回。 _N`pwxpsb  
  operator, =E%<"FB  
5. 返回解引用的类型。 =R\-mov$  
  operator*(单目) q\5C-f  
6. 返回地址。 Z})n%l8J]p  
  operator&(单目) \\~4$Ai[  
7. 下表访问返回类型。 t]%! vXo  
  operator[] kOuQR$9s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^l/$ 13=  
  operator<<和operator>> } u7&SU  
q&wXs/$a  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 \it<]BN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h?:Y\DlU'  
pNzGpCk  
template < typename Left > gb0ZGnI  
struct value_return OECXNx  
  { X{riI^(  
template < typename T > <ByDT$E_  
  struct result_1 IN9o$CZ:  
  { EMejvPnZO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &gR)bNIC_=  
} ; Mky8qVQ2  
=1vVI Twl  
template < typename T1, typename T2 > [f'DxZF-  
  struct result_2 CSooJ1Ep~'  
  { rJm%qSZz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }t #Hq  
} ; f?C !Br}  
} ; SB[,}h<u1  
&_E*]Sj\  
^5~[G%G4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait cBA2;5E  
$T0|zPK5  
下面我们来剥离functor中的operator() $rC`)"t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]g; K_>@  
DD hc^(  
return l(t) op r(t) h@D4~(r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9?W38EF  
return op l(t) ;nJCd1H  
return op l(t1, t2) ARu^hz=  
return l(t) op 5+O#5" v_  
return l(t1, t2) op 4[&6yHJ^  
return l(t)[r(t)] " ,rA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l9.wMs*`X  
),6Z1 K1  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: c$'UfW  
单目: return f(l(t), r(t)); *WgP+"h  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {:enoV"  
双目: return f(l(t)); 6A/|XwfE/v  
return f(l(t1, t2)); K~WwV8c9;  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ja#idF[V  
/qL&)24  
struct meta_divide qQ6NxhQo  
  { 9aC>gye!  
template < typename T1, typename T2 > |T"{q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \ca4X{x  
  { E%-&!%_>D@  
  return t1 / t2; BWX&5""  
} 3r{'@Y =)Y  
} ; ;@ d<*  
ZdH WSfO)O  
这个工作可以让宏来做: 5y"yd6O]O5  
"v3u$-xN1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ aV(*BE/@F  
template < typename T1, typename T2 > \ lv ^=g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I/)dXk~  
以后可以直接用 Gf'V68,l$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xI~\15PhG  
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 =4MiV]  
(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。。。) FM7N|] m  
"=f*Lk@[  
D_9/|:N:  
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 M=N`&m\  
3P6!j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "5jZS6A]  
class unary_op : public Rettype si nG $=  
  { nhCB ])u8l  
    Left l; }u+R,@l/  
public : e:V,>RbC0s  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} n(f&uV_):  
|ns^' q  
template < typename T > i]$7w! r&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `?6m0|\@  
      { L6A6|+H%E  
      return FuncType::execute(l(t)); sq)Nn&5A  
    } KQ9:lJKr  
t8)Fkx#8}  
    template < typename T1, typename T2 > {fN_itn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TPEZ"%=Hg  
      { iZyk2kc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); JrL/LGY  
    } "iZ-AG!C  
} ; IW BVfN->}  
Z21XlbK   
a 5)[?ol  
同样还可以申明一个binary_op &GD7ldck  
nC&rQQFF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @xkM|N?  
class binary_op : public Rettype _mkI;<d]$T  
  { *j*jA/  
    Left l; Y]gt86  
Right r; ;Ok11wOw  
public : ^3yjE/Wi"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dna f>G3  
-owfuS?i=  
template < typename T > 7e=a D~f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \qTn"1b Q  
      { YHRI UY d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &'](T9kg=  
    } Nm081ic2<  
gaCGU<L  
    template < typename T1, typename T2 > F#<P FT4i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ca-n:1  
      { 1)PR]s:-m@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ntkinbbD  
    } bA^a@ lv a  
} ; z vYDE]  
n `Xz<Q!  
T i/iD2g  
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 (7wR*vO^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |(H|2]b4 =  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S2s-TpjB<  
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。 EqmJXDm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Em]T.'y  
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。。。 !KlSw,&=.6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x> q3w# B  
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) +8Px` v1L  
下面是修改过的unary_op q7PRJX  
Z{CL!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jI V? p  
class unary_op /&|pXBY$;  
  { $tKATL*  
Left l; :cEe4a  
  S BoF (0<  
public : ?^!dLW  
m{5$4v,[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \9?<E[  
A_fU7'B  
template < typename T > QO>*3,(H,q  
  struct result_1 4>Y\2O?**  
  { %i "  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *Fc&DQT(  
} ; '_<`dzz  
,Df36-74v5  
template < typename T1, typename T2 > F@lpjW  
  struct result_2 hpyre B  
  { S p )}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "$'~=' [  
} ; 6K y;1$  
5q#|sVT7R  
template < typename T1, typename T2 > yk)j;i4@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4Qo1f5 >N  
  { dtBV0$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3# (5Kco  
} T> 'Vaxo  
Iz8 ^? >X  
template < typename T > oQXkMKZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  e C{Z  
  { JT9<kB/07  
  return OpClass::execute(lt(t)); *!/#39  
} *Kkw,qp/  
'nS3o.}  
} ; 6V?RES;X  
4<K`yU]"  
*4:/<wI!  
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 xwxjj  
好啦,现在才真正完美了。 z{jAt6@7  
现在在picker里面就可以这么添加了: D5b _m|7%  
c]r|I %D  
template < typename Right > PPO<{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const g DG m32  
  { NGs9Jke2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oI~Qo*4eh  
} zs:7!  
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。 j1C.#-P[  
wg.fo:Q  
PZR%8 m}]u  
@R&D["!  
&FVlTo1  
十. bind 7uxPkZbb  
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。 E|;5Z*  
先来分析一下一段例子 =*}Mymhk(  
+|<&#b0Xd  
aF"Z!HD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {:X];A$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]e~^YZOs  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 * SMPHWH[c  
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。 {kH^OZ^(e  
我们来写个简单的。 JW [\"`x!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B/hHkOoo  
对于函数对象类的版本: \87J~K'  
z]|[VM?4L  
template < typename Func > 9p rsL#Fn  
struct functor_trait y(  
  { 7NC8<o;  
typedef typename Func::result_type result_type; I<K/d  
} ; ==Mi1Q#5C  
对于无参数函数的版本: &:#8ol(n5b  
E}vO*ZZEw  
template < typename Ret > :fVMM7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'f7 *RSKqb  
  { ydqmuZ%2h#  
typedef Ret result_type; ]q7 LoH'S  
} ; +%\j$Pv  
对于单参数函数的版本: # pB:LPEsK  
= DTOI  
template < typename Ret, typename V1 > >#U <#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z\8yB`8b^  
  { MH;%Y"EI  
typedef Ret result_type; dG?a"/MA  
} ; Q]5^Eiq8  
对于双参数函数的版本: 67\Ojl~(1  
sg"D;b:X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Zt2@?w;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9Pp|d"6]y  
  { M6*{#Y?  
typedef Ret result_type; tZCe?n]  
} ; *F*jA$aY  
等等。。。 N$&ePU J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K[ gWXBP  
<bZm  
template < typename Func > #]DZrD&q  
struct func_return xqC<p`?4  
  { ?b7g9 G4  
template < typename T > Q_0x6]/!  
  struct result_1 h4\6h  
  { '(X[ w=WXy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |z]2KjF&w-  
} ; :t{vgi D9  
}R&5qpl  
template < typename T1, typename T2 > %s@S|< W  
  struct result_2 N[<`6dpE  
  { X/8iJ-KB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?wf+{x-dPP  
} ; _6UAeZ*M  
} ; <I%9O:R  
+aw>p_\  
wV[V#KpX8-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 k\#-6evT  
.83v~{n  
template < typename Func, typename aPicker > -y*_.Ws9  
class binder_1 :6j :9lYL2  
  { *Z]WaDw  
Func fn; /4 LR0`A'  
aPicker pk; W _,;eyo  
public : ,ANK3n\  
}t51U0b%  
template < typename T >  AMD?LjY~  
  struct result_1 ki~y@@3I  
  { \}x'>6zr2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2vkB<[tSs  
} ; s9rtXBJP  
90qj6.SQ  
template < typename T1, typename T2 > yLz,V}  
  struct result_2 )Bn>/-  
  { \;*}zX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L=HVdeE  
} ; |^PLZ>  
MFH"$t+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [+l  
Xs>s|_T  
template < typename T > hiMyFvA4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E!I  
  { zzfn0g  
  return fn(pk(t)); 80$0zbw$  
} &6t3SZV  
template < typename T1, typename T2 > a}Fk x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &oeN#5Es8C  
  { j|&DP-@g/  
  return fn(pk(t1, t2)); |#&V:GZp  
} YXzZ-28,<  
} ; ;>Ca(Y2M  
>WGP{  
O*rmD<L$  
一目了然不是么? iTLW<wG  
最后实现bind {b,2;w}95  
MxgLzt Y  
Sn(l$wk=  
template < typename Func, typename aPicker > #A3v]'7B  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~n/Aq*  
  { TmYP_5g:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Cfr<D3&,]  
} JEsLF{  
;wbUk5Tf/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =a9etF%B  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ~#x :z ^U  
NuD[-;N]  
十一. phoenix |)-|2cPRur  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b4v(k(<  
jJUGZVM6)  
for_each(v.begin(), v.end(), &]VQR2J}:  
( !{Q:(B#ec  
do_ {xv?wenE  
[ CQSpPQA  
  cout << _1 <<   " , " -SvTg{Q{la  
] Q sg/ V]  
.while_( -- _1), 5 o#<`_=J  
cout << var( " \n " ) {Z#e{~m#  
) >I4p9y(u  
); ^XBzZ!h|  
^Ti_<<X  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: I7fb}j`/  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *#1y6^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fVDDYo2\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %AG1oWWc>.  
#v4LoNm  
sTtX$&Qu  
template < typename Cond, typename Actor > )u8*zwq  
class do_while 1yBt/U2  
  { :xFu_%7  
Cond cd; hIuMHq7h  
Actor act; .hX0c"f]b  
public : V uG?B{  
template < typename T > :K~rvv\L7  
  struct result_1 BTTLy^  
  { u^Nxvx3l0  
  typedef int result_type; <vB<`   
} ; sdJ%S*)5G$  
(#!] fF"!x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |5xYT 'V  
e Om< !H  
template < typename T > <nWKR,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const , 3X: )  
  { ?;|@T ty%  
  do b!0DH[XKV  
    { =&A!C"qK4[  
  act(t); :)#hrFp  
  } weAn&h|  
  while (cd(t)); *u>lx!g  
  return   0 ; 7tSJniB  
} /O|:{LQ  
} ; )Hbb&F  
{O^TurbTFA  
l{Jt sI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $Y6I_U  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {L@+(I  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 0K<x=-cCB  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 .,3Zj /  
下面就是产生这个functor的类: ^rv"o:lF  
z % x7fe  
)K~w'TUr  
template < typename Actor > .'|mY$U~]  
class do_while_actor d0(Cn}m"c  
  { mxQR4"]jY  
Actor act; c $0_R;4/  
public : P+<BOG|m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^P`NMSw  
wV\%R,bZj  
template < typename Cond > iF!mV5#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c juZB Fl  
} ; ^=EjadVQ  
'p%= <0vrr  
ZJ;LD*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *'D=1{WZ!  
最后,是那个do_ z[fB!O  
lT.zNhz:d9  
2fJ{LC  
class do_while_invoker v:KX9A.  
  { b'i'GJBQ+$  
public : [oV{83f  
template < typename Actor > aG%kmS&fv  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5m4DS:&  
  { !(Krf  
  return do_while_actor < Actor > (act); (;a B!(_  
} [,=d7*b(l  
} do_; (}Sr08m  
>$\Bu]{1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z3a-+NjDm  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }e 9!xA  
最后来说说怎么处理break和continue ;54(+5pqx  
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。 ;DuXS y!g  
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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