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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vP,$S^7$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V|pO";%>,  
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, 8B6 -f:  
Q 2 B  
ex|h&Vma2V  
#m3!U(Og`  
  class filler _hEr,IX=J  
  { ]x6r P  
public : =@MJEo`D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} iT</  
} ; RIFTF R  
LPkl16yZ  
UFyk%#L  
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: "fu@2y4^  
*4c5b'u  
I~,bZA  
_BG7 JvI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~zQxfl/  
Y$W)JWMY`  
M} Mgz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Zl?9ibm;@  
, jCE hb  
3lN@1jlh  
</_.+c [  
二. 战前分析 0Q[;{}W}  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 }`]Et99Q5  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 lDZ~  
Cw~fP[5XMF  
FPu$Nd&\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Tj!rAMQk  
  /* --------------------------------------------- */ A&X XL~yH  
vector < int *> vp( 10 ); fPG3$<Zr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h79~d%-  
/* --------------------------------------------- */ h/*@ML+bB8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2g;Id.i>  
/* --------------------------------------------- */ i>(TPj|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G}@a]EGm  
  /* --------------------------------------------- */ )g`~,3G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t<e3EW@>>  
/* --------------------------------------------- */ 6ck%M#v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6u{%jSA>D\  
dyB@qh~H  
i$CF*%+t  
br*PB]dU  
看了之后,我们可以思考一些问题: &5hs W1`  
1._1, _2是什么? Uv!VzkPfo  
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。 ]2MX7  
2._1 = 1是在做什么? Y.% Vvg4z3  
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。 CaV)F3   
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。 uS! V_]  
T5wVJgN>  
Nr`v|_U  
三. 动工 @IOl0db  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i\=I` Yn+  
Op hD_^  
-:Bgp*S  
9rT"_d#  
template < typename T > A| y U'k  
class assignment otQ G6  
  { 9G4os!x)  
T value; vILgM\or  
public : =)J<R;  
assignment( const T & v) : value(v) {} `tl-] ^Y2  
template < typename T2 > fP llN8n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qf{HGn_9~1  
} ; <Ik5S1<h$H  
#It!D5A  
w4l]rH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4|DN^F~iut  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @?& i   
(t,mtdD#1  
f,ql8q(|J  
j_S3<wEJ  
  class holder *E-MJCv  
  { i#PR Tbc  
public : mB%m<Zo\U  
template < typename T > 2m9qg-W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V OT9cP^6  
  { /buj(/q^#  
  return assignment < T > (t); $_gv(&ZT  
} t<%+))b  
} ; M%s!qC+  
{*nE8+..A  
W!1 B~NH#  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !$<Kp6  
S`vw<u4t  
  static holder _1; S KGnx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Hio+k^  
hPUZ{#;n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ""h%RhcZ\  
而不用手动写一个函数对象。 Pd~z%VoO  
1+Vei<H$  
*=77|Dba  
.:tR*Kst`7  
四. 问题分析 1U ='"  
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。 SRrp= >w?  
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。 <ILi38%Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |V^f}5gd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {_ZbPPh;M"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 sR| /s3;  
}{v0}-~@  
五. 问题1:一致性 X"%eRW&qu/  
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?| T;i+az{N:V  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rK4 pYo  
TBgiA}|\D  
struct holder mOFp!(  
  { ~L.5;8a3Pe  
  // @"m+9ZY  
  template < typename T > Zm#,Ike?#  
T &   operator ()( const T & r) const rEs!gGNN  
  { LtNspFoLb  
  return (T & )r; ,u14R]  
} 9W j9=  
} ; ~-~iCIaTb  
jjg&C9w T  
这样的话assignment也必须相应改动: .iST!nh  
N]G`]  
template < typename Left, typename Right > B*fBb.Z  
class assignment vQ[ Tc V  
  { M$3/jl*#}  
Left l; _;-b ZH  
Right r; 7s;*vd>  
public : axv-U dE;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tz2$j@!=  
template < typename T2 > zZS,<Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;\iu*1>Z,&  
} ; D~,i I7ac  
:oJ!9\5  
同时,holder的operator=也需要改动: hxGo~<. :  
RR>G}u9 np  
template < typename T > RG- ,<G`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qx}*L'xB  
  { UDb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ] .c$(.  
} Fh.Z sPn,m  
Vje LPbk)  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 d^`n/"Ice  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /-g%IeF  
#}8gHI-9%  
return l(rhs) = r; >n>gX/S<C  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 #F+b^WTR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: OP DRV\  
z!^3%kJJ>  
template < typename Tp > 9bD ER  
class constant_t ;*e$k7}F  
  { wQX%*GbL2  
  const Tp t; d C6t+  
public : 7[(<t+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {-s7_\|p(  
template < typename T > 9Oc(Gl5az  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0j[%L!hny  
  { &P>a  
  return t;  !:|D[1m  
} L%4Do*V&  
} ; P L*kjrLu7  
(M,*R v  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m[&pR2T  
下面就可以修改holder的operator=了 L(3} H,t  
5~xv"S(E}  
template < typename T > 50`<[w<J q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gOn^}%4.I  
  { 2L?Pw   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]q@W(\I  
} U9yR~pw  
>^d+;~Q;  
同时也要修改assignment的operator() P\.1w>X  
k0-,qM#p;X  
template < typename T2 > 1&JB@F9!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sTF Ru  
现在代码看起来就很一致了。  c|~f[  
7f q\ H{  
六. 问题2:链式操作 Rs1JCP=d8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R>`TV(W`9  
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。 PD@@4@^  
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。 yI}_ U  
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。 )Xd2qbi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sqk$q pV6  
~er4w+"  
template < typename T > 6R%N jEW:  
struct result_1 H%`|yUE(  
  { YDo,9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ke,$3Yx  
} ; &oqzQ+H  
j?9fb  
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: $eUJd Aetk  
X4:SH> U!  
template < typename T > *heX[D &>)  
struct   ref ,#QLc  
  { WG.J-2#3  
typedef T & reference; ,daZ KxT  
} ; ys$X!Ep  
template < typename T > s9}VnNr  
struct   ref < T &> vd!|k5t[d  
  { +b6kU{  
typedef T & reference; E7UYJ)6]  
} ; ]NgEN  
K=X13As_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4GTB82V$  
/ qo`vk A  
template < typename T > qT+:oMrTSm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const */yR _f  
  { - Ado-'aaS  
  return l(t) = r(t); l\{{iAC]I  
} KF4}cM=.5  
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。 6t(I.>-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ON/U0V:v  
2Sg,b8  
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 R-2V C  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +HOHu*D  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kan4P@XVS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 B '"RKs]  
最后的布局是: ^`XTs!.  
                Add =/jCDY  
              /   \ 9F^rXY.  
            Divide   5 e+=P)Zp/  
            /   \ 4(FEfde=  
          _1     3 IrZ!.5%tV  
似乎一切都解决了?不。 #+,O  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 f.&((z?rC  
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。 hB)TH'R{:  
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: ~)\E&c  
2XN];,{  
template < typename Right > iCrLZ" $M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9s}y*Vp  
Right & rt) const ;jgJI~3l  
  { 3l8k O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U F ]g6u  
} j >wT-s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ) HN,Az"  
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。 .:)nG(7f<  
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。 )D1=jD(  
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。 :UgCP ~Y  
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。 wUbs9y<  
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? bez_|fY{T  
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: ^5yFb=2  
WKB8k-.]ww  
template < class Action > 5@xl/  
class picker : public Action  h7h[! >  
  { ,:e##g~k  
public : "}jY;d#n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +bbhm0f  
  // all the operator overloaded rcWr0q  
} ;  %wYGI  
f(o1J|U{  
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。 R} #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: n 7Bua  
JWuF ?<+k  
template < typename Right > ,,-g*[/3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )K0BH q7r  
  { .jfkOt?2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @}{~Ofs  
} C/w!Y)nB=  
7fg +WZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FB-_a  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 LS=HX~5C  
V>`xTQG  
template < typename T >   struct picker_maker J,bE[52  
  { > %~%O`+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q'ok%9q!p  
} ; <opBOZ d  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nM)q;9-ni  
  { 7;UUS1  
typedef picker < T > result; $RYsqX\v  
} ; +s}"&IV%  
R0n# FL^E  
下面总的结构就有了: w1je|Oil  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 -}B&>w,5  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )@ /!B`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jo.Sg:7&  
至此链式操作完美实现。 86s.qPB0  
7>a-`"`O  
ib4shaN`  
七. 问题3 /GK1}h  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 <3wfY #;><  
1Fado$# 7  
template < typename T1, typename T2 > ^b{w\HZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F0O/SI(cA  
  { JO4rU- n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5/:BtlFx  
} }=':)?'-.  
C>d_a;pX  
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: [f'V pId8  
liW0v!jBo  
template < typename T1, typename T2 > 0u]!C"VX  
struct result_2 <$^76=x,8P  
  { Fu*~{n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =AhXEu^  
} ; r*|#*"K"a  
`g2DN#q[0  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? nV|H5i;N7  
这个差事就留给了holder自己。 HMQi:s7%  
    akuV9S  
&*wN@e(c  
template < int Order > y{.s 4NT  
class holder; ,;aELhMZ  
template <> GZ.F q  
class holder < 1 > )Q_^f'4  
  { d]JiJgfa%  
public : v-;j44sB  
template < typename T > #S57SD  
  struct result_1 Oy :;v7  
  { Pg]&^d&$  
  typedef T & result; @S/jVXA  
} ; CS;bm `8a  
template < typename T1, typename T2 > oT5 N_\  
  struct result_2 nu1s  
  { WUQlAsme  
  typedef T1 & result; fdIO'L_  
} ; 5]/i[T_  
template < typename T > >tfy\PY:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lg)jc3  
  { R<}n?f\#JZ  
  return (T & )r; _5F8F4QY`  
} k_p4 f%9  
template < typename T1, typename T2 > xn49[T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S&y(A0M  
  {  FSaCbs(  
  return (T1 & )r1; @Sxb}XI!f  
} W0 n/B &C  
} ; ;++CMTza]  
[whX),3>  
template <> `uz15])1<  
class holder < 2 > G j6(ycaS  
  { Yx4TUA$c'  
public : oMH-mG7:K  
template < typename T > :J|t! `  
  struct result_1 F ] e]  
  { =-XI)JV#  
  typedef T & result; 0{0|M8  
} ;  jpc bW  
template < typename T1, typename T2 > YK[PC]w  
  struct result_2 r=Up-(j  
  { ai7*</ls  
  typedef T2 & result; `:hEc<_/  
} ; bL: !3|M  
template < typename T > g4(vgWOW`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pIKQx5;  
  { p<5ED\;N;  
  return (T & )r; XG]ltSOy  
} M=Y}w?  
template < typename T1, typename T2 > DH(Q md  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \ /(;LHWQ  
  { DYS|"tSk  
  return (T2 & )r2; A=LyN$ %  
} %A@Q%l6  
} ; zmV5k  
VqzcTr]_  
AS;EO[Vn  
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> >。 0G-M.s}A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Jx# r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `Zn2Vx  
9[<,49  
return l(i, j) = r(i, j); $3aq+w:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qJY'"_Q{  
Ba=P  
  return ( int & )i; q8U*  
  return ( int & )j; RP}.Ei  
最后执行i = j; ?]i.Zi\[f  
可见,参数被正确的选择了。 9G7lPK  
+8tdAw  
86[/NTD<-  
W2CCLq1(  
mez )G|  
八. 中期总结 [ugBVnma  
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: fmuAX w>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 QLx]%E\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b2x8t7%O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ku6bY|  
p~ `f.q$'  
L B:wo .X  
U#=Q`  
$vlc@]~d`&  
ghXh nxG  
九. 简化 H{Zfbb  
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。 ES~ykE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %i!&Fr  
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: &&Sl0(6x[T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A"wor\(  
  +-*/&|^等 YQU #aOl  
2. 返回引用。 ET ;=o+\d  
  =,各种复合赋值等 d,r%LjNI  
3. 返回固定类型。 {-28%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Q+d9D1b  
4. 原样返回。 pNY+E5  
  operator, !{@!:m3w  
5. 返回解引用的类型。 *], ]E;  
  operator*(单目) wYTF:Ou^5~  
6. 返回地址。 7O3\  
  operator&(单目) a78&<  
7. 下表访问返回类型。 `(j}2X'[  
  operator[] 9UD~$_<\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SKx&t-  
  operator<<和operator>> B>dXyo  
CO25  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 XdKhT618G  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8$ SA"c)  
(+' *_   
template < typename Left > iV8j(HV  
struct value_return G813NoS o  
  { l1X& Nw1W  
template < typename T > <mE)& 7C  
  struct result_1 - V Rby  
  { t/? x#X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VGLE5lP X  
} ; (h NSzG\  
_<?lP$Xr  
template < typename T1, typename T2 > <^}{sdOyu  
  struct result_2 :Gyv%> .  
  { $7q'Be@{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \IZfp=On  
} ; pgK)  
} ; Xne{:!btw  
KsZXdM/  
+we3BE.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p9*#{~   
jPG&Ypm1   
下面我们来剥离functor中的operator() Q_<CG[,6D1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X( m&  
U0}]3a0  
return l(t) op r(t) 4%#C _pE9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :cv_G;?  
return op l(t) C^]y iR-U  
return op l(t1, t2) 5;=,BWU  
return l(t) op a =LjFpv/]  
return l(t1, t2) op I4%&/~!  
return l(t)[r(t)] Q<$I,C]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S:qML]RO  
_9!_fIY  
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: Xz`?b4i  
单目: return f(l(t), r(t)); m7z6c"?lB  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g0-hN%=6  
双目: return f(l(t)); `$|!h-"  
return f(l(t1, t2)); 9;3f`DK@2k  
下面就是f的实现,以operator/为例 [([?+Ouy  
y>zPsc,  
struct meta_divide S?.2V@Ic  
  { !Kv.v7'N/k  
template < typename T1, typename T2 > yQ)y#5/<6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wTBp=)1)f  
  { q7-Eu4w  
  return t1 / t2; I>X_j)  
} \D8d!gr  
} ; v%t "N  
$N[-ks2 {@  
这个工作可以让宏来做: Y$8 >fv  
kJP fL s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]Y!$HT7\  
template < typename T1, typename T2 > \ lxTW1kr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z IfhC'  
以后可以直接用 ;5tSXgGw7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) D@T>z;  
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 AtNu:U$  
(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。。。) e-Z+)4fH  
J[fjl 6p  
FilHpnQCt  
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 B42.;4"T  
!$ikH,Bh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NNC@?A7  
class unary_op : public Rettype PE1F3u>O  
  { ~fLuys`*:  
    Left l; r 5::c= Cl  
public : n m4+$GW   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $Oa} U3  
 k?|l;6  
template < typename T > ;c"T#CH.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (7w`BR9B  
      { fk%r?K6K  
      return FuncType::execute(l(t)); ]Auk5M+  
    } F$Q( 2:w  
WlnmW(uahW  
    template < typename T1, typename T2 > 3P C'P2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H:x=v4NgsU  
      { b!VaEK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >W[8wR  
    } T 'pX)ZH  
} ; >jU.R;H5  
O)|{B>2r  
'6*^s&H~  
同样还可以申明一个binary_op ?.#?h>MS{s  
M{$EJS\d=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d *ch.((-  
class binary_op : public Rettype YUdCrb9F  
  { >x0"gh  
    Left l; 1au1DvH  
Right r; "\bbe@  
public : *"#62U6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fvKb0cIx]  
nff&~lwhZ  
template < typename T > F)KUup)gc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9u";%5 4  
      { E!;giPq*n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Iy8>9m'5  
    } D}59fWz@  
U-(2;F)  
    template < typename T1, typename T2 > cOa.]Kk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wi_5.=  
      { B '\^[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5I9~OJ>  
    } ]MJyBz+k  
} ; HIP6L,$  
KWIH5* AM  
wzhM/Lmo\z  
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 tW;?4}JR  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kxU <?0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 86!"b  
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。 7(B|NYq  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Z+h^ ie"g  
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。。。 "HTp1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -.= q6N4  
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) "2HSb5b"`  
下面是修改过的unary_op r jfcZ@  
iLf:an*vH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @D_=M tF<  
class unary_op C YA#:  
  { 4G;FpWQm  
Left l; kylR)  
  7:x%^J+  
public : B,?Fjot#m  
pfS?:f<+6"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )2T1g~8  
Eyu]0+  
template < typename T > "TB4w2?=  
  struct result_1 +-~hl  
  { BH _y0[y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; pE(\q+1<  
} ; ^b=]=w  
5`CPaJT$  
template < typename T1, typename T2 > yNVuSj  
  struct result_2 :|/bEP]p/  
  { Rh#0EbE2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (CKx s I@  
} ; 't".~H_V  
*oLAO/)n  
template < typename T1, typename T2 > sdP% Y<eAT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MkJ}dncg*  
  { /MHqt=jP6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); csZIBi  
} j.O7-t%C  
T;D`=p#  
template < typename T > $P#Cf&R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wlm%W>%  
  { k{ >rI2;  
  return OpClass::execute(lt(t)); QA_SS'*  
} b5u_x_us|  
\q#s/&b   
} ; HPVW2Y0_N  
GFd~..$  
-AwR$<q'  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug @ @$=MSN  
好啦,现在才真正完美了。 Rt!G:hy7  
现在在picker里面就可以这么添加了: -N`j` zb|  
u,<I%  
template < typename Right > {6Tw+/`P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X51pRP $R  
  { 7MIu-x|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D )z'FOaI  
} q]Gym 7o  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 o"D`_ER  
Rz% Px:M  
}m NP[L  
 e;8>/G  
F. X{(8  
十. bind O[[:3!6q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 h _6QVab@  
先来分析一下一段例子 #iD5& klo\  
.QX|:]|n  
=&?}qa(P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <-uE pF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v|acKux=t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C$`z23E  
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。 4~-"k{Xt  
我们来写个简单的。 b}'XDw   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  Qj(q)!Ku  
对于函数对象类的版本: "'p;Udt/Qm  
oj*5m+:>a  
template < typename Func > t{?UNW  
struct functor_trait <%klrQya  
  { vU Bk oC2Q  
typedef typename Func::result_type result_type; |__\Vn  
} ; VgG*y#Qf$  
对于无参数函数的版本: q,-bw2   
xEtzqP<]  
template < typename Ret > 3DRbCKNL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tj 6 #lM9  
  { ^G'8!!ys  
typedef Ret result_type; (!kOM% 3{  
} ; KB+,}7  
对于单参数函数的版本: S)Cd1`Gf  
$7~ k#_#PC  
template < typename Ret, typename V1 > ws9F~LmLbr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s hjb b  
  { l]R O'  
typedef Ret result_type; 01Bs7@"+  
} ; ,aS6|~ac4  
对于双参数函数的版本: u )+;(Vd  
>-rDBk ;K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )M(;:#le  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v,w/g|  
  { 'J~{8w,.  
typedef Ret result_type; C;2!c  
} ; @$'k1f(u>  
等等。。。 ?H8w/{J   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy QCkPua9  
p]=a:kd4J  
template < typename Func > [/ uqH  
struct func_return GKdQ  
  { OI;0dS  
template < typename T > yQb^]|XG  
  struct result_1 # JHicx\8l  
  { zOA{S~>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nWpqAb  
} ; /h'V1zL#  
1<a+91*=e  
template < typename T1, typename T2 > `` (D01<  
  struct result_2 ;taTdzR_  
  { xe}d&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <+D(GH};  
} ; pk2OZ,14Mj  
} ; E/x``,k  
V 9Bi2\s*  
_?Zg$7VJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 HJ[@;F|aU  
Y6L_ _ RT  
template < typename Func, typename aPicker > |&Gm.[IX;q  
class binder_1 xI?%.Z;*+  
  { x5\C MWW  
Func fn; oiYI$ql3L  
aPicker pk; fR<_4L  
public : >?K@zsv}  
F VBuCi?W  
template < typename T > " O1\]"j  
  struct result_1 27q 9zi!Q  
  { R}lS@w1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; B-`d7c5  
} ; o= VzVg  
E O^j,x g  
template < typename T1, typename T2 > /Zw^EM6c  
  struct result_2 3'WJx=0?  
  { !-1UJqO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Dz$GPA   
} ; v-u53Fy  
rvjPm5[t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z 4,nl  
p^PAbCP'|3  
template < typename T > rhU]b $A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RWM9cV5  
  { b*w izd  
  return fn(pk(t)); ${\iHg[vZ  
} kBZnR$Cl  
template < typename T1, typename T2 > ZN75ON L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0LX;Vvo  
  { KSsv~!3Yf  
  return fn(pk(t1, t2)); jA@jsv  
} C}grY5 :  
} ; #&zNYzI  
}gw \w?/  
k?-GI[@X  
一目了然不是么? $<R\|_6J  
最后实现bind M6J~%qF^  
$g? ]9}p  
:D(4HXHK%  
template < typename Func, typename aPicker > W@<(WI3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e<wA["^  
  { C-Y~T;53  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @H%)!f]zWt  
} V<&x+?>S  
x { Z_rD  
2个以上参数的bind可以同理实现。  A.nU8   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 >*/\Pg6^  
q~_DR4xZ  
十一. phoenix It$'6HV~Sb  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +>BLox6  
akg$vHhK4  
for_each(v.begin(), v.end(), 4cC  
( t"[ xx_i  
do_ [Q(FBoI|  
[ dq d:V$o  
  cout << _1 <<   " , " m$b5Vqq  
] 8Mx+tA  
.while_( -- _1), MDkcG"O  
cout << var( " \n " ) 8 nCw1   
) ^5j+O.zgN  
); CJ+/j=i;~c  
iZsZSW \  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Cu*+E%P9`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor SM%N ]/@U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7wKN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 45g:q  
OR84/^>  
@PH`Wn#S  
template < typename Cond, typename Actor > Ht >5R  
class do_while ]B8`b  
  { lG[@s 'j  
Cond cd; (>~:1  
Actor act; `" BFvF#  
public : m/ D ~D~  
template < typename T > %H)^k${  
  struct result_1 `6bIxb{  
  { eBUexxBY  
  typedef int result_type; )\nKr;4MH  
} ; ['~E _z  
HW|5'opF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z;T_%?u  
XPJsnu  
template < typename T > V { #8+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const is?#wrV=K  
  { FA5|`  
  do =|}_ASbzw  
    { 5"~F#vt  
  act(t); 8PKUg "p  
  } 80(Olf@PE  
  while (cd(t)); .|XG0M  
  return   0 ; D\13fjjHlu  
} V\1pn7~V  
} ; CGyw '0S  
OKW}8qM  
z@za9U`6i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,\fp .K<  
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。 zx #HyO[a  
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。 :mYVHLmea  
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。 c{"=p8F_  
下面就是产生这个functor的类: {J&[JA\   
;?{[vLHDL  
=6.4  
template < typename Actor > /)+V(Jlu  
class do_while_actor T`ofj7$:  
  { ww? AGd  
Actor act; j\hI, mc  
public : d76nyQKK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `jHbA#sO  
qV$\E=%fhM  
template < typename Cond > #gq!L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; QsemN7B "<  
} ; *F:)S"3_~e  
)44c[Z  
ID_#a9N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4UxxmREx;  
最后,是那个do_ n0a|GZyO]  
!"d"3coQ?  
SH1S_EQ<  
class do_while_invoker @ajt D-_2  
  { [_BQ%7D U  
public : I4"(4u@P  
template < typename Actor >  `1`Qu!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 969Y[XQ  
  { {P {h|+;  
  return do_while_actor < Actor > (act); Tr@|QNu  
} GQH15_  
} do_; .&i_~?1[N  
@sdHB ./  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +0l-zd\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q\W?qB_  
最后来说说怎么处理break和continue {*PbD;/f  
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。 WGwIc7  
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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