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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r3x;lICx-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 TNh&g.  
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, W'9{2h6u(  
TAh'u|{u2  
H,c1&hb/w  
*-*V>ntvT$  
  class filler nZ=[6?  
  { >3g`6d  
public : hAUP#y@:H:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W\j'8^kI9  
} ;  I wj[ ^  
L[44D6Vg  
E[t[R<v,P!  
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: .feB VRg  
;m] nl_vg  
W2h*t"5W  
78]*Jx>L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a9&[Qv5-/  
\roJf&O }  
pGU .+[|(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 UQkd$w<  
r1q'+i  
=~D[M)UO|  
A ___| #R  
二. 战前分析 Ma\%uEgTD  
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。 m^BXLG:b  
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 5vD\?,f E  
h)sT37  
'r=2f6G>cP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W8`6O2  
  /* --------------------------------------------- */ 6{d?3Jk  
vector < int *> vp( 10 ); >4bw4 Z1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X`<z5W] !  
/* --------------------------------------------- */ [pms>TQ2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s8A"x`5(  
/* --------------------------------------------- */ ^%%Rf  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "&XhMw4  
  /* --------------------------------------------- */ Gfx !.[Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); V*JqC  
/* --------------------------------------------- */ #5y+gdN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8=bn TJf  
P;(@"gD8z5  
O_s /BoB@  
%gn@B2z  
看了之后,我们可以思考一些问题: Xqe Qj}2kA  
1._1, _2是什么? Y\<w|LkD8  
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。 U5ph4G  
2._1 = 1是在做什么? VQf^yq  
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。 Uth+4Aq  
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。 $C=XSuPNK  
>~7XBb08  
3;b)pQ~6CJ  
三. 动工 C&@'oLr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {88|J'*L  
D',7T=C   
yS K81`  
C3.]dsv:  
template < typename T > ]?}pJ28  
class assignment +(`D'5EB(  
  { s`Z.H5V>\  
T value; G$_)X%Vb I  
public : {8":c n j  
assignment( const T & v) : value(v) {} .mwW`D  
template < typename T2 > w&#[g9G%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d8 ~%(I9  
} ; r9-ayp#pC  
$EIKi'!8  
N:'GNMu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 AzzHpfv,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dj5|t~&  
L\#G#1x8  
{c I~Nf?i  
H!FaI(YZl  
  class holder V*?QZ;hCP  
  { Mx0~^l  
public : \ eba9i^  
template < typename T > vnf2Z,f%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w"D1mI!L 7  
  { [[w-~hHH-  
  return assignment < T > (t); Ymnh%wS  
} Qru&lAYc<  
} ; 3XUVUd~  
Xsn M}  
sJQ~ :p0e  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: UZ<.R"aK  
C_ ;nlG6  
  static holder _1; <7T}b95  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;9#W#/B  
v}5YUM0H`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m' j1  
而不用手动写一个函数对象。 g"!cO^GkT  
}/tf^@  
2>.b~q@  
mo tW7|p.e  
四. 问题分析 IEM{?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 "7fEL:|j  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3KeY4b!h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,. ht ~AE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z9h4 pd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 X16O9qsh  
zZY1E@~  
五. 问题1:一致性 s7jNRY V  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| fhdqes])  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rT-.'aQ2t  
t0xE&#4  
struct holder W}7Uh b  
  { 6o]{< T/'  
  // ',|OoxhbK  
  template < typename T > M a{@b$>  
T &   operator ()( const T & r) const ET H ($$M  
  { y_Gs_xg  
  return (T & )r; 2S:B%cj9m  
} m'G=WO*%  
} ; mJ[_q >  
@az<D7j2  
这样的话assignment也必须相应改动: $6ucz'  
oFt_ yU-  
template < typename Left, typename Right > h1B_*L   
class assignment xe.f]a  
  { 1NTx?JJfW  
Left l; rHybP6C<  
Right r; l7<VHz0b  
public : AU}|o0Ur  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2A*,9S|Y  
template < typename T2 > KqBiF]Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -W/D Cj<  
} ; 3*{l^<`:gA  
#;1RStb:zj  
同时,holder的operator=也需要改动: <JXHg, Q  
&{#6Z  
template < typename T > 5yJ~ q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const J?E!\V&U  
  { ^%6f%]_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QYj 4D  
} sVnq|[ /  
W<O/LHKHdn  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <Vh5`-J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <Nloh+n=  
vy7?]}MvV  
return l(rhs) = r; wsR\qq  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -4 L27C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G7GKO  
KB^GC5L>  
template < typename Tp > {~#01p5  
class constant_t )Fqtb;W=  
  { x a\~(B.  
  const Tp t; 39~WP$GM  
public : &P*r66  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Dl\0xcE  
template < typename T > -EU=R_yg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )\W}&9 >  
  { 6Y.k<oem  
  return t; LF (S"Of  
} ,#^2t_c/  
} ; /L]@k`.q@  
.345%j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $j!:ET'V  
下面就可以修改holder的operator=了 =:TQ_>$Nc2  
<h~uGBS"  
template < typename T > Q/HEWk  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !af;5F  
  { {)kL7>u]^V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wXYT(R  
} !WB3%E,I  
>*|Eyv_  
同时也要修改assignment的operator() .7Pp'-hK  
DU5rB\!.~  
template < typename T2 > ^|!\IzDp  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qM>Dt  
现在代码看起来就很一致了。 AXo)(\  
@P=n{-pIW  
六. 问题2:链式操作 6@d/k.3p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y'}c$*OkI  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 :4\_upRE  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 h7xgLe@  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ,&@FToR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SM<qb0  
;ae6h [  
template < typename T > Kr4%D*  
struct result_1 daf-B-  
  { -O@/S9]S)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6hFs{P7  
} ; "`pg+t&  
zR=g<e1xe  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: bDegIW/'w  
6Tq2WZ}<'  
template < typename T > Pi%-bD/w  
struct   ref V Kc`mE  
  { O=u.J8S2  
typedef T & reference; :19s=0  
} ; An BM*5G  
template < typename T > [H2su|rBI`  
struct   ref < T &> #m'+1 s L  
  { \ov]Rn  
typedef T & reference; SS;'g4h\6  
} ; +~;#!I@Di  
!_&;#j](  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1@+&6UC  
mm | *  
template < typename T > ])zpx-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]go.IfH  
  { nF 'U*  
  return l(t) = r(t); :mdoGb$ dr  
} u^L_X A  
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。 b#S-u }1PE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 YIl,8! z~  
&';@CeK  
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 Ds8x9v)^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %VrMlG4hx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2T"[$iH!7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 XpT})AV  
最后的布局是: a7]Z_Gk  
                Add hg `N`O  
              /   \ ,nw5 M.D_  
            Divide   5 )VG_Y9;Xk:  
            /   \ H .sfM   
          _1     3 hSk  
似乎一切都解决了?不。 od3b,Q  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 pTYV@5|  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Q0""wR q'  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Mi[,-8Sk  
^687U,+  
template < typename Right > T zHR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [} %=& B  
Right & rt) const  8KzH -  
  { _<)HFg6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =?hbi]  
} H|cxy?iJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1a#R7chl  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ve*6WDK,H  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 )U2%kmt  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Z1DF)  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 &Qv%~dvW  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? sDy~<$l?  
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: cdfnM%`>\  
SsIN@  
template < class Action > mZ#IP  
class picker : public Action 2u} ns8wn  
  { xQzXl  
public : .zdmUS :  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wV{VV?h}  
  // all the operator overloaded Wp= &nh  
} ; XP@&I[J3sI  
.@Jos^rxgJ  
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。 Dr#V^"Dte  
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: < 'r<MA<  
h)?Km{u%  
template < typename Right > j1dz'G}hj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const yL3F  
  { oeG?2!Zh  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p,2H8I){  
} 9/5 EyV  
m^a0JR}u9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > TfA;4 ^  
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。 &_Gu'A({J  
 #U/L8  
template < typename T >   struct picker_maker aDX4}`u  
  { Qlhm:[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <kWNx.eci  
} ; R!_1*H$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1++Fs  
  { atfK?VK#  
typedef picker < T > result; O}[){*GG=  
} ; _jk+$`[9PL  
+L}R|ihkI  
下面总的结构就有了: G#z9=NF~V  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 hhr>nuA  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Um I,?p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;DI"9  
至此链式操作完美实现。 g_MxG!+(V  
2}#VB;B  
-"n8Wv  
七. 问题3 yTU'voE.|  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 SQf.R%cg$  
a~`,zQ -@  
template < typename T1, typename T2 > %A;s 3 ]V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?B:],aztf  
  { 4yRX{Bl|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8)&J oPN  
} !Y]%U @4}  
._}Dqg$  
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: M0uC0\' #P  
~RnBs`&!  
template < typename T1, typename T2 > qnU$Pd  
struct result_2 vXc gl  
  { 1?#Wg>7'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X\]Dx./  
} ; qk\LfRbj  
ig:z[k?  
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? -<gQ>`(0  
这个差事就留给了holder自己。 x!9bvQT  
    ut9R] 01:  
ZvW&%*k=  
template < int Order > O9MBQNwjA  
class holder; (I(k$g[>  
template <> Y@V6/D} 1  
class holder < 1 > C~VyM1inD  
  { 4fdO Ow  
public : wHhIa3_v  
template < typename T > DBzF\-  
  struct result_1 ZZF\;  
  { 0Ewt >~n  
  typedef T & result; [ r=U-  
} ; ZUeA&&{  
template < typename T1, typename T2 > h>jp.%oOu  
  struct result_2 F5f1j]c  
  { +8V |  
  typedef T1 & result; #Xd#Nc j  
} ; =`BPGfC b  
template < typename T > Ix|^c268o<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8*yk y  
  { tsqWnz=)  
  return (T & )r; R{Qvpd$y  
} ogKd}qTov  
template < typename T1, typename T2 > WevXQ-eKm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %Z6\W; (n  
  { Zl`sY5{1  
  return (T1 & )r1; N`i`[ f  
} Q##L|*Qy  
} ; 55|.MXzq  
7!E7XP6,~>  
template <> E 5bo60z  
class holder < 2 > `_H^k !^  
  { v_ W03\  
public : Y@M l}43  
template < typename T > rlVo}kc7:  
  struct result_1 } T<oLvS  
  { pNR69/wGi  
  typedef T & result; 1`8(O >5  
} ; oq}Q2[.b  
template < typename T1, typename T2 > vH9Gf  
  struct result_2 t>>\U X  
  { +S>}<OE  
  typedef T2 & result; yzmwNsu  
} ; wPU<jAQyp  
template < typename T > <S%kwS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @IwVR  
  { H>2f M^  
  return (T & )r; 7Ke#sW.HN  
} Ty>g:#bogI  
template < typename T1, typename T2 > V{G9E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vdN0YCXG  
  { 66~]7w  
  return (T2 & )r2; Dhe ]f#d  
} -,#LTW<.  
} ; z;En Ay{9  
l<mEGKB#  
k@= LR  
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> >。 P(BV J_n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :,(ZMx\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d[.JEgU  
(KxL*gB  
return l(i, j) = r(i, j); 0Ku%9wh-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) HR83{B21  
ePJtdKN:  
  return ( int & )i; %?WmWs0  
  return ( int & )j; ~h*p A8^L  
最后执行i = j; xiPP&$mg  
可见,参数被正确的选择了。 `L=$ ,7`  
+~A<&7[}  
#%i-{t+_>  
b,#E.%SLw  
N~An}QX|  
八. 中期总结 8QGj:3  
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: |.Pl[y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'qg q8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 mjqVP.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /RmHG H!  
_}B:SM  
R?Or=W)i  
~:%rg H  
|cBpX+D  
*AU"FI> V  
九. 简化 -cHX3UAEI  
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。 $yx34=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 sR. ecs+  
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: IFY,j8~q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pMX#!wb  
  +-*/&|^等 z<F.0~)jb  
2. 返回引用。 AQ 5CrYb  
  =,各种复合赋值等 lAwOp  
3. 返回固定类型。 e[@q{.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) QAy9RQ0  
4. 原样返回。 KD~F5aS`[  
  operator, NX(.Lw}  
5. 返回解引用的类型。 '?~k`zK  
  operator*(单目) ?DC3BA\)  
6. 返回地址。 [T.BK:  
  operator&(单目) .baS mfc  
7. 下表访问返回类型。 i%~4>k  
  operator[] :>[;XT<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O$%C(n(  
  operator<<和operator>> x6ig,N~AO  
\8!&X cA  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 [lC*|4t&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "=W7=V8w  
9J?G"JV?  
template < typename Left > ntSPHK|'  
struct value_return F=hfbCF5x  
  { uj-q@IKe  
template < typename T > -hP@L ++D  
  struct result_1 khb Gyg%  
  { %L./U$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?~a M<rcZ  
} ; jz$)*Kdi*  
-< 7KW0CA  
template < typename T1, typename T2 > OZ q/'*  
  struct result_2 &0 VM <  
  { {=,?]Z+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rY>{L6d  
} ; Q H%{r4  
} ; m//(1hWv7  
5}R /C{fs  
BcT|TX+ct  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1Ly?XNS  
)G6]r$M>o0  
下面我们来剥离functor中的operator() qfY.X&]PU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [JGa3e  
*Df|D/,WE  
return l(t) op r(t) Y 1 i!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) nFlj`k<]Y  
return op l(t) d& @KGJ  
return op l(t1, t2) 2WIbu-"l  
return l(t) op `\&qk)ZP  
return l(t1, t2) op 48n>[ FMSR  
return l(t)[r(t)] w>X33Ff]8@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] AO'B p5:Q  
?|:!PF*L~z  
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: Uc }L/ax  
单目: return f(l(t), r(t)); UG+wRX :dA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mV;Egm{A\  
双目: return f(l(t)); 4kA/W0 VG  
return f(l(t1, t2)); h"YIAQ',  
下面就是f的实现,以operator/为例 d*1@lmV*  
/ vge@bsE  
struct meta_divide 79a{Zwdd9j  
  { Ah &D5,3  
template < typename T1, typename T2 > QH4nb h4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )E^4\3 ^:  
  { Ckvm3r\i2  
  return t1 / t2; _-Aw`<_*-  
} fZXJPy;n  
} ; 5-w6(uu  
5Lt&P 5BY  
这个工作可以让宏来做: 9r7QE&.  
D|Z,eench  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vdNh25a<h  
template < typename T1, typename T2 > \ HF5aU:M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; RH. oo&  
以后可以直接用 mYb8   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jo<[|ZD  
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 8\y%J!b  
(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。。。) gzP(Lf I5  
N`grr{*_  
g=[ F W@z  
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 qrNW\ME  
(^9q7)n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^#S  
class unary_op : public Rettype }x-~>$:"  
  { 7 s5?^^  
    Left l; "F|OJ@ M  
public : ix]3t^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @^;WC+\0  
%I%F !M  
template < typename T > ZH`6>:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TRAs5I%  
      { q?Q"Ab  
      return FuncType::execute(l(t)); t_,iV9NrZ  
    } ^C):yxN P  
q`}Q[Li  
    template < typename T1, typename T2 > f<WnPoV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OV>T}Fq  
      { VPn #O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); PKfxL}:"8  
    } =o_d2 Ak  
} ; ^=D77 jS  
_ZD)#?  
+B_q? 6pR  
同样还可以申明一个binary_op c.,:r X0S  
"a`0s_F,^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cWp n/.a  
class binary_op : public Rettype Iu(T@",Q#  
  { N!"GwH  
    Left l; KL.{)bi  
Right r; 0tn5>Dsk  
public : n4k. tq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8o4<F%ot  
F!`.y7hY@  
template < typename T > g=b[V   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $|6Le; K  
      { G+b$WQn2t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @'R4zJ&+S  
    } u;& `_=p  
4m#i4  
    template < typename T1, typename T2 > O`t ]#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const * 2T&pX  
      { C+ r--"Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F.PD5%/$q  
    } .XURI#b  
} ; P!B\:B%4~]  
dm.?-u;C  
Ej'a G   
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ]v94U b   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ID'@}69.S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !&E>8h  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 cKF02?)TX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! lUCdnp;w'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Wz:MPdz3(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 k%NY,(:(  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) n?Gm 5##  
下面是修改过的unary_op M29[\@zL  
5[X^1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }[D~#Z!k  
class unary_op 9S&6u1  
  { +*)B;)P  
Left l; 3Eiy/  
  r]BB$^@@V  
public : cy^6g? ew  
W|D'S}J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g6QkF41nG  
Gu*;z% b2  
template < typename T > faD(, H  
  struct result_1 nsw.\(#  
  { 79:x>i=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; JZu7Fb]L9  
} ; vh?({A#>.E  
}6C&N8 f  
template < typename T1, typename T2 > tPC8/ntP8  
  struct result_2 0 "pm7  
  { VC>KW{&J0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ((EN&X,v  
} ; [_-CO }>  
$Xz9xzOR  
template < typename T1, typename T2 > kc~Z1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !p&M,6  
  { X?4tOsd  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _~Lhc'^p*  
} s}`=pk/FM  
V%e'H>EC  
template < typename T > YaSwn3i/@S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _QY0j%W  
  { 8"8sI  
  return OpClass::execute(lt(t)); x*BfRj  
} &giJO-^ f  
vhWj_\m  
} ; K Qub%`n  
! ~&X1,l1*  
gA~Ih  
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 oPzt1Y  
好啦,现在才真正完美了。 b LL!iz?  
现在在picker里面就可以这么添加了: {*jkx,|  
v8 6ls[lzu  
template < typename Right > DNki xE*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [u)^QgP  
  { -k$rkKHZ(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {v;Y}o-p  
} A "_;.e`  
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。 ;M"hX  
;EF s2-{K  
ih ,8'D4  
x0Tb7y`  
m&2< ?a}l  
十. bind Sw'DS  
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。 $`l- cSH;  
先来分析一下一段例子 Q$kSK+ q!  
p+9vSM #  
J"6_H =s   
int foo( int x, int y) { return x - y;} =x/]2+ s  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [2)Y0; ["  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a&XURyp  
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。 O%0G37h  
我们来写个简单的。 2&$A 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: qMI%=@=  
对于函数对象类的版本: J# :%| F%  
x:sTE u@  
template < typename Func > De4+4&  
struct functor_trait InPq1AH  
  { ;"joebZ/  
typedef typename Func::result_type result_type; E@ t~juF!  
} ; uo 7AU3\  
对于无参数函数的版本: x,>@IEN7  
I"T_<  
template < typename Ret > WNd(X}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > RMLs(?e  
  { DJrA@hm/Y  
typedef Ret result_type; s'} oVx]  
} ; gtCd#t'(V  
对于单参数函数的版本: q7m-} mBN~  
17<\Q(YQ=  
template < typename Ret, typename V1 > }4eSB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +sgishqn9  
  { gR~XkU  
typedef Ret result_type; xQaN\):^8  
} ; @xO< ~  
对于双参数函数的版本: 5p=T*Y  
z4{|?0=C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > JRU)AMMU&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s)ZL`S?</  
  { q'c'rN^  
typedef Ret result_type; O]^E%;(]}i  
} ; (hd2&mSy  
等等。。。 QabF(}61  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K-p1v!IC  
bS* "C,b~s  
template < typename Func > K[T? --H  
struct func_return 8 b|&  
  { LG&~#x  
template < typename T > #W!@j"8eK  
  struct result_1 ,/o<OjR  
  { M@8 <^CK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZIpL4y =_  
} ; H$1R\rE`  
lm]4zs /A  
template < typename T1, typename T2 > zy+|)^E  
  struct result_2 4HkOg)a  
  { f&{2G2 O%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sl/#1B   
} ; 10}\7p8  
} ; XQlK}AK  
aSKI %<?xN  
mNcTO0p&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 J qjb@'i  
j<wg>O:s%r  
template < typename Func, typename aPicker > ^U:pv0Qz  
class binder_1 _~5{l_v|I  
  { 1(rH5z'F  
Func fn; oh#6>|  
aPicker pk; gZ/M0px  
public : ,}`II|.oB  
I^\YD9~=x  
template < typename T > *>S\i7RET  
  struct result_1 kF6X?mqgD  
  { HtmJIH:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b/5;377_  
} ; [y=k}W}z  
p# O%<S@?  
template < typename T1, typename T2 > Tv~<W4  
  struct result_2 EV2whs2g  
  { >!`T=(u!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G~u94rw|:  
} ; {gK i15t  
. (Q;EF`_U  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8cR4@Hqx  
3D;\V&([  
template < typename T > Lgvmk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z"% =  
  { pmIQD"  
  return fn(pk(t)); q.uIZ  
} dl(cYP8L  
template < typename T1, typename T2 > rc 9 \  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <iJ->$  
  { 1th|n  
  return fn(pk(t1, t2)); d!e$BiC  
} Gzc{2"p  
} ; osPX%k!yw  
Xk(c2s&  
 V:F)m!   
一目了然不是么? IWuR=I$t  
最后实现bind VU}UK$JN  
+Rxf~m(pV  
x_bS-B)%Y:  
template < typename Func, typename aPicker > D3(|bSca  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) JU/K\S2%,  
  { |W`1#sP>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B5zu?AG  
} li%=<?%T  
^e<0-uM" s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 WLv( K_3Y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %+Mi~k*A'  
^nFa'=  
十一. phoenix Pm7,Nq)<>n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !$qNugLg  
p,$1%/m  
for_each(v.begin(), v.end(), i2)rDek3]T  
( F+*: >@3  
do_ Y-gjX$qGo  
[ t 0nGZ%`  
  cout << _1 <<   " , " .kBi" p&  
] -O^b  
.while_( -- _1), ZTM zL%i  
cout << var( " \n " ) EX=+TOkAf  
) =p N?h<dc  
); @C~TD)K  
N[){yaj  
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: o/2\8   
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 `f8{ ^Rau  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v3Te+oLg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Hx62x X  
pj?+cy v~  
3yZtyXRPn  
template < typename Cond, typename Actor > (ZT*EFhb(  
class do_while ol:,02E&  
  { P\*-n"  
Cond cd; ?dC[VYC\^  
Actor act; o T5?*3f  
public : aq0J }4U  
template < typename T > )}]<o |'  
  struct result_1 AL&}WbUC  
  { r/Qq-1E  
  typedef int result_type; \02j~r`o  
} ; s|"V$/X(W  
"|.>pD#0&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f|w+}z  
.A&Ey5  
template < typename T > +2|X 7wA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >"5^]o2?~l  
  { zPH1{|H+l  
  do uy~5!i&  
    { @@'zMV%  
  act(t); `m`jX|`  
  } *x)WF;(]g  
  while (cd(t)); M5: f^  
  return   0 ; k_-=:(Z  
} lVARe3#  
} ; 2:&8FdU  
i8Yl1nF  
7==Uz?}C  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ipw_AC~  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 tA3]6SIK@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 0$":W  
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。 ](x4q  
下面就是产生这个functor的类: G5kM0vs6L  
R^f~aLl  
nw Or  
template < typename Actor > |hiYV  
class do_while_actor +}I[l,,xy  
  { h" P4  
Actor act; j/ #kO?  
public : NA]7qb%%<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [qIi_(%o  
V4l`Alr\L  
template < typename Cond > ryW1OV6?_0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V%<<Udu<  
} ; bqsb (C  
^ Gq2"rDM  
*P61q\2Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (+>+@G~o  
最后,是那个do_ f8lBxK  
.%U~ r2Y(  
- EF(J  
class do_while_invoker GWM2l?zOP  
  { 'R*xg2!i  
public : n AoGG0$5  
template < typename Actor > \&&kUpI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 23_<u]V  
  { c^6v7wT5  
  return do_while_actor < Actor > (act); a_`E'BkgU  
} G"5Nj3v d  
} do_; 6@]Xwq  
Y H 2i V  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A AH-Dj|&l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LJc w->  
最后来说说怎么处理break和continue K.*?\)&  
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。 N`8!h:yL  
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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