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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qbv#I;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )KP5Wud X  
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, L(U"U#QZ  
F4K0) ;  
/Ml.}7&  
v'e[GB 0  
  class filler ;X?mmv'  
  { clk[/'1  
public : ,mj@sC>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~q~MoN<R  
} ; 8cA~R-  
X=> =5'  
%*\es7m}  
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: S%Us5`sd  
Z ,EvQ8i  
/ 4lvP  
g H G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NOp609\^  
V =-WYu  
aJcf`<p   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 95z]9UL  
ca>Z7qT!  
0X^Ke(/89  
;g~TWy^o  
二. 战前分析 #y%!\1M/:A  
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。 <A# l 35  
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 KG=h&  
-Y='_4s  
Q_t`.jus  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !tp1:'KG  
  /* --------------------------------------------- */ v;0|U:`]  
vector < int *> vp( 10 ); 5Lf{8UxI  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); TYQwy*  
/* --------------------------------------------- */ J.8IwN1E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W16,Alf:  
/* --------------------------------------------- */ 4fKC6UR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q=#} yEG  
  /* --------------------------------------------- */ RoyPrO [3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &SrO)  
/* --------------------------------------------- */ CjiVnWSz<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d$ ^ ,bL2p  
gmm|A9+tv  
>Bgw}PI  
X@f "-\  
看了之后,我们可以思考一些问题: $ mI0Bk  
1._1, _2是什么? vPD] hs  
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。 |M+<m">E  
2._1 = 1是在做什么? rs~wv('  
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。 ObiT-D?)g  
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。 g]c6& Y,#  
rSJ9 v :  
?|39u{  
三. 动工 9[^gAR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *Q,0W:~-  
ma((2My'H  
zA1lca0HK  
-*XCxU'  
template < typename T > nI*v820,  
class assignment rW0FA  
  { 'UYR5Y>  
T value; kbMYMx.[  
public : $bsG]  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]X^rU`":  
template < typename T2 > t8dm)s[r8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } PoT`}-9  
} ; |P%DkM*X  
D &/L:  
pi ,eIm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o5Q{/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IzpZwx^3''  
8A+SjJ4$  
Lg+G; W  
<NuUW9+  
  class holder `YI f_a{  
  { Iwc{R8BV  
public : rhb@FE)Mc  
template < typename T > a$Cdhx !  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |lkNi  
  { `^4vT3e  
  return assignment < T > (t); HdPoO;  
} 0JJS2oY/  
} ; lj?v4$  
]._LLSzWhg  
:.45u}[  
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: }~Af/  
/)>s##p*  
  static holder _1; kVy\b E0o  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a@0BBihz  
6%VV,$p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gw}Mw  
而不用手动写一个函数对象。 ~mR'Q-hi<  
>z.<u|r2  
?|ZTaX6A  
Ed ,D8ND  
四. 问题分析 4M^G`WA}t9  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 D7S'*;F  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 `8Lo{P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 44F`$.v96  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Rh>}rGvCUN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ey4z.s'-l  
V@\%)J'g  
五. 问题1:一致性 @`,1:  
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?| -%I2[)F<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B0ndcB-  
QQV~?iW{~  
struct holder izx#3u$P  
  { X 51Yfr  
  // iT)z_  
  template < typename T > T0]*{k(FR  
T &   operator ()( const T & r) const ]7/ b/J  
  { @-&s: Qli  
  return (T & )r; 7ek&[SJ>,/  
} MG{YrX)oi  
} ; HX6Ma{vBk  
&zuG81F6  
这样的话assignment也必须相应改动: KR%{a(V;7  
'_$uW&{NI  
template < typename Left, typename Right > h)Ff2tX  
class assignment !0dNQ[$82  
  { A+UU~?3y  
Left l; ?K3(D;5 &i  
Right r; Rv/Bh< t  
public : kWrp1`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e~"fn*"  
template < typename T2 > $]q8, N|1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Bk+{RN(w  
} ; <$hu   
(k|_J42[  
同时,holder的operator=也需要改动: ? mhs$g>  
p}<w#p |  
template < typename T > ~jb"5CX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]J#9\4Sq  
  { nQ/E5y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 25&J7\P*  
} nYJTKU  
l#}.^71+  
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。 SC- $B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 UDL RCS8i  
A.5i"Ci[ie  
return l(rhs) = r; cDI [PJ9  
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。 c?%(Dp E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: LvEnXS  
]]"jw{W}A  
template < typename Tp > =ID 2  
class constant_t po}F6m8bX  
  { WsD M{1c  
  const Tp t; 1NcCy! +  
public : xrN &N_K#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} # (- Qx  
template < typename T > %~QO8q_7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const LbII?N8`N  
  { |qoKO:B4-[  
  return t; $\? yAE  
} Rd>B0;4  
} ; a:_I  
$*W6A/%O  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hbc uK&  
下面就可以修改holder的operator=了 "C*B,D*}:  
w` DW(hXJ  
template < typename T > bUY>st'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `w.AQ?p@  
  { {Ixg2=E\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X7g3  
} 8Mbeg ,P  
~I(Hc.Q  
同时也要修改assignment的operator() x+G0J8cW  
mP(kcMT "  
template < typename T2 > J=dJs k   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /QEiMrz@6  
现在代码看起来就很一致了。 1* ]Ev  
/o2P+Xr8"  
六. 问题2:链式操作 .uEPnzi  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8j4z{+'TQ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 1c@} C+F+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 >g;kJe  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Ia'ZV7'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct MJ\eh>v&  
GTJ{h  
template < typename T > o#[ KS:Y  
struct result_1 )H}#A#ovj7  
  { )}L??|#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #YSF&*  
} ; <s@-:;9~  
,2]X}&{i  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: SAY f'[|w  
A!63p$VT;  
template < typename T > b|5w]<?'  
struct   ref j( #%tIv  
  { z* <y5  
typedef T & reference; ejXMKPE;  
} ; *U#m+@\0  
template < typename T > ]Zf6Yw.Y  
struct   ref < T &> 4eH.9t  
  { \b*X:3g*  
typedef T & reference; 8Q)@  
} ;  oK 9'  
(.3'=n|kE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @InZ<AW>|  
[/RM=4Nh5  
template < typename T > 4@;-%H&7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OJ4SbI  
  { ug`NmIQP  
  return l(t) = r(t); 5y4u5Tm-%  
} k#:2'!7G  
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。 $ex!!rqN|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W >(vYU  
Vga-@  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 =22ALlxk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P6U%=xaC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /b,TpuM^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [*m2  
最后的布局是: FnHi(S|A  
                Add AK u_~bTk  
              /   \ /OGA$eP  
            Divide   5 giavJ|  
            /   \ Z%gx%$  
          _1     3 34|a:5c  
似乎一切都解决了?不。 ;9uRO*H?T  
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。 EqM;LgE=  
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。 8rbG*6  
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: l!IKUzt)7  
X21dX`eMN  
template < typename Right > w>~M}Ahj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const G\iyJSj[P  
Right & rt) const W$?e<@  
  { RHNk%9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -g`IH-B  
} Bo\D.a(T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 msk/p>{O  
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。 "2Op[~V  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 =7ydk"xM*  
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。 So4nJ><p  
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。 <`g3(?   
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? .`C V^\  
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: 4Nmea-!*  
WtX>Qu|  
template < class Action > w}<^l  
class picker : public Action |pWaBh|r  
  { Bh`IXu  
public : .2X2b<%)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m@ oUvxcd  
  // all the operator overloaded L0&S0HG   
} ; T{ -2fp8r[  
y(8d?]4:_  
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。 9 qH[o?]  
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: A4_>LO_qL  
lfy7w|  
template < typename Right > ]*ov&{'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o'qm82* =  
  {  wOHEv^,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dERc}oAh(  
} .5g}rxO8  
K}2Npo FS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~n]NyVFP  
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。 >@z d\}@W  
9N<*S'Z  
template < typename T >   struct picker_maker Jm%mm SYK  
  { +_P8'e%Iy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; TS/Cp{  
} ; ^P]?3U\nj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K* 0 aXr?  
  { i1tVdbC]  
typedef picker < T > result; u mqLKf=x!  
} ; 9/FG,9  
}7-7t{G  
下面总的结构就有了: Ii,~HH  
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。 Lf[G>0t&n  
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。 +}kO ;\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]Jja  
至此链式操作完美实现。 0`V3s]%iu  
F\zkyk 4  
a$~IQ2$|6  
七. 问题3 G`9cd\^  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 w9/nVu  
"w(N62z/  
template < typename T1, typename T2 > xi;/^)r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  Y>xi|TWN  
  { s*aH`M7^0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); aytq4Ts  
} ,Le&I9*%  
R5m`;hF  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: (Nm}3p  
tniPEmeS  
template < typename T1, typename T2 > Y')O>C0~  
struct result_2 MF f05\aDu  
  { 3Ne9% "  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; YtV |e|aD  
} ; &oon'q5;  
IOSuaLH^  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ox!|)^`$_  
这个差事就留给了holder自己。 MZ;"J82p  
    3'?h;`v\Lo  
PN1(j|  
template < int Order > Wv6z%r<  
class holder; #citwMW  
template <> 9(QU2QY  
class holder < 1 > "bHtf_  
  { S4#A#a2J  
public : 1mT|o_K{ T  
template < typename T > ,ma Aw}=  
  struct result_1 Bpk@{E9  
  {  1m&!l6Jk  
  typedef T & result; \e`6=Q%  
} ; X{0ax.  
template < typename T1, typename T2 > bs<WH`P  
  struct result_2 WE+sFaKq-  
  { %Nwyx;>9^K  
  typedef T1 & result; -_y~rx >  
} ; D=i0e8D!+  
template < typename T > {B'Gm]4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?F?\uC2)'  
  { ZTQ$Ol+{ q  
  return (T & )r; 4@/q_*3o  
} o{ ,ba~$.w  
template < typename T1, typename T2 > DBj;P|L_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n4ds;N3Hd  
  { ?c|`R1D  
  return (T1 & )r1; '0'"k2"vC  
} jw`&Np2Q  
} ; fl pXVtsQ  
'<R B  
template <> ,xAM[h&  
class holder < 2 > Ez7V>FNX  
  { *@-q@5r}!  
public : `@u+u0  
template < typename T > z/eU^2V  
  struct result_1 9G`FY:(K  
  { wu&|~@_s@  
  typedef T & result; 6nY )D6$JG  
} ; h 7(H%(^_  
template < typename T1, typename T2 > c~^]jqid]  
  struct result_2 1cHSgpoJ  
  { =`7#^7Q9  
  typedef T2 & result; V'HlAQr  
} ; +(I`@5  
template < typename T > 3]:p!Y`$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .J<qfQ  
  { Ab^>z  
  return (T & )r; 1A`?y& Ll  
} _Cv[`e.  
template < typename T1, typename T2 > }C`}wS3i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^ RcIE (  
  { 1,%#O;ya  
  return (T2 & )r2; yVmtsQ-}a  
} "a0u-}/D  
} ; 7(|3 OR+  
iS:PRa1  
XoH[MJC  
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> >。 e~>p.l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %/6e"o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vs'L1$L'c  
=7J|KoKK  
return l(i, j) = r(i, j); [c KI0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `:bvuc(  
Vlp*'2VO  
  return ( int & )i; jOm&yX  
  return ( int & )j; 7n\j"0z  
最后执行i = j; )/+eL RN5G  
可见,参数被正确的选择了。 #8Id:56  
FB =  
:,}:c%-^"  
FkxhEat8  
 'QekQ];  
八. 中期总结 iRj x];:Vu  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^7s6J {<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7QOC]:r  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :AqnWy  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q/w6sQx$  
Nz>E#.++  
"13 :VTs[5  
bKt3x+x(  
(;Q <@PZg  
U+RCQTo  
九. 简化 5rHnU<H@y  
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。 8|jX ~f  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l=-d K_ I?  
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: P B6/<n9#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZAo)_za&mH  
  +-*/&|^等 qq9tBCk  
2. 返回引用。 H'= i  
  =,各种复合赋值等 R SWB!-  
3. 返回固定类型。 O'& \-j 1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?j4,^K3  
4. 原样返回。 Kt* za  
  operator, Uhx2 _  
5. 返回解引用的类型。 A^Hp#b @  
  operator*(单目) A Fm*60C  
6. 返回地址。 h&)vdCCk  
  operator&(单目) {R{%Z  
7. 下表访问返回类型。 GLKN<2|2@y  
  operator[] o2e h)rtB  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 85@6uBh  
  operator<<和operator>> P2:Q+j:PX  
n,Mw# r?y  
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。 vVN[bD<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +!V%Q  
OB  i!fLa  
template < typename Left > DwrCysIK  
struct value_return ~ {7N TW  
  { ohtn^o;C}  
template < typename T > 36Z`.E>~L  
  struct result_1 fi4/@tV?$L  
  { owY_cDzrH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -qCJwz30  
} ; 7/OOq=z  
vLT12v:)`  
template < typename T1, typename T2 > &$z1Hz+l  
  struct result_2 0?L$)T-B  
  { >93{=+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4!s k3Cw{  
} ; TtjSLkF  
} ; |b;M5w?  
o-CJdOS  
WT {Cjn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'nDT.i  
r|F,\fF  
下面我们来剥离functor中的operator() r~Ubgd ]U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rHdP4:n  
?'#;Y"RT  
return l(t) op r(t) Jsnmn$C  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) yrYaKh  
return op l(t) :3*oAh8|  
return op l(t1, t2) MmX[xk  
return l(t) op 9C~GL,uKs  
return l(t1, t2) op E|uXi)!.x  
return l(t)[r(t)] lz0]p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cWy0N  
KQZRzX>0  
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: ~4` ec   
单目: return f(l(t), r(t)); &ziB#(&:H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); XN%D`tbvJ  
双目: return f(l(t)); >Ez}r(QQ^  
return f(l(t1, t2)); E :g ArQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZS>/ 5  
:*%\i' $!/  
struct meta_divide kV%y%l(6  
  { pG=zGx4  
template < typename T1, typename T2 > "MP{z~M mj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yXl.Gq>]{  
  { Y k6WSurw  
  return t1 / t2; iZ;jn8  
} J@{ Bv%  
} ; xW )8mv?4n  
xx#Ef@bS  
这个工作可以让宏来做: }slEkpk? ]  
*4\ub:9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ au~gJW-  
template < typename T1, typename T2 > \ 4[j) $!l`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~;a* Oxt  
以后可以直接用 sW`iXsbWM>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) uV\#J{'*  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Du4?n8 o  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) t?&ajh  
.qP zd(<T7  
aq**w?l  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 uB!P>v6  
~t$VzL1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2!`Z3>Oa  
class unary_op : public Rettype M/ \~  
  { ~$ Yuxo  
    Left l;  %tjEVQa  
public : )2\a5iH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} RT 9|E80  
}Q*ec/^{f  
template < typename T > 0(.C f.B~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DvKMb-*S  
      { uu#+|ZD  
      return FuncType::execute(l(t)); ^ B]t4N2i  
    } #`EMK   
w%"q=V  
    template < typename T1, typename T2 > Z.:A26  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +%^xz 1m  
      { AS398L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Oms`i&}"}  
    } ={d\zjI$  
} ; R 1\]Y  
ENr&k(>0HQ  
U$%w"k7^(  
同样还可以申明一个binary_op )oCF| 2qc  
L.(k8eX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r,\(Y@I  
class binary_op : public Rettype jKs8i$q  
  { {M5IJt"{4b  
    Left l; n%hnL$!z  
Right r; :\XD.n-n  
public : EJsb{$u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pQ JZE7S  
{w(N9Va,(  
template < typename T > -8: @xG2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \(s ";@  
      { >U]. k8a)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]y/:#^M+  
    } ^  +G> N  
[VH t#JuN,  
    template < typename T1, typename T2 > HvU)GJ u b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mE1*F'0a  
      { hvwr!(|W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); b(F`$N@7C  
    } 7(-<x@e  
} ; c_ i;'  
0&|-wduR=  
=>Efrma  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 L!RLw4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qIl@,8T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7Udr~ 0_)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8dNJZoV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {[eY/)6H  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 qp8;=Nfa  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #=2~MXa@z7  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) )Lq FZ~B  
下面是修改过的unary_op ZzY6M"eUXD  
`O F\f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &^"m6  
class unary_op <cS1}"  
  { wS*UXF&f  
Left l; Mh\c+1MFs  
  _XN sDW4|  
public : ?:,j9:m?  
KR63W:Z\'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U3>G9g>^B  
:v+ 39  
template < typename T > &e{&<ZVR  
  struct result_1 }5|uA/B  
  { :DEZ$gi  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tO#y4<  
} ; R^4JM,v9x`  
qX>mOW^gT8  
template < typename T1, typename T2 > qi51'@  
  struct result_2 yb4Jsk5%  
  { Fi3k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vw5f|Q92  
} ; i pi^sCYp  
bsosva+  
template < typename T1, typename T2 > uW{;@ 7N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 40i]I@:JK  
  { 4n5r<?rY  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7FB aN7l  
} +BaZl<ZP1s  
8~@?cy1j!  
template < typename T > Tj3xK%K_r3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :`X!no; {  
  { B{6wf)[O  
  return OpClass::execute(lt(t)); W! =X _  
} ^f?>;,<&  
yzH[~O7  
} ; GFX$vn-/F  
ed\umQ]   
Ng 3r`S"_<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Rv=rO|&]  
好啦,现在才真正完美了。 O*dtVX  
现在在picker里面就可以这么添加了: S?BI)shmg  
E/5/5'gBJO  
template < typename Right > 58>C,+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J&w'0  
  { 5S/YVRXq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8Ts_;uId  
} [,?5}'we  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 (_.0g}2  
ekV|a1)  
^Yg}>?0  
7AouiL 2-W  
P7D__hoE  
十. bind M9ACaf@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Gw@]w;ed  
先来分析一下一段例子 l1#F1q`^t  
P g.j]  
6(=>!+xpRr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qC4Q+"'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s1kG:h2|$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H:5- S  
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。 Uz$.sa  
我们来写个简单的。 EZb_8<DH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  U rL|r.  
对于函数对象类的版本: (@nE e?  
l)K8.(2  
template < typename Func > 6*r#m%|   
struct functor_trait "f N=Y$G  
  { +DwE~l  
typedef typename Func::result_type result_type; J *nWCL  
} ; /c|X:F!;X#  
对于无参数函数的版本: rZ:-%#Q4  
Mo4k6@ht_  
template < typename Ret > !HCuae3_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zbgH}6b  
  { ;&OVV+y  
typedef Ret result_type; <; P40jDL  
} ; Zp qb0ro  
对于单参数函数的版本: p{0NKyOvU  
/#-zI#iK  
template < typename Ret, typename V1 > kR/Etm5_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :/XWk %  
  { A(}D76o_  
typedef Ret result_type; }-N4D"d4o  
} ;  P0<)E  
对于双参数函数的版本: >hv8zHOO:  
kA4bv}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h\lyt(.s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q5#6PYIq  
  { U>0~/o  
typedef Ret result_type; {'NXJ!I;t  
} ; Y{7)$'At  
等等。。。 %pj T?G7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2e^6Od!Y?  
*6/OLAkyF  
template < typename Func > kHz?vVE/l  
struct func_return k<A|+![  
  { )Nt'Z*K*  
template < typename T > {&uN q^Ch  
  struct result_1 iT=h }>  
  { vWVQ8S.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L2> )HG  
} ; S5/p3;O\c  
Y. KJP ?  
template < typename T1, typename T2 > AYsiaSTRqW  
  struct result_2 l&{+3aC:  
  { V\*J"ZP&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bPA1>p7  
} ; @pN6uDD}R  
} ; Rc(E';uc  
lXip%6c7  
~tZy-1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 k2:mIp\  
[PH56f  
template < typename Func, typename aPicker > rYO~/N  
class binder_1 vl>_;} W7  
  { b&P2VqYgl  
Func fn; Z> <,t~o}  
aPicker pk; Cig! 3  
public : g`I$U%a_2  
aC#{@t  
template < typename T > U"OA m}  
  struct result_1 %9b TfX"  
  { bo[[<j!"I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cF}9ldc  
} ; g?{7DI`  
u& <NBxY  
template < typename T1, typename T2 > qF4=MQm\aE  
  struct result_2 PBb'`PV  
  { CGs5`a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )F m'i&F_  
} ; N{?Qkkgx  
;aImz*1%t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V PI_pK  
7'RU\0QG  
template < typename T > @!mjjeG+1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xPMX\aI|l  
  { Oee>d<  
  return fn(pk(t)); ;fB!/u  
} LsaRw-4.c  
template < typename T1, typename T2 > H iEQs|""'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oB%j3aAH  
  { Ae'N1V  
  return fn(pk(t1, t2)); 5Eu`1f?  
} 7%yP5c B  
} ; 2o1 RJk9  
^K[[:7Aem  
(5>IF,}!L  
一目了然不是么? !uN_<!  
最后实现bind `sM^m`yE  
/,3:<I  
]lA.?  
template < typename Func, typename aPicker > yTh60U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \<x{U3q5  
  {  &W? hCr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %J :2y  
} iQz c$y^,9  
Z'_EX7r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T9]:, z  
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。 uEdeA'*^  
3/*<i  
十一. phoenix ]-g4C t_V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |1UJKJwX  
yYvv!w+@Q  
for_each(v.begin(), v.end(), 9`5qVM1O{  
( 5Cl;h^R|m  
do_ ef]60OtP  
[ Kr74|W=  
  cout << _1 <<   " , " OB\jq!"  
] ,{g B$8z^  
.while_( -- _1), ="s>lI-1a  
cout << var( " \n " ) ~jM!8]=  
) 5+Hw @CY3  
); z?Qt%1q  
qm|T<zsDY#  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: R2dCp|6A  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor wj|[a,(r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'L ]k \GO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uOQl;}Lk5  
lvIdYf$?  
?V(h@T  
template < typename Cond, typename Actor > Ugv"A;l  
class do_while NEcE -7aT  
  { ZqJyuTPv  
Cond cd; h|XLL|:  
Actor act; o;7_*=i  
public : {%XDr,myd  
template < typename T > '{:lP"\,L  
  struct result_1 ^Mi&2AvS  
  { +BkmI\  
  typedef int result_type; TZ]o6Bb  
} ; *N3X"2X:  
c_)lTI4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} FAF+}  
pXq5|,aC  
template < typename T > nZ~J &QK-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <ly.l]g  
  { ,-_\Y hY>  
  do $+p4X# _  
    { !; COFR  
  act(t); 'I1^70bB  
  } }pL#C  
  while (cd(t)); zua=E2  
  return   0 ; .lIkJQ3d  
}  ylBjuD+  
} ; @/0-`Y@?  
[+z*&~'  
} 2P,Z6L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +6+!M_0wA  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 &kNJ s{  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 "[p-Iy1  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 M3/_E7Qoj  
下面就是产生这个functor的类: G$!JJ. )d  
;PF!=8dW  
fKjUEMRK  
template < typename Actor > KiO1l{.s8n  
class do_while_actor Gs)2HR@>  
  { 6[l{@*r"  
Actor act; zTQTmO  
public : EG3?C  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1*u i|fuK  
lgaE2`0 [3  
template < typename Cond > (_$'e%G0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l~i&r?,]^  
} ; Kzz]ZO*3  
N)N\iad^  
qZ|>{^a*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GI$7uR}  
最后,是那个do_ *='J>z.]  
-=CZhp  
1Xj>kE:  
class do_while_invoker N#"(  
  { 5$.e5y<&(  
public : 7.N~e}p 8  
template < typename Actor > ,ThN/GkSC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wtpz ef=  
  { oUG!=.1}K5  
  return do_while_actor < Actor > (act); LIZsDTU  
} N5\]VCX  
} do_; xgV(0H}Mf  
5fqQ;r  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l'0fRQc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a-<&(jV  
最后来说说怎么处理break和continue Mp`2[S@$  
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。 -AcVVK&  
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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