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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 28+ Sz>SP  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .yj=*N.  
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, H+2J.&Ch  
Ll&5#q  
+ACV,GG  
;v+CQx  
  class filler OEGAwP?F  
  { oB Bdk@  
public : 5p{tt;9[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f{Y|FjPp=E  
} ; cl7+DAE  
zck |jhJ6  
f<'&_*7,|t  
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: N<Q}4%^c  
4_I,wG@  
VF==F_l  
LRd,7P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XWy iS\  
s_h <  
ow`c B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;1OTK6  
O,1u\Zy/  
VZlvmN  
"AVj]jR  
二. 战前分析 k~?}z.g(  
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。 v <Ze$^ e&  
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 $v oyXi`*  
+#H8d1^5  
izW l5}+'B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $kz5)vj "  
  /* --------------------------------------------- */ ~O 6~',KD  
vector < int *> vp( 10 ); o-' i)pp  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $ .Z2Rdlv(  
/* --------------------------------------------- */ {:FITF3o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &Y=NUDt_  
/* --------------------------------------------- */ fR[!=-6^f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (1} Ndo^;w  
  /* --------------------------------------------- */ `y6l^ep  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +m7 x>ie)  
/* --------------------------------------------- */ ;^8^L'7cr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &% r#eB?7  
22r01qH  
O}f(h5!k  
@ Q1jH~t  
看了之后,我们可以思考一些问题: jh0$:6 `C  
1._1, _2是什么? nG*6ic  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Z "=(u wM  
2._1 = 1是在做什么? O.}gG6u5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 tB3CX\e  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 \+~4t  
7Y*m_AhxJ  
i:8^:(i  
三. 动工 Cw|SY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DVcu*UVw  
n)7icSc  
G-(c+6Mn  
)?bb]hZg?O  
template < typename T > IP;@unBl  
class assignment xA5$!Oq7  
  { hCvn(f  
T value; yK7>^p}V  
public : TxCQGzqe  
assignment( const T & v) : value(v) {} k"7eHSy,  
template < typename T2 > 4vQHr!$Ep  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y)*lw  
} ; ZAH<!@qh  
U?lu@5 ^Z  
O]g+z$2o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -9*WQU9R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l9ihW^  
@ty|HXW  
Z =c@Gd  
>C}RZdO~  
  class holder r=Q5=(hn  
  { _Usg`ax-  
public : *&0Hz{|  
template < typename T > 9|WWA%p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ` ;=Se_  
  { #"{8Z&Z  
  return assignment < T > (t); piFQ7B  
} GKtQ>39B  
} ; ;2|H6IN"  
/_a *C.a6  
k0IU~y%  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: `~]ReJ!X%  
fx-*')  
  static holder _1; oCYD@S>h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /nP=E  
6;pREM+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v+sbRuo8  
而不用手动写一个函数对象。 r*wKYb  
F]*-i 55S  
7&)F;;H  
k9xKaJ %1  
四. 问题分析 cj<@~[uw  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 gAY2|/,  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4"{wga~%/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .Cus t  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \8D~,$,``|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,R =VzP&  
~\G3 l,4  
五. 问题1:一致性 sD3|Qj;  
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?| xH[yIfHkG@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 e"6i >w!  
3T/j5m}+!  
struct holder $\!;*SSj  
  { ?63JQ.;  
  // uP]o39b;V  
  template < typename T > rfi`Bp  
T &   operator ()( const T & r) const FO=1P7  
  { m_ m@>}ud  
  return (T & )r; OP}p;(  
} \AzcW;03g[  
} ; AyO|9!F@A  
_[o^23Hj  
这样的话assignment也必须相应改动: Ig KAD#2a  
h,'+w  
template < typename Left, typename Right > @EZONKT  
class assignment l5ds`uR#  
  { }z+"3A|  
Left l; [1^wy#  
Right r; yo,!u\^x  
public : r&sOM_BUF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q$L(fH kw  
template < typename T2 > 8Jj0-4]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5z ^UQ q  
} ; 9%14k  
vqi$}=%n?W  
同时,holder的operator=也需要改动: mm-UQ\h  
"\r~,S{:  
template < typename T > <SZO- -+lB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const SqF.DB~  
  { !gHWYWu)!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :[f`HY&  
} =Zy!',,d,9  
><R.z( 4%  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 AuipK*&g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i?dKmRp(@y  
~9{;V KgK  
return l(rhs) = r; ; S ` -9}6  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 (x0*(*A}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lkg*AAR?'  
Z[S+L"0  
template < typename Tp > hyfnIb@~}  
class constant_t PZRn6Tc  
  { _C,@eu"9V  
  const Tp t; {WeXURp&nF  
public : `lezJ (Xm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s[@>uP  
template < typename T > 2\B9o `Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A=d$ir K[  
  { 6H,=S`V]EK  
  return t; /JubiLEK  
} :;;WK~* #  
} ; 6oh@$.ThG  
m<"fRT!Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RLOQ>vYY  
下面就可以修改holder的operator=了 yUmsE-W  
]~S+nl yd<  
template < typename T > tlLn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )z235}P  
  { {a8^6dm*E  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]j2v"n  
} 0/@ X!|X  
aC~n:0 v  
同时也要修改assignment的operator() 7Ljj#!`lUp  
'Rd*X6dv  
template < typename T2 > |EV\a[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !FO^:V<|5  
现在代码看起来就很一致了。 #lshN,CPm  
6mpg&'>  
六. 问题2:链式操作 oXlxPN39  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _ c ]3nzIr  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 66@3$P%1p  
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。 s7nX\:Bw:  
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。 9me}&Fdr  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1~5q:X  
6$fnQcpJ  
template < typename T > Sja{$zL+W  
struct result_1 WCmNibj  
  { m_!vIUOz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Jp3di&x  
} ; &M3ES}6  
YG 5Z8@kH  
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:  +iH30v  
_p J_V>l  
template < typename T > ca/o#9:N`:  
struct   ref yaRcBT?  
  { !\#Wk0Ku  
typedef T & reference; %:w% o$  
} ; "4ozlWx  
template < typename T > mDF"&.(j  
struct   ref < T &> mk%"G=w  
  { S`@6c$y k  
typedef T & reference; Ur([L&  
} ; k'ZUBTRq!  
Go\} A:|s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z#F,y)YiO  
of'ZNQ/  
template < typename T > !q$&JZY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -e{)v'C)  
  { oa &z/`@  
  return l(t) = r(t); 9U=fJrj'u  
} 5Hwo)S]r  
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。 VqClM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 y^!E "  
cF_;hD|YZ  
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 FS`vK`'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Dpdn%8+Z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <cDKGd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C](z#c~c  
最后的布局是: i'Y'HI  
                Add k~1j/VHv  
              /   \ [EmOA.6  
            Divide   5 1J-Qh<Q   
            /   \ C '-zh\a  
          _1     3 OHHNWg_5  
似乎一切都解决了?不。 ," C[Qg(  
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。 7bonOt Y  
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。 X%a;i6pq  
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: ~[zFQ)([  
-OrY{^F  
template < typename Right > 0\cnc^Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1c)\  
Right & rt) const %Ui{=920  
  { %wt2F-u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i5 L:L  
} Hz]4AS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *b Ci2mbm@  
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。 a1g6}ym\  
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。 VelB-vy&  
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。 jcEs10y  
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。 f`hyYp`d5  
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? &0+x2e)7g  
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: YgfSC}a  
~*7O(8  
template < class Action > Jt2,LL:G  
class picker : public Action /lLov.  
  { QN_)3lm  
public : aJ :A%+1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Xr?>uqY!M  
  // all the operator overloaded ='dLsh4P2N  
} ; 3:[!t%Yb  
cxXbo a  
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。 W!/vm  
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: L289'Gzg  
U@.u-)oX  
template < typename Right > ;RWW+x8IB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8%o~4u3  
  { lo+xo;Nd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZjU=~)O}H  
} X0y?<G1( a  
i>Z|6 5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Lw>-7)  
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。 LkJ$aW/  
T&1-eq>l  
template < typename T >   struct picker_maker {q&@nm40  
  { @J-plJ4e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ug^om{e-  
} ; `OKo=e~,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > CN.6E<9'kK  
  { e7@li<3>d  
typedef picker < T > result; %{R _^Y8t  
} ; EHpu*P~W  
V~OUE]]Q  
下面总的结构就有了: O.*jR`l  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 { EA2   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 `nT?6gy  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2B HKS-J*  
至此链式操作完美实现。 W1xf2=z`)T  
2Sge  
pO"m~mpA  
七. 问题3 R{*_1cyW  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 p{NPcT%&  
^DBD63 N"  
template < typename T1, typename T2 > L~*u4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9[z'/ U.Bn  
  { /@&(P#h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `$J'UXtGc  
} /^w"' '  
a*Rz<08  
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: B-!guf rnY  
" Wp   
template < typename T1, typename T2 > <O;&qT*b  
struct result_2 &oA~ Tx  
  { A?e,U,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5B%w]n  
} ; GGCqtA^@7d  
Js/N()X  
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? uu}'i\Q  
这个差事就留给了holder自己。 T3=(`  
    49o\^<4b  
_zdNLwE[  
template < int Order > S#,+Z7  
class holder; F y b[{"  
template <> xXOR IlD  
class holder < 1 > i wUv`>l&  
  { PmHd9^C  
public : ]de\i=?|  
template < typename T > Ujf,6=M  
  struct result_1 M3ZOk<O<R  
  { A*hZv|$0  
  typedef T & result; T-^0:@5o9  
} ; sr\cVv")  
template < typename T1, typename T2 > UanEzx%  
  struct result_2 W/sY#"  
  { RF:04d  
  typedef T1 & result; \UOm]z  
} ; j(sLK &  
template < typename T > W;qP=DK2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C?/r;  
  { J2m"1gq,  
  return (T & )r; L ${m/@9  
} :WVSJ,. !  
template < typename T1, typename T2 > :i.t)ES  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  m;c3Z-  
  { 6Z Xu,ks}  
  return (T1 & )r1; }"hW b(  
} ] @ufV  
} ; B;V5x/  
^;+[8:Kb  
template <> wZQ)jo7*g  
class holder < 2 > ^_sQG  
  { P7Xg{L&@.  
public : "v5ElYG  
template < typename T > e^zHw^js  
  struct result_1 opXDm\  
  { "e@n:N!  
  typedef T & result; syR N4  
} ; iA9 E^  
template < typename T1, typename T2 > nWk e#{[  
  struct result_2 ~T% Ui#Gc  
  { m^Glc?g<  
  typedef T2 & result; Ls1B \Aw_  
} ; _B3zRO  
template < typename T > TKo<~?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1eHe~p ,  
  { i3P9sdTD  
  return (T & )r; ?pqU3-knH  
} cAb>2]M5V  
template < typename T1, typename T2 > w//omF'`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .%IslLZ  
  { g8RPHjvZ  
  return (T2 & )r2; W!91tzs:  
} "TNVD"RLY  
} ; QXs8:;T  
q6R Eh;$  
Cc Y7$D  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 0\Y1}C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~@D/A/|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *GJ:+U&m[  
b!^@PIX  
return l(i, j) = r(i, j); |NJ}F@t/5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wx*1*KZ  
<!F3s`7~  
  return ( int & )i; JaI Kjn  
  return ( int & )j; _w>uI57U  
最后执行i = j; V&%C\ns4  
可见,参数被正确的选择了。 a.q;_5\5`  
&n>7Ir  
 L=]p_2+  
xzr<k Sp  
[pL*@9Sa&  
八. 中期总结 n1,S_Hs  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: JRY_ nX  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Zj!Abji=O  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'mE^5K  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cDIBDC  
wt?o 7R2  
D:9 2\l  
Q+'nw9:;T  
UV@0gdy[  
G?xJv`"9iC  
九. 简化 2.nE k  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 "(f`U.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 oL-2qtv  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: RgZOt[!.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Hhl-E:"H`  
  +-*/&|^等 >g}G}=R~3  
2. 返回引用。 X{\jK]O  
  =,各种复合赋值等 ),` 8eQC  
3. 返回固定类型。 v+6e;xl8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  z)w-N  
4. 原样返回。 : G=FiC  
  operator, <#*.}w~  
5. 返回解引用的类型。 2w?hgNz  
  operator*(单目) Q4Q pn  
6. 返回地址。 '!Wvqs  
  operator&(单目) }`_(<H  
7. 下表访问返回类型。 2hq\n<  
  operator[] )];aIA$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 tJ'iX>9I  
  operator<<和operator>> snC/H G7  
 prrT: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。 nB] Ia?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s`;f2B/|  
+~35G:&:  
template < typename Left > h/m6)m.D  
struct value_return +TSSi em  
  { v* ~3Z1  
template < typename T > suVmg-d  
  struct result_1 FFvCi@oT  
  {  uMd. j$$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; BJy;-(JP  
} ; +>tUz D  
Fr [7  
template < typename T1, typename T2 > >cgpajx*  
  struct result_2 tJU-<{8  
  { .zkP~xQ~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Md&WJ };L  
} ; k\aK?(.RC7  
} ; ahGT4d`)9  
/XbW<dfl  
c^9tYNn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v("wKHWTI@  
r*XLV{+4  
下面我们来剥离functor中的operator() N$#\Xdo  
首先operator里面的代码全是下面的形式: iqPBsIW  
'*T]fND4  
return l(t) op r(t) @dEiVF`4:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 75NRCXh.  
return op l(t) AK@L32-S  
return op l(t1, t2) ."6[:MF  
return l(t) op J2M(1g)t9  
return l(t1, t2) op r:g9Z_  
return l(t)[r(t)] +ts0^;QO2{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <+tD z(  
q.V-LXM  
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: {y-^~Q"z  
单目: return f(l(t), r(t)); rRb+_]Lg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eUBrzoCO  
双目: return f(l(t)); qTmD '2  
return f(l(t1, t2)); ,hRN\Kt)p  
下面就是f的实现,以operator/为例 $>q@SJ1q  
!#N\ b  
struct meta_divide Nneo{j  
  { ;rHO&(h-  
template < typename T1, typename T2 > DBgMC"_   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^jSsa  
  { T@ YGB]*Y  
  return t1 / t2; VaLs`q&3>  
} E6A /SVp  
} ; ;[ 'a  
j6YiE~  
这个工作可以让宏来做: ]?LB?:6  
zP)~a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~ 'Vxg}  
template < typename T1, typename T2 > \ C9~~O~7x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #R&H &1  
以后可以直接用 4N>>+]MWc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) K8[DZ)rO;Z  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [V}, tO|  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) iK;opA"  
\RG!@$i  
MMQ;mw=^]  
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 v~)LO2y   
n/Dp"4H%q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /-M@[p&  
class unary_op : public Rettype ,kM)7!]N  
  { /X*oS&-M  
    Left l; ajH"Jy3A  
public : N#z~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cP>o+-)  
m$2<`C=  
template < typename T > q1{H~VSn"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l*=aMjd?  
      { n1v5Q2xw  
      return FuncType::execute(l(t)); g@ith&*=h  
    } 9pSUIl9|j  
Ud(`V:d  
    template < typename T1, typename T2 > ~mp0B9L%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1KE:[YQ1  
      { <V&5P3)d9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rZ03x\2  
    } Y] g?2N=E  
} ; =:I+6PlF@  
,H kj1x  
z j{s}*  
同样还可以申明一个binary_op #f,y&\Xmf  
\2v"YVWw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nv/[I,nw  
class binary_op : public Rettype 6 ,b"  
  { j<yiNHC  
    Left l; j}JZ  
Right r; q6d~V] 4:  
public : ,FSrn~-j9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^+|De}`u  
lS5ny  
template < typename T > <i. a pBH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {S.>BXX  
      { n# 7Pr/*0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |NFZ(6vNh  
    } Ctu?o+^;z  
~qP[eWe  
    template < typename T1, typename T2 > >{zk qvsQ&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b1?xeG#  
      { =d`5f@'rl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t*S." q  
    } M[]A2'fS  
} ; qSU| =  
?h8{xa5b  
L"+$Wc[|  
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 2f:^S/.A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 evuZY X@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) BOVPKX  
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。 6;b9swmh  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! XP?rOOn  
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。。。 ssQ BSbx  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2\<.0  
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) p s|)cW3`  
下面是修改过的unary_op kGYTl,A{  
2[yBD-":  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N:5[,O<m_  
class unary_op |UUdz_i!:  
  { P5 <vf  
Left l; aoW6U{\  
   ZI>km?w  
public : Q;/a F`  
LV{Q,DrP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  >]D4Q<TY  
@* ust>7  
template < typename T > e /K#>,  
  struct result_1 1 jb/o5n;  
  { F\JUx L@8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K95;rd  
} ; %3Z/+uT@v]  
*?p|F&J  
template < typename T1, typename T2 > z_|oCT!6  
  struct result_2 5z$,6T  
  { i'/m4 !>h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2h=%K/hhY  
} ; HfNDD| Zz  
`TLzVB-j3  
template < typename T1, typename T2 > uzr\oj+>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k=ytuV\  
  { S::=85[>z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \E1U@6a  
} ,L> ar)B  
7;:#;YS ha  
template < typename T > ,T,:-E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %|W.^q  
  { B^ 7eoW  
  return OpClass::execute(lt(t)); r),PtI0X  
} sN=6gCau  
jH;Du2w  
} ; `6=-WEo  
pL1i|O  
*~XA'Vw!  
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 Kb ;dKQ  
好啦,现在才真正完美了。 /7c~nBU  
现在在picker里面就可以这么添加了: $rB3m~c|  
m!n/U-^  
template < typename Right > W~n.Xeu{C  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R[tC^]ai  
  { l: |D,q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (?)7)5H  
} \;5\9B"i  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 }ET,ysa  
,~PYt*X4  
)=pD%$iq  
vsB*rP=  
k3!a$0Bs;  
十. bind /a9 !Cf  
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。 1Nn@L2b 2  
先来分析一下一段例子 lJ;J~>  
EV M7Q>  
NcS.49  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;Y9=!.Ak0y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E\7m< 'R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %V!iQzL1  
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。 d[gl]tj9  
我们来写个简单的。 3L>IX8_   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: '=E9En#@  
对于函数对象类的版本: }Rvm &?~O  
RrrK*Fk8=  
template < typename Func > [4Ll0GSp  
struct functor_trait ]w).8=I  
  { gApoX0nrv  
typedef typename Func::result_type result_type; e'*HS7g  
} ; q(o/yx{bm  
对于无参数函数的版本: 5FKBv e@  
JNI>VP[c  
template < typename Ret > ?WI3/>:<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o?Nu:&yE  
  { : 9!%ZD  
typedef Ret result_type; '1SG(0  
} ; }l0&a!C  
对于单参数函数的版本: | $^;wP  
U 5w:"x  
template < typename Ret, typename V1 > z$lF)r:Bc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > CBT>"sYE1  
  { |f( ~@Q:  
typedef Ret result_type; \0;(VLN'U  
} ; }-p[V$:S  
对于双参数函数的版本: 0 >Z ;Ni  
] f>]n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \{\MxXW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "@3@/I  
  { 8ovM\9qT  
typedef Ret result_type; XE3aXK'R  
} ; {QaNAR=)  
等等。。。 P,pnga3Wu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H!IshZfktn  
:PY tR  
template < typename Func > .lG5=Th!  
struct func_return PaB!,<A  
  { o}Cq.[G4k  
template < typename T > +t)n;JHN  
  struct result_1 kYwb -;  
  { 1$lh"fHU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1nhtM  
} ; 5~ 'Ie<Y_  
m`? MV\^  
template < typename T1, typename T2 > A1Y7;-D  
  struct result_2 <G8w[hs  
  { 0[A9b,MMVO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (P|~>k  
} ; 5r {;CKKz  
} ; H4-qB Z'  
Yd cK&{  
er.L7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {04"LAE  
ygZ  #y L  
template < typename Func, typename aPicker > eL D?jTi'  
class binder_1 q> :$c0JY  
  { ~}ml*<z@  
Func fn; S&jesG-F  
aPicker pk; mY!iu(R1  
public : ?dZt[vAMn  
9 t n!t  
template < typename T > ;,'igdold  
  struct result_1 oS,I~}\kQ  
  { ~3h-jK?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pY8q=Kl  
} ; KGHq rc  
,SlN zR  
template < typename T1, typename T2 > 0o&MB Dp  
  struct result_2 =4!nFi  
  { "O>n@Q|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1r)kR@!LNG  
} ; YA(@5CZ  
$K~LM8_CKy  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O{z}8&oR:  
m(OvD!  
template < typename T >  r}_c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _>o-UBb4]T  
  { ~q +[<xR\  
  return fn(pk(t)); *v%rMU7,  
} M.}7pJ7f  
template < typename T1, typename T2 > + bhym+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vdoZ&Tu  
  { @MR?6n*k  
  return fn(pk(t1, t2)); cFd > oDS  
} i=FQGWAUu  
} ; `ejUs]SR  
y? (2U6c  
bBxw#_3A?E  
一目了然不是么? G`=r^$.3WB  
最后实现bind 9<CG s3\  
"v*8_El  
L}{`h  
template < typename Func, typename aPicker > \6|/RFT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,FQdtNMap  
  {  0IM8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "R #k~R  
} iP~,n8W  
*y[PNqyd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wYsZM/lw  
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。 jMBiaX`F  
l?E a#  
十一. phoenix SJ' % ^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7[v%GoE  
H/F+X?t$0  
for_each(v.begin(), v.end(), q]& .#&h  
( ]ekk }0  
do_ 3*_fzP<R  
[ A^fjfa);V  
  cout << _1 <<   " , " zRl~^~sY  
] DLPUqKL]  
.while_( -- _1), +';>=hha  
cout << var( " \n " ) E|"=. T  
) =H7xD"'%R  
); `rY2up#%  
)n7l'}o?+  
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: V) o,1  
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   \J^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2+8#H.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y9Y1PH7G  
]bCq=6ZKR  
v"u^M-_  
template < typename Cond, typename Actor > ][PzgzG  
class do_while ~o3Hdd_#}N  
  { C}g9'jY  
Cond cd; XdgUqQb}  
Actor act; 1-SVCk -  
public : A!W0S  
template < typename T > dm rps+L  
  struct result_1 `A%^UCd  
  { 9e!NOl\_;.  
  typedef int result_type; 5@osnf?  
} ; #PLEPB  
Sywu=b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j{VGClb=T  
{xcZ*m!B  
template < typename T > <{(/E0~V/<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^o?SM^  
  { X##1! ad  
  do Die-@z|Y  
    { $ls[|N:y0l  
  act(t); C@y8.#l  
  } AS!6XT  
  while (cd(t)); 5,"l0nrk  
  return   0 ; wVs.Vcwr  
} >r5P3G1  
} ; Ha>*?`?yI  
gv15t'y9  
UK#&lim  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1xyU  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 W3W'oo  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }`VDD?M  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <c[U#KrvJ  
下面就是产生这个functor的类: wHjLd$ +o  
v'2[[u{7*  
4\t1mocCSN  
template < typename Actor > W~T}@T:EN  
class do_while_actor #PvB/3  
  { Q3W#`6jpF  
Actor act; 2U kK0ls  
public : V2Q$g^X'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [a[/_Sf{  
D:\g,\Z  
template < typename Cond > vQVK$n`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $>M<j  
} ; f}c\_}(  
txql 2  
HY;o ^drd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cNpe_LvW  
最后,是那个do_ }0 hL~i  
N<|$h5isq  
2g{)AtK$#  
class do_while_invoker vY|^/[x#B  
  { z(uZF3  
public : MjfFf} @  
template < typename Actor > l*b)st_p%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {npcPp9  
  { TOF '2&H  
  return do_while_actor < Actor > (act); vh!v MB}}  
} wu<])&F  
} do_; Bc-yxjsw  
({0)@+V8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? " }gVAAvc7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $5`!Z%>/  
最后来说说怎么处理break和continue a\uie$"cr]  
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。 /T^ JS  
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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