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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }LH>0v_<Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D!. r$i)  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, <By R!Y  
8t$a8 PE  
t5z6{`  
`  L(AvSR  
  class filler y)W.xR  
  { Ge+&C RhyX  
public : ZDZPJp,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} lD!o4ZAo  
} ; $X %GzrN  
}2.^n{Y  
v hUn3|  
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: qy`95^  
# E'g{.N  
Mj&f7IUO  
b9[KdVsT6^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [_jTy;E  
TqNEU<S/t  
yA%(!v5UT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 EO'[AU%~  
vgzNT4o  
U9;C#9E  
5|ih>?C/(  
二. 战前分析 '#SacJ\L7  
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。 Q{Gi**<  
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 #,O<E@E  
;T}#-`O_Im  
}Po&6^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Yn,dM~|Cc  
  /* --------------------------------------------- */ R/ 7G  
vector < int *> vp( 10 ); "t+VF 4r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?op6_a-wm  
/* --------------------------------------------- */ hq.z:D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cLH|;  
/* --------------------------------------------- */ Bv $;yR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tw8@&8"  
  /* --------------------------------------------- */ yV :DR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vrsO]ctI  
/* --------------------------------------------- */ +MKr.k2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); uXuMt a* Y  
o<e AZ  
N}wi<P:*)  
x`^~|Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: vJ$#m_aa  
1._1, _2是什么? `j088<?j  
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。 yzhr"5_  
2._1 = 1是在做什么? or/Y"\-!  
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。 y&\ J  
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。 \GeUX <Fl  
-OZRSjmY  
5gg_c?Vh/  
三. 动工 v709#/ cR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: TL+a_]3@  
5AR\'||u  
>?yaG=  
q('O@-HA  
template < typename T > ([s}bD.9  
class assignment F]3iL^v  
  { MJ >9[hs  
T value; Z>Nr"7k  
public : $%VFk53I  
assignment( const T & v) : value(v) {} JoA^9AYhR  
template < typename T2 > pi? q<p%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8^;[c  
} ; )`Tny]M  
.:c^G[CQ^9  
7|3Z+#|T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _s!(9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment in-/  
8ON$M=Ze$  
Oh<[8S7]C  
RNuOwZ1m  
  class holder NA[yT  
  { H$Fz{[[u  
public : ;}3wT,=sN  
template < typename T > 2EsKC)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H"d.yZM0  
  { YMnG-'^Z  
  return assignment < T > (t); r4jW=?|  
} =PyU9C-@  
} ; M)6_Ta l  
,T_HE3K  
=35^k-VS  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: VB*$lx X  
="3Hc=1?R  
  static holder _1; 3*64)Ol7t]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0R<@*  
nCEt*~t9VE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FJo N"X  
而不用手动写一个函数对象。 It!%/Y5  
I(/W+ o  
A\lnH5A  
.Xh^L  
四. 问题分析 "$PbpY  
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。 ; P I=jp  
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。 /iNCb&[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 gA~BhDS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?Jm/v%0O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vn~DtTp/  
~\}%6W[2  
五. 问题1:一致性 {<ymL}  
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?| Lp20{R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~R7rIP8Wr  
Lie\3W  
struct holder <WtX> \]l(  
  { 25*/]i u  
  // S #%'Vrp  
  template < typename T > cC1nC76[  
T &   operator ()( const T & r) const Qs8iu`'  
  { MOP %vS   
  return (T & )r; e2UbeP  
} Ps7(4%  
} ; "EF: +gi#"  
A1Mr  
这样的话assignment也必须相应改动: wx BQ#OE  
^o,Hu#  
template < typename Left, typename Right > eI; %/6#  
class assignment  gvYa&N  
  { `,Q uO  
Left l; dgE|*1/0  
Right r; o\1"ux;b  
public : `Z>4}<~+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :}FMauHh  
template < typename T2 > . [+ObF9=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y(78qs1w  
} ; 37x2fnC  
YN9ug3O+  
同时,holder的operator=也需要改动: FVT_%"%C9  
]plg@  
template < typename T > '81$8xxdY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,sP7/S)FR  
  { _;W}_p}q{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m*  |3  
} {l.) *#O  
'y}l9alF  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 xKEHN gen  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h|mh_T{+  
*5sr\b4#S  
return l(rhs) = r; 1Jc-hrN-  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 B4pheKZ2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [G+M94[A  
k4'rDJfB  
template < typename Tp > ZGSb&!Ke  
class constant_t R0_%M  
  { %A`f>v.7 c  
  const Tp t; f8L  
public : [{ K$sd  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} QL"fC;xUn,  
template < typename T > s{x2RDAt  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qxG @Zd  
  { B-|:l 7  
  return t; 0Q_AF`"  
} ueDG1)  
} ; k]l M%  
Y b]eWLv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *5hg}[n2  
下面就可以修改holder的operator=了 !h}x,=`z/  
*J=`"^BO  
template < typename T > ^F5[2<O/!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aRdk^|}  
  { #,Fk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); f}Eoc>n  
} o?b$}Qrl  
P-ys$=  
同时也要修改assignment的operator() -wvrc3F  
LtJ$ZE^GB  
template < typename T2 > G?&0Z++  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jAfUz7@  
现在代码看起来就很一致了。 AVGb;)x#  
{1'XS,2  
六. 问题2:链式操作 } =?kf3k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `22F@JYN  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 F4M<5Yi  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 =S4_^UY;  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 j5|PQOK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L10Vq}W"  
qi;@A-cq  
template < typename T > -i:Zi}f  
struct result_1 ha1 J^e  
  { q!$ZBw-7>A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m!er "0  
} ; &Zs h-|N  
{vx{Hwyv  
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: aDm$^yP  
,jQkR^]j-  
template < typename T > -1Yt3M&  
struct   ref s7tNAj bgD  
  { 15 x~[?!  
typedef T & reference; d2&sl(O  
} ; A 7'dD$9  
template < typename T > vo-n9Bj  
struct   ref < T &> '=G4R{  
  { )3=oS1p  
typedef T & reference; xqmP/1=NO  
} ; 3cBuqQ  
AH;0=<n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rOm)s'  
7h<B:~(K  
template < typename T > b&"=W9(V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const BLgmF E2  
  { >7!4o9)c  
  return l(t) = r(t); B%6>2S=E  
} 1 ?]Gl+}  
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。 w{?nX6a@p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Jt43+]  
&Y\Vh}  
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 k`62&"T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;gc Q9L  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yyPkjUy[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 MlkTrKdGi  
最后的布局是: AA;\7;k{  
                Add eG72=l)Mz  
              /   \ yeFt0\=H  
            Divide   5 ^6Q(he  
            /   \ /FJAI  
          _1     3 KXL]Qw FN  
似乎一切都解决了?不。 #*BcO-N  
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。 QKL5! L9`  
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。 J Xo_l  
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: $2A%y14  
rtS(iD@B"  
template < typename Right > DM/J,q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Qf6]qJa|  
Right & rt) const L)H7~.Dj  
  { IxAKIa[HY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /(8Usu?g.  
} ;+>-uPT/1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 oJ ,t]e*q=  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 L7el5Q!Y=  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 WEFYV=I\  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 BB-E"<  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 @aN<nd`q)  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? n7i;^=9 mM  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: .e!dEF)D  
3+u11'0=t  
template < class Action > x$QOOE]  
class picker : public Action ,'v]U@WK  
  { )TnxsFC  
public :  0$b)@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {-2I^Ym 5i  
  // all the operator overloaded 5rRYv~+  
} ; Tm-Nz7U^^  
UpL?6)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 k {_X%H/  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: R!0O[i  
Qv(}*iq]  
template < typename Right > 0V`s 3,k  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +e);lS"+/  
  { /zMiy?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mk~&>\  
} ~'m GGH2  
PCF!Y(l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B4bC6$Lg  
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。 *>h"}e41  
p 2It/O  
template < typename T >   struct picker_maker wqx@/--E(  
  { "X4OUk  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c}kZ x1  
} ; A1Ia9@=Mf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S75wtz)e  
  { hn{]Q@(I  
typedef picker < T > result; oFB~)}f<v  
} ; JaoRkl?F  
6Db1mvSe  
下面总的结构就有了: 1Y6<i8  
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。 }`E5I&r4  
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。 Rx<m+=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2Vas`/~u~  
至此链式操作完美实现。 `*mctjSN  
Vcz ExP  
w{f!t8C*s  
七. 问题3 sXDS_Q  
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。 V0q./NuO  
8ME_O~,N  
template < typename T1, typename T2 > 2~Z P[wr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FPE[}  
  { 57k@] 3 4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kA1]o  
} |6'(yn  
?lW-NPr  
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: mYJ%gdTpo  
srXGe`VL  
template < typename T1, typename T2 > .Qm"iOyM  
struct result_2 Tjma'3H*T0  
  { eu@hmR8T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |s`j=<rNQI  
} ; }u:@:}8K  
(Gr8JpV  
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? O]>9\!0{  
这个差事就留给了holder自己。 4|YCBXWh  
    r1b{G%;mJ  
;wwhW|A  
template < int Order > 8!2NZOZOS  
class holder; 9\ZlRYnc=  
template <> Pz7{dQqjk#  
class holder < 1 > %K8Ei/p\t]  
  { DXu#07\  
public : {R%v4#nk  
template < typename T > _ +[;NBz  
  struct result_1 dP63bV  
  { uCO-f<b  
  typedef T & result; <aR9,:  
} ; 9g3e( z@  
template < typename T1, typename T2 > zs|R#?a=  
  struct result_2 k,wr6>'Vt  
  { !`"@!  
  typedef T1 & result; OF J49X  
} ; Kq#\P  
template < typename T > >a7OE=K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8dgI&t  
  { /?uA{/8  
  return (T & )r; JJ`RF   
} CB_ww=  
template < typename T1, typename T2 >  Aq674   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K>iM6Uv  
  { :tU&d(8  
  return (T1 & )r1; -9TNU7^  
} gEcRJ1Q;C  
} ; j3 ,6U jlU  
|YCGWJaci  
template <> >]K:lJ]l  
class holder < 2 > Z^ynw8k"  
  { )d5H v2/0  
public : Lf0Y|^!S_u  
template < typename T > 3Kuu9< 0  
  struct result_1 !iUFD*~r~  
  { >a/]8A  
  typedef T & result; "[M,PI!B  
} ; GcN[bH(@  
template < typename T1, typename T2 > Pu/X_D-#Gi  
  struct result_2 HwfBbWHr'  
  { 1bjhEO W  
  typedef T2 & result; "P.H  
} ; Z Ear~  
template < typename T > g(Q)fw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q2 K@i*s  
  { dd1CuOd6(1  
  return (T & )r; KG9h rT  
} r+%:rFeX  
template < typename T1, typename T2 > 2..b/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /$ Gp<.z  
  { zURxXo/\V  
  return (T2 & )r2; cV^r_E\m  
} "Kky|(EQ$$  
} ; N fe  
v"wxHro  
tgmG#b*  
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> >。 RW| LL@r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1./ uJB/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (ndXz  
u'Ja9m1  
return l(i, j) = r(i, j); 3h t>eaHi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n^vL9n_N  
S:!gj2q9|  
  return ( int & )i; c#o(y6  
  return ( int & )j; %c+`8 wj  
最后执行i = j; 12l-NWXf  
可见,参数被正确的选择了。 C1w~z4Qp  
[R V_{F:'  
,36AR|IO)  
|,!]]YO.V  
tFlLKziU  
八. 中期总结 u /PaXQ  
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: cHqT1EY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 p5F=?*[}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;Q*=AW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]`@= ;w  
c%|K x  
Jv_KZDOdk  
'Mp8!9=&  
st~ 1[in  
8{DZew /  
九. 简化 ;rwjqUDBz  
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。 <X>lA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Iw@ou  
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: n1 k2<BU4b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K>%}m,  
  +-*/&|^等 +5:Dy,F =  
2. 返回引用。 ~V#MI@]V~  
  =,各种复合赋值等 a^:on?:9  
3. 返回固定类型。 DJ&ni`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3JhT  
4. 原样返回。 f@JMDJ  
  operator, UqVcN$^b  
5. 返回解引用的类型。 GM]" $  
  operator*(单目) %Xe#'qNq)  
6. 返回地址。 BY*{j&^  
  operator&(单目) $y%X#:eLJ  
7. 下表访问返回类型。 }5_[t9LX  
  operator[] t2bv nh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d_t>  
  operator<<和operator>> n*(9:y=l1  
~nQ=iB  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 K<k!sh   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dyH<D5  
~H<oqk:O-  
template < typename Left > !4;A"B(  
struct value_return +M )ep\j  
  { (L`7-6e(Ab  
template < typename T > 18`YY\u(  
  struct result_1 ?E>(zV1D/  
  { VkFvV><"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; MTnW5W-r9  
} ; #6g9@tE  
 Tt;h?  
template < typename T1, typename T2 > g+( Cs  
  struct result_2 IBP3  
  { y4N8B:j%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j 3/ I =  
} ; s&Bk@a8  
} ; ^nO0/nqz]  
xi+bBqg<.K  
;)n kY6-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait X667*L^  
Q:L^DZkGV  
下面我们来剥离functor中的operator() 9F~e^v]zp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0iKSUw ps  
Np2I*l6W  
return l(t) op r(t) ,Yp+&&p.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8m prK`p  
return op l(t) &*Sgyk o`  
return op l(t1, t2) c+BD37S  
return l(t) op L3N ?^^]  
return l(t1, t2) op u"$=:GK  
return l(t)[r(t)] 7LFJi@*8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F.rNh`44  
Xu.Wdl/{Ra  
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: 7lLh4__;`6  
单目: return f(l(t), r(t)); A{Kc"s4fO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :.VI*X:aQh  
双目: return f(l(t)); V yOuw9  
return f(l(t1, t2)); Etj0k} A  
下面就是f的实现,以operator/为例 j ."L=  
Ee~<PDzB  
struct meta_divide biLNR"/E  
  { +6zW(Ql/  
template < typename T1, typename T2 > a- \M)}T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6%-RKQi  
  { L'Yg$9Vz  
  return t1 / t2; |]M|I X8 o  
} mp'Z.4  
} ; Yg<L pjq5X  
Ri   
这个工作可以让宏来做: OfE>8*RI4  
Hto RN^9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _YK66cS3E/  
template < typename T1, typename T2 > \ *dAQ{E(rO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {+3 `{34e  
以后可以直接用 h]+UK14m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) '!hA!eo>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 a<NZC  
(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。。。) W>E/LBpE4  
\4`:~c  
5wE+p<-KX  
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 JI3x^[(Z  
#NyfE|MKBC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DXa!"ZU  
class unary_op : public Rettype i-jrF6&  
  { ,<CFjtelO  
    Left l; 6*aU^#Hz6  
public : =,Zkg(M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hl/) 1sOIR  
FHK{cE  
template < typename T > A3 uF 0A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cb3Q{.-.#  
      { ZLGglT'EW>  
      return FuncType::execute(l(t)); R/WbcQ)  
    } IDY2X+C#U  
!,cL c}a  
    template < typename T1, typename T2 > QomihQnc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const : MEB] }  
      { QM) ob  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  5(\H:g\z  
    } |Wg!> g!  
} ; 8}?w i[T  
2JhE`EVH  
X T<SR]  
同样还可以申明一个binary_op j[RY  
z 0}JiWR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D#k ~lEPub  
class binary_op : public Rettype &v/>P1Z G  
  { KU=+ 1,Jf  
    Left l; 9 _b_O T  
Right r; iAr]Ed"9|  
public : yno X=#`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xxQgX~'x  
V<i_YLYmJe  
template < typename T > <~Oy3#{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const | 9 <+!t\  
      { 1KadT7<0}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @$|8zPs  
    } tch;_7?  
M{jJ>S{g  
    template < typename T1, typename T2 > ]~@uStHn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pV(qan,  
      { ,@]*Xgt=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); rU |%  
    } 3^,p$D<T:,  
} ; 0aqq*e'c  
)tv~N7  
=.]{OT  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |Kq<}R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 aT~=<rEDy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '!"rE1e  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 2w;Cw~<=d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H1d2WNr[  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0<)Ep~!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [85b+SKW  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) emMk*l,  
下面是修改过的unary_op lyzM?lK-  
Vz]yJ:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r`Bm" xI  
class unary_op (5l'?7  
  { 2@Zw#2|]  
Left l; 9yK\<6}}QH  
  7P:/ (P  
public : NpH:5hi  
hiEosI C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5p>rQq0  
+TC##}Zmb  
template < typename T > @;X#/dZe  
  struct result_1 !q1XyQX  
  { E^B3MyS^^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \HL66%b[  
} ; RN2z/F Uf  
m>^vr7  
template < typename T1, typename T2 > G2dPm}sZG  
  struct result_2 xQ! Va  
  { pN{XGkX.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]$!7;P  
} ; 5Y>fVq{U?;  
b(~#CHg  
template < typename T1, typename T2 > -HvJ&O.V$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o]B2^Yq;x  
  { 6Z5$cR_vC7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); TMD*-wYr  
} uBw[|,yn2*  
-FS! v^  
template < typename T > F8&L'@m9>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @o6!  
  { i(YR-vYK  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?L"x>$  
} -Dwe,N"{2  
3$3%W<&^  
} ; bD=R/yA  
 ;!j/t3#a  
}O\g<ke:u  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug n T7]PhJ  
好啦,现在才真正完美了。 j>3Fwg9V  
现在在picker里面就可以这么添加了: bsc#Oq]  
\Rw^&;\1  
template < typename Right > \j4!dOGZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const d*$x|B|V  
  { @QDUz>_y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SC--jhDZ  
} >#y1(\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。 W~5gTiBZ]  
;?Q0mXr  
f\z9?Z(~  
F(`Q62o@  
65GC7 >[  
十. bind G+t zp&G@  
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。 I5E5,{  
先来分析一下一段例子 :4)lmIu  
L i+|%a  
i "aQm  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 93/`e}P"o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o\qeX|.70  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0R;`)V\^  
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。 rS0#]Gg  
我们来写个简单的。 Hp@cBj_@P2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *fSX3Dk  
对于函数对象类的版本: = gcZRoL  
F.D6O[pZ  
template < typename Func > O O-Obg^  
struct functor_trait ppu<k N  
  { [OFT!=.y &  
typedef typename Func::result_type result_type; t&-c?&FO\;  
} ; fO83 7  
对于无参数函数的版本: z=4E#y `?U  
\}Kad\)  
template < typename Ret > N@"e^i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r<;Y4<,BZ  
  { ltHuN;C\  
typedef Ret result_type; n.A*(@noe  
} ; xOZvQ\%  
对于单参数函数的版本: Q;@w\_ OR  
 HS|x  
template < typename Ret, typename V1 > :I^4ILQCD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v%QC p  
  { <#~n+,  
typedef Ret result_type; R%JEx3)0m  
} ; USXPa[  
对于双参数函数的版本: BT(G9 Pj;  
hP/uS%X   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  <JZa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yCv"(fNQ  
  { FWo`oJeN  
typedef Ret result_type; s%?<:9  
} ; V{{UsEVO  
等等。。。 WX+@<y}%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t5QGXj  
FYK}AR<=  
template < typename Func > .>'J ^^  
struct func_return HPK}Z|Vl  
  { +PO& z!F  
template < typename T > tOPk x(  
  struct result_1 d%Ku 'Jy  
  { obw:@i#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U27ja|W^  
} ; L~_zR>  
~5Rh7   
template < typename T1, typename T2 > 7RgnL<t~:8  
  struct result_2 P2)g%$ME  
  { UL" <V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T{T> S%17~  
} ; 1'5 !")r  
} ; hflDVGBW  
+7K]5p;!~  
l_x>.'a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 h#8 {fr)6  
s'@@q  
template < typename Func, typename aPicker > bre6SP@  
class binder_1 :Czvwp{z  
  { VE/~tT;  
Func fn; 6.4,Qae9E  
aPicker pk; )sapUnqrlR  
public : \g|;7&%l3  
C%'eF`  
template < typename T > qj?I*peK)  
  struct result_1 wJF$<f7P  
  { UOI Z8Po  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <7X+-%yb;  
} ; Rh7=,=u  
t aOsC! Bp  
template < typename T1, typename T2 > ,I[A~  
  struct result_2 xX])IZ D  
  { i4 tW8 Il  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5?|PC.  
} ; .T*7nw  
$w<~W1\:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }Z\+Qc<<  
M~!LjJg;  
template < typename T > to 3i!b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yM34GS=,J  
  { 1'* {Vm M  
  return fn(pk(t)); @aGS~^U h  
} Mq,_DQ  
template < typename T1, typename T2 > vGPaWYV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )5bdWJ>l  
  {  ,#-^  
  return fn(pk(t1, t2)); ZZ6F0FLXJ  
} 9$'Edi=6  
} ; =j~}];I  
o r]s  
on1mu't_;  
一目了然不是么? K#p&XIY,  
最后实现bind |&%l @X 6  
"i*Gi \U  
k)USLA  
template < typename Func, typename aPicker > RwwX;I"o%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :Zd# }P  
  { wwmODw<tT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DSHpM/7  
} !PrO~  
]# T9v06w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 WJL,L[XC  
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。 r^6v o6^  
+NEP*mk  
十一. phoenix &On0)G3Rc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c5rQkDW  
`o*g2fW!  
for_each(v.begin(), v.end(), >Y< y]vM:  
( 2jx+q  
do_ z95V 7E  
[ Bf88f<Z  
  cout << _1 <<   " , " y]\R0lR  
] i&FC-{|Z  
.while_( -- _1), QX~*aqS3s8  
cout << var( " \n " ) Ic&t_B*i}]  
) XT_BiZ%l5O  
); ?8 C+wW  
M !OI :v  
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: vR~*r6hX8  
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 49Ue2=PP#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @kwD$%*0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7"JU)@ U]  
6YU2  !x  
C5RDP~au  
template < typename Cond, typename Actor > uf)W? `e~  
class do_while Lou4M  
  { .^.UJo;4G  
Cond cd; 90aPIs-  
Actor act; 1,`x1dcO!A  
public : cCV"(Oo[H|  
template < typename T > {Q(6 .0R  
  struct result_1 P[nWmY  
  { |2 wff?  
  typedef int result_type; xD?{Hw>QT#  
} ; /9w}[y*E  
|H_)u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Pe wPl0  
X7c*T /  
template < typename T > Yhw* `"X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const khv!\^&DD  
  { = xX^  
  do BK d(  
    { \ bT]?.si  
  act(t); EJtU(HmW  
  } Z#MODf0H@  
  while (cd(t)); 'H cDl@E  
  return   0 ; 5!ReW39c ;  
} /?XfVhA:A  
} ; u\.sS|$  
NxX1_d  
N[+dX_h  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |b3/63Ri-0  
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。 ycAQPz}=I  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 'qd")  
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。 cT0g, ^&  
下面就是产生这个functor的类: z:G9Uu3H(  
0\~Zg  
Y) t}%62  
template < typename Actor > .CpF0  
class do_while_actor 7:j #1N[p  
  { 6Rf5  
Actor act; oV!9B-<  
public : 5~"=Fm<uD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  zm.2L  
86I*  
template < typename Cond > Hf-F-~E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %ej"ZeM  
} ; `WW0~Tp3  
}I`|*6Up  
8say"Qz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q8~pIv  
最后,是那个do_ q%vUEQLBp  
N+V-V-PVk  
H5I#/j  
class do_while_invoker zXCIn  
  { tj&A@\/  
public : =% JDo  
template < typename Actor > )yK!qu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I^|bQ3sor  
  { } R/  
  return do_while_actor < Actor > (act); W[m_IY  
} yN o8R[M  
} do_; UiEB?X]-l'  
IyuT=A~Ki  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F3'X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qpeK><o  
最后来说说怎么处理break和continue *3K"Kc2  
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。 #?=cg]v_  
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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