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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda MAkr9AKb,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M\4` S&  
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, bD,X.  
Jf?6y~X>Y  
g=4^u*  
Gu~*ZKyJ  
  class filler sq`Xz 8u  
  { ~5&4s  
public : 1b1Ab zN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q >/,QX  
} ; seEo)m`d  
gm)Uyr$  
<$e|'}>A  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: q 7%p3  
r~)fAb?  
!\4B.  
#}y8hzS$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?Q-Tyf$3  
la+Cra&xL  
mF\!~ag|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 a)ry}E =f  
A811VL^  
ErNYiYLi]  
Tp;W4]'a*:  
二. 战前分析 4{kH;~ z$  
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。 G~<UP(G  
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 GA gTy  
* $f`ouJl  
}?9&xVh?\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZEI,9`t!  
  /* --------------------------------------------- */ jj[6oNKE1  
vector < int *> vp( 10 ); fYUV[Gm  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W#<1504ip  
/* --------------------------------------------- */ 7m-%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); RJ3oI+gI  
/* --------------------------------------------- */ pc*)^S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /j GBQ-X  
  /* --------------------------------------------- */ @M"gEeI9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /dYv@OU?  
/* --------------------------------------------- */ p@G7}'|eyA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); nU_O|l9  
) 6)bI.BY  
pjFO0h_Y  
vv ,4n&D  
看了之后,我们可以思考一些问题: VQla.Y  
1._1, _2是什么? aL;!BlU8v  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 z/{X{+Z  
2._1 = 1是在做什么? \nZB@u;S  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 12n:)yQy  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &Pr\n&9A  
uAPVR  
:82h GU  
三. 动工 #; ?3k uq(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xrkl)7;  
B}d&tH2^s  
*vaYI3{qN  
ps 3 )d  
template < typename T > 3 39q%j$  
class assignment bGWfMu=n  
  { %rptI$^*X  
T value; _f[Q\gK  
public : XH!#_jy  
assignment( const T & v) : value(v) {} p' >i3T(  
template < typename T2 > .ImaM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [7v|bd  
} ; 5^Qa8yA>7  
!y _{mE?V(  
_HUbE /  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C[^V\?3ly:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /IpCo  
2 kDsIEA  
`} PYltW  
6$r\p2pi0  
  class holder )]1hN;Nz  
  { W*C~Xba<  
public : I$7eiW @  
template < typename T > &-ro pY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -@#w)  
  { 9wWBE<}>u  
  return assignment < T > (t); $"kPzo~B_  
} lME>U_E  
} ; KMRPleF  
IO+]^nY `  
sasurR|;  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6z9 '|;,4  
TQ4@|S:OF  
  static holder _1; `$T$483/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I'uwJy_I\  
cszvt2BIg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WUYI1Ij;  
而不用手动写一个函数对象。 5}#wp4U  
,S-h~x  
\Rny*px  
(&:gD4.  
四. 问题分析 D4=*yP  
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。 79h~w{IT@  
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。 e,U:H~+]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ShB]U5b:k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .;?!I_`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ! xCo{U=  
UD.b b  
五. 问题1:一致性 s*izhjjX  
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?| 0* $w(*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?%s>a8w  
@?3f`l 9  
struct holder LIZB!S@V\  
  { 3 t,_{9  
  // ^dQ{vL@9b9  
  template < typename T > REUxXaN>Z  
T &   operator ()( const T & r) const )% 7P?^>  
  { 0xB2  
  return (T & )r; Qz~uD'Rs/  
} i>F=XE  
} ; 3P cVE\GN  
?5C'9 V  
这样的话assignment也必须相应改动: @UD:zUT)F  
rJ!cma  
template < typename Left, typename Right > Z3`EXs  
class assignment >@YefNX6  
  { qLN\%}69/  
Left l; j_Szw w-  
Right r; NQ9v[gv  
public : H9cPtP~a)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [^5\Ww  
template < typename T2 > ks4`h>i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L|=5jn9 :  
} ; $T'!??|IF  
6Z2,:j;  
同时,holder的operator=也需要改动:  7GgZ: $d  
`3+i.wR  
template < typename T > g68p9#G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )[Y B&  
  { mayJwBfU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lE:g A,  
} #oUNF0L@6  
VeoG[Jl  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2xI|G 3U  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4<efj  
l:85 _E  
return l(rhs) = r; (j: ptQ2$  
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。 V>{< pS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h@:K=gg K  
_P;D.>?  
template < typename Tp > [,zq  
class constant_t uw)7N(os\`  
  { ym%UuC3^w  
  const Tp t; 4QL>LK  
public : f[^f/jGm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K+B978XD  
template < typename T > 1\.$=N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x$Dq0FX!%_  
  { ;a:H-iC  
  return t; u^80NR  
} tdy2ZPVtTV  
} ; OrY[  
]\$/:f-2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +# W94s~0V  
下面就可以修改holder的operator=了 Gz[yD ~6a  
r~4uIUE{  
template < typename T > 7u):J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rO1!h%&o"  
  { Uzu6>yT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [M?2axOC  
} HgI!q<)  
V$^jlWdR  
同时也要修改assignment的operator() {28|LwmL  
g)D_  !iz  
template < typename T2 > Fnw:alWr  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ha'[uEDb  
现在代码看起来就很一致了。 yIMqQSt79z  
P]_d;\ !"v  
六. 问题2:链式操作 2eT?qCxqc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K1B9t{T  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 MmuT~d/  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 kB\{1;  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 E~'mxx~i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {T){!UVp!  
*b~6 BM$  
template < typename T > p?@ %/!S  
struct result_1 ZL MH~cc  
  { xmW~R*^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nwRltK  
} ; 7e/+C{3v  
[K!9xM6  
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:  4M'>oa  
op,L3:R\Z  
template < typename T > +6m.f,14q  
struct   ref o4(*nz  
  { N.F5)04  
typedef T & reference; JKfG/z|  
} ; /7Q|D sa  
template < typename T > j0jl$^  
struct   ref < T &> gv#\}/->4  
  { EE/mxN(<  
typedef T & reference; 3a/n/_D  
} ; Y.tx$%  
d:H'[l.F%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: l'@-?p(Vuw  
VJh8`PVX  
template < typename T > e~'` x38  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const jN=<d q ~  
  { U$rMZk  
  return l(t) = r(t); tYS4"Nfb+  
} U, 6iT  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 +n3I\7G>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2_o#Gx'  
DL]tg [w{  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 pl[J!d.c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >ZA=9v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bp1AN9~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .8hI ad  
最后的布局是: C*9X;+S0J  
                Add i;[y!U  
              /   \ FhE{khc#  
            Divide   5 1v o)]ff  
            /   \ azcPeAe  
          _1     3 +2tQ FV;  
似乎一切都解决了?不。 ==[,;g x  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ,S)r%[ru^  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 L74Mz]v  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: _GOSqu!3Y  
J 3!~e+wn  
template < typename Right > H'+7z-% G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N^^0j,  
Right & rt) const :5d>^6eoB?  
  { S{Y zHK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BHXi g~d  
} OWd'z1Yl  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !e$gp (4  
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。 5J5si<v25  
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。 DE?v'7cmA  
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。 &W `xZyb3  
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。 R>Ra~ b  
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? 9KSi-2?H  
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: _IH" SVub  
rg/{5f  
template < class Action > DwD$T%kF  
class picker : public Action | HazM9=  
  { V\V /2u5-  
public : [ oWkd_dK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KKeMi@N  
  // all the operator overloaded %!|w(Povq  
} ; }d$-:l ,w  
?ukw6T  
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。 ?Ua,ba*  
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: Tc2.ciU  
VYyija:  
template < typename Right > :<% bAn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const t=_^$M,yr  
  { lQA5HzC\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 50UdY9E_v}  
} #6sz@XfV  
@Z)|_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \l+v,ELX=  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 _03?XUKV  
 %Bq~b$  
template < typename T >   struct picker_maker Bx\&7|,x  
  { DM.lQ0xk  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r8k(L{W  
} ; $KHm5*;nd  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4=PjS<Lu8  
  { m 2H4V+M+  
typedef picker < T > result; :qYp%Ub  
} ; ~zp8%lEe  
"TRS(d|3  
下面总的结构就有了: ul{x|R  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 mh }M|h5Im  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 j;x()iZ<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ez4!5&TzRm  
至此链式操作完美实现。 P<<$o-a"  
#h5:b`fDF  
A|A~$v("R  
七. 问题3 z^Q'GBoBA  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 bMH~vR  
y@P%t9l  
template < typename T1, typename T2 > %idBR7?`g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7Q 3!= b  
  { gLiJ&H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6W1GvM\e  
} dBWny&  
b F=MQ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: tRjv  -  
] 5Cr$%H=  
template < typename T1, typename T2 > ,5DJ54B!  
struct result_2 \j8vf0c5b  
  { ]TV_ p[L0B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'C+cQLig@  
} ; pP<8zTLn  
,0l Od<  
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? U,<m%C"  
这个差事就留给了holder自己。 l.YE@EL  
    fHt\KP  
'K[ml ?_  
template < int Order > bQ< qdGa  
class holder; <'y<8gpM  
template <> }\4yU=JP K  
class holder < 1 > 24sMX7Q,i  
  { *X5)9dq  
public : )|gw5N4;  
template < typename T > c-Gp|.C  
  struct result_1 U ?[ (  
  { K7}.#*% ~  
  typedef T & result; <'Q6\R}:vC  
} ; 8NN+Z<  
template < typename T1, typename T2 > ]ua3I}_B6v  
  struct result_2 hA=uoe\  
  { y:G%p3h)[  
  typedef T1 & result; ]uXJjS f  
} ; 0B6!$) *-i  
template < typename T > ~(kEGEF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const os V6=  
  { GT{4L]C  
  return (T & )r; 72HA.!ry  
} K:Z$V  
template < typename T1, typename T2 > 7Sdo*z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A U~DbU0O  
  { ( eV,f  
  return (T1 & )r1; *&U~Io"U  
} *>fr'jj1$  
} ; *^>"  h@J  
+VwQ=[y]  
template <> y6(PG:L  
class holder < 2 > {!,K[QwcI  
  { 6<&~ R 3dQ  
public : KsDS!O  
template < typename T > U}92%W?  
  struct result_1 hBgE%#`s  
  { g 9,"u_  
  typedef T & result; F^,:p.ihm<  
} ; {3Inj8a=?A  
template < typename T1, typename T2 > 1U\ap{z@  
  struct result_2 CmEqo;Is  
  { WjD885Xo  
  typedef T2 & result; )~2\4t4|g  
} ; \J LGw1F  
template < typename T > Bdo{zv&A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y r (g/0  
  { y oW ~  
  return (T & )r; .?}M(mL  
} c *KE3:  
template < typename T1, typename T2 > }#z1>y!#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?v^NimcZ  
  { M/S~"iD  
  return (T2 & )r2; <q63?Ms'  
} \gA!)q.;  
} ; ~^wSwd[  
:s aP :&  
Dfs^W{YA  
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> >。 =VC18yA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I}f`iBG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @SfQbM##%  
IDct!53~  
return l(i, j) = r(i, j); k 9i W1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :EX>Y<`]  
fWHvVyQ.  
  return ( int & )i; 17hoX4T  
  return ( int & )j; fCt|8,-H  
最后执行i = j; NcA `E_3  
可见,参数被正确的选择了。 ljFq;!I5  
d/_D|ivZ=  
ki1(b]rf  
o78u>Oy  
sn"((BsO<  
八. 中期总结 Ny^ 1#R  
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: !73y(Y%TE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c5]Xqq,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~${~To8$CW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor OG$n C  
 "'4  
0O3O^ 0  
Q-x>yau"  
#XQ/y}(  
gL<n?FG4b  
九. 简化 qu B[S)2}  
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。 5 -i,Tx&:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !h? HfpYv  
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: ~J\qkQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !y_FbJ8KC  
  +-*/&|^等 9xA4;)36  
2. 返回引用。 Hf4_zd  
  =,各种复合赋值等 {Y~>&B5  
3. 返回固定类型。 }`=7%b`-?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) e=;A3S  
4. 原样返回。 CR4O#f8\  
  operator, 0%%1:W-  
5. 返回解引用的类型。 7FH(C`uKi  
  operator*(单目) }s,NM%oI  
6. 返回地址。 Snr(<u  
  operator&(单目) 0zW*JJxV  
7. 下表访问返回类型。 |5u~L#P  
  operator[] T Q41i/{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4DL;Y  
  operator<<和operator>> 7hJX  
yaz6?,)  
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。 Yxq!7J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~n=DI/AJ@-  
2u.0AG   
template < typename Left > i1evB9FZ1z  
struct value_return $J1`.Q>)4  
  { rHKO13WF  
template < typename T > I\*6 >  
  struct result_1 %ap(=^|5  
  { Y0(4]X \ey  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1!uBzO6/$  
} ; ('x]@  
s|%R  
template < typename T1, typename T2 > x3n9|Uud  
  struct result_2 "B'c;0 @q  
  { >0HH#JW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; WK|5:V8E  
} ; .\_):j*  
} ; IiE6i43  
XFWpHe_ L  
$;5Q mKQ'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tW/k  
EE 9w^.3a  
下面我们来剥离functor中的operator() `r$7Cc$C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]i {yJ)i  
vW?\bH7}I  
return l(t) op r(t) I>?oVY6M@u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |]-Zz7N)  
return op l(t) q>_<\|?%x  
return op l(t1, t2) mZ71_4X#  
return l(t) op { Zgd  
return l(t1, t2) op [IAUJ09>I  
return l(t)[r(t)] `cp\UH@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +b 6R  
_?-oPb  
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: ^kfqw0!  
单目: return f(l(t), r(t)); 5W)ST&YPL*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Kk^*#vR  
双目: return f(l(t)); 5G355 ,}E  
return f(l(t1, t2)); biHacm  
下面就是f的实现,以operator/为例 G*IP?c>=  
prZ ,4\  
struct meta_divide g}MUfl-L  
  { +2`BZ}5y  
template < typename T1, typename T2 > PC9,;T&7_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QIiy\E%  
  { h0<PQZJ  
  return t1 / t2; ROFZ*@CH<  
} xhP~]akHN7  
} ; ZiUb+;JA  
R;DU68R  
这个工作可以让宏来做: Sf S3}Tn[  
|gE1P/%k  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lcl|o3yQ  
template < typename T1, typename T2 > \ OZ\6qMH3e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #Hrzk!&9   
以后可以直接用 L/"MRQ"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) HAjl[c  
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 j n^X{R\  
(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。。。) %,bD| NKp  
- rO34l  
Cd*h4Q]S  
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 UDEGQ^)Xz|  
t@!n?j I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?%5VaxWJ  
class unary_op : public Rettype ,D{7=mDVm  
  { X,Na4~JO(  
    Left l; {KgA V  
public : ]FCP|Jz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rpKZ>S|7+)  
nJe}U#  
template < typename T > n^nE&'[?0g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x3ZF6)@  
      { B@F@,?K4%  
      return FuncType::execute(l(t)); FJeh=\  
    } 9JFN8Gf*)  
m?kiGC&m  
    template < typename T1, typename T2 > AM- bs^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M!,H0( @G  
      { \:;MFG'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); JY  
    } ~/G)z?+E  
} ; AERJ]$\  
aDdxR:  
*$=i1w  
同样还可以申明一个binary_op 4<Vi`X7[F  
M FIb-*wT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cK'g2S  
class binary_op : public Rettype !Ubm 586!  
  { g,d_  
    Left l; kG D_w  
Right r; rxyv+@~Nc  
public : k ]NZ%.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :u4|6?  
AA5G` LiT  
template < typename T > Um+_ S@h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DZ|*hQU>K  
      { _r-LX"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ZxvH1qx8  
    } 7i($/mNl  
_*~F1% d  
    template < typename T1, typename T2 > G!j9D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r~,y3L6ic  
      { /V,xSK9.&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _=$~l^Y[  
    } ,1ev2T  
} ; .RpJZ[E  
Xmr}$<<=  
MT/jpx  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 {]>c3=~FQb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [S'1OR$FQ\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q:q0C  +T  
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。 *duG/?>P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dBI-y6R  
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。。。 Y|R=^ =d\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _9>,9aL  
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) Hf('BagBL  
下面是修改过的unary_op SRfh{u  
[~N;d9H+*1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =RWTjTZ   
class unary_op W^iK9|[qp  
  { kQ>2W5o-d-  
Left l; =n,;S W  
  llZU: bs  
public : {($bz T7c  
{L;sF=d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %* 0GEfl/  
v\@qMaPY  
template < typename T > 5[;[Te9=S  
  struct result_1 e_b,{l#  
  { Ii+3yE@c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *}vvS^c0  
} ; o"JH B  
65aYH4"  
template < typename T1, typename T2 > d>f;N+O%  
  struct result_2 c~U0&V_`j  
  { GQt5GOt  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0$|VkMq(  
} ; "-f]d~P>  
?d%)R*3IX  
template < typename T1, typename T2 > pwN2Nzski  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yh95W  
  { 'bx}[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <PSz`)SN  
} Lc~m`=B  
x/<ow4C  
template < typename T > IBNg2Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GXZ="3W |  
  { Qm[((6}  
  return OpClass::execute(lt(t)); i$y=tJehi  
} bkJ bnW=  
.6gx|V+  
} ; k5< n:dS  
-o+t&m  
P' VHga  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug }4>u_)nt  
好啦,现在才真正完美了。 4PVg?  
现在在picker里面就可以这么添加了: a >fA-@  
9,fV  
template < typename Right > c&T5C, ]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DAq H  
  { #N`'hPD}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]MYbx)v)  
} D&m1yl@\J  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 b#I,Z+0ry  
'\{ OQ H  
6Y[&1c8  
s>;"bzzq  
oRd{?I&NY  
十. bind >*!T`P}p  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 @Xoh@:j\  
先来分析一下一段例子 ~jw:4sG  
Kj?)]Z4  
*4~7p4 [  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )%jS9e{d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 L\ysy2E0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _LF'0s*  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 pXNhU88  
我们来写个简单的。 V.3#O^S  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ybJa:  
对于函数对象类的版本: ,;6%s>Cvd(  
I&|8 qx#  
template < typename Func >  fp||<B  
struct functor_trait RPa]VL1W  
  { M}jl \{  
typedef typename Func::result_type result_type; _$*-?*V&  
} ; 'tTlBf7#  
对于无参数函数的版本: Db2#QQ  
?Ho$fGz  
template < typename Ret > fXevr `  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >]}VD "\  
  { RCqL~7C+ k  
typedef Ret result_type; 3Dc^lfn  
} ; a?Om;-i2`S  
对于单参数函数的版本: ip'v<%,Q3"  
-T+yS BO_3  
template < typename Ret, typename V1 > J>dj]1I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e77s?WxbK  
  { W9cvxsox  
typedef Ret result_type; H?opG<R=ek  
} ; fx 08>r   
对于双参数函数的版本: L,_U co  
-C^qN7Bz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .~'q yD2V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ge$&k  
  { Q3lVx5G>4  
typedef Ret result_type; 9^S rOW6~  
} ; W(ZEqH2  
等等。。。 pnz@;+f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #O^zA`D   
.f!'> _  
template < typename Func > MS SHMR  
struct func_return Qvny$sr2  
  { <\:*cET3  
template < typename T > ve#[LBOC8  
  struct result_1 dd=5`Bo9Yh  
  { ]Gl_L7u`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^R\5'9K!  
} ; !4F@ !.GG!  
Z[+Qf3j}o6  
template < typename T1, typename T2 > ,[m4+6G5  
  struct result_2 -GgV&%'a  
  { oi3Ix7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pfim*\'  
} ; ?fs#K;w  
} ; #tPy0Q H  
kH=~2rwm  
YVHDk7s  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xT9+l1_  
r'}#usB(  
template < typename Func, typename aPicker > \@2sI  
class binder_1 ,38bT#p:,r  
  { <.7W:s,f=  
Func fn; f2|On6/  
aPicker pk; RAyR&p  
public : Y!E| X 3  
1?+)T%"  
template < typename T > Z?",+|4  
  struct result_1 If9!S} wa  
  { B7ys`eiB5C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /`x|-9  
} ; BJ/#V)  
.>zkS*oX4z  
template < typename T1, typename T2 > 4ri)%dl1  
  struct result_2 Pb D|7IM  
  { ,KibP_<%&P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \b88=^  
} ; YpZ 9h@,  
4d'tK^X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q;$/&Y*  
ZoC?9=k  
template < typename T > ;Wr,VU]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %@M/)"k  
  { kqAQrg]n  
  return fn(pk(t)); c9E9Rx  
} ~pSD|WX  
template < typename T1, typename T2 > o:Z*F0qm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +FVcrL@  
  { l:+pO{7L  
  return fn(pk(t1, t2)); H "?-&>V-  
} Mz{ Rh+gS  
} ; :S7yM8 b`  
skP_us~  
1J *wW# e  
一目了然不是么? W%Zyt:H`  
最后实现bind Zk;;~ESOU  
kk5i{.?[  
XKU=VOY  
template < typename Func, typename aPicker > vrW9<{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k0D&F;a%  
  { ! xqG-rd '  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kAk,:a;P  
} GrQAho  
f&cG;Y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3yD5u  
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。 |-aj$u%~  
1aMBCh<}JN  
十一. phoenix |QgXSe7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: TuCOoz@d  
R;V(D3  
for_each(v.begin(), v.end(), 5BCaE)J  
( 'Jl.fN  
do_ ~ pdf'  
[ mg,f>(  
  cout << _1 <<   " , " .y2<2eW  
] }>XSp)"{l  
.while_( -- _1), y<.!TULa_  
cout << var( " \n " ) 7<:w-  
) (1} Ndo^;w  
); `y6l^ep  
m<f{7]fi5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: d<b,LD^  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor E:E &Wv?r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =L wX+c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `Zi#rr|)L  
o5$K^2^g  
K+$c,1wb  
template < typename Cond, typename Actor > {4m"S 7O  
class do_while a&ByV!%%+_  
  { 2nie I*[  
Cond cd; fY"28#   
Actor act; O}D8  
public : CijS=-  
template < typename T > n*6s]iG V  
  struct result_1 `U1%d7[vY  
  { S&uL9)Glb  
  typedef int result_type; I~qiF%?d  
} ; DVcu*UVw  
n)7icSc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G-(c+6Mn  
6uXYZ.A  
template < typename T > :d2u?+F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t(rU6miN  
  { G-^ccdT  
  do pz IMj_  
    { yl 8v&e{  
  act(t); 4F4u1r+  
  } Y#Vy:x[  
  while (cd(t)); .XB] X  
  return   0 ; rlIEch^wZ  
} t3>r f3v  
} ; 7h0'R k  
enzQ}^  
l9ihW^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B;~agr  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 _Lb& 2 PAG  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 EDQJ>c  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 r"[T9  
下面就是产生这个functor的类: @Kr)$F  
U44H/5/  
.>'Z9.Xnk  
template < typename Actor > F`Y<(]+   
class do_while_actor KUyJ"q<W  
  { YcV~S#b  
Actor act; h^*{chm]  
public : k0IU~y%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `~]ReJ!X%  
fx-*')  
template < typename Cond > oCYD@S>h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /nP=E  
} ; 6;pREM+  
MX0B$yc$  
T!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。 RGLA}|  
最后,是那个do_ RHbp:Mlk  
R*0F)M  
6v#G'M#r  
class do_while_invoker *]6dV '  
  { W 8NA.  
public : iIw ea`  
template < typename Actor > =x'%zUgE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const urB3  
  { [alXD_  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0cUt"(]  
} 5Z,lWp2A  
} do_; /,UkT*+>!  
B ,Brmn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ? $ c  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5U jQLB  
最后来说说怎么处理break和continue WCu%@hh=h  
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。 ,GnU]f  
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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