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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda BF>T*Z-Ki  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F|9a}(-7  
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, r}Ltv?4  
nMLU-C!t  
Sb^add0dT  
{n pOlV  
  class filler \MF3CK@/  
  { JATS6-Lz`  
public : .V7Y2!4TE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <1TlW ~q<  
} ; !,I7 ?O  
ZBPd(;"x+  
LAj}kW~  
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: Oib[\O7[z  
bN]\K/  
O}e|P~W  
(\T8!s{AO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w{RNv%hJ$=  
q/A/3/  
O 0Vn";Q 4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )j]gm i"  
*sjj"^'=  
HI}pX{.\  
i-|/2I9%  
二. 战前分析 ,xm;JXJ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )-MA!\=<  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 7YoofI  
u}Lc|_ea`  
0TpBSyx.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `\Uc4lRS  
  /* --------------------------------------------- */ Iq^~  
vector < int *> vp( 10 ); c(QG4.)m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?ykVfO'  
/* --------------------------------------------- */ [Od>NO,n+]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vx({N?  
/* --------------------------------------------- */ 4x=V|"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Pn~pej5'K  
  /* --------------------------------------------- */ 8XLxT(YFIs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nh _DEPMq  
/* --------------------------------------------- */ Ry3+/]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ORUWsl Mt  
Bu*W1w\  
a7ub.9>  
|Ba4 G`  
看了之后,我们可以思考一些问题: WZfk}To1#  
1._1, _2是什么? }|w=7^1z  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 p ~,a=  
2._1 = 1是在做什么? |#Yu.c*  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 eD>-`'7<  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 }S'I DHla  
Km|9Too  
6n2Vx1b  
三. 动工 _ C7abw-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n's2/9x  
(O M?aW  
.6lY*LI  
Y&ct+w]%  
template < typename T > MAm1w'ol"  
class assignment oO!1  
  { dSA [3V  
T value; z*??YUT\M  
public : D#vn {^c8O  
assignment( const T & v) : value(v) {} tJ(c<:zD  
template < typename T2 > @d8&3@{R^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -D.B J(  
} ; gb!@OZ c  
eONeWY9  
.y/NudD  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rCnV5Yb0O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B|Rpm^ |  
8GF[)z&|P:  
[[Jv)?jm  
.ruz l(6  
  class holder rw}5nv  
  { qv ;1$  
public : ')1}#V/I  
template < typename T > W TXD4}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?~]1Gd  
  { H{Y5YTg]  
  return assignment < T > (t); u8{@PlS  
} Mip m&5R  
} ; +O.&64(  
S*2L4Uj`|  
9TbS>o  
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: :F KYYH\  
thlpj*|  
  static holder _1; teQaHe#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .g(\B  
Pq[0vZ_}dN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NIWI6qCw  
而不用手动写一个函数对象。 ]ut-wqb{p  
i 5 >J  
E7Gi6w~\  
%>I?'y^  
四. 问题分析 >[E|p6jgT  
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。 Y*5@|Q  
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。 M&}oat*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _!$Up  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z;"4$@|qE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^w&5@3d  
O3<Y_I^  
五. 问题1:一致性 c4qp3B_w  
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?| M'>D[5;N~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \M'bY:  
V{AH\IV-  
struct holder r0hta)xa  
  { Je4.9?Ch  
  // |)!k @?_  
  template < typename T > dc\u$'F@S  
T &   operator ()( const T & r) const Yt O@n@1  
  { u75)>^:I   
  return (T & )r; <L!~f`nH2  
} U4^p({\|-  
} ; ]U^d1&k  
\^;|S  
这样的话assignment也必须相应改动: gn[$;*932z  
 n_xa)  
template < typename Left, typename Right > <De3mZb  
class assignment cciAMQhA  
  { @3expC  
Left l; 5.C[)`_  
Right r; P98X[0&  
public : -UD~>s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NZ%~n:/V#  
template < typename T2 > ?V\9,BTb)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KHc/x8^9  
} ; "[".3V  
}G,SqpcG  
同时,holder的operator=也需要改动: ~\@<8@N2a6  
:}3qZX  
template < typename T > iuU3*yyn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :UJUh/U  
  { Fl'xmz^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #by9D&QP]  
} jt10gVC  
^b `>/>  
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。 [WO%rO^p  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MRVz:g\mi  
)o'U0rAx|a  
return l(rhs) = r; &"H<+>`  
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。 x9o^9QJh  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xJH9qc ME  
-Y jv&5  
template < typename Tp > 0@mX4.!  
class constant_t l~Wk07r3  
  { GHgEbiY:  
  const Tp t; Y9co?!J 5M  
public : Y=WN4w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +{Vwz  
template < typename T > I$6 f.W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :9rhv{6Wp  
  { ubN"(F:!-S  
  return t; SU#P.y18%  
} X-ki%jp3  
} ; Zm8 u:  
Sfr\%Buv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lJ>QTZH!wW  
下面就可以修改holder的operator=了 `6S=KRv  
BqEubP(si  
template < typename T > <cfH '~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J!K/7u S  
  { X^_+%U  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xO9]yULgu  
} Z\gg<Q  
d`],l\o C  
同时也要修改assignment的operator() IIt^e#s&  
m|cWX"#g  
template < typename T2 > b\|p  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "/K&qj  
现在代码看起来就很一致了。 cT=wJ  
#NQz&4W  
六. 问题2:链式操作 ,w/mk$v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 n XeK,C  
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。 gq:TUvX  
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。 <1 1Tqb  
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。 J&U0y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8,H5G`  
t ]I(98pY  
template < typename T > vhquHy.qi#  
struct result_1 ^q N1~v=hS  
  { []N$;~R7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /HJ(Wt q  
} ; 4ysdna\+  
I#hg(7|",  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: C=_-p"O#  
:_YG/0%I  
template < typename T > a$! {Tob2  
struct   ref % x*Ec[l  
  { 3 ws(uF9$  
typedef T & reference; Iv|WeSL.  
} ; "KI,3g _V  
template < typename T > 53+rpU_  
struct   ref < T &> 0) Um W{  
  { VU0tyj$  
typedef T & reference; J)yy}[Fx  
} ; lbuW*)  
=UKR<@QrK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m<'xlF  
Md?bAMnG+}  
template < typename T > _kY[8e5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const dV=5_wXZ$  
  { %WT:RT_  
  return l(t) = r(t); q fH~hg  
} 0|>  
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。 |e[0Qo@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &'ETx"  
.s*EV!SE  
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 \^(vlcy  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7 KdM>1!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Q|H cg|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /,@v"mE7c!  
最后的布局是: E+c3KqM  
                Add z&vms   
              /   \ Qu>zO!x  
            Divide   5 y=qo-v59'  
            /   \ n]fbV/ x  
          _1     3 ]GR q  
似乎一切都解决了?不。 &@iF!D\u  
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。 @SG="L  
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。 8\.1m9&r>o  
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: \lakT_x  
&?Z)V-1H  
template < typename Right > <^q"31f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =ObtD"  
Right & rt) const ~q|e];tA  
  { <W%Z_d&Xv  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xv%USm  
} 95 .'t}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3XlnI:w =  
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。 MMr7,?,$  
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。 hYv 6-5_  
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。 5 /jY=/0.a  
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。 yGG\[I;7  
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? v*fc5"3eO  
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: ~_j%nJ &2  
c%Cae3;  
template < class Action > zUtf&Ih  
class picker : public Action o3=S<|V  
  { N3c)ce7[  
public : m;+1;B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} OmjT`,/  
  // all the operator overloaded "/Q(UV<d  
} ; mS&\m#s<  
xA'#JN<*  
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。 [,$mpJCI  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: K}/`YDu  
-LK(C`gB  
template < typename Right > f=O>\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g+r{>x  
  { BCZnF /Zo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @=#s~ 3  
} Z*aU2Kr`;  
` "":   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,zw=&)W1  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 [K@!JY  
~)IJE+e>}  
template < typename T >   struct picker_maker WJ4UJdf'  
  { @%G"i:HZ&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]JPPL4wAT  
} ; \lIHC{V\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > UXB8sS*wQ?  
  { JU \J  
typedef picker < T > result; |=}~>!!  
} ; SA n=9MG  
:9q^  
下面总的结构就有了: u,SZ-2K!7~  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 OSi9J.]O  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 il%tu<E#J~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !;C(pnE  
至此链式操作完美实现。 R{A/ +7!  
H08YM P>dc  
iSLf:  
七. 问题3 f> [;|r@K  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 JP@m%Yj  
X&oy.Roo  
template < typename T1, typename T2 > -vfu0XI~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f_2^PF>?  
  { 5nqdY*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PlRs- %d  
} Sz@?%PnU|  
j =%-b]  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 3Il/3\  
afq +;Sh  
template < typename T1, typename T2 > n(O p<  
struct result_2 )^#Zg8L  
  { {&qsh9ob  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L\CM);y  
} ; Ki;5 =)  
<KPx0g?=b  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? rB|:r\Z(jG  
这个差事就留给了holder自己。 -+@~*$ d  
    Awf = yE:  
ms<uYLp  
template < int Order > zGz'2, o3  
class holder; xm, yqM!0A  
template <> >Mw =}g@P  
class holder < 1 > #f;1f8yrN  
  { > BCX%<&  
public :  grA L4  
template < typename T > r74w[6(  
  struct result_1 s(Bi& C\  
  { 0MGK3o)  
  typedef T & result; [z@RgDX v  
} ; .h^Ld,Chj  
template < typename T1, typename T2 > I19F\ L`4  
  struct result_2 2czL 1Ci  
  { abP?Dj&  
  typedef T1 & result; N ] /d  
} ; !O_^Rn+<2  
template < typename T > >8t[EsW/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &`2*6 )qa  
  { [;8fL  
  return (T & )r; Xb 1^Oj  
} ;K-t  
template < typename T1, typename T2 > sswAI|6ou  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5g7}A`  
  { 2DdLqZY#  
  return (T1 & )r1; Cms"OkN  
} 8^i,M^f^{  
} ; S9055`v5  
)X$n'E  
template <> =DwH*U /YR  
class holder < 2 > o;C)!  
  { y N%Pe:R  
public : Q 5TyS8  
template < typename T > :u93yH6~8  
  struct result_1 0LuY"(LR  
  { &`W,'qD$  
  typedef T & result; IQY#EyTb  
} ; vu >@_hv  
template < typename T1, typename T2 > a :AcCd)  
  struct result_2 U<byR!qLie  
  { (7!(e  ,  
  typedef T2 & result; vG:,oB}  
} ; v3#47F)  
template < typename T > n:z>l,`C]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?KW?] o  
  { s5#g[}dj  
  return (T & )r; 824%]i3  
} -bQvJ`iF  
template < typename T1, typename T2 > NO1]JpR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1&nrZG9  
  { ;%9ZL[-  
  return (T2 & )r2; [/]3:|  
} !XceiQu  
} ; J1MnkxJmpQ  
#R| 4(HlL  
b~echOj  
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> >。 +Q&@2 oY"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Mt0|`=64  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v>l?d27R  
\?}.+v  
return l(i, j) = r(i, j); mt7:`-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :7*\|2zA  
r${a S@F  
  return ( int & )i; l]cQ7g5  
  return ( int & )j; y+h=x4t  
最后执行i = j; |9M y>8k(  
可见,参数被正确的选择了。 EatDT*!  
vUA`V\  
oWOZ0]H1  
Zwl?*t\D  
Os+ =}  
八. 中期总结 1-<Xi-=^{t  
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: 1N*~\rV*?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <3OV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |[ofc!/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  $nWmoe)  
Yb*}2  
[r'M_foga*  
B9\o:eY  
$R4\jIew V  
,pepr9Yd  
九. 简化 4f5$^uN$qA  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 t trp| (  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ><^@1z.J  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 4 -W?u51"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h~t]WN  
  +-*/&|^等 B[h9epU]K  
2. 返回引用。 g`8|jg0]`I  
  =,各种复合赋值等 SNFz#*  
3. 返回固定类型。 :#;?dMkTY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }o.ZCACYg  
4. 原样返回。 fRmc_tx  
  operator, Z O^ +KE"  
5. 返回解引用的类型。 )vzT\dQ|  
  operator*(单目) @"0qS:s]X  
6. 返回地址。 aleIy}"  
  operator&(单目) 2{\Y<%.  
7. 下表访问返回类型。 CJ b ~~  
  operator[] cj)~7 WF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 eS|p3jk;  
  operator<<和operator>> -)GfSk   
c$;enAf@  
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。 n\4+xZr  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -TWo-iu^  
.>e~J+oL  
template < typename Left > @P>@;S  
struct value_return C+j+q648>  
  { LV0{~g(!%  
template < typename T > *lSIT]1  
  struct result_1 +Oa1FvoEA  
  { 7Ll(,i<,C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?a}~yz#B(  
} ; :OM>z4mQ  
\I=:,cz*,  
template < typename T1, typename T2 > 2}A V_]]  
  struct result_2 XDF" ,N)  
  { ohl%<FqS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @lI/g  
} ; ORTM [cL  
} ; M DpXth7  
"%Ak[04'  
 %JZIg!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )_ uK(UNZ5  
~jaGf  
下面我们来剥离functor中的operator() y;H 3g#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d8>D=Ve  
rv%Xvs B  
return l(t) op r(t) DzEixE-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }m?L/Y'}  
return op l(t) sAxn ; `  
return op l(t1, t2) LO229`ARr|  
return l(t) op FoLw S%+yO  
return l(t1, t2) op JkmL'Zk>:  
return l(t)[r(t)] 6Jm4?ex  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :?TV6M  
<tNx*ce5  
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: C-7.Sa  
单目: return f(l(t), r(t)); `i-&Z`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (|-/S0AV  
双目: return f(l(t)); 11u qs S2  
return f(l(t1, t2)); mP-+];gg  
下面就是f的实现,以operator/为例 UcZ3v]$I  
O_033&  
struct meta_divide ]=/f`  
  { _Z%C{~,7)x  
template < typename T1, typename T2 > 8LL);"$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wR KGJ  
  { +W}f0@#)<  
  return t1 / t2; A-<qr6q  
} R~b$7jpd  
} ; :V [vE h  
X qh+  
这个工作可以让宏来做: I'!KWpYJT  
_%x|,vo`(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {5*5tCIt  
template < typename T1, typename T2 > \ n\QG-?%Pi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; CA3.fu3(p  
以后可以直接用 1\BECP+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @!-= :<h  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 k~H-:@  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) /{lls2ycW%  
+XQ6KG&  
#f[yp=uI:  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  QS!b]a3  
6^ ~& sA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "_^FRz#h  
class unary_op : public Rettype 7YsFe6D"  
  { cNHN h[ C  
    Left l; _L"rygit  
public : ve$P=ZuM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OS3J,f}<=  
OIN]u{S  
template < typename T > PW}Yts7p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d;>:<{z@CD  
      { #2pgh?  
      return FuncType::execute(l(t)); sbRg=k&Ns  
    } = zsXa=<  
Ws=J)2q  
    template < typename T1, typename T2 > \"5\hX~dS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yz,*Q<t  
      { *yB!^O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); } nQHP4'  
    } %K zURv  
} ; 5K8\hoW{  
Si;e_a  
9Y7 tI3  
同样还可以申明一个binary_op -V9Cx_]y  
v^e[`]u(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I%%$O' S  
class binary_op : public Rettype RvVnVcn^#  
  { @wpm;]  
    Left l; cewQQ&  
Right r; 3T_-_5[c  
public : <-$4?}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %o5GD  
Dgdh3q;  
template < typename T > k|w6&k3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j@9A!5<CCk  
      { }!2|*Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $u>^A<TBN  
    } U\51j  
r!(~Y A  
    template < typename T1, typename T2 > ieObo foD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t]Vw` z%G  
      { 62.{8Uj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7m1*Q@D  
    } m'%F,c)  
} ; ;R/=9l  
nuvz!<5\{  
Z#9{1sHEP  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0O[q6!&]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #u#s'W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Nz2}Ma 2  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 F7mzBrz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r&^4L  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?L|@{RS{|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7^S&g.A  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) H>M0G L  
下面是修改过的unary_op y1P?A]v  
~jJu*s$?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4H{L>e  
class unary_op c!s{QWd%  
  { .sCo,  
Left l; 4/HyO\?z5  
  ww=< =  
public : _))_mxV{  
5Pn$@3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y9:|}Vh  
YckexfL  
template < typename T > ~bg FU  
  struct result_1 7kleBDDT  
  { jo+T!CUM'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T"3WB o  
} ; ; 5oY)1  
,~c:P>v=  
template < typename T1, typename T2 > D_'Zucq  
  struct result_2 B>gC75  
  { ^lbOv}C*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F)!B%4  
} ; sA:0b5_a  
o:m:9dn  
template < typename T1, typename T2 > }(ot IqE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M7UVL&_z%  
  { P oC*>R8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =TU"B-*  
} 7(ZI]<  
)R,*>-OPJL  
template < typename T > s}UPe)Vu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2g|+*.*`  
  { Gu9Ap<>!  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZCV&v47\p_  
} c[ga@Vy  
~u7a50  
} ; l =xy_ TCf  
Iy\K&)5?  
Xq,{)G%9nM  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug h2K1|PUKl[  
好啦,现在才真正完美了。 =f?|f  
现在在picker里面就可以这么添加了: u:<%!?  
lfb]xu]O  
template < typename Right > 'lg6<M%#[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9tqX77UK  
  { !y `wAm>n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,C!MHn^$  
} a'W-&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。 -g_PJ.Hk  
C {gYrz)  
#*XuU8q?  
8+Oyhd*|  
r>A, 7{  
十. bind  KGFmC[  
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。 >4b-NS/}0  
先来分析一下一段例子 V(w2k^7) F  
}D{y u+)  
|-=^5q5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dKi+~m'w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HS>Z6|uLY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2wpLP^9Vr<  
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。 vaS/WEY  
我们来写个简单的。 J_<ENs-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Tgc)'8A;BN  
对于函数对象类的版本: mi6<;N 2w|  
z'XFwk  
template < typename Func > t@.M;b8  
struct functor_trait  NDm3kMa  
  { j)]mN$Sa:  
typedef typename Func::result_type result_type; r^q@rL>   
} ; ]FL=E3U  
对于无参数函数的版本: Ks7DoXCvE  
{H=DeQ  
template < typename Ret > l0l2fwz(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X70G@-w  
  { rK9X68)  
typedef Ret result_type; 2y`rS _2  
} ; R6ca;  
对于单参数函数的版本: *&^`Uk,[  
$x)C_WZj?  
template < typename Ret, typename V1 > v=RQ"iv8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^dM,K p  
  { zkA"2dh  
typedef Ret result_type; ;n?H/(6X8>  
} ; E}00y%@*J  
对于双参数函数的版本: cL?FloPc*  
M\ B A+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > j:0(=H!#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~L<q9B( @  
  { !:'%'@uc  
typedef Ret result_type; 5~5d%C^3k  
} ; 4U( W~O  
等等。。。 UMuRB>ey  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t H`!?  
q$Gf9&ZO  
template < typename Func > MR}GxI  
struct func_return -NGY+1  
  { i?.MD+f8  
template < typename T > h%|Jkx!v-t  
  struct result_1 +vY8HQ|v  
  { ]X ,f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gf$5pp-  
} ; KU|dw^Yk  
sL[&y'+  
template < typename T1, typename T2 > /J")S?. [u  
  struct result_2 WPPz/c|j  
  { MdV-;uf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :7 Ro9z8  
} ; ZaIlo5  
} ; B{hP#bYK  
5|._K(M  
f5.rzrU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 60ccQ7=  
#T &z`  
template < typename Func, typename aPicker > qv>?xKSm  
class binder_1 wxYB-Wh<  
  { $[x2L s~  
Func fn; j-e/nZR@  
aPicker pk; |j3mI\ANF  
public : aY&He~  
@8a1a3_F  
template < typename T > |1iCt1~U  
  struct result_1 z~i=\/~tZ  
  { Yx>y(Whu.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @Fv"j9j-3G  
} ; {x$jGiag+8  
;-Fr^|do y  
template < typename T1, typename T2 > C]59@z;+bN  
  struct result_2 E2+x?Sc+  
  { ^@5#jS2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8FYcUvxfT  
} ; E`]lr[  
KV v0bE  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >G(M&  
n#8N{ya5x1  
template < typename T > MhaN+N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f_y+B]?'M  
  { k`[ L  
  return fn(pk(t)); u2%/</]h  
} MY1s  
template < typename T1, typename T2 > XaOq&7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ig(dGKD\=9  
  { /G[; kR"  
  return fn(pk(t1, t2)); j5QS/3  
} ZU\TA|  
} ; mVUDPMyZ  
VbQ9o  
}g6:9%ZMu  
一目了然不是么? A& u"NgJ  
最后实现bind CvDy;'{y1  
1<g,1TR  
aMI\gCB/  
template < typename Func, typename aPicker > *E lR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .b'hVOs{  
  { #Q320}]{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DWT4D)C,U  
} lW}"6@0,  
2O}UVp>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $C@v  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 1xAZ0X#  
*tkbC2D  
十一. phoenix 'oNY4.[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c@iP^;D  
^,F8 ha  
for_each(v.begin(), v.end(), AWSe!\b  
( E{_$C!.  
do_ &aD ]_+b  
[ svki=GD_(.  
  cout << _1 <<   " , " a:nMW'!  
] Q(Uj5aX  
.while_( -- _1), BfQRw>dZ"{  
cout << var( " \n " ) ~&)  
) Rf7*Ut wVr  
); 2pa: 3O  
tS!|#h-J  
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: RDX".'`(=  
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  O+D"7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ra#s!m1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0{u31#0j  
} ti+tM*  
Z[+H$=$%  
template < typename Cond, typename Actor > :i'jQ<|wZN  
class do_while ~]t/|xep  
  { ODE9@]a  
Cond cd; eLC}h %  
Actor act; NY]`1yy  
public : Zr!he$8(2  
template < typename T > (W.euQy  
  struct result_1 r[ 2N;U  
  { GWP;; x%  
  typedef int result_type; X2ShxD|  
} ; 7|=*z  
d3 h^L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} i^hgs`hvU  
eO<:X|9T  
template < typename T > Ya$JX(aUe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;Kb]v\C:  
  { l+$ e|F  
  do $'M:H_T  
    { LeY!A#j  
  act(t); zD8q(]: A  
  } OW$? 6  
  while (cd(t)); "f'pa&oHi  
  return   0 ; t%jB[w&,os  
} N"d*pi#h  
} ; 6fxf|R\  
9r@T"$V#c  
?R2`RvQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gm;6v30e  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 'k2Z$+  
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。 /*B^@G|]'  
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。 j\t"4=,n  
下面就是产生这个functor的类: Mk-C&#'  
"+^d.13+]  
K%TlBK V  
template < typename Actor > dL9QYIfP  
class do_while_actor hGc')  
  { {. r/tV5IH  
Actor act; N?j,'gy4  
public : tmAc=?|Wa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q#W7.8 Z@  
cB5|% @$I  
template < typename Cond > q*Xp"yBTo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; u#tLY/KA  
} ; -#XNZy!//  
 imE5 $;  
lH_S*FDa  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,$ICv+7]  
最后,是那个do_ "WKE% f  
J?Kgev%  
!?Tu pi  
class do_while_invoker n1Ag o3NM  
  { 7QdU|1]  
public : E%L]ifA9!  
template < typename Actor > ,nMc. G3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^:0NKq\  
  { x+h7OvW{  
  return do_while_actor < Actor > (act); H^s@qh)L  
} >j]*=&,7  
} do_; Q7PqN1jTE  
IyE9G:fY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $;<h<#_n;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ; *G[3kk  
最后来说说怎么处理break和continue TI -#\v9  
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。 -B\`O*Q  
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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