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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda uudd'L  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #CAZ}];Qx  
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, C!9mygI  
4GeN<9~YS  
/0Qo(  
!$ii*}  
  class filler S')DAx  
  { f8=qnY2j  
public : j8bA"r1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} PYs0w6o  
} ; f7!48,(fB  
X eY[;}9  
ZNk[Jn [.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: I.|b:c xN  
O;McPw<&\:  
8'b ZR]  
-aE,KQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FwHqID_!:l  
}NG P!  
<exyd6iI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9^N(s7s  
3 Fy C D4#  
BhbfPQ  
&`vThs[x  
二. 战前分析 uTPAf^|  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Y8IC4:EO  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 LjW32>B  
I8B0@ZtV  
9n_Rk W5g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xx7&y !_  
  /* --------------------------------------------- */ Q8QB{*4  
vector < int *> vp( 10 ); 3PL0bejaT7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uV@' 898%5  
/* --------------------------------------------- */ yD.(j*bMK;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Rbr:Q]zGN  
/* --------------------------------------------- */  6GVAR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @2d9 7.X  
  /* --------------------------------------------- */ M.Tp)ig\#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DTo"{!  
/* --------------------------------------------- */ w L>*WLfR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #2:?N8vz*  
Lp@Al#X55  
!TY0;is  
(a-Lx2T  
看了之后,我们可以思考一些问题: qp#Euq6  
1._1, _2是什么? V51kX{S  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 u;1[_~  
2._1 = 1是在做什么? _1Ne+"V  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 M2d&7>N  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 qTwl\dcncC  
n@"<NKzh  
mvt-+K?U  
三. 动工 _LfbEv<,T  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3$:F/H  
}aXSMxCd  
,WnZ^R/n  
'/9MN;_  
template < typename T > QfPw50N;  
class assignment KD+&5=Y  
  { Bj><0 cNF  
T value; 0raFb,6l  
public : BI*0JKQu  
assignment( const T & v) : value(v) {} T \- x3i  
template < typename T2 > &0|Z FXPd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1uG)U)y/Q  
} ; #r?[@aJ  
P ecZuv  
UGgo;e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KC2Z@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fz|_c*&64  
fGs\R]  
sMUpkU-  
+_S0  
  class holder c~OPH 0,  
  { /kRCCs8t}  
public : 52Dgul  
template < typename T > 5A|d hw   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #Hu# #x|  
  { :7obxW1X  
  return assignment < T > (t); 0o6o<ggi  
} <n~.X<6V'  
} ; P0hr=/h4  
*kTp(*K/7`  
BB V>Q L  
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: w,R6:*p5  
F9% +7Op^  
  static holder _1; Lr6C@pI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M}CxCEdDB]  
!Yn#3c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dhJ=+Fz"w  
而不用手动写一个函数对象。 #^9k&t#!6  
3b_/QT5!  
iT O Y  
5P\A++2 2Y  
四. 问题分析 FU .%td=:  
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。  QV\a f  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 6o9&FU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8==M{M/eM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u#^l9/tl  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 RIO?rt;  
gn~^Ajo  
五. 问题1:一致性 cwtlOg  
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?| .Z"`:4O   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `l.bU3C  
/0fsn_  
struct holder o&z[d  
  { DS7L}]  
  // e m)%U  
  template < typename T > wxPl[)E  
T &   operator ()( const T & r) const " Qyi/r41  
  { *f>\X[wN  
  return (T & )r; Jq?zr]"A  
} a'Zw^g  
} ; Wc!]X.|9*  
HyKA+ 7}  
这样的话assignment也必须相应改动: 1n7'\esC*  
$G }9iV7  
template < typename Left, typename Right > h#Z,ud_  
class assignment }m5()@Q}a  
  { Q{'4,J-w  
Left l; M3F1O6=4j  
Right r; 2*#i/SE_  
public : PN<Vqt W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EfpMzD7/(  
template < typename T2 > Ij =NcP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]SPuNBsy)  
} ; :2 :VMIa  
vZ57 S13  
同时,holder的operator=也需要改动:  iD])E/  
z#P`m,~t0  
template < typename T > `{ HWk^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k\j_hu  
  { "%a<+D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %, iAn gF'  
} JZ5";*,  
birc&<  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 -U A &Zt  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JXq!v:w6  
~jHuJ` ]DF  
return l(rhs) = r; N81M9#,["~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 S&XlMu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6\I1J= C  
fR{_P  
template < typename Tp > Sf.OBU1rs  
class constant_t =_m3 ~=Z  
  { c?}G;$  
  const Tp t; WvfM.D!  
public : g"kI1^[nj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tu* uQ:Ipk  
template < typename T > !~R<Il|B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %eIaH!x:  
  { wF%RM$  
  return t; rKFnivGT  
} $M!iQ"bb  
} ; w4}Q6_0v  
K{`R`SXD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lA1  
下面就可以修改holder的operator=了 y06**f)  
Tbv w?3  
template < typename T > ~tRGw^<9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Is<XMR|{  
  { j%w^8}U>G  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hAc|a9 o  
} LW.j)wB]  
EU|IzUjFj|  
同时也要修改assignment的operator() (S+/e5c)  
oaPWeM+  
template < typename T2 > Xy!NBh7I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V.qH&FJ=l  
现在代码看起来就很一致了。 ~I;x_0iY4  
P2aFn=f  
六. 问题2:链式操作 k0ai#3iJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =H;'.!77Hx  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *) T"-}F  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 v@q&B|0  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 .|hsn6i/-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8Yf*vp>T/x  
-vT{D$&1  
template < typename T > \-[bU6\A\  
struct result_1 }79jyS-e  
  { 2\z|/ Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; c(2?./\|  
} ; 4Otq3s34FT  
YVgH[-`,  
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: Do\j_  
=7H\llL4BC  
template < typename T > 6S_mfWsi  
struct   ref 3c,4 wyn  
  { Q3&D A1b`  
typedef T & reference; #Y=b7|l  
} ; z~~pH9=c2  
template < typename T > n^l*oEl  
struct   ref < T &> "U eq  
  { vWM&4|Q1~  
typedef T & reference; 0,0Z!-Y  
} ; 'Q :%s  
Ay 4P_>^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !m9hL>5vR  
D&ua A-;s  
template < typename T > RN[x\",  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :Rv+Bm  
  { D]}~`SO  
  return l(t) = r(t); F!u)8>s+z{  
} se2Y:v  
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。 \aM-m:J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 myN2G?>;  
"T^%HPif  
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 rCczQ71W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,VEE<* 'X  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZX`x9/0&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `5wiXsNjLY  
最后的布局是: w6X:39d  
                Add 4^:dmeMZ`  
              /   \ -.M J3  
            Divide   5 oi,KA  
            /   \ >Ovz;  
          _1     3 pt3)yj&XE  
似乎一切都解决了?不。 G7+{O7  
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。 *C+[I  
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。 ?Sa,n^b*H  
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: J(/J;PW  
y }R2ZO  
template < typename Right > iV?8'^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pKj:)6t"  
Right & rt) const " j?xgV  
  { !> +Lre@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %5KK#w "  
} v@yqTZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c!wRq4  
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。 JBJ?|}5k4c  
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。 u?MhK# Mr  
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。 Hf_ pe  
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。 sn^ 3xAF  
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? .|07IH/Di{  
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: VWK/(>TP  
CL7 /J[TS  
template < class Action > ;y@zvec4  
class picker : public Action kJOZ;X=9/  
  { uaKbqX  
public : V( 0Y   
picker( const Action & act) : Action(act) {} `RE>gX  
  // all the operator overloaded G9QvIXRi  
} ; H*3u]Ebh  
Q#ksf h!D  
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。 DA>nYj-s  
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[v<mo[s  
MMET^SO  
template < typename Right > DO*6gzW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Nv;'Ys P  
  { iiJT%Zq`#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @g;DA)!(  
} %++: K  
}93FWo.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > eX"Ecl{  
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。 ELMz~vp  
A&v Qtd  
template < typename T >   struct picker_maker 9IG<9uj  
  { (0LA.aBIf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'sa)_?Hy  
} ; #Y-_kQV*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *)^ ZUk  
  { 5MCgmF*Y2  
typedef picker < T > result; <_eEpG}9  
} ; }{:}K<  
Y`-q[F?\y  
下面总的结构就有了: ]|w~{X!b4  
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。 L1Yj9i  
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。 'w72i/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1'TS!/ll];  
至此链式操作完美实现。 tq'hiS(b  
s%Ph  
jR\ !2!  
七. 问题3 u0oTqD?  
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。 udr|6EjD.  
s/11 TgJ  
template < typename T1, typename T2 > ,d_rK\J  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w;AbJCv2  
  { G@jx&#v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4Jc~I  
} 30Qp:_D  
$qg2@X.  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: pMViq0  
Q7v1xBM  
template < typename T1, typename T2 > iRG6Cw2  
struct result_2 RX?!MDO  
  { 3%o}3.P,:@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; knV*,   
} ; oVbs^sbRH  
A(`Mwh+  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? |+sAqx1IF  
这个差事就留给了holder自己。 p}gA8 o  
    B|9XqQ EI  
xmC5uT6L3M  
template < int Order > w7pX]<?R"  
class holder; -}oH],C  
template <> J n2QvUAZ&  
class holder < 1 > \' A- Lp  
  { j%]sym  
public : R!X+-  
template < typename T > gC kR$.-E  
  struct result_1 &%/T4$'+Y+  
  { Q\xDAOEL  
  typedef T & result; G O G[^T  
} ; 3bo [34  
template < typename T1, typename T2 > jll|y0  
  struct result_2 ;KmrBNF  
  { (0_zp`)  
  typedef T1 & result; /#eS3`48  
} ; l>s@&%;Mg  
template < typename T > /6y{ ?0S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &><b/,]  
  { PGYx] r  
  return (T & )r; KZAF9   
} NzM,0q  
template < typename T1, typename T2 > yqtHlz%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J#3[,~  
  { }jWg&<5+z  
  return (T1 & )r1; i$6a0'@U  
} #NL'r99D/o  
} ; itiSZL,  
KV6D0~  
template <> {:n1|_r4Z  
class holder < 2 > 6^BT32,'  
  { gCVOm-*:  
public : =kK%,Mr  
template < typename T > dShGIH?  
  struct result_1 10m|?  
  { `@:TS)6X0  
  typedef T & result; A>FWvlLw'm  
} ; 1B~Z1w  
template < typename T1, typename T2 > H<?s[MH[  
  struct result_2 ,zK E$  
  { ~>~qA0m"m  
  typedef T2 & result; 8=0I4\  
} ; @*UV|$~(Q  
template < typename T > 4)'U!jSb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const itc\wn  
  { 37jrWe6xwp  
  return (T & )r; })J}7@VPO  
} #Oq.}x?i  
template < typename T1, typename T2 >  |*-<G3@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <viC~=k;  
  { H(M{hfa|  
  return (T2 & )r2; m"'`$/_  
} +~y>22Zfg  
} ; ,LmP >Q.  
Ra H1aS(  
:l iDoGDi  
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> >。 &rX#A@=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: C[#C/@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dq'f >S z}  
tB(~:"|8  
return l(i, j) = r(i, j); puMb B9)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iY&I?o!Ch  
fWi/mK3c  
  return ( int & )i; k6o8'6wN  
  return ( int & )j; SQx&4R.  
最后执行i = j; "Y- WY,H  
可见,参数被正确的选择了。 qn |~YXn  
cKoW5e|u  
@tD (<*f+  
m_`%#$s}  
'lu3BQvfh  
八. 中期总结 )Z['=+s%  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ]T2Nr[vu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L<Z,@q `  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Xw7'I  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor * >8EMq\^  
I:UDEoQo  
 vP? T  
_z 5W*..  
+PKsiUJ|  
Y}<%~z#.4  
九. 简化 <l5m\A  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Cz9MXb]B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3hUP>F8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: <dr2 bz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0\@oqw]6hv  
  +-*/&|^等 ijzwct#.  
2. 返回引用。 C4|OsC7J  
  =,各种复合赋值等 X:g#&e_  
3. 返回固定类型。 'V&Uh]>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x',6VTz^  
4. 原样返回。 ~oT*@  
  operator, RU~ku{8?  
5. 返回解引用的类型。 KNj~7aTp  
  operator*(单目) 9tVV?Q@)  
6. 返回地址。 J1~E*t^  
  operator&(单目) f:J-X~T_f  
7. 下表访问返回类型。 #Q*V9kvU/H  
  operator[] q(~|roKA(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G'(rjH>q  
  operator<<和operator>> ,w BfGpVb  
f#w u~*c  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 [+ xsX*+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HiH<'m"\.  
=oI6yf&8 Z  
template < typename Left > n+YUG  
struct value_return ecQ,DOX|b  
  { 10OkrNQ  
template < typename T > uKvdL "  
  struct result_1 X;l/D},.  
  { kLU-4W5t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DrC"M*$!  
} ; ['sNk[-C  
N0vECk  
template < typename T1, typename T2 > cF8X  
  struct result_2 Q[K)Yd  
  { K :~tZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mZPvG  
} ; j0a=v}j3  
} ; a }*i [  
rPGj+wL5-  
/@\R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait iemp%~UZ  
RwOOe7mv  
下面我们来剥离functor中的operator() z0SF2L H  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .Y^cs+-o  
c:>&YGmhu  
return l(t) op r(t) iR88L&U>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c%gL3kOT  
return op l(t) Qr 4 D  
return op l(t1, t2) ,-8 -Y>[  
return l(t) op Q9xb7)G  
return l(t1, t2) op HTGLFY(&  
return l(t)[r(t)] !U1 vW}H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5r~jo7  
!jSgpIp  
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: ()O&O+R|)  
单目: return f(l(t), r(t)); \]5I atli  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); E]GbLU;TH  
双目: return f(l(t)); A~<!@`NjB  
return f(l(t1, t2)); [(5.?  
下面就是f的实现,以operator/为例 *pv<ZF0>  
!Hl]&  
struct meta_divide l!&ik9m  
  { ih^FH>@  
template < typename T1, typename T2 > Ef28  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *KY:U&*  
  { jnT Tj l  
  return t1 / t2; }zQgS8PQH  
} 3,6f}:CG  
} ; ::$W .!Uv  
Y_!+Y<x7v  
这个工作可以让宏来做: Y68A+ B.  
/WE\0bf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *vuI'EbM  
template < typename T1, typename T2 > \ 5rdB>8W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1PUZB`"3  
以后可以直接用 ,qv\Y]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) L~Peerby  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 -`* 'p i  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) liH#=C8l*%  
'Kbrz  
wL="p) TO.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 t&J A1|q  
U$& '>%#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vIOGDI>  
class unary_op : public Rettype K.Y`/<  
  { ,1N|lyV   
    Left l; @*Ry`)T  
public : :W1?t*z:[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .'<K$:8@|  
}^&f {   
template < typename T > ?{^_z_,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rz k;Q@1  
      { >$L7J=Em  
      return FuncType::execute(l(t)); igk<]AwxS  
    } PE4 L7  
M>p<1`t-&  
    template < typename T1, typename T2 > /3~L#jS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vB_3lAJt@  
      { x"NQatdq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); b(;u2 8  
    } "YgpgW  
} ; xwof[BnEZ  
7KhS{w6  
j_N<aX  
同样还可以申明一个binary_op <a @7's  
Jl`^`Yv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0ck3II  
class binary_op : public Rettype "N6HX*  
  { aPEI_P+Ls  
    Left l; )c' 45 bD  
Right r; \\KjiT'  
public : NF6xKwRU]_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :1j8!R5  
X%IqZ{ {  
template < typename T > -GPJ,S V>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >aO.a[AM  
      { +?o!"SJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o&E8<e  
    } Mp|Jt  
iv *$!\Cd  
    template < typename T1, typename T2 > rtJER?A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .k]`z>uv  
      { lTMY|{9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _) x{TnK  
    } &`l\Q\_[@  
} ; g&xj(SMj-$  
U+x^!{[/  
9efey? z  
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  5cIZ_#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 rz%~=Ca2j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qS/}aDk&  
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。 /GO-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H%vfRl3rB  
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。。。 8>e YM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QX<n^W  
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) z!3=.D  
下面是修改过的unary_op ?K[Y"*y2  
A r]*?:4y[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wG[n wt0L  
class unary_op ? ;CIS$$r  
  { gvuv>A}vJ  
Left l; #kM|!U=  
  , yltt+ e  
public : sWr;%<K  
paIjXaU1Mb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /=p[k^A  
'r]6 GC8Z$  
template < typename T > uMw6b=/U  
  struct result_1 @FN|=?8%  
  { ]!{S2x&"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #]jl{K\f#X  
} ; $^iio@SW{  
%jjPs .  
template < typename T1, typename T2 > %@vF%   
  struct result_2 e n~m)r3&  
  { ~x,_A>a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,<%uG6/",g  
} ; wH o}wp  
N=\ zx^w,  
template < typename T1, typename T2 > g9" wX?*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vd lss|  
  { [L+*pW+$\.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X3}eq|r9  
} >*{k~Y-G  
P$U" y/  
template < typename T > GmR3 a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <8b1OdA  
  { 1GK.:s6.f  
  return OpClass::execute(lt(t)); Mm@G{J\\  
} [o<hQ`&  
\+V"JIStUj  
} ; 33DP?nI}  
eI$ V2  
v%qOW)].  
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 I/njyV)H  
好啦,现在才真正完美了。 :+/8n+@#  
现在在picker里面就可以这么添加了: )=Z;H"_  
 c`xNTr01  
template < typename Right > ~g=& wT11  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U}jGr=tu  
  { vIJ5iLF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); kaCN^yQ  
} (O+d6oT=Z2  
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。 )oCL![^pXe  
.JLJ(WM  
*gwaW!=  
44*#qLN  
@6G)(NGD  
十. bind Hq}g1?b  
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。 Nb$0pc1J<  
先来分析一下一段例子 UAF$bR  
#S?^?3d  
%8n<#0v-|4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} A8&@Vxdz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;=,-C ;`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `6VnL)  
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。 O z0-cM8t  
我们来写个简单的。 H*N<7#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k3$'K}=d  
对于函数对象类的版本: ,ho",y  
g,\kLTg  
template < typename Func > -]0:FKW  
struct functor_trait 3`reXms*{  
  { u9f^wn  
typedef typename Func::result_type result_type; 16/  V5  
} ; 06&;GW!-  
对于无参数函数的版本: Vx<{cHQQ  
p"hO6b%V  
template < typename Ret > 1TQ?Fxj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Xq$-&~   
  { @!")shc  
typedef Ret result_type; :o^ioX.J  
} ; X&zGgP/  
对于单参数函数的版本: +zMhA p  
)r46I$]>  
template < typename Ret, typename V1 > gg#9I(pX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > E'\gd7t ;  
  { 9wR D=a  
typedef Ret result_type; z|3v~,  
} ; @]n8*n  
对于双参数函数的版本: q.=Q  
^)9/Wz _x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h/tCve3Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  G06;x   
  { F\N0<o  
typedef Ret result_type; ]z'L1vQl7  
} ; :Ob4WU  
等等。。。 o?}dHTk7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t, %m-dU  
c-hc.i}!  
template < typename Func > "^z%|uXkf  
struct func_return 8)8~c@  
  { y 0p=E^Q M  
template < typename T > fC'u-m?!Q'  
  struct result_1 1SjVj9{:  
  { HVA:|Z19  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u;9iuc` *  
} ; P-ZvW<M  
tkV[^OeU>  
template < typename T1, typename T2 > a&G{3#l  
  struct result_2 liYsUmjZ=  
  { Vw w 211  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Kq")|9=d  
} ; |5(un#  
} ; o+hp#e  
!X7z y9  
O83J[YuzjN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K7 C <}y  
I7Kgi3  
template < typename Func, typename aPicker > 0z \KI?kd  
class binder_1 &5K3AL  
  { uH$hMg  
Func fn; !PoyM[Z"f  
aPicker pk; ^ q ba<#e  
public : iWeUsS%zpV  
5)f 'wVe  
template < typename T > H%m^8yW1  
  struct result_1 X$==J St  
  { {P?Ge  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8#$HKWUK  
} ; BD]J/o  
KLM6#6`  
template < typename T1, typename T2 > z#RwgSPw6  
  struct result_2 MX~h>v3_R4  
  { \ &|xMw[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qWK}  
} ; !jl^__ .DR  
I`B ZZ-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W= NX$=il  
EUt2 S_2P  
template < typename T > ?W ^`Fa)]o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @;9KP6d  
  { 0*]0#2Z  
  return fn(pk(t)); prO&"t >  
} )Mq4p'*A[  
template < typename T1, typename T2 > LT{g^g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X_-/j.  
  { IrRy1][Qr  
  return fn(pk(t1, t2)); "T /$K  
} y+BiaD!U  
} ; 9*j"@Rm  
Z5rL.a&  
^'N!k{x  
一目了然不是么? |7|'J Ty  
最后实现bind rk=w~IZJ3  
=^M Q 4  
zz3{+1w]  
template < typename Func, typename aPicker > SKf;Fe  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) zfUj%N  
  { SgQmR#5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {>9<H]cSP  
} w,6gnO  
i|H^&$|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ii`,cJl  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 'O~_g5kC  
De$Ic"Z9L  
十一. phoenix M Ir[_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Xl$r720ZJr  
E\4ZUGy0  
for_each(v.begin(), v.end(), uuHs)  
( &Kc45  
do_ %QDAog  
[ }}Q h_(  
  cout << _1 <<   " , " _JpTHpqu  
]  w D  
.while_( -- _1),  [Ketg  
cout << var( " \n " ) #m7evb5eg*  
) g>ke;SH%KY  
); 'U@Ep  
\RVfgfe  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: "OP$n-*@%  
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 W:f)#'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Tpnwwx[]:|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |&S^L}V.C  
h{]0 H'g  
qoQ,3&<  
template < typename Cond, typename Actor > wMm+E "}W  
class do_while &_QD1 TT  
  { Nsy>qa7  
Cond cd; ,uO?f1  
Actor act; |.~2C1 4[  
public : 2sBYy 8.r  
template < typename T > B_c-@kl   
  struct result_1 AA|G &&1y  
  { z2.OR,R}]  
  typedef int result_type; ODCN~7-@  
} ; H-& ktQWK3  
xjDaA U,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vKbGG   
 X|TGM  
template < typename T > tPJU,e)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w &^Dbme  
  { ^7kYG7/  
  do QSYKYgxC  
    { PVq y\i  
  act(t); pkIJbI{aS  
  } (=53WbOh/t  
  while (cd(t)); cpq0' x\  
  return   0 ; ]x_14$rk  
} oe_,q&e  
} ; NUY sQO)  
5zJ#d}%}S"  
gepYV}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >y@3`u]  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 (a|Wq{`[  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 \$8p8MP<&D  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 "X1{*  
下面就是产生这个functor的类: /h!iLun7I  
a^L'-(  
@:u2{>Yl  
template < typename Actor > 5)K?:7  
class do_while_actor =-uk7uZM  
  { 7:)$oH  
Actor act; {bp~_`O  
public : @rW%*?$7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w`Z@|A  
HX:^:pF}  
template < typename Cond > X% M*d%n b  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V/DdV}n!  
} ; `ucr;P  
`{@?O%UB  
TSd;L u%hr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !B*d,_9 c  
最后,是那个do_ :B_ itl0{e  
JA?P jo  
WB|SXto%4D  
class do_while_invoker 9fb"R"(M  
  { 0V#eC  
public : c:`&QDF  
template < typename Actor > jDM^e4U.l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kasx4m]^  
  { _i&awm/U  
  return do_while_actor < Actor > (act); OY#=s!] M  
} S$fCO$bU  
} do_; ^sVB:?  
F;dUqXUu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )x&}{k6 %  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 e0u* \b  
最后来说说怎么处理break和continue Kd,7x'h`E  
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。 @7B!(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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