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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  Z,Z4Sp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j'QPJ(`~1l  
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, ^S%xaA9  
Ua2waA  
ZCC T  
#q mv(VB4  
  class filler A6Vb'Gqv{  
  { S8Ec.]T   
public : 9(AY7]6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `Hp=1a  
} ;  gmW-#.  
m*f"Y"B.1I  
=euMOs  
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: .X](B~\!  
6a!b20IZh  
V<&^zIJUR  
\M U-D,@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qe<xH#6  
>.o<}!FW  
W Yo>Md 8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RE%25t|  
;Zt N9l  
fG_<HJS(~  
4Wk`P]?^  
二. 战前分析 #9e2+5s  
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。 /:.p{y  
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 r"&uW !~0  
b'1m 9T780  
#6F|}E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8c3/n   
  /* --------------------------------------------- */ h2P&<ggqX  
vector < int *> vp( 10 ); o5;|14O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Is[n7Q  
/* --------------------------------------------- */ {TVQ]G%'b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Memb`3  
/* --------------------------------------------- */ &WJ;s*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "~:P-]`G  
  /* --------------------------------------------- */ wvcj*{7[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); > Hwf/Gf[  
/* --------------------------------------------- */ Z/e^G f#i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); nJ2910"<  
cES8%UC^i  
-2qI2Z  
B".3NQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: oH"VrS 6  
1._1, _2是什么? E0*62OI~O  
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。 cof+iI~9O%  
2._1 = 1是在做什么? Ie7S'.Lmq  
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。 q${+I(b,  
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。 !IC@^kkh{  
7TB&Q*Zf  
sUk&NM%>  
三. 动工 = J0r,dR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2= )V"lR\  
?Ll1B3f  
95.s,'0  
eHc.#OA&  
template < typename T > t;b1<TLn0  
class assignment 5;CqGzgoP  
  { Z \S'HNU  
T value; #Fckev4  
public : B,4 3b O  
assignment( const T & v) : value(v) {} jP31K{G?  
template < typename T2 > MZ:Ty,pw:O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  ,8)aK y  
} ; lFV\Go  
7? ]wAH89  
1B`JvNtd  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S;}/ql y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @@5Ju I-!  
{`+:!X   
nn8uFISb  
gg&Dej2{  
  class holder IN=l|Q$8f  
  { IXU~& 5&J  
public : Mi<}q@]e  
template < typename T > V;(Rg=5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |]'gd)%S\  
  { o@qI!?p&  
  return assignment < T > (t); >a)6GZ@  
} F>U*Wy  
} ; 0IxHB|^$  
l'RuzBQr  
SD.c 9  
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: K_}81|=  
\79aG3MyK  
  static holder _1; &`}ACTY'P  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7!A3PDAe  
Q5c13g2(c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .#_g.0<  
而不用手动写一个函数对象。 uz@lz +  
oR}'I  
vFK!LeF%  
s@K #M  
四. 问题分析 RJE<1!{  
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。 :9W)CwZ)V  
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。 W:1GY#Pe  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kj@m5`G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :o_6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zvKypx  
z<u@::  
五. 问题1:一致性 v;:. k,E0  
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?|  V/t-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *?!A  
_))--+cL  
struct holder Z`yW2ON$'  
  { *W<|5<<u@  
  // Za'}26  
  template < typename T > eXQzCm  
T &   operator ()( const T & r) const T;pe7"  
  { bX`VIFc  
  return (T & )r; E|ZLz~  
} %5/h;4   
} ; j12khp?  
Wa'm]J  
这样的话assignment也必须相应改动: 'cf8VD  
'+iqbcUd,  
template < typename Left, typename Right > .!Os'Y9[,  
class assignment G;;iGN  
  { 4fau 9bW  
Left l; |r/4 ({n  
Right r; j6&7tK,  
public : cp 5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Am)XbN')1  
template < typename T2 > bEl)/z*gy/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q6zKyOE  
} ; CDGN}Q2_  
u =|A  
同时,holder的operator=也需要改动: "kkZK=}Nv  
qW t 9Tr  
template < typename T > 0 hS(9y40  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Jc,{ n*  
  { 8\rHSsP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pu5-=QN  
} LYp=o8JW|  
"hXB_73)V  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 'fIirGOl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WHv xBd  
oWdvpvO  
return l(rhs) = r; 1}jwv_0lL  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 J2Eb"y>/;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]z 5gC`E0  
Hv<jf38  
template < typename Tp > 5Y(f7,JX  
class constant_t ^r0mx{i&  
  { 9 e0Oj3!B  
  const Tp t; 5mF"nY&lI  
public : IQQWp@w#8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "P {T]  
template < typename T > ^n8r mh_%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NRZ>03w  
  { J(%kcueb  
  return t; VU 8 ~hF  
} %)G]rta#  
} ; P]||Xbbp  
X00!@ ^g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Zv)x-48  
下面就可以修改holder的operator=了 8Qi@z Jq,  
x@480r  
template < typename T > Dl95Vo=1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \ D,c*I|p7  
  {  d`&F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #F!'B|n  
} tO]` I-  
Irnfr\l.  
同时也要修改assignment的operator() k-a3oLCR,  
,1&</R_  
template < typename T2 > d}RR!i`<N  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _ya_Jf*  
现在代码看起来就很一致了。 'hl4cHk14  
J,j!  
六. 问题2:链式操作 1VC:o]$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G!3d!$t  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 #jNN?,ZK  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 iLD:}yK  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &ZUV=q%g9n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct & !I$  
o$-!E(p  
template < typename T > XB'PEvh8  
struct result_1 sZ9VXnz24  
  { )I`Ma6bX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Zqnwf  
} ; x-HN]quhe  
=g+Rk+jn  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: "iY=1F"\R  
MUfhk)"  
template < typename T > @>sZ'M2mq  
struct   ref /htM/pR  
  { wA;Cj  
typedef T & reference; (5(TbyWwD  
} ; 9akIu.H  
template < typename T > wc#E:GJcK  
struct   ref < T &> X,"(G}KUA  
  { mIX[HDy:V$  
typedef T & reference; 8Mf{6&F=  
} ; HRxA0y=  
YB1uudW9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R:t>P Fwo  
J"Z=`I)KON  
template < typename T > p 3*y8g-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @fSBW+  
  { =1'vXPv`  
  return l(t) = r(t); ]1(G:h\  
} -*T<^G;rK  
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。 d`+@ _)ea  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O^,%V{]6\  
M$0-!$RY  
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 _#]/d3*Z}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %}=:gF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _pS |bqF  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <4|/AF*>  
最后的布局是: oX #WT  
                Add w( ^  
              /   \ wfXm(RYM  
            Divide   5  nW*D  
            /   \ 3/i_?G  
          _1     3 nF!6  
似乎一切都解决了?不。 bYKe5y=  
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。 ~!& "b1  
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。 .!pr0/9B  
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: %!X|X,b^O  
U'(@?]2 <G  
template < typename Right > QwSYjR:K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const shAoib?Kw:  
Right & rt) const P@wuk1  
  { 2/W5E-tn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FbWcq_  
} g VPtd[r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \6)]!$F6:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 b&j}f  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 aF41?.s  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ,p\:Z3{ZH  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Adma~]T9  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? L" GQ Q  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: e: aa  
d~F4  
template < class Action > 34gC[G=  
class picker : public Action 4Lb!Au|Y  
  { /Qnq,`z  
public : GWvw<`4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0mMoDJRy  
  // all the operator overloaded %qYiE!%&  
} ; t3// U#  
Glw_<ag[  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 qTuQ]*[-  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: miTySY6 ^  
~>"m`Q&[  
template < typename Right > zvgy$]y'\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~]_U!r[FA  
  { Ump$N#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?;0w1  
} 7a_tT;f;  
D,l&^diz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > QK`5KB(k'  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 nR(v~_y[V  
5Y(<T~  
template < typename T >   struct picker_maker Bgvv6(i  
  { 5mYX#//:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; iX|K4.Pz{  
} ; e>] gCa  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =+z+`ot  
  { NtfzAz/  
typedef picker < T > result; S<Os\/*  
} ; w$##GM=Tq  
A 6IrA/b  
下面总的结构就有了: a7@':Rb n  
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。 LN0pC }F  
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。 [  ^S(SPL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :2zga=)g  
至此链式操作完美实现。 BH"OphE  
NZoNsNu*C.  
X;&Iu{&=  
七. 问题3 <c77GimD?  
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。 QB.QG!@  
SYE+A`a  
template < typename T1, typename T2 > 2t[P-on  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dtT: ,&  
  { @y!oKF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -Is;cbfLj/  
} j"F?^0aR,Q  
R0g^0K.  
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: #=g1V?D  
1p5n}|  
template < typename T1, typename T2 > |ns B'Q  
struct result_2 ,` 64t'g  
  { tP][o494\&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B%^W$7 q  
} ; .mbqsb]&Y  
@u @~gEt  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? qipV'T,S  
这个差事就留给了holder自己。 2rV]n  
    { )-8P  
!sG# 3sUe[  
template < int Order > g2;lEW  
class holder; ;p+[R+ )  
template <> #PkZi(k hv  
class holder < 1 > &"r /&7:  
  { >I@VHl O  
public : ? Xl;>}zj  
template < typename T > AxtmG\o>  
  struct result_1 D){my_ /  
  { "qrde4O  
  typedef T & result; )GYnQoV4  
} ; @tvz9N  
template < typename T1, typename T2 > " vka7r  
  struct result_2 XkPE%m_5D  
  { D"V(A\sZ  
  typedef T1 & result; 7tbY>U8  
} ; Yu$QL@  
template < typename T > `y|_hb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >t_h/:JZ)  
  { "2~L  
  return (T & )r; \i'Z(1  
} R*=88ds  
template < typename T1, typename T2 > k-Yli21-/|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'eo/"~/*w  
  { ; ,}Dh/&E  
  return (T1 & )r1; CkV5PU  
} Qhq' %LR  
} ; f DwK5?  
@-ml=S7;Sz  
template <> KdBpfPny@  
class holder < 2 > >qz#&  
  { Q+oV? S3{  
public : 3=Q:{  
template < typename T > =%B5TBG  
  struct result_1 6_s(Kx>j  
  { |M&4[ka}  
  typedef T & result; zM,r0Z  
} ; C-@[=  
template < typename T1, typename T2 > .VCF[AleS  
  struct result_2 D 5bPF~q  
  { byFO^pce  
  typedef T2 & result;  l*?_@  
} ; Z]e`bfNnI  
template < typename T > lSg[7lt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !:PiQ19 'u  
  { -.Blj<2ah  
  return (T & )r; _%[po%]  
} YF)]B|I  
template < typename T1, typename T2 > 84WX I#BH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >%ovL8F  
  { c: r25  
  return (T2 & )r2; RfOJUz  
} 6O <UW.  
} ; w_f.\\1r  
]rv4O@||w  
%vv`Vx2  
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> >。 Sx[ eX,q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MkL)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZfH +Iqd  
ua)jGif  
return l(i, j) = r(i, j); m"T}em#   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ftG3!}  
9QaE)wt  
  return ( int & )i; ?ac4GA(  
  return ( int & )j; Vr|e(e.%  
最后执行i = j; e P,bFc  
可见,参数被正确的选择了。 QtwQVOK  
pI:,Lt1B  
.faf!3d  
\{}dn,?Fv  
N+ak{3  
八. 中期总结 8qqN0"{,  
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: XZ . T%g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _6Y+E"@zs  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lXg5UrW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tYXE$ i  
xbBqR _ H_  
cGiL9|k  
*f3StX  
+J|H~`  
|{&M#qXe  
九. 简化 )S 7+y6f&*  
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。 r\d(*q3B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 43pe6 ^.  
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: |mP};&b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lH;V9D^  
  +-*/&|^等 A#6zI NK#B  
2. 返回引用。 LQHL4jRXU  
  =,各种复合赋值等 {O9(<g  
3. 返回固定类型。 8Z0x*Ssk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z2gWa~dBC  
4. 原样返回。 {nbT$3=Zt  
  operator, <)p.GAZ  
5. 返回解引用的类型。 F~8'3!<9  
  operator*(单目) R0}1:1}$Sn  
6. 返回地址。 WFiX=@SS  
  operator&(单目) s(nT7x+W  
7. 下表访问返回类型。 b,^Gj]7  
  operator[] 0|RofL&o  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?+))J~@t  
  operator<<和operator>> D3 yTN"  
+rJ6DZ  
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。 ."H;bfcL_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bx(@ fl:m  
8[KKi~A  
template < typename Left > ] \M+ju  
struct value_return @uH!n~QV  
  { y-db CYMc  
template < typename T > c7jmzo  
  struct result_1 >;^/B R=  
  { (Kwqa"Hk4{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~g\~x  
} ; aknIrblS\  
&yvvea]  
template < typename T1, typename T2 > F)(^c  
  struct result_2 gLB(A\yG  
  { %W"u4 NT7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u MEM7$o  
} ; G;3%k.{  
} ; )Cl>%9  
%+H_V1F  
Z-Uu/GjB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lcie6'<  
`UTPX'Vz  
下面我们来剥离functor中的operator() d/bimQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4LKpEl.=  
x-m*p^}  
return l(t) op r(t) T@tsM|pI  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (T_-`N|  
return op l(t) hO]F\0+  
return op l(t1, t2) 3uocAmY  
return l(t) op z.Ic?Wz7  
return l(t1, t2) op bGCC?}\  
return l(t)[r(t)] ==OUd6e}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /)6T>/  
&t^*0/~  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: -67Z!N  
单目: return f(l(t), r(t)); UDh \%?j  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (N}-]%#  
双目: return f(l(t)); ~;3yjO)l?)  
return f(l(t1, t2)); !?nO0Ao-$  
下面就是f的实现,以operator/为例 KClkPL!jP  
y#j7vO  
struct meta_divide 4<i#TCGex3  
  { sfyLG3$/  
template < typename T1, typename T2 > LN|(Z*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5rows]EJJl  
  { {  c#US  
  return t1 / t2; w'K7$F51  
} CefFUqo4  
} ; TQ]gvi |m  
+@QrGY  
这个工作可以让宏来做: (oG YnN,2  
}PBme'kP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @G" nkB   
template < typename T1, typename T2 > \ QN#"c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bzFac5n)Q  
以后可以直接用 a+E 8s7C/D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DK74s  
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 eUcb e33  
(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。。。) h mRmU{(Y  
&DWSf`:Hx  
+]eG=. u  
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 e*2^  
'2.ey33V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0]4X/u#N  
class unary_op : public Rettype Wx:v~/r  
  { ubM1Qr  
    Left l; ZaYiby@Ci  
public : g8Ex$,\,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .;4N:*hY  
9^XZ|`  
template < typename T > x4I!f)8Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tnJ7m8JmC  
      { O2Qmz=%  
      return FuncType::execute(l(t)); MJ JC6:  
    } [P &B  
EHwb?{  
    template < typename T1, typename T2 > klUV&O+=%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^ 8}P_  
      { l zFiZx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Wq A) V,E  
    } K,g6y#1"  
} ; k+9F;p7  
g>VtPS5 y  
q-(~w!e  
同样还可以申明一个binary_op ni/s/^  
U4"^NLAq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |8'}mjs.Q  
class binary_op : public Rettype L<!h3n  
  { b-_l&;NWg  
    Left l; ;0dH@b  
Right r; &V?+Y2  
public : nLm'a_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZWCsrV*;  
VeWh9:"bJ  
template < typename T > *:CTIV5N0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !igPyhi,hl  
      { @&m [w'tn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); NPH(v`  
    } v@{y}  
rN&fFI  
    template < typename T1, typename T2 > ^aB;Oo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g$uiwqNA%  
      { S%\5"uGa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +ywz@0nx  
    } jr`T6!\  
} ; Z;uKnJh  
E!Q@AZ  
BbX$R`f  
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 -9om,U`t  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Tv|'6P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }ekNZNcuM  
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。 k M /:n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0kUhz\"R:q  
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。。。 wrkw,H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P'Y(f!%  
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) u0wu\  
下面是修改过的unary_op j EbmW*   
1|p\rHGd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <sC(a7i1  
class unary_op fQ9af)d  
  { NuO@N r  
Left l; DNmC   
  \Q#pu;Y*N]  
public : ^6 l5@#)w  
~;HASHu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Kh3i.gm7g  
{Vu=qNx  
template < typename T > \;-Yz  
  struct result_1 niS\0ZA  
  { YMw,C:a4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4m\Cc_:jO  
} ; @>z.chM;  
F[c oa5  
template < typename T1, typename T2 > eYv^cbO@:  
  struct result_2 q,sO<1wAT\  
  { D!* SA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CRo @+p10  
} ; QO$18MBcc  
:tV"uWZFU  
template < typename T1, typename T2 > bzG vnaTt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J)g +I  
  { Lj /^cx  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); W(qK?"s2  
} n!zB+hW  
<RxxGD  
template < typename T > Nn_b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t]sk[  
  { }D1? Z7p  
  return OpClass::execute(lt(t)); HxR5&o  
} |$tF{\  
\/dOv [  
} ; p_xJ KQS  
%5L~&W}^"  
sB0]lj-[Un  
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 fbI5!i#lz  
好啦,现在才真正完美了。 iw.F8[})  
现在在picker里面就可以这么添加了: "U9e)a0v  
~e|E5[-i  
template < typename Right > ~I")-2"B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h/5V~ :)  
  { ZXhNn<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vmxS^_I  
} ^E, #}cW  
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。 ]Y,V)41gCE  
1^AQLOiRE1  
yu#m6K  
E.C=VfBW  
\HD:#a  
十. bind Uv k:  
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。 "wVisL2+.  
先来分析一下一段例子 t^bh2 $J  
2L<1]:I  
,wr5DQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ZHRMW'Ne  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B|syb!g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Bz{"K  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 /?>W\bP<  
我们来写个简单的。 f3;[ZS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -R9{Ak  
对于函数对象类的版本: h1'm[Y  
MHE/#G  
template < typename Func > <&+0  
struct functor_trait (;Bh7Ft  
  { 6=%\@  
typedef typename Func::result_type result_type; 2U R1T~r  
} ; UN<$F yb  
对于无参数函数的版本: G~zfPBN0D  
_+}o/449  
template < typename Ret > 2(Xu?W 7d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !FK)iQy$0  
  { ,A#gF_8  
typedef Ret result_type; KsTE)@ F:  
} ; $LBgBH &z  
对于单参数函数的版本: t%y i3  
7#HSe#0J  
template < typename Ret, typename V1 > uv$utu>< *  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %f\j)qw  
  { OHY|< &*  
typedef Ret result_type; h5vetci/  
} ; 6R2F,b(_  
对于双参数函数的版本: MO1H?U hx  
=BD |uIR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [IyC}lSW^-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > eiA$) rzy  
  { K=4|GZ~p}`  
typedef Ret result_type; B%x?VOdBE  
} ; ,=pn}\ R  
等等。。。 fHuWBC_YO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XB[EJGaX  
B$q5/L$}  
template < typename Func > DLq'V.M:  
struct func_return .5~3D97X&  
  { -Zg.o$  
template < typename T > Lm^vS u  
  struct result_1 |@B|o-  
  { V2yX;u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G[d]t$f=  
} ; 6 G ,cc  
zo ]-,u  
template < typename T1, typename T2 > V\c`O  
  struct result_2 IUG}Q7w5  
  { X2 <fS~m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -LFk7a  
} ; Yi`DRkp]3  
} ; do.XMdit  
9+Wf*:*EW  
Ln4Dq[M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 kK&AK2  
5o^\jTEl^  
template < typename Func, typename aPicker > i\>?b)a>  
class binder_1 ^= kr`5  
  { '~{kR=+  
Func fn; V_4=0(  
aPicker pk; MHCwjo"  
public : CQ{pv3)  
M>*xbBl  
template < typename T > Q}^qu6  
  struct result_1 I 'ha=PeVn  
  { *]Eyf")  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; sZ"(#g;3<  
} ; (F#2z\$;  
D4{<~/oBv  
template < typename T1, typename T2 > LmKY$~5P  
  struct result_2 2H1?f|0>  
  { kb\\F:w(W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Eb&=$4c=  
} ; Q ~eh_>"  
/RF&@NJE5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F:Yp1Wrb<  
k]c$SzJ>/  
template < typename T > ,W$&OD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z>*\nomOn=  
  { TQpR'  
  return fn(pk(t)); F\<{:wu   
} , 9buI='  
template < typename T1, typename T2 > Q+IB&LdE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XS>( Bu  
  { {P==6/<2o  
  return fn(pk(t1, t2)); 5',&8  
} .07k G]  
} ; U_wIx  
rwpH9\GE  
:?gp}.  
一目了然不是么? t&o&gb  
最后实现bind %y+v0.aWH+  
bc6|]kB:  
&'m&'wDt:  
template < typename Func, typename aPicker > +[V.yY/t|>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pWeD,!f  
  { MZ^(BOe_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ZQsVSz( 1  
} IRsyy\[kp8  
cOdgBi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f5*hOzKG6  
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。 DH])Q5  
LoO"d'{  
十一. phoenix AD7&-=p&w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0>3Sn\gZ(  
F ^)( 7}ph  
for_each(v.begin(), v.end(), -{p~sRc&  
( 5[`f(;  
do_ *n9=Q9  
[ e'3y^Vg  
  cout << _1 <<   " , " xeRoif\4c  
] SM.KM_%K  
.while_( -- _1), P\$%p-G  
cout << var( " \n " ) \ Ju7.3.  
) PSU}fo  
); Bf$` Hf6  
N3\vd_D(  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: T=[ /x=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor u y13SkW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U ?6.UtNf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'On%p|s)H  
/kqa|=-`q  
xH>j  
template < typename Cond, typename Actor > 4@9xq<<5  
class do_while eY`o=xN  
  { Hw,@oOh.  
Cond cd; l-8rCaq& J  
Actor act; :d|~k  
public : 3 5p) e c  
template < typename T > R-Gg= l5  
  struct result_1 :;w#l"e7<  
  { =DXN`]uN  
  typedef int result_type; 4 udW 6U  
} ; ufocj1IU  
4V'HPD>=V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} be HEAQ  
E_#?;l>  
template < typename T > rs0Wy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lB   
  { RVh{wg  
  do \$xj>b;  
    { AK&=/[U>  
  act(t); 6P0 2=  
  } -o@L"C>   
  while (cd(t)); Cr YPcvd6  
  return   0 ; ?DKY;:dZF  
}  ^]?ju L  
} ; R|]n;*y  
{vp*m :K  
m-<m[49  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r"`7ezun:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 kTm}VTr 1  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 C~04#z_$  
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。 2u(G:cR  
下面就是产生这个functor的类: gvFCsVv<{  
7Q?^wx  
a2eE!I  
template < typename Actor > ,hE989x<iI  
class do_while_actor &W*^&0AV  
  { nNh5f]]  
Actor act; @ el  
public : pz]! T'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} EvF[h:C2  
6K^O.VoV^J  
template < typename Cond > wQ81wfr1:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; No*[@D]g  
} ; H`rd bE  
aAgQ^LY  
m{r#o?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '%y;{,g*  
最后,是那个do_ `pqTiV  
KY\=D 2m  
!i\ gCLg2_  
class do_while_invoker +tJ 7ZR%  
  { dd *p_4;  
public : $4BvDZDk`B  
template < typename Actor > x7/";L>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eU8p;ajW!L  
  { WJN) <+d  
  return do_while_actor < Actor > (act); a`>H69(bU  
} }ldpudU  
} do_; KC nm_4  
6i@* L\ Dl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kq@~QI?9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /dHIm`. Z  
最后来说说怎么处理break和continue } g%v<'K  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 <T]ey  
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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