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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $A`D p{e"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w6F4o;<PR  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, RC sQLKqF  
0V uG(O  
21O!CvX   
6 wYd)MDLL  
  class filler k#_B^J&d  
  { *r6+Vz  
public : ^8,HJG,!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X2 c<.  
} ; < S:SIaf0  
QmvhmsDL  
+?5nkhH  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: th}Q`vg0  
Qr6[h!  
[8EzyB>fH  
Wsyq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h.gj4/g  
+!\$SOaR{  
ftw\oGrS  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4eMNKIsvY$  
CPWe (  
 /~yk  
ma)Y@Uw M  
二. 战前分析 L=nyloz,0  
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。 hg_@Ui@[z  
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 %e.tAl"!$  
\R#]}g0!  
$-H#M] Gq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q%o:*(x[O  
  /* --------------------------------------------- */ {s&6C-  
vector < int *> vp( 10 ); g)c<\%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {hr>m,O%  
/* --------------------------------------------- */ _]E H~;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0l=g$G \%  
/* --------------------------------------------- */ r)UtS4 7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |B yw]\3v  
  /* --------------------------------------------- */ [LDsn]{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); T2|dFKeWG  
/* --------------------------------------------- */ T~@$WM(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); x8 YuX*/I  
#/a>dK  
ejP273*ah  
kXK D>."E*  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7~n<%q/6  
1._1, _2是什么? T|RW-i3  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 j#mo Vq  
2._1 = 1是在做什么? < 3i2(k  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ,$BbJQ5  
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。 !?!~8J~  
8L]em&871  
`R]B<gp  
三. 动工 Nr 5h%<` I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: VX#4Gh,~N  
(|H1zO  
|t](4  
Dg(882#_  
template < typename T > B=?4; l7  
class assignment aF2vw{wT}  
  { N6yPuH  
T value; fy&vo~4i;  
public : yv1Z*wTpO  
assignment( const T & v) : value(v) {} M{\W$xPL)  
template < typename T2 > X;`XkOjk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /sHWJ?`&/,  
} ; gYb}<[O!  
zq\YZ:JC  
)"SP >2}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 B+W 4r9#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment a?&{eMEe}  
8:s" ^YLN  
~m4{GzB  
!5 8j xh  
  class holder lxsBXXZg  
  { yKSvg5lLy  
public : OX|nYTp  
template < typename T > Tp7*T8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8bl&-F `  
  { kC~\D?8E=  
  return assignment < T > (t); J~dk4D\  
} dk}T&qZ~p  
} ; G+Gd ;`4  
9a4Xf%!F>z  
w=]id'`?q  
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: dS9L(&  
19V  
  static holder _1; M3>c?,O)J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yMz%s=rh  
)L^GGy8w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); osB8 '\GR  
而不用手动写一个函数对象。 -44{b<:D  
T_T@0`7  
BT[jD}?  
j2\B(PA  
四. 问题分析 c& &^D o  
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。 % Q| >t~  
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。 TCb 7-s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  Z1@E  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j^ y9+W_b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 TV^m1uC  
*Cs RO  
五. 问题1:一致性 \J@i:J6x$1  
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?| Y`secUg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /E(319u_  
QOb+6qy:3  
struct holder 0Fd<@w Q0  
  { 6 GL.bS  
  // 6xDYEvHS  
  template < typename T > EMe3Xb `  
T &   operator ()( const T & r) const .TI =3*`G  
  { nDiy[Y-4Wp  
  return (T & )r; >%x N?%  
} jY: )W*TXt  
} ; EL--?<g  
S!\4,6  
这样的话assignment也必须相应改动: =IbDGw(  
V5]}b[X  
template < typename Left, typename Right > rGNYu\\  
class assignment O/Q7{5n  
  { w+,Kpb<x[0  
Left l; % s|` 1`c  
Right r; LIm{Y`XU  
public : H> zX8qP+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} . 5cL+G1k#  
template < typename T2 > nU^-D1s{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .m r& zq  
} ; ^`BiA'gPPC  
T/m4jf2  
同时,holder的operator=也需要改动: 1=*QMEv1G  
H K]-QTEn  
template < typename T > Z%rMX}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @ PboT1  
  { eUY/H1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MXVQ90  
} \3WF-!xe  
zCpsGr  
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。 *-.{->#Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 YI877T9>  
}fS`jq;  
return l(rhs) = r; -l:4I6-hi  
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。 [Dzd39aKr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +n'-%?LD&  
H}ie D"T_  
template < typename Tp > 6k4ZzQ}  
class constant_t CXAW>VdK_  
  { Ml"i^LR+  
  const Tp t; fV "gL(7  
public : )o=ipm[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ekR/X  
template < typename T > uG\ @e'pr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const l?f%2:}m  
  { Xur{nk~?  
  return t; hOOkf mOM  
} uQ(C,f[6p  
} ; >.xg o6  
/QgU!:e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XCo3pB Wq~  
下面就可以修改holder的operator=了 Vf V|fuW  
8:9/RL\"x  
template < typename T > o/J2BZ<_<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [ Q@rW5,-  
  { ;ndwVZ~,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \>G:mMk/  
} lTR/o  
crDm2oA~t  
同时也要修改assignment的operator() !GAU?J;<#2  
 BH<jnQ  
template < typename T2 > =O.%)|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +YX *.dW  
现在代码看起来就很一致了。 F7"v}K]X  
L>ruNw'-K  
六. 问题2:链式操作 (fTi1 I!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4nz$J a)  
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。 `Lr I^9Z  
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。 |<aF)S4  
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。 K^yZfpa8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (Qp53g  
`h(*D   
template < typename T > N t-8[J  
struct result_1 ^5{0mn_4i  
  { HX`>" ?{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e.n*IJ_fz  
} ; .S6u{B  
U#mrbW  
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: T1_qAz+  
-LnNA`-  
template < typename T > O={ ?c1i:  
struct   ref ,UA-Pq3 }  
  { U 6`E\?d`  
typedef T & reference; a{y"vVQOF  
} ; x9qoS)@CM  
template < typename T > ixjhZki<  
struct   ref < T &> >>I~v)a>w  
  { "b6ew2\  
typedef T & reference; km=d'VvnI  
} ; 9bb 5?b/  
 x#hGJT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6?uo6 I  
)2Dm{T  
template < typename T > &`}8Jz=S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const iqAME%m  
  { B.ar!*X  
  return l(t) = r(t); 92pl#Igt  
} [+_0y[~,tB  
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。 ;R4qE$u2^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e< E]8GAF  
:WM[[LOaC  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 7jtDhsVz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =e!o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %.mHV7c)%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 iO2%$Jw9\  
最后的布局是: 9i`sSi8   
                Add BSc5@;  
              /   \ n| [RXpAp3  
            Divide   5 cd-; ?/  
            /   \ 8r-'m%l  
          _1     3 W9A [Z  
似乎一切都解决了?不。 SBog7An9SI  
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。 p(`?y:.3  
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。 U|YIu!^  
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: kE*OjywN  
q#|,4( Z  
template < typename Right > +u[?8D7Y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `a:L%Ex  
Right & rt) const ~L3]Wa.  
  { ztG!NZL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q4!6|%n8v  
} /4_^'RB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^cz;UQX~}  
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。 _6/q.  
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。 <RPy   
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。 yw{;Qm2\7  
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。 #fTPo:*t  
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? qTd6UKg  
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: Zyx92z9Y  
9p '#a:  
template < class Action > cN] ]J  
class picker : public Action n>["h2  
  { :Tu%0="ye  
public : SWZA`JVK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} JAA{5@ST  
  // all the operator overloaded {24Y1ohK  
} ; KfkE'_ F  
Xj+oV  
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。 zJCm0HLJ  
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: 6;^ e  
b( qO fek  
template < typename Right > n"P29"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qZ79IX'y  
  { H;(|&Asq>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "2FI3M =  
} 7\e96+j|f  
Z/hk)GI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |4tnG&=  
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。 SF#Rc>v  
7HkQ|~zGT  
template < typename T >   struct picker_maker KE k]<b=  
  { |m5 E%E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; SSh=r  
} ; v7kR]HU[y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :(o6^%x  
  { ^3:y<{J  
typedef picker < T > result; Q[U_ 0O,A9  
} ; xU5+"t~  
AT6:&5_`  
下面总的结构就有了: :a#p zEK  
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。 *gxo! 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。 J|D$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 XA%a7Xtni  
至此链式操作完美实现。 5?()o}VjAO  
9^5D28y  
`T \"B%  
七. 问题3 ZO!  
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。 M zbs#v0  
QlFt:?7f  
template < typename T1, typename T2 > xQetAYP`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G L> u3K  
  { ,%a7sk<5k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8% ;K#,>  
} nHB=*Mj DV  
[3#A)#kWm  
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: dT9ekNQB  
U =G^w L  
template < typename T1, typename T2 >   ps*dO  
struct result_2 %%w/;o!c  
  { 3hrODts  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Rt{`v<  
} ; /0J1_g  
ZPISclSA+  
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? vj23j[!|  
这个差事就留给了holder自己。 F$QAWs  
    EpO5 _T_  
c&o|I4|Y,  
template < int Order > q Pc"A!-i  
class holder; FrXh\4C  
template <> N{(Q,+ ~  
class holder < 1 > 0H6^2T<  
  { 1M4I7 *r  
public : 8>}^W  
template < typename T > +cw;a]o^>  
  struct result_1 *vss  
  { < Y(lRM{  
  typedef T & result; Pc*+QtQ  
} ; -[I}"Glz:  
template < typename T1, typename T2 > 'kD~tpZ  
  struct result_2 INyakAmJ}-  
  { \(C_t1  
  typedef T1 & result; Q6?}/p  
} ; r`THOj\cM  
template < typename T > [,F5GW{x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _l`s}yC  
  { r# }`{C;+5  
  return (T & )r; 0wzq{~\{=_  
} +;}XWV  
template < typename T1, typename T2 > 8qEK6-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0wmz2zKV  
  { AU@XpaPWh  
  return (T1 & )r1; -1Luyuy/`  
} B@,L83  
} ; @+v;B:  
V8z91  
template <> ^XV=(k;~bX  
class holder < 2 > O1.a=O  
  { 0@9.h{s@  
public : O MEPF2:  
template < typename T > $Q[>v!!X  
  struct result_1 tNskB`541  
  { |/?)u$U<  
  typedef T & result; X^PR];V:$  
} ; {=AK  |  
template < typename T1, typename T2 > w,\#)<boyb  
  struct result_2 n')#]g0[  
  { qp-/S^%  
  typedef T2 & result; t} E 1NXW  
} ; o9!DK  
template < typename T > pcM'j#;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ndkV(#wQS  
  { rNL*(PN}lO  
  return (T & )r; \ORNOX:  
} 5Pis0fa  
template < typename T1, typename T2 > 0Ts[IHpg&E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9w -t9X>X  
  { _5^p+  
  return (T2 & )r2; _MZqH8  
} Ix,`lFbH  
} ; =kq!e  
~M 6^%  
jXO*_R  
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> >。 y ?FKou'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UW+|1Bj_:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N\IdZX%u  
l>RW&C&T  
return l(i, j) = r(i, j); klG]PUzd  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L;=<d  
tVUoUl  
  return ( int & )i; .(tga&]  
  return ( int & )j; %,rUN+vW  
最后执行i = j; !2WRxM  
可见,参数被正确的选择了。 y< hIXC  
3F ;+ D  
mnM#NT5]  
C,R_` %b%  
!GcH )  
八. 中期总结 e,qc7BJzK  
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: { Slc6$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H4 }^6><V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 RsS?ibozl  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0+b1R}!2  
IZczHHEL`b  
Exox&T  
`Td0R!  
=& ~*r  
AD4KoT&  
九. 简化 S(jbPQT  
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_:"~ ]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *P&ZE   
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: bZk7)b;1o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6X5`npf  
  +-*/&|^等 a DuO!?Cm  
2. 返回引用。 U]lXw+&  
  =,各种复合赋值等 `#hdb=3  
3. 返回固定类型。 I ;N)jj`b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F.mS,W]  
4. 原样返回。 xt@zP)6G  
  operator, MV5'&" ,oB  
5. 返回解引用的类型。 K'~wlO@O  
  operator*(单目) GcQO&oq|  
6. 返回地址。 s.]7c CY  
  operator&(单目) x|G# oG)_  
7. 下表访问返回类型。 ;JMd(\+-  
  operator[] Ob2H7 !  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Q+E%"`3V4l  
  operator<<和operator>> MK 7S*N1  
~M%r.WFpA  
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。 Fxy-_%a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ymSGB`CP  
~?8B~l^  
template < typename Left > .Ya]N+r*  
struct value_return dIe-z7x  
  { zr%lBHuW  
template < typename T > Q4r)TR,  
  struct result_1 v bzeabm  
  { 9:CJl6~N)#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?c0OrvM  
} ; "| V{@)!t  
)Ac+5bs  
template < typename T1, typename T2 > P 0,) Gw  
  struct result_2 y% =nhV  
  { .|$6Pi%!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8 ZD1}58U4  
} ; \[oU7r}?/V  
} ; z-K?Ak B1  
u&1n~t`  
:)X?ML?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5F cKY_  
Gd1%6}<~  
下面我们来剥离functor中的operator() 2628 c`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A"FlH:Pn  
bvzeU n  
return l(t) op r(t) IwhZzw w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {;]:}nA  
return op l(t) 'CsD[<  
return op l(t1, t2) ao>bnRXR  
return l(t) op F@4XORO;  
return l(t1, t2) op {C Qo}@.7  
return l(t)[r(t)] lg1yj}br  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /\*,|y\<  
aW]!$  
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: f~-81ctu  
单目: return f(l(t), r(t)); =wHHR1e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &-W5 T?Sl  
双目: return f(l(t)); W@v@|D@  
return f(l(t1, t2)); Z{RRhJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 z.n`0`^  
q/~U[.C  
struct meta_divide oomB/"Z  
  { a(&!{Y1bt  
template < typename T1, typename T2 > XbdoTriE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5"Q3,4f  
  { t_5b  
  return t1 / t2; ~(kIr? ^  
} I`w1IIY?m  
} ; j>X;a39|  
FDM&rQ  
这个工作可以让宏来做: }yCJ#}  
sL|lfc'bB  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yaV=e1W  
template < typename T1, typename T2 > \ {^gb S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0 ;kcSz  
以后可以直接用 6r"uDV #0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dk~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 Dv?'(.z  
(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。。。) +N1oOcPC>C  
`"QUA G  
cY?< W/  
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 &P{  
9{@#tx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c\~H_ ~F  
class unary_op : public Rettype T677d.zaT  
  { R< @o]p  
    Left l; 6J0HaL  
public : <S I& e/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^Cb7R/R3  
QA7SQ cd,  
template < typename T > f2Frb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ,!_  
      { 33x3zEUt6  
      return FuncType::execute(l(t)); M"[s5=:Lo  
    } o<P@:}K  
b3}928!D-@  
    template < typename T1, typename T2 > 3;=nQ{0b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X.<_TBos|  
      { u%?u`n2'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w#[Ul9=?6  
    } 7 y}b (q=  
} ; s>z$_  
ZxkX\gl91  
eIc~J!?<&V  
同样还可以申明一个binary_op Jo Qzf~  
Q(h,P+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .CFaBwj  
class binary_op : public Rettype )3v0ex@Jl  
  { G?12?2  
    Left l; +aRjJ/*  
Right r; Gxfw!aF~  
public : vc o/h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  =Run  
=MO2M~e!  
template < typename T > pHFlO!#]|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const awuUaE  
      { _H@s^g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2{c ;ELq  
    } x-+[gNc 6  
m>2b %GTh  
    template < typename T1, typename T2 > E } |g3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `*PVFm>  
      { p%Ae"#_X%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Dr6"~5~9w  
    } xjOy3_Js  
} ; qT#+DDEAL  
zNRoFz.  
I=&5mg=m  
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 ,R0@`t1 p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ou/@!Y1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) uxk&5RY  
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。 ?6Cbx6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -_'M *-  
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。。。 *{tn/ro6a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o1"U'y-9V  
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) eJ)Bs20Q  
下面是修改过的unary_op td4*+)'FY  
vrn I Eur  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3?Y%|ZVM  
class unary_op K @"m0  
  { n|NI]Qi*  
Left l; {@g3AG%  
  oTo'? E#  
public : : QSlctW  
l3n* b6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }aXc,;Ps  
ZA>hN3fE'  
template < typename T > {.SN  
  struct result_1 +^<CJNDL9  
  { VZYd CZ&l7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gj\r>~S  
} ; n?@3R#4D3  
S+|aCRS  
template < typename T1, typename T2 > kxoJL6IC  
  struct result_2 eOy{]< l3  
  { BMU~1[r  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nlH H}K  
} ; @z$V(}(O^  
UBpYR> <\  
template < typename T1, typename T2 > Bcrd}'no  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !40{1U&@a`  
  { 3nd02:GF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); xBG&ZM4"^f  
} Ts:dnGR5  
Nol',^)  
template < typename T > 4 u X<sJ*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m^U\l9LE  
  { "vH@b_>9|  
  return OpClass::execute(lt(t)); #93;V'b]  
} ?YXl.yj  
@`k!7? Sq  
} ; ~Ht[kO  
&AGV0{NMh]  
6h}f^eJ:K,  
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 ^O#,%>1J  
好啦,现在才真正完美了。 zi2hi9A  
现在在picker里面就可以这么添加了: vb9G_Pfz  
+F&w~UT  
template < typename Right > ]. 1[H~5N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5 LhFD  
  { D!J ("~[3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?OYu BZF  
} p4<&NMG  
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。 Mh>^~;  
:b^tu 8E  
!s\-i6S>  
S`K8e^]  
[>;U1Wt  
十. bind $>OWGueq64  
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。 + ?*,J=/  
先来分析一下一段例子 DDN#w<#  
%l,p />r  
 s4;SA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vhTte |(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3tS~/o+]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *<x EM-  
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。 z]=A3!H/Y  
我们来写个简单的。 >LFhu6T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `t {aN|3V[  
对于函数对象类的版本: 0>Z/3i&?<  
0#G&8*FMN  
template < typename Func > mxq'A  
struct functor_trait $?(fiFC  
  { 4punJg~1  
typedef typename Func::result_type result_type; r?\hZ*|M  
} ; dW,$yH_  
对于无参数函数的版本: Ca*^U-  
%z`bu2  
template < typename Ret >  PZf^r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > KFLIO>hE  
  { mj%Iow.  
typedef Ret result_type; '?v.O}  
} ; +<"sC+2  
对于单参数函数的版本: B+*F?k[  
F4e<=R  
template < typename Ret, typename V1 > n$ axqvG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @;G}bYq^(I  
  { Pp@P]  
typedef Ret result_type; :p=IZY  
} ; Cc]t*;nU_  
对于双参数函数的版本: ds4ERe /  
0{@E=}}h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +K; X$kB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > pI( OI>~3  
  { T,!?+#  
typedef Ret result_type; yw{GO([ZQ  
} ; }Rt?p8p  
等等。。。 i?A4uyYwS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2Af1-z^^K  
wx>BNlT@?  
template < typename Func > ]Yp;8#:1  
struct func_return WDP$w( M  
  { =xw) [  
template < typename T > # yAt `  
  struct result_1 {Ymn_   
  { <omSK- T-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V[(zRGa{  
} ; <JuP+\JAm  
HKP<=<8/O  
template < typename T1, typename T2 > 2LiJ IO8N  
  struct result_2 [as\>@o  
  { GASDkVoij  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z0`Bn5  
} ; kbN2dL  
} ; G yvEc3|@  
Ty}'A(U  
d!D#:l3;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \3"4;fM!i  
A% -*M 'J  
template < typename Func, typename aPicker > ~5N0=)  
class binder_1 7YV}F9h4  
  { F *=>=  
Func fn; J2f}{!b+I  
aPicker pk; +g(>]!swb  
public : (oBvpFP33  
CCNrjaA  
template < typename T > az*c0Z<pl  
  struct result_1 }Y[xj{2$O  
  { <~X4&E]rT_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &GGJ=c\  
} ; 1Mn=m w  
6ey{+8  
template < typename T1, typename T2 > I q]+O Q  
  struct result_2 C< 3` ]l  
  { 93Kd7x-3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pZ,=iqr  
} ; <~@}r\  
InBnU`(r  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} P(a!I{A(  
1YV ;pEw3w  
template < typename T > Xia4I* *  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t6DgWKT6  
  { %CV@FdB  
  return fn(pk(t)); ?41bZ$j  
} G8z.JX-7g  
template < typename T1, typename T2 > MKPxF@N(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H(Pzo+k*  
  { d0``:  
  return fn(pk(t1, t2)); fUx;_GX?  
} @rI+.X  
} ; !k@ (}CN_*  
5,  "  
>!sxX = <  
一目了然不是么? r&+8\/{  
最后实现bind /|Z_Dy  
]Y111<Ja  
0h/bC)z  
template < typename Func, typename aPicker > 0"}qND  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v+d} _rCT  
  { NH9"89]E  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A\ARjSdb  
}  B0 E`C  
.JCd:'-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _Ns/#Xe/  
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。 RK )1@Tz7!  
.ni<'  
十一. phoenix {$qE>ic  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3qf?n5 "8  
|2ImitN0  
for_each(v.begin(), v.end(), ES,T[  
( *!oV?N[eA'  
do_ ~(*2 :9*0  
[ 4j|IG/m  
  cout << _1 <<   " , " qofD@\-  
] q"(b}3  
.while_( -- _1), bT>MZK8b  
cout << var( " \n " ) (vP<}  
) 2ieyU5q7#  
); r)S:-wP  
"hi d3"G  
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: H^ 'As;R  
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 |xawguJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j%+>y;).  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {ty)2  
8+i=u" <  
)E|{.K  
template < typename Cond, typename Actor > A=W:}szt]  
class do_while xO[V>Ud  
  { &&% oazR=  
Cond cd; mF:Pplf<  
Actor act; CY~ S{w  
public : -*A1[Z ?  
template < typename T > F[(ocxQZ3  
  struct result_1 v}LI-~M>U  
  { ee/3=/H|;  
  typedef int result_type; 12VIP-ABK  
} ; z~"Q_gme  
iD*21c<kd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {o SdVRI  
a8$4  
template < typename T > YdDP;, DA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A(_HM qA]  
  { \sz*M B  
  do Yt[LIn-v:  
    { qv^P  
  act(t); P!Brw72  
  } dGglt Y  
  while (cd(t)); EHy15RL  
  return   0 ; ,wf:Fr  
} X1HEeJ|  
} ; H#i,Ve '  
Q6)?#7<jy  
L;lu)|b"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E{0e5.{  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9wlp AK  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 0W0GSDx  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 r+8)<Xt+p  
下面就是产生这个functor的类: LC4VlfU  
{#st>%i  
_dELVs7OL  
template < typename Actor > n }b{u@$  
class do_while_actor NE.h/+4  
  { #W6 6`{>  
Actor act; wz1nV}  
public : eL>wKu:r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2Z(t/Zp>  
F?$Vx)HI  
template < typename Cond > -RJ~Sky[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vh.-9eD  
} ; ,,H;2xYf  
_CPj] m{  
ber&!9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <THw l/a  
最后,是那个do_ ZJF"Yo  
2 431v@  
1d~d1Rd  
class do_while_invoker 9 Jw, ls  
  { Mk~U/oq  
public : W/\pqH  
template < typename Actor > tmOy"mq67  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <o9AjASv\,  
  { }]H7uC!t   
  return do_while_actor < Actor > (act); 'j*Q   
} L@z[b^  
} do_; sBYDo{0 1  
cpl Ny?UIC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H#7=s{u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qSlo)aP  
最后来说说怎么处理break和continue 2<9K}Of  
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。 L){V(*K '  
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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