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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda IIn sq  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P"Scs$NOU?  
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, +qWrm |O]  
~PTqR2x  
N7wKaezE  
dy }O6  
  class filler QbN7sg~~  
  { slQxz;t  
public : cC4 2b2+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GlVb |O"  
} ; /LH# 3  
*y}<7R  
$] gwaJ:  
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: p)x*uqSd  
H'2J!/V  
,qj1"e  
n#US4&uT4A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3 L:s5  
#Epx'$9  
5qe6/E@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !ek};~(  
%(P\"hE'  
5xS ze;  
$i|c6&  
二. 战前分析 O<*l"fw3  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 b`9J1p.;  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ,k9@%{4 l  
EMTAl;P  
MV(Sb:RZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fwN'5ep  
  /* --------------------------------------------- */ 6Mh;ld@  
vector < int *> vp( 10 ); F2N)|C<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sy\w ^]  
/* --------------------------------------------- */ wU"0@^k]<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); k2-:! IE  
/* --------------------------------------------- */ FFG/v`NM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L[j73z'  
  /* --------------------------------------------- */ 9 rMP"td  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <[oPh(!V  
/* --------------------------------------------- */ 5z T~/6-(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &'mq).I2  
eG @0:  
Ala~4_" WL  
+,g"8&>  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^xNs^wC.  
1._1, _2是什么? ,A{'lu  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *GGiSt  
2._1 = 1是在做什么? *EB`~s  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^D}]7y|fm  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 e@`"V,i  
ZCcKY6b  
sOf;I]E|  
三. 动工 1DTA Dh0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t_+Xt$Q7C  
#s}cK  
{hNvCk  
(C&Lpt_  
template < typename T > %XQ!>BeE  
class assignment d3IMQ_k  
  { 2_i9 q>I  
T value; j "^V?e5  
public : 2!Gb4V  
assignment( const T & v) : value(v) {} O^2@9 w  
template < typename T2 > hoOT]Bsn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M'gL_Xsei  
} ; T, z80m}  
5gg Yg $  
b@> MA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5;alq]m7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )5j1;A:gr  
drM@6$k  
K:cZ q3F  
^z^zsNx  
  class holder }5nVZ;  
  { h,!#YG@>  
public : f6*6*=  
template < typename T > HtN!Hgpwg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -aV!ZODt  
  { A><q-`bw  
  return assignment < T > (t); $GI jWlAh  
} Pw :{  
} ; g,YJh(|#{  
Hd8 O3_5  
eF06B'uL  
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: 70MSP;^  
rZi\  
  static holder _1; rYP72<   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;UnJrP-if  
j} .,|7X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oZ!1^o3V  
而不用手动写一个函数对象。 ElK7jWJ+  
~x #RIt  
tW8&:L,m  
lR8Lfa*/7  
四. 问题分析 jI;iTKjB(  
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。 "dItv#<:}  
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&2l&87  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :,f~cdq=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;dR4a@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 DDwj[' R  
 A|90Ps  
五. 问题1:一致性 :p|wo"=@Ge  
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+"6Y14  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *i)3q+%.  
d8p<f+  
struct holder M#CYDEB  
  { c2o.H!>  
  // -yJ%G1R  
  template < typename T > 6]D%|R,Q#}  
T &   operator ()( const T & r) const IHs^t/;Iv  
  { f7y3BWOi]  
  return (T & )r; MJ..' $>TC  
} 6A ;,Ph2  
} ; VHbQLJ0  
N,?4,+Hc-  
这样的话assignment也必须相应改动: $[*QsU%%  
CwL8-z0 Jn  
template < typename Left, typename Right > ulAOQGZ  
class assignment dJ|/.J$d  
  { Ks>l=5~v|  
Left l; S5(VdMd"^  
Right r; iKVJ c=C  
public : t~0!K;nn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n]Z() "D  
template < typename T2 > !^FR a{b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (=eJceE!  
} ; ~ 5@bW J  
wa f)S=  
同时,holder的operator=也需要改动: ":meys6t#  
Gkr?M^@K  
template < typename T > \kS:u}Ip!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oz[Mt i*  
  { H-g CY|W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |3SM  
} "+{>"_KV  
M. o}?  
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。 # ^q87y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,g~Iup  
t8:QK9|1  
return l(rhs) = r; m~;}8ObQE  
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。 R<eD)+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: IJQ" *;  
O+w82!<:  
template < typename Tp > 5 >c,#*  
class constant_t W3M1> (  
  { n8RE  
  const Tp t; a@ v}j&  
public : O>tz;RU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DN0`vl{*  
template < typename T > \|f3\4;!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,l )7]p*X  
  { CEXD0+\q  
  return t; ar[I| Q_  
} =g3o@WD/G  
} ; Z.$)#vM5  
BufXnMh.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kwAL] kI  
下面就可以修改holder的operator=了 QMQ\y8E  
r Y#^C  
template < typename T > 0n)99Osq(u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R[vA%G  
  { - xE%`X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;%`oS.69  
} TO5#iiM)  
$s S;#r0  
同时也要修改assignment的operator() HD~o]l=H  
L}hc|(:  
template < typename T2 > Gzw9E.Hk  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^/M-*U8ab  
现在代码看起来就很一致了。 l+XTn;cS  
}|9!|Q  
六. 问题2:链式操作 ?qJt4Om  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LLD#)Jl{?  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 7) zF8V  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 xN +Oca  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 3 [r9v!l  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ej#pM.  
|?\J,h  
template < typename T > 'i;/?'!W6  
struct result_1 De^Uc  
  { #O,;3S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4m"6$  
} ; 'wT !X[jF  
EFdo-.Ax  
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: CY</v,\:#  
,~nrNkhp  
template < typename T > Cw$7d:u  
struct   ref r- 8fvBZ5  
  { )[np{eF.k  
typedef T & reference; {7Qj+e^  
} ; 8_=MP[(H  
template < typename T > 4T??8J-J  
struct   ref < T &> VtYrU>q  
  { $i9</Es P  
typedef T & reference; es!>u{8)  
} ; Em]2K:  
5D6 ,B  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,ui=Wi1  
`3?5Z/,y  
template < typename T > ,k |QuOrCh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `)TuZP_)  
  { c_Lcsn  
  return l(t) = r(t); !e?2 x@J  
} ]y\Wc0 q  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 _L% =Q ulu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pZ)N,O3  
FByA4VxB  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么  \<u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }MIg RQ9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 X0 ^~`g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 EN/r{Cm$B  
最后的布局是: mhW*rH*m  
                Add }Hy4^2B  
              /   \ /*1p|c^  
            Divide   5 ! z6T_;s  
            /   \ 9$s~ `z)  
          _1     3 4o3TW#  
似乎一切都解决了?不。 =Y {<&:%(  
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。 _@@.VmZL  
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。 L]Dq1q8`  
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: A/TCJ#>l  
CNl @8&R  
template < typename Right > wBI>H 7A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A/sM ?!p>_  
Right & rt) const &HB!6T/  
  { | {Tq/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W4p4[&c|  
} Qpocj:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $nqVE{ksV  
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。 YLv5[pV  
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。 VM}7 ~  
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。 @ D.MpM}~  
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。 `q m$2  
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? +5"Pm]oRbx  
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: N1yx|g:  
$!7$0WbC  
template < class Action > C$4!|Wg3  
class picker : public Action BFswqp:  
  { a\B'Qe+  
public : -8Q}*Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~v6]6+   
  // all the operator overloaded i9eE/ .  
} ; c>%%'c  
^i!I0Q2yd  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 vw6DHN)k  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: \rM5@ Vf  
ows 3%  
template < typename Right > +} x\|O  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [w{x+6uX'  
  { #+8G`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i\dd  
} 5pH6]$  
KnC:hus  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > SNc$!  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 |+Cd2[hN  
)1gOO{T]h?  
template < typename T >   struct picker_maker 0y`r.)G  
  { w5`EJp8MC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `Sal-|[Cv[  
} ; "sYZ3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3QDz9KwCAw  
  { ?$.JgG%Z+g  
typedef picker < T > result; w>wzV=R  
} ; ?izl#?  
p&2oe\j$,  
下面总的结构就有了: p:zRgwcn  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 #|/ +znJm  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ?T)M z q}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X16vvsjw5  
至此链式操作完美实现。 l#TE$d^ym  
"t%Jj89a\  
F^CR$L& K  
七. 问题3 t!\B6!Fo  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &3 *#h  
?N=`}}Ky-  
template < typename T1, typename T2 > ;r} yeI Sf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R(f6uO!m  
  { @?*; -]#)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^$s&bH'8  
} y I}>  
kD}vK+  
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: LZDJ\"a-  
INY?@in  
template < typename T1, typename T2 > rE%H NPO  
struct result_2 '7 t:.88  
  { 3.6Gh|7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '"T9y=9]s  
} ; *tfD^nctO  
vZ1?4hG  
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? X#tCIyK,nV  
这个差事就留给了holder自己。 QzxEkTc;  
    ?2,{+d |  
&qP0-x)  
template < int Order > n(W&GSj|u9  
class holder; [l}H%S   
template <> O9rA3qv B  
class holder < 1 > sGx3O i   
  { !oYNJE Y7  
public :  9XhcA  
template < typename T > 3)y=}jw  
  struct result_1 06z+xxCo  
  { w+$~ ds  
  typedef T & result; 4UHviuOo8  
} ; B.:1fT7lI  
template < typename T1, typename T2 > 1#9PE(!2  
  struct result_2 S$ k=70H  
  { <m~{60{  
  typedef T1 & result; zKT4j1 h  
} ; u82(`+B  
template < typename T > J,J6bfR/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CA5T3J@vAQ  
  { v.hQ 9#:  
  return (T & )r; $HCgawQ  
} *U- :2uf  
template < typename T1, typename T2 > T+oOlug  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B!U;a=ia  
  { 5A+@xhRf  
  return (T1 & )r1; *T~b ox  
} 1024L;  
} ; e*Y<m\*  
^!z(IE'  
template <> MT6"b  
class holder < 2 > -Jt36|O  
  { Z!3R  
public : 8nwps(3  
template < typename T > r7FJqd  
  struct result_1 @`ii3&W4  
  { 2R W~jn"  
  typedef T & result; 'Fql;&U >  
} ; *c 9 S.  
template < typename T1, typename T2 > /vC!__K9:  
  struct result_2 }X. Fm'`  
  { @^/aS;B$>  
  typedef T2 & result; ^7yaM B!  
} ; hkdF  
template < typename T > FY`t7_Y?GV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +X`&VO6~  
  { R{ udV  
  return (T & )r; Tv6y +l  
} tu(^D23  
template < typename T1, typename T2 > eL.WP`Lz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nw_s :  
  { L4Kg%icz l  
  return (T2 & )r2; al9( 9)  
} _%Yi ^^  
} ; Uq~b4X$  
UD.ZnE{"  
efE=5%O  
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> >。 }=Xlac_U  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {+GR/l\!#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E M`'=<)V  
LzD RyL  
return l(i, j) = r(i, j); T+B8SZw#}!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) q|0l>DPRp  
K]uH7-YvL/  
  return ( int & )i; ZH*h1?\X  
  return ( int & )j; 5=I"bnIU  
最后执行i = j; 62MQ+H  
可见,参数被正确的选择了。 wqT9m*VK  
|3 Iug  
[4aw*M1z}.  
@4MQ021(  
oo BBg@  
八. 中期总结 S^ D7}  
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: *?$M=tH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n`@dk_%yI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &SNH1b#>E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ' sNiJ>  
.Z#/%y3S  
ec/>LJDX7  
29CzG0?B  
A\W) uwyN  
tCm]1ZgRW  
九. 简化 f/s"2r  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 UR9\g(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,7k-LAA  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ALcPbr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z"mpw mv5  
  +-*/&|^等 Go^TTL   
2. 返回引用。 >< >%;HZ  
  =,各种复合赋值等 \q3ui}-9  
3. 返回固定类型。 *A4eYHn@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~I9o *cq  
4. 原样返回。 y/kB`Z(Yj  
  operator, 0igB pHS  
5. 返回解引用的类型。 =9W\;xE S  
  operator*(单目)  rV4K@)~  
6. 返回地址。 sH_, P  
  operator&(单目) 3~V .  
7. 下表访问返回类型。 Lis>Qr  
  operator[] 13w(Tf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4T; <`{]  
  operator<<和operator>> # 5U1F[  
M] +.xo+A  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 bM5o-U#^ C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (xoYYO  
uubIL +  
template < typename Left > FvG?%IFM  
struct value_return aWH  
  { ;E[Q/ tr:w  
template < typename T > V"'PA-z3  
  struct result_1 Gi#-TP\  
  { %vm_v.Q4)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; X,#~[%h$-=  
} ; (vX< B h  
vC `SD]  
template < typename T1, typename T2 > LkP :l  
  struct result_2 Xx%<rsA>F  
  { )J0h\ky  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Cl!(F 6K*  
} ; %?aq1 =B  
} ; 2H0BNrYM  
<<E 9MIn_  
EU>`$M&w-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^]'_Qbi]}  
esQ$.L  
下面我们来剥离functor中的operator() "tl$JbRTY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t*-c X  
x#N_h0[i  
return l(t) op r(t) yjMN>L'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) deVnAu =  
return op l(t) y+w,j]  
return op l(t1, t2) {j;` wN  
return l(t) op AO]cnh C  
return l(t1, t2) op '21gUYm  
return l(t)[r(t)] z7gX@@T  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CfSP*g0rW  
3Jt# Mp  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: vJ=Q{_D=\  
单目: return f(l(t), r(t)); CswKT 9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i%i />;DF  
双目: return f(l(t)); 1JfZstT  
return f(l(t1, t2)); 0Ci/-3HV!  
下面就是f的实现,以operator/为例 {>9ED.t  
|3yG  
struct meta_divide 3 V>$H\H  
  { H,5]w\R6\  
template < typename T1, typename T2 > kltW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *o4a<.hd2  
  { Uc'}y!R  
  return t1 / t2; )RvX}y-  
} g#^MO]pY  
} ; {7@*cB qN  
1' v!~*af  
这个工作可以让宏来做: qy)~OBY  
+kQ=2dva  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^]D1':  
template < typename T1, typename T2 > \ n=C"pH#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m,!SD Cq  
以后可以直接用  fFqYRK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @sA!o[gH  
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 '&B4Ccn<V  
(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。。。) \yFUQq:  
&JqaIJh   
O>1Cx4s5  
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 J-,ocO  
3^~J;U!3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \#t)B J2  
class unary_op : public Rettype nHk^trGm  
  { :op_J!;  
    Left l; ],S {?!'1  
public : 9jqsEd-SW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @v2ko5  
A$5M.  
template < typename T > Wu'qpJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @`:X,]{  
      { Q=xXj'W-  
      return FuncType::execute(l(t)); ){"?@1vP  
    } p^|l ',e  
,&WwADZ-s  
    template < typename T1, typename T2 > =urGs`\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4}v|^_x-i  
      { ;-kDJ i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \rzMgR$/rj  
    } uHSnZ"#  
} ; qx[c0X!  
ektU,Oo  
)3:0TFS}}k  
同样还可以申明一个binary_op >>$`]]7  
&k%>u[Bo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /G'3!S  
class binary_op : public Rettype A8*zB=C  
  { U].]K   
    Left l; ~Ss,he]Er  
Right r; ][v]Nk  
public : LrbD%2U$j5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A8Q^y AP^  
;VAyH('~  
template < typename T > 79W^;\3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~~h#2SX  
      { ~8u *sy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "^\q{S&q2P  
    } s) shq3O  
dM^Z,; u  
    template < typename T1, typename T2 > #Ir?v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0O>ClE~P  
      { ~;#}aQYo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mA+:)?e5~  
    } ()l3X.t,$  
} ; ~BmA!BZV`  
ji1vLu4|t  
0zB[seyE  
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 "O4A&PJD  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r9})~>   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5P-t{<]tx  
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。 ([dd)QU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X$ ZVY2  
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。。。 q_h (D/g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4v hz`1  
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) u6ULk<<\  
下面是修改过的unary_op z m$Sw0#(  
N8dxgh!,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TjEXR$:<  
class unary_op daI_@kY"  
  { ~! -JN}H m  
Left l; XH$r(@Z\7  
  YiDOV)  
public : ,dCEy+  
bT^dtEr[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WqCC4R,-  
QH9t |l  
template < typename T > l\*9rs:!  
  struct result_1 @5S'5)4pB  
  { Q7$o&N{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "a8E0b  
} ; .PUp3X-  
!{t|z=Qg  
template < typename T1, typename T2 > _y^r==  
  struct result_2 5o dT\>Sn  
  { <Kv$3y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o'!=x$Ky  
} ; P.,U>m  
6p)AQTh>  
template < typename T1, typename T2 > Q,&Li+u|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MxIa,M <  
  { 9_?xAJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); bItcF$#!!!  
} >Q\Kc=Q|  
E=p+z"Ui  
template < typename T > Y"GNJtsL"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n|~y >w4  
  { :-46"bP.  
  return OpClass::execute(lt(t)); 67II9\/  
} + O.-o/  
2M-[x"\1/  
} ; 20|`jxp  
@owneSD qN  
}oRBQP^&K  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug dz] 5s  
好啦,现在才真正完美了。 m0"K^p  
现在在picker里面就可以这么添加了: TmQIpeych  
MIrx,d  
template < typename Right > rGyAzL]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fORkH^Y(&  
  { K -U} sW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,_Z(!| rW  
} go uU  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 >%j%Mj@8q|  
J~k9jeq9  
5 8bW  
Rqh5FzB>  
W&?Qs=@  
十. bind 4N,mcV  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。   EO&Q  
先来分析一下一段例子 "]+g5G  
JL1ajlm~  
WEimJrAn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^Co$X+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >X*tMhcb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2X?GEO]/4  
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。 KUAzJ[>  
我们来写个简单的。 TN2Ln?[xU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?nd: :O  
对于函数对象类的版本: hy5[ L`B  
4+RR`I8$Ge  
template < typename Func > @%]A,\  
struct functor_trait 4I$Y(E}  
  { AI-*5[w#A  
typedef typename Func::result_type result_type; 2*|T)OA`m,  
} ; k {*QU(  
对于无参数函数的版本: ysW})#7X  
>NRppPqL  
template < typename Ret > ky2 bj}"p9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > FlBhCZ|^  
  { FE~D:)Xj'?  
typedef Ret result_type; r7m~.M+W"  
} ; CJ IuMsZ  
对于单参数函数的版本: zw/AZLS  
zR"c j  
template < typename Ret, typename V1 > D@O `"2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4ba*Nc*Yc  
  { Z[oF4 z   
typedef Ret result_type; -K64J5|b7  
} ; 2B ]q1>a!  
对于双参数函数的版本: oJ74Mra  
z0[XI7KK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8QrpNSj4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;w7mr1  
  { O$,F ga  
typedef Ret result_type; )U@9dV7u  
} ; 1)ue-(o5  
等等。。。 ! _S#8"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sTM;l,  
T6U/}&{O  
template < typename Func > zJe KB8  
struct func_return oP&/>GmXL  
  { z5E%*]  
template < typename T > (Rw<1q`,  
  struct result_1 KGz Nj%  
  { L:$4o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Bm$|XS3cD  
} ; l4bytI{63  
ig,.>'+l  
template < typename T1, typename T2 > o*cu-j3  
  struct result_2 cq1 5@a mX  
  { qX\*l m/l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3U[O :  
} ; U"PcNQy  
} ; (2g a: }K  
;8sL  
f9.?+.^_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hyI7X7Hy  
,>;21\D  
template < typename Func, typename aPicker > aZFpt/.d  
class binder_1 $D bnPZ2$  
  { hbw(o  
Func fn; 5 ~Wg=u<6  
aPicker pk; Z>hTL_|]a{  
public : ;*A'2ymXUT  
#-/W?kD  
template < typename T > wZqYtJ  
  struct result_1 oz) [ -  
  { "H-s_Y#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; dljE.peL  
} ; c4Ebre-Oa  
<DF3!r  
template < typename T1, typename T2 > qE[S>/R"  
  struct result_2 3JnpI,By  
  { |cvU2JI@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bJ ~H  
} ; DB'v7 Ij0  
st-{xC#N#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8Q'Emw |  
$%bSRvA  
template < typename T > l/.{F;3F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u#0snw~)/  
  { ARH~dN*C  
  return fn(pk(t)); w0Qtr>"  
} ,;k+n)  
template < typename T1, typename T2 > osW"wh_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >B BV/C'9  
  { kK6O ZhLH  
  return fn(pk(t1, t2)); E/;t6& 6  
} ;tOs A #  
} ; ^_2c\mw_I  
CMt<oT6.?  
$O"ss>8Se  
一目了然不是么? %yRXOt2(  
最后实现bind "Xq_N4  
}w0pi  
E&M(QX5  
template < typename Func, typename aPicker > c;l!i-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) XiUq#84Q  
  { UP~28%>X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `m,4#P-kj  
} (MwRe?Ih  
,}oAc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;Afz`Se1@  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 p~D}Iyww1_  
djd/QAfSC  
十一. phoenix )U/jD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: VYk:c`E  
J9^NHU  
for_each(v.begin(), v.end(), #Hw|P  
( ?CpVA  
do_ E C#0-,z  
[ d"wA"*8~y  
  cout << _1 <<   " , " T{{:p\<]_  
] 6=iHw 24  
.while_( -- _1), BWt`l,nF  
cout << var( " \n " ) Y;i=c6  
) o) )` "^  
); c6h?b[]  
inut'@=G/  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: KC/O EJ`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 6^`iuC5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `#""JTA"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [doEArwn  
s68(jYC7[  
dlu*s(O"  
template < typename Cond, typename Actor > ?qh-#,O9B  
class do_while "{q#)N  
  { #{i*9'  
Cond cd; waMF~#PJlt  
Actor act; }7 N6n Zj`  
public : = Xgo}g1  
template < typename T > "Q?+T:D8|  
  struct result_1 *z0!=>(  
  {  a_?sJ  
  typedef int result_type; |T:R.=R$~  
} ; 8$(I! ;  
Qqm?%7A1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `DM%a~^yg  
-/f$s1  
template < typename T > LrU8!r`a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ; !n>  
  { T{dQ4 c  
  do 0ho;L0Nr'  
    { U^m#!hp  
  act(t); [WwoGg*)mn  
  } 'l*X?ccKy  
  while (cd(t)); H& |/|\8F  
  return   0 ; %>KbaM1b  
} pMfb(D"  
} ; wQxI({k@  
1@]&iZ]  
)[rVg/m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). vsGKCrLwh  
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。 '$ei3  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 YxF@1_g  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 sd%j&Su#4  
下面就是产生这个functor的类: (7 I|lf e  
xSY"Ru  
t G_4>-Y#w  
template < typename Actor > ASqYA1p.  
class do_while_actor U1\7Hcs$  
  { 4 m:h&^`N  
Actor act; Wjb_H (D  
public : R)NSJ-A!2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !%>RHh[  
{_9O4 + &  
template < typename Cond > =?5)M_6)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FnvpnU",  
} ; GJ9>i)+h;  
C`5'5/-.  
BJ|l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L(y70T  
最后,是那个do_ \|=6<ZY:  
(< +A  w7  
(Pc>D';{S  
class do_while_invoker Fh#QS'[  
  { $/wm k7T  
public : e]4$H.dP  
template < typename Actor > 2<D| {  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X^\D"fmE.  
  { P6+ B!pY  
  return do_while_actor < Actor > (act); nI:M!j5s`  
} 5(>=};r+  
} do_; ">}6i9o  
/,\V}`Lx"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -^_2{i  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /7}pReUj  
最后来说说怎么处理break和continue "i0>>@NR'  
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。 CsZ~LQ=DB  
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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