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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J ;e/S6l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 KDW=x4*p  
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, A>OGU ^  
%J 'RO  
CNRiK;nQ  
[ ]LiL;A&  
  class filler "p[FFg  
  { VJ'bS9/T  
public : N:yyDeGyW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9tZ+ ?O5  
} ; ?\J.Tv $$$  
Pqc +pE  
;[[GA0  
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: DX$zzf  
qt !T%K  
 =>Md>VM  
A8by5qU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); R/UL4R,)^  
c{SD=wRt,y  
b#2$Pd:(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 C $r]]MSj  
G'\x9%  
*wY { ~zh  
nOE 1bf^l  
二. 战前分析 kpU-//lk+  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 kl90w  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 5 Y|(i1  
Ksu_4dE  
k"V@9q;*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  #VA8a=t  
  /* --------------------------------------------- */ 3|FZ!8D  
vector < int *> vp( 10 ); z$q:Y g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iOO1\9{@  
/* --------------------------------------------- */ >FRJvZ6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HcKZmL. wp  
/* --------------------------------------------- */ 5csqu^/y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6'^Gh B  
  /* --------------------------------------------- */ UVIR P#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B&Igm<72x  
/* --------------------------------------------- */ my|UlZ(qg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )U':NV2  
fsxZQ=-PW  
bR*/d-v^  
!KEnr`O2u  
看了之后,我们可以思考一些问题: xqA XfJ.  
1._1, _2是什么? g^qbd$}  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 FlPPz  
2._1 = 1是在做什么? +l,6}tV9  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ?g5u#Q> !  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ONkHHyT  
ZvS|a~jO  
]mW)T0_  
三. 动工 F|seBBu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5jYZ+OB  
Q5N;MpJ-  
:le"FFfk  
pOz4>R  
template < typename T > *YI>Q@F9  
class assignment 9u->.O: p  
  { vG7aT  
T value; ^z^ UFW  
public : <f'2dT@6  
assignment( const T & v) : value(v) {} xg>AW Q  
template < typename T2 > jP-=x(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ji|`S\u#b  
} ; h{sY5d'D  
LE" t'R   
yM8<)6=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *Y@)t* -a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Yom,{;Bv  
VgSk\:t  
#1v>3H(  
N]k(8K  
  class holder 8#S}.|"?F  
  { jC)lWD  
public : xTJ-v/t3<  
template < typename T > \"r*wae  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y+C.2 ca  
  { y.LJ 5K$&a  
  return assignment < T > (t); xGzp}   
} ;8G( l   
} ; N9M''H *VS  
#0+`dI_5/  
XgfaTX*  
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: O;ty k_yM  
FZEK-]h.  
  static holder _1; ^lP_{ c  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &y}nd 7o  
B3P#p^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L-LN+6r (#  
而不用手动写一个函数对象。 Pw"o[8  
UI*^$7z1 +  
H9["ZRL,Q  
B~_='0Gm[  
四. 问题分析 =!G3YZ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 xz+Y1fYT  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Ua@rp3fr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S[b)`Wi D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @[qGoai  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 EzDj,!!<w  
:\*<EIk(  
五. 问题1:一致性 <&?gpRK   
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| r 3@Q(Rb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fwojFS.K  
1GnT^u y/  
struct holder i4Y_5  
  { 5dV Sir  
  // brkR,(#L3  
  template < typename T > 1`tE Hu.  
T &   operator ()( const T & r) const |EJ&s393&  
  { ?Jlz{msI  
  return (T & )r; 3&D;V;ON}_  
} &=sVq^d@qe  
} ; IeqJ>t:   
qNhQ2x\  
这样的话assignment也必须相应改动: -$(,&qyk  
) #/@Jo2F  
template < typename Left, typename Right > jhWNMu  
class assignment FQR{w  
  { >-Qg4%m  
Left l; o |7]8K=  
Right r; ^N!l$&=  
public : }LH>0v_<Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} web =AQ5I4  
template < typename T2 > D!. r$i)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  W t&tu2  
} ; BX|+"AeF  
JM#jg-z,~  
同时,holder的operator=也需要改动: d9XX^nY.  
sW~Z?PFP  
template < typename T > g8yWFqE!T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `A.!<bO)]  
  { <}RU37,W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u"K-mr#$[o  
} ~RVx~hh  
J?XEF@?'G  
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。 t6;Ln().Hw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  `x"0  
zaX!f ~;"  
return l(rhs) = r; A# W%ud4  
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。 /;M0tP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: GNXQD}L?b?  
H( `^1  
template < typename Tp > //G5lW/*  
class constant_t jfyV9)  
  { -{>Nrx|  
  const Tp t; [=Wn7cr  
public : 5|ih>?C/(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (Al.hEs'  
template < typename T > Q{Gi**<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #,O<E@E  
  { ;T}#-`O_Im  
  return t; }Po&6^  
} 0px@3/  
} ; =KwG;25hX  
Urhh)i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 29g("(}TK  
下面就可以修改holder的operator=了 Sd.i1w &  
[8/E ;h  
template < typename T > 3LZ0EYVL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^f{+p*i}:  
  { tvptaw A.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }%EQ  
} 93%U;0w[Nw  
M:OY8=V  
同时也要修改assignment的operator() \xk`o5/{  
dL<okw  
template < typename T2 > >9D=PnHnD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ZD1UMB0$4  
现在代码看起来就很一致了。 g2 uc+p  
x%ZjGDFm  
六. 问题2:链式操作 "sz)~Q'W5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dL>0"UN}-  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 b0]y$*{j  
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。 H~+D2A  
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。 "4LYqDe  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xtKWh`[&  
3ug{1 M3  
template < typename T >  PA"xb3@I  
struct result_1 3e"_R  
  { 2RKI M(~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O qDLb  
} ; x+(h#+F  
u>H^bCXI  
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: De[!^/f;T  
y";{k+  
template < typename T > pi? q<p%  
struct   ref =^4 vz=2  
  { )'M<q,@<(  
typedef T & reference; v\:>} <gc  
} ; GVZ/`^ndM  
template < typename T > |_a E~_  
struct   ref < T &> z6bTcs"7h  
  { DY?`Y%"  
typedef T & reference; ]j0v.[SX  
} ; I ms?^`N  
bT>% *  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8QDRlF:;<  
~=P&wBnJ  
template < typename T > 0X#tt`;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xfqgK D>  
  { "8VCXD  
  return l(t) = r(t); gOa'o<  
} PdJtJqA8h\  
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。 }:YS$'by  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4~4PZ  
Z~$=V:EA?  
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 F<X)eO]tk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nJ.p PzH2g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 InMeD[*^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V@<tIui$  
最后的布局是: 5KU}dw>*g  
                Add 13s!gwE)  
              /   \ AV AF!Z  
            Divide   5 q~.\NKc  
            /   \ Q4-d2I>0  
          _1     3 ,JRYG<O_T  
似乎一切都解决了?不。 -]\%a=]  
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。 URmx8=q  
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。 gKcP\m  
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: ` DO`c>>K  
0U ?1Yh7 m  
template < typename Right > mkTf}[O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |4pE"6A  
Right & rt) const (w?@qs!  
  { ^~|P[}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _;$VH4(BI  
} 'Wl) )lB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &fq-U5zH  
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。 Skl1%`  
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。 '@RlKMnN  
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。 / O6n[qj|  
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。 :x]gTZ?  
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? +bI&0`  
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: ;%odN d  
^10*s,(uS?  
template < class Action > pq+Gsu1^  
class picker : public Action j"HB[N   
  { ry3;60E \)  
public : E}mnGe  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 15#v|/wI'  
  // all the operator overloaded ;^lVIS%&{  
} ; `4}zB#3  
lQ!ukl)  
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。 %Y:'5\^lC  
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: >Be PE(k  
beEdH>  
template < typename Right > R*/%+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3\|e8(bc  
  { }k7@ X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); soA>&b !?  
} yPn5l/pDDr  
u2y?WcMv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S%-L!V ,  
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。 -7TT6+H)  
lMB^/-Y  
template < typename T >   struct picker_maker {HNGohZt  
  { /cexd_l|f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GKH 7Xx(  
} ; F N;X"it.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Erl"X}P  
  {  nsij;C  
typedef picker < T > result; .@JXV $Z  
} ; _ mhP:O  
U:c!9uhp  
下面总的结构就有了: G9:[W"P  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 prb;q~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 oOBN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lLxKC7b  
至此链式操作完美实现。 cgc| G  
.1 .n{4z>:  
0vQ@n7  
七. 问题3 GfD!Z3  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 pY!@w0.  
0^*4LM|z  
template < typename T1, typename T2 > 'h%)@q)J)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &!2 4l=!  
  { ae{% * \J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fBS;~;l  
} E@hvO%  
<w+K$WE {  
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: fxXZ^#2wX  
^;$a_eR  
template < typename T1, typename T2 > )MHvuk:I)  
struct result_2 E).N u  
  { L,p5:EW8.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {tk42}8k  
} ; 5'?K(Jdmp  
bT,]=h"0  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? U P GS  
这个差事就留给了holder自己。 aN}yS=(Ff  
    4 (& W>E  
]MfT5#(6h  
template < int Order > PZKKbg2 S  
class holder; ox{)O/aj  
template <> jAfUz7@  
class holder < 1 > AVGb;)x#  
  { NjMbQ M4  
public : } =?kf3k  
template < typename T > 5Lo{\7%  
  struct result_1 )/HSt%>  
  { &`0y<0z  
  typedef T & result; qi;@A-cq  
} ; {kD|8["Ie'  
template < typename T1, typename T2 > m!er "0  
  struct result_2 D\ HmY_  
  { u^s{r`/  
  typedef T1 & result; j0>S)Q  
} ; p )etl5  
template < typename T > _]E"hr6a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0V{-5-.  
  { V?kJYf(<  
  return (T & )r; D*|h c  
} s+2\uMwf*  
template < typename T1, typename T2 > J1cD)nM<A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XG@_Lcv*  
  { ]QJLES  
  return (T1 & )r1; L}P<iB   
} |F-_YR  
} ; T12?'JL^r  
n9<QSX&~<  
template <> e]!C Aj7uS  
class holder < 2 > P+:FiVj@~  
  { &1ASWllD  
public : kn 5q1^  
template < typename T > T#DJQ"$  
  struct result_1 mLd=+&M  
  { UtIwrR[  
  typedef T & result; q@~N?$>  
} ; F2:+i#lE  
template < typename T1, typename T2 > @OZW1p  
  struct result_2 cR[)[9}  
  { W#$ pt>h)  
  typedef T2 & result; -\b~R7VQ  
} ; YT+fOndjaF  
template < typename T > UO5^4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,}2M'DSWa  
  { 9`f]Rf"  
  return (T & )r; >:4}OylhM  
} tQ< ou,   
template < typename T1, typename T2 > T)6p,l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BEPeK  
  { ;Z-xum{  
  return (T2 & )r2; \m1r(*Ar  
} lsCD%P  
} ; wA|m/SZx  
0R\lm<&  
)}\jbh>RH  
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> >。 ;hA>?o_i(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: yw41/jHF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: R9f*&lj  
- U!:.  
return l(i, j) = r(i, j); K%P$#a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iK#5HW{  
JBtcl# |  
  return ( int & )i; SSY E&  
  return ( int & )j; fKY6stJE  
最后执行i = j; eL JW  
可见,参数被正确的选择了。 _Ft4F`pM  
 Aa[p7{e  
|Kky+*  
%k_R;/fjW  
GM%%7^uE  
八. 中期总结 DDq*#;dP  
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: vQ2kL`@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P6&@fwJ<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zGHP{a1O7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l3R`3@  
;g?oU "YM  
JOS,>;;F4  
|GM?4'2M.  
G&)A7WaC  
&?f{.  
九. 简化 &%+}bt5  
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~J6(,"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R(@B4M2  
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: ,-myR1}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^s\(2lB\F  
  +-*/&|^等 aFjcyD  
2. 返回引用。 Ki(qA(r  
  =,各种复合赋值等 d@#!,P5 `  
3. 返回固定类型。 bccJVwXv  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <f %JZ4p*  
4. 原样返回。 xPWzm hF  
  operator, !*HH5qh6  
5. 返回解引用的类型。 TUHC[#Vb?  
  operator*(单目) f]L`^WU  
6. 返回地址。 /5 B{szf  
  operator&(单目) >p [|U`>{  
7. 下表访问返回类型。 zPEx;lO$  
  operator[] jku_0Q0*?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vQ>x5\r5O_  
  operator<<和operator>> 0+jR,5 |  
:CH "cbo  
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。 ,+-l1GpL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8u Tq0d6(  
X1?7}VO  
template < typename Left > =kH7   
struct value_return DygMavA.  
  { Q*&>Ui[&  
template < typename T > e` Z;}& ,  
  struct result_1 .I$ Q3%s  
  { )XV|D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,X25-OFZ  
} ; j|gQe .,1  
28 [hp[<  
template < typename T1, typename T2 > VHwb 7f]gq  
  struct result_2 3/>T/To&2  
  { !G =!^RA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MlaViw  
} ; #_0OYL`(mE  
} ; (JHzwI8+  
=># S7=  
r CU f,)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >a7OE=K  
o7 ^t- L  
下面我们来剥离functor中的operator() f1w&D ]|S+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rOQ@(aUAZ  
&6<>hqR^  
return l(t) op r(t) 1)yEx1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4XpW#>  
return op l(t) -9TNU7^  
return op l(t1, t2) \H|tc#::{  
return l(t) op d/5i4g[q  
return l(t1, t2) op /.B7y(  
return l(t)[r(t)] x O?w8*d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8oiO:lyLSt  
p vone,y2  
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: kx&Xk0F_g  
单目: return f(l(t), r(t)); t`=TonLb8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); PDQC^2Z  
双目: return f(l(t)); jkCa2!WQ'i  
return f(l(t1, t2)); C^9G \s'  
下面就是f的实现,以operator/为例 c-3-,pyM_T  
Ks'msSMC  
struct meta_divide reseu*5  
  { dz@L}b*  
template < typename T1, typename T2 > ZGO% lkZ.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0?OTa<c  
  { $I*ye+a*{q  
  return t1 / t2; :cU6W2EV  
} I/4:SNha  
} ; "2} {lu  
j#L"fW^GM  
这个工作可以让宏来做: s |B  
eGcc'LBr;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ DP{kin"4I  
template < typename T1, typename T2 > \ K8`Jl=}z%&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [ u7p:?WDW  
以后可以直接用 F/,K8<|r>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4)MKYhm  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 =)_9GO  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) A+Uil\%  
-OV:y],-  
6[3oOO:uo  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 \yt-_W=[  
Sl,X*[HGd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Mj&`Y gW5a  
class unary_op : public Rettype u'Ja9m1  
  { 3h t>eaHi  
    Left l; n^vL9n_N  
public : S:!gj2q9|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c#o(y6  
LpRl!\FY$  
template < typename T > #9{N[t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NqyKR&;  
      { [R V_{F:'  
      return FuncType::execute(l(t)); ,36AR|IO)  
    } |,!]]YO.V  
K+2k}Hx6J  
    template < typename T1, typename T2 > 1,UeVw/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v C,53g  
      { p5F=?*[}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); eh4`a<gC  
    } \"r84@<  
} ; D1w;cV7/d  
MR4e.+#E  
}/)vOUcEd  
同样还可以申明一个binary_op 2stBW5v3  
((KNOa5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <zd_-Ysn  
class binary_op : public Rettype abog\0  
  { XS:W{tL!  
    Left l; X}"Ic@8  
Right r; D*7JE  
public : Y)~Y;;/G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y:o\qr!Y  
>4I,9TO  
template < typename T > Gg'sgn   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JH3$G,:zM  
      { |5J'`1W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Vyy;mEBg  
    } KmF" Ccc  
,q9nHZG^  
    template < typename T1, typename T2 > 73/DOF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cD^`dn%$  
      { O5rHN;\_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); VycC uq&M  
    } )w.+( v(  
} ; f3r\X  
;/-v4  
{tS^Q*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 "&$ [@c  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^:krfXT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hA?Flq2QV  
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。 0%x"Va~"z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hM_0/o-  
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。。。 "gt-bo.,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6yn34'yw  
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) j?c"BF.  
下面是修改过的unary_op kSL7WQe?j  
%E<.\\^%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V]E# N  
class unary_op g+( Cs  
  { [p&n]T  
Left l; rE->z  
  @*Y"[\"$  
public : 7(8i~}  
:?uUh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [N@t/^gRC  
tW^oa  
template < typename T > gu1:%raXd  
  struct result_1 WFr;z*  
  { F!k3/z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &^q!,7.J  
} ; c:*[HO\  
[ADSGnw  
template < typename T1, typename T2 > 9_=0:GH k  
  struct result_2 aNt+;M7g`  
  { 4*`AYx(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cj[a^ ZH  
} ; EN,PI~~F  
c >O>|*I  
template < typename T1, typename T2 > kdgU1T@y.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0f_+h %%=  
  { 5{zmuv:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \C{Dui) F  
} 7d m:L'0  
_DDknQP  
template < typename T > c[IT?6J4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `s )- lI  
  { |2L|Zp&  
  return OpClass::execute(lt(t)); o"kVA;5<G  
} `j#zwgUs  
:D|5E>o(  
} ; cVV@MC  
wo#,c(  
v[7iWBqJ  
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 s'7PHP)LOJ  
好啦,现在才真正完美了。 xM+_rU M|h  
现在在picker里面就可以这么添加了: 24g\x Nnt  
$a@T:zfe  
template < typename Right > v3*y43  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ZXJ]==  
  { i]cD{hv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9mmkFaBQ  
} KD<smwXjG  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4ZUTF3  
2\4ammwT  
04j]W]8#  
=~DQX\  
5n0B`A  
十. bind x>]14 bLz  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 icrcP ~$A  
先来分析一下一段例子 MQ#nP_i  
_\2Ae\&c  
xS'Kr.S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} h&| S*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ShIJ6LZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?5IF;vk  
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。 !=3Ce3-  
我们来写个简单的。 p{vGc-zP .  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _Xqa_6+/  
对于函数对象类的版本: '5)PYjMnH  
m{w'&\T  
template < typename Func > sk%Xf,  
struct functor_trait 69"4/n7B?  
  { u\y$<  
typedef typename Func::result_type result_type; GXnrVI  
} ; ;],Js1 m  
对于无参数函数的版本: ke)}JU^"  
6(1S_b=a  
template < typename Ret > ?Tlt(%f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > u\A L`'v  
  { u*S-Pji,x  
typedef Ret result_type; f=EWr8mno  
} ; 6/3oW}O o  
对于单参数函数的版本: `DFo:w!k  
5%jy7)8C  
template < typename Ret, typename V1 > n~Yr`5+Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rj ] ~g  
  { $~,J8?)(z  
typedef Ret result_type; 2CF5qn}T  
} ; U^;|as  
对于双参数函数的版本: u9*7Buou^  
Y6E0-bL@Fe  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *'n L[]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b[2 #t  
  { 3Fg{?C_l  
typedef Ret result_type; wVmQE  
} ; ?Q[b1:;Lm  
等等。。。 xG1(vn83gq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ri1;i= W  
edL sn>\*#  
template < typename Func > ;)ku SH  
struct func_return ;L@p|]fu  
  { O>LqpZ  
template < typename T > KIGMWS^^  
  struct result_1 0F%/R^mw  
  { [9;[g~;E%m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o}=c (u  
} ; D=jtXQF  
7$JOIsM  
template < typename T1, typename T2 > ET[>kn^#  
  struct result_2 3De(:c)@  
  { s}<i[hY>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; | vPU]R>6  
} ; WjsmLb:5  
} ; M#.dF{ %%  
Ms=N+e$n  
$YiG0GK<"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )agrx76]3w  
v:gdG|n"  
template < typename Func, typename aPicker > (XNd]G  
class binder_1 (5l'?7  
  { m^o?{ (K  
Func fn; 9yK\<6}}QH  
aPicker pk; 7P:/ (P  
public : NpH:5hi  
Se.qft?D%(  
template < typename T > r@c!M|m@  
  struct result_1 +TC##}Zmb  
  { Hbl&)!I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .1f!w!ltVR  
} ; 7po;*?Ox  
\HL66%b[  
template < typename T1, typename T2 > RN2z/F Uf  
  struct result_2 Fu>;hx]s  
  { G2dPm}sZG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nH}V:C  
} ; (7C$'T-ZK  
@GWlo\rM6^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TPA*z9n+B  
[M2xF<r6t  
template < typename T > tP89gN^PA|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #G\Ae:O  
  { a/n~#5-  
  return fn(pk(t)); (\%J0kR3[  
} ~g}blv0q+B  
template < typename T1, typename T2 > lXRB"z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MM*9Q`cB  
  { E <N%  
  return fn(pk(t1, t2)); T>irW(  
} cv_t2m  
} ; R(s[JH(&  
W/.n R[!  
I2gSgv%  
一目了然不是么? J4Ca0Ag  
最后实现bind m A('MS2  
blUS6"kV}  
8:U0M'}u>  
template < typename Func, typename aPicker > epI~w  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ddY-F }z~  
  { t!59upbN}3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .Ms$)1  
} R@KWiV  
w{riXOjS4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 24*3m&fA*K  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 t$PJ*F67M  
(ZP e{;L.  
十一. phoenix 1U(!%},  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cR/e Zfl  
_6->D[dB  
for_each(v.begin(), v.end(), ]} pAZd  
( SduUXHk  
do_ ypNeTR$4  
[ ; hU9_e  
  cout << _1 <<   " , " CoV @{Pi  
] .uB[zJc  
.while_( -- _1), C't%e  
cout << var( " \n " ) 6n/KL  
) ;x&3tN/I  
); jX,A.  
*fSX3Dk  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ` (]mUW  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ceLr;}?Ws  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 GuF-HP}xM  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %;#9lkOXWH  
;L,yJ~  
D=B:tP  
template < typename Cond, typename Actor > &`_| [Y ]H  
class do_while _zLEHEZ-  
  { .UU)   
Cond cd; 9y*(SDF  
Actor act; +A%zFF3  
public : *7qa]i^]  
template < typename T > )O\l3h"  
  struct result_1 n65fT+;  
  { JEfhr  
  typedef int result_type; _+gpdQq\p  
} ; ZJQkZ_9@2  
crJNTEz  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @^`5;JiUk  
iHWt;]  
template < typename T > y*8;T v|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eTt{wn;6  
  { 5;[0Q  
  do ?h8/\~Dw  
    { P.~sNd oJ  
  act(t); { h;i x  
  } `KE(R8y  
  while (cd(t)); (JiEV3GH  
  return   0 ; Koz0Xy  
} 7A  
} ; AI .2os*  
ve4 QS P  
*T{KpiuP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ds\f?\Em  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 aX~' gq>  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 efh1-3f  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 %Jn5M(myC  
下面就是产生这个functor的类: d_98%U+u  
;8gODj:dO  
+*RpOtss  
template < typename Actor > +@PZ3 [s  
class do_while_actor S1!_ IK$m  
  { %;`3I$  
Actor act; / `w'X/'VJ  
public : -Q!?=JNtQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n4 Y ]v  
}Z`@Z'  
template < typename Cond > *oIKddZh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; OmP(&t7  
} ; s'@@q  
]j(Ld\:L  
dRTpGz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 VE/~tT;  
最后,是那个do_ 6.4,Qae9E  
*OZ O} i  
S*rcXG6Q^  
class do_while_invoker YGLR%PYv"  
  { gOk^("@  
public : n6*; ~h5  
template < typename Actor > UOI Z8Po  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /zV0kW>N  
  { *tT5Zt/&Sr  
  return do_while_actor < Actor > (act); t aOsC! Bp  
} ,I[A~  
} do_; xX])IZ D  
Jaf=qwZ/`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j0jam:.p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 PvdR)ZE m  
最后来说说怎么处理break和continue Fw;Y)y=O  
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。 ..^,*  
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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