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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'OI(MuSn  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ia j`u  
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, 4 z^7T  
3R<VpN){  
PwnfXsR  
dR!x)oO=  
  class filler SZD7"m4  
  { e/b | sl  
public : vD76IG jm  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3$4I  
} ; 3w}ul~>j  
G * =>  
sL)7MtNwy  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: "EBCf.3-  
:u`gjj$:s  
KM9H<;A  
nQ@<[KNd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); KEjMxOv1  
{]]#q0|  
tQE<'94A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "2ZuI; w  
L| ]fc9W:  
cb }OjM F  
S;j"@'gz9  
二. 战前分析 %gu|  
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。 C:.>*;?7  
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 4mvnFY}   
#<d'=R[ AK  
]JQ}9"p=5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M44$E4a20  
  /* --------------------------------------------- */ Ym?VF{e,  
vector < int *> vp( 10 ); 0[p"8+x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N<XMSt  
/* --------------------------------------------- */ X7txAp.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^t?vv;@}  
/* --------------------------------------------- */ WsW]  1p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M_h8{  
  /* --------------------------------------------- */ q;.LK8M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y ~Fi  
/* --------------------------------------------- */ JC# 5CCz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @<koL  
hE7rnn{  
S^iT &;,  
yCwe:58  
看了之后,我们可以思考一些问题: b+$E*}  
1._1, _2是什么? jB,VlL  
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。 _k#!^AJ}x  
2._1 = 1是在做什么? K"zRj L+  
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。 jS)YYk5  
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。 [Pl''[  
B & ]GGy  
n7.85p@ua  
三. 动工 f^lhdZ\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <8^ws90Y  
5 p ,HkV  
F{Oaxn  
O7m-_#/\   
template < typename T > EFv^uve  
class assignment wli H3vA_  
  { [#%@,C  
T value; Sa@T#%oU  
public : I~4!8W-Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?kS#g  
template < typename T2 > `A<2wd;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K{:[0oIHc  
} ; LTuT"}dT[  
% CQv&d2  
 r}}2 Kl  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vy-q<6T}:p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment sl:1P^b  
K^P&3H*(/n  
VAA="yN  
<fHN^O0TS  
  class holder LtPaTe  
  { #e1iYFgS  
public : yq[. WPve  
template < typename T > lYmxd8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :<HLw.4O  
  { ;]k\F  
  return assignment < T > (t); (gIFuOGi>  
} ;rV+eb)I  
} ; _{n4jdw%(  
-/Zy{2 <u  
O;|jLf_If  
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: & Zjs  
'K\H$<CJ  
  static holder _1; g_rk_4]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Eqi;m,)  
pG22Nx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JvNd'u)Z<  
而不用手动写一个函数对象。 'uF-}_ |  
n@6vCdk.  
p)VMYu  
7=s0Pm  
四. 问题分析 #CcEI  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 r;p@T8k  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Gl"hn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (M<l}pl)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 gf}*}8D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;@ G^eQ  
yYrFk^  
五. 问题1:一致性 Y#+Ws0wN  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| S(/ ^_Y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +VL:O]`DJ  
[("2=Uz;  
struct holder .m.Ga|;  
  { O8Z+g{  
  // Ai)>ot  
  template < typename T > H?,Dv>.#*  
T &   operator ()( const T & r) const 14A(ZWwq9  
  { ,/kZt!  
  return (T & )r; g~U<0+&yw%  
} KpDb%j  
} ; Qg0%r bE  
(" +clb`  
这样的话assignment也必须相应改动: {,1>(  
2vhP'?;K  
template < typename Left, typename Right > HD3WsIim*  
class assignment Z!*6;[]SfG  
  { H[}lzL)  
Left l; ouO9%)zv  
Right r; &PMfAo^  
public : 0/1=2E ^,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %gj7KF  
template < typename T2 > RJKi98xwJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rITA-W O  
} ; /qMiv7m~Q  
kU#k#4X4g  
同时,holder的operator=也需要改动: 6:AEg  
Af r*'  
template < typename T >  Frz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cc>b#&s  
  { CIf@G>e-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); FHEP/T\5  
} 3177R>0  
j-VwY/X  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 UZ "!lpg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sbhzER  
o+)y!  
return l(rhs) = r; L=fy!R  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1yqsE`4f  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TL)7X.1'L  
k~3\0man  
template < typename Tp >  <4< y  
class constant_t PKC0Dt;F.  
  { VMe  
  const Tp t; W*DK pJy  
public : g4YlG"O[~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E " >`  
template < typename T > oE6`]^^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7WY~v2SDF  
  { 1Kr$JIcd  
  return t; +-9-%O.(;  
} D u T6Od/f  
} ; nkTdn  
gsUF\4A(J  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !YI<A\P  
下面就可以修改holder的operator=了 o!U(=:*b  
Zu~w:uNmU  
template < typename T > u&[L!w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9 W|'~r  
  { FP}I+Ys  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0pG + yec  
} N%ccy?B  
d R=0K  
同时也要修改assignment的operator() qL`yaU  
ZI1*Cb  
template < typename T2 > }fv7WhQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >`/s+V  
现在代码看起来就很一致了。 cvE)  
QgQclML1|  
六. 问题2:链式操作 Qe-Pg^PS]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D~Ef%!&  
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。 KUK.;gG*Z  
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。 4_sJ0=z-  
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。 R*0mCz^+h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #sBL E  
6 eu7&Kj'  
template < typename T > 0rz1b6F5,  
struct result_1 *po o.Zz  
  { l'@!'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B3D}'<  
} ; VBS}2>p  
"A&A?%  
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: \13Q>iAu  
7Z~JuTIZ  
template < typename T > *9xxX,QT8Q  
struct   ref RgJbM\`} ?  
  { q5JQx**g  
typedef T & reference; fA]sPh4Uag  
} ; Q672iR\#)  
template < typename T > ~d1=_p:~T  
struct   ref < T &> x X[WX#'f  
  { XjP &  
typedef T & reference; 6xwjKh:9  
} ; mpCu,l+lo  
]7>#YKH.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: []aw;\7}Y  
%<+uJ'pj  
template < typename T > 3$q#^UvD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _`O",Ff  
  { 4b((,u$  
  return l(t) = r(t); @"A 5yD5  
} D&I/Tbc  
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。 /$]S'[5uF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4o;;'P   
<DPRQhNW]  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 jkta]#O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6<>1,wbq  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 B!;:,(S~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 r_T"b  
最后的布局是: r@]`#PL  
                Add nTGZ2C)c<'  
              /   \ DpeJx  
            Divide   5 rXT?w]4  
            /   \ db8vm4  
          _1     3 ^Y;,cLXJ  
似乎一切都解决了?不。 1 gcWw, /  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 6-tIe _5  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 zPybP E8  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: HeO&p@  
RticGQy&5  
template < typename Right > 5h^BXX|Y*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K(lSR  
Right & rt) const O cPgw/ I  
  { AXte&l=M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t 4zUj%F  
} {r$Ewc$Yb7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LyNmn.nN  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Ok@`<6v  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。  E>i<2  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 FG{,l=Z0  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 CLe{9-o  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? s8 MQ:eAP  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ` - P1Y  
a#i|)[  
template < class Action > >5Lp;  
class picker : public Action K1A<m=If  
  { tP*GYWI48  
public : <2%9O;bV[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D29Lu(f  
  // all the operator overloaded KS$"Re$  
} ; _yR_u+5  
)g^qgxnnV  
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。 oqysfLJ  
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: q+oc^FD?@  
qm_m8   
template < typename Right > )*XWe|H_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?PTXgIC  
  { ILl~f\xG)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S ~h*U2  
} nK+ke)'Zv=  
,ayJgAD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2gkN\w6zQ  
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。 !G[%; d  
\,X)!%6kZ  
template < typename T >   struct picker_maker !9YCuHj!p  
  { m a@V>*u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #qF 1z}L(  
} ; =Hn--DEMg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r)Lm| S  
  { .I_<\h7  
typedef picker < T > result; 5p}j{f  
} ; Y@#N_]oXj  
nh5=0{va|L  
下面总的结构就有了: _izjvg  
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。 g] }!  
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。 0%[IG$u)|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 kh=<M{-t  
至此链式操作完美实现。 p4k}B. f  
hgW1g#  
^,^MW  
七. 问题3 ]1>R8  
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。 TI l 'Z7  
4@Db $PHs  
template < typename T1, typename T2 > ;L-)$Dy4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WwZ3hd  
  { Ug546Bz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {5{VGAD&]>  
} na~ FT[3 C  
Me? I8:/  
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: y9R%%i  
.N.RpRz{f  
template < typename T1, typename T2 > #-f9>S9_  
struct result_2 +a|Q)Ob  
  { |94o P>d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G rU`;M"  
} ; D84&=EpVZ  
Q4LPi;{\  
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? ;zo|. YD  
这个差事就留给了holder自己。 Sa9VwVUE  
    0x5Ax=ut  
_4L6  
template < int Order > W!O/t^H>  
class holder; bQq/~  
template <> K x) PK  
class holder < 1 > T* 0;3&sA  
  { 3T0-RP*  
public : fR@Cg sw  
template < typename T > %CvVu)tc  
  struct result_1 g~.#.S ds  
  { Haktr2I  
  typedef T & result; P;z\vq<h  
} ; C"**>OGe  
template < typename T1, typename T2 > FNF`Z  
  struct result_2 N* &T)a  
  { \ HUDZ2 s  
  typedef T1 & result; j[A(@ w"  
} ; ]4[%Sv6]G  
template < typename T > 2#^g] o-N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `Ji WS  
  { Q Kr/  
  return (T & )r; ^JMG'@x  
} |,oLZC Na  
template < typename T1, typename T2 > T!y 9v5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d^6-P  R_  
  { H,GjPIG  
  return (T1 & )r1; 9d/- +j'  
} _L~ 3h  
} ; x=7:D  
u=v-,Tw  
template <> >FOCdlJ#  
class holder < 2 > Ot\[Ya''  
  { Y ?n4#J<  
public : d ([~o  
template < typename T > .(cpYKFX  
  struct result_1 }cCIYt\RK  
  { &Lt$~}*&6  
  typedef T & result; #'> )?]tn  
} ; Bx5xtJ|!  
template < typename T1, typename T2 > |J:r]);@K  
  struct result_2 #CI0G  
  { \rxjvV4fcZ  
  typedef T2 & result; FA{Q6fi:2  
} ; :X'B K4EN  
template < typename T > [[<TW}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uQdy  
  { =gJ{75tV3  
  return (T & )r; D>W&#A8&y  
} fUWrR1  
template < typename T1, typename T2 > JmR2skoV,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >I~Q[  
  { d1c+Ii%  
  return (T2 & )r2; X=m^+%iD  
} |3B<;/v5  
} ; 7~Inxk;  
W =Bw*o-  
l\V1c90m  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 'R-\6;3E>9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `~=z0I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WUz69o be  
 NnHaHX  
return l(i, j) = r(i, j); aBaiXv/*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }F.k,2  
^8 ,prxaok  
  return ( int & )i; {vW0O&[  
  return ( int & )j; LFi* O&  
最后执行i = j; ;DnUeE8  
可见,参数被正确的选择了。 vI(LIfe;  
dz/@]a  
E+XS7':I  
*`w>\},su  
K O\HH  
八. 中期总结 +l)t5Mg\  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: JS m7-p|E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0H4|}+e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )Z/w|5<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P nE7}  
9{A4>  
*?1\S^7R  
Tb2#y]27  
psIo[.$rTk  
j96}E/gF  
九. 简化 IZ>l  
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。 k -R"e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  C&qo$C  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: mUP!jTF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ju[y-am$/  
  +-*/&|^等 "wZvr}xk  
2. 返回引用。 4FYV]p8f  
  =,各种复合赋值等 [c1Gq)ht  
3. 返回固定类型。 )O+Zbn  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) R8lja%+0$  
4. 原样返回。 ?d?.&nt  
  operator, %$o[,13=  
5. 返回解引用的类型。 = )3\B  
  operator*(单目) #U%HG TE0  
6. 返回地址。 .kuNn-$  
  operator&(单目) ALF21e*n  
7. 下表访问返回类型。 k.54lNl  
  operator[] U%@C<o "  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S`  U,  
  operator<<和operator>> <Bn0wr8)\  
/t]1_  
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。 n>eDN\5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y{dX[^[  
7n84`|=  
template < typename Left > I`IW^eZM  
struct value_return BH}Cx[n?~  
  { "eTALRL'o  
template < typename T > -lfDoNRhQ  
  struct result_1 %4M,f.[e  
  { 5 Slz ^@n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x5\Du63  
} ; a;; Es  
M'R ] ''  
template < typename T1, typename T2 > ~QUNR?h  
  struct result_2 4*f+np  
  { *mj=kJ7(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6l4=  
} ; YGQ/zB^Pj  
} ; PY '^:0  
8,h!&9  
R%}<z*~NE@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n ei0LAD  
g&w~eWpk  
下面我们来剥离functor中的operator() G~&8/ s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z6Mjc/  
gx^!&>eIb#  
return l(t) op r(t) w]h8KNt  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &J9 + 5L8  
return op l(t) l0t(t*[Mj  
return op l(t1, t2) B<.\^f uS  
return l(t) op R87@.  
return l(t1, t2) op abS~'r14  
return l(t)[r(t)] q6E 'W" Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2x|F Vp  
5"b1: w@  
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: SFwY%2np)!  
单目: return f(l(t), r(t)); 0'A"]6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |[#Qk 4Ttf  
双目: return f(l(t)); OUwnVAZZ6  
return f(l(t1, t2)); [+A]E,pv]1  
下面就是f的实现,以operator/为例 9vDOSwU*  
m0.g}N-w  
struct meta_divide 2auJp .  
  { lZIJ[.  
template < typename T1, typename T2 > jzpDKc%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J_yXL7d  
  { `w4'DB-R)  
  return t1 / t2; U8>4ClJ4  
} ()Wu_Q  
} ; [P~7kNFOh  
UB>BVBCt  
这个工作可以让宏来做: 0x*|X@ 6\  
1K|F;p  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x{ `{j'  
template < typename T1, typename T2 > \ 3]}RjOTU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; M?('VOy)  
以后可以直接用 Br<lP#u=G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :}#)ipr  
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 4DL2 A;T  
(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。。。) /|&4&$  
>tMI%r  
4|Y1W}!0/  
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 1Lje.%(E.  
dSTyx#o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wRK27=\z  
class unary_op : public Rettype m&q0 _nay  
  { |XNw&X1VF  
    Left l; ui`EODhA(  
public : "D4% A!i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (s|WmSQ  
oy[ px9Wx  
template < typename T > (w"(RM~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WQ:Y NmQ1p  
      { GZx*A S]+  
      return FuncType::execute(l(t)); :YkAp9civ  
    } /7+b.h])^  
=\5f_g2M  
    template < typename T1, typename T2 > G[u6X_Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tZg)VJQys  
      { vy={ziJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "u$XEA  
    } 87S,6Y  
} ; bV'r9&[_6  
tfm3IX  
2g_mQT  
同样还可以申明一个binary_op 74 )G.!  
Tu}EAr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =\)zb'\=d  
class binary_op : public Rettype vQ2{ +5!|  
  { e~'z;% O~  
    Left l; "dOQ)<;  
Right r; d2U?rw_  
public : v}AjW%rB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hc0$mit  
#E\6:UnT  
template < typename T > %8Y+Df;ax  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CHO_3QIz  
      { -U_,RMw~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~g#/q~UE  
    } suWO:]FR  
fY78  
    template < typename T1, typename T2 > <:nyRy}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HFyQ$pbBU  
      { !OPHS^L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %yfl-c(u  
    } b *0uxvLu  
} ; #< :`:@2  
>X:!Y[N  
LLzxCMc9*  
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 UpSJ%%.n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !5[SNr3^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /$\8?<Pc".  
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。 z"7X.*]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &IRM<A!8  
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。。。 %{^|Av1Uz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 MwQt/Qv=  
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) Mty[)+se  
下面是修改过的unary_op _"t>72 `  
S+t2k&pm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *6=9 8C4I  
class unary_op lS p"(&  
  { Fe: ~M?]  
Left l; rL+.3ZO):P  
  H;tE=  
public : \K%M.>]vq  
1L7^g*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y[AB,Dd  
6<5:m:KE  
template < typename T > ln , 9v  
  struct result_1 X+,0;% p  
  { $XkO\6kh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PVljb=8F  
} ; tW-[.Y -M,  
w"QZ7EyJ  
template < typename T1, typename T2 > 4qsxlN>4O  
  struct result_2 0u( 0*Xl  
  { >O~V#1 H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y2dml!QM  
} ;  <|82)hO  
,jw`9a  
template < typename T1, typename T2 > *O[/- p&7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zvfy%k   
  { O%F*i2I:+k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +IjBeQ?  
} R4k+.hR  
[)0^*A2  
template < typename T > :mf&,?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BxQ,T@  
  { \>n[x; $  
  return OpClass::execute(lt(t)); VTyj<6Y  
} 31e O2|7  
^~bd AO81  
} ; $bZ-b1{c C  
vo&h6'i>7  
cg9}T[A  
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 z> DQ  
好啦,现在才真正完美了。 B/n~ $  
现在在picker里面就可以这么添加了: e0Gs|c+6  
oZl%0Uy?9I  
template < typename Right > 15aPoxo>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7kT X  
  { tuuwoiQ*`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Gui[/iY,F  
} `f~$h?}3-@  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Lz:FR*  
%4YSuZg  
Vw`Q:qo0:b  
Pv\8 \,B9  
%,ScGQE  
十. bind u3wd~.  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 bH'2iG  
先来分析一下一段例子 & 2q<#b  
zx.SRs$  
"sY}@Q7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y>gw@+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r{S DJa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 87!m l  
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。 l7@cov  
我们来写个简单的。 T*8K.yw2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8HIX$OX>2  
对于函数对象类的版本: $}z/BV1I  
&k-NDh3  
template < typename Func > 7-u'x[=m  
struct functor_trait Q&?0 ^;r  
  { hJir_=  
typedef typename Func::result_type result_type; #qD[dC$[t  
} ; ]\L+]+u~  
对于无参数函数的版本: ];b+f@  
V3d$C&<(  
template < typename Ret > 3=} P l,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {{gt>"D,  
  { T-/3 A%v  
typedef Ret result_type; FCKyKn  
} ; k9:|CEP  
对于单参数函数的版本: 49}WJC7 )  
lB_X mI1t  
template < typename Ret, typename V1 > , `EOJ"|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > C-h?#/#?y  
  { zfg+gd)Z  
typedef Ret result_type; } _^ vvu  
} ; *W>, 98  
对于双参数函数的版本: h%4UeL &F  
Ze#DFe$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7-}5 W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > EIyFGCw|U  
  { uZ>q$ F  
typedef Ret result_type; *">CEQ[MT  
} ; 9d(#/n  
等等。。。 C+5X8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Fr; 's(^   
VEn3b  
template < typename Func > vX}w_Jj>  
struct func_return <8Nr;96IA  
  { 8pftc)k  
template < typename T > _VmXs&4  
  struct result_1 ;c DMcKKIA  
  { 2efdJ&eIV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BF;}9QebmS  
} ; /;1O9HJa  
6PS[OB{3  
template < typename T1, typename T2 > SBDGms  
  struct result_2 FH$q,BI!R  
  { _G'A]O/BZD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6KXW]a `  
} ; B I3fk  
} ; <hTHY E=  
#M+_Lk3  
^3H:I8gRCl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |JHNFs  
,Oy$q~.  
template < typename Func, typename aPicker > k)X\z@I'  
class binder_1 $N;J)  
  { d%epM5  
Func fn; cs9h\]ZA  
aPicker pk; -/0\_zq7  
public : Q4a7g$^  
e#mqerpJ  
template < typename T > 2k^rZ^^"  
  struct result_1 V3r)u\ o'  
  { MuP>#Vk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3]9Rmx  
} ; ,9_O4O%  
wAX;)PLg  
template < typename T1, typename T2 > ">eled)O  
  struct result_2 !IO\g"y~|%  
  { N mxh zjJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lcjOBu  
} ; -qHG*v,  
1@h8.ym<"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2/uZ2N |S  
K9p<PLy+  
template < typename T > 0chpC)#Q3;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l}/&6hI+d  
  { 8TP~=qU  
  return fn(pk(t)); '` 2MxRP  
} x a<KF  
template < typename T1, typename T2 > O"\_%=X9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bGK*1FlH  
  { EJb+yy6  
  return fn(pk(t1, t2)); |O oczYf  
} Yg,b ;H  
} ; ju "?b2f  
Hc8He!X*#  
4Y2I'~'  
一目了然不是么? ^H1m8=  
最后实现bind -o`K/f}d  
QJrXn6`  
y"'p#j  
template < typename Func, typename aPicker > KF1iYo>p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [)GRP  
  { -$0}rfX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?~t5>PEonv  
} <g;,or#$  
e!gNd>b {  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _X;,,VEV!  
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。 ZeU){CB  
5p S$rf  
十一. phoenix ecoI-@CAI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8sc2r  
H@$K /  
for_each(v.begin(), v.end(), Q#Zazvk  
( /Wjc\n$'  
do_ <2&qIvHL  
[ &B[*L+-E  
  cout << _1 <<   " , " Dr V[1Z  
] S#B%[3@  
.while_( -- _1), . _|=Btoo  
cout << var( " \n " ) L8f+uI   
) -s`Wd4AP  
); 'q |"+;  
c$2kR:  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: .ve_If-Hg  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 7vFmB  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U]vUa^nG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .PVYYhrt  
Y9<[n)>+  
+ZW>JjP*  
template < typename Cond, typename Actor > |9]-_a  
class do_while f:&JKB)N  
  { ) xa )$u  
Cond cd; 24? _k]Y  
Actor act; @<pd@Mpf]  
public : R8u8jG(4  
template < typename T >  aY(s &  
  struct result_1 DT>`.y%2W  
  { F9K`N8wlu  
  typedef int result_type; iv6G9e{cx  
} ; gWa0x-  
j y5[K.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} % H"  
5CN=a2&  
template < typename T > JmK )Y# A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h'=)dFw7  
  { { >izfG,\  
  do \i//Aq  
    { 8w:mL^6x  
  act(t); mhhc}dS(H  
  } 8~-TN1H  
  while (cd(t)); 3))R91I  
  return   0 ; Ua 6O~,\  
} OEjX(F3=  
} ; H,w8+vZ4\  
wZ\93W-}  
X;6;v]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #xu1 eX0<  
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。 =0Y0o_  
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。 UR _Ty59  
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。 `Kf@<=  
下面就是产生这个functor的类: x,10o   
&`n:AR`  
z8}QXXa  
template < typename Actor > .$x}~Sw  
class do_while_actor 9v*y&V9/  
  { JluA?B7E  
Actor act; >W-xDzJry  
public : 3I( n];  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} EHn!ZrQgh  
pqpsa'  
template < typename Cond > ?#:']q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *f;$5B#^  
} ; dO1 m  
PDA9.b<q0  
E.NfVeq  
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{C]0^6>i  
最后,是那个do_ ';Nc;9  
.txtt?ZF2  
yy8BkG(  
class do_while_invoker K\xM%O?  
  { XBCHJj]k  
public : r^C(|Vx  
template < typename Actor > DGCvH)Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l6w\E=K  
  { >\pF5a`  
  return do_while_actor < Actor > (act); P (7el  
} Qfy_@w]  
} do_; z,m3U(  
_oBx:G6E  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]] 0M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eF{uWus  
最后来说说怎么处理break和continue v+Y^mV`|  
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。 AU`z.Isf  
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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