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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 46ChMTt  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xyV]?~7  
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, <d! 6[,W;  
XtW_  
F$ {4X /9n  
SI_?~Pf3k  
  class filler nVTM3Cz  
  { V4?Oc2mS  
public : hZF(/4Z2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,kE=TR.|  
} ; Tf l;7w.(A  
7|~:P $M  
QN #)F  
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: :0dfB&7  
!fZLQc  
{ y/-:=S)A  
\\iK'|5YG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $h]NXC6J  
RUc\u93n  
*R!]47Y d  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $ 'u \B  
Iv1c4"  
0Q3YN(  
3Q$c'C  
二. 战前分析 0.(Ml5&e  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 <,-,?   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  7kM4Ei  
Qi|?d7k0  
vTcZ8|3e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &?}1AQAYg  
  /* --------------------------------------------- */ thQ J(w  
vector < int *> vp( 10 ); +/Z0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4(sttd_  
/* --------------------------------------------- */ ;(`e^IVf  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~9i qD  
/* --------------------------------------------- */ K051usm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ] j1 vbk  
  /* --------------------------------------------- */ mrReast  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1w) fu  
/* --------------------------------------------- */ cP('@K=p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); UhA_1A'B  
ul$omKI$}  
HYFN?~G  
g`.{K"N>!  
看了之后,我们可以思考一些问题: kpWzMd &RK  
1._1, _2是什么? L B<UC?e  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 wJ(8}eI  
2._1 = 1是在做什么? "_oLe;?$c  
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。 .SBc5KX  
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。 jRwa0Px(  
mOSCkp{<e  
hJ4S3b  
三. 动工 r?]%d!   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #O><A&FrF`  
s%bUgO%&  
cyHhy_~R  
u:eW0Ows"  
template < typename T > [^Q&suy  
class assignment .CvFE~  
  { +|M{I= 8  
T value; 8LeK wb  
public : y* rY~U#3  
assignment( const T & v) : value(v) {} TL]bY'%  
template < typename T2 > `_ 0)kdu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @%%bRY  
} ; e+x*psQ  
GGp{b>E+ #  
0hb/`[Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cPm~` Zd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >z5Oy  
y78z>(jV  
h%/ssB  
#9INX`s-  
  class holder k|l5"&K~.  
  { {Bc#?n  
public : =_uol8v  
template < typename T > ?|)rv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gDMAc/V`l  
  { 6g8M7<og9R  
  return assignment < T > (t); ?&XzW+(X  
} E"ZEo9y@^  
} ; `fLfT'  
S>(z\`1qm  
-S7RRh'p  
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: ` -yhl3si  
cJ2y)`  
  static holder _1; y3Y2 QC(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F],TG&>5  
_J` |<}?t;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); > Z]P]e  
而不用手动写一个函数对象。 #*+;B93 )  
gfx oJihE  
]u~Os<   
W.z$a.<(rF  
四. 问题分析 fHLFeSfH  
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。 aQxe)  
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。 A}gYcc85Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AVU7WU{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $m{{,&}k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 OX`?<@6  
X1O65DMr`g  
五. 问题1:一致性 f>p; siR)  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 3g^IXm:K$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Zb}`sk#  
_dJp 3D  
struct holder ys/`{:w8p  
  { MkkA{p  
  // F{kG  
  template < typename T > rA[nUJ,  
T &   operator ()( const T & r) const f(^33k  
  { ^NY+wR5Sn  
  return (T & )r; <\+Po<)3j  
} fmtuFr^a1  
} ; yY'gx|\  
pb~Ps#"Zg  
这样的话assignment也必须相应改动: PkjT&e)  
-6(h@F%E  
template < typename Left, typename Right > 5sG ]3z+1  
class assignment }R4(B2vup  
  { m2jwqx{G  
Left l; "$# $f  
Right r; :O5Tr03z  
public : G[ ,,L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?Ozk^#H[  
template < typename T2 > i:MlD5 F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l kI8 {  
} ; [^h/(a`  
11PLH0  
同时,holder的operator=也需要改动: [O.LUR;  
MoZU(j  
template < typename T > e|S+G6 :O2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const jn0t-":  
  { |G[{{qZM5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]}jgB 2x7  
} .WxFm@]/\  
Bk\*0B  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Rc$=+K#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "(9=h@@Y"  
wa9'2a1?  
return l(rhs) = r; Ej-=y2j{g  
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。 ;JMOsn}8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /%2:+w  
\Sz4Gr0g3Z  
template < typename Tp > V 22q*/iV  
class constant_t Uh<H*o6e 9  
  { d w|-=~  
  const Tp t; DMy4"2 o  
public : B7NmET4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Lr!L}y9T+  
template < typename T > ,{#RrF e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5JJg"yuY"  
  { !~6'@UYo  
  return t; z:0-aDe M  
} K * xM[vO  
} ; B^E2UNRA  
8A`p  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q g) Af  
下面就可以修改holder的operator=了 AJJ%gxqGq  
>FK)p   
template < typename T > ,Y78Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w*|=k~z  
  { Sn{aHH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n_e}>1_  
} mtiO7w"M\7  
' lQ  
同时也要修改assignment的operator() 3j[w -Lfp  
#n6FQ$l8m  
template < typename T2 > *y":@T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %[+a[/  
现在代码看起来就很一致了。 4GmSG,]  
4]|9!=\  
六. 问题2:链式操作 ~ wJ3AqNC?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wj5qQ]WC  
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。 2 zmQp  
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。 mR!&.R?  
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。 Q6s5#7h'"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Kt/+PS  
iA1;k*) q  
template < typename T > W(]E04  
struct result_1 Mp DdJ,  
  { < e7<t9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; s$2l"|h>B  
} ; LZZ:P  
y~4SKv $  
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: ebl)6C  
q.u[g0h;  
template < typename T > YU ]G5\UU  
struct   ref UIm[DYMS  
  { (}/.4xE  
typedef T & reference; B6Wq/fl/  
} ; #w%a m`+  
template < typename T > $)kBz*C[  
struct   ref < T &> }]Gi@Nh|o  
  { E'Fv *UA  
typedef T & reference; N4Fy8qU;  
} ; ci{9ODN  
5;sQ@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~t.WwxY+  
{8*d;[X50  
template < typename T > ' Z(MV&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )$Dcrrj  
  { N c&i) qh  
  return l(t) = r(t); y . ivz  
} |R &3/bEr  
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。 6S&=OK^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9wDBC~.  
+cE tm  
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 'o#J>a~!9L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: AD!<%h:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 + 8K1]'t$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U`8^N.Snrp  
最后的布局是: I[cV"BDa  
                Add nDoiG#N0  
              /   \ HqnKpZ  
            Divide   5 Vm,f3~  
            /   \ 3Q!J9t5dc  
          _1     3 w$U/;C  
似乎一切都解决了?不。 t}c}@i_c  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ;ow~vO,x  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 7S~9E2N  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: skC|io-Zv  
;([tf;  
template < typename Right > 8#d1}Y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vwqN;|F  
Right & rt) const kUaGok?  
  { mC[U)` ey  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9Qs"X7iH  
} yV+ E;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nTlv'_Y(  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 &T|&D[@  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 u8k{N  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5{d9,$%8&  
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。 #@\NdW\  
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? afP&+ 5t@O  
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: UmD-7Fd  
%&=(,;d  
template < class Action > rJc)< OZjT  
class picker : public Action G=bP<XF  
  { 8HRPJSO~g  
public : l SVW}t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @BHS5^|  
  // all the operator overloaded Sfoy8<j  
} ; rM >V=|9,  
F#}1{$)% /  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 N;`[R>Z~  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: K9qEi{[  
Ignv|TYG  
template < typename Right > U3j~}H.D1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gHh.|PysW  
  { @;n$caw  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VgZaDd;  
} ID)gq_k[8,  
z)Q^j>%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FskJyB[  
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。 >eG&gc@$1$  
8$<AxNR  
template < typename T >   struct picker_maker D>7_P7]y  
  { l;Wy,?p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,<P[CUD&&  
} ; ssJDaf79  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sc $QbOc  
  { #!d^3iB2  
typedef picker < T > result; R$;&O. 5M  
} ; YT(1 "{:  
9X {nJ"  
下面总的结构就有了: UK <DcM~n  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 L5k>;|SA  
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。 (8-lDoW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0-~6} r$  
至此链式操作完美实现。 o? O,nD 6  
^B!?;\4IM  
C8W`Oly:]  
七. 问题3 } @fu~V/  
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+R)P +  
j.'"CU  
template < typename T1, typename T2 > \`p~b(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cJWfLD>2_!  
  { .iN*V|n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `Ig2f$}  
} whm tEY  
-^jLU FC  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 1DlcO>#@  
V-ouIqnI  
template < typename T1, typename T2 > ExP25T  
struct result_2 j]l}K*8(  
  { \;:@=9`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pn%|;  
} ; ^'I5]cRa  
^YJ^+:D(  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ^RyTK|SQ  
这个差事就留给了holder自己。 o`8+#+@f7  
    /e?ux~f|  
HJ1\FO9\  
template < int Order > +$QL0|RL  
class holder; '/Cz{<,  
template <> Ce'2lo  
class holder < 1 > .nF  
  { k q.h\[  
public : vgW1hWmHJ  
template < typename T > Cz);mOb%M%  
  struct result_1 4Z~Dxo  
  { b G5  
  typedef T & result; S@G{|.)2  
} ; pL/.JzB  
template < typename T1, typename T2 > jG(~9P7  
  struct result_2 "gikX/Co=  
  { 5m7Ax] \  
  typedef T1 & result; I nK)O ';  
} ; V\`= "  
template < typename T > 3pv1L~ ZI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L8tLW09  
  { hGo|2@sc  
  return (T & )r; f uN XY-;  
} 34^Cfh  
template < typename T1, typename T2 > 9c % Tv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^t ldm7{_  
  { Bpo68%dx89  
  return (T1 & )r1; Cl.T'A$  
} {5IG3'  
} ; Y4qyy\}  
5YH mp7c-z  
template <> wVJFA1  
class holder < 2 > Ahbu >LPk  
  { X|1YGZJ  
public : HgATH  
template < typename T > ^r :A^q  
  struct result_1 )9jQ_  
  { / lM~K:  
  typedef T & result; (<JDD]J  
} ; :Fd9N).%  
template < typename T1, typename T2 > h}&IlDG  
  struct result_2 PQ"%Z.F"  
  { D=sc41]  
  typedef T2 & result; j"u)/A8*  
} ; M>gZVB,eP>  
template < typename T > T<?BIQz(}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }Q^a.`h  
  { fO(S+}  
  return (T & )r; 4^ 6L])y  
} KmOa^vY1.T  
template < typename T1, typename T2 > xLK0~|_#!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'R'a/ZR`B7  
  { 9:w,@Phe  
  return (T2 & )r2; TC{Qu;`H+U  
} g2<S4  
} ; xi. KD  
V(uRKu x  
!D&MJThNy  
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> >。 kD7(}N8YR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ld?.o/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -fgKSJ7  
i O|,,;_  
return l(i, j) = r(i, j); rg/vxTl  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) azc:C  
Hbc&.W;g7[  
  return ( int & )i; +##I4vP  
  return ( int & )j; NB +O;  
最后执行i = j; 2vQ^519  
可见,参数被正确的选择了。 $QBUnLOek&  
X2?_lZ[\  
a`iAA1HJ  
W(4?#lA2W  
" z'!il#  
八. 中期总结 BQ0\+  
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: R >&/n/l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M F: Eu  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0w. _}C z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S5a<L_  
*v/*_6f*  
:]Qx T8B  
oa !P]r  
:?k=Yr  
Q 9<_:3  
九. 简化 JHH&@Cn  
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=dvc}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >v,j;[(  
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: E}&jtMRUt  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }_;!E@  
  +-*/&|^等  yE,o~O  
2. 返回引用。 r/L]uSN  
  =,各种复合赋值等 &:K?-ac  
3. 返回固定类型。 V <pjR@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) S,RJ#.:F[t  
4. 原样返回。 9W$)W  
  operator, eJp-s" %  
5. 返回解引用的类型。 9'h^59  
  operator*(单目) !OgoV22  
6. 返回地址。 o|q#A3%?  
  operator&(单目) S6tH!Z=(g  
7. 下表访问返回类型。 {o%R~{6  
  operator[] uwA3!5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 TN`:T.B  
  operator<<和operator>> yo?Q%w'Nh  
Ps\^OJR  
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。 s9Z2EjQV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8:fiO|~%  
K.m[S[cy  
template < typename Left >  U~t(YT  
struct value_return ??V["o T  
  { %WN2 xCSf  
template < typename T > !;Nh7vG  
  struct result_1 7*"LW  
  { qG]PUc>j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^T,cXpx|  
} ; c$fM6M }  
= g}yA=.  
template < typename T1, typename T2 > =LnAMl#9  
  struct result_2 ]]3D` F}  
  { -1JHhRr]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u`|fmVI  
} ; \]%U?`A  
} ; Y&:i^k  
5K{h)* *5  
OhEL9"\<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait EdpR| z  
1PSb72h<  
下面我们来剥离functor中的operator() >.\E'e5^C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: PM7/fv*,  
UXHFti/A<  
return l(t) op r(t) HXI}f\6x  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E:k?*l  
return op l(t) 6~>k]G  
return op l(t1, t2) yk{alSF  
return l(t) op C<>.*wlp=  
return l(t1, t2) op 2_X0Og8s[  
return l(t)[r(t)] sf0U(XYQ^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W$S.?[X  
|3m%d2V*hF  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: uL F55:`<  
单目: return f(l(t), r(t)); oVW?d]R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mM.&c5U  
双目: return f(l(t)); e AjtWqg  
return f(l(t1, t2)); T`sM4 VWqU  
下面就是f的实现,以operator/为例 9MxGyGz$  
i;Y^}2   
struct meta_divide `l#g`~L  
  { DAW%?(\,  
template < typename T1, typename T2 > K>y+3HN[6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pdSyx>rJ  
  { *gVv74;;  
  return t1 / t2; ez{&Y>n  
} Lt_]3g o  
} ; Di*>PE@  
6-"&jbvm  
这个工作可以让宏来做: :xCobMs_/  
ny=iAZM>q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F1>,^qyG6  
template < typename T1, typename T2 > \ ^ a:F*<D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c&&UT-Z  
以后可以直接用 #Gx@\BE{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X;h~s:LM  
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 y1X.Mvc  
(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。。。) ~_%[j8o&l  
qv6]YPP  
Kl?1)u3^4  
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 d yd_dK/  
zYgLGwi{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GCHssw~P'v  
class unary_op : public Rettype xX ZN<<f59  
  { S[M$>  
    Left l; \X!!(Z;6A  
public : 0W> ",2|z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Wm 61  
xpz Jt2S  
template < typename T > [z\*Zg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ( C&f~U  
      { R<-KXT9  
      return FuncType::execute(l(t)); &3<]FK  
    } &!ZpBR(  
b11C3TyQT  
    template < typename T1, typename T2 > JS9q'd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8CCA/6  
      { O);V{1P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i&Ea@b  
    } eo!z>9#.  
} ;  BeQJ/`  
eW/Hn  
Ax ^9J)C  
同样还可以申明一个binary_op Go4l#6  
5zU$_M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9V~yK?  
class binary_op : public Rettype -UO$$)Q  
  { o&=m]hKpQl  
    Left l; Ch3##-  
Right r; U/>5C:  
public : EOL03N   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Jy9&=Qh   
3I]5DW %-  
template < typename T > ]#`bYh^y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [{YV<kN  
      { %llG/]q#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l<5!R;?$  
    } j2+&B9 (  
)jg3`I@  
    template < typename T1, typename T2 > (U)=t$=o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XIU2l}g  
      { lG2){){j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gb-n~m[y  
    } a`}-^;}SW  
} ; !T}`h'  
7r>^_aW  
Ex<loVIrP$  
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 I8m(p+Z=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /Mv'fich(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  m{~r6@  
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。 YV+e];s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g& {YHq^+  
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。。。 {z w#My   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 gCmGFQE-f  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) V5=Injs *  
下面是修改过的unary_op <R2bz1!h.  
OA+W$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d/e9LK  
class unary_op 7{6wNc  
  { fy-( B;  
Left l; epQ7@9,Q  
  qFay]V(O|  
public : &kP>qTI^p~  
 M`bK   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q,>AT$|  
mWZV O,t$  
template < typename T >  A/9 wr  
  struct result_1 7JbN WN  
  { #VLTx!5o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'SC`->F4D  
} ; N7|ctO  
6uDNqq  
template < typename T1, typename T2 > s;>jy/o0 s  
  struct result_2 , =#'?>Kq  
  { Ox58L>:0m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EM"YjC)F  
} ; #6JG#!W  
/gxwp:&lY  
template < typename T1, typename T2 > Zvc{o8^z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]1X];x&e  
  { oC[$PPqX#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @hk~8y]rz  
} 6b@:La  
#U^@)g6  
template < typename T > X"yLo8y8$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dD=dPi#  
  { q?`bu:yS  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0 ~VniF^  
} ^*Sb)tu\ W  
j#29L"  
} ; gP`8hNwR  
vuHqOAFNs  
m/<7FU8  
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 'En6h"{  
好啦,现在才真正完美了。 t'^/}=c-  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^dQ#\uy  
TwY]c<t  
template < typename Right > EiSS_Lc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *U8Pjb1  
  { rlgp1>89  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b3W@{je  
} i&RPY bT{  
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。 5EM(3eY^q  
K%.\@l2Cp  
F8f@^LVM/  
+ Uq$'2CT  
u`3J2 ,.  
十. bind 3 cu`U`  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Ab/gY$l  
先来分析一下一段例子 eVS6#R]'m  
V0XQG}  
b|P[\9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @h$cHZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 WL:CBE#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x[zt(kC0+  
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。 P;C3{>G9  
我们来写个简单的。 vWc=^tT   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: . _Bejh  
对于函数对象类的版本: -W<x|ph U  
q,(U8  
template < typename Func > fYBmW')  
struct functor_trait 9KkxUEkW  
  { LB1LQ 0M  
typedef typename Func::result_type result_type; Wxx? iW ,  
} ; {26/SY  
对于无参数函数的版本: j#hFx+S  
gMS-mkZ  
template < typename Ret > 3 - Nwg9 U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Gm~jC <  
  { dI};l  
typedef Ret result_type; V.?N29CA|  
} ; `83s97Sa  
对于单参数函数的版本: fMgB!y"Em  
-^yb[b,  
template < typename Ret, typename V1 > ya.!zGH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *mwHuGbZed  
  { d e)7_pCF|  
typedef Ret result_type; 46OYOa  
} ; "^Y)&<J&  
对于双参数函数的版本: {}RE;5n\['  
PT4Wox9U  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6aRPm%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <pyLWmO  
  { ~$cz`A  
typedef Ret result_type; B >2"O  
} ; ]zK'aod  
等等。。。 B)>r~v]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cAnL,?_v  
Q$u&/g3NvL  
template < typename Func > mCah{~  
struct func_return u_ou,RF  
  { S{wR Z|8U  
template < typename T > #SyF-QZ[1  
  struct result_1 #e)A  
  { 4IfOvAN%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `< _A#@  
} ; 4j+FDc`  
])Rs.Y{Q5  
template < typename T1, typename T2 > VAPRI\uM;  
  struct result_2 `TwDR6&  
  { YD>5zV%!D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,t?c=u\5  
} ; "u^%~2  
} ; f"i(+:la  
(OS -v~{r@  
/6S% h-#\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |W $epOLg  
k%2woHSu&  
template < typename Func, typename aPicker > l}w9c`f  
class binder_1 RgTm^?Ex  
  { o^ Z/~N  
Func fn; B"KDr_,,  
aPicker pk; dRC RB  
public : wMc/O g  
4PdJ  
template < typename T > p=13tQS<  
  struct result_1 P}kBqMM  
  { 5@c/,6l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n@1;5)&k~  
} ; q-? k=RX`  
PH!^ww6  
template < typename T1, typename T2 > (S<Z@y+d  
  struct result_2 kD"BsL*6!  
  { Qk`ykTS!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NWL\"xp `t  
} ; %PF:OB6[|  
={'*C7K)oK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s0D,n1x  
[te9ui%JS  
template < typename T > 3jeB\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A8|DB@ Bi  
  { u V[:e|v  
  return fn(pk(t)); XHN*'@ 77;  
} $!Qv f  
template < typename T1, typename T2 > WF#3'"I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yZHh@W4v  
  { @$:T]N3m  
  return fn(pk(t1, t2)); Nj5V" c  
} %1JN%  
} ; WRdBL5  
*HC[LM  
3P}^Wu  
一目了然不是么? N*mm[F2+F  
最后实现bind O4c[,Uq8~  
85{2TXQ^%=  
Nd;)V  
template < typename Func, typename aPicker > lhk=yVG3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E\$7tXQK6  
  { o x|K2A  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `S)*(s?T  
} sLHUQ(S!  
*- S/{ .&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !k5I#w:  
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。 EdC^L`::  
Jm#mC  
十一. phoenix }Cs. Hm0P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r}>q*yx:  
Tr\6 AN?o  
for_each(v.begin(), v.end(), BdMmeM2h  
( 'c[|\M!u  
do_ $T#yxx  
[  UZ*Yt  
  cout << _1 <<   " , " *m>XtBw.  
] jIvSjlmI  
.while_( -- _1), O,D/& 0  
cout << var( " \n " ) \c1NIuJR  
) 178u4$# b  
); 9y$"[d27;+  
L!>EW0  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: HxE`"/~.7k  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor i!nPiac  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Le?yzf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: SWq5=h  
{J[5 {]Je[  
bdxmJ9a:R  
template < typename Cond, typename Actor > L/+KY_b:*  
class do_while s7 K](T4  
  { q8=hUD%5C  
Cond cd; #Rw9 Iy4  
Actor act; }Ghh%]  
public : Fv!KLw@  
template < typename T > USDqh437  
  struct result_1 mh$Nwr/W:  
  { _+0Q Q{'N  
  typedef int result_type; \9Yc2$dY  
} ; GEd JB=  
e/J|wM9Ak  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x$gVEh*k  
lFZ}.  
template < typename T > 6xC$R q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gX'nFGqud  
  { 5 0KB:1(g  
  do OS{j5o  
    { &pk&8_=f  
  act(t); -~HyzX\cZB  
  } }i\U,mH0_&  
  while (cd(t)); bdBFDg  
  return   0 ; %uUQBZ4  
} s9\HjK*+  
} ; jb'A Os  
CHGV1X,  
xlHC?d0}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3[T<pAZ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ?c7} v  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^6?)EM#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 J|gRG0O9Ya  
下面就是产生这个functor的类: }$wWX}@  
==^9_a^  
+`p@md2L1  
template < typename Actor > 9|K3xH  
class do_while_actor (Z)F6sZ`8  
  { EWZ?q$  
Actor act; \|wUxijJ*,  
public : }z|@X KA#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0D Q\akh  
5;4bZ3e,0  
template < typename Cond > K:_5#!*^98  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; C\RJ){dk  
} ; 'U|Tye i?  
gq`S`  
wusj;v4C4M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fa:V8xa  
最后,是那个do_ jSKhWxL;'  
x./l27}6  
9`8D Ga  
class do_while_invoker 9irT}e  
  { tUXly|k  
public : /ZpwJc`e  
template < typename Actor > @ 5tW*:s  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const BJ,D1E  
  { J.;{`U=:  
  return do_while_actor < Actor > (act); piPx8jT`F  
} ROWrkJI>i  
} do_; 4 >2g&);B  
UU;U,q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2]i>kV/,0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 iI 4XM>`a  
最后来说说怎么处理break和continue qy$1+>f1  
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。 7LZ A!3  
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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