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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda eUP.:(E  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JJ\|FZ N  
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, e UMOV]h  
-4du`dg  
\;&WF1d`ac  
pVgzUu7  
  class filler \\Ps*HN  
  { #R2wt7vE  
public : iTTUyftHT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W"j&':xD  
} ; JC| j*x(k/  
W&E?#=*X  
:x"Q[079  
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: b CWSh~  
* E$&  
38<!Dt+S(,  
xgsEJE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fuRCM^U(  
9FB k|g"U)  
+OSF0#bj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +<#0V!DM  
Zy !^HS$  
\0gU)tVZ  
zx:Qz  
二. 战前分析 dk<) \C"  
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。 W=zHD 9  
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 }<m'Nkz<X  
v|DgRPY  
y8oqCe)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zfS0M  
  /* --------------------------------------------- */ N %;bV@A9  
vector < int *> vp( 10 );  ! @EZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 62L,/?`B$  
/* --------------------------------------------- */ jVA|Vi_2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  {yXpBS  
/* --------------------------------------------- */ 90R z#qrI*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7$"{&T  
  /* --------------------------------------------- */ 4KSZ;fV6/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;UU`kk  
/* --------------------------------------------- */ jtS-nQ|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FU]jI[  
p./9^S  
B=vBJC)  
V)|]w[(Y  
看了之后,我们可以思考一些问题: [S Jx\Os  
1._1, _2是什么? X*'i1)_h  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [g<rzhC~=  
2._1 = 1是在做什么? } O:Y?Wq^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ks3ydHe`  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 n-djAhy  
3^!Y9$y1  
l~",<bTc  
三. 动工 6*W7I- A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _k'?eZB  
4%refqWK  
@Z}TF/Rx4  
' ozu4y  
template < typename T > ^T>P  
class assignment %s&"gWi  
  { :v$][jZ2  
T value; nF"NXYa  
public : 5t=7-  
assignment( const T & v) : value(v) {} msf%i!  
template < typename T2 > @$G{t^&os  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ms>CO7Nvy  
} ; 3UR'*5|'  
-] @cUx  
q8m[ S4Q]g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >6X$iBb0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JE~;gz]  
~<.%sVwE  
Vi 9Kah+  
xLN$!9t  
  class holder 3ncL351k  
  { \+iZdZD  
public : rS|nO_9f  
template < typename T > ~DJILc  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uW 7Yem&  
  { >f\$~cp  
  return assignment < T > (t); uO^,N**R#  
} 7T69tQZ<  
} ; E'g?44vyw  
. DrGr:UW  
>;s!X(6 b  
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: u{J\X$]  
lZ'ZL*  
  static holder _1; Xd 5vNmQn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c3aBPig\D  
rbw~Ml0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y8.3tp  
而不用手动写一个函数对象。 +o3 ZQ9  
9z'(4U  
)\PPIY>iP  
qk}Mb_*C)  
四. 问题分析 z*ly`-!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 D~Rv"Hh  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Tebu?bj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '/U%-/@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 VX6M4<8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <^n@q f}  
wn Q% 'Eo  
五. 问题1:一致性 nN'>>'@>  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| !Bu=?gf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 O-uf^ S4  
JTcE{i  
struct holder boeIO\2}P0  
  { w+][L||4c  
  // D b&= N  
  template < typename T > -n"7G%$M  
T &   operator ()( const T & r) const w678  
  { ?{]"UnyVE*  
  return (T & )r; Yc`PK =!l  
} INNTp[  
} ; WQ1K8B4  
bMGU9~CeJ  
这样的话assignment也必须相应改动: 6[T)Q^0`  
Ue&I]/?;$  
template < typename Left, typename Right > |Duf 3u  
class assignment EUmbNV0u  
  { -~NjZ=vPh  
Left l; k &6$S9  
Right r; SYYg 2I  
public : ? 4v"y@v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k=  
template < typename T2 > GLiD,QX<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } GhC%32F  
} ; ;s^F:O  
_]Y9Eoz  
同时,holder的operator=也需要改动: vSv:!5*  
j"Z9}F@  
template < typename T > '>Uip+'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?WBA:?=$58  
  { 9jJ:T$}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AVO$R\1YR  
} {C'9?4&  
S<o\.&J  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2PViY,V|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 F*_ytL  
83pXj=k<  
return l(rhs) = r; rodr@  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 AiUK#I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *?R<gWCF  
^K?Mq1"Db  
template < typename Tp > AcIw; c:  
class constant_t +nKf ^rG  
  { JQ<9~J  
  const Tp t; 4mci@1K#^  
public : U&OE*dq  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `{+aJ0<S  
template < typename T > >U6 2vX"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X8~gLdv8  
  { I,7n-G_'  
  return t; oLc  
} FQBAt0  
} ; ~+&Z4CYb  
4*?JU v  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9t"/@CH{  
下面就可以修改holder的operator=了 NaC}KI`  
QN8.FiiD  
template < typename T > ~+anI  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ixr#zt$T-G  
  { icXeB_&cS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gVN&?`k*?  
} F2C v,&'  
)(DX]Tr`  
同时也要修改assignment的operator()  c.Do b?5  
K)nn;j=  
template < typename T2 > j9 O"!9$vQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e"]DIy4s  
现在代码看起来就很一致了。 tS sDW!!M  
#RTiWD[o  
六. 问题2:链式操作 _Bq[c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q:3HU<  
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^,\ ,-m  
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。 /F_(&H!m  
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。 q":0\ar&QT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T UO*w  
]oE:p  
template < typename T > *v0}S5^ /"  
struct result_1 89l{h8R  
  { T]y^PT<8?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r1AG1Y  
} ; `t Zw(Z=h  
}Oe9Zq  
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: tRmH6  
^<v]x; 3  
template < typename T > S1E=EVG  
struct   ref $LJCup,1"  
  { *S\/l-D  
typedef T & reference; :'K%&e?7s  
} ; $#HUxwx4  
template < typename T > B$&&'i%  
struct   ref < T &> Z)dE#A_X  
  { ;`}b .S =n  
typedef T & reference; 0|OmQ\SQ  
} ; #( o(p  
[a\>"I\[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RtScv  
BV512+M  
template < typename T > -:  8[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gs9VCaIa  
  { @1tv/W  
  return l(t) = r(t); A"no!AN  
} JTfG^Nv>K  
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。 U Y')|2y 5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6dQ]=];  
.+2@(r  
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 _sI\^yZd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YfUUbV  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :Wmio\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \ 0aa0=  
最后的布局是: Q\{$&0McF  
                Add `'}c- Q  
              /   \ +,A7XBn  
            Divide   5 :P: OQ[$  
            /   \  mIkc +X  
          _1     3 vGI?X#w3  
似乎一切都解决了?不。 [;qZu`n>  
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。 1,(uRS#bk  
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。 _do(   
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: DgRA\[c  
G8Sx;Xi  
template < typename Right > k5TPzm=y{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X7{ h/^  
Right & rt) const ;sfk@ec  
  { O"~BnA`dJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rhvTV(Bz  
} Hpq?I-g<^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 d}_%xkC  
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。 nk-V{']  
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。 [I4&E >  
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。 c&u~M=EW  
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。 J<=k [Q  
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? iJem9XXb  
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: ;'xd8Jf  
=EdLffU[J  
template < class Action > v %GcNjZk5  
class picker : public Action /8tF7Mmr  
  { A3c&VT6Q  
public : 6<+8[o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (N`x  
  // all the operator overloaded d@0&  
} ; *m 9,_~t  
[sweN]b6F  
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;,>Fv  
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: s2M|ni=  
R8YA"(j!L  
template < typename Right > h!UB#-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L2m~ GnP|?  
  { u=9)A9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a<ztA:xt|1  
} 2*9rhOK*  
yHt `kb2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nlaeo"]  
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。 ECF \/12  
Vs~!\<?  
template < typename T >   struct picker_maker }ikJ a  
  { SB\T iH/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %?~`'vYoi  
} ; pu9ub.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Bh*7uNM  
  { y&8kORz;?  
typedef picker < T > result; (XJ0?;js=  
} ; ~76qFZe-  
*g;4?_f  
下面总的结构就有了: -)2sR>`A%  
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。 :KL5A1{  
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。 =zXii{t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qH-':|h7  
至此链式操作完美实现。 H<bK9k)E  
^J_rb;m43  
GVt}\e~"  
七. 问题3 r7=r~3)  
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。 g4fe(.?c,  
ZQQ0}  
template < typename T1, typename T2 > f}U@e0Lsb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e-.s63hm  
  { "G,$Sqi@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); MEZc/Ru-[  
} =9@t6   
98^o9i  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: (hv>vfY@  
5gnmRd  
template < typename T1, typename T2 > >84:1 `  
struct result_2 P-c<[DSM'I  
  { g0 NSy3t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [#hoW"'Q9  
} ; _Bhm\|t  
qe\JO'g#e  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? m:A1wL4c6  
这个差事就留给了holder自己。 GI40Ztms  
    y8QJ=v* B  
K)d]3V!  
template < int Order > <R>%DD=v^  
class holder; b08s610fk  
template <> x!@P|c1nKC  
class holder < 1 > Y']D_\y  
  { v1Wz#oP  
public : 1 6N+  
template < typename T > /5Zt4&r  
  struct result_1 MU/3**zoW  
  {  !Hp H  
  typedef T & result; !^EdB}@yS  
} ; ]@D#<[5\  
template < typename T1, typename T2 > %Z#s9QC  
  struct result_2 39+6ZTqx  
  { g.re`m|Aj  
  typedef T1 & result; I/ q>c2Pw$  
} ; ^&mJDRe  
template < typename T > 0Zq jq0O#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #^FDFl  
  { ILQB%0!  
  return (T & )r; ozr82  
}  T.{sO`  
template < typename T1, typename T2 > 'QrvkQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `43X? yQ  
  { ZLRAiL  
  return (T1 & )r1; ].C4RH  
} jg7 WMH"`  
} ; }&{z-/;H  
I3wv6xZ2  
template <> w6 x{ <d  
class holder < 2 > m)aNuQvy:Z  
  { :Vyr8+]  
public : kA1C&  
template < typename T > D<35FD,  
  struct result_1 ue;o:>G  
  { m.K@g1G  
  typedef T & result; apxY2oE&  
} ; P}kp_l27  
template < typename T1, typename T2 > ?B!=DC@?H  
  struct result_2 A&:i$`m,  
  { 7kZ-`V|\.  
  typedef T2 & result; s^n}m#T  
} ; k]<E1 c/  
template < typename T > .9Y,N&V<H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :172I1|7  
  { UJWkG^?  
  return (T & )r; 8.'[>VzBL  
} q|23l1 PI  
template < typename T1, typename T2 > 1JIo,7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z.]=u(=a  
  { A"`^A brm  
  return (T2 & )r2; |QI FtdU5T  
} 3bGJ?hpp  
} ; MzY~-74aF  
_ `RCY^t  
 d Xiv8B1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 PU6Sa-fQ2,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Hik :Sqpox  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E_[)z%&n2  
*61+Fzr  
return l(i, j) = r(i, j); q*^F"D:?k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4%3R}-'mh  
S-8wL%r  
  return ( int & )i; 2K Um(B.I  
  return ( int & )j; RKY~[IQ,  
最后执行i = j; 9EE},D  
可见,参数被正确的选择了。 P9\!JH!  
.K n)sD1  
`a!:-.:v  
!p4y@U{  
p..O;_U  
八. 中期总结 (|F} B  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: c)HHc0KD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9b/7~w.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )tRqt9Th*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l|O)B #  
|Mm9QF;iA  
H</Mh*Fl2G  
99\;jz7  
^zMME*G  
A@W/  
九. 简化 /ox9m7Fz7  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 U%7| iK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b~1]}9TJ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }nQni?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (L{Kg U&{$  
  +-*/&|^等 XM+o e0:[  
2. 返回引用。 I.M@we/bR}  
  =,各种复合赋值等  b* QRd  
3. 返回固定类型。 /%#LA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =` b/ip5  
4. 原样返回。 #DN5S#Ic  
  operator, {x+"Ru~7,  
5. 返回解引用的类型。 ^+ hJ& 9W  
  operator*(单目) m5G9 B-\?  
6. 返回地址。 TJB) ]d<  
  operator&(单目) O%g%*9  
7. 下表访问返回类型。 X/ \5j   
  operator[] g `)5g5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lE8M.ho\  
  operator<<和operator>> 0{8^)apII  
AF=9KWqf  
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。 0u?{"xH{+}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: yC]xYn)  
GAZw4 dz  
template < typename Left > C^o9::ER  
struct value_return ;Jn"^zT  
  { HOn,c@.9Y  
template < typename T > C/JeD-JG  
  struct result_1 S~8w-lG!  
  { &?],uHB?d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |r]f2Mrm  
} ; urlwn*!^s  
(|6Y1``  
template < typename T1, typename T2 > p m4g),s  
  struct result_2 v{N4*P.0T  
  { Y1?"Ut  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eYER "E  
} ; [|=#~(yYQ  
} ; CDy *8<-&  
/D]V3|@E  
X"hoDg  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sG/mmZHYzr  
9(9+h]h+3  
下面我们来剥离functor中的operator() .%.kEJh`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: JJ50(h)U  
$a.!X8sHB.  
return l(t) op r(t) GwOn&EpY!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BEQ$p) h  
return op l(t) 8sDbvVh1F  
return op l(t1, t2) ZfpV=DU  
return l(t) op r((2.,\Z  
return l(t1, t2) op B@:c 8}2.  
return l(t)[r(t)] K/2k/\Jk[_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d6$,iw@>^  
14[+PoF^A  
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: `]Uu`b  
单目: return f(l(t), r(t)); }@6/sg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2(-J9y|  
双目: return f(l(t)); ?P+n0S!  
return f(l(t1, t2)); z/JoU je  
下面就是f的实现,以operator/为例 ArFsr  
Kk}|[\fW  
struct meta_divide m3apeIEi[  
  { h\oAW?^  
template < typename T1, typename T2 > u,zA^%   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) x>>#<hOz[  
  { 'IorjR@ 40  
  return t1 / t2; FS3MR9  
} x[mxp/ /P  
} ; I9! eL4e  
K3jPTAw=#  
这个工作可以让宏来做: c+6/@y  
02Ftn&bi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m=^`u:=  
template < typename T1, typename T2 > \ j>2Jw'l;?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jWn!96NhlL  
以后可以直接用 -_m>C2$6x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6.o8vC/PZ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 &GF|Rr8NXs  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) bIFKP  
l7 +#gPA  
Di[}y;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ZZkxEq+D  
bYuQ"K A$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0_}^IiG  
class unary_op : public Rettype wq[\Fb`  
  { [0_JS2KE  
    Left l; 2Xu?/yd  
public : &1O!guq%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9Tgl/}q)  
/5:f[-\s  
template < typename T > ]L'FYOfrpx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U({20  
      { H-?wEMi)*u  
      return FuncType::execute(l(t)); h'i8o>7  
    } W\(u1>lj  
63s<U/N  
    template < typename T1, typename T2 > +N161vo7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?[$=5?  
      { BrW1:2w >\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;2o+|U@  
    } @/S6P-4  
} ; IrAc&Ehul  
<@B zF0  
"[`.I*WNo  
同样还可以申明一个binary_op 'C l}IDF  
81\$X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f@ &?K<  
class binary_op : public Rettype MA:2]l3e  
  { Hpo/CY/  
    Left l; 0-)D`s%  
Right r; 87/!u]q  
public : T&?0hSYt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h[5<S&  
?)B"\#`t  
template < typename T > ?e? mg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hx}K w S  
      { -qki^!Y?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Km~\^(a '  
    } ya81z4?  
1B;-ea  
    template < typename T1, typename T2 > *. H1m{V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xS~O Acxg  
      { (Bta vE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5lp L$  
    } L*ZC` .h  
} ; {x{/{{wzv  
Yp8~wdm  
/h4 ::,  
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 pRsYA7Ti  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <Sxsmf0"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >".,=u'  
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。 ]J^ 9iDTTA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .s4hFB^n  
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。。。 U] 2fV|Hn  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 < bHu9D  
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) UWdPB2x[  
下面是修改过的unary_op @PXb^x#k  
G)(\!0pNZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4<S*gu*W  
class unary_op PZ/gD  
  { %G%##wv:  
Left l; *7"R[!9  
  > ,L'A;c}  
public : Oeo:V"  
H].G%,2'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UcCkn7}  
s*R \!L  
template < typename T > JPS7L}Kv  
  struct result_1 MCamc  
  { {VC4rA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {(}Mu R  
} ; r7tN(2;5  
;H#'9p,2  
template < typename T1, typename T2 > :@PM+[B|Q  
  struct result_2 sPCp20x:y8  
  { Z+!3m.q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -e=p*7']  
} ; 2Wlk]  
!HA[:-JCz  
template < typename T1, typename T2 > +"Pt?k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m178S3  
  { 0G/VbS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #C?T  
} 7s%DM6li 6  
C24[brf  
template < typename T > gY AXUM,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .p%p_  
  { /^~3Ib8Fw+  
  return OpClass::execute(lt(t)); lAsDdxB`  
} +w Oa  
,63hO.4M  
} ; t&UPU&tY  
I xT[1$e  
; Xy\7tx  
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 uLYz!E+E  
好啦,现在才真正完美了。 Q)\7(n  
现在在picker里面就可以这么添加了: EG5'kYw2  
$'3`$   
template < typename Right > X{rw+!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const q!#e2Dx  
  { vjG: 1|*e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Hz$l)g}U  
} \1 4"Bgj1  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4[z a|t  
;dl>  
r}OK3J  
\oF79   
 ^o+}3=  
十. bind @R= gJ:&a  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 hd~X c  
先来分析一下一段例子 v\*43RL  
jsS xjf;O  
qr%9S dvx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "J]_B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @Md%gEh;&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :.['e`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^Ye i9bXl  
我们来写个简单的。 "}UJ~ j).  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #Ag-?k  
对于函数对象类的版本: ko2Kz k  
Ghgx8 ]e  
template < typename Func > I]P'wav~O  
struct functor_trait J=4R" _yo  
  { u-Pa:wm0-  
typedef typename Func::result_type result_type; o.t$hv|  
} ; O"4Q=~Y  
对于无参数函数的版本: qG7^XO Ws-  
A87JPX#R?  
template < typename Ret > ryzz!0l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c0]^V>}cl  
  { 7N"$~UfC  
typedef Ret result_type; ; >3q@9\D  
} ; o{yEF1,c\  
对于单参数函数的版本: k"|4 LPv[  
5T;M,w6DV  
template < typename Ret, typename V1 > ;cl\$TDL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Uw^`_\si  
  { Zrp`91&I  
typedef Ret result_type; 6_/691  
} ; a'w~7y!}  
对于双参数函数的版本: R6HMi#eF  
<}-[9fW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Pg" uisT#>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > brJ _q0@  
  { O(;K ]8  
typedef Ret result_type; Ed9ynJ~)X  
} ; N2uxiXpQZ=  
等等。。。 knX0b$$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6> v`6  
J& }/Xw)  
template < typename Func > Pl<r*d)h  
struct func_return  6\ /x  
  { @cdd~9w  
template < typename T > %3scz)4$  
  struct result_1 R0y={\*B5k  
  { KE:PRX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'EJ8)2  
} ; /*g3TbUs  
WyVFh AuU  
template < typename T1, typename T2 > zu&5[XL  
  struct result_2 (Da/$S.  
  { / <WB%O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; / ]_T  
} ; y0>asl  
} ; 'M185wDdAl  
7P O3{I  
Rkm1fYf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 WS8m^~S@\  
)%x oN<  
template < typename Func, typename aPicker > emOd<C1A  
class binder_1 x/Se /C  
  { [H z_x(t26  
Func fn; 0ZPwEP  
aPicker pk; EZaWEW  
public : fv_}7t7  
{]<l|qK  
template < typename T > zu'Uau  
  struct result_1 Ql a'vcT  
  { j*>+^g\Q6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Kdk0#+xtP  
} ; :S}!i?n  
~C=I{qzF+  
template < typename T1, typename T2 > TSqfl/UI  
  struct result_2 .MkHB0 2N  
  { M3@Wb@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \UM9cAX`  
} ; ^]w!ow41  
y:(OZ%g  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;vvO#3DWM  
p C l[DE  
template < typename T > F>Rz}-Fy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x@I*(I  
  { <l]P <N8^  
  return fn(pk(t)); u Jy1vI  
} YO7Y1(`  
template < typename T1, typename T2 > K: g_M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nq1la8oQ3  
  { }# 'wy  
  return fn(pk(t1, t2)); Kk1591'  
} HQ~`ha.  
} ; %JM:4G|q  
T%~w~stW  
}S51yDVG_  
一目了然不是么? tFt56/4  
最后实现bind zY~  
ZC 7R f  
~Q"3#4l  
template < typename Func, typename aPicker > Bz<T{f  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C,7d  
  { bh|M]*Pq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s.I%[kada  
} >(mp$#+w  
WZO8|hY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 L;zwqdI  
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。 |D+"+w/  
iSu7K&X9q  
十一. phoenix e5G)83[=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )9F-h8 &"  
0+MNu8t  
for_each(v.begin(), v.end(), bA}9He1  
( g^|}e?  
do_ r/zuo6"5  
[ ^Pl(V@  
  cout << _1 <<   " , " c} )U:?6  
] 3/c3e{,!  
.while_( -- _1), 85CH% I#  
cout << var( " \n " ) li'h&!|]  
) ~_opU(;f  
); aX`"V/  
+v.uP [H  
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: FsQeyh>  
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 {y)O ?9q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ws8@y r<R  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <knf^D<"  
$/;D8P5/&=  
nZZNx  
template < typename Cond, typename Actor > JPQWRK^  
class do_while |,3s]b`  
  { n^aSio6  
Cond cd; !v/5 G_pr  
Actor act; 2N*XzVplN  
public : Q#"p6ZmI  
template < typename T > wZ6D\I  
  struct result_1 ~C[p}MED  
  { xxjg)rVuy  
  typedef int result_type; biAI*t  
} ; 2gM=vaiH=  
kFKc9}7W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Mo?eVtZ  
s~e<Pr?yu  
template < typename T > 4 =/5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |vW(;j6  
  { .{+KKa $@G  
  do xz2U?)m;x  
    { 9V&} %  
  act(t); PdiP5S }/  
  } @}[>*Xy%  
  while (cd(t)); Mx9#YJ?t~  
  return   0 ; PWeCk2xH  
} sF9{(Us  
} ; x/~qyX8vo  
cUW>`F( S  
_)|_KQQu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). BGM5pc (ei  
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。 .*XELP=BT  
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。 ?88k`T'EI  
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。 +;z^qn  
下面就是产生这个functor的类: W P7RX|7  
eu=G[>  
:"m~tU3&  
template < typename Actor > |OW/-&)  
class do_while_actor }/tT=G]91  
  { 7$3R}=Z`\q  
Actor act; eC%uu  
public : =5:L#` .  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z4t.- 9(C  
7AwV4r*:  
template < typename Cond > |-Rg].  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =$bJ`GpJ  
} ; fP 1V1ao  
[zXKS |  
;]*V6!6RR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Xge]3Ub  
最后,是那个do_ :`u?pc27Sm  
%=p:\+`VI  
s P=$>@3  
class do_while_invoker Y~I$goT  
  { GMk\ l  
public : k^<s|8Y  
template < typename Actor > TUE*mDRmP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RF3?q6j ,  
  { pypW  
  return do_while_actor < Actor > (act); gut[q  
} DI9hy/T(  
} do_; { 'A`ram  
'iQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &d,chb (  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~nit~ ;  
最后来说说怎么处理break和continue `As| MYv  
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。 D$ X9xtT  
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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