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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *&s_u)b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p6p_B   
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, hI$an%Y(  
A]1](VQ)4  
,b{4GU$3  
<pCZ+Yv E"  
  class filler 3f0RMk$pH  
  { ~9=g"v  
public : TD'1L:mv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} oT OMqR{"  
} ; %0 S0"t  
'tekne  
8I%1 `V  
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: > ewcD{bt  
? T9-FGW  
p)`JVq,H/B  
tP3Upw"U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <?+ \\Z!7  
Ktoxl+I?  
L fhd02  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *:iFhKFU  
JdE=!~\8  
{.v+ iSM  
t5S S]  
二. 战前分析 h1xYQF_`Z  
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。 N]3XDd|q  
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 ==& =3  
]'Bz%[C)  
NeYj[Q~xy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8WMC ~  
  /* --------------------------------------------- */ #~"jo[  
vector < int *> vp( 10 ); iVE+c"c!2&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kAMt8  
/* --------------------------------------------- */ %j yLRT]H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R b'"09)$  
/* --------------------------------------------- */ ,xGkE7=5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); FKPI{l  
  /* --------------------------------------------- */ 9kcAMk1K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i -+B{H  
/* --------------------------------------------- */ HQ"D>hsuU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j:g/[_0s  
"Mth<%i  
'j|;M  
qSON3Iid  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^vUdf.n9  
1._1, _2是什么? 9!tRM-  
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。 |#k1a:  
2._1 = 1是在做什么? <Fi/!  
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。 ZDlMkHJ  
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。 4q2aVm  
YkTEAI|i  
}JS?42CTaV  
三. 动工 xRb-m$B}L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: E=7~\7TE  
J^U#dYd  
*g7dB2{  
> >p3#~/  
template < typename T > tcfUhSz,I  
class assignment uCx\Bt"VI  
  { S>nM&758  
T value; ,`K'qms  
public : VK8 5A  
assignment( const T & v) : value(v) {} QM OOJA  
template < typename T2 > p tMysYT'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vtmvvv  
} ; Pl U!-7  
{A{=RPL  
P'[w9'B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u>}k+8~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^8DC W`V  
_jp8;M~Z  
F9N)UW:w  
M%Ov6u<I8  
  class holder |+%K89W  
  { 0]&~ddL  
public : $w{#o E  
template < typename T > uk16  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W,:*`  
  { |d K_^~;o  
  return assignment < T > (t); UW!!!  
} lf&g *%?1  
} ; ygh*oVHO  
S Bs_rhe  
;a2TONW   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 42mdak}\  
C*=#=.~~{  
  static holder _1; z>~Hc8*]3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?Yxk1Y4ig)  
7Q2"]f,$CQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \f .ceh;!  
而不用手动写一个函数对象。 bmFnsqo  
49cQA$Ad  
zxY  
|d&a&6U:  
四. 问题分析 *22}b.)  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >zVj+  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 6s@'z<Ct  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 GHfsq|*j,Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 UT%^!@u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !q mnMY$  
t0(1qFi  
五. 问题1:一致性 5 ^+> *z  
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?| /2 ')u|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gq!| 0  
1d,;e:=j  
struct holder j'g':U  
  { > -OQk"o  
  // Nw* >$v  
  template < typename T > ND77(I$3s  
T &   operator ()( const T & r) const se2ay_<F+  
  { {fmSmD  
  return (T & )r; q,A;d^g  
} <J!#k@LY]7  
} ; "CX&2Xfe  
*%bQp  
这样的话assignment也必须相应改动: jNBvy1  
EA8K*>'pv  
template < typename Left, typename Right > ;b-Y$<  
class assignment ^^1rjh1I  
  { Q E1DTU  
Left l; eJlTCXeZ|  
Right r; 3!ZndW SHV  
public : :=3Ty]e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }j;*7x8(  
template < typename T2 > %#7Yr(&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S jgjGJw  
} ; (< gk<e*  
gZ8n[zxf6  
同时,holder的operator=也需要改动: H:TRJ.!w2  
ju~js  
template < typename T > Sxa+"0d6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W{B)c?G]  
  { ~ (I'm[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >,wm-4&E  
} nO.RB#I$F  
)2~Iqzc4  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Ev+m+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z:j6AF3;  
b=(?\  
return l(rhs) = r; w,f1F;!q1  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 lky{<jZ%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V~([{  
4EQ-48h17  
template < typename Tp > .sCi9d WR  
class constant_t V/"P};n  
  { ancs  
  const Tp t; ]n _OQ)VO  
public : I@ "%iYL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~?`V$G=?,  
template < typename T > qD0sD2 x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const HE6 kt6  
  { f}qR'ognUu  
  return t; Gpv9~&  
} (CDwl,  
} ; jg%HaA<zO  
\qk+cK;+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 apFY//(yu  
下面就可以修改holder的operator=了 Uskz~~}G  
:.u[^_   
template < typename T > tgz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <Wqk5mR  
  { bLSXQStB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N{rC#A3  
} 8Evon&G59  
4K{<R!2I  
同时也要修改assignment的operator() ':Avh|q3N  
6'E3Q=}d  
template < typename T2 > Teo&V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (^,4{;YQ5  
现在代码看起来就很一致了。 u6tD5Y  
NWx.l8G  
六. 问题2:链式操作 +OM`c7M:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 EdgcdSb7  
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。 lyZ[t PS  
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。 <B"M} Y>_P  
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。 N3O~_=/v?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct UM[<v9NWE  
0{0BL@H  
template < typename T > ^6c=[N$aW  
struct result_1 Pi7IBz  
  { uj 6dP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G3r9@ 2OC  
} ; 01~&H8 =  
&T"X kgU5  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: hqr V {c  
t.f#_C\  
template < typename T > mV\QZfoF  
struct   ref n\CQ-*;l  
  { 6<E4?<O%  
typedef T & reference; 2pu8')'P  
} ; g3*" ^C2=  
template < typename T >  J^"  
struct   ref < T &> BC}+yS \  
  { oz54IO  
typedef T & reference; 8}5dyn{cvE  
} ; ciQG.]  
"j(?fVx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R> r@[$z+  
vbXZZ  
template < typename T > +*Um:}&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Jng,:$sZ  
  { srX" vF  
  return l(t) = r(t); q>JW$8  
} AL(YQ )-Cg  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 %(72+B70R  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <0?h$hf4c  
7J:zIC$u>  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 @#wBK3Ut^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Tno[LP,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kaK0'l2%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G?`x$UU  
最后的布局是: ]gxt+'iAFS  
                Add 8V]oR3'  
              /   \ ?$:;hGO.<~  
            Divide   5 7F=Xn@ _  
            /   \ EKwA1,Xz  
          _1     3 x^s2bb  
似乎一切都解决了?不。 Cq-d,  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -5v2E-  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 HW0EPJ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Ai99:J2k  
Q2 tM~  
template < typename Right > HC'k81Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const DBUhqRfl  
Right & rt) const E Z^eEDZ  
  { 3F/05}d`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]yzqBbV  
} }M9R5!=q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )@%wj;>a  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 GoVB1)  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 )T4%}$(  
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。 H[K(Tt4<&  
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。 hX?rIx  
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? ( Lp~:p  
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: -85]x)JE  
~hJ/&,vH!  
template < class Action > ;THb6Jz/+  
class picker : public Action M!KHBr  
  { 8UA bTqB-  
public : ulcm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8(GH.)I+0  
  // all the operator overloaded Mo4#UV  
} ; <ZF,3~v?  
F0 cde  
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。 %TO=]>q  
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: %D::$,;<<  
^iWcuh_n  
template < typename Right > }8+rrzMUB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kPh;SCr{  
  { R`7v3{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CA0SH{PdW&  
} J2c.J/o  
/U|>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a{?`yO/ 2  
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。 mY}_9rTn|  
+Xb )bfN  
template < typename T >   struct picker_maker dMcCSwYh  
  { AixQR[Ul*c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 95`Q=I|i  
} ; 3 #fOrNU2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  zw13Tu  
  { QQQ3U  
typedef picker < T > result; I|RMxx y;  
} ; jafIKSD]%  
P>*g'OK^!G  
下面总的结构就有了: lkj^<%N"r  
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。 Q}a, f75  
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。 ;(]O*{F7k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 RoL5uha,l  
至此链式操作完美实现。 M"q]jeaM  
=44hI86  
vcsrI8+  
七. 问题3 2>Uy`B|f  
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。 FQV]/  
L&C<-BA/  
template < typename T1, typename T2 > nG0Uv%?{pj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c&A;0**K,  
  { --ED]S 8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5&&6e`  
} $O n  
/}_OCuJJ,  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -jBk  
fS( )F*J  
template < typename T1, typename T2 > ?, dbrQ  
struct result_2 @;T>*_Yhn  
  { RVlAWw(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |FF"vRi8a7  
} ; l7rGz2:?  
~2R3MF.C  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? %]>LnbM>4  
这个差事就留给了holder自己。 @iC,0AK4k  
    a@1 r3az  
? J;*  
template < int Order > %s]l^RZ  
class holder; c=S-g 9J  
template <> LU#DkuIG  
class holder < 1 > Dy>U=(S  
  { ^bVY&iXNu  
public : 5H+S=  
template < typename T >  R~jV  
  struct result_1 .Yl*kG6r  
  { a59l"b  
  typedef T & result; lX)RG*FlTC  
} ; c)N&}hFYC  
template < typename T1, typename T2 > k'_p*H  
  struct result_2 ,n')3r   
  { 8QFn/&Ql$B  
  typedef T1 & result; i.4L;(cg  
} ; v> vU]6l  
template < typename T > Rp#9T?i``[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ivw+U-Mz  
  { $gYy3y  
  return (T & )r; mY+.(N7m  
} 1' #%U A  
template < typename T1, typename T2 > ELF,T (  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &"V%n  
  { &FQ]`g3_@  
  return (T1 & )r1; NNWbbU3wjh  
} $N7:;X"l  
} ; @ 2mJh^cj  
zTFfft<  
template <> !fFmQ\|)4S  
class holder < 2 > 69Y>iPRU  
  { :#M(,S"Qq  
public : UX-l`ygl  
template < typename T > 8]DN]\\o  
  struct result_1 mp_(ke  
  { |"[[.Adw9"  
  typedef T & result; |51z&dG  
} ; )^&,[Q=i  
template < typename T1, typename T2 > M2[ywab  
  struct result_2 ulnG|3A9  
  { O/gBBTB  
  typedef T2 & result; sLx!Do$'  
} ; %4Nq T  
template < typename T > RvL-SI%E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dAOmqu, 6  
  { bSW!2#~  
  return (T & )r; 8G?{S.%.  
} u~X]W3  
template < typename T1, typename T2 > >x%Z^ U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >+v)^7c  
  { oa:GGW4Q  
  return (T2 & )r2; AT^?PD_  
} &i`\`6 q  
} ; e+"r L]  
opz.kP[e,  
H6<\7W89y  
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> >。 uJ S+;H  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YW@Ad  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6gS<h \h0  
=bUVGjr%96  
return l(i, j) = r(i, j); !<"H73?fl  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -9"hJ4  
f-5vE9G3y7  
  return ( int & )i; ^>?gFvWB%  
  return ( int & )j; 5 ^}zysY`  
最后执行i = j; Im{I23.2  
可见,参数被正确的选择了。 _oxc~v\<  
EP#3+B sH  
OQ<|Xd I$  
@DT${,.49  
89F^I"Im(  
八. 中期总结 dMsX}=EI<  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: '?+q3lps  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Aa* UV6(v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M*)}F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B7qm;(?X&  
+{ QyB  
umXa   
g/+P]c6/  
8U B-(~  
mDmy637_  
九. 简化 zBWn*A[4  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {z?e<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'xAfcP[^  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: clQN@1] M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7O{c>@\  
  +-*/&|^等 /?l@7  
2. 返回引用。 P@ '<OI  
  =,各种复合赋值等 RE]u2R6Y  
3. 返回固定类型。 bet?5Dk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }E$^!q{  
4. 原样返回。 wy&s~lpV,7  
  operator,  \p"`!n  
5. 返回解引用的类型。 b_*Y5"(*  
  operator*(单目) C7&4,],  
6. 返回地址。 R;6(2bTN6  
  operator&(单目) 6\(wU?m'/  
7. 下表访问返回类型。 xW*L^97 ;  
  operator[] MyZ@I7Fb,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZbJzf]y:6  
  operator<<和operator>> XGZ1a/x;s  
XW6Ewrm=vT  
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。 Y5fwmH,a-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S?nXpYr  
uzL)qH$b  
template < typename Left > #_{3W-35*  
struct value_return HK>!%t0S  
  { t^. U<M  
template < typename T > c@)k#/[[b  
  struct result_1 ^w4FqdGM  
  { xZt]s3?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~4o2!!^tI  
} ; <Yfk7Un  
XA} !  
template < typename T1, typename T2 > ']1j M n  
  struct result_2 )'(7E$d  
  { gQf'|%)AJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; hA6!F#1  
} ; O<l_2?S1  
} ; M(o?I}  
l)`bm/k]V  
y4s]*?Wz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1]#qxjZ~  
]O s!=rt  
下面我们来剥离functor中的operator() ),5^bl/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <R>qOX8  
9RwD_`D(MN  
return l(t) op r(t) HF}%Ow  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H27_T]\  
return op l(t) TI:-Y@8  
return op l(t1, t2) T1?fC)  
return l(t) op s=Pwkte  
return l(t1, t2) op $-Q,@Bztq  
return l(t)[r(t)] dK,j|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0EfM~u  
,g%2-#L%  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: {E!ie{~  
单目: return f(l(t), r(t)); 8C4DOz|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QbqEe/*$_  
双目: return f(l(t)); }X94M7+->  
return f(l(t1, t2)); qczGv2%!  
下面就是f的实现,以operator/为例 "NSm2RU3  
QkUq%}_0  
struct meta_divide NxVqV5 '  
  { j[Uul#  
template < typename T1, typename T2 > oEvXZ;F@.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q PgM<ns  
  { :P<} bGN  
  return t1 / t2; m&jh7)V  
} Y~(#_K  
} ; to9 u%d8  
k$?zh$  
这个工作可以让宏来做: 8r(S=dA  
c?5e|dZz  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ L=ZKY  
template < typename T1, typename T2 > \ K.G}*uy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F`-|@k  
以后可以直接用 w;}pebL:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;1^_ .3  
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 eZR{M\Q  
(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。。。) wQJY,|.  
 UN[rW0*  
" jly[M}C  
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 5$0@f`sj  
H2`aw3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xM}lX(V!w  
class unary_op : public Rettype vs;T}' O  
  { |H 0+.f;  
    Left l; Fp..Sjh 6  
public : q:@$$}FjL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %k @"*  
%YLdie6c  
template < typename T > .^8 x>~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $]EG|]"Ns  
      { 6f/>o$  
      return FuncType::execute(l(t)); |k3ZdM  
    } Q-fi(UP  
8nw_Jatk1  
    template < typename T1, typename T2 > .t|vwx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U`sybtuBP'  
      { VU`aH9g3(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ykc$B5*  
    } tK{2'e6x  
} ; = 7pLU+ u  
FI{9k(  
,5Jq ZD  
同样还可以申明一个binary_op #n5q$  
k/hE68<6i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CS2AKa@`  
class binary_op : public Rettype l/0TNOA  
  { 26un=  
    Left l; 0@z=0}0Z  
Right r; w%;Z`Xn&u  
public : ORk8^0\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p>7 !"RF:U  
*#{[9d  
template < typename T > ';4DUh p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n_vopDMm  
      { 2 >G"A  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ycB>gd  
    } [ah%>&u  
HV ab14}E  
    template < typename T1, typename T2 > j*aN_UTr3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >:%YAR`  
      { fM,U|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /Hb'3,jN  
    } g-j`Ex%  
} ;  Ub(zwR;  
94Mh/A9k  
9Y&,dBj+  
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 a.QF`J4"'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zbn0)JO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !^BXai/  
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。 L9[? qFp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 95jJ"4a+  
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。。。 e#]=-^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ](c[D9I!8  
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) SOQm>\U'i  
下面是修改过的unary_op <Okk;rj2  
<_&tP=h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 'PTWC.C?9  
class unary_op _=@9XvNM  
  { $$8xdv#  
Left l; 4SSq5Ve<  
  (r,tU(  
public : ];bB7+  
cU7 c}?J<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} KY$6=/?U_  
1HK5OT&  
template < typename T > ~_=ohb{  
  struct result_1 >v^Bn|_/  
  { j.OPDe{LU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,p6X3zY  
} ; s8iJl+Jm  
 L>Bf}^  
template < typename T1, typename T2 > '}h[*IB}5  
  struct result_2 qg?O+-+  
  { Un\h[m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /Y|oDfv  
} ; TUzpln  
vy\;#X!  
template < typename T1, typename T2 > [P`t8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3l"7$B  
  { u1 d{|fF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |Q2H^dU'rQ  
} &z;F'>"  
/]4[b!OTJ  
template < typename T > aW$( lf2;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eKV^ia  
  { NltEX14Af  
  return OpClass::execute(lt(t)); TIlBT{A<  
} b?`8-g  
<*u[<  
} ; &scHyt  
QZ(se  
(5S(CYls  
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 1MV\Jm  
好啦,现在才真正完美了。 ilL] pU-  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1L.H"  
@A6 P[r  
template < typename Right > %9hzz5#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J2VhheL`J  
  { {'P7D4w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H: q(T >/w  
} [H$37Hx !  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 OpeK-K  
5]n5nqz  
c%Ht; sK`*  
WMfu5x7e4  
/=co/}i  
十. bind 8d.5D&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 t. B %7e  
先来分析一下一段例子 +M th+qgw  
|,rIB  
7@"J&><w!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} En%PIkxeR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]h8[b9$<")  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @Q~Oc_z  
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。 b}63?.M{  
我们来写个简单的。 #:"F-3A0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7+';&2M)n~  
对于函数对象类的版本: c0M=T  
X=]FVHV;  
template < typename Func > )+T\LU  
struct functor_trait 'ms&ty*T  
  { 3D>syf  
typedef typename Func::result_type result_type; apQ` l^  
} ; w7}m T3p,)  
对于无参数函数的版本: ]&%_Fpx  
ta\AiHm  
template < typename Ret > _/0vmgQ&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tpp. 9  
  { =9@{U2 =l  
typedef Ret result_type; 3n-~+2l  
} ; 9fR`un)f}  
对于单参数函数的版本: 1+6)0 OH{  
Cw"Y=`  
template < typename Ret, typename V1 > 4kZX$ct}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Iqe=)   
  { Q$Y ]KV  
typedef Ret result_type; ZaYux-0]kF  
} ; 9 A0wiKp  
对于双参数函数的版本: 'B&gr}@4O=  
&`hx   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M]PH1 2Ob  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "@Ir Bi6  
  { "bZ {W(h  
typedef Ret result_type; qzq_3^ 66  
} ; # T_m|LN 7  
等等。。。 j?sq i9#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy '?Fw]z1$  
K4938 v  
template < typename Func > -Bymt[  
struct func_return Z%_"-ENT  
  { [>l 2E  
template < typename T > QT X5F5w  
  struct result_1 w~EBm=v_>  
  { PScq-*^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JD1IL` ta;  
} ;  ;ew j  
<:=}1t.Z  
template < typename T1, typename T2 > B;f\H,/59  
  struct result_2 !.>TF+]  
  { Q _Yl:c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =?fxPT[1K  
} ; r9[{0y!4  
} ; (dZu&  
RK%N:!f q=  
}c/p+Wo  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Uz(Sv:G  
wxw3t@%mNm  
template < typename Func, typename aPicker > hxcRFqX"  
class binder_1 O/EI8Qvm  
  { IK~'ke  
Func fn; ;OjxEXaq  
aPicker pk; x>MrB  
public : Y>v(UU  
bs{i@1$  
template < typename T > [|{2&830  
  struct result_1 nk8jXZ"w  
  { w7d(|`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; CMk0(sztU_  
} ; *7MTq_K(An  
  -58  
template < typename T1, typename T2 > Wp!#OY1?  
  struct result_2 Bn>"lDf,  
  { nff X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yk r5bS  
} ; g *}M;"  
Fy(-.S1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i U3GUsPy  
r)S tp`p  
template < typename T > o/ Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &fH;A X.  
  { tNsiokOm  
  return fn(pk(t)); 'F3cvpc`  
} D vG9(Eh  
template < typename T1, typename T2 > QU0FeGtz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]&l.-0jt  
  { J=QuZwt  
  return fn(pk(t1, t2)); fB .xjp?  
} ~zdHJ8tYp  
} ; Rw8l"`  
M6yzqAh  
[QC<u1/"K  
一目了然不是么? Z4+S4cqnh  
最后实现bind ce3w0UeV  
Gwl]sMJ  
/F#_~9JXG  
template < typename Func, typename aPicker > ""LCyKu   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u~kfz*hz  
  { n/ ]<Bc?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pv/LTv  
} rof&O   
>kK!/#ZA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y*i_Ec\h  
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。 Ln~Z_!  
IB~`Ht8 b  
十一. phoenix uL`6}0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Cso!VdCX  
s{I Xth6  
for_each(v.begin(), v.end(), ~nul[>z  
( `$V7AqX(  
do_ ^.']-XjC  
[ JY$B%R4;]  
  cout << _1 <<   " , " rU^?Z  
] Yc5{M*w  
.while_( -- _1), l5?fF6#j  
cout << var( " \n " ) ,{4G@:Fm  
) 3I|&}+Z6  
); 4}mp~AXy;z  
CHeU`!:  
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: /$]#L%   
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor R~9\mi5^UH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {z":hmt  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N =k}"2_=  
/]0-|Kg+R  
)HLe8:PG~  
template < typename Cond, typename Actor > #. mc+n:I  
class do_while [(%6]L}  
  { ;W ZA  
Cond cd; m@Ziif-A  
Actor act; ,k% \f]a  
public : p#-;u1-B  
template < typename T > TDvUiJm  
  struct result_1 41\r7 BS  
  { m 6V:x/'=  
  typedef int result_type; +kh#Jq.  
} ; 'g3!SdaLF  
Fbvw zZ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )9(Mt _  
v=-8} S  
template < typename T > Vfm (K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &`` dI,NC  
  { f T7Z6$  
  do `R}q&|o7<  
    { axf4N@  
  act(t); .=y-T=}  
  } - v\n0Jt  
  while (cd(t)); iw`,\V&  
  return   0 ; !8cS1(a  
} H l'za  
} ; K YSyz)M}  
BQ&G7V  
u!NY@$Wc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ([Gb]0  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 v%mAU3M  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ze%kP#c6!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `RRC8]l  
下面就是产生这个functor的类: RTHe#`t  
%Se@8d8  
6fP"I_c  
template < typename Actor > v0~'`*|&  
class do_while_actor wUnz D)  
  { ?Hb5<,1u3  
Actor act; p&Os5zw;|  
public : jzRfD3_s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fgmu*\x<  
N>Dr z  
template < typename Cond > 6EHYIN^D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <"Ox)XG3]W  
} ; -\Y"MwIED  
&&(^;+  
v]"W.<B,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 80i-)a\n  
最后,是那个do_ ]u;Ma G=;  
x1g0_&F  
9qhX\, h  
class do_while_invoker 5"x=kp>!d  
  { _$wXHONt  
public : <=]wh|D  
template < typename Actor > 0nz=whS{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const U"Gg ,  
  { =qQH,{]c6  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?CaMn b8  
}  ,\HZIl[8  
} do_; J$9`[^pV  
PS" ,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7~gIOu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4$j7DJ8dj  
最后来说说怎么处理break和continue v[3QI7E3  
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。 1qEpQ.:](  
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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