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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Jms=YLIAA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q1STRYb   
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, = PV/`I_h  
;8BA~,4l  
{wcO[bN  
juH wHt  
  class filler yE}BfU {.  
  { 9WOu8Ia  
public : d`85P+Qen|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} sA3UeTf  
} ; k'g$2  
%06vgjOa (  
c& 3#-DNI  
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: <8f(eP\*F  
}~rcrm.   
 QGXQ{  
B "*`R!y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `v~!H\q  
$Y6 3!*  
V`by*s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #XcU{5Qm5  
-/zp&*0gcx  
<>]1Y$^Y  
pL! a  
二. 战前分析 IJ0#iA. T  
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。 7RD$=?oO'  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #K|0lau l  
\04mLIJr9  
Gbn4 *<N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3524m#4&@  
  /* --------------------------------------------- */ Qo.Uqz.C  
vector < int *> vp( 10 ); vGMJ^q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _PV*lK=  
/* --------------------------------------------- */ mW~P!7]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U_l7CCK +  
/* --------------------------------------------- */ G,=F<TnI'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Hng!'  
  /* --------------------------------------------- */ 7D   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  #I;D  
/* --------------------------------------------- */ qcYNtEs*c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y+A{Y  
tfA}`*$s  
%kq ^]S2O  
yc[(lq.^n  
看了之后,我们可以思考一些问题: g,=^'D  
1._1, _2是什么? b~*i91)\  
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。 F?cq'd  
2._1 = 1是在做什么? 5/ * >v  
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。 VRF6g|0;  
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。 t7bqk!6hM\  
SRItE\"Xe  
ei|cD[ NY  
三. 动工 rGQ5l1</  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MxTmWsaW  
]-:1se  
781]THY=  
\Tyf*:_F>  
template < typename T > 1Cv#nhmp  
class assignment 84^[/d;!  
  { E M Q4yK  
T value; dMV=jJ%Y  
public : bK4&=#Zh  
assignment( const T & v) : value(v) {} x,\!DLq:p  
template < typename T2 > Oc~aW3*A(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B6MkF"J<  
} ; %'0&ElQ  
ybE[B}pOeZ  
?}8IQxU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?mU\ N0o  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3;l"=#5  
Yb 6q))Y  
W Y:s gG  
6G}c1nWU  
  class holder B.*"Xfr8  
  { 1"YpO"Rh  
public : AF$\WWrB  
template < typename T > K &dT(U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const DW|vMpU]u  
  { kiX%3(  
  return assignment < T > (t); gu<V (M\  
} C ) ?uE'  
} ; Kt6>L5:94  
c`jDW S  
% O%xpSYr  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: YB5dnS"n  
\bold"  
  static holder _1; 3D_"y Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ){ gAj  
M{E{NK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NXI[q 'y  
而不用手动写一个函数对象。 hcyO97@r  
S-!=NX&C  
0 iR R{a<  
"hPCQp`Tj  
四. 问题分析 <lj\#'G3  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 R ]P;sk5  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 >1ZJ{se  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6P*O&1hv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sS9%3i/>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :1;Q(9:v  
+EkW>$  
五. 问题1:一致性 sV2iITF p  
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?|  ;:OsSq&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 FN?3XNp.  
5I' d PNf  
struct holder QVtM.oi!Q  
  { au$"B/  
  // AVFjBybu9  
  template < typename T > J@]k%h  
T &   operator ()( const T & r) const w4%AJmt  
  { B4Lx{u no  
  return (T & )r; ,S!w'0k|n  
} CW`!}yu%  
} ; f Iy]/  
>emcJVYV`[  
这样的话assignment也必须相应改动: *||d\peQ  
g_z/{1$  
template < typename Left, typename Right > t&}6;z 3  
class assignment y LM"+.?pL  
  { rMp9jG@3   
Left l; /;oqf4MF  
Right r; u #~ ;&D*q  
public : 5<+KR.W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K5k?H  
template < typename T2 > h{_*oBa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0m)&Y FZ[(  
} ; 4l @)K9F  
|/T43ADW  
同时,holder的operator=也需要改动: ?KP}#>Ba@  
>|*yh~  
template < typename T > 'jjb[{g^}}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $$1qF"GF  
  { gQouOjfP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); RiR:69xwR*  
} e;ty!)]  
>EP(~G3u  
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。 4["&O=:d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -JV~[-,  
p]ivf  
return l(rhs) = r; GEe`ZhG,  
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。 J/W{/E>;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: RU&_j* U  
_Qd,VE 8u  
template < typename Tp > o6L9UdT   
class constant_t !')y&7a~  
  { n]N96oD  
  const Tp t; (OmH~lSO.  
public : r;m`9,RW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |vILp/"9=W  
template < typename T > O#_b7i  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <Kt3PyF  
  { >M;u*Go`QO  
  return t; L*JPe"N -e  
} ;>"nn VW  
} ; P Sx304  
g/Wh,f3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i::\Z$L";i  
下面就可以修改holder的operator=了 '2nqHX D  
e3m*i}K}  
template < typename T > A3{0q>CC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const kXc25y'blP  
  { 9uYyfb: ,z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ga0'zo9K  
} OB^Tq~i  
PQ U]l"A  
同时也要修改assignment的operator() ,)fkr]`<  
%f ju G  
template < typename T2 > q/gB<p9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } p{Sh F.  
现在代码看起来就很一致了。 >e&:`2%.  
Y+-xvx :  
六. 问题2:链式操作 6Bt=^~d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <4`eQ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 -1r2K  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 +K$NAT  
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。 C)RBkcb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *"{& FEV  
x?yD=Mq_  
template < typename T > XbXA+ey6  
struct result_1 G^Tk 20*  
  { W/+K9S25  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (pR.Abq  
} ; E]} n(  
.dmi#%W  
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: l!~ mxUb  
$2#7D* Rx  
template < typename T > NgZUnh3{  
struct   ref z1V#'$_5-  
  { 2+"r~#K*  
typedef T & reference; 'mMjjG9  
} ; }_OM$nzj  
template < typename T > fI|[Z+"  
struct   ref < T &> 1|Q vN1?  
  { 5g ;ac~g  
typedef T & reference; d/,E2i{I7  
} ; 8cxai8  
NAFsFngqH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8cWZ"v  
O m'(mr  
template < typename T > v3RcwySk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const V5rp.~   
  { ^]c6RE_  
  return l(t) = r(t); tj1JB%  
} ` %?9=h%  
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。 >^_ bD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8;\sU?  
2WBq  
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 H7g< p"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !u;>Wyd W  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i+vsp@d  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )j&"%[2F  
最后的布局是: F # YPOH  
                Add 'cdN3i(  
              /   \ Iw=Sq8  
            Divide   5 }nx=e#[g%2  
            /   \ T1Ta?b  
          _1     3 *~VxC{  
似乎一切都解决了?不。 o'V%EQ  
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。 Q9?t[ir  
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。 6`H.%zM  
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: xi'>mIT  
h y-cG%f  
template < typename Right > &xS a7FY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pBJAaCGm  
Right & rt) const GH4iuPh]  
  { 5z/Er".P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )@g;j>  
} 2XSHZ|;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zY9 H%  
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。 0Bolv_e  
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。 XSRdqU>Aun  
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。 2%UBw SiqR  
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。 i u]&;  
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? / !xF?OmVd  
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: 6vy7l(%  
 z01>'  
template < class Action > U8QX46Br  
class picker : public Action CnF |LTi  
  { iU2KEqCm  
public : LLAa1Wq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uQ Co6"e  
  // all the operator overloaded WMuD}s  
} ; Mtm OUI&'  
j|_E$L A\  
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。 l}g;'9ZB  
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: (k"_># %  
d5j_6X  
template < typename Right > h#}YKWL  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const arZ@3]X%a  
  { qoU3"8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x8#ODuH  
} l:(Rb-Wy  
8\ha@&p  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ' P"g\;Ij  
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。 [IBQvL  
!fkep=  
template < typename T >   struct picker_maker 3 /6/G}s  
  { ZU2laqa_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R MYP"  
} ; `TKD<&oL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3tS~:6-/  
  { }-<zWI {p  
typedef picker < T > result; qCMl!g'  
} ; ./-JbW  
}ynT2a#LU'  
下面总的结构就有了: E8}+k o  
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。 !b|'Vp^U  
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。 D^F{u Dlb  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3TuC+'`G  
至此链式操作完美实现。 \k8rxW  
keAcKhj  
^U7OMl4Usq  
七. 问题3 VV_l$E$  
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。 B0UJq./`  
ZXb0Y2AVx  
template < typename T1, typename T2 > wdE?SDs  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %'Xk)-+y  
  { &~DTZg Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z'v-F^  
} T6 #"8qz<  
'W. V r4  
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: Z0,~V  
d.<~&.-$  
template < typename T1, typename T2 > k)(Biz398E  
struct result_2 Y;J*4k]  
  { $So%d9k  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J]/}ojW3  
} ; <&!]K?Q9i  
lT8\}hNI+  
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? E">T*ao  
这个差事就留给了holder自己。 VrP}#3I  
    n]CbDbNw7)  
5ua?I9fY  
template < int Order > ,5k-.Md>2*  
class holder; I0= NaZ7  
template <> y>VcgLIB  
class holder < 1 > ekSY~z=/u  
  { i^z`"3#LE  
public : P1zK2sL_  
template < typename T > !E\[SjY@J  
  struct result_1 }qPhx6nP  
  { ?h\mk0[  
  typedef T & result; Bd0eC#UGkQ  
} ; ;^k7zNf-  
template < typename T1, typename T2 > o,Z{ w"  
  struct result_2 *iX e^<6v  
  { N> Jw  
  typedef T1 & result; zzpZ19"`1  
} ; ^+70<#Xc  
template < typename T > " BTE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F 8yF  
  { <|6%9@  
  return (T & )r; > 6CV4 L  
} !3&kQpF  
template < typename T1, typename T2 > WV<tyx9Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Eh8Pwt7C@  
  { 2h~-  
  return (T1 & )r1; f?fKhu2  
} >%b\yl%0  
} ; SqPtWEq@P  
Sq]pQ8  
template <> jB$SUO`*  
class holder < 2 > Do-^S:.  
  { {i{xo2<1"  
public : #~ v4caNx  
template < typename T > H. ,;-  
  struct result_1 h=VqxGC&  
  { M7}Q=q\9  
  typedef T & result; P!g-X%ngo  
} ; X~T/qFS   
template < typename T1, typename T2 > C"<s/h  
  struct result_2 TvhJVVQ+?  
  { N0TeqOi4Y  
  typedef T2 & result; Ibr%d2yS=  
} ; .=R lOK  
template < typename T > !F4;_A`X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JMV50 y  
  { 3 pWM~(#>-  
  return (T & )r; H -t|i  
} 5a`%)K  
template < typename T1, typename T2 > |WQ9a' '  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O_,O,1  
  { $Rtgr{ {;"  
  return (T2 & )r2; o=+Z.-q  
} {+T/GBF-K=  
} ; =jAFgwP\  
lP<I|O=z  
Se^^E.Z,W  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 >wON\N0V_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bi[7!VQf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: W.}].7}h  
9 t:]  
return l(i, j) = r(i, j); BR_TykP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :KE/!]z  
+a)E|(cN  
  return ( int & )i; )$M,Ul  
  return ( int & )j; 5mB]N%rfW%  
最后执行i = j; x-m/SI]_N  
可见,参数被正确的选择了。 Zc5 :]]  
9M$/=>^ Z  
@s* ,xHE  
&_-](w`  
LK7Xw3  
八. 中期总结  $g8}^1  
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: HxwlYx,4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $xW **&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 V^fV7hw<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :- +4:S  
S'i;xL>  
kToOIx  
loOOmHhJ&  
P_4DGW  
L ubrn"128  
九. 简化 cnNOZ$)  
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。 v"lf-c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j'rS&BI G  
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: m2bDHQ+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6qp5Xt+  
  +-*/&|^等 I44s(G1j l  
2. 返回引用。 )/t6" "  
  =,各种复合赋值等 RVM&4#E  
3. 返回固定类型。 PXYE;*d(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {[OwMk  
4. 原样返回。 1 =GI&f2I  
  operator, kA?_%fi1  
5. 返回解引用的类型。 E%pz9gcSx  
  operator*(单目) H oy7RC&  
6. 返回地址。 MgJ5B(c  
  operator&(单目) ]#eh&jw  
7. 下表访问返回类型。 [/9(NUf  
  operator[] 8e:vWgQpL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %vqT#+x  
  operator<<和operator>> C7"HQQ  
?-~I<f ]_  
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。 :{}_|]>K  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .KA V)So"  
EQ >t[ &  
template < typename Left > 05e>\}{0  
struct value_return .[pUuVq]  
  { p8>%Mflf  
template < typename T > k=n "+  
  struct result_1 ^X1wI9V  
  { =4NqjSH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iD_T P  
} ; i57( $1.  
4<gJ2a3  
template < typename T1, typename T2 > W kkxU.xXE  
  struct result_2 o}D![/  
  { y:so L:(F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s (PY/{8  
} ; 4M`Xrfwm'[  
} ; 2i:zz? 'p`  
qu{mqkfN>  
;h=S7M9.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U":"geU  
~"7J}[i 5  
下面我们来剥离functor中的operator() >4)g4~'n!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "'{OIP  
iJnh$jo  
return l(t) op r(t) L|67f4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /bcY6b=:  
return op l(t) mK\aI  
return op l(t1, t2) SMO*({/  
return l(t) op >>V&yJ_  
return l(t1, t2) op P;GprJ`l  
return l(t)[r(t)] %zljH"F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b(&] >z  
otq,R6 ^  
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: ,)$Wm-  
单目: return f(l(t), r(t)); BjZ>hhs!*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P(_(w 9  
双目: return f(l(t)); M&e8zS  
return f(l(t1, t2)); EAyukM2  
下面就是f的实现,以operator/为例 q$>_WF#||  
1n3$V:00  
struct meta_divide Xp^$ E6YFy  
  { :~-i&KNk  
template < typename T1, typename T2 > Xw(3j)xQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2f{kBD  
  { AU`OESSI  
  return t1 / t2; 7A0dl}:  
} O5MDGg   
} ; B9W/bJ6%  
"::9aYd!  
这个工作可以让宏来做: -tP.S1D  
|[WL2<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @_O3&ZK  
template < typename T1, typename T2 > \ gz\j('~-D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K+> V|zKuk  
以后可以直接用 B1,?{Ur  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 32y[  
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 Zd XKI{b  
(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。。。) nKu(XgFv  
%8<2>  
 ;MZbL)  
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 1.dX)^\  
1^sbT[%R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I~k=3,7<  
class unary_op : public Rettype yk#rd~2Z0  
  { ~2 Oc K  
    Left l; sD2Qm  
public : sH@  &*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Hn^sW LT  
]ut?&&*  
template < typename T > s((b"{fFb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ">,K1:(D  
      { !7Uu]m69n  
      return FuncType::execute(l(t)); kaC+I"4c  
    } B[7A  
FvA|1c  
    template < typename T1, typename T2 > `D"1 gD}{A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QX+Y(P`vMK  
      { 'A1E^rl]=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *vD/(&pQ1:  
    } )u Qvt-  
} ; ChVY Vx(  
SZE`J:w  
4K'|DO|dH  
同样还可以申明一个binary_op C=s((q*  
v C-[#]<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T7s+9CE  
class binary_op : public Rettype ZR2\ dH*  
  { l3\9S#3-^  
    Left l; 8_Jj+  
Right r; K"I{\/x@  
public : #4lHaFq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P;>!wU~*  
9<w=),R`8  
template < typename T > rNxG0^k(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ltl]j*yei  
      { 9QZ}Hn`p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5@iy3olP  
    } Sn0Xl3yr  
sB8p( L  
    template < typename T1, typename T2 > %'kX"}N/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +O,V6XRr  
      { Ho>p ^p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QdirE4W  
    } p>!1S  
} ; (\tq<h0  
y]MWd#U  
[ns&Y0Y`t  
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 ^Jn|*?+l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <G&WYk%u*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~V!EtZG$  
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。 :nt}7Dn'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *:(1K%g  
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。。。 M$#+W?m&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 01-p `H+  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) d{?)q  
下面是修改过的unary_op e5FCqNip'  
#%qqL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rdFs?hO  
class unary_op pDP33`OFh  
  { <%he  o  
Left l; rT o%=0P  
  1X Q87~  
public : E8+8{ #f;  
vsjM3=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gp%tMT I1  
Q4#\{" N!  
template < typename T > #T Z!#,q  
  struct result_1 7%W!k zp>  
  { 7Zhli Y1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |_!PD$i-  
} ; {6ajsy5=  
9'D8[p%  
template < typename T1, typename T2 > 0H; "5  
  struct result_2 R,uJK)m  
  { Wnb)*pPP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; < JGYr 4V  
} ; twAw01".  
p0"BO4({{  
template < typename T1, typename T2 > U9bFUK/z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kVy"+ZebK  
  { >>/nuWdpO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "sC$%D<oc  
} \? J=mE@;1  
_CHKh*KHML  
template < typename T > |.^^|@+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VOD1xWrb  
  { % cU-5\xF  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4U_rB9K$  
} o-~-F+mj#  
gGF$M `  
} ; ^.nwc#  
?SBh^/zf  
Kw)C{L5a  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug w;@`Yi.WQ  
好啦,现在才真正完美了。 .0 rJIO  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^XtHF|%0T  
fN~8L}!l  
template < typename Right > +SP! R[a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rjfc.l#v  
  { 4X<Oux*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); FuIWiO(  
} Z#H@BWN7  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 dP$y>%cB  
0%vixR52  
L2:oZ&:u`J  
e,PQ)1  
LPtx|Sx![  
十. bind r9U[-CX:"  
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。 5;r({ J  
先来分析一下一段例子 A{xSbbDk  
y}s 0J K  
4yJ01s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D7 8) 4>X  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z?.:5#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7N&3FER  
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。 EuhF$L1  
我们来写个简单的。 37GHt9l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r>n8`W  
对于函数对象类的版本: h5h-}qBA  
y}.y,\S0  
template < typename Func > P#M<CG9  
struct functor_trait e!O &~#'h}  
  { M$DwQ}Z  
typedef typename Func::result_type result_type; $6qR/#74  
} ; >EPaZp6  
对于无参数函数的版本: pZNlcB[Qn-  
P7M0Ce~iW  
template < typename Ret > ^v()iF !  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \J#I}-a&j  
  { ^/4 {\3  
typedef Ret result_type; *}50q9)/  
} ; iX&Z  
对于单参数函数的版本: 2b vYF ;<r  
6PVlZ  
template < typename Ret, typename V1 > 4jI*Y6Wkz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 476M` gA  
  { >-o?S O(M,  
typedef Ret result_type; KV3+}k  
} ; GLoL4el  
对于双参数函数的版本: lB YS>4~  
{RWahnr{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hU=f?jo/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]7Xs=>"Iw  
  { EV;;N  
typedef Ret result_type; @)FXG~C*  
} ; vErbX3RY2  
等等。。。 aTs y)=N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p)AvG;  
f]^J,L9qz  
template < typename Func > K1qY10F:_  
struct func_return c"jhbH!u4  
  { V3. vE,  
template < typename T > e3bAT.P  
  struct result_1 Lt ZWs0l0  
  { 7i%P&oB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m''iE  
} ; )Q N=>J  
DXw9@b  
template < typename T1, typename T2 > }sm56}_  
  struct result_2 rSzXa4m(  
  { c'VtRE# z~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p5D3J[?N  
} ; yM\tbT/l  
} ; $(!D/bvJ  
NC#kI3{  
2T{-J!k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wN%DM)*k  
q, 19NZ  
template < typename Func, typename aPicker > |R|U z`  
class binder_1 V%Z[,C u+  
  { h3vm< R;  
Func fn; 0L 4]z'5  
aPicker pk; 7cQHRM+1  
public : {yl/T:Bh&  
`~s,W.Eu4  
template < typename T > =Am*$wGI  
  struct result_1 D6 @4  
  { >H]|A<9u(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; g#bfY=C  
} ; 5<>R dLo  
b&_u O  
template < typename T1, typename T2 > Hr64M0V3B  
  struct result_2 HhT8YH  
  { T3PaG\5B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k}owEBsn}  
} ; uR[PKLh  
GqF.T#|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -p]`(S%  
|'>E};D  
template < typename T > _S7M5{U_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t+Q|l&|0  
  { u{dN>}{  
  return fn(pk(t)); R,b O{2O  
} %v6]>FNP'3  
template < typename T1, typename T2 > ]idD&5gd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %W|Zj QI^  
  { U Edl"FwM4  
  return fn(pk(t1, t2)); I]j/ ab7>  
}  ]9l%  
} ; `0i}}Zo  
oew]ijnB  
YnL?t-$Gg  
一目了然不是么? P(gID  
最后实现bind oKqFZ,m[  
`EW_pwZPA  
{83He@  
template < typename Func, typename aPicker > , $F0D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X +  
  { pkMON}"mj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I3y4O^?  
} Bjrv;)XH  
lPSDY&`P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 i(qYyO'  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 @nW(KF  
i{x0#6_Y  
十一. phoenix %}AY0fg?T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V<R+A*gY:  
~{tZ;YZ  
for_each(v.begin(), v.end(), >Ki]8 &  
( {w1h<;MH  
do_ It:QXLi;  
[ f0`rJ?us  
  cout << _1 <<   " , " 5 WNRo[`7  
] }\qdow-  
.while_( -- _1), &JQ@(w  
cout << var( " \n " ) W;9X*I8f8  
) 'f<_SKd  
); ,f""|X5  
[LEh  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Hbj:CViYq  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor #YMp,i  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <$Kv^Y*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \EfwS% P  
blkJm9]v  
&@Gu~)^(  
template < typename Cond, typename Actor > m.g@S30  
class do_while vpw&"?T  
  { "+ JwS  
Cond cd; $}c@S0%P"  
Actor act; UE;) mZ=l|  
public : OU5|m%CmO  
template < typename T > P!&CH4+  
  struct result_1 .F$AmVTN  
  { uM6!RR!~  
  typedef int result_type; j24  
} ; 6G})h!  
x;]{ 8#-z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0\<-R  
r4>I?lD  
template < typename T > 93eqFCF.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p?NjxQLA  
  { L/+J|_J)  
  do ,^Srd20  
    { %H~gN9Vn#@  
  act(t); #\;w::  
  } s7.*o@G  
  while (cd(t)); ; SM^  
  return   0 ; 1 3az [  
} NKh {iSLm  
} ; :|mkI#P.  
:pu{3-n.  
%hb5C 4q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RL)3k8pk  
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。 d*(\'6?  
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。 "8 mulE,  
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。 @{a-IW 3  
下面就是产生这个functor的类: I*R$*/)  
Oydmq,sVe(  
TmZ[?IL,  
template < typename Actor > 6(^9D_"@  
class do_while_actor w1G.^  
  { d iLl>z  
Actor act; lH>XIEj  
public : nEEGO~e  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RUtS_Z&  
XFe7qt;%  
template < typename Cond > pREY AZh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {4q:4 i  
} ; ?7ZlX?D[  
cb,sb^-  
zQ+t@;g1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .O.R  
最后,是那个do_ q,&T$Tw  
Y--8v#t  
[ LDzR7vnf  
class do_while_invoker <%7 V`,*g/  
  { cTTE] ix]  
public : )eMh,r  
template < typename Actor > i?=.; 0[|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x7@HPf  
  { ?zu{&aOX|  
  return do_while_actor < Actor > (act); 28yxX431S  
} jdf@lb=5l  
} do_; lhj2u]yU0S  
r,KK%B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -y.AJ~T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~{Bi{aK2  
最后来说说怎么处理break和continue [![ (h %  
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。 A\.*+k/B  
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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