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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2 \}J*0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qP<D9k>  
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, X<Z(,B  
3X11Gl  
R3l{.{3p2  
zxCx2.7  
  class filler $7c,<=  
  { 3\Q9>>  
public : /e?0Iv" 8>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} dt,Z^z+" E  
} ; d[J_iD{ &  
^ r(My}  
D9A%8o  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: jVQ89vf ~  
f$:SacF  
r{9fm,  
X!^|Tass  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9J?s:"j  
-~lq <M  
xk% 62W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )%MC*Z :^  
i2  c|_B  
O0xqA\  
KNd<8{'.  
二. 战前分析 ByJPSuc D  
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。 0V(}Zj>  
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 Zx_ ^P:rL  
"O<ETHd0  
2~?E'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PWiUW{7z  
  /* --------------------------------------------- */ JHvev,#4  
vector < int *> vp( 10 ); kVs YB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W_JO~P  
/* --------------------------------------------- */ y^`JWs,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y.]$T8  
/* --------------------------------------------- */ X_hDU~5{wC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !Kg ']4  
  /* --------------------------------------------- */ ? \,^>4x?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); usD@4!PoA  
/* --------------------------------------------- */ -Z$u[L [c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); aE 9Y |6  
=!^ gQ0~4  
QO(F%&v++  
!p/?IW+  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?`rAO#1  
1._1, _2是什么? VDbbA\  
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。 v#/Gxk9eX  
2._1 = 1是在做什么? @|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。 QR'#]k;>%  
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。 w"s@q$}]8M  
FZj>N(  
 k-=LD  
三. 动工 aW&)3C2-x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s) shq3O  
[A!w  
>!xyA;  
9"]#.A^Q*  
template < typename T > ()l3X.t,$  
class assignment @|vH5Pi  
  { ^.!jD+=I  
T value; WXY'%G  
public : SI+Uq(k  
assignment( const T & v) : value(v) {} ([dd)QU  
template < typename T2 > @ gWd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Bso#+v5  
} ; Pa{  
j/d}B_2  
Wq1 jTIQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ! I0xq"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment KddCR&  
1d<Uwb>  
C'#)mo_@t  
^0OP&s;"  
  class holder bT^dtEr[  
  { M>]A! W=  
public : l\*9rs:!  
template < typename T > hDW!pnj1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Wjw ,LwB  
  { jRS{7rx%MH  
  return assignment < T > (t); =\WF +r]V  
} r@{TN6U  
} ; LnI  
4?'vP'  
{}$7Bp  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: EyE#x_A  
Z_\p8@3aH  
  static holder _1; w31Ox1>s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 QkdcW>:a7  
hu.o$sV3;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :lcq3iFn  
而不用手动写一个函数对象。 ^!&6 =rb  
E=p+z"Ui  
%'=*utOxy  
zXn-E  
四. 问题分析 o3fc-  
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。 tTLg;YjN  
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。 0 5`"U#`:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lb-1z]YwQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l?U=s7s0?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bx8](cT_  
4VwF \  
五. 问题1:一致性 m0"K^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?| USz~l7Xs  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qUkM No3  
VI&x1C  
struct holder FvxM  
  { _s=H|#l  
  // lD/9:@q\V  
  template < typename T > 'BjTo*TB]Z  
T &   operator ()( const T & r) const ,twx4r^  
  { esqmj#G  
  return (T & )r; Fz%;_%j  
} e"nm<&  
} ; b|d-vnYE  
y2G Us&09  
这样的话assignment也必须相应改动: iAwEnQ3h  
50^ux:Uv+N  
template < typename Left, typename Right >  p+h$]CH  
class assignment D(AH3`*|#  
  { 6}"c4 ^k6  
Left l; dI{DiPho  
Right r; ~|V^IJZ22  
public : 69g{oo  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `t~jHe4!Y  
template < typename T2 > 2s\ClT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } f2i:I1 p("  
} ; 08`|C)Z!  
o}OY,P  
同时,holder的operator=也需要改动: *VZ|Idp  
hH8&g%{2  
template < typename T > $ F2Uv\7=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dZU#lg  
  { iVXt@[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lK0ny>RB  
} o|kykxcq  
5X)8Nwbc  
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。 fK J-/{|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @NiuT%#c  
\CL8~  
return l(rhs) = r; ANM#Kx+  
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。 Ax;[Em?I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  ?Y(  
,QY$:f<  
template < typename Tp > +1ICX  
class constant_t <+roY"  
  { ->sxz/L  
  const Tp t; jx: IK  
public : q< JCgO-F<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }aZuCe_  
template < typename T > ] G&*HMtp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %71i&T F  
  {  \i%'M%  
  return t; HN7CcE+l  
} i5VZ,E^E  
} ; )6OD@<r{  
?[ xgt )  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Hr|f(9xA  
下面就可以修改holder的operator=了 <^5!]8*O  
2{-29bq  
template < typename T > &9L4 t%As  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /( Wq  
  { zBF~:Uc`B  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u_(~zs.N]  
} ;tjOEmIiU  
"o5]:]h)  
同时也要修改assignment的operator() [jMN*p?  
hsC T:1i  
template < typename T2 > ]juPm8eF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X3.zNHN5  
现在代码看起来就很一致了。 Fc~G*Gz~Z|  
nf.Ox.kM)  
六. 问题2:链式操作 -@pjEI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 VW-qQe  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 B~p%pT S+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 !J$r|IX5  
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。 FlqGexY5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @!sK@&ow@%  
d54iZ`  
template < typename T > @(t3<g  
struct result_1 =+zDE0Qs  
  { smP4KC"I(d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *_(X$qfoW  
} ; |7qt/z  
iQ'*QbP'Z  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: pRd.KY -<  
z$~x 2<  
template < typename T > o`bch? ]  
struct   ref xye-Z\-t  
  { g6GkA.!X$  
typedef T & reference; %~u]|q<{  
} ; ^P) f]GQx  
template < typename T > D|- ]<r1"  
struct   ref < T &> L5&M@YTH  
  { #@R0$x  
typedef T & reference; B `(jTL  
} ; Q+:y  
] ; w 2YR  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: P`Np +E#I  
%Bs. XW,  
template < typename T > 2~4:rEPJ:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const AZj&;!}  
  { }A)\bffH  
  return l(t) = r(t); A;oHji#*  
} UcRP/LR%C  
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。 FK%b@/7s~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^HKXm#vAB  
aJu&h2 G  
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 iC"iR\Qu  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: LrB 0x>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r&gvP|W%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @X==[gQ  
最后的布局是: q+ax]=w  
                Add w#A)B<Y/"  
              /   \ (MwRe?Ih  
            Divide   5 ,}oAc  
            /   \ ;Afz`Se1@  
          _1     3 p~D}Iyww1_  
似乎一切都解决了?不。 djd/QAfSC  
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。 {}O~tf_  
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。 P}R:o   
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: -ng1RA>  
mRk)5{  
template < typename Right > +QChD*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #:K=zV\  
Right & rt) const F/5&:e?( )  
  {  :eN&wQ5q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tsXKhS;/w  
} + G@N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zl0{lV  
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。 Ak'=l;  
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。 _imuyt".+  
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。 { bj!]j  
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。 #<{v~sVp&  
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? MIMC(<   
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: X/5m}-6d]  
`#""JTA"  
template < class Action > i]8O?Ab>?  
class picker : public Action zakhJ  
  { 2W AeSUX  
public : .-gJS-.c  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D,#UJPyg  
  // all the operator overloaded H$![]Ujq  
} ; ,i>`Urd  
Bf{u:TCK  
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。 7;>|9k  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: q lc@$  
!eX0Q 2  
template < typename Right > i%2u>N i^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const GVY7`k"km  
  { Q,U0xGGz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D An2Pqf  
} \"lz,bT  
I G1];vX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %rwvY`\  
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。 uwe#& V-  
H:fKv7XL  
template < typename T >   struct picker_maker I}C2;[aB  
  { v$ ti=uk$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; JT+ c7W7  
} ; _w^,j"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +%dXB&9x|Z  
  { e@D_0OZ  
typedef picker < T > result; '| 8 dt "C  
} ; <jh4P!\&j  
MN?aPpr>  
下面总的结构就有了: uwwR$ (\7  
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。 [F-R*}&x  
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。 xyL"U*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z.VKG1e}  
至此链式操作完美实现。 tv#oEM9esl  
kK &w5'  
WzIUHNn'I  
七. 问题3 IJ^~,+  
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。 'a#lBzu\b  
5`h$^l/  
template < typename T1, typename T2 > lM-9J?j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $n<a`PdH  
  { h"FI]jK|}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $1f2'_`8~  
} lQ 8hY$  
g'.OzD  
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: ;1k& }v&  
E&U_1D9=L<  
template < typename T1, typename T2 > >kXscbRL7  
struct result_2 :i.@d?  
  { L(y70T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l=?e0d>O  
} ; (< +A  w7  
(Pc>D';{S  
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? Fh#QS'[  
这个差事就留给了holder自己。 7l* &Fh9;  
    e]4$H.dP  
2<D| {  
template < int Order > I&-r^6Yx  
class holder; dq 93P%X24  
template <> ]?^V xB7L  
class holder < 1 > adLL7  
  { z33UER"  
public : CG1MT(V7?  
template < typename T > }gbLWx'iG  
  struct result_1 o/pw=R/):  
  { F0$w9p  
  typedef T & result; Fp\;j\pfw  
} ; )qy?x7   
template < typename T1, typename T2 > bP18w0>,  
  struct result_2 2KLMFI.F  
  { ibkB>n{(  
  typedef T1 & result; @KQ>DBWQM  
} ; EI_-5TtRD  
template < typename T > 1 Pk+zBJ$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mnm ZO}   
  { A`7(i'i5]  
  return (T & )r; hRf l\Q[  
} ocGrB)7eD  
template < typename T1, typename T2 > dl4n -*h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H/o_?qK  
  { K43%9=sM  
  return (T1 & )r1; $DHE%IN`  
} 9nFL70  
} ; VZ9 p "  
N/tcW  
template <> E)-;sFz  
class holder < 2 > )r e<NE&M  
  { f,G*e367:  
public : `~XksyT  
template < typename T > }e\"VhAl/  
  struct result_1 2!#g\"  
  { #^}H)>jWy  
  typedef T & result; oU\]#e^  
} ; Rqe. =+Qs  
template < typename T1, typename T2 > 'K7\[if{  
  struct result_2 %o?)`z9-  
  { D Q.4b  
  typedef T2 & result; Oiib2Ov  
} ; #b^6>  
template < typename T > UarLxPQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T]th3*  
  { {H)7K.hQN  
  return (T & )r; r#zcl)rbU  
} wAHuPQ&_Q  
template < typename T1, typename T2 > JSL&` `  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }#ink4dK:  
  { t3)6R(JC  
  return (T2 & )r2; lOm01&^"E  
} H_&to3b(  
} ; MG?,,8sO  
h*Fv~j'p  
?lC>E[  
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> >。 gTj,I=3$?e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,p|Q/M^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: yrxX[Hg?@  
Lm[,^k  
return l(i, j) = r(i, j); M-@RgWvF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ZID-~ 6  
48:xvTE?N  
  return ( int & )i; )U~|QdZ  
  return ( int & )j; %9cT#9!7  
最后执行i = j; SH)-(+72d  
可见,参数被正确的选择了。 wUaWF$~y  
#Th)^Is  
8?Rp2n*o  
y8YsS4E^Q  
"^&H9.z,v  
八. 中期总结 _d 6'f8[&  
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: f1vD{M ;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }+@!c%TCx~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l8G1N[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?^U?ua6  
Jl_W6gY"Z  
L6h<B :l  
g+B7~Z5,  
]N 9N][n  
[H*JFKpx  
九. 简化 &g;!n&d zP  
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。 .jJD$FC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .57p4{  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: )K[\j?   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iqlb,8  
  +-*/&|^等 ,# 2~<  
2. 返回引用。 3)WfBvG  
  =,各种复合赋值等 G2|jS@L#  
3. 返回固定类型。 S%- kN;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ps'_Y<@  
4. 原样返回。 V 1'otQH2l  
  operator, DQGrXMpV0  
5. 返回解引用的类型。 V/#Ra  
  operator*(单目) dFBFXy  
6. 返回地址。 sFM$O232  
  operator&(单目) XP)^81i|  
7. 下表访问返回类型。 9)wYSz'  
  operator[] sSU|N;"Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wG49|!l6T  
  operator<<和operator>> 254V)(t^QM  
\-yI dKj  
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。 VpJKH\)Rt(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b? o  
lk>\6o:  
template < typename Left > ]EKg)E  
struct value_return [gT}<W  
  { JU17]gQ  
template < typename T > 0B(s+#s  
  struct result_1 h/n(  
  { fG1iq<~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; # >k|^*\  
} ; X\`']\l  
L2>e@p\>  
template < typename T1, typename T2 > Xqw}O2QQ1  
  struct result_2 ?9t4>xKn  
  { 1_t+lJI9j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pl).U#7`  
} ; H^|TV]^;N  
} ; Ah1 9#0  
t#"0^$l=  
SV o?o|<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait x/?ET1iGt  
36Lkcda[  
下面我们来剥离functor中的operator() 1(@$bsgu2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c:m=9>3  
f- (i%  
return l(t) op r(t) \2kLj2!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &%rM|  
return op l(t) l Xa/5QKC  
return op l(t1, t2) wF`Y ,@  
return l(t) op |RL#BKC`  
return l(t1, t2) op t.8r~2(?  
return l(t)[r(t)] V22z-$cb  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] sQ`G'<!  
6C VH)=%  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: O q$_ q  
单目: return f(l(t), r(t)); f|,Kh1{e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2]vTedSOl  
双目: return f(l(t)); s)- ;74(  
return f(l(t1, t2)); wj6u,+  
下面就是f的实现,以operator/为例 Hk*1Wrs*  
bY#BK_8 :  
struct meta_divide Dy.i^`7\  
  { N" L&Z4Z  
template < typename T1, typename T2 > l$&~(YE f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Os<E7l zqO  
  { F6}RPk\=i  
  return t1 / t2; ~)f^y!PMQ  
} ./ {79  
} ; Kn:Ml4[;  
Rq}lW.<r  
这个工作可以让宏来做: 94-BcN  
+4-T_m/W/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U,P>P+\@  
template < typename T1, typename T2 > \ Ms|c" ?se  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Qn8xe,  
以后可以直接用 Bh&pZcm|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dCi:@+z8  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 dJgLS^1E  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ;~<To9O  
KFbB}oId  
3'.@aMA@  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 bVUIeX'  
n/skDx TE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u0L-xC$L  
class unary_op : public Rettype YTa g|If  
  { ^($'l)I  
    Left l; xuv W6Q;  
public : G{!er:Vwdh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rD=D.1_   
-g~+9/;n  
template < typename T > . f_ A%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \<pr28  
      { v\,N"X(,  
      return FuncType::execute(l(t)); E<\$3G-do  
    } bq ED5;d'#  
nx'c=gp  
    template < typename T1, typename T2 > O=3/ qs6m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dLp1l2h!0  
      { tle`O)&uo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); E@ :9|5  
    } Qel)%|dOn  
} ; Z8 v8@Y  
{K.H09Y  
es*$/A  
同样还可以申明一个binary_op ZwDL  
elR'e6Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w6s[|i)&  
class binary_op : public Rettype 6&x\!+]F8  
  { w1G(s$;C  
    Left l; 8Nzn%0(Q  
Right r; [1vm~w'  
public : w!"L\QT  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6axxyh%  
FY'0?CT$  
template < typename T > Ow4_0l&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s-IE}I?;  
      { R@K\   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C*2%Ix18+N  
    } t.ulG *  
$YX{gk>  
    template < typename T1, typename T2 > jg?UwR&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4 "2%mx:  
      { bX$z)]KKu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); WRD z*Zf  
    } X_2N9$},  
} ; )P(S:x'b0  
v8-My1toV  
9}6_B|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 mEJ7e#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hq7f"`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G0 EXgq8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 j~N*TXkC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H=BI%Z  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 s^zlBvr|.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 IMWt!#vuY  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) \>5sW8P]H`  
下面是修改过的unary_op ;$iT]S  
:i!fPNn  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +S{m!j%B  
class unary_op zls^JTE  
  { zdwQpB,+^  
Left l; @m5J%8>k  
  WVeNO,?ytS  
public : !kSemDC  
]S%_&ZMCM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} FXr^ 4B}  
^(TCUY~f&  
template < typename T > &MpLm&  
  struct result_1 gg`{kN^r.a  
  { pl>b 6 |  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {O>Td9  
} ; 7SHllZ  
0G8@UJv6  
template < typename T1, typename T2 > ;((t|  
  struct result_2 'KjH|u  
  { XdJD"|,h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t#.}0Te7  
} ; iOZ9A~Ywy  
C[,h!  
template < typename T1, typename T2 > @S3L%lOH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ) ' xyK  
  { *R+M#l9D`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )"\= _E#  
} m^oG9&";  
zCJ"O9G<V  
template < typename T > &Z~_BT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d[?RL&hJO  
  { 4vL\t uoz  
  return OpClass::execute(lt(t)); O + aK#eF  
} qVh?%c1.Y  
O.FTToh<  
} ; g ba1R  
rCa]T@=  
Oey Ph9^V  
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 yr+QV:oVA  
好啦,现在才真正完美了。 f1:>H.m`  
现在在picker里面就可以这么添加了: -Cvd3%Jje  
|vd|; " `  
template < typename Right > \Yj_U'2"i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <p<6!tdO  
  { QyA^9@iVs  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #Tc`W_-  
} Mc c%&j  
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。 3DO*kM1s@  
J ?{sTj"KB  
9 5!xJdq  
ED8{  
(tA[]ne2  
十. bind jkl dr@t  
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。 imADjBR]  
先来分析一下一段例子 1CJ1-]S(3  
pzRVX8  
jy~hLEt7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NCg("n,jx  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2XyyU}.$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |34k;l]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。 2. nT k   
我们来写个简单的。 |m\7/&@<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: " :e <a?  
对于函数对象类的版本: JQ ?8yl  
f]10^y5&  
template < typename Func > yx#!2Z0hw  
struct functor_trait }{:Jj/d p  
  { .Od@i$E>&  
typedef typename Func::result_type result_type; E<LH-_$  
} ; V?t*c [  
对于无参数函数的版本: X7*ossv  
R[j'<gd.  
template < typename Ret > YP!}Bf  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F+G+XtOS  
  { Gmu[UI}w8  
typedef Ret result_type; ,^CG\);  
} ; ?ZTA3mV?+  
对于单参数函数的版本: i= ^6nwD&  
_ l)3pm6  
template < typename Ret, typename V1 > L|{vkkBo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -^_^ByJe  
  { }cUO+)!Y  
typedef Ret result_type; qCVb-f  
} ; w:I!{iX  
对于双参数函数的版本: _$A?  
iPCn-DoIS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > VSO(DCr"L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,V!Wo4M  
  { F+5 5p8  
typedef Ret result_type; , MqoX-+  
} ; 2 .Xx)(>  
等等。。。 ;|\j][A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nIOSP :'>  
~W"@[*6w  
template < typename Func > bOYM-\ {y  
struct func_return dM}c-=w`  
  { v\(6uej^  
template < typename T > +bso4 }rS  
  struct result_1 q+qF;7dN@  
  { [fwk[qFa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v"Bm4+c&0  
} ; gr!!pp;  
uu-M7>+  
template < typename T1, typename T2 > 0WZd$  
  struct result_2  ^[I> #U  
  { yz>S($u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1.,KN:qe  
} ; t\:=|t,  
} ; <2O#!bX1  
y'6lfThT  
|d\1xTBLp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ME>Sh~C\  
n[;)(  
template < typename Func, typename aPicker > C!K&d,M  
class binder_1 Ya jAz5N  
  { ( ?e Et&  
Func fn; LGtw4'yr  
aPicker pk; ]w*`}  
public : a_VWgPVdDS  
 b utBS  
template < typename T > -oZw+ge}  
  struct result_1 Fv(FRZ)  
  { !mVq+_7]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r^E(GmW  
} ; vytO8m%U  
wKpD++k  
template < typename T1, typename T2 > mq}uq9<  
  struct result_2 o=zl{tZV  
  { r_8;aPL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FBrh!vQ<  
} ; 3k8nWT:wT  
< h|&7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %"#ydOy  
{a2Gb  
template < typename T > =~,2E;#X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0e:j=kd)NH  
  { 6h) &h1Yd  
  return fn(pk(t)); c<Ud[x.  
} 1JOoIC jB  
template < typename T1, typename T2 > >`yRL[c;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [k%u$  
  { $E8}||d  
  return fn(pk(t1, t2)); +~==qLsU  
} b'4}=Xpn  
} ; tr A ^JY  
zII^Ny8D  
rNm_w>bq  
一目了然不是么? L6jwJwD  
最后实现bind 2H] 7=j  
F U L'=Xo  
^P.U_2&  
template < typename Func, typename aPicker > ".pQM.T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VV[Fb9W ;  
  { *6}'bdQbNP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); fG8^|:  
} Ss+  
z X+i2,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >%N,F`^3  
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。 g&_f%hx?  
xMpgXB!'  
十一. phoenix k5}Qx'/l  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pFBK'NE  
UsCaO<A  
for_each(v.begin(), v.end(), mtLiS3Nk8  
( (6 RWI#  
do_  zDxJK  
[ ,CBE&g  
  cout << _1 <<   " , " Fl(j,B6Z  
] 0\k {v  
.while_( -- _1), [s] ZT  
cout << var( " \n " ) A^|~>9  
) !X[7m  
); L|'B*  
05jjLM'e  
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: zG%'Cw)8  
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 QM~~b=P,\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ssH[\i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: IO2@^jup  
oe=1[9T"  
s=K?-O  
template < typename Cond, typename Actor > m*lcIa  
class do_while yI-EF)A@;  
  { oykb8~u}}  
Cond cd; F0kAQgUv  
Actor act; W]>%*n  
public : iJKGzHvS  
template < typename T > ^ME'D  
  struct result_1 "F Etl(  
  { .rX,*|1x  
  typedef int result_type; ,sg\K> H=  
} ; rodqa  
IF6-VFY:6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :+?r nb)N  
93,7yZ 5#  
template < typename T > Le/}xST@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %z~kHL  
  { \zDs3Hp  
  do 5Z:qU{[  
    { 7^d7:1M  
  act(t); \W\*'C8q\  
  } 9pWSvalw9  
  while (cd(t)); &2ty++gC  
  return   0 ; ;R@D  
} sfy}J1xIL  
} ; {#pw rWG  
2^rJ|Ni  
m|OB_[9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lO0}  
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。 pWH,nn?w.  
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。 I_R6 M1  
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`R!  
下面就是产生这个functor的类: L7.SH#m  
P%!=Rj^2m  
QTN'yd?WE  
template < typename Actor > )NqRu+j  
class do_while_actor 8NJT:6Q7l  
  { :" @-Bcln  
Actor act; 8L6b:$Y3@C  
public : kN#3HI]8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h7o.RRhK  
$Fy >N>,E(  
template < typename Cond > eYu0")  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :s-9@Yl|  
} ; M[Nv>  
4_$.gO  
K7nyQGS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 > +00[T  
最后,是那个do_ 9}4~3_gv;M  
jmP;(j.|  
',rK\&lL6  
class do_while_invoker (I35i!F+tY  
  { cz|?j  
public : @*|T(068&  
template < typename Actor > UG}2q:ST  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const NBLjBa%eL  
  { -YrMVoZl  
  return do_while_actor < Actor > (act); !E)|[:$XT  
} f=S2O_Ee  
} do_; Imq-5To#  
t-<BRnxhE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {lg iH+:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,]Xn9 W  
最后来说说怎么处理break和continue TgHUH>k  
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。 ]M'~uTf  
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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