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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Fd*)1FQKT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 NJ^`vWi  
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, ce{(5IC  
m_\w)  
S Cs@Q  
T3,"g=  
  class filler 8Eyi`~cAiH  
  { 1O>wXq7q  
public : Xp@8 vu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A9' [x7N  
} ; Fq>=0 )  
R5c Ya  
47.c  
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: GoP,_sd\O  
~F[}*%iR  
_fx0-S*$  
zZ &L#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r!N)pt<g  
&^3KF0\Q  
o^hI\9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |7XSC,"  
h@}KBK  
||a 5)D  
dqMt6b\}  
二. 战前分析 pXf!8X&y  
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。 x%ju(B>  
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 =QFnab?N  
R("g ]  
\>0%E{CR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w DswK "T  
  /* --------------------------------------------- */ T+ey>[  
vector < int *> vp( 10 ); .}n,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); WPi^;c8  
/* --------------------------------------------- */ YUU|!A8x  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); u; \:#721  
/* --------------------------------------------- */ <7N8L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qR^KvAEQSo  
  /* --------------------------------------------- */ DFKFsu8s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4A6D>ChB'E  
/* --------------------------------------------- */ Pj9n`LwM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8.FBgZh*  
)nmLgsg  
$zS0]@Dj  
86igP  
看了之后,我们可以思考一些问题: hfT HP  
1._1, _2是什么? lPF(&pP  
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。 S`HshYlE q  
2._1 = 1是在做什么? m99j]w r~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。 P=PcO>  
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。 wQbN5*82  
2 g5Ft  
>Pne@w!*  
三. 动工 wv0d"PKTS  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b* Ny  
 $0>>Z  
u=NpL^6s<  
2<HG=iSf  
template < typename T > Z0*Lm+d9z  
class assignment y57]q#k  
  { H }w"4s  
T value; EV{kd.=f  
public : '{=dEEi  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1-[~}  
template < typename T2 > gM_z`H 5[!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R\k= CoJJ  
} ; pwo5Ij,~q  
F F<xsoZJ  
KNT(lA0s  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "^E/N},%u5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9l) .L L  
v Yt-Nx  
"{>I5<:t  
EH))%LY1y  
  class holder ?w'a^+H  
  { fDy Fkhc  
public : bl@0+NiM  
template < typename T > #U45H.Rz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @V{s'V   
  { Tdtn-  
  return assignment < T > (t); ]"bkB+I  
} jO xH' 1I  
} ; `L p3snS  
XQL"D)fw  
#?%akQ+w  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Sh'>5z2  
rmpx8C Y"  
  static holder _1; k8fvg4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L4Ep7=  
)6mx\t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cx%[hM09  
而不用手动写一个函数对象。 f1GV6/| m  
<L|eY(:  
s/[15  
0tbximmDb  
四. 问题分析 i*3 4/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 :&D>?{b0  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 |Y' xtOMX  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U 7mA~t2E  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mNkS!(L6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }G^Bc4@b  
0CXh|AU  
五. 问题1:一致性 XE8~R5  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| L~e\uP  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2 mM0\ja  
&_X6m0z  
struct holder |lH~nU.*  
  { 9^l[d<  
  // &t)dE7u5  
  template < typename T > 9y=$ |"<(  
T &   operator ()( const T & r) const K07SbL7g!p  
  { _nw=^zS  
  return (T & )r; {SH +lX0]{  
} ZUGuV@&-T  
} ; mq~rD)T  
6GVj13Nr  
这样的话assignment也必须相应改动: -$Bom  
qc^ u%  
template < typename Left, typename Right > zrfE'C8O  
class assignment ' k~'aZ  
  { 0{|ib !  
Left l; b|U48j1A  
Right r; z 9mmZqhK\  
public : & sbA:xZBA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (lv|-Phc.  
template < typename T2 > RFF&-M]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Jp)>Wd  
} ; n]&/?6}  
GRpS^%8i@  
同时,holder的operator=也需要改动: F@Bh>Vb  
MGn:Gj"d  
template < typename T > O+Z[bis`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h%e}4U@X  
  { U" eP>HHp  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (QQ/I;  
} @l3L_;6a  
EoLF7j<W  
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。 lhZWL}l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1B~H*=t4h  
mo%9UL,#W  
return l(rhs) = r; Zw(*q?9\  
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。 arf`%9M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >o{(f  
cy=,Dr9O  
template < typename Tp > d R2#n  
class constant_t dtJaQ`  
  { +gb2>fei&  
  const Tp t; 2YvhzL[um  
public : 0Eq.l<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9k.LV/Y  
template < typename T > @+A`n21,O  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V^Wo%e7#u[  
  { yO Cv-zm  
  return t; `X?l`H;#  
} 2GRh8G&5  
} ; EgIFi{q=0  
xQs2 )  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .v [8ie  
下面就可以修改holder的operator=了 Te?UQX7Z}M  
@D K,ka(  
template < typename T > [.tqgU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @ ?y(\>  
  { 6L@g]f|Y@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =!3G,qV  
} GCul6,w  
{UT>> *C  
同时也要修改assignment的operator() $?p^ m`t_  
"El$Sat`  
template < typename T2 > 1fRYXqx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,ZjbbBZ  
现在代码看起来就很一致了。 ]D&$k P(  
W&`_cGoP  
六. 问题2:链式操作 TL@_m^SM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GIQ/gM?Pv  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ji {V#  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ]dk44,EL  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 j6Acd~y\2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Eugt~j3  
@ =x=dL(  
template < typename T > s$xctIbm?,  
struct result_1 w#_xV =  
  { N3E Qq~lX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MO)N0{.b  
} ; o?uTL>Zin  
R:YX{Tq  
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: !]q wRB$5  
CD1}.h  
template < typename T > z<_{m 4I;  
struct   ref EOhUr=5~  
  { A"`6 2  
typedef T & reference; h$|K vS  
} ; s9) @$3\  
template < typename T > WQ4:='(  
struct   ref < T &> 4A0R07"  
  { e#L/  
typedef T & reference; B&|F9Z6D  
} ; y|V/xm+Fp  
)ARfI)<1b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: l i}4d+  
{/12.y=)~  
template < typename T > <jU[&~p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J!%Yy\G  
  { zllY $V&<!  
  return l(t) = r(t); q.i@Lvu#  
} Q)yhpwrX  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 mJ0nyjX^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |mV*HdqU  
OtJYr1:y_  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ;hNn F&l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: k7)H %31;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R{)Sv| +`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 HB`u@9le  
最后的布局是: c ;`  
                Add l/;OC  
              /   \ oH!sJ&"#_  
            Divide   5 4 W}8?&T  
            /   \ tUv@4<~,/  
          _1     3 t`03$&Cx7  
似乎一切都解决了?不。 rs2~spN;h  
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。 %stZ'IX  
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。 a?E]-Zf  
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: ?sDm~]Z  
6N\~0d>5m  
template < typename Right > L <]j&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D:'|poH  
Right & rt) const AS`0.RC-  
  { Hk8:7"4Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NZYtA7  
} <I'kJ{"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 MGX %U6  
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。 9 a2Ga   
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。 N8 }R<3/  
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。 K,%H*1YKK  
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。 ^*'|(Cv  
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? sLzcTGa2:z  
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: ~|@aV:k  
wcP0PfY  
template < class Action > ~ C6< 75  
class picker : public Action 9+h9]T:9  
  { ]oP2T:A  
public : fDp_W1yH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dz &| 3o  
  // all the operator overloaded VkhZt7]K}B  
} ; u*{hXR-"  
<M=U @  
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。 B`<(qPD  
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\*MJ  
7J./SBhB  
template < typename Right > |f'U_nE#R/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const neJNMdv@T  
  { g}|a-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fGb(=l  
} 6G7B&"&  
z,}1K!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `23&vGk}  
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。 )y'`C@ijI  
r vVU5zA4H  
template < typename T >   struct picker_maker b|n%l5 1  
  { }b2U o&][  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9c8zH{T_{  
} ; *fW&-ic  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > IyIh0B~i  
  { rAIX(2@cR_  
typedef picker < T > result; 8^&)A b  
} ; nVw]0Yl  
REB8_H"  
下面总的结构就有了: inZMq(_@$  
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。 <|k!wfHL  
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}vgXzD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KM< +9`  
至此链式操作完美实现。 YTQ|Hg6jO  
D; H</5#Q  
?cCh?> h  
七. 问题3 *ZyIbT  
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。 mJ<rzX  
RW48>4f/+  
template < typename T1, typename T2 > gWqmK/.U.0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )Ac8'{Tq/  
  { oh%T4 $  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); VXZdRsV8T  
} ;gy_Qf2U  
.}kUD]pW  
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:  kOETx  
a+)Yk8%KY  
template < typename T1, typename T2 > f'TjR#w  
struct result_2 DUEA"m h  
  { U# Y ?'3:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wd~e3%JM  
} ; ,!F'h:   
?+D_*'65D  
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? %MU<S9k  
这个差事就留给了holder自己。 1sYwFr5  
    HB{w:  
,f0cy\.?  
template < int Order > \K`AO{ D@  
class holder; p*_g0_^  
template <> HGfYL')Z  
class holder < 1 > MG[?C2KA/  
  { z 4Qz9#*"^  
public : 99G/(Z}  
template < typename T > Df||#u=n  
  struct result_1 m/=,O_  
  { [{6]iJ  
  typedef T & result; /],:sS7  
} ; P9:7_Vc  
template < typename T1, typename T2 > !w]!\H  
  struct result_2 *y5d&4G2  
  { ml.l( 6A  
  typedef T1 & result; iBwl(,)?m2  
} ; l6Ze6X I  
template < typename T > ?JzLn,&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x% k4Lm  
  { Ig"Krz  
  return (T & )r; RR{]^g51  
} 63UAN0K%  
template < typename T1, typename T2 > @]6)j&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zOLt)2-<  
  {  3Fo,F  
  return (T1 & )r1; 50rCW)[#  
} =bded(3Z  
} ; W>K2d  
zv  <,  
template <> Zla5$GM  
class holder < 2 > $n(?oyf  
  { g % q7  
public : !9356) cV  
template < typename T > 6aK'%K  
  struct result_1 }EE  
  { LDBxw  
  typedef T & result; [ 8N1tZ{`  
} ; "}*P9-%  
template < typename T1, typename T2 >  ,@R~y  
  struct result_2 m0paGG  
  { Jh{(xGA  
  typedef T2 & result; ^TVica  
} ; #E5Sc\,  
template < typename T > x@m"[u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;Y?7|G97*S  
  { {(o\G"\<XY  
  return (T & )r; R)WvU4+U  
} Dgj`_yd  
template < typename T1, typename T2 > Y gQ_P4B;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yb*SD!  
  { 7 '2E-#^  
  return (T2 & )r2; 0h^upB#p  
} w?Nvm?_]  
} ; W>wIcUP<<  
%LXk9K^]e  
t&mw@bj  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Z7JI4"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +NxEx/{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?%{bMqYJD{  
igOjlg_Q  
return l(i, j) = r(i, j); 6NZ3(   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W |G(x8  
28d:  
  return ( int & )i; .oO_x>  
  return ( int & )j; =9i:R!,W  
最后执行i = j; R5X<8(4p  
可见,参数被正确的选择了。 ]Q-ON&/  
#PVgx9T=_  
IJD'0/R'c  
Nj %!N  
w)&]k#r  
八. 中期总结 |D$U{5}Mv  
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: Sl:Qq!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~ I]kY%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]8htJ]<|Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C;oP"K]4=  
)U>q><  
+VdYT6{p  
isj<lnQ  
NlU:e}zGR  
16keCG\  
九. 简化 J}i$ny_3OB  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 rxI?|}4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;pU9ov4)  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: j08 G-_Gjn  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FnP/NoZa>  
  +-*/&|^等 1mJBxg}(  
2. 返回引用。 `;(/W h  
  =,各种复合赋值等 s_.q/D@vu  
3. 返回固定类型。 M98dQ%4I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ! D'U:)  
4. 原样返回。 pb{'t2kk  
  operator, uCNQ.Nbf C  
5. 返回解引用的类型。 !z{bqPlFGG  
  operator*(单目) KB&t31aq  
6. 返回地址。 @>qzRo  
  operator&(单目) Pgr>qcbql  
7. 下表访问返回类型。 \hc}xy 0  
  operator[] y 8];MTl  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'hVOK(o 0  
  operator<<和operator>> :?RooJ~#  
3.Ni%FF`  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 qX0IHe  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I:]s/r7  
XsQ<ye un  
template < typename Left > cI?dvfU?  
struct value_return Q6MDhv,  
  { gD _tBv  
template < typename T > lk}R#n$  
  struct result_1 'iXjt MX  
  { Mn7 y@/1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w I #_r_  
} ; z/F(z*'v  
QD+dP nZu  
template < typename T1, typename T2 > w<J$12 "p+  
  struct result_2 2(5wFc  
  { `2J6Dz"W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `;hsOfo  
} ;  3i?{E ^  
} ; mf,mKgfG  
S%Pk@n`z]  
w{F8]N>0<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^-4mZXAy1|  
17$JBQ,[  
下面我们来剥离functor中的operator() \r324Bw>2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: mmwwz  
=(Mv@eA"  
return l(t) op r(t) 6DaH+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q0`Vw%  
return op l(t) @K4} cP  
return op l(t1, t2) H^K(1  
return l(t) op 89`AF1  
return l(t1, t2) op #ZCgpg$wM  
return l(t)[r(t)] }UXj|SY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,{%/$7)  
KT{ <iz_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: H<}<f:  
单目: return f(l(t), r(t)); /B|#GJ\\3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /A_</GYs  
双目: return f(l(t)); *ErTDy(   
return f(l(t1, t2)); :&6QKTX  
下面就是f的实现,以operator/为例 +'uF3- +WY  
X[j4V<4O  
struct meta_divide L(`^T`  
  { D<L]'  
template < typename T1, typename T2 > ;l4rg!r(S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]8+%57:E  
  { ?F AsV&y  
  return t1 / t2; L@CN0ezQs  
} VG&|fekF  
} ; zi-zg Lx  
wE%v[q[*X  
这个工作可以让宏来做: jt Q2vJ-  
|A'8'z&q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R!*UU'se  
template < typename T1, typename T2 > \ bt%k;Z]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f@\ k_  
以后可以直接用 F m h;d*IT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w,eYrxR|N  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [ueT]%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 75!IzJG  
&m>`+uVBP  
C.8]~MP  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ?.\ CUVK  
#q==GT7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4mNL;O  
class unary_op : public Rettype .A\9|sRZ5  
  { T6O Ib  
    Left l; Tud[VS?99  
public : &:akom8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fhMtnh:  
Yx(?KN7V?  
template < typename T > YOGw Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K+ufcct  
      { zJ|Ek"R.  
      return FuncType::execute(l(t)); 1kb?y4xeJ  
    } K JPB-  
Ln[R}qD  
    template < typename T1, typename T2 > SQ>.P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *Z|!%C  
      { #OJ^[Zi<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); S$BwOx3QF  
    } uPRusG4!R  
} ; b]4yFwb  
vB/MnEKR  
ua`2 & ;T=  
同样还可以申明一个binary_op ouVR[w>V  
kn+`2-0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jl3RE|M\<  
class binary_op : public Rettype {-Yp~HQF  
  { GG(rp]rgl  
    Left l; U+~0m!|4  
Right r; {(ey!O  
public : uO,90g[C/R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3<m"z9$  
HQ/PHUg2  
template < typename T > ?*[t'D9f-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3|9) A+,#  
      { =;dupz\7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n U$Lp`  
    } [5a`$yaQ  
j,EE`g&  
    template < typename T1, typename T2 > sKn>K/4JZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :E4i@ O7%  
      { cU%#oEMf<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); uZm<:d2%)  
    } A-ir   
} ; ^L]+e  
2NIK0%6  
;oob TW{  
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 saU|.\l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H'?Bx>X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~u,g5  
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。 i1FFf[[L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |= N8X  
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。。。 s67$tlV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;Qk*h'}f  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) aJI>qk h?]  
下面是修改过的unary_op Yfxc$ub  
Mgcq'{[~Y=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *=@Z\]"?  
class unary_op ;&Eu< %y  
  { |=jgrm1yj  
Left l; p_B,7@Jl  
  <| Xf4.  
public : $'?CY)h{  
jpm}EOq<%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VaVKWJg$  
L!mQP  
template < typename T > akJ{-   
  struct result_1 zr84%_^  
  { KW+^9&lA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; F4kU) i  
} ; &rcr])jg[  
6NJ La|&n  
template < typename T1, typename T2 > U NQup;#h  
  struct result_2 9XobTi3+'  
  { ?D57HCd`n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MI',E?#yB  
} ; 4\Y=*X  
W%0-SR  
template < typename T1, typename T2 > T_v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ou,W|<%  
  { nHyWb6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wnt^WW=a[  
} ]y.,J  
EU>@k{Qt  
template < typename T > KGP2,U6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7-W(gD!`  
  { w>/KQ> \"  
  return OpClass::execute(lt(t)); rd%3eR?V  
} d 'x;]#S  
X=${`n%LG  
} ; c7 wza/r>  
`1M_rG1/+  
uZ<Bfrc  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~g1@-)zYxK  
好啦,现在才真正完美了。 Qbt fKn95  
现在在picker里面就可以这么添加了: |])%yRAGQ  
m_\CK5T_  
template < typename Right > rUx%2O|qu  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3Y=T8Gi#  
  { OjrQ[`(E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y<a/(`  
} /R9>\}.y J  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 [h%_`8z  
{'>X6:  
9Ki86  
-W+dsZ Sv8  
Srol0D I  
十. bind mz9Kwxe  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 6u8`,&U  
先来分析一下一段例子 ~aA+L-s|  
aW w`v[v  
LT'#0dCC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .Ddl.9p5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *zz/U (9D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]r|.\}2Y7  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 .!)7x3|$[  
我们来写个简单的。 \f /<#'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6"&&s  
对于函数对象类的版本: d{ OY  
k E6\G}zj  
template < typename Func > g\ <Lb  
struct functor_trait ^9cqT2:t  
  { =YLt?5|e  
typedef typename Func::result_type result_type; 4~Lw:o1a  
} ; sI*( MhU  
对于无参数函数的版本: Z!LzyCVl  
F!zZIaB]  
template < typename Ret > ,aawtdt/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > aASnk2DFd  
  { pC#Z]_k  
typedef Ret result_type; LNg[fF^:  
} ; 3b%y+?-{\u  
对于单参数函数的版本: W=F?+Kg L  
[0)iY%^  
template < typename Ret, typename V1 > eYsO%y\I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >OiC].1   
  { ?;^_%XSQ*  
typedef Ret result_type; Y;-"Z  
} ; zg8m(=k'  
对于双参数函数的版本: IXd&$h]Lq  
NbkWy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |$bZO`^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |6_<4lmTxF  
  { pjbKMx  
typedef Ret result_type; @jwUH8g1  
} ; 6 D!,vu  
等等。。。 ;]<$p[m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mRQ F5W6  
d*q _DV  
template < typename Func > li/O&@g`  
struct func_return Q?[k>fu0  
  { Z~$&h  
template < typename T > zZ;tSKL  
  struct result_1 7(gQ6?KsZ  
  { i3(bg,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d&R/fIm  
} ; ce+\D'q[  
iW)FjDTP  
template < typename T1, typename T2 > vcV=9q8P1  
  struct result_2 &?zJ|7rh@|  
  { p?Yovckm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &Hh%pY"  
} ; (`>4~?|+T  
} ; oX?2fu-  
FA4bv9:hi  
v,p/r )E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vQBfT% &Q-  
WdIr 3  
template < typename Func, typename aPicker > hnE@+(d=qJ  
class binder_1  $7|0{Dw  
  { B;G|2um:$  
Func fn; oleRQ=  
aPicker pk; LX*T<|c`'  
public : d@] 0 =Ax  
PX]A1Kt?  
template < typename T > z KJ6j]m  
  struct result_1 &a48DCZ  
  { rBgLj,/`U/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; o @&#*3<_e  
} ; *h-nI=  
)5yZSdA  
template < typename T1, typename T2 > tQ=U22&7  
  struct result_2 Gi;e Drgj~  
  { }Qg9l|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4P2)fLmc  
} ; #( X4M{I  
z,DEBRT+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0>E`9|   
_CI!7%  
template < typename T > 7%)4cHZ^$?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hiP^*5h  
  { N],A&}30  
  return fn(pk(t)); O\lt!p3F  
} q[dls_  
template < typename T1, typename T2 > chfj|Ce]x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $ n 7dIE  
  { $i~DUT(  
  return fn(pk(t1, t2)); Pf@8C{I  
} k[G?22t  
} ; Cww$ A %}  
\>9%=32u.  
LD^V="d  
一目了然不是么? % YU(,83(+  
最后实现bind EJZl'CR  
e ~*qi&,4  
VN`2bp>5I  
template < typename Func, typename aPicker > *K m%Vl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6 D~b9 e  
  { 4[+n;OI  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -?'u"*#1,  
} pD`7N<F 3  
Ng+k{vAj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^*}L9Ot~  
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。 =@{H7z(p&  
= #ocp  
十一. phoenix 8 +uOYNXsA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *^" 4 )  
Ld+}T"Z&M>  
for_each(v.begin(), v.end(), pBmacFP  
( Mb?6c y[  
do_ \zgRzO'N  
[ gpE5ua&  
  cout << _1 <<   " , " ot-!_w<  
] $IB@|n  
.while_( -- _1), "R):B~8|H{  
cout << var( " \n " ) xE4T\%-K  
) g-')|0py  
); { -<h5_h@  
2eb :(D7Cq  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: {kW!|h&'  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor rj<%_d'Z`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0)9GkHVu(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uX`Jc:1q3  
Cw Z{&  
;:"~utL7  
template < typename Cond, typename Actor > ,:;nq>;  
class do_while d \0K 3=h  
  { _!w# {5~  
Cond cd; S>cT(q_&  
Actor act; Rn-L:o@?  
public : sV3/8W13  
template < typename T > rmWG9&coW  
  struct result_1 B8[H><)o\y  
  { jC; XY!d6  
  typedef int result_type; 4S03W  
} ; 1N:eM/a  
d![EnkyL;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6OIA>%{  
7jEAhi!Cq(  
template < typename T > gKS^-X{x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tTQ>pg1{qh  
  { PjRKYa_U  
  do 3tOnALv  
    { SU H^]4>  
  act(t); S}*#$naK  
  } r1F5&?{q  
  while (cd(t)); J+Y&a&j.  
  return   0 ; e|Lh~sVq  
} 63F0Za}h  
} ; SM0=  
uQpV1o5iA  
bjD0y cB[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Xo]FOJ 5  
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。 H(n_g QAX  
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。 7J0 PO}N  
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。 s g6  
下面就是产生这个functor的类: S{ fNeK  
C7)].vUN  
l^"gpO${K  
template < typename Actor > + Uj~zx@  
class do_while_actor GAz;4pUZ  
  { ( 8H "'  
Actor act; I /> .P  
public : ^ "*r'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sQTW?KA-Te  
NhpGa@[D  
template < typename Cond > n;2W=N?y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &w LI:x5  
} ; 2BRY2EF  
V{c n1Af  
Udd|.JRd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X*d,z~k%*d  
最后,是那个do_ @0Tm>s  
xr.fZMOh4  
}bjTb!  
class do_while_invoker .5_w^4`b  
  { 7\5 [lM  
public : m#'u;GP]k  
template < typename Actor > ii{5z;I]X  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,X9Y/S l  
  { tPFV6n i  
  return do_while_actor < Actor > (act); L(AY)gB  
} gIRFqEz@o  
} do_; TLO-$>h  
|A0kbC.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3osAWSCEL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 okr'=iDg  
最后来说说怎么处理break和continue /XnI>  
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。 ~ TurYvf  
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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