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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R$&|*0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,#1ke  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ^A^,/3  
EdA_Hf  
#dDsI]E )  
~pn9x;N%H  
  class filler ,|_ewye  
  { :z%vNKy1  
public : &+-ZXN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S<f&?\wK=v  
} ; w~EXO;L2  
J'4{+Q_pa  
}(AUe5aw`G  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: >wjWX{&?  
BciwS_Qx  
x\XgQQ]-  
V#1_jxP)Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); cve(pkl  
fMr6ZmB  
0\g;^Zpi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?#xNz=V  
cI4%z eR  
pr\yc  
kL^;^!Nt  
二. 战前分析 )#MKOsOct  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 |2X Et\P  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =YBwO. !%  
5M{N-L_eC  
lph3"a^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %5*gsgeI  
  /* --------------------------------------------- */ ](NSpU|*  
vector < int *> vp( 10 ); :tM|$TZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z!C\n[R/  
/* --------------------------------------------- */ _> .TB\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |v8>22y  
/* --------------------------------------------- */ 9u1)Kr=e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]DdD FLM  
  /* --------------------------------------------- */ 4x=rew>Ew  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Mk= tS+  
/* --------------------------------------------- */ /a6\G.C5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *}3e'0`  
*Xt#04_  
 r_]wa  
\~Zj](#  
看了之后,我们可以思考一些问题: A\ze3fmV  
1._1, _2是什么? BD,JBu]  
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。 UuAn`oYhV  
2._1 = 1是在做什么? mwCNfwb:  
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。 -B$oq8)n*  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 *#Hi W)  
]c+qD,wqt>  
<"/Y`/  
三. 动工 AynWs5|z=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |!dyk<}oIu  
m~r^@D  
A$A7 F=x  
 2 Ua_7  
template < typename T > \P!v9LX(  
class assignment LLg ']9  
  { TclZdk]%T  
T value; g8mVjM\B;  
public : wCeSs=[  
assignment( const T & v) : value(v) {} >DQl&:-)t  
template < typename T2 > 7'j?GzaQ+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } HGB96,o f9  
} ; 4XQv  
iBxCk^  
g GN[AqR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 WW@/q`h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment jfl7L"2  
AZorzQ]s  
u~Q0V J~  
J'Yj_  
  class holder 'rHkJ  
  { Iqe4O~)  
public : A2Rr*e  
template < typename T > b0x9}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Xgd!i}6Q  
  { Tx0/3^\>8A  
  return assignment < T > (t); 17H_>a\`  
} !li Q;R&  
} ; :^3MN  
5h+g^{BE  
.Q?cNSWU  
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: 5)V J  
)& %X AW{  
  static holder _1; [f.[C5f%"'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (p68Qe%OuG  
Lh"Je-x<<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @= 6}w_  
而不用手动写一个函数对象。 +f+x3OMX3  
s}`ydwSg8  
!zvKl;yT  
it5].A&  
四. 问题分析 r3hj GcpaX  
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。 c _O| ?1  
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。 QgEG%YqB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bL!NT}y`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f'aUo|^?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jIZQ/xp8_  
nmc=RK^cM  
五. 问题1:一致性 <'-}6f3  
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?| G#)>D$Ck#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 YQ 4;X8I`r  
E0>4Q\n{  
struct holder @;fdf3ian  
  { ov#/v\|0  
  // 5ts8o&|   
  template < typename T > XkCbdb  
T &   operator ()( const T & r) const P00d#6hPJ  
  { +J]3)8 y+  
  return (T & )r; 7zVaj"N(  
} mNKe,H0  
} ; ;6L<Syl5  
0DIaXdOdW+  
这样的话assignment也必须相应改动: n+rAbn5o$  
g*b%  
template < typename Left, typename Right > %$Wt"~WE"O  
class assignment '-4);:(^  
  { N3MMxm_u  
Left l; O%tlj@?  
Right r; jWiB_8- 6  
public : =JOupw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q3VE\&*^F  
template < typename T2 > OlRBv foh8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } k^p|H:  
} ; MH'S,^J  
Mm :6+  
同时,holder的operator=也需要改动: .O3i"X]  
pYI`5B4  
template < typename T > Od>Ta_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const SvAz9>N4  
  { :'f#0ox  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); aa.EtKl  
} S$%T0~PR~  
j S')!Wcu  
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。 =KmjCz:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 XtNe) Ry  
bb$1RLyRL  
return l(rhs) = r; oS/<)>\Gv  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 VZ}^1e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: T#|Qexz6 @  
8QE0J$d5  
template < typename Tp > sn+i[  
class constant_t {uL<$;#i  
  { :7e2O!zH_  
  const Tp t;  ;B^G<  
public : pTST\0?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {Rc/Ten  
template < typename T > &%>l9~F'~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s59v* /  
  { z=N'evx~  
  return t; AVOzx00U  
} { e<J}-/?  
} ; (%oZgvM  
,`^B!U3m   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f:B+R  
下面就可以修改holder的operator=了 .*r ?zDV  
7F>5<Gv:-  
template < typename T > PnFU{N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xA`Q4"[I  
  { (NFq/w%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q<@f3[A  
} \"V7O'S)&  
zKx?cEpE  
同时也要修改assignment的operator() kmi[u8iXD_  
?#<Fxme  
template < typename T2 > w_ kHy_)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } IwZn%>1N  
现在代码看起来就很一致了。 e/6WhFN #  
.YYiUA-i9n  
六. 问题2:链式操作 .LIEZ^@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0 oEw1!cY  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 y/$WjFj3"  
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。 !qV{OXdrB  
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。 gLsl/G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zg.'  
Kg VLXI6  
template < typename T > oA(jtX[(  
struct result_1 SJ6lI66OX  
  { aG%KiJ7KEN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 38L8AJqD  
} ; ' aBX>M  
W|NzdxCY  
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: czi$&(N0w$  
}9/30  
template < typename T > |+~CdA  
struct   ref U?[a@Hj{  
  { (Q o  
typedef T & reference; *Y?rls`  
} ; nC$f0r"z  
template < typename T > 8Focs p2  
struct   ref < T &> _ "&b%!  
  { lE78 Yl]  
typedef T & reference; T6=c9f?7  
} ; vDV` !JU  
%C" wUAY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7Y&W^]UZ0t  
"diF$Lj  
template < typename T > MRxzOs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sTP`xaY  
  { Wrf('  
  return l(t) = r(t); KqG:o+V=  
} J/>Y mi,  
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。 jmxjiJKP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (@B gsY  
:;cKns0OA  
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 = 7d{lK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "a6[FqTs  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^GQ+,0Yy  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |>5NH'agV  
最后的布局是: )'?3%$EM  
                Add Rb Jl;  
              /   \ oS 7q#`  
            Divide   5 0j %s H  
            /   \ -|\V'  
          _1     3 qZ'&zB)  
似乎一切都解决了?不。 c~3OK_k  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 V2Q2(yvdJ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 sWX iY  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ]R32dI8N  
"-C.gqoB  
template < typename Right > \L>3E#R-Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const RZ#b)l  
Right & rt) const 5 < wIJ5t  
  { 1//d68*"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NYA,  
} ~2@+#1[g8z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LX[<Wh_X(  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 @;_xFL;{g  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 .K]n<+zW  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 "_WOt Jr  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 =+% QfuK  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? S@* lI2  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: :V*c9,>ZO  
[~m@'/  
template < class Action > "#\\p~D/<  
class picker : public Action :*u .=^  
  { kG@~;*;l  
public : 9dn~nnd'n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Jz(wXp  
  // all the operator overloaded btoye \ rl  
} ; JnQ5r>!>3  
_LU]5$\b  
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。 = &jLwy  
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: =Y Je\745  
h}r.(MVt  
template < typename Right > U2 m86@E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m>B^w)&C  
  { hg[ob+"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %"B+;{y(5  
} L9ECF;)  
MKzIY:u g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O W`yv  
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。 M6 l S2  
aqJ>l}{  
template < typename T >   struct picker_maker mX66}s}#  
  { ,j\1UAa  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gg $/  
} ; @'>h P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^h #0e:7<  
  { 7%DA0.g  
typedef picker < T > result; "I+71Ce  
} ; *gF8"0s  
O(q1R#n-}+  
下面总的结构就有了: i E p{  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 uv,&/ ,;S  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 TK^9!3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :'p+Ql~c  
至此链式操作完美实现。 !o+[L  
6/e+=W2  
zr#n^?m  
七. 问题3 6?8x[l*5M  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 {[&$W8Li  
U0>Uqk",  
template < typename T1, typename T2 > K;j}qJvsb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -=5]B ;  
  { 0*$?=E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q #!|h:K  
} **p|g<wvY*  
PCKgdh},  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Zw6UH;5  
[C_Dv-d  
template < typename T1, typename T2 > mz)Z =`hy  
struct result_2 9?W!E_  
  { /WqiGkHV*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L WwWxerZ  
} ; X|]&K  
P(h[QAM  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ^}Vx5[  
这个差事就留给了holder自己。 VaKBS/y"  
    X'[93 C|K  
sX_6qKUH  
template < int Order > 3s25Rps  
class holder; h|m>JDxn  
template <> w K)/m`{g  
class holder < 1 > o m9zb&{tu  
  { Nr6[w|Tzd  
public : oY Y?`<N#  
template < typename T > *F[;D7sZ~  
  struct result_1 3pQ^vbQ"  
  { y?Vsp<  
  typedef T & result; 9qe<bds1  
} ; JSKAlw  
template < typename T1, typename T2 > +E5EOo{ `|  
  struct result_2 W[ZW=c  
  { aG&ay3[&  
  typedef T1 & result; Mzfuthq=@  
} ; )Pj8{.t4  
template < typename T > Owt|vceT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zNg8Oq&  
  { 67,@*cK3?J  
  return (T & )r; `]*BDSvE  
} #ArMX3^+w7  
template < typename T1, typename T2 > d4(!9O.\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w+ MCOAB  
  { !u0|{6U  
  return (T1 & )r1; (zv)cw%  
} (>.+tq}  
} ; C{g Y*+  
LS(J%\hMDm  
template <> 6KpG,%2L#  
class holder < 2 > b`%(.&  
  { 22`N(_  
public : .|d2s  
template < typename T > Fqr}zR)  
  struct result_1  v7Q=  
  { 6xfG`7Az  
  typedef T & result; "V7 SB   
} ; s01W_P.@R  
template < typename T1, typename T2 > T~Z7kc'  
  struct result_2 P%%[_6<%M  
  { 8AX+s\N  
  typedef T2 & result; Rq,ST:  
} ; RCCI}ovU  
template < typename T > Wu:@+~J.h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R\VM6>SN'S  
  { j4C{yk  
  return (T & )r; *d%U]Hby,  
} Xj;\ROBH-  
template < typename T1, typename T2 > f*uD9l%/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XwerQwO=  
  { )U$]J*LI  
  return (T2 & )r2; Vy+UOV&v-  
} ~sk{O%OI  
} ; uoX] #<1J  
sPKyg  
9gS.G2  
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> >。 B^{87YR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +0)zB;~7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F~qiNV  
`%a+LU2  
return l(i, j) = r(i, j); utJz e  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gJn_Z7MgJ  
'J0Erk8(  
  return ( int & )i; ,:G3Y )  
  return ( int & )j; kJy bA  
最后执行i = j; 71$MhPvd<  
可见,参数被正确的选择了。 _jhdqON6E  
Vv]81y15Q;  
q%^vx%aL\  
MZ/PXY  
`U~Y{f_!H  
八. 中期总结 tWo MUp  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: bM%c*_$F7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -4}I02  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 E#cW3\)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^mNPP:%iN  
1!;}#m7v  
#"Wh$x%  
GNv5yWQ@  
jNO8n)a&p  
l}Fa-9_'  
九. 简化 m4@f&6x  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 |H(Mmqgk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 IdvBQ [Gj  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: x>$! R\Cj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 YflotlT}  
  +-*/&|^等 1V@\L|Y  
2. 返回引用。 E\%'/3o  
  =,各种复合赋值等 INHN=KY{  
3. 返回固定类型。 o}iqLe\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s\-^vj3  
4. 原样返回。 N$j I&SI?}  
  operator, [xVE0l*\   
5. 返回解引用的类型。  ;7F|g  
  operator*(单目) H$ sNp\[{  
6. 返回地址。 4]\t6,Cz8  
  operator&(单目) 9hG+?   
7. 下表访问返回类型。 B-OuBS,fwC  
  operator[] T21SuM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0H V-e  
  operator<<和operator>> CwV1~@{-  
Z_^v#FJ'l  
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。 C~5-E{i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: E9Q?@'h  
MKuy?mri~  
template < typename Left > GW(-'V/  
struct value_return Q)l]TgvSe  
  { ^z[-pTY  
template < typename T > (5"BKu1t  
  struct result_1 cZ" Ut  
  { 's]+.3">L1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B) 81mcy  
} ; \I\'c.$I.Y  
@QAyXwp  
template < typename T1, typename T2 > 6$'6x2,  
  struct result_2 Wu 71q=  
  { OGy/8B2c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p,?8s%  
} ; '9,14e6   
} ; lB\ "*K;  
P80z@!  
n},~2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [xXml On!  
\w 6%J77  
下面我们来剥离functor中的operator() $Xlyc.8YId  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r|Y|u v0  
tk^1Ga3  
return l(t) op r(t) VD \pQ.=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h>Z$ n`T  
return op l(t) o E&Zf/  
return op l(t1, t2) cVZCBcKC?  
return l(t) op ZSuMQ32  
return l(t1, t2) op 3q:-98DT  
return l(t)[r(t)] ifu "e_^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l|-TGjsX  
 X7sWu{n  
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: tPS.r.0#^  
单目: return f(l(t), r(t)); ksxacRA7\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `p&ko$i2  
双目: return f(l(t)); >#@1 I  
return f(l(t1, t2)); -(n[^48K  
下面就是f的实现,以operator/为例 yG0Wr=/<?  
mu1oD;lQ  
struct meta_divide YbC6&_  
  { kWfNgu$xK  
template < typename T1, typename T2 > t|*PC   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  ?4 `K8  
  { @j$tpz  
  return t1 / t2; [Cz.K?+#M  
} ~Exd_c9  
} ; KJa?TwnC  
?ng?>!  
这个工作可以让宏来做: 7"f$;CN?~  
`07u}]d8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fB5Bh;K  
template < typename T1, typename T2 > \ ay2 m!s Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Rg&6J#h  
以后可以直接用 p[e|N;W8A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +w/Ax[K  
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 Ep}KIBBO  
(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。。。) O.=~/!(  
{6<7M  
)o[ O%b  
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 yI9l*'  
>taS<.G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pBt/vSad  
class unary_op : public Rettype \n850PS  
  { @A6\v+ih  
    Left l; (Jf i 3 m  
public : +1p>:cih  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9`^VuC'  
?B %y)K  
template < typename T > @2 dp5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const asR6,k  
      { XJ]MPiXj  
      return FuncType::execute(l(t)); >b-rAO\{}  
    } UD*#!H  
@Q x|!%  
    template < typename T1, typename T2 > d@"eWvnlZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -!MDYj+U  
      {  ew4IAF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @hm %0L  
    } TE*$NxQ 2  
} ; 0+8ThZ?n  
%_1~z[Dv  
/-$`GT?l  
同样还可以申明一个binary_op j:|60hDz^  
mf@YmKbp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -3Vx jycY  
class binary_op : public Rettype  | qHWM  
  { $BE^'5G&4Y  
    Left l;  ~u8}s4  
Right r; aQN`C {nY  
public : #rV=!j||  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /[[zAq{OA  
N)RWC7th{  
template < typename T > _OcgD<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }QncTw0  
      { 5"y p|Yl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); svyC(m)'  
    } 5S$HDO&  
t2OXm  
    template < typename T1, typename T2 > Rv q_Zsm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GU'5`Yzd9  
      { f\~e&`PV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v5w I?HE  
    } l4F4o6:]n  
} ; q) /;|h  
*8/Q_w  
2{p`"xX  
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 p/lMv\`5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 GQ|kcY=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -5v c0"?E  
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。 z}C#+VhQ`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N,'JQch},8  
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。。。 (L|SE4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [X^JV/R  
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) v.6" <nT2  
下面是修改过的unary_op =]xNpX)  
.1I];Cy0D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r'&9'rir2  
class unary_op 9aZ3W<N`M  
  { kc8GnKM&mc  
Left l; Q(k$HP  
  wc bs-arH  
public : Cqg}dXn'  
2y_rsu\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J~gfMp.  
f`A  
template < typename T > r-N2*uYtu  
  struct result_1 _5U Fml9  
  { )r?i^D&4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \U !<-  
} ; a2=wJhk  
Y[s  
template < typename T1, typename T2 > nZ\,ZqV  
  struct result_2 Q(]-\L'  
  { &1Cq+YpI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  N%r}0  
} ; :R_{tQ-WG  
6-KC[J^Xo  
template < typename T1, typename T2 > ~O1*]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0^ E!P>  
  { :WA o{|&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {tR=D_5  
} @%\ANM$S  
+o'. !sRH  
template < typename T > _hh|/4(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xo@N~  
  { %m+MEh"b5  
  return OpClass::execute(lt(t)); m\Tq0cT$  
} $d8A_CUU  
-'}iK6  
} ; /WHhwMc!  
mH{cGu?  
lf|^^2'*2<  
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 }(o/+H4  
好啦,现在才真正完美了。 7abq3OK+`  
现在在picker里面就可以这么添加了: E0O{5YF^T  
X2@o"xU  
template < typename Right > 2WUBJ-qnuT  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const akCl05YW  
  { f2yv7t T   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f "&q~V4?  
} rXm!3E6JL  
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。 A\# ? rK  
<BU|?T6~  
'h= >ej*  
q!ZmF1sU  
]#:xl}'LS  
十. bind w x,;  
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。 1|. 0]~0  
先来分析一下一段例子 epG;=\f}m`  
R3@iN &  
^U`q1Pg5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <=7)t.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~IqT >  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 njq-iU  
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。 X4k/7EA  
我们来写个简单的。 F_r eBPx  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /uyQ>Y*-\Y  
对于函数对象类的版本: 4Dd9cG,lN  
RsOK5XnQn  
template < typename Func > " LxJPt\  
struct functor_trait @2$8o]et  
  { }`M6+.z3F  
typedef typename Func::result_type result_type; @<6-uk3S  
} ; X_YD[  
对于无参数函数的版本: V3+%KkN  
'~2v/[<`}  
template < typename Ret > |1<Z3\+_/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^CE:?>a$  
  { ttKfZ0  
typedef Ret result_type; hN:Z-el  
} ; lLDHx3+  
对于单参数函数的版本: iIF'!K=q  
.XE]vo  
template < typename Ret, typename V1 > ?#[K&$}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l2v}PALs  
  { K5ph x  
typedef Ret result_type; '9[_ w$~(  
} ;  y]+A7|  
对于双参数函数的版本: GbE3 :;JI  
.Lp-'!i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e=R} 4`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > dog,vUu  
  { 7, 4x7!  
typedef Ret result_type; Rd$<R  
} ; <'B^z0I,  
等等。。。 Bf}_ Jw-=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy A+l"  
~k%\ LZ3s  
template < typename Func > 0IdD   
struct func_return > @%!r  
  { <f*0 XJ#  
template < typename T > 8(I"C$D!k  
  struct result_1 lt4UNJ3w  
  { NAU<?q<)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 51,m^veO  
} ; aF=VJ+5  
*,pqpD>  
template < typename T1, typename T2 > t(yv   
  struct result_2 CMr`n8M  
  { hJ@nW5CI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {HU48v"W  
} ; 9e5UTJ  
} ; `otQ'e~+t  
O(d'8`8  
FN R& :  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 cjW]Nw  
LQjqwsuN{  
template < typename Func, typename aPicker > a~|ge9? (  
class binder_1 4kM<L}J#  
  { '$zFGq }}  
Func fn; hMQ aT-v  
aPicker pk; 0>`69&;g|  
public : smU+:~  
z)B=<4r  
template < typename T > >gE_?%a[  
  struct result_1 R[c_L=  
  { ;gyE5n-{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 34=0.{qn  
} ; D4|_?O3 |m  
|3L MVN  
template < typename T1, typename T2 > Q'VS]n  
  struct result_2 8\9EDgT  
  { 7,zARWB!?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; On^#x]  
} ; 8{YxUD  
2~<0<^j/]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _biJch  
D/WS  
template < typename T > 2&m7pcls  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L7-nPH  
  { nM`)`!/  
  return fn(pk(t)); A M2M87{t  
} -,dQ&Qf?  
template < typename T1, typename T2 > D |o@(V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %8Z,t+'  
  { qHCs{ u  
  return fn(pk(t1, t2)); _+En%p.m  
} )R4<* /C:w  
} ; :m\KQ1sq  
u_B SWhiW  
hqPn~Tq  
一目了然不是么? W<Lrfo&=Y]  
最后实现bind g$b*#  
.IXwa,  
y#+o*(=fRE  
template < typename Func, typename aPicker > ?la_ +;m  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) * 5n:+Tw(  
  { J%)2,szn0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w%;'uN_  
} 5[_8N{QC;  
o1Ln7r.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zTLn*?  
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。 Pcs@`&}7r  
Q-v[O4 y~  
十一. phoenix lND[anB!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T8-$[ 2  
:3f2^(b~^  
for_each(v.begin(), v.end(), &}O!l'  
( `?x$J 6p  
do_ dK: "  
[ e`r;`a&  
  cout << _1 <<   " , " {P&^Erx  
]  o 2  
.while_( -- _1), dI-5%Um  
cout << var( " \n " ) ydQS"]\g  
) 16|S 0 )  
); {%{GZ  
iC-ABOOu{l  
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: #=(op?]  
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 Ef.4.iDJrR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fXe-U='  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ak `)>  
gf?^yP ;V  
wVDB?gy%#  
template < typename Cond, typename Actor > : qRT9n$  
class do_while P~e$iBH'  
  { dU6LB+A  
Cond cd; LltguNM$  
Actor act; pm\X*t}L  
public : }eM<A$J  
template < typename T > moR2iyO_  
  struct result_1 Ib!rf:  
  { RWFf-VA?  
  typedef int result_type; G:`Jrh  
} ; VU9P\|c@<  
Cw $^w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \F~Cbj+'Nu  
G4' U;  
template < typename T > cg0 0t+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q/)ok$A&  
  { f)Q]{cb6  
  do rz{'X d  
    { ?(yFwR,(  
  act(t); ]0 RXo3  
  } (PcK(C!}=\  
  while (cd(t)); 493i*j5r)l  
  return   0 ; 4iqmi<[("  
} Z4ioXl  
} ; Y&+_p$13  
aG_O N0g  
:)95 b fa.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mwH!:f  
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。 x9l0UD*+g  
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。 PMs_K"-K  
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。 j#t8Krd] "  
下面就是产生这个functor的类: +wozjjc  
x }'4^Cv  
:xS&Y\ry  
template < typename Actor >  ii y3  
class do_while_actor BWdc^  
  { GA.bRN2CI2  
Actor act; AUsQj\Nm%  
public : Fx5d@WNa>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6L9[U^`@  
P lH`(n#  
template < typename Cond > $'YKB8C  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Tw;qY  
} ; WwtE=od  
yr2L  
V9u\;5oL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9zYiG3 d  
最后,是那个do_ NjN?RB/5  
L8wcH  
@[tV_Z%,b  
class do_while_invoker heZy 66  
  { Q4Fq=kTE  
public : UvJuOh+  
template < typename Actor > &v5.;8u+OV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _iJXp0g  
  { 8KwC wv  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;'QY<,p[e  
} e ]o'i;I  
} do_; =yX&p:-&  
r>~d[,^$m4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V!77YFen %  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y%:0|utQC  
最后来说说怎么处理break和continue in #]3QGV  
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+2`"1IE[  
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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