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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {yvb$ND|j{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *[d~Nk%Y$  
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, v!<PDw2'  
M1AZ}b c0]  
\6`v.B&v  
js:C mnI  
  class filler M&uzOK+  
  { ./"mn3U  
public : hl AR[]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +(;8@"u  
} ; 8w)e/*:j  
u^`eKak"l  
`t{D7I7  
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: La`h$=#`  
p>k]C:h  
9 '2=  
t{_!Z(Rt5)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2Ryp@c&r^  
n_<mPU  
CnabD{uTf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mWNR(()v  
$z= 0[%L  
B }6Kd  
&g*klt'B  
二. 战前分析 6 0`+ 9(^  
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。 C= >B_EO  
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 y7CWBTH0>  
$ I#7dJ"*  
@q,)fBZq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0;}Aj8Fle  
  /* --------------------------------------------- */ O x{Q.l  
vector < int *> vp( 10 ); 0r1g$mKb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2*+ 3Rr J  
/* --------------------------------------------- */ BRe{1i 6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T}UT 7W|  
/* --------------------------------------------- */ ] } '^`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8|w-XR  
  /* --------------------------------------------- */ \ 0D$Mie  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [u[ U_g*  
/* --------------------------------------------- */ [1NaH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0[.3Es:_  
_HwpPRVP/  
iu +3,]7Fm  
])C>\@c6Gm  
看了之后,我们可以思考一些问题: S0F@#mSQ?  
1._1, _2是什么? 5Yl6?  
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。 X&s7% ]n+  
2._1 = 1是在做什么? [ dGO,ndE  
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。 ai4PM b$p  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8zAg;b [  
S9J5(lYv~N  
N*f^Z#B]  
三. 动工 q?yMa9ZZky  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: KCD5*xH  
L7m`HVCt&  
lDC}HC  
c -w0  
template < typename T > }hCaNQ&jH  
class assignment 4Hk6b09  
  { ^1.7Juvb  
T value; y<|)'(  
public : dsK/6yu  
assignment( const T & v) : value(v) {} AQe!Sqg'  
template < typename T2 > b{BaQ>.(`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [7RheXO <  
} ; QhCY}Q?X  
)=Zsv40O  
E`tQe5K  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l&3ki!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment AVv#\JrRW  
-?5$ PH  
%@P``  
) \ 4 |  
  class holder Mb/L~gd"  
  { 7 W{~f?Sh  
public : 7G"7wYc>R  
template < typename T > Y9tV%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |Ytg  
  { gD6tHg>_  
  return assignment < T > (t); ~0ooRUWU7  
} LE K/mCL  
} ; Xem5@ (u  
JpmB;aL#%  
/W`$yM3  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: zP&q7 t;>  
)v1CC..  
  static holder _1; rrcwtLNbu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %[ /<+  
~.6|dw\p!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .LObOR 5J7  
而不用手动写一个函数对象。  ,1 P[  
&6/%k kv  
Qci$YTwl>  
k2p'G')H  
四. 问题分析 4\6: \  
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。 sa9fK Z'q  
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。 `hzrfum4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8*s7m   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5m7b\Mak  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ax_YKJ5#P  
Hbk&6kS  
五. 问题1:一致性 6IP$n($2  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| CZ3].DA|z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /C$ xH@bb  
:Q-oV8t{  
struct holder Go <'  
  { etyCrQ ?U  
  // <GF@L  
  template < typename T > M4?8xuC  
T &   operator ()( const T & r) const O!^; mhy"  
  { p7C!G1+z  
  return (T & )r; 3wC R|ab}  
} TnA?u (R%  
} ; hD q2-X}  
+.@c{5J<  
这样的话assignment也必须相应改动: #3 bv3m  
O k7zpq  
template < typename Left, typename Right > P^[/Qi}j  
class assignment O?ktWHUx  
  { c!Dc8=nE0m  
Left l; z(H?VfJo  
Right r; PLdn#S}.  
public : l>&sIX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7>n"}8i  
template < typename T2 > mp\%M 1<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } PAZ$_eSK6  
} ; 0@pu@DP~  
J`oTes,  
同时,holder的operator=也需要改动: )acV-+{  
jG D%r~lN  
template < typename T > IU!Ht>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V1utUGJV  
  { _k2w(ew?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J%Mnjk^_\S  
} ;%zC@a~{  
;h~er6&   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }c|UX ZW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 OM:v`<T!z  
8Xn!Kpa  
return l(rhs) = r; E4HU 'y~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 uGCp#>+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: KAc>-c<  
it1/3y =]  
template < typename Tp > Eg8i _s~:  
class constant_t P5?<_x0v4b  
  { ;>ozEh#8w  
  const Tp t; n29(!10Px  
public : 1 Z[f {T)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'M/ ([|@  
template < typename T > <DZcra  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fKkjn4&W  
  { 8_Z/o5s  
  return t; )`?%]D  
} [,g~m9  
} ; %}b8aG+  
~V+l_ :  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =+oZtP-+o  
下面就可以修改holder的operator=了 97LpY_sU  
W`L!N&fB  
template < typename T > ,]$A\+m'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ngyY  
  { G]*|H0j  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .\)A@ua^  
} "s_Z&  
Q`6i=mB;  
同时也要修改assignment的operator() 5 9 -!6;T  
.  /m hu  
template < typename T2 > P))^vUt~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3-x%wD.  
现在代码看起来就很一致了。 ` }8&E(<  
t9u|iTY f!  
六. 问题2:链式操作 rFu ez$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ][:rLs  
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。 UI?=]"  
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。 c`kQvXx  
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。 fRHKQ(a#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &<1 `O  
X")|Uw8Kl/  
template < typename T > )=_ycf^MC  
struct result_1 RKuqx:U  
  { \:/Lc{*}MD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m*n5zi|O  
} ; [1( FgyE  
-%m3-xZA  
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: >K)2NLW\xA  
;l!`C':'  
template < typename T > 7"Mk+'  
struct   ref # c Fr   
  { 4 I@p%g&  
typedef T & reference; s3 B'>RG}  
} ; 3V;gW%>  
template < typename T > 8<dOMp;}r  
struct   ref < T &> .SS<MDcqIt  
  { Yl({)qK{  
typedef T & reference; z2 hFn&  
} ; %SA!p;  
YpmYxd^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9-lEtl%  
r>n" 51*  
template < typename T > 1FERmf? ?d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +%#8k9Y  
  { c:\shAM&  
  return l(t) = r(t); 1W,(\'^R  
} rAukHeH  
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。 >k(MUmhX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 63&^BW  
Qc"'8kt  
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 uA~slS Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r<R4 1Fz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bS^WhZy'(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l-)B ivoi  
最后的布局是: Fx#jV\''s  
                Add $g\&5sstE  
              /   \ 0b-?q&*_  
            Divide   5 W!la-n  
            /   \ \caH pof  
          _1     3 r o\1]`6  
似乎一切都解决了?不。 uzU{z;  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 0^l%j8/  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 77,oPLSn  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: nzsl@1s  
v#oi0-9o[  
template < typename Right > lK(Fg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H[WQ=){  
Right & rt) const vmZ"o9-{#X  
  { q31>uF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a)s;dp}T%  
} t~p y=\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ([E]_Q  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 tw K^I6@  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 SaDA`JmO  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 T3,1m=S  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 PlxIf  L  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ~)X[(T{  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: xyeA  2Y  
)N !>=  
template < class Action > v}(6 <wnnS  
class picker : public Action `: |@Zln  
  { N$I03m  
public : !!,0'c  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Va<eusl  
  // all the operator overloaded .zj0Jy8N  
} ; ql{_%x?  
4[2_,9}  
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。 #bnb ': f  
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: O l@_(U  
aMuVqZw  
template < typename Right > 6ghx3_%w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (/{aJV  
  { kuMKX`_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |\9TvN^$`  
} 0D&>Gyc*0  
#%,RJMv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > eEw.'B  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 msx-O=4g  
'-PC7"o  
template < typename T >   struct picker_maker 3'I^lc  
  { qYB~VE03  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t%VDRZo7  
} ; GF<[}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?A*Kg;IU  
  { RrV>r<Z"Q  
typedef picker < T > result; WrGK\Vw[  
} ; }d Ad$^  
.TB"eUy  
下面总的结构就有了: ODw`E9  
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。 ;O#g"8  
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。 x hs#u  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I[Ic$ta  
至此链式操作完美实现。 Ve 3 ;  
) ]6h y9<  
,XKCz ]8V  
七. 问题3 oy.[+EI`|  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 epD?K  
;/O#4]2*  
template < typename T1, typename T2 > ':h =*v8a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R[[ ,q:4  
  { ;@mRo`D`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .8gl< vX  
} },-*  
(nSml,gU  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: c WAtju?L;  
"9y( }  
template < typename T1, typename T2 > Kyg=$^{>G  
struct result_2 &p(0K4:  
  { *s4\\Wb=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; VU.@R,  
} ; ^V*-1r1  
c@(&[/q!  
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? fRZ KEIyk  
这个差事就留给了holder自己。 Qt>>$3]!!  
    77 r(*.O|  
R3.*dqo$  
template < int Order > ^_+XDO  
class holder; "h"NW[R  
template <> -1|iz2^N  
class holder < 1 > AI ijCL  
  { U Z_'><++  
public : aG`;OgrH  
template < typename T > H U+ I  
  struct result_1 f2I6!_C!+  
  { s0u{d qP  
  typedef T & result; _D7]-3uC!  
} ; px''.8   
template < typename T1, typename T2 > _~'+Qe_o$5  
  struct result_2 -Sv"gLB  
  { U/{6% Qy  
  typedef T1 & result; nR;D#"p%  
} ; U977#M Xf  
template < typename T > ,,L2(N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Kn;D?ioY  
  { "Dcs])7Q  
  return (T & )r; O\KQl0*l\\  
} ow'Vz Ay-  
template < typename T1, typename T2 > | tQiFC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RJeDEYXeg  
  { 6vKS".4C  
  return (T1 & )r1; B@YyQ'  
} _6@hTen`  
} ; Q _iO(qu 6  
%^. %OCX:  
template <> 07g':QU@  
class holder < 2 > yF._*9Q3hK  
  { =:,xxqy  
public : =DbY?Q<Q  
template < typename T > RkEN ,xWE  
  struct result_1 {:nQl}  
  { >ydRSr^  
  typedef T & result; Z#l%r0(o  
} ; MTGiAFE  
template < typename T1, typename T2 > b,TiMf9},h  
  struct result_2 }ArpPU :]  
  { -5l6&Y   
  typedef T2 & result; #zUXyT#X  
} ; NG&_?|OmV  
template < typename T > M6r^L6$N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -D^A:}$  
  { j9+I0>#X  
  return (T & )r; S{Hx]\  
} M]v=-  
template < typename T1, typename T2 > s pLZ2]A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |%a4` w  
  { RPnRVJ&"Z  
  return (T2 & )r2; IxR?'  
} hG~reVNf  
} ; q@5K6yE  
\'CN  
J/!cGr( B~  
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> >。 :1q 4"tv|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B\*@krI@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RE$`YCs5  
;!< Znw  
return l(i, j) = r(i, j);  }}<Z,/O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )QagS.L{z  
Syp"L;H8Em  
  return ( int & )i; }{9&:!uA  
  return ( int & )j; dUznxZB  
最后执行i = j; `cQo0{xK  
可见,参数被正确的选择了。 gkBdR +  
IL/Yc1  
D0(xNhmKz  
x.0p%O=`  
f~OU*P>V@  
八. 中期总结 am_gH  
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: L\{IljA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )?M9|u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 '1fNBH2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $GQ`clj<  
[+ *$\  
\k`n[{  
H`8``#-|@S  
$P7iRM]  
'$As<LOEd/  
九. 简化 ^ 5VK>  
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。 v1k)hFjPK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @UBjq%z  
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: 6<,dRn  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 uV-'~8  
  +-*/&|^等 XS0xLt=  
2. 返回引用。 2-zT$`[]J  
  =,各种复合赋值等 \7MHaQvS   
3. 返回固定类型。 =@u 5|:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `s '#  
4. 原样返回。 5WqXo{S  
  operator, Glq85S  
5. 返回解引用的类型。 JxLf?ad.  
  operator*(单目) b5m=7;u*h  
6. 返回地址。 ]`g <w#  
  operator&(单目) p_ Fy >j  
7. 下表访问返回类型。 @ DZD  
  operator[] =Cv/Y%DN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Uw-p758dD  
  operator<<和operator>> bsxTqJ  
7:]Pl=:X  
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。 q'oMAMf}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Sx*oo{Kk%  
2eeQ@]Wj[Z  
template < typename Left > ;o/>JHGj  
struct value_return 2M)]!lYy  
  { Y $g$x<7  
template < typename T > +6smsL~<#v  
  struct result_1 ky>wOaTmN6  
  { ~9F,%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y=Z1Tdxa|  
} ; ; )Kh;;e  
C=uZ1xg*,  
template < typename T1, typename T2 > krq/7|  
  struct result_2 (F7_S*  
  { Ae^X35  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /$n ~lf  
} ; EzW)'Zzw~  
} ; #{r#;+  
VhT= l  
q0%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Mcw4!{l`  
KPSh#x&I  
下面我们来剥离functor中的operator() $@\mpwANl  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M:Er_,E  
rQ4*k'lA:  
return l(t) op r(t) nfb]VN~(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !>x|7   
return op l(t) s#h8%['  
return op l(t1, t2) _a_xzv'  
return l(t) op @L84>3O  
return l(t1, t2) op U(&oj e  
return l(t)[r(t)] UX`]k{Mz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0U66y6  
)oo~m\`  
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: /Y[~-Y+!,  
单目: return f(l(t), r(t)); e]ig!G]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Zn:R PMk*  
双目: return f(l(t)); P ]N [y  
return f(l(t1, t2)); A]`El8_t"  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;vhyhP.oM  
u^I(Ny  
struct meta_divide tC8(XMVx  
  { 3 <|`0pt}  
template < typename T1, typename T2 > +c:3o*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nM=e]qH  
  { B bhfG64  
  return t1 / t2; U]qav,^[  
} v8>v.}y  
} ; |1Dc!V'?"  
SEQ%'E5-'  
这个工作可以让宏来做: #L crI  
 [\)oo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K*K1(_x=  
template < typename T1, typename T2 > \ LCXO>MXN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <Y 4:'L6  
以后可以直接用 di9!lS$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f<i7@%  
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 sK$wN4k  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) fnzy5+9"  
)j6eE+gF  
rgIrr5  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `T ^G^7&  
Zr$d20M2A;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BOlAm*tFt  
class unary_op : public Rettype lw8"'0  
  { x9>\(-uU  
    Left l; Q+|{Bs)6i1  
public : |YJCWFbs8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^jdL@#k00  
*E>.)B i  
template < typename T > iY[+Ywh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c"YXxA J  
      { !Gs} tiMH  
      return FuncType::execute(l(t)); }pNX@C#De  
    } KcGsMPJ  
xIbMs4'iEx  
    template < typename T1, typename T2 > *a}(6Cx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wWW~_zP0  
      { KV!<Oq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l'4AF| p  
    } `&7RMa4=  
} ; ux2013C_  
=?@Q -(bp  
2f,B$-#  
同样还可以申明一个binary_op Lrz3   
-Q e~)7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .,2V5D-${  
class binary_op : public Rettype  {E9v`u\  
  { j28_Hh T  
    Left l; i`U: gw  
Right r; a^nAZ  
public : V%L/8Q~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V*n==Nb5L  
dZ2%S''\  
template < typename T > 4z4v\IpB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }F1s tDx  
      { H>7dND 2;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 54p tP  
    } 0`hwmDiB"  
g#^|oYuH6  
    template < typename T1, typename T2 > 7| YrdK<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vS; '}N  
      { iv%w!3#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {XY3Xo  
    } 60B-ay0e$b  
} ; _+QwREP  
LVtu*k   
R"xp%:li  
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 q=c/B(II!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ub)I66  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?T*";_o,B  
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。 $3 8gs{+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Agy <j   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 hb^!LtF#Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 q(]f]Vl|0  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) -WR}m6yMr  
下面是修改过的unary_op QXQ  
qc8Ta"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > n.$(}A  
class unary_op X-Ycz 5?  
  { ia{kab|_5  
Left l; xfHyC'?  
  V/y=6wUiSl  
public : !oMt_k X  
[%8@D C'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }B)jq`a?|\  
1bRL"{m^)-  
template < typename T > j7/(sf  
  struct result_1 f'{>AKi=C  
  { pCt}66k}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K5flit4-  
} ; f!g<3X{=  
pMN<p[MB  
template < typename T1, typename T2 > ~77 5soN  
  struct result_2 hZuYdV{'h  
  { a-PGW2G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "{F;M{h$},  
} ;  KOS yh<&  
4 X`^{~  
template < typename T1, typename T2 > -CU,z|g+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oh&Y< d0  
  { Y ><(?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tA qs2  
} h)o]TV  
ryEvmWYu  
template < typename T >  c!D> {N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7Po/_%  
  { AQ}l%  
  return OpClass::execute(lt(t)); M[,^KJ!  
} iEhDaC[e(b  
cEi<}9r  
} ; M(S{1|,V  
lIl9ypikg  
r,nn~  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug LW?2}`+  
好啦,现在才真正完美了。 CjZ6NAHc  
现在在picker里面就可以这么添加了: jr1Se9u D  
IMR$x(g= F  
template < typename Right > a}D&$yz2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r %xB8e9  
  { 6SAQDE  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }2xb&6g~o  
} )`RZkCe  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 gT7I9 (x!W  
!L$oAqW  
j)@oRWL<  
|ZuDX87  
"b;k.Fx  
十. bind B#4S/d{/  
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。 Px#4pmz  
先来分析一下一段例子 73#9NZ R  
GD/nR4$  
Q }8C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -CZ-l;5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7x:F!0:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 v_.j/2U  
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。 "lb\c  
我们来写个简单的。 y7 <(,uT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: LQ|<3]  
对于函数对象类的版本: ,DQ >&_DK  
-*5yY#fw}  
template < typename Func > (Bh L/A 4  
struct functor_trait th;]Vo  
  { a\|X^%2g  
typedef typename Func::result_type result_type; w7[0  
} ; .y(@Y6hO  
对于无参数函数的版本: !-@SS>  
C(ZcR_+r$,  
template < typename Ret > s UvKA0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $M%}Oz3*  
  { ;+! xZOmm  
typedef Ret result_type; [kQ"6wh8  
} ; |c BHBd  
对于单参数函数的版本: ec,z6v^9  
!vi4* @:  
template < typename Ret, typename V1 > Y-?51g[u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e1Dj0s?i~K  
  { NdaM9a#TZ  
typedef Ret result_type; ook' u }h  
} ; $::51#^Wg  
对于双参数函数的版本: 1Z=;Uy\  
:  ,|=Q}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3<yCe%I:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !G@V<'F  
  { _y.mpX&  
typedef Ret result_type; :^C#-O  
} ; vQE` c@^{  
等等。。。 /<G yg7o0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k{!iDZr&f,  
7UY('Q[  
template < typename Func > NO%|c|B|  
struct func_return }"!6Xm  
  { 4"rb&$E   
template < typename T > }C9VTJs|  
  struct result_1 z0FR33-  
  { \r)_-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bUpmU/ RW  
} ; BIwgl@t!>  
:cIu?7A  
template < typename T1, typename T2 > b*9m2=6  
  struct result_2 w;g)Iy6x  
  { <[*h_gE5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _S[Rvb1e   
} ; _%C_uBLi  
} ; `"-`D!U?$  
mCZF5r  
P W0q71  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C"V?yDy2~  
w%!k?t,*]  
template < typename Func, typename aPicker > [U_Q 2<H  
class binder_1 aH~x7N6!  
  { !IQfeo T  
Func fn; y'i:%n}I  
aPicker pk; !]UU;8h~  
public : 6= aBD_2@  
&eLQ;<qO*|  
template < typename T > >*ha#PE  
  struct result_1 !rN#PF>  
  { Xv<;[vq}F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j.G.Mx"  
} ; ^+Y-=2u:  
+)''l  
template < typename T1, typename T2 > -X6\[I:+A  
  struct result_2 ?3KR(6D  
  { UlLM<33_)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >V ]*mS %K  
} ; 519:yt   
fTi{oY,zTg  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C$]%1<-Iv]  
{R6Zwjs  
template < typename T > e-duZ o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i32_ZBZ?y  
  { R)DNFc:  
  return fn(pk(t)); )b:~kuHi  
} 5;i!PuL  
template < typename T1, typename T2 > u3v6$CD?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !xx> lX5  
  { DRFuvU+e  
  return fn(pk(t1, t2)); dp%pbn6w  
} j@_) F^12  
} ; [?K\%]  
e8ig[:B>+  
r &l*.C*  
一目了然不是么? (fI&(";t  
最后实现bind $'mB8 S  
(^s&#_w03  
#Ot*jb1  
template < typename Func, typename aPicker > ^5'/ }iR2N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G:6$P%.  
  { g  cK"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); tX`[6`  
} i2%m}S;D9  
?M{ 6U[?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [E :`jY  
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。 RNrYT|  
; K 6Fe)  
十一. phoenix hhgz=7Y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: bCx1g/   
Hpo?|;3D5  
for_each(v.begin(), v.end(), :,z3 :PL  
( E{]|jPdr  
do_ #* /W!UOu  
[ I3rnCd(  
  cout << _1 <<   " , " He_(JXTP  
] ?e|:6a+[f  
.while_( -- _1), _>)"+z^r  
cout << var( " \n " ) ZT6X4 Z  
) AqKx3p6  
); en#g<on  
`6/Yf@b  
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: ,m'#>d&zO  
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 zam0(^=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *Wo$ $T  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /$.vHt 5nt  
\t(r@q q  
_x|8U'|Ce  
template < typename Cond, typename Actor > jl0Eg  
class do_while hz|z&vyP  
  { <Ibr.L]  
Cond cd; &*:)5F5  
Actor act; e]B<\i\T  
public : JO6vzoS3  
template < typename T > 3 !w>"h0(  
  struct result_1 1eyyu!  
  { `L[32B9  
  typedef int result_type; *]| JX&  
} ; ez:o9)N4  
7<'i#E~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #V,~d&_k  
IV#f}NrfD  
template < typename T > -V_S4|>   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W9m[>-Ew  
  { E=~WQ13Q  
  do E6-(q!"A  
    { $ 5-2 cL  
  act(t); [)6E) E`_e  
  } tsC|R~wW  
  while (cd(t)); U*U )l$!  
  return   0 ; v%~ViOgL\  
} Nl)jQ  
} ; c(g^*8Pb  
}`FC__  
 k*6eZ7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [Et\~'2w8=  
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+  
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。  jy|xDQ  
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。 Z4 zMa&  
下面就是产生这个functor的类: x(N} ^Hu  
OiEaVPSI;  
P2RL\`<"  
template < typename Actor > oOSyOD  
class do_while_actor *G|]5  
  { ?G<I N)  
Actor act; &L`p4AZ  
public : yVv3S[J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +NMSvu_?  
TmAb! Y|F  
template < typename Cond > 4\WkXwoqQO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !7*/lG  
} ; 1vudT&  
nW*Oo|p~=  
"jMnYEG  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +N&(lj  
最后,是那个do_ @CUDD{1o  
r(CL=[  
%d\+(:uu/  
class do_while_invoker S|w] Q  
  { &}=,8Gt1G  
public : D|#(zjl@  
template < typename Actor > p}X87Zq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ee` =B  
  { YZ P  
  return do_while_actor < Actor > (act); <u/({SZ&  
} "evV/Fg (  
} do_; .1lc'gu5y  
3_/d=ZI\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <2A'   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a8c]B/  
最后来说说怎么处理break和continue Xq^{P2\w1  
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。 #+nv,?@  
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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