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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8XE0 p7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sVf7g?  
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, &Vm[5XW  
.5zJ bZ9  
;]e"bX  
m)2U-3*iX  
  class filler #@`^  .  
  { 'S ;vv]}Gs  
public : =1uI >[aN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 27gm_ *  
} ; B)iJH  
&}?e:PEy  
nhxl#  
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: YLr2j 7  
^u<+tV   
XP1_{\  
r-uIFhV^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9tgkAU`  
!r,d rb  
(/BkwbJyE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ke!O^zP92  
@5ybBh]   
<>GyG-q  
p5hP}Z4r  
二. 战前分析 I!bZ-16X  
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。 y2>] gX5  
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 7u(i4O& k  
&ICO{#v5  
lD XH<W?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %;gWl1&5  
  /* --------------------------------------------- */ G 0 yt%qHE  
vector < int *> vp( 10 ); q5Mif\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }9dgm[C[b  
/* --------------------------------------------- */ DKH9 O  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w[_Uv4M  
/* --------------------------------------------- */ K!mgh7Dx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ' ga2C\)  
  /* --------------------------------------------- */ 5sUnEHN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); YG|T;/-  
/* --------------------------------------------- */ }Z=Qy;zk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); L i^V?  
oPV"JGa/B4  
c`Cn9bX  
YKk%;U*  
看了之后,我们可以思考一些问题: _XtY/7n  
1._1, _2是什么? <k1gc,*  
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。 NI)nf;C  
2._1 = 1是在做什么? %mJ)pMV  
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。 }mK_d9dx  
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。 4#uoPkLK  
o%iTYR :x  
G[ea@u$?  
三. 动工 /cn_|DwN5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: UYUd IIoL  
|@F<ajlV  
Y_B( R  
5 Da( DA  
template < typename T > [d}1Cq=_  
class assignment \~>#<@h  
  { #wfR$Cd  
T value; ;'kH<Iq  
public : 3i1>EjML  
assignment( const T & v) : value(v) {} C 0wq  
template < typename T2 > x$*OglaS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } aMWNZv  
} ; P[~a'u  
rjzRH  
*,u{~(thR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r+2dBp3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }ls>~uN  
}^t?v*kcA  
5q[@N  J  
uNjy&I:  
  class holder 4{ &   
  { UWp(3FQ  
public : D]REZuHOI  
template < typename T > MtljI6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o/#e y  
  { %!RQ:?=  
  return assignment < T > (t); lDzVc`c  
} RY&~{yl$"1  
} ; 5{UGSz 1  
f32nO  
]2+(i  
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: qmGB~N|N  
t<-Iiq+tL  
  static holder _1; @NZ?D0"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U.\kAEJ  
{fWZ n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,h"M{W$  
而不用手动写一个函数对象。 4U3T..wA  
B(hNBq7  
.+.Pc_fv  
G9jtL$}E<  
四. 问题分析 ]4PG[9J@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 0T*jv! q>  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 w$_ooQ(_;Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 BTB,a$P/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6k-]2,\#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n:{yri+  
gg=z.`}  
五. 问题1:一致性 \%#jT GFs~  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|  ^(y4]yZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \I> ,j,c  
p-Z5{by  
struct holder LS;kq',  
  { Y) Z>Bi  
  // nZ]d[  
  template < typename T > *ZHk^d:  
T &   operator ()( const T & r) const V'8 (}(s/  
  { 7ORwDR,`5  
  return (T & )r; <5 okwcJ^  
} z[B7k%}  
} ; YS9|J=!~  
&A>J>b  
这样的话assignment也必须相应改动: -1[ri8t;nV  
/}V9*mD2  
template < typename Left, typename Right > C]}0h!_V  
class assignment ~{J.br`  
  { 2HUoT\M  
Left l; mY-r:  
Right r; l`d=sOB^  
public : umc!KOkL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4JucNGv  
template < typename T2 > /%~`B[4F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |b|p0Z%7{  
} ; Q-AN~k8+)[  
7kO 1d{u6b  
同时,holder的operator=也需要改动: l#Iof)@#  
F$.M2*9  
template < typename T > zk?lNs  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const sD M!Uv2n  
  { &iTsuA/7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :wMZ&xERDZ  
} tUzuel*  
3N?uY2  
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。 #+XKfumLk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f"/NY6  
I;=}@]9  
return l(rhs) = r; p0b&CrALx  
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。 $uboOfS83G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tP`,Egf"g  
P )`-cfg  
template < typename Tp > qRNGe8  
class constant_t G'!Hc6OZ  
  { w(VH>t  
  const Tp t; *<J**FhcMu  
public : ?k/Uw'J4u/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j5AW}   
template < typename T > Ltc>@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o|*,<5t  
  { q0Fy$e]u  
  return t; WKP=[o^  
} iidK}<o  
} ; P'zA=Rd&~>  
97Whn*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 k9a-\UIMet  
下面就可以修改holder的operator=了 VEJ Tw  
*T 6<'a  
template < typename T > e<q;` H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %ePInpb  
  { th !Gc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); RE*;nSVFt  
} wqJH  
w}+jfO9  
同时也要修改assignment的operator() 5'6Oan7dL:  
8g$pfHt|e  
template < typename T2 > :0r@o:H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uV{cvq$jy  
现在代码看起来就很一致了。 &r jMGk"&  
q^EG'\<^  
六. 问题2:链式操作 /1Ndir^c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RxcX\:  
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。 .F |yxj;I7  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 -K PbA`j+  
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。 ?bY'J6n.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G$WMW@fy  
%-> X$,Q :  
template < typename T > GkVV%0;&J1  
struct result_1 z;D[7tT  
  { uPt({H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ee^2stc-  
} ; YDO#Q= q%  
</Ja@%  
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: bvi Y.G3  
QrDI$p7;'  
template < typename T > ELPzqBI  
struct   ref iU5M_M$G  
  { /a Nlr>^  
typedef T & reference; Nn>Oq+:  
} ; c#Y/?F2p  
template < typename T > m>DBO|`  
struct   ref < T &> gM&XVhQJ\  
  { i1}Y;mj  
typedef T & reference; Gg8F>y<[R  
} ; Gu-6~^Km9  
 YH@p\#Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Bz!SZpW(M  
8\P!47'q  
template < typename T > y38x^fuYJ~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J4"?D9T3G  
  { &C6Z-bS"  
  return l(t) = r(t); R0HzNk  
} )T&ZiHIJ3  
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。 2Jm#3zFYz3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 E.45 s? r  
`r+zNJ@q  
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 4zzJ5,S1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gLy1*k4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }fU"s"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Lk#8G>U  
最后的布局是: Qv~lH&jG  
                Add e#BxlC  
              /   \ EIug)S~  
            Divide   5 sYE|  
            /   \ k nTCX  
          _1     3 %OE (?~dq  
似乎一切都解决了?不。 N3"O#C  
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。 =^3 Z L  
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。 OiI29  
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: Ku$:.  
LYhjI  
template < typename Right > *sz:c3{_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const | $  
Right & rt) const *5m4 j=-  
  { Z}$wvd  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m?GBvL$  
} NpI "XQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !-B$WAV  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 B:oE&Ahh{  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ecvQEK2L  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ;iq H:wO  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 {0?^$R8j  
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? ON [F  
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: #l 7(W G  
!A":L0[7n  
template < class Action > '8Wu9 phT  
class picker : public Action mH6\8I  
  { ZW>iq M^9  
public : ~'lYQ[7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZB+~0[C  
  // all the operator overloaded %^pm~ck!  
} ;  |pgrR7G'  
vX30Ijm  
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。 tqk^)c4FF(  
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: *E.uqu>I  
b@X+vW{S  
template < typename Right > b=+3/-d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T$!Pkdh  
  {  9q[ d?1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5LaF'>1yY  
} OJ?U."Lxm$  
ze"`5z26|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~`yO@f;D  
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。 Fzmc#?  
@PzRHnT*  
template < typename T >   struct picker_maker T|k_$LH  
  { pgd9_'[5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {Ri6975  
} ; {c}n."`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > H"NBjVRU%  
  { xcE2hK/+  
typedef picker < T > result; M.qE$  
} ; T deHs{|  
XcFu:B  
下面总的结构就有了: w5<&b1:  
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。 aOhi<I`*  
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。 <IBWA0A=8a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ROi_k4Fj  
至此链式操作完美实现。 Uc<BLu;  
\ v2-}jU(  
^^z_[Ih  
七. 问题3 ?G>E[!8ev  
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。 ;q?WU>c{?  
B,b^_4XX$  
template < typename T1, typename T2 > LkyT4HC8n  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sW]>#e  
  { X"!tx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fA)4'7UT  
} K?@x'q1  
'i:S=E F  
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: f]NaQ!. 7  
n #PXMD*  
template < typename T1, typename T2 > Ug#EAV<m  
struct result_2 L_5o7~`0  
  { T s9go  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ZFC&&[%-sG  
} ; }xJ!0<Bs  
@{@DGc  
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? ~Dbu;cqR@  
这个差事就留给了holder自己。 *#.Ku(C+  
    \2Yo*jE}  
a|-B#S  
template < int Order > m$`4.>J  
class holder; ffy,ds_7  
template <> t=IM"ZgfL  
class holder < 1 > 0ZJrK\K;  
  { th|'t}bWV  
public : &[t} /+)  
template < typename T > )1/J5DI @8  
  struct result_1 _};T:GOT  
  { jwp?eL!7  
  typedef T & result; Bq~?!~\?.  
} ; J9&#);(  
template < typename T1, typename T2 > awgS5We|  
  struct result_2 _iH:>2p5R  
  { zB8J|uG  
  typedef T1 & result; LIRL`xU7  
} ; , }B{)  
template < typename T > UYH&x:WEd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o4H'  
  { Y z],["*Q  
  return (T & )r; !JQ'~#jKN  
} chu r(@Af  
template < typename T1, typename T2 > /6FPiASbS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X\|h:ce  
  { .-:@+=(  
  return (T1 & )r1; YR"IPyj  
} vMYEP_lhK,  
} ; 6$G@>QCBS  
Z8:'_#^@a[  
template <> )U+&XjK  
class holder < 2 > :+<GJj_d+  
  { A i~d  
public : e@DVf  
template < typename T > j34lPo `  
  struct result_1 pnGDM)H7  
  { ,#.9^J  
  typedef T & result; ^o(C\\>{&  
} ; 8Yw V"+Fu/  
template < typename T1, typename T2 > `G2!{3UD  
  struct result_2 Q[ .d  
  { )2?A|f8  
  typedef T2 & result; vPsf{[Kr  
} ; -:Jn|=  
template < typename T > ]m\:XhI*<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S~ZRqL7Z O  
  { w1)SuMFK_  
  return (T & )r; oF.H?lG7`  
} 2f2.;D5g_'  
template < typename T1, typename T2 > sf,9Ym  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cJ#%OU3 p  
  { R 5Cy%  
  return (T2 & )r2; 8O.5ML{  
} `cqZ;(^  
} ; -O6\!Wo=-  
aFDCVm%U|  
h5ZxxtGU  
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> >。 ^ oh%Ns  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u4~( 0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: nE"0?VNW$  
<xAlp;8m5  
return l(i, j) = r(i, j); trg&^{D<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) CW@G(R  
&\Yd)#B/  
  return ( int & )i; 8Og)(BC  
  return ( int & )j; PF] Vt  
最后执行i = j; EK}QjY[i  
可见,参数被正确的选择了。 D,SL_*r{  
?sbM=oo  
pjNH0mZ  
fqZ+CzH  
C/!8NV1:4  
八. 中期总结 B:tGD@  
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: (Ek=0;Cr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @v=A)L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 33w(Pw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor eo'C)j# U  
b* o,re)Dj  
!Nno@S P@  
hP=z<&zb/  
(N$$N:ac[t  
UdX aC= Q  
九. 简化 OuU]A[r  
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。 ?r}!d2:dX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UE/N-K)`  
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: %M;{+90p>t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >Av%[G5=h#  
  +-*/&|^等 J9`[Qy\  
2. 返回引用。 Q)Zk UmW  
  =,各种复合赋值等 0:k ~  lz  
3. 返回固定类型。 *,oZ]!   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8A|i$#.&  
4. 原样返回。 2s8(r8AI  
  operator, 0%5x&vx'S  
5. 返回解引用的类型。 jY5BVTWnV  
  operator*(单目) \ /6m  
6. 返回地址。 Ia>>b #h  
  operator&(单目) me/ae{  
7. 下表访问返回类型。 U-GV^j  
  operator[] oxL4* bqZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |cq%eN  
  operator<<和operator>> 0Z>oiBr4  
(r )fx  
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。 d^jIsE`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cRC)99HP  
N>_d {=P  
template < typename Left > U-3uT&m*9.  
struct value_return 9 TILrK  
  { "ktC1y1  
template < typename T > b{Kw.?85  
  struct result_1 [EV}P&U  
  { N0G-/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z/t:gc.  
} ; /WI HG0D  
7<%Rx19L*  
template < typename T1, typename T2 >  LYX\#  
  struct result_2 5s2334G  
  { \|9KOulr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Zx}.mt#}8  
} ; [/I1%6;  
} ; vH^^QI:em  
`)R@\@jt  
nW (wu!2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JTg0T+  
1eDc:!^SD  
下面我们来剥离functor中的operator() P=9Zm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: uH-*`*  
=xX\z\[A  
return l(t) op r(t) 6">jf #pE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'zhw]L;'g  
return op l(t) JSQ*8wDcl  
return op l(t1, t2) .o5r;KD  
return l(t) op o$r]Z1  
return l(t1, t2) op 1f1J'du  
return l(t)[r(t)] <U$A_ ]*w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,/g\;#:{@]  
nNff~u)I  
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: K*Tvo `  
单目: return f(l(t), r(t)); ^ok;<fJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (N\Zz*PLz  
双目: return f(l(t)); ?$^qcpJCp  
return f(l(t1, t2)); hrRX=  
下面就是f的实现,以operator/为例 A fctycQ-  
VNbq]L(g  
struct meta_divide Lay+)S.ta[  
  { B1A5b=6G<  
template < typename T1, typename T2 > 2JYt.HN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) YA>du=6y\  
  { `$\Y,9E}x  
  return t1 / t2; ;pNHT*>u,  
} $|YIr7?R  
} ; c#e_Fs  
8EPV\M1%  
这个工作可以让宏来做: ft[g1  
%?EOD=e =  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *<!W k\  
template < typename T1, typename T2 > \ =`X@+~%-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G K @]61b  
以后可以直接用 f.=4p^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c])b?dJ*  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 r\"O8\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) RfwTqw4@  
sy` : wp  
`8TM<az-L  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 (K+TqJw  
MNiu5-g5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sHrpBm&O4  
class unary_op : public Rettype (;a O%  
  { J7.bFW'  
    Left l; 1h+!<c q  
public : GfU+'k;9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G1~|$X@@  
Sh]x`3 ).  
template < typename T > fwRlqfi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L/GM~*Xp(O  
      { < P5;8  
      return FuncType::execute(l(t)); q9oF8&O,  
    } Co19^g*  
=D4EPfQn1  
    template < typename T1, typename T2 > LZG^\c$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v-) eT  
      { ]T(O;y*m   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "=<l Pi  
    } xIrpGLPSh  
} ; d #a  
Ik1,?A  
h{sW$WA  
同样还可以申明一个binary_op 2ezuP F  
KF'H|)!K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *4qsM,t  
class binary_op : public Rettype -H`G6oMOO  
  { R\:C|/6f  
    Left l; c)SSi@< cv  
Right r; :*&wnQMKR  
public : im+2)9f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _'H<zZo  
S53%*7K.  
template < typename T > ["Q8`vV0WO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @\!wW-:A  
      { 0 $e;#}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z[v5hhI)4  
    } %1VMwqC]E  
MQY1he2M  
    template < typename T1, typename T2 > %T6#c7U_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,mYoxEB kl  
      { !Y]}& pUP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +ZE&]BO{  
    } d0 V>;Q  
} ; :/%Vpdd@  
^ MJGY,r6b  
h;4g#|,  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |7`Vw Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Uzb"$Ue4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M:`hb$k:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Sc6wC H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X=\ #n-*  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 C3@.75-E  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F`I-G~e  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) r$v?[x>+K  
下面是修改过的unary_op $xu?zd"  
;wQWt_OtuJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > % C 3jxt  
class unary_op :GK{ JP  
  { `FJnR~d  
Left l; fr#lH3  
  `8dE8:# Y  
public : \;7DS:d@  
FOk @W&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zW0AB8l  
50DPzn  
template < typename T > NNl/'ge <\  
  struct result_1 (C-z8R Z6  
  { WQ5sC[&   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^ Nsl5  
} ; gv[7h'}<  
TLSy+x_gX  
template < typename T1, typename T2 > B?0{=u  
  struct result_2  ~M'\9  
  { G'Q7(c  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )%y~{j+M  
} ; .v" lY2:N  
7t04!dD}  
template < typename T1, typename T2 > ooZ-T>$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %UQ?k:aWp|  
  { ~o/^=:*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4[J3HLQ  
} ,#wVqBEk  
5R=lTx/Hj  
template < typename T > #Y5I_:k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F7;xf{n<  
  { S-rqrbr|AT  
  return OpClass::execute(lt(t)); tJwF h6  
} l#~Fe D  
/5x `TT  
} ; T) ,:8/  
huF L [  
*}_/:\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 @zJI0_Bp  
好啦,现在才真正完美了。 BL8\p_U  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5./ (fgx>  
k( g$_ ]X  
template < typename Right > 7&At _l_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sN C?o[9l!  
  { hL`zV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); nUd\4;J#  
} *b)b#p  
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。 '!.;(Jo  
q~^:S~q  
Dz50,*}J  
13QCM0#  
8zc!g|5"  
十. bind + kF[Oh#  
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。 P+b^;+\1s  
先来分析一下一段例子 Oq2H>eW`f  
^ Wl/  
*.*:(7`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DO\EB6xH>%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J7\q #]?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 UeICn@)\y  
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。 $1?X%8V  
我们来写个简单的。 ~d8>#v=Q`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: JG<3,>@%  
对于函数对象类的版本: /J+)P<_A  
@}?D<O8#"#  
template < typename Func > =N{eiJ.(p  
struct functor_trait &tgvE6/V  
  { 2:N_c\Vi  
typedef typename Func::result_type result_type; q],R6GcVr  
} ; P\ s+2/  
对于无参数函数的版本: Az-!LAu9 R  
3E ZwF  
template < typename Ret > =CVT8(N*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [;=ky<K0E  
  { cLU*Tx\  
typedef Ret result_type; Q$vr`yV#=6  
} ; YW{V4yW  
对于单参数函数的版本: ? g{,MP5  
68c;Vb  
template < typename Ret, typename V1 > yy } 0_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |d5L Ifb(  
  { 2`I;f/S d  
typedef Ret result_type; 1!`768  
} ; /a(zLHyz)  
对于双参数函数的版本: e\_6/j7'  
'&QT}B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .V3Dql@z"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l1)pr{A  
  { Qyjuzfmz  
typedef Ret result_type; 'U"3'jh  
} ; Gx!RaZ1  
等等。。。 N ACY;XQ%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k@aP&Z~  
8@aS9 th$  
template < typename Func > Rdg0WT*;j  
struct func_return M0zD)@  
  { y|Y3,s  
template < typename T > ~|9LWp_  
  struct result_1 Kk98FI0]  
  { tTFoS[V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; />[6uvy#Q  
} ; |2<f<k/UT  
aTh%oBrtP  
template < typename T1, typename T2 > W-PZE|<  
  struct result_2 mF}k}0  
  { 'h^DI`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `7%eA9*.m  
} ; Kg`x9._2  
} ; L[G\+   
I A`8ie+  
wmr%h q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'D"K`Vw  
')<FLCFwT  
template < typename Func, typename aPicker > 9BD|uU;0  
class binder_1 DsW`V~ T  
  { '(pd k  
Func fn; _ 1{5~  
aPicker pk; e6i./bf3  
public : `O=;E`ep  
Kc[u} .U  
template < typename T > /Tf*d>Yh;  
  struct result_1 ~R@m!'I k  
  { :/[YY?pg-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; : |*,Lwvd  
} ; sHTePEJ_h  
@*"<U]  
template < typename T1, typename T2 > /-YlC (kL  
  struct result_2 /N]Ow  
  { &#oZ>`Qu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )4)iANH?  
} ; `;qv}  
xFm{oJ!]&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +Q!xEfpO;  
SxW}Z_8x  
template < typename T > TnBGMI,g'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]<;i} n| <  
  { WUWb5xA  
  return fn(pk(t)); Rf(x^J{  
} @ U8}sH^  
template < typename T1, typename T2 > ~:}XVt0%8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qv*uM0G6i  
  { h NOYFH  
  return fn(pk(t1, t2)); "4k=(R?  
} ckjVa\  
} ; %M)oHX1p  
9poEUjBI  
wz0$g4  
一目了然不是么? fpK0MS]=b  
最后实现bind "p~]m~g  
S7NnC4)=-f  
/yw\(|T  
template < typename Func, typename aPicker > 8@W/43K8-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `^bvj]>l  
  { [OoH5dD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); VVQ74b  
} Y\g90  
rI^~9Rz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 aC8,Y$>?E`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 N]s7/s  
vzyI::f?  
十一. phoenix !Ir1qt8 T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: enbN0  
(LT\ IJSM  
for_each(v.begin(), v.end(), 'q};L6  
( >uchF8)e|  
do_ qtwT#z;Y  
[ ;[OJ-|Q  
  cout << _1 <<   " , " Fy _<Ui  
] p[@oF5M  
.while_( -- _1), _KM$u>B8  
cout << var( " \n " ) hKH$AEHEU}  
) Ss<_K>wk  
); Q 9gFTLQ  
(:y,CsR}4  
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: }Uwkef.Q  
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 zA'gb'MmW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ycl>git]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^!o1l-Y^gr  
!7kLFW  
H81.p  
template < typename Cond, typename Actor > PX69  
class do_while iA%' ;V  
  { FU (}=5n  
Cond cd; .,ppGc| *  
Actor act; "doU.U&u  
public : o! 2 n}C  
template < typename T > 3!"b guE  
  struct result_1 m[@%{  
  { +J o 3rX'`  
  typedef int result_type; Vyq#p9Q  
} ; -lP )  
rAlh& ?X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {7K'<ti  
oc3dd"8}@  
template < typename T > l6 S19Kv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *< $c =  
  { re ]Ste  
  do PzMlua  
    { u8<&F`7j  
  act(t); ;* wT,2;  
  } <*A|pns  
  while (cd(t)); n?ZL"!$  
  return   0 ; :tjgg]  
} 409x!d~it  
} ; _UH/}!nqB  
2|0Qk&  
un$ Z7W/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T1Gp$l  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 GCP{Z]u  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 [xZ/ZWb/  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 C-a*EG  
下面就是产生这个functor的类: y~== waZw  
2,8/Cb  
*l>[`U+  
template < typename Actor > ;T5,T   
class do_while_actor 6Q.{llO  
  { ~),;QQ,  
Actor act; r 1l/) ;  
public : |<j,Tr1[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !"`@sd~  
-~v l+L  
template < typename Cond > RjR&D?dc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; C@TN5?Z  
} ; {[M0y*^64$  
[)Z 'N/;0  
'!j #X_;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C=oM,[ESQ0  
最后,是那个do_ ?q d,>  
i\kTm?BQZ  
F,p`- m[q  
class do_while_invoker O8K@&V p  
  { wMH[QYb<*  
public : Ss@u,`pr  
template < typename Actor > Xmap9x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q vv\+Jp^  
  { !G)mjvEe  
  return do_while_actor < Actor > (act); Kcscz,  
} 8 3z'#  
} do_; :X'*8,]KHH  
z +3<$Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LJRg>8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5y1or  
最后来说说怎么处理break和continue kq)+@p  
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。 1s{ISWm  
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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