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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda WT,I~'r=S  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C lf;+G0  
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, ' F.^ 8/>  
Ygk_gBRiC  
L>IP!.J]?  
bdstxjJ`  
  class filler X <8|uP4  
  { BkB _?^Nv8  
public : M}[Q2v\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h#4n  
} ; {rMf/RAE  
36OQHv;&  
SeXgBbGAne  
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: 9Zl4NV&B  
u]NsCHKlT  
c>D~MCNxg  
UZs '[pm)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Jkj7ty.J  
9*s8%pL  
| CFG<]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y%%VJ}'X!  
>gzM-d  
n(Nu  
:1qLRr  
二. 战前分析 K!CVS7  
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。 ?1\I/ 'E9  
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 3v_j*wy  
#Q7:Mu+  
L^t%p1R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  DlCN  
  /* --------------------------------------------- */ B)@Xz<Q  
vector < int *> vp( 10 ); rT4Q^t"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uxL+oP0  
/* --------------------------------------------- */ 9~Sa7P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]>)shH=Yx  
/* --------------------------------------------- */ l[[`-f8j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H][TH2H1  
  /* --------------------------------------------- */ :MF`q.:X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ku m@cA  
/* --------------------------------------------- */ xL_QTj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %TN$   
."dT6uE  
OAq-(_H  
5(CInl  
看了之后,我们可以思考一些问题: YG0/e#5  
1._1, _2是什么? F>{bVPh VA  
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。 Xxh^4vKjX  
2._1 = 1是在做什么? 2H$](k?   
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。 ru`7iqcz  
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。 UNb7WN  
TU_'1  
JzN "o'  
三. 动工 WDxcV%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -x6_HibbD  
[x 7Rq_^  
)2y [#Blo  
! U@ETo  
template < typename T > sT1OAK\^  
class assignment U3Gg:onuE  
  { [\Wl~ a l  
T value; I_f%%N%  
public : Zex~ $r  
assignment( const T & v) : value(v) {} g0biw?  
template < typename T2 > fsOlg9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } PtuRXx  
} ; 31^/9lb  
90+Vw`Gz=  
+arh/pd_I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  j7_,V?5z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r+%3Y:dZE  
> )Qq^?U  
66>X$nx(z  
_)vX_gCi  
  class holder KF *F  
  { NaoOgZ?  
public : _`=qc/-0  
template < typename T > ?pJ2"/K   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ma?uB8o+~  
  { $9\8?gS  
  return assignment < T > (t); HHw&BNQG  
} ][Tw^r&  
} ; {nSgiqd"28  
oVk!C a  
 Yf[Cmn  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %6lGRq{/?  
uHquJQ4  
  static holder _1; ^[[@P(e>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -T+YMAFU_  
bhRa?wuoY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :I?lT2+ea  
而不用手动写一个函数对象。 !2AD/dtt   
4S>#>(n7=  
oD2! [&  
rJf{YUZe  
四. 问题分析 a++gwl  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~-sgk"$  
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。 `>KNa"b%$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E5S(1Z}]p{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T)22P<M8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FB?V<x  
'U&]KSzxv  
五. 问题1:一致性 ;LC|1_ '  
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?| ?-&k?I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?7CdJgJp  
Ye|gW=FUR  
struct holder 0?FJ ~pu  
  { u7J:ipyiq2  
  // 8}[<3K%*g  
  template < typename T > &VU^d3gv~  
T &   operator ()( const T & r) const BuM #&]s  
  { 0*P-/)o x  
  return (T & )r; FDiDHOR  
} ,^ -%<  
} ; \s8h.xjU  
pT+OPOSR  
这样的话assignment也必须相应改动: 4avkyFj!h  
e 0$m<5  
template < typename Left, typename Right > B;Z _'.i,d  
class assignment 1HSt}  
  { L1` ^M  
Left l; \g]rOYW  
Right r; 3k_\ xQ  
public : ffB<qf)?G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d/TFx  
template < typename T2 > 9gK1Gx:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  ]E :L  
} ; "6WJj3h N  
}n^}%GB  
同时,holder的operator=也需要改动: _,F\%}  
MftaT5  
template < typename T > b-`P-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XOS^&;  
  { -1d$w`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); KIuj;|!q  
} CO ZfR~}  
JeVbFZ8  
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。 wuCZz{c7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 PCDvEbpG  
'q/C: Yo  
return l(rhs) = r; hn6'$P  
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。 ~tNk\Kkv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g~|x^d^;|  
=<M>fJ)  
template < typename Tp > o}wRgG  
class constant_t bjj F{T  
  { U b\&k[F  
  const Tp t; +=L+35M  
public : RM%Z"pc Y6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _Co v>6_i  
template < typename T > $WE _aNfja  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %0815 5M  
  { <T'fJcR  
  return t; b5|l8<\  
} [m x}n+~  
} ; `yhc,5M  
][OkydE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rw@N=`4P  
下面就可以修改holder的operator=了 jt @2S  
BlqfST#6  
template < typename T > ^^xzaF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oe9S$C;$'  
  { =AHV{V~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); E}36  
} YSZ[~?+  
oqK: 5|  
同时也要修改assignment的operator() ``Um$i~e%  
DAN"&&  
template < typename T2 > u0uz~ s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3WfZzb+  
现在代码看起来就很一致了。 @6U&7!  
u7p:6W  
六. 问题2:链式操作 2<2a3'pG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Np~qtR  
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。 phwq#AxQ   
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。 X5tV Xd  
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。 Df1eHa5-7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4uVyf^f\]f  
 -x/g+T-  
template < typename T > M 8mNeh  
struct result_1 1-!|_<EW1  
  { kl&_O8E+K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; iIo>]\Pw  
} ; Y(R],9h8  
x||b :2  
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: KA`)dMWL  
wp/x|AV  
template < typename T > LR17ilaa'  
struct   ref +hWeN&A  
  { [9p@uRE  
typedef T & reference; mL, {ZL ^  
} ; l4^8$@;s  
template < typename T > NXE1v~9V  
struct   ref < T &> "yXqf%CGE  
  { 8H SGOs =8  
typedef T & reference; F|WH=s3  
} ; okW'}@jD  
OL&VisJ{75  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =gB{(  
G~4|]^`g  
template < typename T > ht5:kt`F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7nPm{=B G  
  { Y7yzM1?t  
  return l(t) = r(t); @qsOWx`l$  
}  hP 1;$  
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。 C4C!-12  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pq5bK0N Q  
rHtX4;f+><  
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 +d6Jrd*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: sy9YdPPE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Y9(BxDP_+Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Yr:$)ap  
最后的布局是: *-_joAWTG  
                Add IG@@CH  
              /   \ |VoYFoiQ  
            Divide   5 =u&NdMy  
            /   \ W!Rr_'yFe)  
          _1     3 7.v{=UP  
似乎一切都解决了?不。 `VOLw*Ci  
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。 ]JHY(H2|  
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。 dU"C=c(w\  
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: _k W:FB  
z;i4F.p  
template < typename Right > x\(yjNZH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const TGPHjSZ1  
Right & rt) const \cq.M/p  
  { q/YO5>s15  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =0mGfT c  
} =~QC)y_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 hB*3Py27L  
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。 }Qvoms<k  
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。 wsCT9&p  
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。 ok9G9|HA  
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。 %6<2~  
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? :20k6)  
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: A}n5dg0u  
AwGDy +  
template < class Action > TsZX'Yn  
class picker : public Action E@;v|Xc  
  { 1^=[k  
public : : ]JsUb{YK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \"@`Rf   
  // all the operator overloaded >za=v  
} ; GEf[k OQ  
04<T2)QgK  
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。 ;%aWA  
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: ol8uV{:"  
6NqLo^ "g  
template < typename Right > GUK3`}!%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7wc{.~+  
  { Bc y$"F|r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gIXc-=Ut  
} qS+Ilg  
S1n 'r}z8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Tn3f5ka'  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 d "vd_}P~  
('px X+  
template < typename T >   struct picker_maker pDx}~IB  
  { j2|!h%{nI  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F1o"H/:n  
} ; ?rH=<#@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > > 'KQL?!F  
  { #8jH_bi  
typedef picker < T > result; \OXKK<^$uK  
} ; }GTy{Y*&  
3/hAxd  
下面总的结构就有了: 0=J69Yd  
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。 U_,K_6vj  
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。 ;R?9|:7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |tS~\_O/  
至此链式操作完美实现。 cB[.ET$  
*Cgd?*\7  
P1l@K2r  
七. 问题3 w]0jq U6  
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。 Swz1RT  
5Gsj;   
template < typename T1, typename T2 > 0Z{(,GU  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U!x\oLP  
  { QcQ|,lA.HI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;EfMTI}6K  
} ,/>~J]:\;  
b511qc"i>M  
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: 57b;{kl  
VI`x fmVOQ  
template < typename T1, typename T2 > xX.Ox  
struct result_2 Mhw\i&*U  
  { v)2@;Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bqg\V8h  
} ; {#y HL  
M O/-?@w  
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? E|.D  
这个差事就留给了holder自己。 | Y1<P^  
    i=<(fq  
h(G(U_V-Od  
template < int Order > G:rM_q9\u  
class holder; 6l$o^R^D  
template <> m"vV=6m|\  
class holder < 1 > *WgP+"h  
  { &WHEPdD  
public : 6%_d m'  
template < typename T > K~WwV8c9;  
  struct result_1 Ja#idF[V  
  { Z [5HI;  
  typedef T & result; qQ6NxhQo  
} ; 9aC>gye!  
template < typename T1, typename T2 > HF\L`dJX?  
  struct result_2 \ca4X{x  
  { E%-&!%_>D@  
  typedef T1 & result; i9)y|  
} ; <s#}`R.#2  
template < typename T > ;@ d<*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZdH WSfO)O  
  { MU&5&)m  
  return (T & )r; "v3u$-xN1  
} aV(*BE/@F  
template < typename T1, typename T2 > lv ^=g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <STjB,_s  
  { CsR~qQ 5  
  return (T1 & )r1; uYMW5k_,>  
} {hRAR8  
} ; Qg _?..%  
O!]w J  
template <> n5]<|>U vx  
class holder < 2 > T+4Musu{V  
  { 4!gyFi6$  
public : g}qK$>EPS  
template < typename T > vFCp= 8h  
  struct result_1 oa1a5+ A  
  { :WCUHQ+  
  typedef T & result; $@&bK2@.(  
} ; ($W9 ?  
template < typename T1, typename T2 > ccm <rZ7  
  struct result_2 Ruk6+U  
  { bt&vik _  
  typedef T2 & result; Hab9~v ]  
} ; O.K8$  
template < typename T > vPwDV_zk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *} w.xt  
  { SKfv.9  
  return (T & )r; iKS9Xss8  
} U.6hLFcE  
template < typename T1, typename T2 > 9 [I ro  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #t(?8!F  
  { a* IJ)'S  
  return (T2 & )r2; cW GU?cv}  
} 3iEcLhe"4  
} ; BS|-E6E<  
dadMwe_l0  
w pCS]2  
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> >。 @xkM|N?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _mkI;<d]$T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6 3u'-Z"4  
)sS< %Xf  
return l(i, j) = r(i, j); @e0 Q+t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [7s5Vt|  
;Ok11wOw  
  return ( int & )i; ?<LG(WY  
  return ( int & )j; n'h )(^  
最后执行i = j; *<A;jP  
可见,参数被正确的选择了。 |XH3$;=*h  
}> 1h+O  
wFd*6%  
-=sxbs.aA  
\A~  '&  
八. 中期总结 l9L;Tjj  
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: 1VZ>*Tl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <?J7Z|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9H)uTyuNi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor c3pt?C  
`Ys })Pl  
~fUSmc  
R$3JbR.  
p.}[!!m P  
(7wR*vO^  
九. 简化 |(H|2]b4 =  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 S2s-TpjB<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V[bc-m  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: QNtr=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6aK--k  
  +-*/&|^等 P< &/$x6  
2. 返回引用。 %8{_;-f  
  =,各种复合赋值等 OLR1/t`V  
3. 返回固定类型。 !S-hv1bE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }-Ma ~/  
4. 原样返回。 SmLYxH3F  
  operator, y-X'eCUz  
5. 返回解引用的类型。 uHIWbF<0oo  
  operator*(单目) -$kJERvy  
6. 返回地址。 h9-Ky@X`  
  operator&(单目) y^Jv?`jw  
7. 下表访问返回类型。 j bGH3 L  
  operator[] \9?<E[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A_fU7'B  
  operator<<和operator>> QO>*3,(H,q  
1c4%g-]7  
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。 Iw:("A&~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ii2Z }qe  
C}kJGi  
template < typename Left > k:qou})#4  
struct value_return ,TtDCcjd%f  
  { zn x_p /V  
template < typename T > bOdv]nQ1  
  struct result_1 %Uk/P  
  { lG+ltCc$9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qR<DQTO<  
} ; /t^lI%&  
}:8>>lQ  
template < typename T1, typename T2 > Q(IS=  
  struct result_2 iHn]yv3 #  
  { wEbs E<</  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eEh0T %9K  
} ; &aQ)x   
} ; wE \c?*k  
 e C{Z  
JT9<kB/07  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *!/#39  
M(E_5@?3  
下面我们来剥离functor中的operator() *Kkw,qp/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'nS3o.}  
6V?RES;X  
return l(t) op r(t) XOwMT,=Z)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -8jqC6mQ  
return op l(t) \@3  
return op l(t1, t2) &NQR*Tn  
return l(t) op eM"mP&TTL  
return l(t1, t2) op sN}@b8o@  
return l(t)[r(t)] t>sX.=\$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Lp WEu^j  
L# 1vf  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ko>_@]Jb  
单目: return f(l(t), r(t)); _fCHj$I*]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6)$ N[FNs  
双目: return f(l(t)); 9tEKA|8  
return f(l(t1, t2)); 49$4  
下面就是f的实现,以operator/为例 fEc_r:|\6  
cZzZNGY^ts  
struct meta_divide r3_gPK  
  { 4Z<l>!  
template < typename T1, typename T2 > ({VBp[Mh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K-C,+eI  
  { (NC>[  
  return t1 / t2; e:D"_B  
} 9y*! W  
} ; <'_GQM`G  
wT= hO+  
这个工作可以让宏来做: #/dde9y  
;j>d"i36&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \87J~K'  
template < typename T1, typename T2 > \ z]|[VM?4L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UeMe4$m  
以后可以直接用 Kn$1W=B1.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ] *VF Ws  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 I<K/d  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `>EvT7u  
5 hadA>d  
Hk*cO;c  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 D>e\OfTR:  
l1Q+hz5"*U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5l/l]  
class unary_op : public Rettype I 47GQho  
  { HHTsHb{7  
    Left l; >m1V9A  
public : ^!F5Cz 48  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} o=# [^Zv  
}cej5/*  
template < typename T > b ]&zDo|8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {4aY}= -Q*  
      { mh7sY;SvM  
      return FuncType::execute(l(t)); b N e\{k  
    } H8]^f=  
%O=V4%"m\  
    template < typename T1, typename T2 > Zt2@?w;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9Pp|d"6]y  
      { ]N"F?3J 8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); X7d.Ie  
    } fP1OH&Ar  
} ; sVdK^|j  
?EQ^n3U$  
3e6Y  
同样还可以申明一个binary_op q;zf|'&*7C  
tq:tY}:4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %=4ak]As  
class binary_op : public Rettype uBq3.+,x*  
  { u\6]^T6  
    Left l; UdW(\%  
Right r; y*b.eO  
public : dX@A%6#?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {Y:ZY+  
mhLRi\[c )  
template < typename T > Qb't*2c%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r82o[+$u0K  
      { o $`kpr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); UnWGMo?JEi  
    } J1p75c%  
7(~H77  
    template < typename T1, typename T2 > -A%?T"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H'GYJ ?U"  
      { km\ld&d]$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .e2A*9,  
    } %;\G@q_p{  
} ; :6j :9lYL2  
*Z]WaDw  
/3[ 9{r  
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 42>m,fb2[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 iqednk%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [x<6v}fRn  
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。 OW^2S_H5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hJ[mf1je=  
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。。。 V}|v!h[O8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ? TT8|Os  
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) yb4tJu$  
下面是修改过的unary_op ZutB_uW  
loUl$X.u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CSL{Q  
class unary_op y /:T(tk$  
  { $C05iD  
Left l; L=HVdeE  
  ?5yH'9zE  
public : sjzXJ`s  
Sn0gTsZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0)oN[  
l/ rZcf8z  
template < typename T > TwuX-b  
  struct result_1 F%#*U82  
  { !-5S8b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3K#mF7)a  
} ; fcE)V#c"g  
5':Gu}Vq  
template < typename T1, typename T2 > 8_IOJ]:w  
  struct result_2 _+*/~E  
  { Ybt_?Q9#]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?ng14e  
} ; 9vp%6[  
PNJe&q0*  
template < typename T1, typename T2 > ;>Ca(Y2M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XW?ybH6  
  { P*SCHe'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); TsX+. i'  
} 9PKoNd^e  
H9~%#&fF  
template < typename T > m(Y.X=EZr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -jVaS w t  
  { Be{/2jU%  
  return OpClass::execute(lt(t)); 98A(jsj  
} JEsLF{  
;wbUk5Tf/  
} ; =a9etF%B  
~#x :z ^U  
NuD[-;N]  
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 |)-|2cPRur  
好啦,现在才真正完美了。 b4v(k(<  
现在在picker里面就可以这么添加了: jJUGZVM6)  
B [+(r  
template < typename Right > 1 Itil~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Q=(@K4  
  { o9ctJf=qn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %GX uuE}mX  
} RVkU+7  
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。 ^`rpf\GX(  
"]T$\PJun  
\TbsoWX  
+5HnZ?E\  
V#NG+U.B  
十. bind ~!ZmF(:  
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。 T A\4uy6o  
先来分析一下一段例子 ou'~{-_xd  
VT% KN`l  
gMs+?SNHAh  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i*S|qX7``  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 CGC-"A/W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pcy<2UV  
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。 5{13 V*<  
我们来写个简单的。 <&5m N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yuHZ&e  
对于函数对象类的版本: 2mqK3-c  
#ya\Jdx   
template < typename Func > )N" Ew0U  
struct functor_trait vZ$U^>":  
  { 46bl>yk9<  
typedef typename Func::result_type result_type; \.H9$C$  
} ; g@~!kh,TH  
对于无参数函数的版本: ](W5.a,-$L  
D XV@DQ  
template < typename Ret > 7}4'dW.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7G5y)Qb  
  { 0n:?sFY>  
typedef Ret result_type; TN35CaSmq  
} ; F{k$Atb?g/  
对于单参数函数的版本: BXg!zW%+  
p$Kj<:qiP  
template < typename Ret, typename V1 > ba uA}3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (j' {~FB  
  { 7qe7F l3  
typedef Ret result_type; EntF@ln!  
} ; e-X HN  
对于双参数函数的版本: KD% TxK  
e74zR6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > B%tIwUE2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Vb@ 4(Q  
  { U4>O\sU  
typedef Ret result_type; [o2w1R\H+x  
} ; 7}be>(  
等等。。。 UJz#QkAio  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy TE^7P0bh  
0"EoC  
template < typename Func > hv* >%p  
struct func_return g(aZT#ii=  
  { 4YszVT-MU~  
template < typename T > 01udlW.  
  struct result_1 bfgz1 `u  
  { ao#!7F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M[, D  *  
} ; 4% HGMr  
c juZB Fl  
template < typename T1, typename T2 > ^=EjadVQ  
  struct result_2 'p%= <0vrr  
  { ZJ;LD*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *'D=1{WZ!  
} ;  gH %y  
} ; w |_GV}#_  
\6sqyWI %  
zZ%DtxUoU.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }A]BpSEP  
,c>N}*6h=W  
template < typename Func, typename aPicker > `Da+75 f6v  
class binder_1 FigR1/3o'6  
  { '>@4(=I  
Func fn; |h}B{D  
aPicker pk; !tEe\K\e  
public : 9)+@0fG)  
-G9|n#zCU  
template < typename T > G.g|jP'n  
  struct result_1 iq?l#}]  
  { y&"!m }  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n~tqO!q  
} ; {<2>6 _z  
hd B |#t  
template < typename T1, typename T2 > #,L~w  
  struct result_2 7^$)VBQ/  
  { '0|o`qoLzA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "PMQyzl  
} ; +t98 @  
DkgUvn/S  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z8HsYf(!  
9R p2W  
template < typename T > xCWz\-;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n`(~O O  
  { -4w%Iy  
  return fn(pk(t)); |uI?ySF  
} =m7H)z)i*J  
template < typename T1, typename T2 > _%y4q%#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k[\a)WcY8  
  { o#>a 5  
  return fn(pk(t1, t2)); ]H ~Y7\N-v  
} r}_lxr  
} ; DG(%-w8p"  
2j&v;dmh<  
m@jge)O&D  
一目了然不是么? F8<"AI  
最后实现bind  G2`${aMS  
hQRL,?  
vE%s, E,  
template < typename Func, typename aPicker > ~6`iY@)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *5k+t  
  { wv?RO*E  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gAt~?HvW6  
} h}Rx_d  
i?>tgmu.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~.^AL}zm_  
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。 ?cKZ_c  
VWx]1\  
十一. phoenix %MZP)k,&U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: IA4N@ijRxh  
.2W"w)$nuq  
for_each(v.begin(), v.end(), mT @ nn,  
( n[,XU|2  
do_ |a-fE]{7  
[ 5G[x}4U  
  cout << _1 <<   " , " xCXQ<77  
] HeLG?6  
.while_( -- _1), p@~ic#X  
cout << var( " \n " ) irbw'^;y  
) R_ ZK0ar  
); $TG =w  
?>$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: N\NyXh$  
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 aJhxc<"e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kJ{+M]pW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %Jp|z? [/  
vDFGd-S  
AiP!hw/V$  
template < typename Cond, typename Actor > / vxm"CJR  
class do_while os4{0Mxu  
  { u5B:^.:p  
Cond cd; dtZE67KS  
Actor act; 4;<ut$G  
public : Dnw|%6Y  
template < typename T > \?**2{9&)  
  struct result_1 iEm ?  
  { E5</h"1  
  typedef int result_type; M5g\s;y;  
} ; Z hd#:d  
O hVs#^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} CrC =A=e  
dY(;]sxFr  
template < typename T > M f~}/h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7f3O  
  { 6gH{ R$7L=  
  do cl@g  
    { k^\pU\J  
  act(t); k&/OU:7Y  
  } .uF[C{RnO  
  while (cd(t)); :e<7d8E5n{  
  return   0 ; ?QZ"JX])  
} */^QH@P  
} ; cPDQ1qre!  
`R"~v/x  
jYRP8 Yi  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :9|\Z|S(I  
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。 _oG&OJ@  
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。 bq>_qpr  
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。 b2,!g }I  
下面就是产生这个functor的类: *=AqM14 @  
bD ^b  
;G\8jP'   
template < typename Actor > zZ=pP5y8  
class do_while_actor #P<N^[m  
  { Hnk:K9u.B:  
Actor act; "ZwKk G  
public : ,<-G<${  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S35~Cp  
.8(OT./  
template < typename Cond > 7 aV%=_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <-'$~G j  
} ; XI<L;  
ag-f{UsTy  
H@bf'guA|B  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 M{g%cR0  
最后,是那个do_ */:uV B,b2  
`d7n?|pD  
Zf$Np50@(  
class do_while_invoker qz?mh4Oh  
  { M(x$xAiD  
public : b~=0[Rv  
template < typename Actor > 8N&+7FK  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1u3, '8F  
  { Rk!X]-`=  
  return do_while_actor < Actor > (act); WOzf]3Xcj  
} 5GA C`}}  
} do_; ,R%q}IH#  
 ]^'@ [<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [e[<p\]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I9h ?;(  
最后来说说怎么处理break和continue H0m|1 7  
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。 LUB${0BrA  
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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