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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %M}zi'qQ?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /4_}wi\  
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, 'Dat.@j  
LWVO%@)w  
wW%I < M  
`W]a @\EYA  
  class filler 30DpIkf  
  { IE_@:]K}Ja  
public : v/m`rc]e  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v~jN,f*  
} ; ~%<PEl|  
UBqK$2 #  
.z[+sy_  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: g!~j Wn?A  
gKYn*  
uXhp+q\  
+B8Ut{l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vnN_csJ#^  
Bs##3{ylu  
AP@xZ%;K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N.64aL|1  
'h81\SKFK9  
>hQR  
+vU.#C_2  
二. 战前分析 3M@>kIT8  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 +uT=Wb \  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 W/\7m\ B  
66|lQE&n  
M  j5C0P(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZzKn,+  
  /* --------------------------------------------- */ BbU&e z8P  
vector < int *> vp( 10 ); ADR`j;2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [")0{LSA=  
/* --------------------------------------------- */ l w%fY{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kkJg/:g  
/* --------------------------------------------- */ jV<LmVcZY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rW`F|F%  
  /* --------------------------------------------- */ UoLO#C0i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #e|eWi>  
/* --------------------------------------------- */ iEU(1?m2-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Etl7V  
'@fk(~|  
26Yg?:kP  
>)N#n`  
看了之后,我们可以思考一些问题: }2\"(_  
1._1, _2是什么? >|iy= Zn%'  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 <=zGaU,  
2._1 = 1是在做什么? #zy%B  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 0)P18n"$  
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。 C$tSsw?A  
':>B %k  
hCDI;'ls  
三. 动工 |SxEJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7q\c\qL  
NNfCJ|  
nuCK7X  
\O0fo^+U,,  
template < typename T > r[,KE.^6~#  
class assignment @"~\[z5  
  { G` 8j ^H,  
T value; r]E$uq bR  
public : c3}}cFe  
assignment( const T & v) : value(v) {} )a}5\V  
template < typename T2 > )R|7> 97  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a>kD G <.A  
} ; [%@zH  
cr/|dc'  
H 0h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^s?wnEo;j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O[`Ob6Q{F  
>ciq4H43Q|  
[qXpi'q[  
7d<v\=J}  
  class holder z=fag'fzM  
  { -?]ltn9!  
public : lvN{R{7 >  
template < typename T > oby*.61?5l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;?[~]"  
  { [a`i{(!  
  return assignment < T > (t); 5{5ABV  
} x'KsQlI/  
} ; OP&[5X+Y  
D!P?sq_5r  
XMdc n,  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: wiGwN  
]lo1Kw  
  static holder _1; 5^Y/RS i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j~8+,:  
Qnw$=L:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J)G3Kq5>:b  
而不用手动写一个函数对象。 y8 Nb 8m  
L!p|RKz9X  
%b?Pasf.  
&-* nr/xT  
四. 问题分析 Z`*cI   
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。 $"i690  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (LfVa`<1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f8 ja Mn9o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Cb6MD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 } -vBRY  
y(dS1.5F  
五. 问题1:一致性 Z~uKT n  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| br;G5^j3?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 42u\Y_^ID  
md`ToU  
struct holder aYgJTep>r  
  { 8F * WT|]  
  // HZm i ?  
  template < typename T > X2`>@GR/>  
T &   operator ()( const T & r) const ]R@G5d  
  { 2tv40(M:<  
  return (T & )r; `#f=&S?k  
} caP  
} ; -1:Z^&e/  
.#@Dn(  
这样的话assignment也必须相应改动: m\f_u*  
 (2li:1j  
template < typename Left, typename Right > nADd,|xD3  
class assignment /ZDc=>)~  
  { {X$Mwqhpp;  
Left l;  SoX V  
Right r; mig3.is  
public : X{ =[q|P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ic}ofBK  
template < typename T2 >  ~Hs{(7   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #H`y1zm  
} ; ]KeNC)R  
_p&$X  
同时,holder的operator=也需要改动: w#T,g9  
 62jA  
template < typename T > wDO5Zew!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8:% R |b  
  { /6zpVkV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #+ '@/5{n  
} m3!M L>nLt  
GU3/s&9  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 {9".o,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 F 29AjW86  
1%"` =$q%  
return l(rhs) = r; ^rwSbM$  
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。 lc-|Q#$3$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Xt =bc  
|esjhf}H>v  
template < typename Tp > fO^6q1a  
class constant_t u`@f ~QP0  
  { 8~E)gV+v  
  const Tp t; r%pFq1/'!  
public : 6t:c]G'J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'I]"=O,  
template < typename T > ^kvH/Y&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Mj B[5:s  
  { "6yiQ\`J  
  return t; Jt6J'MOq  
} bFezTl{M  
} ; Q ~JKKq  
6# ";W2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h&bV!M  
下面就可以修改holder的operator=了 >UY_:cW4%m  
9M]"%E!s  
template < typename T > |"qB2.[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~C'nBV  
  { q-%KfZ@(|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ki/5xK=s  
} `HG19_Z  
4QAIQQS  
同时也要修改assignment的operator() WN +Jf  
_|3TC1N$n  
template < typename T2 > ACO4u<M)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } VtiqAh}4  
现在代码看起来就很一致了。 =zeLs0s;  
1 \*B.  
六. 问题2:链式操作 rs Uw(K^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @z)tC@  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ""3m!qn#  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 > x ghq  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 PbUcbb17  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :ZS 8Zm"  
+esNwz_   
template < typename T > 3C=clB9<  
struct result_1 Ln2C#Uf  
  { t* vg]Yc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Sn2Ds)Pfx3  
} ; qMES<UL>  
k(z<Bm  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: xg,]M/J  
NK9WrUj)  
template < typename T > C2rj]t  
struct   ref t"/"Ge#a  
  { iWM7, =1+  
typedef T & reference; ~}-p5q2  
} ; uuYH6bw*d  
template < typename T > #r.` V!=  
struct   ref < T &> %;(|KrUN  
  { _~ZQ b  
typedef T & reference; xPMyG);  
} ; BX(d"z b<  
QeeC2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7Sz'vyiz  
>'-w %H/  
template < typename T > ix7 e] )m(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M1 ]6lg[si  
  { YD46Z~$  
  return l(t) = r(t); _8b]o~[Z+  
} {IPn\Bka  
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。 ;q,)NAr&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `x$}~rP&)!  
'CX.qxF1;p  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么  n22hVw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xcZ%,7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M&djw`B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &O6;nJEI  
最后的布局是: m/hi~. D9  
                Add YNC0Z'c9  
              /   \ qN1 -plY  
            Divide   5 dD^_^'i  
            /   \ j&[.2PW\  
          _1     3 J4[x,(iq(  
似乎一切都解决了?不。 / }XsuH  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 1%hM8:)i_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 foz5D9sQ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: kyxSIQ^  
 9VUm=Z#`  
template < typename Right > |c oEBFG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F7Dc!JNa  
Right & rt) const -S,ir  
  { 2&gVZz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !/4 V^H  
} rX!+@>4_L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g/ l0}%  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 &=z1$ih>2\  
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。 O~#uQm  
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。 >2lAy:B5  
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。 ~w1{zxs  
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? fs rg2:kQ  
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: N{^>MRK=5  
l|vWeBs  
template < class Action > 20/P M9  
class picker : public Action RUS7Z~5  
  { ST: v3*  
public : UN*dU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} pY)j0tdd  
  // all the operator overloaded jA-5X?!In  
} ;  hmBnV  
]@/^_f>D  
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。 ;WvYzd9  
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: MJ>Qq[0  
uXQ7eXX  
template < typename Right > I|F~HUzA"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7O8V1Tt  
  { /OhaERv  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]Z.<c$  
} m]0^  
!bZhj3.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2H?I'<NoC  
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。 Bbl)3$`,  
O^X[9vrW  
template < typename T >   struct picker_maker m~Y'$3w  
  { vZ[ $H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ZVdsxo<  
} ; .7pGx*WH^Y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q{qj  
  { iHE0N6%q  
typedef picker < T > result; -7-Fd_F8  
} ; *xX( !t'  
]]J#7L#  
下面总的结构就有了: h/ LR+XX!  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 jh 7p62R  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 RwAbIXG{0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Yg=E@F   
至此链式操作完美实现。 Z:_m}Ya|  
]RH=s7L  
><;l:RGK|  
七. 问题3 >/TB_ykb  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 %aj7-K6:t  
943I:, B  
template < typename T1, typename T2 > `a9k!3_L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |5 oKq'(b  
  { {yvb$ND|j{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Y!++C MzU  
} QL)>/%yU  
1DEO3p  
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: u<l# xud  
IF&g.R  
template < typename T1, typename T2 > O`wYMng)  
struct result_2 qDby!^ryc  
  { n0rerI[R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S2J#b"Y  
} ; CrnB{Z4L  
G$;>ueM  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? v}7@CP]nV  
这个差事就留给了holder自己。 >DDQ'W!  
    O" % Hprx  
E$]a?uA:  
template < int Order > KI E k/]<H  
class holder; gCv"9j<j  
template <> Dk)@>l:gI,  
class holder < 1 > `fQM  
  { :D"@6PC]  
public : ;Y Dv.I  
template < typename T > Ms.PO{wb  
  struct result_1 R#Y50h zT  
  { O24Jj\"  
  typedef T & result; [ 3$.*   
} ; tO?21?AD D  
template < typename T1, typename T2 > 7*zB*"B'1t  
  struct result_2 qTyg~]e9(  
  { f!5F]qP>-  
  typedef T1 & result; {iA^rv|  
} ; q<-%L1kc 1  
template < typename T > d32@M~vD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >$2E1HW.  
  { $z= 0[%L  
  return (T & )r; _ymJ~MK  
} h6g=$8E  
template < typename T1, typename T2 > "Jb3&qdU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LWD.  
  { E9^(0\Z I  
  return (T1 & )r1; ^ [ET&"  
} ;LHDh_.pX  
} ; pU M&"V  
VVs{l\$=ZV  
template <> `Jn,IDq  
class holder < 2 > %/P=m-K  
  { 0;}Aj8Fle  
public : ?sV[MsOsC  
template < typename T > Kn']n91m  
  struct result_1 bX7EO 8  
  { Xa4GqV9M/-  
  typedef T & result; FI\IY R  
} ; '4$lL 6ly>  
template < typename T1, typename T2 > R"NGJu9  
  struct result_2 >OT \~C  
  { LRWOBD  
  typedef T2 & result; 5!<o-{J[(=  
} ; #-,g&)`]  
template < typename T > %>i@F=O2<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zCBplb  
  { >W'j9+Va  
  return (T & )r; GOGt?iw*<  
} >&BrCu[u  
template < typename T1, typename T2 > u0xQ;BQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *]5z^> q;7  
  { *%3oyWwCd  
  return (T2 & )r2; ,NDh@VYe  
} :#WEx_]  
} ; >b'w'"  
qB+n6y%  
&(g|="T  
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> >。 PJCnud F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G=1m] >I8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: PCtkjd  
3 :UA<&=s  
return l(i, j) = r(i, j); NW)M?f+6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rw&y,%2  
}f0u5:;Zth  
  return ( int & )i; JfkTw~'R  
  return ( int & )j; q'.;W@m  
最后执行i = j; ( ]OFS;%  
可见,参数被正确的选择了。 f7Zf}1|  
3)y{n%3L  
Lj iI+NJ  
.?f:Nb.O  
QskUdzQ=  
八. 中期总结 g&bwtEZ  
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: b7!UZu]IEv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $R";  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0rcjorWI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^PC\E}  
~ Yl<S(/4  
l2(.>-#  
_e*c  
mY`@'  
3q"7K  
九. 简化 b{BaQ>.(`  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 K}Na3}m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 q@%h^9.  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: QhCY}Q?X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _-/x;C  
  +-*/&|^等 r sLc&2F  
2. 返回引用。 W<Z$YWr  
  =,各种复合赋值等 FZpsL-yx^N  
3. 返回固定类型。 9 Va40X1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) EMh r6</  
4. 原样返回。 TMww  
  operator, { UOhVJy  
5. 返回解引用的类型。 WO@H*  
  operator*(单目) 8[~~gYl  
6. 返回地址。 [^M|lf   
  operator&(单目) 6Hwxx5>r  
7. 下表访问返回类型。 D M}s0O$ 0  
  operator[] 0Z,{s158L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O~6Q;qP  
  operator<<和operator>> 8)Zk24:])_  
#X5hS w;  
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。 x{Sd P$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }%x}fu#  
gD6tHg>_  
template < typename Left > H<Hrwy~  
struct value_return Pcdf$a"`  
  { LE K/mCL  
template < typename T > 5z~\5x  
  struct result_1 5>P7]?U.]  
  { (f~gEKcB2u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  uB;_vC  
} ; &n|*uLn  
-;>#3 O-  
template < typename T1, typename T2 > \vVSh  
  struct result_2 t:=k)B  
  { (]XbPW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; KmL$M  
} ; thptm  
} ; } L <,eV  
cOb4c*  
\?&A u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D%U:!|G  
YjLe(+ WQ  
下面我们来剥离functor中的operator() q@kOTkHv)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B+Z13;}B  
"yW&<7u1  
return l(t) op r(t) SX+4 HJB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %$TEDr!  
return op l(t) #Qd' + M  
return op l(t1, t2) ` 8UWE {  
return l(t) op x@m<Ym-  
return l(t1, t2) op j{;|g%5t  
return l(t)[r(t)] ) * TF"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9U^$.Lb  
$O9Xx  
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: W2eAhz&  
单目: return f(l(t), r(t)); ~@Kf2dHes  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  so fu  
双目: return f(l(t)); _]=9#Fg7{  
return f(l(t1, t2)); CZ3].DA|z  
下面就是f的实现,以operator/为例 9!}q{2j  
G52Z)^  
struct meta_divide ErDL^M-`  
  { LeHiT>aX!  
template < typename T1, typename T2 > @]=f?+y[ 2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) HE;V zR  
  { ZXt?[Ll  
  return t1 / t2; :}9j^}"c3  
} a4&:@`=  
} ; nm@']  
%!y89x=E  
这个工作可以让宏来做: VE]6wwV2  
8Z#21X>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AIh*1>2Xn  
template < typename T1, typename T2 > \ _faJB@a_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \zu }\{  
以后可以直接用 cJ/]+|PQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }1U*A#aN7K  
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 ia4k:\  
(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。。。) })[($$f/  
]1sNmi$T  
DZs^ 2Zc  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 i8~$o:&HT  
\H4U8)l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~HmxEk9  
class unary_op : public Rettype O>V(cmqE`  
  { -@M3Dwsi3  
    Left l; 3.vgukkk5  
public : GaBTj_3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} VT=K"`EpQ  
mxJXL":|  
template < typename T > G{b:i8}l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qC@Ar)T  
      { =g~j=v ,e  
      return FuncType::execute(l(t)); UFENy."P  
    } kdcQw7G  
zOGR+Gq_Z  
    template < typename T1, typename T2 > m^I,}1H4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \c7>:DH  
      { tln1eN((q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6OB",  
    } M"U OgS  
} ; Yc`<S   
BU6Jyuwn  
^$Krub{|  
同样还可以申明一个binary_op ssl&5AS  
8h.V4/?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^%#grX#  
class binary_op : public Rettype 'Kz9ygZy  
  { {'R)4hL  
    Left l; Y=2Un).&  
Right r; JsQ6l%9  
public : kX2d7yQZz  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l,d, T  
6RK\}@^=K  
template < typename T > "!L kp2\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :a3 xvN-l  
      { [B9;?G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'MQ%)hipA  
    } -9o{vmB{  
G!Zyl^  
    template < typename T1, typename T2 > 4# )6.f~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w sY}JT  
      { [uR/M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `ZGcgO<c\  
    } 4tJa-7  
} ; 5=Lq=,K$  
8&E}n(XE  
C6QbBo  
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 js <Ww$zFW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z~Na-N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N:W9},  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。  >eS$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }htPTOy5  
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。。。 MFwO9"<A  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 YBjdp=als  
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) tu}>:mk  
下面是修改过的unary_op Rs7 |}Dl}  
!buz<h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N.hzKq][  
class unary_op W3JF5*  
  { .zC*Z&e,.[  
Left l; A';QuWdT  
  {p/YCch,  
public : ]vo_gKZ  
l\Xd.H" j,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ycX{NDGs  
ngyY  
template < typename T > %l$W*.j|;  
  struct result_1 91d }, Mq:  
  { 6 bO;&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :6Pad  
} ;  CL3xg)x6  
;pZ[|  
template < typename T1, typename T2 > 3QCVgo i\  
  struct result_2 q#[`KOPV  
  { PC/!9s 0W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~UPZ<  
} ; g.C5r]=+&  
+m/,,+4  
template < typename T1, typename T2 > Jqfm@Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u#jC#u^M  
  { _T*AC.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LP<<'(l`  
} |t6~%6^8  
3,6Ox45  
template < typename T > xPC"c*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J@#?@0]F  
  { c`kQvXx  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2`Gv5}LfyR  
} REA;x-u*  
4v.d-^  
} ; 3 ^}A %-bS  
fx?$9(r,  
wda';@y5(  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug u"+}I,'L  
好啦,现在才真正完美了。 m5-9yQ=.  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]gP5f@`  
>.DC!QV  
template < typename Right > |wp ,f%WK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e!X(yJI[O6  
  { g9>~HF$U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x';u CKWV  
} CL9yEy"V  
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。 r"]'`qP,  
eegx'VSX4  
EHI'xt  
vsMmCd)7U  
g22gIj]  
十. bind Pe$6s:|NS  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 o"q+,"QL  
先来分析一下一段例子 S`= WF^  
-Kxc$}  
V|FrN*m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )K0i@hM(n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $3;Upgv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G|4^_`-  
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。 G+WM`:v8%  
我们来写个简单的。 >l5u54^3K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Yl({)qK{  
对于函数对象类的版本: o"+ i&Wp~  
k1}hIAk3u  
template < typename Func > 2<r\/-#pU  
struct functor_trait 9- )qZ  
  { @*O?6>  
typedef typename Func::result_type result_type; kiUk4&1  
} ; pIO4,VL;W  
对于无参数函数的版本: r"wtZ]69  
J;QUPpH Z  
template < typename Ret > $G !R,eQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2QUx&u:  
  { c:\shAM&  
typedef Ret result_type; 2 y8~#*O  
} ; lU.Kc  
对于单参数函数的版本: rAukHeH  
j]5WK_~M  
template < typename Ret, typename V1 > ZFxLBb:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zx%X~U   
  { Vfs $ VY2.  
typedef Ret result_type; !:0v{ZQ  
} ; ^[q /Mw  
对于双参数函数的版本: Xs$Ufi  
j8$Zv%Ca%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @;^Y7po6u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > cxP&^,~  
  { y8 E}2/  
typedef Ret result_type; ?Rr2/W#F  
} ; Fx#jV\''s  
等等。。。 ALT^8c&K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nCnjq=  
)D@~|j:  
template < typename Func > E^V |  
struct func_return 6|;Uq'  
  { }nrXxfu  
template < typename T > {aOkV::  
  struct result_1 =1hr2R(V  
  { q mQfLz7&x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }DjYGMrTB  
} ; 0^l%j8/  
L^0v\  
template < typename T1, typename T2 > +t!S'|C  
  struct result_2 0kDBE3i#  
  { QU5Sy oL[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >fs2kha  
} ; iEHh{H(  
} ; f~h~5  
Y`ihi,s`H  
gS9>N/b|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 WZewPn>#q  
f`$Gz  
template < typename Func, typename aPicker > ZI13  
class binder_1 6NLW(?]  
  { M {a #  
Func fn; Le#spvV3J|  
aPicker pk; A o/vp-e  
public : M"Y0jQ(  
"lVqU  
template < typename T > l|"6yB |  
  struct result_1 [M+tB"_  
  { ,T5u'";  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I0 Ia6w9  
} ; ?ny =  
uh3) 0.nR  
template < typename T1, typename T2 > xBM>u,0.F  
  struct result_2 `'4)q}bB  
  { = [@)R!3H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :nJgwp()@  
} ; ?vtX"Fdz  
w=_Jc8/.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} smy}3k  
k4\UK#ODe  
template < typename T > 4{na+M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L36Yx7gT<  
  { #/-_1H  
  return fn(pk(t)); `dkV_ O0  
} [xlIG}e9  
template < typename T1, typename T2 > 1y"3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^Z,q$Gp~P  
  { l* dV\ B  
  return fn(pk(t1, t2)); ][@F  
} 5er@)p_  
} ; bud&R4+  
1=VJ&D;  
VD7i52xS  
一目了然不是么? /f{$I  
最后实现bind U.oksD9 v  
_t>"5s&i  
)}lRd#V  
template < typename Func, typename aPicker > ^))RM_ic  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p<GR SJIk=  
  { !PUZWO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); X&\d)/Y  
} kI\tqNJi  
J./d!an  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~}9PuYaD@  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 #2p#VQh  
lFG9=Wf  
十一. phoenix Y%`SHe7M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1T|$BK@)  
4`v!Z#e/aX  
for_each(v.begin(), v.end(), LDj<?'  
( oOU1{[  
do_ Pcd *">v  
[ WrGK\Vw[  
  cout << _1 <<   " , " jA(vTR.`  
] gBw^,)Q{0Y  
.while_( -- _1), '?5j[:QY@  
cout << var( " \n " ) -apXI.  
) tD=@SX'Y  
); L=!of{4Z(}  
z%d#@w0X1  
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: 3z =^(Y  
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 /YKMKtE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 OYL]j{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E#%}ZY  
S -&)p@4  
8/%6@Y"Y*  
template < typename Cond, typename Actor > W[''Cc.  
class do_while !7p}C-RZp  
  { 2b@tj 5  
Cond cd; g}xQ6rd  
Actor act; wTq{sW&  
public : m\u26`M  
template < typename T > Xz{~3ih  
  struct result_1 7:=k`yS,  
  { R[[ ,q:4  
  typedef int result_type; m]Y;c_DO:  
} ; M!m?#xz'c  
t;qP']2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U]6&b  
&m^@9E)S/  
template < typename T > /8ynvhF#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QrYa%D+  
  { eCbf9B  
  do p^)B0[P9  
    { Z9`TwS@x[  
  act(t); ~W0(1# i  
  } ~eh0[mF^]  
  while (cd(t)); 0DPxW8Y-`  
  return   0 ; &p(0K4:  
} b0<o  
} ; @J 'YV{]  
xi~uv?f  
c@(&[/q!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). qi[Z,&  
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。 .i"W8~<e  
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。 Qt>>$3]!!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ?V(^YFzZ  
下面就是产生这个functor的类: 9/o vKpY  
R3.*dqo$  
`8_z!)  
template < typename Actor > CON0E~"  
class do_while_actor )Di \_/G  
  { L5fuM]G`  
Actor act; kyw/LE3$-  
public : A#h/B+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |AhF7Mj*  
Z?NW1m()F  
template < typename Cond > -~f511<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]B\H ~Kn  
} ; N!&:rK  
_RkuBOv@e  
f2I6!_C!+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 myFAKRc  
最后,是那个do_ v}JD2.O+  
yzsab ^]  
K{fsn4rk  
class do_while_invoker H1:be.^YP  
  { wNJzwC&iQ  
public : |`d0^(X  
template < typename Actor > A Io|TD5{~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q%S9fq,q  
  { jvy$t$az  
  return do_while_actor < Actor > (act); H6TD@kL9Wr  
} v 4/-b4ET  
} do_; ZAKeEm2A  
6=hk=2]f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e 8\;t"D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Rf-[svA  
最后来说说怎么处理break和continue .4y>QN#VL  
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。 # uCB)n&.  
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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