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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w`q):yXX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pPUKx =d  
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, Mz_*`lRN  
v<$a .I(  
x xWnB  
ewN!7  
  class filler BNL Q]  
  { t[|^[%i  
public : U:"E:Bxz;m  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} '(4$h3-gv7  
} ; D=i)AZqMPp  
1 :<f[l  
&N.D!7X  
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: _Gv n1"l  
:=3Ty]e  
g)nsP  
XDRw![H,~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); v47Y7s:uQ  
kdcr*7w  
wGr5V!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3=SIIMp7=  
<Wqk5mR  
Cp{ j+Ia  
NFxs4:] RT  
二. 战前分析 {\u=m>2U|  
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。 <? h`  
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 /1OzX'5f  
1VRe xp  
SY&)?~C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o$ disJ  
  /* --------------------------------------------- */ 1j4(/A  
vector < int *> vp( 10 ); fZ8at  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X=_`$ 0  
/* --------------------------------------------- */ Wg\`!T  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -`knSR  
/* --------------------------------------------- */ DSb/+8KT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #*r u*  
  /* --------------------------------------------- */ +T\c<lJ9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #I]5)XT  
/* --------------------------------------------- */ E}&Z=+v}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~ 8hAmM  
`VJJ"v<L  
>'\cNM~nf  
Nw 74T  
看了之后,我们可以思考一些问题: gt~hUwL  
1._1, _2是什么? 0H<&*U_V  
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。 ah1DuTT/G  
2._1 = 1是在做什么? "'M>%m u  
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。 IYb%f T  
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。 n4* hQi+d  
RfM uWo:  
Ry5/O?Q L  
三. 动工 e@B+\1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }1N $4@  
A$w0+&*=  
g(9\r  
Q2 tM~  
template < typename T > oSDx9%  
class assignment #+X|,0p  
  { !kzC1U  
T value; @I`X{oAA  
public : GoVB1)  
assignment( const T & v) : value(v) {} N;)Y+amg^  
template < typename T2 > a-P 'h1hbH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?B&Z x-krd  
} ; fWr6f`de  
In%K  
(6Ssk4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pH#*:v!)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment OI=LuWGQE1  
8|\0\Wd;vu  
5P?7xRA  
u9d4zR  
  class holder ;H%&Jht  
  { pv:7kgod  
public : }]8n3&*  
template < typename T > urJ>dw?FI  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .I6:iB  
  { QFg,pTj  
  return assignment < T > (t); iG:9uDY  
} yQ^k%hHa  
} ; t>W^^'=E  
P>*g'OK^!G  
:'\4%D=w  
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: aD2+9?m  
A7{l60(5  
  static holder _1; .GJl@==~1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6]GEn=t  
@uIY+_E40g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qv3g 4iJ  
而不用手动写一个函数对象。 / 7EeM{,~  
] D(laqS;"  
{nyQ]Nu"  
/F>\-    
四. 问题分析 qDOJ;> I  
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。 3f 1@<7*  
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。 LGxQ>f[V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6 (:^>@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 HA +EuQE"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h q5=>p  
:z;}:+7n  
五. 问题1:一致性 D$sG1*@s-  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 8J&K_ JC^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9.bMA<X  
njz:7]>e  
struct holder k'_p*H  
  { i-Le&  
  // }v0IzGKs  
  template < typename T > :+1S+w  
T &   operator ()( const T & r) const VrV* -J'  
  { >[4;K&$B  
  return (T & )r; DYvi1X6  
} &FQ]`g3_@  
} ; N XAP=y3  
fk(l.A$  
这样的话assignment也必须相应改动: s+"[S%  
a'/yN{?p  
template < typename Left, typename Right > uUAib<wdPL  
class assignment "HWl7c3q  
  { x6,kG  
Left l; fo"dX4%}  
Right r; gE,i Cx  
public : b";w\H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5t$ZEp-  
template < typename T2 > {FR#je  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H}}]Gh.T  
} ; :K!@zT=o  
*+p9u 1B5  
同时,holder的operator=也需要改动: 7)S ;VG k  
"RuH"~o  
template < typename T > DzLm~ aF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Dk#$PjcRE  
  { U!@3['  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MKd{ y~'  
} Sd]`I)  
JGaS`fKSk  
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。 ;{]%ceetcu  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 oB27Y&nO  
l?_Iu_Qp  
return l(rhs) = r; $'}:nwq6x  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ]R^?Pa1Te4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w < p  
N|eus3\E  
template < typename Tp > d+KLtvB%M  
class constant_t EEQW$W1@  
  { &3VR)Bxn  
  const Tp t; #uNQ+US0  
public : 4#mRLs'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6xSdA;<+]  
template < typename T > 7O{c>@\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const EfY|S3Av  
  { |$`LsA.  
  return t; s OD>mc#%Y  
} D@tuu]%p  
} ; kUAjQ>  
SP9_s7LL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1btQ[a6j  
下面就可以修改holder的operator=了 r8XY"<  
4os7tx  
template < typename T > 8>G3KZ3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ml 7]s N(  
  { C|c'V-f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \R45#. P6X  
} ^- T!(P:  
#KZ6S9>@  
同时也要修改assignment的operator() F+Og8^!  
']1j M n  
template < typename T2 > vBCQ-l<Ub  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !+& "y K@J  
现在代码看起来就很一致了。 _wp6rb:8!  
F*hOa|7/  
六. 问题2:链式操作 $x]'6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *+h2,Z('a  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 %qRbl4  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 XRVE8v+  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 TI:-Y@8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct MIasCH>r  
pZz?c/h-  
template < typename T > vMKmHq  
struct result_1 bb[.Kvq5  
  { &Cp)\`[y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; OOS(YP@b  
} ; QkUq%}_0  
Z8tQ#Pu{  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: N~g @  
:P<} bGN  
template < typename T > l)GV&V  
struct   ref `s(T (l  
  { vK)^;T ;  
typedef T & reference;  Ko9"mHNB  
} ; 61>@-55k9  
template < typename T > vttmSdY  
struct   ref < T &> eZR{M\Q  
  { }5-^:}gL   
typedef T & reference; SU9qF73Y  
} ; i>i@r ;:|  
v.H00}[.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '0D2e  
c*$&MCh  
template < typename T > $]EG|]"Ns  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =FQ]eb*  
  { ),y{.n:wm  
  return l(t) = r(t); oUXu;@l  
} hK*:pf  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 x0B|CO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8xzEbRNJ)  
4.2qt  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 )B.NV<m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: TcA+ov>TD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6=a($s!   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )MqF~[k<-  
最后的布局是: 9MA/nybI  
                Add S@;>lw,s!  
              /   \ CJ0j2e/  
            Divide   5 YFgQ!\&59  
            /   \ :J` *@cDn  
          _1     3 [ah%>&u  
似乎一切都解决了?不。 {t`UV,  
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。 =o]V!MW  
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。 Rdao  
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: 'eg?W_zu  
9^l_\:4  
template < typename Right > (%]&Pe]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l@7X gsey  
Right & rt) const V4'G%!NY  
  { 1^rODfY0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $[txZN  
} nsk`nck  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %cJ]Ds%V  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 +~mBo+ ,  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 . OA_)J7  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Q|Uq.UjY  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 r168ft?c  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? gn"_()8cT  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: mwLp~z%OX  
#"% ]1={b  
template < class Action > 6?OH"!b2-}  
class picker : public Action "pTyQT9P  
  { [X[d`@rXv  
public : |u,2A1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q)x`'[3"7W  
  // all the operator overloaded ]p>6r*/nw  
} ; _ q`$W9M+k  
vQCRs!A  
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。 VKRj 1LXz  
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: AA34JVm]  
f;M7y:A8q,  
template < typename Right > 3#vhQ*xU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v WKUV|  
  { \2,7fy'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #7K&x.w$  
} A|p O  
odAeBQy  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6+HpN"?e  
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。 P_)h8-!+ $  
D/C,Q|Ya6  
template < typename T >   struct picker_maker 5]n5nqz  
  { fnV^&`BB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M rpn^C2)  
} ; f6n'g:&.W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Xi3:Ok6FZ  
  { X,d`-aKO\y  
typedef picker < T > result; 6u^M fOc  
} ; F/;uN5{o  
><9E^ k0.  
下面总的结构就有了: [U[saR\  
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。  J5 PXmL  
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。 !uoU 8Ki9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2VaQxctk  
至此链式操作完美实现。 ta\AiHm  
'&4W@lvyz  
|~vo  
七. 问题3 t>;u;XY!;  
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。 ],{b&\  
qTFktJZw  
template < typename T1, typename T2 > =jZ}@L/+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mk#xbvvG  
  { ``bIqY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); CC,_I>t  
} |f+|OZY  
"@Ir Bi6  
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: ./nq*4=  
u2crL5^z2)  
template < typename T1, typename T2 > .: ~);9kj  
struct result_2 Ul#||B .c{  
  { 92g#QZs&W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; --*Jv"/0  
} ; mD @#,B7A  
|E:q!4?0  
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?  ;ew j  
这个差事就留给了holder自己。 c zTr_>  
    f S-(Kmh  
.{U@Hva_K  
template < int Order > YU! SdT$  
class holder; Sb@:ercC,  
template <> dd4g?):  
class holder < 1 > KG:CVIW Y  
  { +dd\_\  
public : VNKtJmt  
template < typename T > 4t3Y/X  
  struct result_1 ]7SX _:'*  
  { w7d(|`  
  typedef T & result; zq ;YE  
} ; :ryyo$  
template < typename T1, typename T2 > Bn>"lDf,  
  struct result_2 sp%EA=: E  
  { dN'2;X  
  typedef T1 & result; |#hj O3  
} ; r)S tp`p  
template < typename T > 8^bc4(H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?"oW1a\  
  { QkMK\Up  
  return (T & )r; dg#w/}}m  
} alu3CE  
template < typename T1, typename T2 > \Km gFyF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )3h%2C1uM  
  { !V|%n(O"  
  return (T1 & )r1; ce3w0UeV  
} VRr_s:CWK  
} ; zMZP3 xir  
.Pz( 0Y  
template <> RY8Ot2DWi  
class holder < 2 > t^N 92$|  
  { ){ywk  
public : uL`6}0  
template < typename T > <A%}  
  struct result_1 ;%u'w;sgq  
  { >cVEr+r9t  
  typedef T & result; +n#kpi'T  
} ; QL_~E;U  
template < typename T1, typename T2 > i:8g3|JfMe  
  struct result_2 '3B\I#  
  { {R`,iWV  
  typedef T2 & result; kVu8/*Q  
} ; 2?=R_&0 Q  
template < typename T > ?|Q[QP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \2$-.npz  
  { w QV4[  
  return (T & )r; EVovx7dr  
} ']'H8Y-M  
template < typename T1, typename T2 > l# -4}95  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kzZdYiC  
  { G=rgL'{  
  return (T2 & )r2; }B-@lbK6)  
} jlhyn0  
} ; `jl 1Q,~2r  
o;.6Y `-fJ  
r3OTU$t?  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 xLUgbql-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3Thb0\<"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =\jp%A1$  
f T7Z6$  
return l(i, j) = r(i, j); +4[L_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) S4n ~wo  
('SA9JG  
  return ( int & )i; ZS\ jbii8  
  return ( int & )j; Oa[G #  
最后执行i = j; I/whpOg  
可见,参数被正确的选择了。 <<xUh|zE  
/FzO9'kj  
KY1(yni&8[  
v0~'`*|&  
zn5U(>=c  
八. 中期总结 q7itznQSKc  
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: Pfy2PpA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3['aK|qk.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W(5et5DN,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tbx* }uy2  
(}$pf6s  
0+a-l[!p  
?*2DR:o>@  
D..dGh.MY  
zQ;jaS3 hf  
九. 简化  s~A#B)wB  
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。 O8&=qZ6T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^/K]id7 2  
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: 3^ct;gz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &rdz({  
  +-*/&|^等 zz4TJ('  
2. 返回引用。 pN-l82]'  
  =,各种复合赋值等 W%3<"'eP  
3. 返回固定类型。 })I_@\q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7Wd}H Z  
4. 原样返回。 {_ &*"bK  
  operator, F&ud|X=m  
5. 返回解引用的类型。 3#=%2\  
  operator*(单目) 17-D\ +}  
6. 返回地址。 v)^8e0vx  
  operator&(单目) C}i1)   
7. 下表访问返回类型。 jH 4,-  
  operator[] q<5AB{Oj?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $#b@b[h<w  
  operator<<和operator>> mz|#K7:  
({"jL*S,q  
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。 w=dTa5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: x#_\b-  
q+KGQ*   
template < typename Left > nUp, %z[  
struct value_return ?+Q?K30:  
  { +,"O#`sy<  
template < typename T > f Fr[ &\[  
  struct result_1 n9PCSl j  
  { E46+B2_~zk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; PVNDvUce  
} ; E41ay:duAl  
p!b_tyJ  
template < typename T1, typename T2 > #i t)  
  struct result_2 fz9 ,p;b  
  { ,aA%,C.0U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *bOgRM[  
} ; lhp.zl  
} ; &8w MGahp  
GL S`1!  
1@$n )r`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :u ruC  
i]8+JG6  
下面我们来剥离functor中的operator() Q5kf-~Jx+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qm!&(8NfK  
gwAZ2w  
return l(t) op r(t) xE0'eC5n^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ::&hfHR*P  
return op l(t) nQHQVcDs8  
return op l(t1, t2) @v:p)|Ne;  
return l(t) op !_a@autj  
return l(t1, t2) op `S&.gPE2  
return l(t)[r(t)] V\2&?#GZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] z:Q4E|IX  
pS) &d4i  
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: V1d{E 0lM  
单目: return f(l(t), r(t)); 8-"lK7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %]KOxaf_z  
双目: return f(l(t)); =Zt7}V  
return f(l(t1, t2)); 01br l^5K  
下面就是f的实现,以operator/为例 :JI&ngWK  
m })EYs1  
struct meta_divide S0zk<S  
  { /Y7Yy jMi  
template < typename T1, typename T2 > @`D`u16]i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8s@k0T<O  
  { `#Yv(a2TY  
  return t1 / t2; `%5~>vPS  
} BT3X7Cx  
} ; ;vkk$ -  
\c .^^8r  
这个工作可以让宏来做: XW2{I.:in>  
dJYW8pcKT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -Y:^<C^^&8  
template < typename T1, typename T2 > \ '(S@9%,aK1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j3kcNb  
以后可以直接用 { d*?O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  0+P[0  
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 K[G=J  
(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。。。) .~L^h/)Gjy  
5m(V(@a3  
$Lf-Gi  
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 l^WPv/}?  
0.4Q-?J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tXu_o6]  
class unary_op : public Rettype +|OrV'  
  { 8`4Z%;1  
    Left l; +. `  I  
public : _=s{,t &u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8`? vWJS  
sfuA {c'v  
template < typename T > ^XbN&'^,HL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6Pzz= ai<  
      {  Q&d"uLsx  
      return FuncType::execute(l(t)); m-h+UKt  
    } !U?Z<zh  
qL 0{w7  
    template < typename T1, typename T2 > tPb$ua|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wFHbz9|@I  
      { {YoK63b$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); XFx p^  
    } G&?,L:^t  
} ; WdvXVF  
c&rS7%  
_,C>+dv)  
同样还可以申明一个binary_op 61"w>;d6  
 t R(Nko  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cIJqF.k  
class binary_op : public Rettype ~$ FgiW  
  { $Z2Y%z6y  
    Left l; ha -KfkPFE  
Right r; I6B`G Im5  
public : F#S )))#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]3/_?n-"`  
1q Jz;\wU  
template < typename T > ^zs]cFN#%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #@cOyxUt  
      { ]?$e Bbt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :w+2L4lGs  
    } 'Rg6JW\  
|8:IH@K*  
    template < typename T1, typename T2 > ff3HR+%M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &~SPDiu.t  
      { #,4CeD|(D,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mTsl"A>  
    } d>f.p"B.gj  
} ; N;A#K 7A[@  
9:\YEs"  
{f9jK@%Gy  
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 _K#LOSMfj/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r-,P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Y4 <  
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。 0<{zW%w  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <Z -d5D>  
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。。。 #go!"H L  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L#|, _j=9  
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) TO|&}sDh  
下面是修改过的unary_op NdlJdq  
Cqy)+x_OQ,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > iLyJ7zby  
class unary_op ,vnHEY&  
  { O6[,K1,  
Left l; r@XH=[:  
  &QoV(%:]  
public : Ca?:x tt  
z TM1 e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;ZSJ-r  
9AxeA2/X  
template < typename T > )225ee>  
  struct result_1 20O\@}2q2M  
  { "|\G[xLOaW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [YsN c  
} ; S S/9fT"[  
#:Tb(R   
template < typename T1, typename T2 > BfcpB)N&.K  
  struct result_2 |Zn |?#F  
  { 4]VoIUIuN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )sh+cfTCb  
} ; R`_RcHY:  
t81}jD  
template < typename T1, typename T2 > {!$E\e^d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [|XMR=\>  
  { P{'T9U|O-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4t%g:9]vr  
} ~BS Ip .  
 u Z(vf  
template < typename T > TT'sO[N[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g.& n X/  
  { tqnvC UIE  
  return OpClass::execute(lt(t)); :#?Z)oQpT  
} K KPQ[3g  
#i8] f{  
} ; Jj_ t0"  
2hlb$N-hk  
 Stzv  
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 :r{;'[38  
好啦,现在才真正完美了。 4H<@da}  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^F>C|FJ2  
Y [hTO.LF  
template < typename Right > !,}F2z?4c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W'>"E/Tx#O  
  { B.e3IM0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sS 5aJ}Qs  
} n#{z"G  
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。 <"93  
$IM}d"/9  
O?6ph4'  
zdL"PF  
YA";&|V  
十. bind O}Ipg[h  
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。 #- l1(m  
先来分析一下一段例子 (1t b  
)L)jvCw,e  
(?G?9M#7_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hSg4A=y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *J ]2"~_.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kM#ZpI&0%  
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。 zA~aiX  
我们来写个简单的。 :`pgdn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]M:=\h,t>  
对于函数对象类的版本: TJ&Z/k3-  
)A@i2I  
template < typename Func > a2'si}'3  
struct functor_trait wM]j#  
  { #RJFJb/  
typedef typename Func::result_type result_type;  QB/H  
} ; 9r5<A!1#L  
对于无参数函数的版本: W)RCo}f  
*0*1.>Vg  
template < typename Ret > LD.^.4{c:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9d\B*OU  
  { )kBN]>&R  
typedef Ret result_type; #o(c=  
} ; */T.]^  
对于单参数函数的版本: 4v=NmO }  
YH:murJMZ  
template < typename Ret, typename V1 > q1|! oQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > QSaJb?I  
  { z_A:MoYf o  
typedef Ret result_type; 2I8 RO\zR  
} ; {J?#KHF'|  
对于双参数函数的版本: gz,x6mnQ  
lT<4c5 %  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #dd-rooQuD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kVH^(Pi  
  { iG.qMf.  
typedef Ret result_type; 0Rme}&$  
} ; S7I8BS[*v  
等等。。。 |%i|P)]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |X'Pa9u  
IK /@j  
template < typename Func > *Dz<Pi^  
struct func_return GC<zL }  
  { 8|*=p4_fn  
template < typename T > kOQq+_Y  
  struct result_1 :epjJ1mW  
  { No'^]r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _w'N&#  
} ; Me.t_)  
+1R qo  
template < typename T1, typename T2 > TqZ&X| G  
  struct result_2 $PNS`@B  
  { d{gj8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .;:jGe(  
} ; FTA[O.tiG  
} ; /.[;u1z"^  
<f')]  
2&k5X-Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 --32kuF&(  
w|;kL{(W  
template < typename Func, typename aPicker > _kJ?mTk  
class binder_1 DH5]Kzb/  
  { (Vvs:h%H  
Func fn; tR;? o,T  
aPicker pk; itp$c|{  
public : #hNp1y2  
mp\`9j+{  
template < typename T > "(U%Vg|)  
  struct result_1 YTtuR`  
  { IO(Y_7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s[ CnJZ\q  
} ; w^.^XK4v.  
XHN`f#(w  
template < typename T1, typename T2 > =36e&z-#  
  struct result_2 -9.Rmv#og{  
  { Gm]]Z_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^J([w~&  
} ; x+L G4++  
1o;*`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <Bmqox0  
\mBH6GS  
template < typename T > LPOZA`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]/_GHG9  
  { LGOeBEAMV^  
  return fn(pk(t)); .q>4?+  
} /eoS$q  
template < typename T1, typename T2 > N'#Lb0`B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m-~eCFc  
  { ql Uw;{;p  
  return fn(pk(t1, t2)); X@ljZ  
} I3 %P_oW'  
} ; Rv ]?qJL  
 n(mS  
+18)e;   
一目了然不是么? j'?^<4i  
最后实现bind NjTVinz  
8\M%\]_  
~N i#xa  
template < typename Func, typename aPicker > XZcT-w 7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]g>@r.Nc  
  { AX|-Gv  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^UF]%qqOn  
} h=q%h8  
s$ ONht  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Y:nF.An3  
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。 W~1/vJ.*l  
~IHjj1s  
十一. phoenix seFug  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :'OCQ.[{s  
@G vDl=.  
for_each(v.begin(), v.end(), q2I;Ly\3o  
( 2$D *~~  
do_ #\+ TKK  
[ Y$^x.^dT,  
  cout << _1 <<   " , " 3:$hC8  
] qAH@)}  
.while_( -- _1), Z=O2tR  
cout << var( " \n " ) 9o.WJ   
) Lw=.LN  
); mT.p-C  
{IeW~S' &  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: XpzdvR1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor U.oxLbJ`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8wz4KG3SK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G"jKYW  
v>3)^l:=Y*  
Na^1dn  
template < typename Cond, typename Actor > {~ yj]+Im  
class do_while S;$@?vF  
  { pRtxyL"y  
Cond cd; -ob_]CKtJ~  
Actor act; }DTpl?l  
public : ce{GpmW  
template < typename T > 4#uWj ?u  
  struct result_1 #q~SfG  
  { 2}u hPW+  
  typedef int result_type; Q p7|p  
} ; ~UjFL~K}  
5y! 4ny _  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4Vj|k\vE4  
.~V0>r~my  
template < typename T > tRYMK+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (Q !4\Gy  
  { S .rT5A[  
  do -6MgC9]  
    { sk!v!^\_r  
  act(t); XM3N>OR.  
  } 59";{"sw  
  while (cd(t)); \)VV6'zih  
  return   0 ; PIo/|1  
} XOO!jnQu  
} ; p5^,3&  
n6; jIf|  
d$s1l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [JFmhLP9  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^Sx 0t  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 w!)B\l^+c  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ^~(vP:  
下面就是产生这个functor的类: / Dj6Bj }  
@(PYeXdV6&  
7/NXb  
template < typename Actor > bL (g$Yi  
class do_while_actor o:_}=1nh  
  { e0"R7a  
Actor act; ^AMcZ6!\  
public : 0\%/:2   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} STs~GOm-  
CJk$o K{Q  
template < typename Cond > ,"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ixg.^>62  
} ; dlN(_6>b  
Gvv~P3Dm  
Z5;1ySn{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ex7zg!  
最后,是那个do_ >- ]tOH,0  
/K2VSj3\  
q=ZLSBZ  
class do_while_invoker 2V_C_5)1  
  { -0PT(gx  
public : mJRvC%  
template < typename Actor > V(1Ldl'a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const DCM ,|FE  
  { 0G1?  
  return do_while_actor < Actor > (act); 64>E|w  
} 9=pG$+01OR  
} do_; )Y RVy  
ej>8$^y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z+)R%Z'aL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 EcrM`E#kaZ  
最后来说说怎么处理break和continue iU{bPyz ,  
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。 aB"W6[  
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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