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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @ .gPJMA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v5T`K=qC  
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, %G[/H.7s-  
m; o4Fu  
SNab   
zJY']8ah  
  class filler w>[T&0-N  
  { > H BJk:  
public : s]Gd-j  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .*Vkua  
} ; B`{mdjMy  
ZVL gK}s  
> aG=T{  
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: +AoP{ x$Ia  
U; U08/y  
E]1##6Ae  
d)tiO2W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XQ?fJWLU  
@ 7W?8  
*~2cG;B"e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 MDHb'<o?y  
514Z<omrK  
mb1Vu  
% 5z gd>  
二. 战前分析 HCj> ,^<h  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 XA{F:%  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 m5*[t7@%  
VRbQdiZ{  
[b/o$zR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Yw)Fbt^  
  /* --------------------------------------------- */ -bS)=L  
vector < int *> vp( 10 ); Fp%Ln(/m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Svw<XJ   
/* --------------------------------------------- */ RlRs}yF  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kRlA4h1u_$  
/* --------------------------------------------- */ {eQWO.C{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %;|0  
  /* --------------------------------------------- */ eT[&L @l]b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %>zjGF<  
/* --------------------------------------------- */ ('hT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6kR\xP]Kr  
89H sPB1"t  
#jA)>z\Q^  
1e}8LH7  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0<.R A%dj  
1._1, _2是什么? y=Q!-~5|fF  
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。 E\M-k\cSj  
2._1 = 1是在做什么? BBnq_w"a  
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。 U>F{?PReA?  
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。 K_ke2{4Jm  
|PP.<ce\-  
KX4],B5 +  
三. 动工 {( tHk_q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vFQ,5n;fF  
O0hu qF$K  
iw\%h9  
LFf`K)q  
template < typename T > QyGnDomQ  
class assignment ;Vu5p#,O<M  
  { RMP9y$~3pU  
T value; (9C<K<  
public : Kat&U19YH  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7L3ik;>  
template < typename T2 > ;Ii1B{W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _#C()Ro*P  
} ; 314=1JbL  
ub K7B |p  
lAi2,bz"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l]6% lud8_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment yI3kvh  
L{&U V0q!  
,}SCa'PB  
eQDX:b  
  class holder 3EK9,:<Cf  
  { u2iXJmM*  
public : M;.ZM<Ga  
template < typename T > W?Ww2Lo%Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >:1P/U  
  { Um.qRZ?  
  return assignment < T > (t); se9>.}zZN  
} j !H^-d}q  
} ; S\#17.=  
'LSz f/w  
SA"8!soY3  
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: q3P+9/6  
'T8W!&$  
  static holder _1; pv,45z0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l.+yn91%>  
3V<&|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >I"V],d!6  
而不用手动写一个函数对象。 q_[G1&MC  
I5ZqBB  
{XCf-{a]~  
9KuD(EJS  
四. 问题分析 quxdG>8  
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。 * ?Jz2[B  
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。 r@G#[.*A>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 jp2Q 9Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;2xO`[#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 N.do "  
EHf\L  
五. 问题1:一致性 } ^kL|qmjR  
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?| na+d;h*~y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9i q""  
#]Y>KX2HG  
struct holder mN_Z7n;^eh  
  { /RnTQ4   
  // #FxPj-3(ix  
  template < typename T > }hpm O-  
T &   operator ()( const T & r) const yV_wDeAz  
  { A!i q->+  
  return (T & )r; LW)H"6v  
} 5\fCd|  
} ; {R6HG{"IS6  
qoMfSz"(  
这样的话assignment也必须相应改动: <@v ]H@ E  
TI|/u$SJ<Z  
template < typename Left, typename Right > Q>< 0[EPj3  
class assignment #'baPqdO  
  { 9LJZ-/Wq  
Left l; YX*x&5]lq  
Right r; 8+Llx  
public : !D^c3d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `{v?6:G:Q  
template < typename T2 > +j14Q$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8jlLUG:g  
} ; yY).mxRN  
;E^K.6  
同时,holder的operator=也需要改动: /b#l^x:j  
cZ8.TsI~  
template < typename T > R"v 3!P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Gbpw5n;e  
  { \c,pEXG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $g9**b@  
} oPf)be| #  
KL,/2 (  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 _*M42<wcO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g`^X#-!(  
l\0w;:N3  
return l(rhs) = r; n"Veem[_4g  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !%(h2]MQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Fh|#u:n  
iSLGwTdLn  
template < typename Tp > ,i9Byx#TN  
class constant_t . 5y"38e  
  { ZzGahtx)Y  
  const Tp t; +avMX&%  
public : EI>l-N2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VXBY8;+Yp  
template < typename T > ]va>ex$d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const EI~"L$?  
  { r;>+)**@vl  
  return t; _9H*agRe  
} 3chPY4~A  
} ; #hfuH=&oh  
POI.]1i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ox!U8g8c  
下面就可以修改holder的operator=了 Dn9w@KO  
ocbB&  
template < typename T > DhLqhME53  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const N{SQ( %V  
  { &.13dq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); MB ju![n  
} j1q[2'  
}T^cEfX  
同时也要修改assignment的operator() =;a!u  
'n QVj  
template < typename T2 > 7tM9u5FF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sZWaV4  
现在代码看起来就很一致了。 g>0XxjP4  
B$3 ?K  
六. 问题2:链式操作 gJiK+&8I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^mWybPqx  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 [H\:pP8t  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 mP38T{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 V3;.{0k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct []R? ViG  
o; a:Dd  
template < typename T > G|w=ez  
struct result_1 , ^F)L|  
  { L TV{{Z+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9//+Bh  
} ; W%2 80\h  
v0Dq@Q1  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &c(WE RW?-  
u cwnA  
template < typename T > uJHu>M}~  
struct   ref 87%*+n:?*  
  { <}U'V}g  
typedef T & reference; iqQUtE]E_  
} ; m=AqV:%|  
template < typename T > X{n- N5*  
struct   ref < T &> Ut-B^x)gl  
  { {qW~"z*  
typedef T & reference; UX3BeUi.)  
} ; ;@,Q&B2eM  
07Gv*.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Om'+]BBN  
9 3+"D`  
template < typename T > h)1qp Qj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u~ ~R9.  
  { 9=w|)p )  
  return l(t) = r(t); oRKEJ Nps  
} x83 !C}4:  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 8zLY6@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &R|/t :DN  
'\~$dtI$  
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 Iz6y{E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WwF~d+>|C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7"7rmZ   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cYx4~V^  
最后的布局是: ^_5L"F]sP  
                Add ihh4pD27g  
              /   \ Q9d`zR]  
            Divide   5 MS(JR  
            /   \ yKXff1^M  
          _1     3 Wk:hFHs3  
似乎一切都解决了?不。 *19ax&|*S  
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。 I/VxZ8T  
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。 J$4wL F3  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ZT02"3F  
"G-1>:   
template < typename Right > +,:du*C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;fw1  
Right & rt) const 5Zmw} M  
  { oLWJm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i{!T&8  
} xD&^j$Em  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nA|.t  
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。 S[tE&[$(p  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 @)kO=E d  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 DjU9 uZT  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 SVjl~U-^  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Xi?b]Z  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: pE{yv1Yg  
)$w*V9d  
template < class Action > r'CM  
class picker : public Action JKer//ng4  
  { S$f6a'  
public : Q^p|Ldj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h/x0]@M&  
  // all the operator overloaded $Vc~/>  
} ; as=m`DqOh  
b}T6v  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 yNm:[bOER  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: t+,4Ya|Xj  
:Rs^0F8)c  
template < typename Right > "MIq.@8ra  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const AamVms  
  { ;"O&X<BX-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^Qu iH'  
} ?ER-25S  
C^ Q tSha  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9}B`uJ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 /(O$(35  
K1V#cB WO  
template < typename T >   struct picker_maker {;2vmx9  
  { ]"c+sMW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; USN8N (  
} ; "Jjs"7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Kj=b[ e%  
  { .(J?a"  
typedef picker < T > result; j CTAKaq  
} ; ~&\ f|%  
Ro2d,'   
下面总的结构就有了: O D Ur  
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。 7iJ&6=/  
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。 j@Yi`a(sdm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \A `hj~  
至此链式操作完美实现。 JT fd#g?I  
2<mW\$  
DmXcPJ[9  
七. 问题3 I\qYkWg7  
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。 K[chjp!$l  
pT?Q#,fh  
template < typename T1, typename T2 > 56 l@a{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w&4~Q4  
  { {cpEaOyOM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); CF|]e:  
} (M =Y&M'f  
Y!6/[<r$~k  
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: s4_/&h  
?PTk1sB  
template < typename T1, typename T2 > 3]-_q"Co4f  
struct result_2 vzF5xp.  
  { rbT)=-(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p;?*}xa  
} ; d--y  
CE15pNss  
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? +i\&6HGK;-  
这个差事就留给了holder自己。 ]pEV}@7  
    iqnJ~g  
"U. ^lkN  
template < int Order > vpPl$ga5bY  
class holder; zi~5l#I  
template <> lyCW=nc  
class holder < 1 > `si#aU  
  { Oi"a:bCU  
public : _= #zc4U  
template < typename T > ;Ut+yuy  
  struct result_1 $3D'4\X~?  
  { qH"Gm  
  typedef T & result; ]]}tdn_  
} ; Lp5U"6y  
template < typename T1, typename T2 > Gu=STb  
  struct result_2 XW JwJ  
  { ( 6(x'ByT  
  typedef T1 & result; mj?16\|]  
} ; xUF_1hY  
template < typename T > +l^LlqA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QZ `tNq :/  
  { sBv>E}*R  
  return (T & )r; m~Ld~I"  
} yBLK$@9  
template < typename T1, typename T2 > Qr# 1u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k7tYa;C  
  { .^) UO  
  return (T1 & )r1; rzp +:  
} ,mPnQ?  
} ; BF{w)=@/'  
~f|Z%&l|  
template <> !h&g7do]Z  
class holder < 2 > %hlspI(J  
  { P#v*TD'  
public : \yrisp#`  
template < typename T > ~_9"3,~o5  
  struct result_1 MH| ] \  
  { u6:pV.p  
  typedef T & result; >]'yK!a?  
} ; ~.PP30 '  
template < typename T1, typename T2 > GFSt<k)  
  struct result_2 [NnauItI  
  { `SO|zz|'  
  typedef T2 & result; 8#R?]Uwq  
} ; f[gqT yiP  
template < typename T > \Mv":Lm1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dQezd-y*  
  { Y}6n]n;uR  
  return (T & )r; DN4#H`  
} %}2@rLP  
template < typename T1, typename T2 > 4^6.~6a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +b;hBb]R  
  { $]aBe !  
  return (T2 & )r2; qdCWy  
} I PE}gp  
} ; ashcvn~z  
QD{:vG g  
`h;k2Se5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Z?i /r5F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }aB#z<B6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3*DXE9gA9  
^GN8V-X4y  
return l(i, j) = r(i, j); QbYc[8-[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /Tz85 [%6  
`n!viW|tB  
  return ( int & )i; '%v#v3'  
  return ( int & )j;  Gt9wR  
最后执行i = j; 3E} An%  
可见,参数被正确的选择了。 fbZibcQ%k  
I 5ag6l  
vUQFQ  
B1N)9%  
4dH}g~[P9  
八. 中期总结 T+"f]v  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8F;>5i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zIQzmvf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _BnTv$.P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor TOl}U  
YHxbDf dA  
x:K?\<  
>L((2wfiN  
@-.? B  
,S[K{y<  
九. 简化 )tZ`K |  
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。 -237Lx$/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +2cs#i  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: PW}OU9is  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e xR^/|BR  
  +-*/&|^等 1`r| op},  
2. 返回引用。 WbjF]b\  
  =,各种复合赋值等 Uv?'m&_  
3. 返回固定类型。 {sN"( H4$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o|S)C<w  
4. 原样返回。 ru.5fQ U  
  operator, T)u4S[ &  
5. 返回解引用的类型。 -@%%*YI>  
  operator*(单目) ,-*iCs<  
6. 返回地址。 H^c0Kh+  
  operator&(单目) X\GM/A  
7. 下表访问返回类型。 fhpX/WE6  
  operator[] V: p)m&y6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gqiXmMm:9  
  operator<<和operator>> tR`S#rk  
#JNy  
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。 gzfbzt}?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H9"=  p  
oC dGQ7G}  
template < typename Left > \4~AI=aw,T  
struct value_return HR{s&ho  
  { +Tak de%~  
template < typename T > nW;kcS*A  
  struct result_1 ?#[)C=p]z  
  { y]qsyR18i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; vP]9;mQ  
} ; NXoK@Y  
VK .^v<Yo  
template < typename T1, typename T2 > 4KIWb~0Y  
  struct result_2 Cyk s  
  { 'Tf9z+0;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _'iDF  
} ; HFh /$VM  
} ; l)}t,!M6  
 b;vNq  
]S /G\z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^" 6f\  
q(9%^cV6  
下面我们来剥离functor中的operator() 7c1+t_Ew  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 04-Z vp2  
N=fz/CD)I  
return l(t) op r(t) Zw=G@4xoU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mxtgb$*  
return op l(t) w!,QxrOV~  
return op l(t1, t2) D$pj#  
return l(t) op wa?+qiWnrl  
return l(t1, t2) op PZ]5Hf1"  
return l(t)[r(t)] }brr ) )  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _ VKgs]Y  
edN8-P(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: E`E'<"{Yd  
单目: return f(l(t), r(t)); : ^(nj7D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cIZc:   
双目: return f(l(t)); <q6`~F~|  
return f(l(t1, t2)); uB+9dQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]Y5dl;xrM)  
rgR?wXW]jE  
struct meta_divide YRa4W.&Yn  
  { HTNA])G  
template < typename T1, typename T2 > +{vQS FW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &q>h *w4O  
  { q!*MH/R  
  return t1 / t2; c,BAa*]K  
} j;0ih_Z@4W  
} ; i+U51t<  
!$E~\uT  
这个工作可以让宏来做: wO.B~`y  
7 6*hc   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s>J3\PC  
template < typename T1, typename T2 > \ .CmL7 5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; a(Sv,@/  
以后可以直接用 ^Ezcy?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <j"O%y.  
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 :|($,3*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) It\BbG=  
-d_ 7*>m$  
&Q+]t"OA!  
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 w%~qB5wF6  
yA0Y 14\*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V<W02\Hs  
class unary_op : public Rettype {.#j1r4J`  
  { !G>(j   
    Left l; C zpsqTQ  
public : B%(K0`G#X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Fj3^ #ly  
|$w0+bV*  
template < typename T > 0$?qoS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )+k[uokj  
      { jDp]R_i  
      return FuncType::execute(l(t)); a[JZ5D  
    } Yoe les-  
rJp?d9B  
    template < typename T1, typename T2 > CH#kvR2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZK!4>OuH`  
      { / (.'*biQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /J8o_EV  
    } q4zSS #]A  
} ; .Wh6(LDY(  
SE-} XI\  
|'@V<^GR  
同样还可以申明一个binary_op +E)e1 :8  
i 63?"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8}J(c=4Gk  
class binary_op : public Rettype .8%vd  
  { ?^eJ:  
    Left l; f5N<3m=  
Right r; w[M5M2CF  
public : xz="|HD);  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BMe72  
myffYK,  
template < typename T > &F9OZMK=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V9gVn?O0  
      { @eA %(C  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); mn Qal>0~  
    } :Z]/Q/$  
8[f8k 3g  
    template < typename T1, typename T2 > @ > cdHv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H2s*s[T -  
      { $kM '  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s%hU*^ 8  
    } &~42T}GTWG  
} ; I"~xDa!  
+0SW ?#%  
HI7]%<L  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6@i|Kw(:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SG1&a:c+.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) es{cn=\ s  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ,WzG.3^m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tc!!W9{69  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Cd$dn HVh  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m]Hb+Y=;h  
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=xTs,xx  
下面是修改过的unary_op Bi$ 0{V Z8  
^7J~W'hI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xNocGtS  
class unary_op c&0;wgieg  
  { G%y>:$rw[O  
Left l; EaJDz`T}  
  ~r{\WZ.  
public : J~M H_N  
|;X?">7NW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'nC3:U  
wE-Ji<1HJ  
template < typename T > M9g~lKs'  
  struct result_1 z (c@(UD-_  
  { m+;B!4 6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; NKupOJJq  
} ; ppPG+[cz  
^=aml   
template < typename T1, typename T2 > Tz+HIUIxF  
  struct result_2 $,xtif0  
  { cfrvy^>,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6~:W(E}  
} ; z" b/osV  
%AzPAWcN  
template < typename T1, typename T2 >  PU,6h}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V[BY/<z)A  
  { GlXA-p<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x*5 Ch~<k  
} !V$6+?2   
:w?:WH?2L  
template < typename T > Z%,\+tRe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OpWC2t)  
  { ] P:NnKgK  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4*@G&v?n  
} .( TQ5/ ~  
z v L>(R  
} ; 12%z3/i  
h(+m<J  
~`nm<   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug =;'ope(?S  
好啦,现在才真正完美了。 F[o+p|nF  
现在在picker里面就可以这么添加了: &hSnB~hi  
"ZA$"^  
template < typename Right > B,BOzpb(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9 AQ96  
  { bQ|#_/?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :,xyVb+  
} CS^ oiV%{s  
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。 X~IRpzC  
KZp,=[t  
(`q6G d  
uMiD*6,$<  
_rWM]  
十. bind c5T~0'n  
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。 ShEaL&'J  
先来分析一下一段例子 _G-b L;  
kz$6}&uk  
Ti9:'I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ZTgAZ5_cz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;*<{*6;=?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Nf/ hr%jL  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 CA~em_dC  
我们来写个简单的。 v;N1'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Xa@ _^oL  
对于函数对象类的版本: 2m)kyQ  
`[C  v-  
template < typename Func > ?:{0  
struct functor_trait P0`>{!r6@  
  { G>_42Rp  
typedef typename Func::result_type result_type; (d5vH)+ A  
} ; pR@GvweA  
对于无参数函数的版本: -6em*$k^  
X d19GP!  
template < typename Ret > : e0R7sj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G]m[ S-  
  { s$DT.cvO  
typedef Ret result_type; r+V(1<`2X  
} ; ?}1JL6mF{  
对于单参数函数的版本: l?yZtZ8  
EE{#S  
template < typename Ret, typename V1 > 8IT_mjj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D 7;~x]*  
  { #Tg|aW$(*  
typedef Ret result_type; b Q9"GO<X  
} ; YfrTvKX  
对于双参数函数的版本: 4? /ot;>2  
0?&aV_:;X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sa0^1$(<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x jP" 'yU  
  { _I -0,  
typedef Ret result_type; @6I[{{>X  
} ; 7Y @=x#  
等等。。。 6%tiB?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy oRvm*"8B  
um_M}t{  
template < typename Func > !w;A=  
struct func_return v#<+n{B  
  { q=E}#[EgY  
template < typename T > [V#&sAe  
  struct result_1 [pC-{~  
  { T0np<l]A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 43orR !.Z  
} ; _uy5?auQ  
HS5Ug'\446  
template < typename T1, typename T2 > )*$  
  struct result_2 \.{pZMM  
  { ?+}E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GD6'R"tJ  
} ; <g|nmu)o$  
} ; 9(FcA5Y  
]a%\Q 2[c  
M;Mdz[Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Bc9|rlV,  
xUYN\Pc-  
template < typename Func, typename aPicker > +G=C~X  
class binder_1 8L9S^ '  
  { -)->Jx:{  
Func fn; l`5}i|4KTW  
aPicker pk; |)P;%Fy9  
public : zk^7gx3x  
+IOKE\,Y  
template < typename T > ywsz"/=@  
  struct result_1 Vo9)KxR  
  {  k9VQ6A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;xkf ?|  
} ; YWBP'Mo  
fY+ .#V  
template < typename T1, typename T2 > px(1Ppb9  
  struct result_2 |#k hwH  
  { )mo|.L0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $GfxMt  
} ; B& f~.UH  
a~N)qYL:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }"; hz*a  
#.G>SeTn2}  
template < typename T > cB])A57<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WZO 0u  
  { r'JK$9  
  return fn(pk(t)); XuAc3~HAd  
} Yr(f iI  
template < typename T1, typename T2 > +WEO]q?K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N@`9 ~JS  
  { LF,c-Cv!jL  
  return fn(pk(t1, t2)); -3XnK5  
} nh.v?|  
} ; c$Nl-?W  
8w@jUGsc  
By"ul:.D  
一目了然不是么? "@<g'T0  
最后实现bind vH\nL>r  
rN!9&  
"kuBjj2  
template < typename Func, typename aPicker > WAXrA$:3J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 21J82M  
  { g='2~c  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); AE@Rn(1.  
} T=KrT7  
I3=Sc^zz&V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Wv'B[;[)  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Vblf6qaBs  
5suSR;8  
十一. phoenix hdDI%3vk3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -8J@r2\  
v?'k)B  
for_each(v.begin(), v.end(), sy#j+gZ   
( ~CTRPH   
do_ kR|DzB7  
[ j3'/jk]\  
  cout << _1 <<   " , " ^Q+5M"/8  
] @ShJ:  
.while_( -- _1), SxQDqoA~  
cout << var( " \n " ) ;@\J scNJ|  
) x~,?Zj)n?C  
); ll^O+>1dO  
e/I{N0SR  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: o~N-x*   
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor `-e}:9~q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 IaqN@IlWb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6E%k{ r  
\e vgDZf  
ep1Ajz.l  
template < typename Cond, typename Actor > {.'g!{SHp  
class do_while "tbBbEj?d  
  { ?O]gFn  
Cond cd; Wl"fh_  
Actor act; ag4^y&  
public : 6m<9^NT  
template < typename T > zT40,rk  
  struct result_1 \}(-9dr  
  { )u:8Pv  
  typedef int result_type; a'.=.eDQ  
} ; T>?1+mruM  
u"3cSuqy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lw lW.C  
:7]R2JP  
template < typename T > +n]Knfi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const blS4AQ?b^  
  { Xc<9[@  
  do g)Uh   
    { Yhdt8[ 2  
  act(t); ?7dDQI7^(  
  } Qx#)c%v \\  
  while (cd(t)); (bXp1*0 ;  
  return   0 ; wn.0U  
} F= lj$?4{  
} ;  5Ww\h  
7}?z=LHb3  
s7gf7 E#Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D7oV&vXg  
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。 Eu}A{[^\  
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。 z(a:fL{/XG  
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。 z#!Cg*K(  
下面就是产生这个functor的类: }e6:&`a xD  
=swcmab;  
=z dti'2{4  
template < typename Actor > =sJHnWL[  
class do_while_actor BF#e=p  
  { g9Ll>d)tE3  
Actor act; F:U_gW?  
public : `hhG^ O_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} tt91)^GdYa  
od|.E$B  
template < typename Cond > vDL/PXNC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sRG3`>1  
} ; ZaV@}=Rd8  
my0->W%L  
1Sr}2@>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1 ErYob.p  
最后,是那个do_ r3)t5P*_  
Sn,z$-;h;  
W>49,A,q  
class do_while_invoker XsCbA8Qv  
  { :zoX Xo  
public : 'LI)6;Yc  
template < typename Actor > mLqm83  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const V19*~v=u  
  { cke[SUH,  
  return do_while_actor < Actor > (act); woKdI)f $  
} Sy55w={  
} do_; q fe#kF9  
'r0gqtB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? XUHY.M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  q\"$~*  
最后来说说怎么处理break和continue '{~ ej:  
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。 >oNs_{  
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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