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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {6 brVN.V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .9KW| (uW  
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, YV"LM6`  
">rt *?^  
Cswa5 l`af  
@ )m9#F  
  class filler l527>7 eT  
  { @d_;p<\l  
public : 4{J'p19  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6HxZS+], c  
} ; iBPx97a  
dxF/]>t  
77o&$l,A|  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: uc-Go 6W  
n9r3CLb[  
wVY;)1?  
"U%jG`q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C! J6"j  
~n`G>Oe3  
\|q.M0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W5a>6u=g,  
TM?7F2  
E?3$ *t  
TM1J1GU  
二. 战前分析 P'q . _U  
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。 .W q"  
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 ~L=Idt!9  
jj*e.t:F  
M}W};~V2ng  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tx{tIw^2;  
  /* --------------------------------------------- */ fE&wtw{gi  
vector < int *> vp( 10 ); O4w:BWVsn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ; #^Jy#)  
/* --------------------------------------------- */ }^ G&n';J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _HkB+D0v  
/* --------------------------------------------- */ B^sHFc""V  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Zfn390_  
  /* --------------------------------------------- */ (VA:`pstP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); um$K^  
/* --------------------------------------------- */ =| M[JPr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 20p/p~<  
gw`}eA$  
<6)  w  
'hw_ew   
看了之后,我们可以思考一些问题: l#G }j^Q  
1._1, _2是什么? #3o]Qo[Sc  
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。 13:0%IO  
2._1 = 1是在做什么? 1F_ 1bAh$  
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。 zPT!Fa`  
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。 %xWscA%^u  
mQ]wLPP{1  
L?( % *  
三. 动工 k 1   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: IfGQeynj  
9QryW\6.@z  
'L0{Ed+9  
 >o"3:/3  
template < typename T > Ood'kAH1B  
class assignment ]kd )j  
  { OY/sCx+c  
T value; L?5OWVX!v  
public : YOHYXhc{S  
assignment( const T & v) : value(v) {} LYY|8)Nj2"  
template < typename T2 > |.zotEh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]Ak@!&hyak  
} ; -j 6U{l  
_F1{<" 4  
}uE8o"q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ghgo"-,#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ! B_?_ a  
<NO?B+ ~]  
#e:*]A'I  
fjAJys)Q  
  class holder Oy!j`  
  { HLy}ta\  
public : uoe5@j2  
template < typename T > Jy X7I,0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >r"~t70C~]  
  { ]8XY "2b  
  return assignment < T > (t); vQ}'4i8(  
} fYzOT, c  
} ; ]d@@E_s]  
~4~-^ t  
-\`n{$OR  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 2 S\~  
= e)[?{H  
  static holder _1; >Rbgg1^]5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  *YFe  
r4~Bn7j2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5M{ DJ/q  
而不用手动写一个函数对象。 fr0iEO_  
eiF!yk?2  
LyB$~wZx~@  
EMe6Z!k  
四. 问题分析 MKdBqnM(F  
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。 ZN2g(  
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。 t_q`wKDE  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3?vasL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QJ ueU%|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <~}t;ji  
Hize m!  
五. 问题1:一致性 7FVu [Qu  
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?| J(\"\Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "b!QE2bRO  
Lj$yGdK<  
struct holder @awaN  
  { _|ucC$*  
  // WRJ+l_81  
  template < typename T > 0O>8DX  
T &   operator ()( const T & r) const b+NF: -fO  
  { v?yHj-  
  return (T & )r; )T:{(v7 d`  
} ]rDf3_!m(  
} ; h@72eav3+  
G^F4c{3c~  
这样的话assignment也必须相应改动: FhZ&^.:  
W9?Yzl  
template < typename Left, typename Right > <4y1[/S  
class assignment -0Q:0wU  
  { @\_ tS H  
Left l; ih?_ fW  
Right r; !+.|T9P  
public : w.cQ|_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <GShm~XD2  
template < typename T2 > OxqbHe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :YB:)wV,P  
} ; B:tST(  
)}?'1ciHI  
同时,holder的operator=也需要改动: ^6+P&MxM  
+b] g;  
template < typename T > 6:B[8otQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cW,wN~  
  { vZC2F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x!q$`zF\\  
} ,SJB 3if  
.bvB8VOrW  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ^"ywltW>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~fs{Ff'  
f3-=?Z  
return l(rhs) = r; 9c806>]U^  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Nora<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e(BF=gesgp  
{so"xoA^c  
template < typename Tp > ]}F_nc2L  
class constant_t Tn/ 3`j {  
  { K 3?7Hndf2  
  const Tp t; QQ97BP7W  
public : Qg?^%O'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E'$r#k:o  
template < typename T > #HB]qa  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !5 %c`4  
  { _p7c<$ ;  
  return t; p[&'*"o!/  
} PP&AF?C  
} ; GFx >xQk  
v4(!~S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~LHG  
下面就可以修改holder的operator=了 Qm,|'y:Tg  
Rs8`M8(4%  
template < typename T > Ol"p^sqwj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vN 7a)s  
  { aD3'gc,l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); S8<O$^L^  
} ~tDV{ml  
TeG5|`t],  
同时也要修改assignment的operator() 6{}]QvR  
(ui"vLk8PP  
template < typename T2 > Z KnEg2a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } eUVE8pZl  
现在代码看起来就很一致了。 Revc :m1o  
M'HmVg4'  
六. 问题2:链式操作 hp,bfcM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _i:yI-jA  
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。 O~-#>a  
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。 j,Qp*b#Qo  
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。 qbHb24I  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ve=oH;zf  
UL(R/yc  
template < typename T > $PstThM  
struct result_1 #+QwRmJdT!  
  { `pm6Ts{,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A%oHx|PD  
} ; a7nbGqsx  
(<(8(} x  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: r3/H_Z  
V;~W,o!  
template < typename T > =wPl;SDf!  
struct   ref cW26TtU(  
  { D +N{'d?+  
typedef T & reference; lEAN Nu  
} ; ?A2#V(4  
template < typename T > 5X nA.?F^  
struct   ref < T &> {G/4#r 2>  
  { ?H0 #{!s  
typedef T & reference; &I:5<zK{  
} ; mE%H5&VSI  
{*`qL0u]^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3uz@JY"mK  
!V$m!i;  
template < typename T > PE|_V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d>)*!l2,C  
  { 9EK5#_L[=  
  return l(t) = r(t); F.?^ko9d  
} >"{3lDyq-  
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。 Qy*`s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !CTchk<{(  
I/<aY*R4  
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 55 Y BO$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :o&qJ%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 GG5wiN*2S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #<S+E7uTs  
最后的布局是:  4EJ  
                Add nxKV7d@R  
              /   \ O2q`2L~  
            Divide   5 ]P<u^ `{*  
            /   \ ^hq`dr|R=  
          _1     3 u8v;O}#  
似乎一切都解决了?不。 a"0Xam  
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。 S j)&!  
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。 0j7W\'!t  
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: OSK 3X Qc  
AwAUm 2^  
template < typename Right > `!kOyh:X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const CQW#o_\  
Right & rt) const {l%Of  
  { |gA~E>IqF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  [:  
} i!LEA/"V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Z[R E|l{  
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。 8Sd<!  
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。 cclx$)X1X  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 d0"Hu^]  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 %]h5\%@w  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? !<Ma9%uC{  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: t Q385en  
uwXquOw  
template < class Action > U ]`SM6  
class picker : public Action eqb8W5h'  
  { 3J32W@}.K  
public : Ya<S/9c  
picker( const Action & act) : Action(act) {} G<#9`  
  // all the operator overloaded }Ry:})  
} ; S4aN7.'Q  
[ p$f)'  
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。 $d3al%Uo  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: GF*8(2h2  
X9K@mX  
template < typename Right > T ]hVO'z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /X~l%Xm  
  { {~_X-g5|]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >k"Z'9l  
} U$&G_&*0a  
@@"}i7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >\ y|}|?  
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。 +3dWnBg?  
qT$;ZV #  
template < typename T >   struct picker_maker Aw~ =U!  
  { rU=qr&f"B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; brx 7hI  
} ; zc01\M  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J]yUjnQ[h  
  { -~ \R.<+  
typedef picker < T > result; `w` f[dU-  
} ; C#d .3t  
[APwHIS  
下面总的结构就有了: HQJ_:x Y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 h+<vWo}H  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 m-Q!V+XQp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 it.Lh'N;T  
至此链式操作完美实现。 UmUw>+A  
SR)G!9z_/  
>?aPX C  
七. 问题3 {AUhF}O  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 mSF>~D1_  
VW:WB.K$  
template < typename T1, typename T2 > Q>Voa&tYn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z SDRZ!  
  { v._Q XcE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \  {` `r  
} G_vWwH4XtL  
Y"6 '  
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: 3 eT5~Lbs  
`2-6Qv  
template < typename T1, typename T2 > +z}O*,M"q  
struct result_2 *(wkgn  
  { > Dy<@e  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ix4O-o{  
} ; <qJI]P  
FcVQ_6  
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? P'%#B&LZo  
这个差事就留给了holder自己。 dO]N&'P7  
    R+{QZ'K.qg  
1W3+ng  
template < int Order > Wi7!J[ B  
class holder; ~Cc%!4f'  
template <> h,%`*Qg6  
class holder < 1 > W%&t[ _21  
  { WzG]9$v &  
public : fy9mS  
template < typename T > 011 N  
  struct result_1 DQ%bcXs  
  { [hzw..?g  
  typedef T & result; `W>cA64 o  
} ; zntvKOIh  
template < typename T1, typename T2 > m}Xb#NAF8  
  struct result_2 Q^13KWvuV  
  { *Z}^T:3iw}  
  typedef T1 & result; %87D(h!.I4  
} ; 1g_p`(  
template < typename T > 5&A{IN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _G3L+St  
  { dpAj9CX(  
  return (T & )r; Qp>'V<%m-  
} 1i=lJmr  
template < typename T1, typename T2 > 4`E[ WE:Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t&|M@Ouet  
  { ~-2%^ovB  
  return (T1 & )r1; j IO2uTM~  
} zplAH!s5''  
} ; c{.y9P6  
ByyvRc,v  
template <> ?e=3G4N  
class holder < 2 > oF'_x,0  
  { pQ~Y7  
public : E>LZw>^Y J  
template < typename T > qmmQH S  
  struct result_1 ^.3(o{g  
  { )<ig6b%  
  typedef T & result; U$,-F**  
} ; A-"2sp*t  
template < typename T1, typename T2 > VT ikLuH  
  struct result_2 ;]gj:6M  
  { +az=EF  
  typedef T2 & result; z`]sWi F0  
} ; QC\r|RXW  
template < typename T > #su R[K*S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z$*m=]2  
  { zX]4DLl,  
  return (T & )r; S?Y%}  
} Sb QM!Q  
template < typename T1, typename T2 > RnV#[bM{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MZIZ"b  
  { A4K8DP  
  return (T2 & )r2; y26?>.!  
} gn-@OmIs  
} ; hl} iw_e  
cQzUR^oq,  
$sILCn  
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> >。 k'6x_ G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ol3].0Vc]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =w!>/#U  
9 AWFjoXl"  
return l(i, j) = r(i, j); zrDcO~w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =Ju%3ptH0  
M4H~]Ftn  
  return ( int & )i; r;n^\[Ov0,  
  return ( int & )j; :<p3L!?8y  
最后执行i = j; 1S{AGgls5  
可见,参数被正确的选择了。 62.)fCQ^  
J;DTh ]z?:  
bVxbQ$  
!kW~s_gUb*  
;$.^  
八. 中期总结 F[q)ME+`)  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: N({0"7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 BbIg]E/G  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `; +UWdAR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "?AJ(>wP  
sq rY<@%  
S7v# `#  
}'`iJ b\  
Mg~62u  
V}aZ}m{J  
九. 简化 *-eDU T|O  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 `RlMfd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @f!r"P]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ]mR!-Fqj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mI> =S  
  +-*/&|^等 oUd R,;h9  
2. 返回引用。 )BeB xo7lv  
  =,各种复合赋值等 -|DBO0q  
3. 返回固定类型。 gmUX 2x(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vqhu%ZyP  
4. 原样返回。 _uL8TC ^  
  operator, ^ *1hz<  
5. 返回解引用的类型。 0/5{v6_rG  
  operator*(单目) ugV/#v O  
6. 返回地址。 o}b_`O  
  operator&(单目) WSxE/C|[  
7. 下表访问返回类型。 6s.>5}M!  
  operator[] 7`J= PG$A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !sVW0JSh  
  operator<<和operator>> f0@4 >\g  
{i"t h(J$  
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。 _{2/QP}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \o}=ob  
=/m$ayG  
template < typename Left > 'wA4yJ<  
struct value_return { Ba_.]x  
  { ZH)thd9^b  
template < typename T > ?s5/  
  struct result_1 .+A2\F.^  
  { o?| ]ciY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g1{2E<b 5  
} ; rM0Idc.$&&  
nV/;yl4e{  
template < typename T1, typename T2 > m;cgX#k5  
  struct result_2 +JejnG0  
  { o`M.v[O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9GgXX9K  
} ; QB5,Vfoux  
} ; @bIZ0tr4  
bLSUF`-z  
{k uC+~R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3~EPX`#[W  
;;  ?OS  
下面我们来剥离functor中的operator() %~I%*=o[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2l}H=DZV  
Oj1B @QE  
return l(t) op r(t) 9j>LU<Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /_mU%fl  
return op l(t) :Aa5,{v _  
return op l(t1, t2) E?(:9#02  
return l(t) op E_H.!pr  
return l(t1, t2) op 3of0f{ZTj  
return l(t)[r(t)] , Y^GQ`~#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lho0Xy gn  
FT6~\9m(  
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: }u+cS[#-  
单目: return f(l(t), r(t)); B-oQjr-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3Ct)5J  
双目: return f(l(t)); 06NW2A%wv  
return f(l(t1, t2)); aL|a2+P[`q  
下面就是f的实现,以operator/为例 J'C%  
#k t+ )>  
struct meta_divide =JE5/  
  { dO!B=/  
template < typename T1, typename T2 > ,CIsZ1[VS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) KkZS6rD\  
  { &hnKBr(Lw  
  return t1 / t2; L=&dJpyfT  
} yq6:7<  
} ; %\B@!4]  
`Y,<[ Lnr  
这个工作可以让宏来做: 6& KcO:}-  
^WUG\@B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e"cvo(}g  
template < typename T1, typename T2 > \ '_ l5Br73=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~=t K17i  
以后可以直接用 ]p*Fq^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8Z>=sUMQ  
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 MI,kKi  
(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。。。) (/jZ &4T  
]6].l$%z#  
~\UAxB=  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {-l:F2i  
Q tl!f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j>)yV@g/  
class unary_op : public Rettype Yu: !l>  
  { s:*" b'  
    Left l; !"SuE)WM  
public : ]SL0Mn g8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -] `OaL!  
m`xzvg  
template < typename T > T7Qw1k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LLPbZ9q  
      { c^7QiTt_  
      return FuncType::execute(l(t)); ]5+<Rqdbg  
    } ;v m$F251  
F/:Jp3@  
    template < typename T1, typename T2 > i\C~]K~O!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =2/[n8pSsM  
      { .9!?vz]1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); S?u@3PyJm  
    } cIg+^Tl  
} ; qsHjqK@(  
ok/{ w  
#T08H,W/  
同样还可以申明一个binary_op QBLha']'%  
O"emse}Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'a=' (,%  
class binary_op : public Rettype C%Fc%}[  
  { PDhoCAh !  
    Left l; I*0TI@Lo  
Right r; *eAzk2  
public : 6XI$ o,{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B8NMo5a  
:y^%I xs{1  
template < typename T > ?dY|,_O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -GT&46hX  
      { sW0<f& 3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '\R/-.  
    } i| CAN,'  
~JTp8E9kw  
    template < typename T1, typename T2 > CDT3&N1'R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v|wO qS  
      { .NT9dX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -$o4WSd~  
    } @WICAC=  
} ; PLhlbzcf  
d7qYz7=d  
/XXy!=1J  
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 i7foZ\btFc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2Z7r ZjXW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T*qSk!  
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。 BL H~`N3U  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wD5fm5r=  
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。。。 ,Kwtp)EX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 15CKcM6  
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)  @"L*!  
下面是修改过的unary_op o|nN0z)b4  
9_l WB6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QN^AihsPi  
class unary_op fl o9iifZ  
  { 4{rj 4P?  
Left l; D}]u9jS1  
  iDV. C@   
public : tVhf1TH#  
$kd9^lj#[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UBM :.*wN  
%>E M ^Z  
template < typename T > [)t1"  
  struct result_1 L(DDyA{bA  
  { X% X &<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l@`Do[  
} ; i]}`e>fF  
]OLe&VRix  
template < typename T1, typename T2 > YOQ>A*@4  
  struct result_2 ;CLOZ{  
  { @aUQy;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E{xcu9  
} ; /eY}0q%  
:bu]gj4e  
template < typename T1, typename T2 > v 6KRE3:V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L<0eIw  
  { s|IC;C|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ms14]M[\  
} 4Bk9d\z  
< m/@_"  
template < typename T > 10{zF_9yx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )=%TIkeF  
  { ##BfI`FJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); _7b' i6-  
} \&b1%Asyz  
@w73U; 9\  
} ; G1G*TSf  
` *q>E  
~;yP{F8?  
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 @3Gr2/a  
好啦,现在才真正完美了。 N'~l,{  
现在在picker里面就可以这么添加了: uc]`^,`2/  
\JbOT%1  
template < typename Right > 9}jezLI/3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k%%0"+y#a  
  { yhh\?qqy  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z~Is E8  
}  |: ,i  
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。 fzjAP7 y  
lky5%H  
]4eIhj?  
Eh&-b6:  
~zhP[qA})  
十. bind 5aJd:36I  
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。 SYwB #|  
先来分析一下一段例子 GL'l "L  
`%Dz 8Z  
8C8,Q\WV(~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {P'^X+B0*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xP-\)d-.aN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1fqJtP6  
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。 %![3?|8~  
我们来写个简单的。 EGxCNB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b E6bx6=u  
对于函数对象类的版本: 'J_`CS  
 P@FE3g  
template < typename Func > !yD$fY  
struct functor_trait tA{h x -  
  { x*! %o(G  
typedef typename Func::result_type result_type; OQiyAyX  
} ; /&+*X)#v  
对于无参数函数的版本: ;|pw;-  
x};sti R  
template < typename Ret > HwZ"l31  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @7`=0;g  
  { 1"f)\FPGe  
typedef Ret result_type; v \dP  
} ; {'z(  
对于单参数函数的版本: A.cNOous|  
wyB  
template < typename Ret, typename V1 > 2x!cblo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s2"<<P[q'  
  { HpIW H*  
typedef Ret result_type; w@x||K=Z  
} ; v,d'SR.  
对于双参数函数的版本: /wU4^8Hz  
M`p[ Zq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  w\y)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <op|yh3Jkk  
  { i,!tu  
typedef Ret result_type; Kp>fOe'KW  
} ; K#LDmC  
等等。。。 I R~szUY6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy QC6:ZxP  
-lS(W^r4  
template < typename Func > w5;d/r<q  
struct func_return #+L:V&QE  
  { Z $Fm73  
template < typename T > `X%Qt ~  
  struct result_1 @t2S"s$m  
  { _K3;$2d|R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GTke<R  
} ; yq12"Rs  
nQ#NW8*Fs  
template < typename T1, typename T2 > ZoR6f\2M  
  struct result_2 { t@7r  
  { 6[Wv g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DLO2$d  
} ; } p `A>  
} ; jIck!  
S,f:nLT  
PO*0jO;%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 " TC:O^X  
Y2}m/7aF  
template < typename Func, typename aPicker > 7)*q@  
class binder_1 #|K5ma  
  { |O{kv}Y Z  
Func fn; M\9+?  
aPicker pk; ,:8 oVq>?  
public : ) u1=, D  
LerRrN}~  
template < typename T > soh9Oedml-  
  struct result_1 ZG( Pz9{K  
  { ^ /)%s3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L:7 kp<E  
} ; TGGbO:s3  
L[tq@[(IJ  
template < typename T1, typename T2 > lX64IvG8+o  
  struct result_2 `#?]g!  
  { 'u3,+guz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F#a'N c9  
} ; 5%"sv+iO  
m8Rt>DY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $Y[C A.F  
IHv>V9yiG  
template < typename T > A`*Sx"~jdx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vF9fXY=  
  { V^< Zs//7  
  return fn(pk(t)); pYh\l.@qf  
} yM*_"z!L  
template < typename T1, typename T2 > _8e0vi!~2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GYtp%<<9;  
  { ] QJ7q}  
  return fn(pk(t1, t2)); wQYW5X  
} f1|&umJ$  
} ; =g$%jM>35  
cToT_Mk  
^bECX<,H  
一目了然不是么? iN1_ T  
最后实现bind uQg&]bSv  
"Ug+# ;}p$  
7MIrrhk  
template < typename Func, typename aPicker > +iw4>0pi  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o,'Fz?[T%  
  {  CP Ju=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Va^(cnwa  
} yC7lR#N8j0  
u5tUm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n( zzH  
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。 Qp+M5_  
u<EPK*O*  
十一. phoenix L=&}s[5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ; jrmr`l=  
ak zKX}  
for_each(v.begin(), v.end(), c]NZG n*  
( 1cD  
do_ ~)*uJ wW/a  
[ ] -%B4lT  
  cout << _1 <<   " , " =lL)g"x X  
] meZZQ:eSl  
.while_( -- _1), c9Q_Qr0'  
cout << var( " \n " ) .gY=<bG/fA  
) 2:&L|;  
); xXCsJ9]  
d'[q2y?6N  
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: z\>ZgRi~n  
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 Gm=e;X;r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \ lK `  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G,6 i!M  
/]2I%Q  
|d=GAW v  
template < typename Cond, typename Actor > ut.tf \c  
class do_while mp8Zb&Ggb  
  { ~R~eQ=8  
Cond cd; ]3uj~la  
Actor act; $`<-;kI  
public : !*o{xq   
template < typename T > { }P~nP  
  struct result_1 w`[`:H_z  
  { 5 Q,j+  
  typedef int result_type; 9>;CvR  
} ; &t}6sD9o  
"p[3^<~uQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y)7\h:LIg  
I2z6iT4nB  
template < typename T > $?u LFD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oG c9 6B%  
  { WQMoAPfqL  
  do <4TF ]5  
    { b?:?"   
  act(t); PsBLAr\ah  
  } u24XuSe$  
  while (cd(t)); -_bDbYL  
  return   0 ; S7j U:CLJ  
} \zhCGDm1_  
} ; ;f /2u  
9&{HD  
PNH>LT^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M6y|;lh''c  
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。 #v*3-) 8  
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。 gps.  
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。 # ELYPp]6  
下面就是产生这个functor的类: %- Ga  ^[  
_O&P!hI  
hHgH'  
template < typename Actor > rVwW%&  
class do_while_actor @/xdWN!,  
  { ,mM7g  
Actor act; =KHX_ib  
public : {Rn*)D9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @_?Uowc8  
zKThM#.Wa  
template < typename Cond > #)4p ,H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S~M/!Xb  
} ; Nzb=h/;  
k0 D):  
B.~[m}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rdH^"(  
最后,是那个do_ ?(M]'ia{  
G> s qfYkK  
mteQRgC  
class do_while_invoker {"O-/* f+(  
  { \mqrDaB  
public : 3gv?rJV  
template < typename Actor > r9p ((ir  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I_|W'%N]  
  { &_' evZ8  
  return do_while_actor < Actor > (act); V!s#xXD}  
} n>,? V3ly  
} do_; f/{ClP.  
MR zY<MD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yO@@-)$[y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &D&U!3~(  
最后来说说怎么处理break和continue 5kCXy$"%  
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。 nLR   
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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