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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |@9I5Eg)iE  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >WS& w;G  
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, 5x'y{S<  
bB :X<  
.BB:7+  
tcdn"]#U  
  class filler ^%/5-0?xE  
  { ~oR&0et  
public : 10C91/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} '/*rCB  
} ; = y,avR  
J^a"1|  
sWCm[HpG  
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: [<I `slK  
zi&d  
g#2X'%&+  
9<r}s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p%y\`Nlgdx  
!>);}J!e]  
5K-)X9z?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ) CTM  
]<?)(xz  
1KR|i"  
&>b1ES.>  
二. 战前分析 ?B!ZqJ#  
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。 ~0{Kga  
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 32FGDM  
T@WMT,J6j  
IbaL.t\>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z|GkM5QH:  
  /* --------------------------------------------- */ Bj[/ tQ  
vector < int *> vp( 10 ); "{xv|C<*n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dct#E CT  
/* --------------------------------------------- */ E.bbIV6mQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1@dx(_  
/* --------------------------------------------- */ \)]2Uh|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); nEEGO~e  
  /* --------------------------------------------- */ RUtS_Z&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9 (.9l\h  
/* --------------------------------------------- */ >U/g*[>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); JU.%;e7  
L2$L.@  
sYP@>tHC  
MW>28  
看了之后,我们可以思考一些问题: j]D =\  
1._1, _2是什么? !Qzp!k9d  
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。 /j@r~mt/pA  
2._1 = 1是在做什么? O; sQPG,v  
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。 <%7 V`,*g/  
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。 cTTE] ix]  
)eMh,r  
)fL*Ws6  
三. 动工 Y/(-mcR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e;[8 GE.   
 nGd  
I@M^Wu]wW  
dw!Eao47  
template < typename T > lhj2u]yU0S  
class assignment % "^XxVJ*  
  { OFbg]{ub?  
T value; 9?c^~77  
public : 5/ju it  
assignment( const T & v) : value(v) {} .)zISa*Xy  
template < typename T2 > 2:F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } " ?,6{\y,  
} ; (\>'yW{f  
`{_PSzM  
Rw 8o]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ZHasDZ8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment a $%[!vF  
uy:=V }p  
<J`xCm K  
c `; LF'!  
  class holder d~8~RT2m  
  { wCmv/m  
public : jtY~- @*  
template < typename T > :L0W"$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -=IM8Dny  
  { )&<ExJQ&  
  return assignment < T > (t); @NE#P&f  
} b\S}?{m5  
} ; W2N7  
D|:sSld @  
:/qO*&i,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: 9#6/c  
#Q7$I.O]  
  static holder _1; N Z`hy>LF^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6Qu*'  
FM[To  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >#|Yoc  
而不用手动写一个函数对象。 vDvGT<d  
^W'[l al.  
FJ"9Hs2  
dR:iUw:V  
四. 问题分析 KLW+&.re8  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 AoeW<}MO  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &N0|tn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v2sU$M  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,ua1xsZl&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 fk1f'M)/8  
NkI:  
五. 问题1:一致性 s3 $Q_8H  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| R2W_/fsG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -+_&#twU  
.?RjH6W  
struct holder }wXD%X@)l  
  { t7FQ.E,T  
  // )7J>:9h  
  template < typename T > MNC!3d(D\R  
T &   operator ()( const T & r) const EZBzQ""  
  { >,Z{wxz J  
  return (T & )r; A o$z )<d'  
} v1)6")8o+  
} ; Bn q\Gg  
yw!`1#3.  
这样的话assignment也必须相应改动: AAgA]OD,  
>oDP(]YGg  
template < typename Left, typename Right > xS1|Z|&  
class assignment e]?S-J'z  
  { 9YhsJ~"Q  
Left l; 8$Yf#;m[  
Right r; F DX+  
public : 2Zip8f!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Iq \oB  
template < typename T2 > G|_aU8b|t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } G.TX1  
} ; 926oM77  
"@$STptkc  
同时,holder的operator=也需要改动: &y\2:IyA  
#" -^;Z  
template < typename T > "~ stZ.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @un }&URp  
  { 2"mj=}y6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ms)zEy>[Ql  
} F9r*ZyNlx  
vy2aNUmt  
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。 \-ws[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V.:A'!$#  
)W|jt/  
return l(rhs) = r; I xBO$ 2  
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。 n4y6Ua9m{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \}NWR{=  
HH@xn d  
template < typename Tp > }* JMc+!9@  
class constant_t a=VT|CX[  
  { x`i`]6q  
  const Tp t; XtdLKYET  
public : u_=y,~s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,>v9 Y#U  
template < typename T > %[m1\h"1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _!p3M3"$B  
  { P@`"MNS  
  return t; Q@VnJ,  
} 4LJ}>e  
} ; rF3]AW(  
olxP`iK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 aZ`ags ofk  
下面就可以修改holder的operator=了 \zL7 j 4  
I.1l  
template < typename T > 5zna?(#}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j88sE MZ  
  { Fxx2vTV4ag  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /+O8A}  
} B?Sfcq-  
1R9? [RE  
同时也要修改assignment的operator() w{x(YVS H  
/,$\H  
template < typename T2 > wQB{K3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ER1mA:8>E  
现在代码看起来就很一致了。 Q.dy $`\  
N==_'`O1Q0  
六. 问题2:链式操作 ^ZWFj?`\UV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V_622~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。 dU3 >h[q  
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。 i9U_r._qj;  
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。 G<6grd5PP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $50"3g!Y  
_5 tqO5'  
template < typename T > ]GKx[F{)  
struct result_1 ) '`AX\  
  { f<p4Pkv  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <>Ddxmw  
} ; `h5eej&s(  
L#q9_-(#  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: x`vs-Y:P  
: ";D.{||  
template < typename T > ! H=k7s  
struct   ref .|`=mx  
  { >=:T ZU  
typedef T & reference; QF/u^|f  
} ; f,inQ2f}d  
template < typename T > [Fj+p4*N  
struct   ref < T &> M 8j(1&(:  
  { zTT  
typedef T & reference; AeCG2!8^0  
} ; B00wcYM<1r  
*oX]=u&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }Rxg E~ F  
"`*a)'.'^c  
template < typename T > yXo0z_ G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q,JA~GG  
  { C;:L~)C@t  
  return l(t) = r(t); 6cT~irP  
} i)PV{3v$J  
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。 EZumJ."  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;=\5$J9  
pQ^,.[[  
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 vcJb\LW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 'EET3R K-S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 PeUd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j*~dFGl)  
最后的布局是: OK?3,<x  
                Add J$9xC{L4  
              /   \ AKC foJ  
            Divide   5 &DQ4=/Z  
            /   \ bZay/ Zkj  
          _1     3  QXxLe*  
似乎一切都解决了?不。 jvc?hUcLKT  
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。 '}pgUh_  
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。 ' raB  
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: iVi3 :7*  
^HlLj#  
template < typename Right > %*6oUb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nB@iQxcz  
Right & rt) const m9<%v0r  
  { #+Yp^6zg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Sa?5iFg  
} }vUlTH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M?~<w)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。 `KJYm|@i  
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。 {[t"O u  
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。 Z~phOv  
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。 FO(0D?PCR  
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? %6IlE.*,  
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: 7l#2,d4  
<\d|=>;  
template < class Action > $,e?X}4  
class picker : public Action )y/DGSd  
  { P 5qa:<  
public : 9oz(=R  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,D@ ;i  
  // all the operator overloaded f5yux}A{  
} ; W93JY0Ls9|  
&I}T<v{f  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Q),3&4pM  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: >4|c7z4  
lKV\1(`  
template < typename Right > jq("D,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l'7Mw%6{  
  { UrhM)h?%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z'}(t,  
} k$-~_^4m  
\n*7# aX/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U!\2K~  
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。 LE<u&9I\  
~6-"i0k  
template < typename T >   struct picker_maker si^4<$Nr%j  
  { Z`oaaO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Od!F: <  
} ; O\4+_y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?bt`fzX{l  
  { 5rfH;`  
typedef picker < T > result; ]/o12pI  
} ; 4P4 Fo1  
5qd_>UHp  
下面总的结构就有了: XYb^C s;  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 KZrMf77=  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 iF [?uF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4z9#M;q T  
至此链式操作完美实现。 CP]S-o}yd  
k'@7ZH  
z;y^t4 ^9  
七. 问题3 ljYpMv.>xG  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 aVppOxA  
-3G 4vRIo  
template < typename T1, typename T2 > _)zmIB(}m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ws>WA{]gq  
  { BSfm?ku"!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /UpD$,T|^|  
} ~MhgAC  
2JiAd*WK  
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: )+n,5W  
JQ"`9RNb  
template < typename T1, typename T2 > Xq,UV  
struct result_2 BKC7kDK3H  
  { ceb s.sF:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; gV"qV   
} ; `dv}a-Q)c  
<G~} N  
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? &o*s !u  
这个差事就留给了holder自己。 &c!j`86y*  
    j\`EUC  
%@lV-(5q  
template < int Order > Lj&1K~U  
class holder; yV:EK{E  
template <> :DdBn.  
class holder < 1 > ]6t]m2~\  
  { n+{HNr  
public : ~K~b`|1  
template < typename T > L$+d.=]  
  struct result_1 K\{b!Cfr^  
  { W\@?e32  
  typedef T & result; nT.L}1@  
} ; eg"=H50  
template < typename T1, typename T2 > $J QWfGwR  
  struct result_2 Iv$:`7|crX  
  { q&XCX$N  
  typedef T1 & result; 4M @ oj  
} ; ;wij}y-6  
template < typename T > #XTY7,@ P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [3O^0-:6E  
  { << 3 a<I  
  return (T & )r; 1t/dxB;  
} }>MP{67Dm  
template < typename T1, typename T2 > )uQ-YC('0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (^sh  
  { =?/N5O(  
  return (T1 & )r1; ]y3pE}R  
} #TMm#?lC  
} ; B4]AFRI  
#yW.o'S+  
template <> YfE>Pn'r  
class holder < 2 > L([E98fo  
  { 9z5\*b s  
public : +kjzn]} f  
template < typename T > uYFMv=>j  
  struct result_1 %1Bn_  
  { [Q4_WKI0T  
  typedef T & result; wYZT D*A2h  
} ; C=fsJ=a5;  
template < typename T1, typename T2 > Z?m -&%  
  struct result_2 tIq>Oojdx  
  { *)limqe3"$  
  typedef T2 & result; Dt.0YKF  
} ; 1 6"#i  
template < typename T > 6!P`XTTE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yiiyqL*E  
  { T}C2e! _O  
  return (T & )r; 7#QLtU  
} (+|X<Bl:`  
template < typename T1, typename T2 > LmP qLH'(Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q5Fs)B  
  { QL2Nz@|k  
  return (T2 & )r2;  )|v^9  
} IUOxGJ|rO  
} ; B\\6#  
Lp_$?MCD.  
B?+ .2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /-h6`@[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z5x _fAT(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >A-<ZS*N  
c\At0.QCA  
return l(i, j) = r(i, j); AgIazv1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^NXcLEaP*<  
Y4d3n  
  return ( int & )i; XMGx ^mn  
  return ( int & )j; bF*NWm$Lf  
最后执行i = j; |+>uA[6#  
可见,参数被正确的选择了。 wZ#Rlv,3Wa  
~A6"sb=  
_@Y"$V]=Vt  
MR`:5e  
COR;e`%,  
八. 中期总结 Jlp<koy  
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: mw_ E&v  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q#MM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 sONBQ9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ][,4,?T7  
BT]ua]T+  
0o;O`/x  
Guh%eR'Wt  
jk$86ma!  
 {@gAv!  
九. 简化 \#CM <%  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Mi ; glm  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U[R@x`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Z%m-HE:k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !YiuwFt  
  +-*/&|^等 =VNSi K>F  
2. 返回引用。 Y2C9(Zk U  
  =,各种复合赋值等 b.s9p7:J  
3. 返回固定类型。 3t)v %S|k  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hrbo:8SL  
4. 原样返回。 {Hl[C]25X  
  operator, UfO7+_2  
5. 返回解引用的类型。 <\" .L  
  operator*(单目) (zG.aaz*C  
6. 返回地址。 SVagT'BB  
  operator&(单目) V  }>n  
7. 下表访问返回类型。 RsW9:*R  
  operator[] Rs*v m  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 XF|WCZUnY%  
  operator<<和operator>> Q.+|xwz  
H6 &7\Wbk  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 mffIf1f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _tAQ=eBO  
&-%X:~|:X  
template < typename Left > . w H*sb  
struct value_return Y#FO5O%W  
  { e*C6uz9N  
template < typename T > Tr& }$kird  
  struct result_1 ,Ol (piR  
  { \hlR]m!C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  QV qK  
} ; '7*=`q{  
aQ#qRkI  
template < typename T1, typename T2 > w%dL 8k  
  struct result_2 PmR*}Aw  
  { y,=du  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &3Z?UhH  
} ; :m'+tGs  
} ; A5fwAB  
/qU>5;  
k%P;w1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~9=aT1S|  
w8iR|TV  
下面我们来剥离functor中的operator() ]XeO0Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C5W>W4EM  
#z!^ <,  
return l(t) op r(t) aRJcSV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Jq ]:<TQ  
return op l(t) ZDx@^P y  
return op l(t1, t2) hXn3,3f3oZ  
return l(t) op YE}s  
return l(t1, t2) op @]HXP_lyD/  
return l(t)[r(t)] w!SkWS b,~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l&$$w!n0w  
@ O>&5gB1u  
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: 8' K0L(3[  
单目: return f(l(t), r(t)); w,1Ii}d9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }P9Ap3?  
双目: return f(l(t)); 1mH%H*#  
return f(l(t1, t2)); Y[Ltrk{  
下面就是f的实现,以operator/为例 BVw Wj-,  
(k`{*!:1a  
struct meta_divide FP^{=0  
  { R?66b{O  
template < typename T1, typename T2 > DJ@|QQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wmU0E/{9]  
  { xSK~s  
  return t1 / t2; }fR,5|~X  
} X|DO~{-au  
} ; fNu'((J-  
rw7_5l  
这个工作可以让宏来做: AeuX Qt  
(08I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ kJQ#Wz|z]  
template < typename T1, typename T2 > \ j' 0r'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?7MqeR4/E  
以后可以直接用 =Gk/k}1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &~e$:8 +  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 27F~(!n  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Yw; D:Y(  
5 BtX63  
[5$w=u"j  
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 S8, Z;y  
sJ z@7.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wJ<Oo@snm  
class unary_op : public Rettype &PWB,BXv  
  { ULH0'@BJ  
    Left l; D]s]"QQ8  
public : M$Zo.Bl$(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U`|0 jJ  
v%{.A)  
template < typename T > %wptZ"2M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k0-G$|QgIp  
      { cLY c6  
      return FuncType::execute(l(t)); qU6nJi+-I  
    } US [dkbKo  
Mg,:UC:  
    template < typename T1, typename T2 > +;}#B~:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L I>(RMv  
      { )~6zYJ2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {nT^t Aha  
    } $_H`   
} ; gk[{2HgN  
COzyG.R.  
?ULo&P[  
同样还可以申明一个binary_op z+a%5J  
!2UOC P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P|tNL}2`;  
class binary_op : public Rettype `+:.L>5([  
  { ENF"c$R  
    Left l; G` fC/Le  
Right r; /walu+]h  
public : _p-t<ytnh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vsWHk7 9  
h N2:d1f0  
template < typename T > @+F4YJmB?l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S [h];eM  
      { %?^6).aEK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Eodn/  
    } sVk$x:k1M  
p[lNy{u~M  
    template < typename T1, typename T2 > $;M:TpX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dz [!-M  
      { |2\{z{?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m'\2:mDu0  
    } `LAR@a5i  
} ; l {jmlT  
[.hyZ}B  
h_1T,f (  
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  c gzwx  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 uXDq~`S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g,o?q:FL  
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。 g.c8FP+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KDl_?9E5  
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。。。 \)K^=jM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 I1oje0$  
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) #_Z$2L"U  
下面是修改过的unary_op ?m$a6'2-,J  
/ N) W2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5zFR7/p{  
class unary_op X|0R= n]  
  { \0lnxLA  
Left l; *BuUHjTv  
  @/ZF` :   
public : oI)GKA_Ng7  
ae:zWk'!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :=%0Mb:  
%AOja+  
template < typename T > [aI]y =v  
  struct result_1 pwwH<0[  
  { Y6,Rj:8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1+-_s  
} ; +xc'1id@[  
7eWk7&Xul  
template < typename T1, typename T2 > 9j W2  
  struct result_2 FnJ?C&xK  
  { dq[Mj5eC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HV6f@  
} ; *(PL _/:  
S= _vv)6+4  
template < typename T1, typename T2 > 2z\zh[(w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z'uK3ng\hH  
  { HB Iip?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l;y7]DO  
} >.dWjb6t  
8 k3S  
template < typename T > '* \|; l#1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zC _<(4$-"  
  { 6[OzU2nB  
  return OpClass::execute(lt(t)); rx (2yf  
} N3u((y/  
>#,G}xf  
} ; 6JKqn~0Kk  
asY[8r?U  
r$]HIvJD  
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 dnV[ P  
好啦,现在才真正完美了。 rQ7+q;[J  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?wnzTbJN  
hXqD<?  
template < typename Right > V& C/Z}\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const u%~igt@x  
  { +cD!1IT:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6N)!aT9eo  
} s21wxu:  
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。 7^w >Rj  
NPFpq,P>  
vN3Zr34  
Q WMdn  
R(n^)^?  
十. bind E ;<l(.Ar  
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。 >y Y'7Ey  
先来分析一下一段例子 gi 0W;q  
)T;?^kho  
$95h2oXt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} UI>Y0O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =XXZ?P  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sZW^ !z  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 h6} lpd  
我们来写个简单的。 pZtu&R%GU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: H,N)4;F<c  
对于函数对象类的版本: =m5SK5vLKT  
gn3jy^5  
template < typename Func > Nbp!teH6  
struct functor_trait ?B :a|0pf  
  { 'Ysx=  
typedef typename Func::result_type result_type; JPGzrEaZ  
} ; 7"8hC  
对于无参数函数的版本: +[5.WC7J  
Qx[t /~  
template < typename Ret > qIld;v8w"g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -WYAN:s  
  { P;k0W>~k  
typedef Ret result_type; z )HD`Ho  
} ; i86>]  
对于单参数函数的版本: E*jP87g  
?s:d[To6  
template < typename Ret, typename V1 > 44-R!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ve\X3"p#  
  { WJ_IuX51'  
typedef Ret result_type; /% N r?V  
} ; EY \H=@A  
对于双参数函数的版本: JGuN:c$  
%'[&U#-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1 5A*7|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _1U1(^)  
  { 8=]Tr3   
typedef Ret result_type; R58-wUto  
} ; Y+Fljr*  
等等。。。 _cu:aktf2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,Jd ',>3  
W^s ;Bi+Nw  
template < typename Func > )n,P"0  
struct func_return zA[0mkC?$  
  { %rxO_  
template < typename T > H/Llj.-jg  
  struct result_1 g&`pgmUX  
  { fJ ,1Ef;Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j\m_o% 4  
} ; _)\c&.p]f  
s>^dxF!+  
template < typename T1, typename T2 > 5< ja3  
  struct result_2 u;`U*@  
  { /tUy3myJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i\dc>C ;  
} ; 3\Xbmq8}  
} ; lg(bDK m  
*k19LI.5  
hXA6D)   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]8T!qS(UJd  
DG?"5:Zd  
template < typename Func, typename aPicker > Ps 8%J;  
class binder_1 CP6LHkM9  
  { Qci4J  
Func fn; i F+vl]  
aPicker pk; =KR NvW  
public : f aLtdQi  
b?Ki;[+O  
template < typename T > {Lm~r+ U  
  struct result_1 &\Amn?Iq  
  { 8HP6+c%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6,9o>zT%H  
} ; ~j<+k4I~  
N&M~0iw  
template < typename T1, typename T2 > Yh>]-SCw  
  struct result_2 1 CHeufQ  
  { Ry|!pV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8KRba4[  
} ; f/V 2f].  
7P9=)$(EH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ldp%{"ZZ  
L@gWzC~?Q  
template < typename T > LU9A#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,13Lq-  
  { gmm|A9+tv  
  return fn(pk(t)); W]nSR RWco  
} ]Oif|k`{  
template < typename T1, typename T2 > \.3D~2cU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tQylT0'[+o  
  { ~I} &V T  
  return fn(pk(t1, t2)); L>YU,I\o  
} PpgP&;z4  
} ; lhkwWbB  
[B|MlrZ  
M{*Lp6h  
一目了然不是么? Uy$)%dYfq5  
最后实现bind p1|f<SF')  
o9H^?Rut  
nG;8:f`  
template < typename Func, typename aPicker > xQ@^$_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |JVk&8 ?8  
  { _~T!9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1u6^z  
} _-#'j2  
=|YxDas  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;]pJj6J&v  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 D`VM6/iQR  
7bV{Q355P  
十一. phoenix L\#<JxY$p  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pi ,eIm  
P<f5*L#HD  
for_each(v.begin(), v.end(), 6C+"`(u%V  
( ) lZp9O  
do_ dx+hhg\L  
[ $]/Zxd  
  cout << _1 <<   " , " jb^N|zb  
] -]t,E,(!  
.while_( -- _1), ]~E0gsq  
cout << var( " \n " ) ivW(*c  
) tz&y*e&  
); aG 92ay  
d{E}6)1=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: x*Y@Q?`>5W  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor a$Cdhx !  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |lkNi  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `^4vT3e  
-Q U^c2  
$n^gmhp  
template < typename Cond, typename Actor > NvvUSyk\;s  
class do_while ]._LLSzWhg  
  { :.45u}[  
Cond cd; }~Af/  
Actor act; /)>s##p*  
public : kVy\b E0o  
template < typename T > 7%{ |  
  struct result_1 *7wAkljP  
  { =F;.l@:  
  typedef int result_type; :bC40@  
} ; Z>^pCc\lH  
YR;^hs?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <E0UK^-}  
|USX[j m\  
template < typename T > 1 %,a =,v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b/Xbs0q  
  { ME=/|.}D<  
  do Vl2XDkhq  
    { )u qA(R>  
  act(t); mb!9&&2 -t  
  } W[^qa5W<FB  
  while (cd(t)); HO' '&hz  
  return   0 ; {4-[r#R<M  
} "|HDGA5  
} ; xSBc-u#< G  
Bdu&V*0g  
*<u2:=_s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6}KZp~s  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 '`Wwt.A  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 aN,M64F  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 G2^et$<{uU  
下面就是产生这个functor的类: h)Ff2tX  
!0dNQ[$82  
A+UU~?3y  
template < typename Actor > ?K3(D;5 &i  
class do_while_actor Rv/Bh< t  
  { :,DM*zBV p  
Actor act; wW%4d  
public : <$hu   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %:2+ o'  
l3IWoa&sh  
template < typename Cond > q/4 [3h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5A4&+rdU  
} ; v$ub~Q6W  
t&(PN%icD  
fhCc! \  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3q?\r` a  
最后,是那个do_ H`geS  
B)QHM+[= F  
b%Eei2Gm%  
class do_while_invoker T =2=k&|  
  { A mwa)  
public : 8dlw-Q'S  
template < typename Actor > .n=Z:*JqQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "hQ_sgz[Z  
  { a:_I  
  return do_while_actor < Actor > (act); $*W6A/%O  
} 1=]kWp`i  
} do_; yu;SH[{Wi  
Jx=hJ-FY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @l0|*lo%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3<=G?of  
最后来说说怎么处理break和continue l]]l  
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。 ~QZ"Z tu  
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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