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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y;Q_8|,F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /ivt8Uiw  
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, ]8ua>1XS  
iI+kZI-  
<8Nh dCO6  
3ag*dBbs  
  class filler v3[Z ]+ ]  
  { #6fp "  
public : (FbqKx'uq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GBu&2}  
} ; \hQ[5>  
4pV.R5:  
Hq$AF  
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: zCL/^^#  
y`:}~nUdT  
,d)!&y  
)+wBS3BC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qWKpnofa  
w4:S>6X  
eJilSFp1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~-GgVi*I  
Im{50%Y  
~ 6 1?nu  
dn$1OhN8M  
二. 战前分析 mC n,I  
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。 A|CW4f,  
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 i&-g 0  
# ,u7lAz  
9bl&\Ykt.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q7&Yy25   
  /* --------------------------------------------- */ j;<Yje&Wz  
vector < int *> vp( 10 ); `/f9 mn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l?NRQTG  
/* --------------------------------------------- */ v#a`*^ ^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WSn^P~vC  
/* --------------------------------------------- */ Z8(1QU,~2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {r`l  
  /* --------------------------------------------- */ SWD v\Vr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kCL)F\v"iT  
/* --------------------------------------------- */ JHwkLAuz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); oR5hMu;j+  
(Z=ziopDE  
N $M#3Y;  
@SDsd^N{2P  
看了之后,我们可以思考一些问题: p H5IBIf'  
1._1, _2是什么? sVZb[|zSri  
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。 NOP~?p  
2._1 = 1是在做什么? \bCm]w R  
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。 ~&CaC  
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。 -i V&-oP  
z) yUBcq  
n }7DL8  
三. 动工 U;D!m+.HK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _K )B  
;/N[tO?Q  
;tf1 #6{  
k sJz44  
template < typename T > -TU7GCb=  
class assignment n <6}  
  { 0L $v7, 5  
T value; iJ~5A'?6  
public : 6i( V+  
assignment( const T & v) : value(v) {} LZMdW #,[  
template < typename T2 > =5b5d   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Cc0`Ylx~(  
} ; <P'^olQ  
$JypVA(CX  
(sW:^0p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a_^3:}i~D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6TbDno/!'  
6dV@.(][a  
(zWzF_v  
*qAF#  
  class holder Dj;h!8t.  
  { i/Q*AG>b  
public : X"(!\{ySI;  
template < typename T > 'd]9u9u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const kWF4k  
  { NZ e3 m  
  return assignment < T > (t); t ^&:45~Q  
} b\7-u-   
} ; ~=Z&l  
RecA?-0  
=w?-R\  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: k)'hNk"x  
Ig'Y]%Z0  
  static holder _1; aj20, w  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t^Aios~F  
@?!/Pl49R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HyiuU`  
而不用手动写一个函数对象。 +>.plvZhu  
Gs7mO  
::dLOf8o  
&s"&rFFO[  
四. 问题分析 NO +j    
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 S&6}9r  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 //JF$o=)D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5w gtc~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Eg3rbqM- 8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j^1T3 +  
,vrdtL  
五. 问题1:一致性 %Wom]/&,'  
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?| lT@5=ou[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +IuV8XT2(  
$.QnM  
struct holder #dqZdj@  
  {  elWN-~  
  // =oluw|TCe7  
  template < typename T > RoxzCFsI\  
T &   operator ()( const T & r) const ?fXg_?+{'g  
  { lBR6O!sBP  
  return (T & )r; ~r]ZD)  
} ^Xt9AM]e  
} ; ;G0~f9  
F@ZG| &  
这样的话assignment也必须相应改动: H$Q$3Q!`  
%;yo\  
template < typename Left, typename Right > 7Hf6$2Wh  
class assignment GL@s~_;T6  
  { 1;fs`k0p  
Left l; dDi 1{s  
Right r; To]WCFp6@  
public : KAgiY4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -njxc{b  
template < typename T2 > zO2<Igb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,<R/x[  
} ; n j; KnZ  
8ji!FZf  
同时,holder的operator=也需要改动: Ca BTqo  
RFK N,oB  
template < typename T > wOi>i`D&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :` ~b&Oz)  
  { RV(}\JU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I;-{#OE,  
} C#I),LE|d{  
?>o39|M_w  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 e('c 9 Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6!"15dPN  
Zo0&<QWj  
return l(rhs) = r; 2qr%xK'^B  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 NOS5bm&-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4UL-j  
x:2[E-  
template < typename Tp > ldX]A#d.  
class constant_t Y*}Sq|y  
  { A:NY:#uC  
  const Tp t; huTJ a2  
public : 7>ODaj   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2#!$f_  
template < typename T > g{J3Ba  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7k$8i9#  
  { P! O#"(r2]  
  return t; yQx>h6  
} by06!-P0[  
} ; &1[5b8H;+  
1Xs! ew)>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,5\n%J:  
下面就可以修改holder的operator=了 r=w%"3vb^  
1_p'0lFe  
template < typename T > V+Tj[:ok  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3Q]MT  
  { U=yD!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iK#{#ebAoW  
} !.J~`Y'd_  
7Ow7|  
同时也要修改assignment的operator() vB Jva8;Q  
o&AUB` .9~  
template < typename T2 > ?eO|s5r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 14&EdTG.  
现在代码看起来就很一致了。 1=D!C lcb  
M)xK+f2_[  
六. 问题2:链式操作 <7&b|f$CL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Qpc{7#bp  
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。 W#wM PsB  
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。 CeJ|z {F\  
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。 oD8-I^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `Q8 D[  
7/1S5yUr|  
template < typename T > .Sn1YAhE  
struct result_1 z%KChU  
  { MQ+ek4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9C.cz\E  
} ; Vg+SXq6G  
F,zJdJ  
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: S'O0'5U@  
at*=#?M1?  
template < typename T > mOB\ `&h5  
struct   ref bDo'hDmW  
  { e>^R 8qM?  
typedef T & reference; ayD\b6Z2.  
} ; kT1lOP-Bg  
template < typename T > EyeLC6u  
struct   ref < T &> =FbfV*K 9  
  { v(^rq  
typedef T & reference; #J!? :(m:  
} ; Ae#6=]V+^  
3KKe4{oG  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: JK(&E{80  
 {5udol5?  
template < typename T > zi ,Rk.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +XE21hb   
  { ie!4z34  
  return l(t) = r(t); Lk9>7xY  
} +7^Ul6BB#K  
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。 &J b.OCf  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $ZRN#x@  
oc(bcU  
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 rieQ&Jt"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mTfMuPPs[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >{S$0D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 co3 ,8\N0  
最后的布局是: ej;ta Kzj  
                Add ([Aq  
              /   \ |pqpF?h5|  
            Divide   5 1l_}O1  
            /   \ ?C:fP`j:  
          _1     3 .6 NSt  
似乎一切都解决了?不。 =]a@)6y  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Q*.FUV&;  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 aA`q!s.%A  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: q4i8Sp>  
aS vE  
template < typename Right > 4E>(Y98  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const SN(=e#ljE  
Right & rt) const N o(f0g.  
  { gKN_~{{OD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V|\A?   
} `M ygDG+u  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 KeI:/2  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 N[bN"'U/1  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Iv72;ZCh?6  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 O&w3@9KJ?  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 <IyLLQ+v  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? wLSZL  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: i*R:WTw#  
I#t9aR+&  
template < class Action > )8 :RiG2B  
class picker : public Action MLBg_<  
  { `u~  
public : Kxc$wN<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} IS2Ij  
  // all the operator overloaded T[h}A"yK;  
} ; ,{?bM  
(4ci=*3=  
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。 NzAtdcwR  
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: _8li4;F  
udD* E~1q  
template < typename Right > U.Chf9a -  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2${,%8"0s  
  { l8xd73D)8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ( ssH=a  
} ;Nf hKu%K  
t+!gzZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,}IER  
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。 ONN{4&7@<  
A,lw-(.z4Z  
template < typename T >   struct picker_maker O&gwr  
  { $sc8)d\B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]u4>;sa  
} ; I0l.KiBm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > H]i+o6  
  { *T>#zR{  
typedef picker < T > result; E8iadf49  
} ; S?nNZW\6[  
/[|}rqX(  
下面总的结构就有了: 0(9I\j5`TT  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 8?j&{G  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 bm tJU3Rm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W -C0 YU1  
至此链式操作完美实现。 v[, v{5b  
SJ@8[n.x  
v;bM.OL  
七. 问题3 vN0L( B  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 K^,&ub.L)  
+2V%'{:  
template < typename T1, typename T2 > lNh=>D Pu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KtfkE\KP  
  { o}mhy`}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); iC\rhHKQ  
} KM_)7?`  
KMpDlit  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 6"7:44O;G  
L_ Xn,  
template < typename T1, typename T2 > *C3uMiz  
struct result_2 de=5=>P7  
  { %;=IMMK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Lem\UD$D`  
} ; vGPf`2/j.  
f\x@ C)E  
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? c6?c>*z  
这个差事就留给了holder自己。 j#LV7@H.e?  
    7 zJrT5   
w L/p.@  
template < int Order > M73VeV3DL  
class holder; `r~`N`o5A  
template <> k\mXo-:V6  
class holder < 1 > ?;:9 W  
  { wL8bs- U  
public : 3xmiX{1e  
template < typename T > [0%yJH  
  struct result_1 8CP9DS  
  { a2c x  
  typedef T & result; g33<qYxP  
} ; w2uRN?  
template < typename T1, typename T2 > xVsa,EX b  
  struct result_2 #[k~RYS3  
  { vI pO/m.3  
  typedef T1 & result; lgCHGv2@  
} ; Vr&el  
template < typename T > RlI W&y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4cXAT9  
  { ]97Xu_  
  return (T & )r; QmWC2$b  
}  ESC  
template < typename T1, typename T2 > $?]@_=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =Q/w%8G  
  { &57qjA ,8<  
  return (T1 & )r1; '\ph`Run  
} @K,2mhE~h  
} ; .;<7424(%  
=gMaaGg p,  
template <> U=haX x4N  
class holder < 2 > "?oo\op  
  { S_(&UeTC  
public : ]yyU)V0Iu  
template < typename T > L"""\5Bn(  
  struct result_1 X0^zw^2W  
  { SjZd0H0  
  typedef T & result; 4/*]`  
} ; uHfhRc9  
template < typename T1, typename T2 > *)j@G:  
  struct result_2 #@nZ4=/z  
  { + 6x"trC  
  typedef T2 & result; oS[W*\7'!  
} ; pu\b`3C(  
template < typename T > Q9` s_4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jG+T.  
  { O"@?U  
  return (T & )r; iP~sft6  
} Sp<hai  
template < typename T1, typename T2 > )vO_sIbnW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hWe}' L-  
  { o8w-$ Qb  
  return (T2 & )r2; PLO\L W  
} dj?G.-  
} ; bZxv/\  
5/Ydv RB67  
* zd.  
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> >。 {&u Rd?(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u=(H#o<#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  =Ov9Kf  
}phz7N9  
return l(i, j) = r(i, j); S|l&fb n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g;$E1U=R-E  
@[n2dmj  
  return ( int & )i; kBrvl^D{5  
  return ( int & )j; (&q@~ dJ  
最后执行i = j; EJO.'vQ  
可见,参数被正确的选择了。 4+)Z k$E  
H( MB5  
<inl{CX/  
*^n^nnCwp  
O\%j56Bf  
八. 中期总结 TLy ;4R2Nn  
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: SO7(K5H,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _\p`4-.V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 HS7R lU^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $H4=QVj6  
JFe4/ V  
ldP3n:7FS  
6 tX.(/+L  
6s'[{Ov  
&Y{F? c^  
九. 简化  /; +oz  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 e!6eZ)l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |n)<4%i8J  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: sb'lZFSP~s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ohtT O]\  
  +-*/&|^等 X!o@f$  
2. 返回引用。 {K+.A 9!  
  =,各种复合赋值等 B .El a  
3. 返回固定类型。 *}7U`Aa  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !`Le`c  
4. 原样返回。 ]XY0c6 <  
  operator, {JTmP`&l  
5. 返回解引用的类型。 Dp^95V@  
  operator*(单目) _<XgC\4O|  
6. 返回地址。  70{RDj6{  
  operator&(单目) t~q?lT  
7. 下表访问返回类型。 )mj<{Td`  
  operator[] -7&?@M,u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A^8x1ydZ  
  operator<<和operator>> JXL'\De ;  
nYhp`!W4;  
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。 O6/xPeak  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Jlz9E|*qV  
;e2Ij  
template < typename Left > whw{dfE  
struct value_return s_TD4~ $  
  { sSNCosb  
template < typename T > L(;.n>/  
  struct result_1 >C:If0S4X  
  { Xh`"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6oYIQ'hc  
} ; |J\,F.{'  
f'i6QMk\&  
template < typename T1, typename T2 > 9?$RO[vo  
  struct result_2 vsc&Ju%k  
  { Jb9F=s+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L*9H#%3  
} ; &lUNy L  
} ; dt<~sOT3s  
Rh[Ibm56  
W\%q} q2?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G@B*E%$9  
d[S#Duz<&  
下面我们来剥离functor中的operator() Vli3>K&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B2Qp}  
6W$rY] h!  
return l(t) op r(t) CB6o$U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) IyOpju)?  
return op l(t) + LS3T^  
return op l(t1, t2) A*Rn<{U  
return l(t) op R2CQXhiJ  
return l(t1, t2) op so*/OBte  
return l(t)[r(t)] 4QO/ff[ o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1TIlINlJ  
z,avQR&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: X5 j=C]  
单目: return f(l(t), r(t)); =&N$Vqn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +v!v[qn  
双目: return f(l(t)); *Wso3 6an  
return f(l(t1, t2)); 'g~@"9'oe  
下面就是f的实现,以operator/为例 2uEhOi0I  
O2% `2h  
struct meta_divide Co[n--@C  
  { C 0>=x{,v  
template < typename T1, typename T2 > gvGi %gq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yjFe'  
  { JN|VPvjE   
  return t1 / t2; q1w|'V  
} /K@$#x_{  
} ; v&r=-}z2!  
~#q;bS  
这个工作可以让宏来做: ~{P:sjsU  
5j`v`[B;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9ad6uTc  
template < typename T1, typename T2 > \ EX+,:l\^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; sl^n6N  
以后可以直接用 JjQVzkE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jq[x DwPG  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 +sRP<as  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 'W(xgOP1  
as#J qE  
,VWGq@o%  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 <sc\EK  
oq. r\r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l&Q!mU}  
class unary_op : public Rettype s1=+::  
  { `iQqhx  
    Left l; 8U=A{{0p  
public : Wcn[gn<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r0{]5JZt/  
:Y^I]`lR"  
template < typename T > :XYy7xz<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const auL^%M|$R  
      { C_Gzv'C"L  
      return FuncType::execute(l(t)); ="3,}qR  
    } !W~<q{VTs  
ESv:1o`?n  
    template < typename T1, typename T2 > VMF|iB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uy9!qk  
      { N5!&~~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); KoF iQ?  
    } `pm>'  
} ; k!owl+a   
+$,dwyI2t  
B6%&gXr\  
同样还可以申明一个binary_op A?,A( -0C  
hy!6g n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @c]Xh:I  
class binary_op : public Rettype TY6 rwU  
  { 7"K^H]6u30  
    Left l; Q.ukY@L.'  
Right r; 3I*uV!notJ  
public : m[rL\](-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "i%jQL'.  
p:tN642  
template < typename T > kFLT!k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @n@g)`  
      { y\z > /q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); h[Mdr  
    } ^*>n4U  
fnOIv#  
    template < typename T1, typename T2 > (OqHfv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G=cNzr9  
      { Pb4q`!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [+Un ^gD  
    } Hg whe=P  
} ; j ug'g  
VDa|U9N  
OZT^\Ky_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 apMYBbC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fM|g8(TK,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L$Leo6<3a  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 {fb~`=?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^ 2AF:(E  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 y="SzPl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R^2Uh$kk{A  
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) 5"gRz9Ta`  
下面是修改过的unary_op p;7 4 +q  
#PrV)en  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~4>Xi* B  
class unary_op :HE]P)wz-  
  { #pe{:f?  
Left l; #w*pWD^  
  >b ["T+  
public : YT5>pM-%  
38m%ifh)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PD}R7[".>  
&CL|q+-  
template < typename T > v2n0[b0  
  struct result_1 )a^Yor)o"  
  { N#u8{\|8]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; p-pw*wH0  
} ; ]v{fFmL  
w}.'Tebu  
template < typename T1, typename T2 > Ke ?uE  
  struct result_2 AIm$in`P  
  { K7hf m%`N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +hg\DqO^M  
} ; ?&"^\p  
f^)uK+:.  
template < typename T1, typename T2 > N4To#Q1w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q@2tT&eL  
  { u!uDu,y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MA+-2pMc|7  
} :6u3Mj{  
s3-ktZ@  
template < typename T > ~+#--BhV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nr"N\yOA/  
  { qP"JNswI_  
  return OpClass::execute(lt(t)); kP)o=\|W{z  
} CjQ"oQw  
aEDN]O95?  
} ; }Hz-h4Z  
z`/.v&<>V  
Q H_W\W  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug yb{Q,Dz  
好啦,现在才真正完美了。 ?4ILl>*  
现在在picker里面就可以这么添加了: _GO+fB/Q1  
-(w~LT$ "  
template < typename Right > 9"aFS=><  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sdf%  
  { }E5#X R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }6J7 <g  
} .NkAD-k`  
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。 fhV0S>*<  
m`$>:B  
,iVPcza  
]1?=jlUl  
FxfL+}?Q  
十. bind ?{: D,{+  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 C,r`I/;  
先来分析一下一段例子 ?Hi}nsw  
UQ3@@:L_  
ck+b/.gw`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]iDJ*!I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ole|J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Znta#G0  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 fYhR#FVI  
我们来写个简单的。 9&%#nN4`8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: C.>  
对于函数对象类的版本: T|@#w%c''  
1s`)yu^`v  
template < typename Func > 85D^@{  
struct functor_trait "#pzZ)Zh  
  { HK0::6n{  
typedef typename Func::result_type result_type; ejklpa ./  
} ; t<sNc8x  
对于无参数函数的版本: &xiOTkqB  
efjO8J[uk-  
template < typename Ret > d=XpO*v,[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YOV :  
  { rLJ[FqS  
typedef Ret result_type; [5Fd P0  
} ; hCM8/Vvx6  
对于单参数函数的版本: 94|yvh.B  
M XZq  
template < typename Ret, typename V1 > 4.|-m.a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h2wN<dJCM  
  { F>dwLbnb  
typedef Ret result_type; 4\N_ G @  
} ; `c"4PU^  
对于双参数函数的版本: U:]MgZWn  
ja[OcR-tX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > QsF4Dl   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y"^yYO  
  { J&eAL3"GF  
typedef Ret result_type; u#`+[AC`  
} ; HU &)  
等等。。。 '>3`rsu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6b?`:$Cw3)  
.^i<xY  
template < typename Func > pW\z\o/2  
struct func_return *URdd,){i  
  { XHxz @_rw  
template < typename T > 1SW4Y  
  struct result_1 &Y1`?1;nw  
  { Xv0F:1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D(Qa>B"1  
} ; y%4 Gp  
nv"G;W  
template < typename T1, typename T2 > Z>F@n Tzb>  
  struct result_2 x;u~NKy  
  { o{V#f_o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t5paY w-b  
} ; XaW4C-D&  
} ; R2w`Y5#`  
6lsL^]7  
*Bs^NU.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %e{(twp  
&<Mt=(qY1  
template < typename Func, typename aPicker > zmI5"K"'F  
class binder_1 3jF|Ic  
  { f&ytK  
Func fn; Wr5Q5s)c  
aPicker pk; 1}!L][(  
public : =EW3&+Lt  
/7gi/uh~-(  
template < typename T > [ ?iqqG.  
  struct result_1 D`VFf\7  
  { uEx9-,!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "jR]MZ  
} ; T C8`JU=wV  
BwxnDeG)  
template < typename T1, typename T2 > )11W)G`w  
  struct result_2 ;,XyN+2H  
  { O8lFx_N7Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #~k[6YR 0  
} ; /^:2<y8Ha  
:CaTP%GW  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;W{b $k@g  
?TpUf  
template < typename T > NZk&JND  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XP-C  
  { %d;<2b0  
  return fn(pk(t)); LjaGyj>)  
} /0lC KU!=  
template < typename T1, typename T2 > {)@D`{$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {%b }Z2  
  { i#W*'   
  return fn(pk(t1, t2)); +Ok%e.\ZM  
} 6~8F!b2  
} ; Z\? E3j  
7I}P*%(f  
&yIGr` ;  
一目了然不是么? OeElMRU"  
最后实现bind jL>:>r  
+e P.s_t  
t-7og;^8k  
template < typename Func, typename aPicker > 9+qOP>m   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \+nGOvM  
  { OgCy4_a[f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M#,Q ^rH#  
} S8vV!xO  
'bu)M1OLi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2.lgT|p  
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。 {0v*xL_O^  
+(?>-3_z  
十一. phoenix  L}%dCe  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cpZc9;@IC  
SO{p;g  
for_each(v.begin(), v.end(), PmX2[7  
( h<6UC%'ac  
do_ 0g=`DSC<(  
[ sZhM a>  
  cout << _1 <<   " , " T~xwo  
] 9YN?  
.while_( -- _1), kc$)^E7  
cout << var( " \n " ) w?y 6nTg<  
) E JK0  
); },@^0UH4c  
c EnkU]  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: y$W|~ H   
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 [A2`]CE<@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 BiwieF4x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T*[ VY1  
qu|i;WZE  
Q<(YP.k  
template < typename Cond, typename Actor > e}yX_Z'P<  
class do_while 1B=>_3_  
  { 0?DC00O  
Cond cd; 8wZf ]_  
Actor act; ,&^3Z  
public : wBSQ:f]g  
template < typename T > B4Y(?JTx  
  struct result_1 jXg  
  { Nw_@A8-r  
  typedef int result_type;  .) tSg  
} ; p#P~Q/;  
hT g<*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N)2f7j4C &  
:[l\@>H1tX  
template < typename T > IM@tN L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .="bzgC3A  
  { TUK"nKSZ`.  
  do A^\.Z4=d"  
    { `>C<}xO  
  act(t); y046:@v(  
  } pKUP2m`MW  
  while (cd(t)); g|X;ahTT  
  return   0 ; l|2D/K5  
} DOS0;^f  
} ; - YqYcer  
LW6ZAETyL  
@$^bMIj@W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ZUm?*.g\^  
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。 ^2D1`,|N  
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。 }|OaL*|u  
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。 "p&Y^]  
下面就是产生这个functor的类: &F *' B|n  
z4%uN |V  
Q#I"_G&{  
template < typename Actor > 2j JmE&)7,  
class do_while_actor  fE f_F r  
  { ?Ea;J0V  
Actor act; 96cJ8I8  
public : #AkV/1Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S_ MyoXV  
$4kH3+WJ  
template < typename Cond > aimarU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'VyM{:8  
} ; {R<Ea @LV+  
- O98pi  
( 9!k#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 J?@DGp+t  
最后,是那个do_ :NHH Dl  
$EZN1\  
[v7^i_d  
class do_while_invoker @bM2{Rh:  
  { ~LJY6A@y  
public : 0]KraLu"N  
template < typename Actor > ]wT 7*( Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j Uv!9Y}F  
  { Ds #/  
  return do_while_actor < Actor > (act); fH`P[^N  
} !-2R;yo12  
} do_; 6R-&-4  
WARb"8Kg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >EL)X #e  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3~,d+P  
最后来说说怎么处理break和continue H9h@sSg  
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。 {FRAv(,\  
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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