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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda sF Ph?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 '/s/o]'sUd  
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, eN'b" _D  
B='(0Uxy-  
:*M2@  
.unlr_eA  
  class filler hwQrmVwvP  
  { PYwGGB-  
public : !<&To  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} * V_b/Vt  
} ; ki'<qa  
)EK\3q  
qgs:9V xF  
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: ai<K6)  
[{0/'+;9  
HHerL%/   
|['SiO$)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \j<aFOT(  
vjVa),2  
_H@8qR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TtrV -X>L  
E9w"?_A)  
wHZ(=z/q  
9e7):ZupO  
二. 战前分析 _&N:%;9uD  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 M96Nt&P`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 u/CR7Y  
- i{1h"  
tiy#b8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k~2FlRoC^  
  /* --------------------------------------------- */ I-Q(kWc  
vector < int *> vp( 10 ); vl!o^_70(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]M 2n%9  
/* --------------------------------------------- */ 9 ge'Mo  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /IG3>|R  
/* --------------------------------------------- */ E*yot[kj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]D^zTl3=q  
  /* --------------------------------------------- */ F ~e}=Nb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); S^N{=*  
/* --------------------------------------------- */ @.=2*e.z|b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *c( J4  
8/}S/$  
P  V9q=  
-j^G4J  
看了之后,我们可以思考一些问题: ti<;>P[4  
1._1, _2是什么? !95Q4WH-@  
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。 bWZ oGFT  
2._1 = 1是在做什么? A&d_! u>  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 k#2b3}(,  
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。 CX7eCo  
QZ5%nJme_  
()fYhk|W  
三. 动工 {\ VmNnw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: SIzA0  
C@MJn)$4  
xw*/8.Md6f  
OYOczb]  
template < typename T > m xy=3cUi  
class assignment R?] S<Z  
  { (OG>=h8?  
T value; S+pm@~xe  
public : 'l1cuAP!+  
assignment( const T & v) : value(v) {} ` kZ"5}li  
template < typename T2 > s="cg0PD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  P!/:yWd  
} ;  rjHW  
&qV_|f;  
i;#AW($+a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v8THJf  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hw&~OJeo  
aV n+@g<.  
]r1Lr{7^S  
>kV=h?]Y  
  class holder Csm23QLsg)  
  { ^p~3H  
public : C 2?p>S/q  
template < typename T > peU1 t:k?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M,eq-MEK  
  { jAD{?/RB}  
  return assignment < T > (t); %U$%x  
} &wB?ks  
} ; ulXe;2  
=!2(7Nr  
WtbOm  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ld'Aaxl&  
h{Y#. j~aS  
  static holder _1; LYS[qLpf  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1L.yh U\  
}/z\%Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oz?6$oE(bt  
而不用手动写一个函数对象。 oFS)3.  
jF%l\$)/  
7A>glZ/x  
G;bE_O  
四. 问题分析 v:Z.8m8D  
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。 qC YXkZ%`  
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。 q*{Dy1Tj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CA ,0Fe3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z65]|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 a.g:yWL\  
2a:JtJLl  
五. 问题1:一致性 q0QB[)AP  
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?| " ZFK-jn/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 24/ ^_Td  
s& WHKCb  
struct holder )V*V  
  { Qtn%h:i S~  
  // V|bN<BYJ  
  template < typename T > nK|WzUtp  
T &   operator ()( const T & r) const l050n9#9p  
  { [ f`V_1d3  
  return (T & )r; V$<5`  
} fwi( qx1=}  
} ; 9!oNyqQ  
Zae$M0)  
这样的话assignment也必须相应改动: - AxO1 qO  
[P746b_\e  
template < typename Left, typename Right > E 14Dq#L  
class assignment fP:g}Z  
  { 3.s.&^  
Left l;  uvf}7  
Right r; YV>]c9!q  
public : 4>W ov  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @s;qmBX4  
template < typename T2 > J.QFrIB{]+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Do5)ilt  
} ; ]J7.d$7T  
8z h{?0  
同时,holder的operator=也需要改动: Th)Z?\8zk  
W{(q7>g  
template < typename T > .0>2j(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <)\  
  { u4a(AB>S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ("B[P/  
} |[}!E/7>b  
h+7THMI  
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。 N8^ AH8l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xMu[#\Vc  
Q5H! ^RQm  
return l(rhs) = r; 8vLaSZ="[  
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。 {FU,om9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e$3{URg  
a.yCd/  
template < typename Tp > @Js^=G2  
class constant_t r#%z1u  
  { vP{22P  
  const Tp t; i/%+x-#  
public : =k\V~8XZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?(4E le  
template < typename T > |aovZ/b4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const AD=vYDR+  
  { 0//?,'.  
  return t; u2G{I?  
} aI l}|n"  
} ; i0y^b5@MOb  
Pu=,L#+FN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Is $I;`  
下面就可以修改holder的operator=了 8i=c|k,GL.  
 ju-tx :  
template < typename T > + S^OzCGk  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const kIlc$:K^  
  { e bSG|F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  Ip0~  
} +y$%S4>0tp  
x9s 7:F  
同时也要修改assignment的operator() .m&JRzzV  
em+dQ15  
template < typename T2 > NT6OGBl&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q*|H*sS  
现在代码看起来就很一致了。 _qq> 43  
.S l{m[nV8  
六. 问题2:链式操作 78}QaE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *oC],4y~D  
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。 5v f?E"\r  
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。 <,r|*pkhp~  
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。 }Ss]/ _t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =r3%jWH6  
7<<-\7`  
template < typename T > Li jisE  
struct result_1 $?.0>0 ,<  
  { i|]Kw9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '@$YX*[  
} ; (aAv7kB&  
PgeC\#;9  
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: -bN;nSgb  
INi9`M.h  
template < typename T > qgT~yDm  
struct   ref b) k\?'j  
  { 9w^lRbn  
typedef T & reference; E<j}"W$a  
} ; TY(B]Q_o  
template < typename T > )U?Tmh  
struct   ref < T &> RObo4  
  { *&f^R}O  
typedef T & reference; *Kpk1  
} ; $>PXX32  
SXYH#p  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 81gcM?  
>Mu I-^ 3  
template < typename T > pO^PkX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O%g Q  
  { YP^=b}  
  return l(t) = r(t); PTU_<\  
} F/ZB%;O9  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 y9K U&L2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "!ZQ`yl  
+3a} ~pW  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 b`%3>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: eP d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |WiE`&?xP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `-R-O@X|  
最后的布局是: kLsp0% 2  
                Add jL }bGD  
              /   \ >@b]t,rrK  
            Divide   5 7L%JCH#F  
            /   \ DFgQ1:6[  
          _1     3 P3 Wnso  
似乎一切都解决了?不。 8 #m,TOp  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 50s1o{xwc  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 B0h|Y.S8%1  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: @U8}K#  
e=>:(^CS   
template < typename Right > J0ys Z]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {\1:2UKkr  
Right & rt) const oZD+AF$R  
  { J!{t/_aw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HT`k-}ho,  
} J?wCqA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y% Q0* _  
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。 _#UiY ffa*  
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。 Y3_C':r  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ?*)Q[P5  
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。 Bj=lUn`T:  
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? LD=eMk: ~  
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: R@X65o  
Wbq0K6X  
template < class Action > :F |ll?  
class picker : public Action `!udU,|N  
  { oe'f?IY  
public : OH\(;RN*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} P<%}!Y  
  // all the operator overloaded Dhe*)  
} ; x>cl$41!W  
9-W3}4'e  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 %`_Rl>@K=  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: qj7 }]T_  
>\7M f@c  
template < typename Right > gW5yLb_Vz$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;p(I0X  
  { EED0U?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aw923wEi  
} gTS} 'w{  
th1;Ym+Ze  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 57K\sT4[  
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。 Ki\\yK  
\{a!Z&df  
template < typename T >   struct picker_maker QZm7 Q4  
  { j* ZU}Ss  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2Ij,OIcdBE  
} ; 2dyS_2u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +n%d,Pz  
  { =h@t#-Z"  
typedef picker < T > result; ,Y4>$:#n/  
} ; : 5X^t  
&z]x\4#,  
下面总的结构就有了: kz*6%Cg*~  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 4;bc!> sfC  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Z[9t?ePL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j8G$,~v  
至此链式操作完美实现。 l;SXR <EU  
UQg_y3 #V  
A+MG?k>yg  
七. 问题3 2lCgUe)N  
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。 #Dea$  
9/`3=r@  
template < typename T1, typename T2 > 8RI'Fk{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q!!u=}GYK  
  { %a?\y_a=b  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); n) j0h-  
} I 6'!b/  
p/qu4[Mm  
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: P6I<M}p  
(!PsK:wc  
template < typename T1, typename T2 > %g~&$oZmq  
struct result_2 sU+8'&vBp  
  { 0v,fY2$c  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zM(-f|wVI)  
} ; 8OMMV,QF  
(;;.[4,y  
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? zsLMROo3  
这个差事就留给了holder自己。 9X&=?+f  
    kWacc&*|  
bzr QQQ  
template < int Order > Hr7?#ZX;e  
class holder; -<ome~|  
template <> RrT`]1".  
class holder < 1 > D4N(FZ0~  
  { 73_=CP" t  
public : .EReYZO  
template < typename T > GkIhPn(d  
  struct result_1 cMrO@=b;  
  { )}7X4g6X   
  typedef T & result; A>8~deZ9  
} ; H#u N&^+H  
template < typename T1, typename T2 > lCgzQZ  
  struct result_2 {b'  
  { N4z[=b>  
  typedef T1 & result; Peo-t*-06  
} ; VJP#  
template < typename T > JeN]sK)8x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~"_!O+Pj  
  { #].q jOj  
  return (T & )r; tLU@&NY`  
} 4TI`   
template < typename T1, typename T2 > U)M&AYb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *fs[]q'Q  
  { TNckyP75u  
  return (T1 & )r1; XDAP[V  
} E+|K3EJ  
} ; DgK*> A  
m[%':^vSr  
template <> NJSbS<O  
class holder < 2 > o:&8H>(hn]  
  { xkRS?Q g  
public : ;B;@MD,B  
template < typename T > [W*M#00_&4  
  struct result_1 "iGQ1#6|d  
  { ^<Gxip  
  typedef T & result; A|4om=MO  
} ; P*B @it  
template < typename T1, typename T2 > 2 6DX4  
  struct result_2 Hj(K*z  
  { c|(J%@B)  
  typedef T2 & result; Caz5q|Oo  
} ; 6"+9$nFyW  
template < typename T > ?A3u2-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o>nw~_ H\  
  { /E2P  
  return (T & )r; m+(g.mvK>  
} vQp'bRR  
template < typename T1, typename T2 > Zoc4@% n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4x&Dz0[[S  
  { F:d2;  
  return (T2 & )r2; zy%0;%  
} Trs2M+r)  
} ; {* :^K\-  
SSCs96  
0g6sGz=  
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> >。 kI9I{ &J&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }!{R;,5/n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \<(EV,m2  
4F9!3[}qF  
return l(i, j) = r(i, j); D/Ok  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _3D9>8tzE7  
VKZP\]$XG  
  return ( int & )i; m?4hEwQxf  
  return ( int & )j; I]i( B+D  
最后执行i = j; JV@G9PT  
可见,参数被正确的选择了。 3!\h'5{  
|OAM;@jH  
qjhk#\y  
Ww60-d}}Q  
~;]kqYIJ  
八. 中期总结 |1tpXpe  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: i-w$-2w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -b{<VrZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cD6^7QF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor W7'<Jom|?  
$'>JG9M  
|U;O HS  
8 AFc=Wx  
Hi=</ Wy;  
j5Da53c#^  
九. 简化 $OdBuJA  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 'tw ]jMD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wggB^ }~  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 6pSTw\/6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 49M1^nMvoo  
  +-*/&|^等 9Q}g Vqn  
2. 返回引用。 I<CrEL<5}~  
  =,各种复合赋值等 qPD(D{,f$  
3. 返回固定类型。 g)^s+Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) De^:9<{jc  
4. 原样返回。 [520!JhZY  
  operator, lct  
5. 返回解引用的类型。 YC8IwyL'  
  operator*(单目) yU&;\'  
6. 返回地址。 ~v;+-*t  
  operator&(单目) zG<<MR/<  
7. 下表访问返回类型。 tuIZYp8tIN  
  operator[] ,pI9=e@O/z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HUD0 @HQI  
  operator<<和operator>> J<+ f7L  
/{`"X_.o  
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。 &.?E[db"h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gN />y1{a  
wEM=Tr/h  
template < typename Left > YPI,u7-  
struct value_return qe#5;#  
  { @L~erg>8=  
template < typename T > ]"HaE-`%  
  struct result_1 !CX WoM  
  { *!$Z5Im  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a-E}3a  
} ; -$o0P'Vx  
7`;f<QNo  
template < typename T1, typename T2 > iLZY6?_^  
  struct result_2 Q17dcgd  
  {  |@'O3KA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /P@%{y  
} ; cZ?$_;=  
} ; 3k9n*jY0  
ap )B%9  
Uzzm2OS`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s$>n U  
<^Vj1s  
下面我们来剥离functor中的operator() :=;{w~D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z8ZQL.z%h  
PBb&.<   
return l(t) op r(t) 9/29>K_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) PjEJ C@n  
return op l(t) 1J"9Y81   
return op l(t1, t2) g ass Od  
return l(t) op b{ xlW }S  
return l(t1, t2) op s+lBai*#  
return l(t)[r(t)] g?v(>#i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >":xnX#  
X2Z)> 10  
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: CUI+@|]%  
单目: return f(l(t), r(t)); wxo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2=Naq Ht(  
双目: return f(l(t)); ) yMrE T m  
return f(l(t1, t2)); iO5g30l  
下面就是f的实现,以operator/为例 *PnO$q@`  
B F<u3p??  
struct meta_divide `"&Nw,C  
  { A_oZSUrR  
template < typename T1, typename T2 > jW`JThoq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4($"4>BA  
  { n_km]~  
  return t1 / t2; ? /z[Jx.  
} vHpw?(]  
} ; )e?&'wa>  
lUs$I{2_  
这个工作可以让宏来做: j0mN4Ny  
i)|jLrW~e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1B2#uhT]r  
template < typename T1, typename T2 > \ v>} +->f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b^d{$eoH?|  
以后可以直接用 PtbaC6"\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NgGMsE\C}  
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 q%d G>!  
(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。。。)   < v]  
tn' Jkwp  
,<tJ` ,0X  
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 6I@j$edZ  
k(dakFaC^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6K pq~o   
class unary_op : public Rettype ,sAAV%" >  
  { @Uez2?  
    Left l; TsaQR2J@  
public : 3MQZ)!6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6^] |  
<@-O 06  
template < typename T > 8O,\8:I#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yao}Xo9}  
      { f?sm~PwC-  
      return FuncType::execute(l(t)); |^1U<'oM#  
    } Bxm,?=h  
WMa0L&C~v  
    template < typename T1, typename T2 > MMFwT(l<1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N2}SR|.  
      { H/O.h@E4X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o?Hfxp0}  
    } +;q\7*  
} ; Res U5Ce~  
_ Ncbo#G  
^r\ rpSN  
同样还可以申明一个binary_op JkAM:,^(  
sg $db62>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yv[j Pbe  
class binary_op : public Rettype LBK{-(%  
  { 2@zduL'do_  
    Left l; Sf,z  
Right r; pD$4nH4KST  
public : Iy9hBAg\y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |q77  
+H2Jhgi  
template < typename T > Y7}>yC/GY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |NfFe*q0;8  
      { ^Qs}2%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '9V/w[mI  
    } Q4"\k. ?  
>S +}  
    template < typename T1, typename T2 > ^ F]hW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .*zS2 z  
      { sxREk99lL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k5S;G"i J  
    } 2!/Kt O)i^  
} ; wGArR7r  
LlQsc{ Ddf  
6L<:>55  
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 3^o(\=-JX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k6Kc{kY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) fc9;ZX7  
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。 Ap dXsL  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V,&%[H [  
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。。。 "<ZV'z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y P2VSK2Q  
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) C Bkoky 9&  
下面是修改过的unary_op JY0aE  
>H;i#!9,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > FQ< -Wc  
class unary_op 7]h%?W !  
  { ]ZY2\'  
Left l; 9jkz83/+<  
  cfLF@LW!])  
public : aDbqh~7  
S>yiD`v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r6m^~Wq!}  
} e[ E  
template < typename T > ?,vLRq.  
  struct result_1 JmI%7bH@  
  { 7Q .Su  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \zO.#H  
} ; ^{+ry<rS>  
6 R6Ub 0  
template < typename T1, typename T2 > $p0nq&4c  
  struct result_2 A WR :~{  
  { 2}vibDq p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )0"Q h  
} ; +MoUh'/u  
hhTtxC<:  
template < typename T1, typename T2 > E=sh^Q(A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TjW!-s?S  
  { sU_K^=6*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f@OH~4FG  
} o7) y~ ke  
#t+?eye~  
template < typename T > :5t4KcQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -/Q5?0z  
  { pHeG{<^  
  return OpClass::execute(lt(t)); 11H`WOTQF  
} L< F8+a7i  
E'AR.!  
} ; CsO!Y\'FY  
Y+?QHtZL  
Q"QRF5Ue  
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 n2U &}O  
好啦,现在才真正完美了。 %F*9D3^h  
现在在picker里面就可以这么添加了: dAI^P/y%  
e+[*4)Qfy  
template < typename Right > Xoe|]@U`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t;8)M $ p  
  { DzZF*ylQ5P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); noZbsI4  
} K.Xy:l*z  
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。 h3MdQlJ&  
:@L7RZ`_  
!dqC6a  
Kr}RFJ"d  
BIx*t9wA  
十. bind t>bzo6cj  
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。 N1t4o~  
先来分析一下一段例子 )&c2+Y@  
c2E /-n4K@  
A2'i~_e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4) 8k?iC*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Xb _ V\b0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S:xXD^n#H  
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。 L!Jx`zM^  
我们来写个简单的。 )PYPlSQ*V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y,D9O/VP  
对于函数对象类的版本: U2VEFm6  
(m/:B= K  
template < typename Func > !sT>]e  
struct functor_trait NFT:$>83`  
  { )UR$VL  
typedef typename Func::result_type result_type; VUP|j/qD  
} ; e{)giJY9  
对于无参数函数的版本: z|g2Q#$-\S  
49qa  
template < typename Ret > e@'x7Zzh  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8F sQLeOE  
  { t[|oSF#i  
typedef Ret result_type; NLsF6BX/-  
} ; ^twyy9VR  
对于单参数函数的版本: ^ D0"m>3r  
3D|Lb]=  
template < typename Ret, typename V1 > HSruue8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > RoqkT|#$  
  { $Itmm/M  
typedef Ret result_type; "*lx9bvV_  
} ; ZU\$x<,  
对于双参数函数的版本: JsY,Q,D q  
Ws2q/[\oz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m#+0m!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5_^d3LOT0x  
  { i\xs!QU  
typedef Ret result_type;  hb[ThQ  
} ; ?$pNduE  
等等。。。 4 ]oe`yx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy x?i wtZ@  
%JeND XbI4  
template < typename Func > m(f`=+lqI`  
struct func_return dle\}Sy=  
  { gwaSgV$z  
template < typename T > xF_u:}7`  
  struct result_1 IOHWb&N6  
  { XpAJP++  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z_c-1iXCW  
} ; !}=eXDn;A_  
XT^=v6^H  
template < typename T1, typename T2 > ]}`t~#Irz  
  struct result_2 -jjB2xP  
  { 8@3=SO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; > ?+Rtg|${  
} ; !.h{/37]  
} ; ruaZ(R[  
>MYxj}I4{z  
^B.Z3Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w1< pQ[A  
P2'c{],3V  
template < typename Func, typename aPicker > L=(-BYS  
class binder_1 dv. 77q  
  { TOiLv.Dor  
Func fn; qO@vXuul,  
aPicker pk; 4K cEJlK5  
public : F=F84 _+K  
v&:[?<6-  
template < typename T > 'D W|a  
  struct result_1 g}~s"Sz  
  { bK "I9T #  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ET[5`z  
} ; SU%O\ 4Ty  
.{gDw  
template < typename T1, typename T2 > m{>1# 1;$t  
  struct result_2 J{/hc} $  
  { \Fjasz5E'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GW {tZaB  
} ; CC^D4]ug  
-w+.'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J>X@g;  
0LW3VfvToN  
template < typename T > sm##owI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9DBX.|  
  { ij:xr% FJ  
  return fn(pk(t)); 'e:4  
} ]MCH]/  
template < typename T1, typename T2 > U<Oc&S{]*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aPJTH0u  
  { t %u0=V  
  return fn(pk(t1, t2)); L#`X ]E  
} J@_M%eN  
} ; Qi\]='C  
g_4%M0&AX  
x)80:A}  
一目了然不是么? .i\ FK@2  
最后实现bind ;)ay uS sQ  
H[w';u[%  
dpz@T>MS=  
template < typename Func, typename aPicker > ?z&n I#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) c RI2$|  
  { 4+8)0;<H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a@g <cl7a,  
} 7 \xCNOKh  
q?frt3o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Xg.Lo2s  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 W. d',4)  
AXcmN  
十一. phoenix pI f6RwH}%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P^o@x,V!&  
@Mg&T$  
for_each(v.begin(), v.end(), ](I||JJa9f  
( G{?`4=K  
do_ 0%xb):Ctw  
[ ")ys!V9  
  cout << _1 <<   " , " "3_X$`v"!  
] t=lDN'\P  
.while_( -- _1), w[a(I} x  
cout << var( " \n " ) 5_A*I C]  
) N/>:})dav  
); ~ !ei]UP  
"wH(t k4  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: )fo0YpE^|  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor HH6n3c!:mm  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E$_zBD%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'Rnzu0<lF  
b1^wK"#  
L=54uCv Q  
template < typename Cond, typename Actor > u ^#UsOt+  
class do_while %i7U+v(d  
  { UNSXr`9  
Cond cd; C}9GrIi  
Actor act; Z|KDi `S  
public : Lapeh>1T  
template < typename T > -[N9"Z,  
  struct result_1 _zbIS&4  
  { ,J2qLH1  
  typedef int result_type; NPv.7,  
} ; w\[l4|g `  
?9?A)?O<j~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B0 A`@9  
7"Nda3  
template < typename T > ^EN )}:%Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L~/L<Ms  
  { `]]5!U2  
  do =84EX<B  
    { l4mRNYv)z  
  act(t); W*iTg%a\k  
  } ]Ndy12,M  
  while (cd(t)); S~r75] "  
  return   0 ; ].Bx"L!B  
} Xm<_!=  
} ; RU#}!Kq  
+<$nZ=,hsy  
pC,Z=+:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J e|   
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 3ouy-SQ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 @}PXBU   
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 M_+W5Gz<  
下面就是产生这个functor的类: 8wO4;  
vr"Pr4z4i  
dHAT($QG  
template < typename Actor > `uLr^G=;  
class do_while_actor WnGi;AGH=1  
  { ~u!V_su]GY  
Actor act; #oiU|>3Y  
public : W=g'Xu!|!2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :G98uX t  
Fnk@)1  
template < typename Cond > 3 ;"[WOv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (!b)<V*  
} ; !\VEUF,K?  
s% rmfIp"  
MrUjqv6a[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =!DX,S7  
最后,是那个do_ [So1`IA6  
n>,GmCo  
m<#^c?u  
class do_while_invoker 7MZH'nO  
  { |_g7k2oLY  
public : R<I#. KD  
template < typename Actor > z.(DDj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lq.]@zlSO  
  { k(7Q\JKE  
  return do_while_actor < Actor > (act); H_XspiB@  
} %H{;wVjK  
} do_; }oiNgs/N  
e*`ht+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z3 ^_C`(F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'aV'Am+:  
最后来说说怎么处理break和continue -B/'ArOo]  
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。 S W6oaa81  
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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