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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S2T~7-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4Hc+F(  
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, q$7SJ.pF  
,'N8Ivt  
(pJ-_w' G  
)%FRBO]  
  class filler C7:;<<"P  
  { _Z'[-rcXWh  
public : [<CIh46S.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} os 9X)G  
} ; 8K$q6V%#  
U51C /A  
Q4i@y6z  
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: ;w--fqxVl  
'[V}]Z>-  
x=s=~cu4,  
+X#JCLD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Kw_> X&GcJ  
$ReoIU^<  
FtHR.S= u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 IY jt*p5  
QU{|S.\  
b5NPG N  
>LS*G qjq  
二. 战前分析 ;iEr+  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 "-bsWC  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4AA3D!$  
6d4)7PL  
ZxW4 i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); anxZ|DE  
  /* --------------------------------------------- */  #4?Z|_j3  
vector < int *> vp( 10 ); RHe'L36W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !A@Ft}FB  
/* --------------------------------------------- */ jr,j1K@_t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OcWy#,uC  
/* --------------------------------------------- */ ` 9iB`<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); gK7bP'S8H  
  /* --------------------------------------------- */ <? h`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); OZ2YflT  
/* --------------------------------------------- */ y{{7)G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zPWJ=T@N  
o$ disJ  
CI%4!K;{  
uv>T8(w  
看了之后,我们可以思考一些问题: n_ORD@$]  
1._1, _2是什么? p{c+ +P5  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +eT1/x0  
2._1 = 1是在做什么? U5_1-wV  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 eksYIQZ]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 !LDuCz -  
tw{V7r~n  
PH$fDbC8  
三. 动工 $d:>(_p=A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "lU%Pm]>  
GP|G[  
ur*@TIvD  
(`nn\)  
template < typename T > +T\c<lJ9  
class assignment B{`4"uEb$G  
  { ea7l:(C  
T value; <S/`-/= 2  
public : Dl/Jlsd@  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7=V s1TVc  
template < typename T2 > ciQG.]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "j(?fVx  
} ; r0 mXRZC  
vbXZZ  
+*Um:}&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Jng,:$sZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ctqXzM `  
_hK83s4  
5 *w a  
#a : W  
  class holder "otks\I<  
  { &2i3"9k  
public : 7-*QF>w<a  
template < typename T > MGoYL \  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YbX3_N&  
  { ]6#7TT  
  return assignment < T > (t); )}{V#,xz@  
} l,(Mm,3  
} ; `/+%mKlC|[  
'1o1=iJN@$  
,sU#{.(  
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: \=kre+g  
c(:qid  
  static holder _1; 67916  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z@\r V@W5  
*&i SW~s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [5KzawV  
而不用手动写一个函数对象。 HkH!B.H]  
X[F<sxw  
XI>|"*-l  
aqa%B  
四. 问题分析 2 d%j6D  
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。 IIn0w2:i  
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。 .Fdqn?c|+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q"2t :  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F.nJX ZnJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 UD 0v ia  
[#}A]1N  
五. 问题1:一致性 h"b;e2  
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?| fa~u<m   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?B&Z x-krd  
BC/oh+FW3  
struct holder %FN3/iM  
  { YJioR4+q  
  // *""JE'wG  
  template < typename T > q;Y9_5S  
T &   operator ()( const T & r) const CTqAhL 4}  
  { K]0Q=HY{.  
  return (T & )r; Y+ZQN>  
} HLjXH#ry  
} ; W6kDQ& q  
) ?AlQA  
这样的话assignment也必须相应改动:  ppwjr +  
\ow3_^Bk  
template < typename Left, typename Right > u9d4zR  
class assignment 2(s+?n.N  
  { IV"OzQONx  
Left l; ^>?E1J3u  
Right r; J2c.J/o  
public : /U|>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D/T& 0  
template < typename T2 > HkGA$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H,/|pP.  
} ; 35 Y#eU2]  
bzI!;P1&  
同时,holder的operator=也需要改动: zvvF 9  
1KH]l336D"  
template < typename T > D)yCuw{M:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y} '8`.  
  { 5 IK -V)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); uVO*@Kj+  
} Pc= S^}+  
1x\Vz\  
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。 M 5mCG  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .GJl@==~1  
! 11x&Db  
return l(rhs) = r; y:FxX8S$'e  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ER z@o_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fB \+.eN  
AnB]f~Yjl  
template < typename Tp > 9t`Z_HwdCb  
class constant_t MhE'_sq  
  { 8 *Fr=+KN  
  const Tp t; sd (I@ &y  
public : -c^/k_n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -EwtO4vLJ  
template < typename T > Fx^e%":@ip  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /F>\-    
  { x~7_`=}rO  
  return t; a$Lry?pb  
} @<GVY))R8  
} ; ?q}XD c  
LGxQ>f[V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .JR"|;M}  
下面就可以修改holder的operator=了 P'4oI0Bw  
jU4*fzsZI  
template < typename T > o6@Hj+,,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const kR C0iTV'I  
  { n+5X*~D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /0w?"2-  
} Yl65|=n e  
 Bld%d:i  
同时也要修改assignment的operator() b4_"dg~gK  
<Pg]V:=g'  
template < typename T2 > \ 2Jr( ?U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  (h"Yw  
现在代码看起来就很一致了。 oXCZpS  
EYwDv4H,g  
六. 问题2:链式操作 %-zAV*>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8vN}v3HV&  
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。 9*?H/iN@p?  
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。 T<p,KqH  
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。 B{ i5UhxD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aLwd#/!  
Dxc`K?M   
template < typename T > 4r@dV%:%<  
struct result_1 \O]1QM94Y  
  { nN|zEw]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?WD|a(  
} ; 8"C;I=]8  
Jm%hb ,  
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: GJ>vL  
.x$!Rc}  
template < typename T > X%+FM]  
struct   ref $,vZX u|Qw  
  { -0KQR{LI  
typedef T & reference; *^'$YVd#  
} ; _$OhV#LKG  
template < typename T > d|,,,+fS  
struct   ref < T &> jg ~;s  
  { 3I)!.N[m  
typedef T & reference; 8]DN]\\o  
} ; %cM2;a=2  
X@,xwsM%tb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: SE0"25\_G  
xg'FC/1LD  
template < typename T > T=8> 0D^v5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b";w\H  
  { RI#C r+/  
  return l(t) = r(t); gnS0$kCJ:  
} |TOz{  
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。 !_+LmBd G  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %ZV a{Nc  
kcH ?l  
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  (-\ ,t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NT~L=x sY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Qp{rAAC:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 O,Xf.O1c  
最后的布局是: oa:GGW4Q  
                Add AT^?PD_  
              /   \ &i`\`6 q  
            Divide   5 =2VM(GtK>  
            /   \ Dk#$PjcRE  
          _1     3 'bP-p gc  
似乎一切都解决了?不。 ]Y|Y?  
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。  D7%`hU  
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。 f"h{se8C  
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: a;p3Me7  
LC5NB{b\%>  
template < typename Right > f\ oB/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A"S{W^iL  
Right & rt) const %YhZ#>WT  
  { ;4nz'9+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  EthnI7Y  
} clz6; P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 NQq$0<7.=W  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 GXC:~$N  
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。 pCSR^ua>  
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。 7Rr(YoWa  
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。 C& 0iWY\a  
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? R1'bB"$  
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: ]}/LNO*L"  
;o;P2}zD  
template < class Action > Mn(:qQo^&`  
class picker : public Action brN:Ypf-e  
  { oDp!^G2A"  
public : iARIvhfdi  
picker( const Action & act) : Action(act) {} pg69mKZ$  
  // all the operator overloaded /?l@7  
} ; P@ '<OI  
8W?/Sg`  
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。 bet?5Dk  
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: }E$^!q{  
|+//pGx  
template < typename Right > X}`|"NIk.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @dAc2<4  
  { C7&4,],  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  +Io^U  
} M{+Ie?ZI  
xW*L^97 ;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I%(`2 rD8G  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 QK -_~9V  
XGZ1a/x;s  
template < typename T >   struct picker_maker ,u|vpN  
  { U/E M(y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; sHO6y0P  
} ; Le"$ksu>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EBS04]5ul  
  { EzK,SN#  
typedef picker < T > result; RE`XyS0Q  
} ; 0|8c2{9X,  
}6} Gj8Nb  
下面总的结构就有了: 0qSd #jO  
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。 AE1!u{  
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。 y5>859"h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z^9;sb,x  
至此链式操作完美实现。 :(,uaX> {  
4w0 &f  
vBCQ-l<Ub  
七. 问题3 g"|QI=&_J  
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。 o Y_(UIa  
Kx?3]  
template < typename T1, typename T2 > qve2?,i8hM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yyfm  
  { {:c*-+?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YuD2Q{  
} w\KO1 Ob  
PgAC3%M6  
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: b|t` )BF  
fkWuSGi  
template < typename T1, typename T2 > 9mkt.>$  
struct result_2 po+>83/!oq  
  { HjKj.fV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zC6,m6Dv  
} ; MIasCH>r  
'mj0+c$  
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? 1HxE0>  
这个差事就留给了holder自己。 U/&!F  
    xN0n0  
>5)E\4r-  
template < int Order > A!&p,KfT5+  
class holder; A-r-^S0\  
template <> hZ-No  
class holder < 1 > UOH2I+@V  
  { r-'(_t~FT  
public : Iq.*2aff+  
template < typename T > 0V ,R|Ln  
  struct result_1 /\_`Pkd3m  
  { 1pogk0h.:  
  typedef T & result; N~g @  
} ; !]4'f/  
template < typename T1, typename T2 > ;>Y,b4B;  
  struct result_2 ,%e.nj9  
  { D%kY  
  typedef T1 & result; ?UnOi1"v9  
} ; fdGls`H  
template < typename T > ]N!382  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x|n2,3%  
  { .ICGGC`O  
  return (T & )r; p't>'?UH|  
} |,L_d2lb  
template < typename T1, typename T2 > gJ cf~@s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }5-^:}gL   
  { 5mdn77F_  
  return (T1 & )r1; 2/O/h  
} ^yg`U(  
} ; i>i@r ;:|  
'S\YNLqQ  
template <> {0F\Y+  
class holder < 2 > :VC#\/f  
  { poj@ G{  
public : &yN@(P)  
template < typename T > v??}d   
  struct result_1 7k}[x|u  
  { _3DRCNvh  
  typedef T & result; j#r|t+{"C  
} ; rr>*_67-:  
template < typename T1, typename T2 > 1a 4 [w  
  struct result_2 ),y{.n:wm  
  { SD paW6(_  
  typedef T2 & result; _]H$rf,Rc  
} ; _P.+[RS@  
template < typename T > p*E_Po  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ) D:M_T2  
  { (5rH 72g(  
  return (T & )r; ;g$s`l/ 4  
} thcj_BZ8  
template < typename T1, typename T2 > _svY.p s*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z5[TmVU  
  { Dz;^'   
  return (T2 & )r2; K*jV=lG  
} 7sZVN  
} ; 0<75G6wd  
FglCqO}  
P3C|DO4  
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> >。 Rf2$k/lZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V~M>K-AL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {^ 1s  
JnE\E(ez  
return l(i, j) = r(i, j); 6[>UF!.=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zk= 3L} C  
T<kyxbjR  
  return ( int & )i; JTB_-J-TU  
  return ( int & )j; e8O[xM  
最后执行i = j; m, ',luQ  
可见,参数被正确的选择了。 j/_@~MJBt  
=FUORj\O  
i{TErJ{}e  
"?a(JC  
s,> 1n0a  
八. 中期总结 Z'p7I}-qr  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: } <; y,4f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?LAKH$t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G>f-w F6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7@al)G;~  
MFO}E!9`q  
4L\bT;dQ|.  
$$`E@\5P  
i2`i5&*  
,y@` =  
九. 简化 aGvD  
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。 TWE$@/9)g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M6U/. n  
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: ciO^2X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 } XVz?6  
  +-*/&|^等 "J^M@k\!  
2. 返回引用。 3Qmok@4e)  
  =,各种复合赋值等 r!+-"hS!  
3. 返回固定类型。 `r;e\Cp  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U WYLT-^x  
4. 原样返回。 u|h>z|4lJj  
  operator, Q| > \{M  
5. 返回解引用的类型。 Wo=Q7~  
  operator*(单目) Rr+Y::E  
6. 返回地址。 KY$6=/?U_  
  operator&(单目) mwLp~z%OX  
7. 下表访问返回类型。 Kt3/C'zu  
  operator[] ?r C^@)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 jz(}P8  
  operator<<和operator>> NMb`d0;(  
A; Rr#q<  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 b$)b/=2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \:ntqj&A|  
~$ } `R=  
template < typename Left > /Y|oDfv  
struct value_return tkU"/$Vi\  
  { QHnk@ R!  
template < typename T > ?h4-D:!$L  
  struct result_1 vQCRs!A  
  { F3[3~r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; PW)XDo7  
} ; vhiP8DQ  
is_`UDaB  
template < typename T1, typename T2 > f.rc~UI?  
  struct result_2 qYLOq `<f  
  { 44_7gOZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; SA s wP  
} ; xh Sp<|X_  
} ; vG9A'R'P  
,W"Q)cL  
uTY5.8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >AIkkQT  
]v96Q/a  
下面我们来剥离functor中的operator() @4dB$QF`&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: odAeBQy  
QU0K'4Yx5j  
return l(t) op r(t) 6+HpN"?e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) KrN#>do&<  
return op l(t) w8i"-SE  
return op l(t1, t2) J8w#J  
return l(t) op KZ^W@*`D  
return l(t1, t2) op Qe<D X"  
return l(t)[r(t)] V4p4m@z^u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hKP!;R  
2lPj%i 5  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: :{NvBxc[  
单目: return f(l(t), r(t)); Z"rrbN1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); G\3@QgyQ  
双目: return f(l(t)); |,rIB  
return f(l(t1, t2)); 7@"J&><w!  
下面就是f的实现,以operator/为例 !l1UpJp  
]h8[b9$<")  
struct meta_divide 7Z;bUMYtx  
  { F/;uN5{o  
template < typename T1, typename T2 > & %4x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sp*_;h3'  
  { Et{4*+A  
  return t1 / t2; D hy  
} 3gZ|^h6 +  
} ; L ;5uB2  
R /J@XP  
这个工作可以让宏来做: F.ml]k&(m  
n]G!@-z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;QbMVY  
template < typename T1, typename T2 > \ h;105$E1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bp Q/#\Z  
以后可以直接用 V~p/P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ZnDI J&S  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 hhQLld4  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 6FuZMasr*  
N3 qtq9{  
  )z#  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 qTFktJZw  
3>%oGbo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ??Zh$^No:  
class unary_op : public Rettype Z>1\|j  
  { m~a'  
    Left l; h ,;f6  
public : ?h)Z ;,}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} v:0.  
9C[i#+_3M  
template < typename T > B;.]<k'3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `0a=A#]1o  
      { b,U"N-6  
      return FuncType::execute(l(t)); ./nq*4=  
    } QV/ o;  
WO{V,<;  
    template < typename T1, typename T2 > hd*bPj ;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kp[ F@A#  
      { Ul#||B .c{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6}bUX_!&s  
    } ht _fbh(l  
} ; P)bS ;w\(Y  
f4Aevh:  
uN1(l}z$  
同样还可以申明一个binary_op OrN>4S  
(}1 gO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \]pRu"  
class binary_op : public Rettype  ;ew j  
  { KICy! "af  
    Left l; aq/'2U 7  
Right r; tHgn-Dhzr  
public : ge*(w{|x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LJ7Qwh_",  
,n&@O,XGy  
template < typename T > D{1k{/cF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z6@W)QX  
      { 'r_{T=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O/EI8Qvm  
    } ~RdJP'YF-  
-olD!zKS  
    template < typename T1, typename T2 > oCD#Gmr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `uL^!-  
      { ~Y=v@] 2/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ];cJIa  
    } + ;u<tA  
} ; )+ }\NCFh  
D*!p8J8Ku  
<)01]lKH  
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 *xY}?vSs  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %-C   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .Y!] {c  
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。 p'PHBb8I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! aH6{_eY  
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。。。 ]ADj 9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y![m'q}K  
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) d8l T+MS=  
下面是修改过的unary_op $ {29[hO  
|ymw])L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )*j>g38?  
class unary_op r 334E  
  { x3cno#  
Left l; f0UB? |  
  mI5BJ  
public : QU0FeGtz  
]&l.-0jt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J=QuZwt  
2M`]nAk2a  
template < typename T > ?LE\pk R  
  struct result_1 %6-5hBzZN  
  { b5r.N1ms  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %"#%/>U4  
} ; 5\hJ&  
5LJUD>f9 Z  
template < typename T1, typename T2 > L< 3U)Gp  
  struct result_2 4x8e~/  
  { 1;O%8sp&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /W4F(3oM  
} ; &OpGcbf1  
Ur^~fW1 o  
template < typename T1, typename T2 > cb ICO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +n#(QOz  
  { %Ot2bhK;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IB~`Ht8 b  
} uL`6}0  
>e F4YZ"  
template < typename T > \1k(4MWd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v]`}T/n  
  { VU~ R  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8=XfwwWHy<  
} +n#kpi'T  
WJCh{Xn%*  
} ; uK_Q l\d  
aI8k:FK"  
ssdpwn'  
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 '<(S*&s  
好啦,现在才真正完美了。 )C \ %R  
现在在picker里面就可以这么添加了: %Pl 7FHfB  
h!c6]D4!L  
template < typename Right > w.tQ)x1h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ] T `6Hz!  
  { JPeZZ13sS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \2$-.npz  
} h( lkC[a&  
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。 p8yn? ~]^  
U%E6"Hg  
Dm=d   
SkGh@\  
0I|IL]JL  
十. bind |$$gj[+^  
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。 ?`& l Y  
先来分析一下一段例子 M]\p9p(_  
.uu[f2.N+  
P F#X8+&J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (``EBEn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -N'xQ(#n3q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bf~gWzA  
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。 m(~5X0  
我们来写个简单的。 \W"N{N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qs$%/  
对于函数对象类的版本: Fbvw zZ  
3Thb0\<"  
template < typename Func > K|"97{*|2  
struct functor_trait UG)XA-ez  
  { a[Q\8<  
typedef typename Func::result_type result_type; @I\&-Z ^  
} ; gEWKM(5B}  
对于无参数函数的版本: k]J!E-yI8  
- v\n0Jt  
template < typename Ret > iw`,\V&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ('SA9JG  
  { 'o%IA)sF  
typedef Ret result_type; [&IJy  
} ;  bnll-G|  
对于单参数函数的版本: z|';Y!kQ  
`5VEGSP]  
template < typename Ret, typename V1 > ~d+.w%Z `  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > < 5%:/j  
  { >U.)?>G/dt  
typedef Ret result_type; E=Z;T   
} ; P!;%DI!<b  
对于双参数函数的版本: SV-M8Im73z  
QG~4 <zy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > egOZ.oV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H;#3S<  
  { ?Hb5<,1u3  
typedef Ret result_type; p&Os5zw;|  
} ; D{%l 4og  
等等。。。 }3G`f> s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /h/f&3'h  
+`;YK7o  
template < typename Func > bnso+cA  
struct func_return W(5et5DN,  
  { } Mh@%2$  
template < typename T > O<A$,<67  
  struct result_1 Qktj  
  { $d<vPpJ3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ek0zFnb[Gx  
} ; QKj8~l(  
dNQR<v\IL  
template < typename T1, typename T2 > (k{rn3,  
  struct result_2 ~Y- !PZ  
  { s7x&x;-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'X()|{  
} ; f-w-K)y$ht  
} ; IK:F~I  
b^SQCX+P  
?CaMn b8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  ,\HZIl[8  
J$9`[^pV  
template < typename Func, typename aPicker > PS" ,  
class binder_1 7~gIOu  
  { &rdz({  
Func fn; 5xHP5+&  
aPicker pk; WtT* 1Z  
public : z>\vYR$  
"OIra2O  
template < typename T > ||M;[-JoJ  
  struct result_1 }8H_^G8  
  { /dT7:x*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n^HKf^]  
} ; M Y2=lT  
a>3#z2#  
template < typename T1, typename T2 > O WJv<3  
  struct result_2 U Bo[iZ|%  
  { F\!Va  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G5C=p:o{/  
} ; PrA?e{B5m  
lT`y=qR|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0E6>P E;  
S;!l"1[;  
template < typename T > 8uj;RG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W@X/Z8.(  
  { v;S_7#  
  return fn(pk(t)); q%G"P*g$(  
} t`b!3U>I  
template < typename T1, typename T2 > .ZV-]jgr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AW;ncx;  
  { =Nyq1~   
  return fn(pk(t1, t2)); j_3X 1w)k  
} -E*VF{IG1  
} ; kOu C@~,  
\`FpBE_e)  
KdBE[A-1^M  
一目了然不是么? EWcqMD]4u  
最后实现bind x] e &G!|  
Bl\/q83(  
B)q 5m y  
template < typename Func, typename aPicker > 676r0`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cph&\ V2jt  
  { B+8lp4V9%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1E1oy( \V  
} Tz PG(f  
8ZnHp~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 nfL-E:n=  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 *OX;ZQg0  
"@P)  
十一. phoenix m1d*Lt>F@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Kd<c'!  
!CnkG<5z>  
for_each(v.begin(), v.end(), 1FkS$ j8:  
( e-4 Qw #cw  
do_ " R=,W{=  
[ #i t)  
  cout << _1 <<   " , " K!L0|W H%!  
] _LYI#D  
.while_( -- _1), X,ES=J0  
cout << var( " \n " ) :1O49g3R  
) t08E 2sI  
); u3[A~V|0=  
)BJ Z{E*  
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: [EdX6  
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 +*'^T)sj/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \& KfIh8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >[$j(k^  
HVG:q#=C  
AW6"1(D  
template < typename Cond, typename Actor > L}*s_'_e^>  
class do_while Cyn_UE  
  { @4ccZ&`  
Cond cd; _? aI/D  
Actor act; u{Rgk:bn  
public : AA&5wDMV>  
template < typename T > NFAjh?#  
  struct result_1 $,s"c(pv[,  
  { [v,Y-}wQ)  
  typedef int result_type; t'7A-K=k3  
} ; l-~ o&n  
w1N-`S:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (8XP7c]5  
x/)o'#d$|l  
template < typename T > U?WS\Jji3!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %UO ;!&K  
  { Z(~v{c %<  
  do dPVl\<L1  
    { s)eU^4m  
  act(t); UtpK"U$XOU  
  } R9-Ps qmF  
  while (cd(t)); ]:K[{3iM  
  return   0 ; v 7g?  
} DJ]GM|?  
} ; 5N5Deb#V  
#rps2nf.j  
v}>5!*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0v"h /  
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。 [VL+X^  
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。 5GHW~q!Zo\  
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。 FN>ns,  
下面就是产生这个functor的类: usFhcU  
2Nau]y]=  
$+%eLx*  
template < typename Actor > Gc1!')g!  
class do_while_actor MODi:jsl  
  { DO5H(a  
Actor act; Vs:x3)m5j  
public :  mRYM,   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /Y7Yy jMi  
~4}'R_  
template < typename Cond > 8b!-2d:*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f:!b0j  
} ; U~nW>WJ+.  
2Jl$/W 3  
$={^':Uh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *D_pFS^l  
最后,是那个do_ :'+- %xUM  
:#pfv)W6t  
[ELg:f3}5  
class do_while_invoker NZaMF.  
  { 61*inGRB  
public : PDQ\ND  
template < typename Actor > 920 o]Dh=t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {i!@C(M3  
  { %aHQIoxg  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9NPOdt:@  
} % a9C]?  
} do_; ymr#OP$<S  
 Xb'UsQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j3kcNb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4w)aAXK  
最后来说说怎么处理break和continue 4^>FN"Ve`B  
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。 7c7:B2Lq  
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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