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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5_z33,q2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 iIq)~e/ Z  
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, hijgF@  
GrAujc5|  
vOc 9ZE  
'_/Bp4i  
  class filler fmiz,$O4?  
  { T<w5vqFDu  
public : qASqscO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} uec!RKE  
} ; x\s|n{  
m:WyuU<  
, eZ1uBI?  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Qi LEL  
D6G oa(!9d  
eQD)$d_5  
PUBWZ^63  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -!N&OZ+R   
[5MJwRM^!;  
Ie`13 L2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vL\&6n~M>  
d)R:9M}v  
KB'qRnkc  
sPMa]F(  
二. 战前分析 P3nb2.  
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。 N.]qU d  
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 8qu2iPOcZ  
V %YiAr>  
Yl#Rib  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j  S?xk  
  /* --------------------------------------------- */ v%s`~~u%^  
vector < int *> vp( 10 ); krC{ed  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Y<Xz wro0  
/* --------------------------------------------- */ r]l!WRn  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W81E!RyP`  
/* --------------------------------------------- */ OZTPOz.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l#H#+*F  
  /* --------------------------------------------- */ 2GWMlI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !\"5rNy  
/* --------------------------------------------- */ MV\|e1B}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {FIXc^m'  
)6Ny1x+  
00SbH$SU  
2cqI[t@0  
看了之后,我们可以思考一些问题: x7<\] 94  
1._1, _2是什么? =}v}my3y"  
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。 sM?MLB\Za  
2._1 = 1是在做什么? %T)oCjM[\  
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。 kWe{r5C7  
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。 ni6{pK4Wqm  
zSSB>D  
?I [8'  
三. 动工 N#Zhxu,g!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^H2-RBE#  
20iq2  
:w<V  
)YX 'N<[  
template < typename T > |/2y-[;:  
class assignment yI ld75S`  
  { p"FW&Q=PN  
T value; }*ZHgf]~#  
public : =ZDAeVz3w  
assignment( const T & v) : value(v) {} sm\f0P!rv  
template < typename T2 > F^5?\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :bWUuXVtJ  
} ; NLrPSqz  
"ajjJ"x A  
pDh{Z g6t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8g:;)u4$P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment BVr0Gk  
GW$.lo1|)  
&g.+V/<[  
L. EiO({W  
  class holder =9z[[dQ|L  
  { e#Z$o($t  
public : Yb /i{@AJ  
template < typename T > tX@_fYb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 59%tXiO  
  { wmTq` XH)  
  return assignment < T > (t); AwTJJ0>  
} \uXcLhXN  
} ; Z7_ zMM  
~5 *5  
3q'&j, ,^  
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: 2A\,-*pc  
#SX8=f`K5  
  static holder _1; .h& .K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;}1xn3THCn  
baP^<w^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c{&*w")J  
而不用手动写一个函数对象。 w^#L9i'v'  
:^fcC[$K  
"7v@Rye  
']>Mp#j  
四. 问题分析 FI<q@HF  
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。 ;+tpvnV;]  
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。 ~,BIf+ \XF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :sP!p`dl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3Ezy %7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jWY$5Vq<H  
?APe R,"V  
五. 问题1:一致性 !O#dV1wAa  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {fEwA8Ir  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lr{?"tl_  
' /$d0`3B>  
struct holder ,N e;kI  
  { <]T`3W9  
  // gCN$}  
  template < typename T > Qed.4R:o  
T &   operator ()( const T & r) const 4mHvgnT!WA  
  { GG0R}',0  
  return (T & )r; Q\WC+,_%  
} UH"#2< |b  
} ; -CR?<A4mud  
/MF! GM  
这样的话assignment也必须相应改动: hTM[8 ~<^  
~O]]N;>72"  
template < typename Left, typename Right > !Mu|mz=  
class assignment \|Ul]1pO8  
  { PmR~c,  
Left l; 0k'e:AjP  
Right r; Ezi-VGjr]  
public : IZm(`b;t^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^m /oDB-  
template < typename T2 > >(<ytnt=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Hsihytdj  
} ; !j\" w p  
:gB[O>'<m  
同时,holder的operator=也需要改动: C:uz6i1  
}?@rO`:EF+  
template < typename T > 1=nUW":  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0V{(Ru.O  
  { .(X lg-H,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q3 eM2i8Y  
} (^5 7UmFv]  
=1u@7Bh  
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。 NFr:y<0>z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M#4QQ} F.  
<d<mvXbw_@  
return l(rhs) = r; JIFU;*PR1  
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。 #CnHf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: nD0}wiL{  
I0'[!kBF|  
template < typename Tp > T /mI[*1xI  
class constant_t \(PohwWWo  
  { _kdL'x  
  const Tp t; 90# ;?#  
public : I"t(%2*q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #9m$ N  
template < typename T > 3G meD/6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const % ',F  
  { qA:#iJ8w  
  return t; O0:)X)b  
} ~-#yOu ,w  
} ; k`{@pt.  
yCXrVN:`,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O$g_@B0E1  
下面就可以修改holder的operator=了 ZKz,|+X0G  
Cv*x2KF G  
template < typename T > %"X-&1vV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %+F"QI1~0  
  { ~fa(=.h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N 6T{  
} 4_D@ST%  
o%4Gd~  
同时也要修改assignment的operator() 5I,gBT|B  
jr /lk  
template < typename T2 > $v`afd y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } O Lc}_  
现在代码看起来就很一致了。 Ka|eFprS  
7P B)'Wl"6  
六. 问题2:链式操作 3s:%2%jVK  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +'G0{;b  
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。 m$LVCB  
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。 ZO7&vF}  
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。 ur\qOX|{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 68iV/ 7  
"0EA;S8$8  
template < typename T > /?6gdN  
struct result_1 gUR]{dq^'  
  { LrCk*@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; QI!F6pGF  
} ; r{sebE\ ;  
@[6,6:h|  
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: ,zQOZ'^  
M('d-Q{B7L  
template < typename T > y#<MV H  
struct   ref H2r8,|XL  
  { @-)tM.8~  
typedef T & reference; T'#!~GpB  
} ; !>(RK"KWq]  
template < typename T > OI0B:()  
struct   ref < T &> @+Y8*Rj\3  
  { =9G;PVk|  
typedef T & reference; -.<k~71  
} ; f&x0@Q/eON  
&48_2Q"{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d"U(`E=H9  
#g5^SR|qE  
template < typename T > o\`>c:.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const + zkm(  
  { gr-x |wK  
  return l(t) = r(t);  y\F=ui  
} =6=_/q2  
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。 %5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _J]2~b  
*zWWmxcJa  
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 4.K'\S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U,lJ"$'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^# A.@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~/IexQB&  
最后的布局是: m~],nl  
                Add n^hocGH*  
              /   \ quo^fqS&a  
            Divide   5 6`$[Ini  
            /   \ *]x*B@RF  
          _1     3 E4D (,s  
似乎一切都解决了?不。 ~SjZk|  
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。 nMoWOP'  
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。 pGIe=Um0W  
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: [rreFSy#@  
}Uf<ZXW  
template < typename Right > uD[ "{?H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *o' 4,+=am  
Right & rt) const ecX/K.8l  
  { R: aYL~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^+R:MBK  
} *mBJ? { !  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x7RdZC  
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。 hxC!+ArVe  
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。 M0-,M/]l  
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。 QMk+RM8U  
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。  yu ,h\  
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? &!y]:CC{  
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: kDB iBNdB  
m]IysyFFK  
template < class Action > \,sg)^w@  
class picker : public Action _a+ICqR  
  { U&y`-@A4  
public : j5%qv(w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} u8OxD  
  // all the operator overloaded >]}yXg=QK+  
} ; 3SARr>HRyI  
T 4|jz<iK]  
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。 agd)ag4"[u  
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: F* #h9 Y  
PM4>ThQ  
template < typename Right > I}v]Zm9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const HP a|uDVv  
  { 9DEh*%q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jxy1  
} 3ViM ?p  
dALK0U  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yty` 2$O  
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。 =J@`0H"  
4R+P  
template < typename T >   struct picker_maker @+^c"=d1S  
  { Lm.`+W5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x.EgTvA&d  
} ; h)E|?b_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > eO{@@?/y  
  { 67J*&5? |  
typedef picker < T > result; w{'2q^>6*  
} ; D{AFL.r{  
" OGdE_E  
下面总的结构就有了: aed+C:N  
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。 JJl7JwSTW  
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。 2q %K)h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *=vlqpG  
至此链式操作完美实现。 3$"/>g/  
kUHie   
C(,=[Fi-  
七. 问题3 jX|=n.#q  
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。 Q#WE|,a  
Sl.o,W^  
template < typename T1, typename T2 > O3!d(dY=_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K&UE0JO'  
  { B <+K<,S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); k!doIMj  
} j??tmo  
cw+g z!!  
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: w &vhWq  
m4gU*?  
template < typename T1, typename T2 > A1Q +0  
struct result_2 n(jjvLf  
  { M7VID6J.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \|Qb[{<:,  
} ; + v[O  
,QS'$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? ,U%=rfB~  
这个差事就留给了holder自己。 y~p4">]  
    k_Tswf3  
'\L0xw4  
template < int Order > Wg(bD,  
class holder; pruWO'b`  
template <> {NeWdC  
class holder < 1 > l.7d$8'\  
  { IIax gfhZ  
public : 5w-JPjH  
template < typename T > zKJ. Tj W  
  struct result_1 _[1^s$  
  { kV 1vb  
  typedef T & result; A7(M,4`6  
} ; QUPf *3Oy  
template < typename T1, typename T2 > hb! ln7  
  struct result_2 C*O ,rm}  
  { vfXJYw+6_  
  typedef T1 & result; a*Jn#Mx<M  
} ; Uk02IOXQ  
template < typename T > ?48AY6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ! IgoL&=  
  { K_##-6>  
  return (T & )r; H56 ^n<tg  
} lzoeST  
template < typename T1, typename T2 > VV\Xb31J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !2tw,QM  
  { e;;):\p4  
  return (T1 & )r1; yId;\o B  
} ~BQV]BJ7  
} ; Bhx<g&|j  
_vIO !*h0  
template <> fkBLrw  
class holder < 2 > {~nvs4X  
  { 8{@`kyy|  
public : 7(@(Hm  
template < typename T > &<=e_0zT  
  struct result_1 9ET/I$n  
  { G)~MbesJ  
  typedef T & result; :;_#5  
} ; u0'i!@795  
template < typename T1, typename T2 > /4H[4m]I  
  struct result_2  6s5b$x  
  { ,$BgR2^  
  typedef T2 & result; I <xy?{s  
} ; qM*S*,s  
template < typename T > .d e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IW]*i?L  
  { YJc%h@_=]  
  return (T & )r; '&)D>@g  
} QnP{$rT  
template < typename T1, typename T2 > I)rGOda{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3XGB+$]C  
  { blmmm(|~|  
  return (T2 & )r2; 9H[/Tj-;  
} )"F5lOA6  
} ; u x#. :C|  
[NZ-WU&&LP  
WzlS^bZ  
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> >。 -^R b7 g-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: iz$FcA]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: + lP5XY{  
 *0-v!\{  
return l(i, j) = r(i, j); `>\4"`I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v#-E~;C cC  
@?Fx  
  return ( int & )i; ^ePsIl1E  
  return ( int & )j; Fj,(_^  
最后执行i = j; /_HwifRQ  
可见,参数被正确的选择了。 d>;2,srUf  
1GUqT 9)  
L!&$c&=xf  
2@4x"F]U;  
m]1!-`(*  
八. 中期总结 N-D(y  
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: Yg$@Wb6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 '1]+8E `Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zfirb  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor n'ehB%"  
 XL&hs+Y  
5pB^Y MP  
Vj/fAHR`>'  
^W5>i[  
X:R%1+&*  
九. 简化 Esb ?U|F4  
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。 QTeFR&q8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8i[".9}G\  
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: ,7t3>9 -M"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;FcExg|k  
  +-*/&|^等 U%h7h`=F?  
2. 返回引用。 70duk:Ri0  
  =,各种复合赋值等 qPqy4V. ;  
3. 返回固定类型。 >H)^6sJ;%b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G&.d)NfE  
4. 原样返回。 jT{f<P0  
  operator, \ibCR~W4  
5. 返回解引用的类型。 32s5-.{c/f  
  operator*(单目) ZU)BJ!L,s  
6. 返回地址。 v3?kFd7%H~  
  operator&(单目) hTDV!B-_(  
7. 下表访问返回类型。 m**0rpA  
  operator[] gH5CB%)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vJ~4D*(]l  
  operator<<和operator>> |OOXh[y  
Td5bDO  
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。 ss/h[4h4h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: DgC3 > yL  
3Ca \`m)l  
template < typename Left > n}=rj7  
struct value_return 4 U}zJP(L  
  { k\nH&nb  
template < typename T > fE'-.nA+  
  struct result_1 LjSLg[i  
  { )\0Ug7]?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^WmGo]<B_  
} ; \5t`p67Ve_  
Xg,0/P~  
template < typename T1, typename T2 > U?JiVxE^  
  struct result_2 s Ke,  
  { $Z,i|K;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3fm;r5  
} ; '`9%'f)  
} ; 3%_ 4+zd  
U)u\1AV5  
a#YuKh?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;I[ht  
:!(YEF#}  
下面我们来剥离functor中的operator() dVPq%[J2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lr-12-D%-  
2T//%ys=  
return l(t) op r(t)  AQB1gzE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AGl|>f)  
return op l(t) zhuy ePn  
return op l(t1, t2) i/5y^  
return l(t) op g@<sU0B  
return l(t1, t2) op wEBtre7  
return l(t)[r(t)] m$7x#8gF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +fC#2%VnU  
/_ $~rW  
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.*\+nH  
单目: return f(l(t), r(t)); "|(rVj=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \d `dV0X  
双目: return f(l(t)); 9B qQ^`bu  
return f(l(t1, t2)); 7bA4P*  
下面就是f的实现,以operator/为例 <Gn8B^~$  
4kWg>F3  
struct meta_divide ]|Ow_z8 O  
  { N8,EI^W8Z  
template < typename T1, typename T2 > - P\S>G.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8FB\0LA!g  
  { nw~/~eM5=  
  return t1 / t2; ;%BhhmR)[  
} O3_D~O ."  
} ; _L?v6MTj  
b^uP^](J  
这个工作可以让宏来做: >r;ABz/  
R#"U/8b>z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %T`4!:vy  
template < typename T1, typename T2 > \ gV<0Hj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]]\)=F`n77  
以后可以直接用 .tZjdNE(h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cYZwWMzp  
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 wrz+2EP`  
(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。。。) \Ku9"x  
` (7N^@  
"}S9`-Wd|  
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 [54@irH  
IW5*9)N?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A6{t%k~F  
class unary_op : public Rettype Xy[4f=X}z  
  { +CsI,Uf4*  
    Left l; >v^2^$^u  
public : Am>_4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &eThH,w$2  
w^ixMn~nLF  
template < typename T > *Te4U5F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6Y;Y}E  
      { EO4" Z@ji  
      return FuncType::execute(l(t)); o>xxmyW|  
    } ?D RFsA  
[ea6dv4p  
    template < typename T1, typename T2 > *]{9K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mr:kn0  
      { ^/_\etV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M[:O(  
    } F,' ^se4&  
} ; w o-O_uZB  
#2_o[/&}x@  
2x)0?N[$O  
同样还可以申明一个binary_op ,H.(\p_N  
PY^^^01P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8C*6Fjb#  
class binary_op : public Rettype J>HLQP  
  { Ck ~V5  
    Left l; t] n(5!L(  
Right r; PphR4 sIM  
public : Eg@R[ ^T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =$"zqa.B6  
 opUKrB  
template < typename T > ~[ d=s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '+ o:,6  
      { Fpj6Atk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pRQ fx^ On  
    } K^!e-Xi6  
w?V[[$  
    template < typename T1, typename T2 > 6Nfof  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rK(x4]I l"  
      { 8w{#R{w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n:5O9,umZ  
    } ?=;e.qK=71  
} ; es.\e.HK  
,cGwtt(  
xZ9}8*Q&:  
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 :GwSs'$O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;kyL>mV{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jMz1s%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。 )8 "EI-/.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,<uiitOo  
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。。。 l5\B2 +}7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U/1[~429  
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) mV:RmA  
下面是修改过的unary_op Q|j@#@O1  
G+#| )V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > F:*[  
class unary_op <FUqD0sQ  
  { |xsV(jK8  
Left l; AiyvHt  
  f>\bUmk(  
public : Vq\..!y  
U}RS*7`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VgFF+Eg  
Se^/VVm  
template < typename T > !LHzY(  
  struct result_1 zCBtD_@  
  { y~]I Vl"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; C>w9 {h  
} ; 1K? & J2  
[p( #WM:  
template < typename T1, typename T2 > AhbT/  
  struct result_2 ADLa.{  
  { 1c<CEq:?e%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 66^1&D"  
} ; in=k:j,U0  
)}k?r5g  
template < typename T1, typename T2 > O?j98H Sya  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CfkNy[}=  
  { 5O;a/q8"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o-Q]Dk1W  
} Ww'TCWk@  
r?5@Etpg  
template < typename T > Uf7F8JZmM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !\&7oAs=I  
  { )MD*)O  
  return OpClass::execute(lt(t)); }Ll3AR7\  
} XvA0nEi  
&{%S0\K Y  
} ; `L"p)5H  
ga{25q}"  
:]u}x Dv3  
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 6PzN>+t^y  
好啦,现在才真正完美了。 ,IT)zCpaBP  
现在在picker里面就可以这么添加了: #U!(I#^3  
MUCJ/GF*  
template < typename Right > v' 9(et  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c5=v`hv  
  { P[#WHbn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qOcG|UgF  
} aV?}+Y{#  
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。 skR, M=F~  
j?f,~Y<k  
g6@NPQ  
Eis%)oE  
`jUS{ 3^  
十. bind B(en5|  
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。 R@7GCj  
先来分析一下一段例子 JR a*;_  
WB=<W#?w7%  
?G>5 D`V  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nIT^'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Kc9mI>uH  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~G{$P'[  
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。 WnJLX ^;  
我们来写个简单的。 I?>-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #)PGQ)(  
对于函数对象类的版本: MOqA$b  
zNsL^;uT  
template < typename Func > -X&!dV:= 4  
struct functor_trait J++sTQ(!?  
  { AG$-U2ap  
typedef typename Func::result_type result_type; S\v&{  
} ; St3(1mApl  
对于无参数函数的版本: W kDn  
j6R{  
template < typename Ret > 0IPhVG~#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > t7!>5e)C}  
  { 4M0v1`k  
typedef Ret result_type; ZB^4(F')H  
} ; :E >n)_^  
对于单参数函数的版本: 7>2j=Y_Kp  
,$6MM6W;-F  
template < typename Ret, typename V1 > JIY ^N9_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hyvV%z Z  
  { V&,<,iNN  
typedef Ret result_type; 5cNzG4z  
} ; (;2J(GZ:$U  
对于双参数函数的版本: {ck  
%B {D  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l6`d48U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2;?wN`}5g=  
  { 3ciVjH>i  
typedef Ret result_type; 7ck0S+N'b  
} ; p=`x  
等等。。。 hml\^I8Q>F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy i3kI2\bd/  
~gi( 1<#  
template < typename Func > L$TKO,T  
struct func_return p\]LEP\z,  
  { DO-K  
template < typename T > TNFm7}=  
  struct result_1 L$u&~"z-  
  { qT<qu(V:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rCSG@D.  
} ; <R~~yW:H  
*Xt c`XH  
template < typename T1, typename T2 > 0p>:rU~  
  struct result_2 6B;_uIq5  
  { P=sK+}5`q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dVmAMQk.g  
} ; <1g1hqK3  
} ; E-U;8cOMv  
SKc T  
$L#Z?76v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w7t"&=pF7  
<j8&u/Za~'  
template < typename Func, typename aPicker > fkv{\zN  
class binder_1 N>6yacTB  
  { u.L8tR:(  
Func fn; g*AD$":  
aPicker pk; u&d v[  
public : Yq hz(&*)  
9uq+Ve>  
template < typename T > Mevyj;1t  
  struct result_1 Pl5NHVr  
  { Uo[5V|>X6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hq8/`u YF  
} ; = a.n`3`Q  
v!RB(T3  
template < typename T1, typename T2 > zju,#%  
  struct result_2 "MS`d+rf\  
  { a9EI7pnq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *~<]|H5~  
} ; b5 C}K  
v"('_!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;pNbKf:  
#2vG_B<M)  
template < typename T > WWs[]zr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gS<{ekN  
  { pS@VLXZP  
  return fn(pk(t)); gK#fuQ$hH  
} Jgv>$u  
template < typename T1, typename T2 > - 2na::<K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bZ22O"F  
  { QGz3id6  
  return fn(pk(t1, t2)); , a_{ Y+  
} H.mQbD`X  
} ; @61N[  
_BLSI8!N@  
;Y XrG  
一目了然不是么? {6y.%ysU  
最后实现bind Q.E^9giC  
=jv$ 1  
sd@gEp)L  
template < typename Func, typename aPicker > FQ~ead36C  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iN/!k.ybW}  
  { E29gnYxu8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  H[!Q  
} f, j(uP  
u-M$45vct  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rKs WS~U  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?O>JtEz~lQ  
L\?g/l+k  
十一. phoenix W;g+R-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5<BV\'  
@NwM+^  
for_each(v.begin(), v.end(), f{5| }PL  
( SU}oKii /  
do_ AXv;r<  
[ iGeT^!N  
  cout << _1 <<   " , " W!0  
] bOIM0<(h  
.while_( -- _1), T0"0/{5-_  
cout << var( " \n " ) 1;~1U9V  
) M j%|'dZz  
); MG5Sn*(C  
W]Tt8  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: XoQk'7"f  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor -L50kk>h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P<JkRX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e}yu<~v_  
}xlmsOHuI  
 D6!+  
template < typename Cond, typename Actor > ;OCI.S8  
class do_while Odjd`DD1  
  { Bsk2&17z  
Cond cd; oUKbzr/C  
Actor act; 0?;Hmq3  
public : [T#a1!  
template < typename T > xI\s9_"Qy  
  struct result_1 Y^m=_*1g5  
  { d47:2Zj  
  typedef int result_type; +C;#Qf  
} ; svRaU7<UDN  
R$&&kmJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |laKntv2  
MkGq%AE`Y  
template < typename T > /F}\V ^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?CZD^>6  
  { 8 ]MzOGB8  
  do NITx;iC  
    { z'D{:q  
  act(t); q]%bd[zkz  
  } Fsj&/: q  
  while (cd(t)); vA-p} ]%  
  return   0 ; Fj('l  
} jz7ltoP  
} ; <Jrb"H[ T"  
u#,'ys  
U5$DJ5>8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). sP8&p*TJF  
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。 yrNc[kS/  
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。 f\r4[gU@  
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。 Zt0%E <C{  
下面就是产生这个functor的类: :;Rt#!  
M`fXH 3D  
/lQ0`^yB  
template < typename Actor > v/+}FS=  
class do_while_actor 2(J tD  
  { |ylTy B  
Actor act; ]3u'Qv}o  
public : CuO*>g^K[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} UKQ&TV}0  
2.2a2.I1  
template < typename Cond > 3C[4!>|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  n(xlad  
} ; :bDn.`KG#  
{^MAdC_  
xKzFrP;/{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5T3>fw2G  
最后,是那个do_ t% B!\]  
RAQ;O  
Vzm+Ew _  
class do_while_invoker h`rjDd  
  { W&f Py%g  
public : R:^?6f<Z}  
template < typename Actor > +p<R'/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H[k3)r2  
  { 5(`GF|  
  return do_while_actor < Actor > (act); -gGK(PIf  
} !TZ/PqcE  
} do_;  CyDf[C)=  
lfeWtzOf  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4EbiCSo  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 o"M^ sKz47  
最后来说说怎么处理break和continue :I(gz~u6  
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。 )nxIxr0d-  
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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