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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda # U`&jBU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q-Y@)Mf~?0  
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, A_Gp&acs$  
=g2\CIlVU6  
)dg UmN  
0*{p Oe/u  
  class filler Kq6qXc\x  
  { WguV{#=H  
public : }}s) +d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &ps6s.K  
} ; ro]L}oE+  
AzX(~Qc  
`q1}6U/k  
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: ?M<|r11}  
uN&M\(  
riEqW}{  
)`RZkCe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ap,q `S  
K!b>TICa:  
6cZ  C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 HjPH  
j)@oRWL<  
0C7"3l  
+}]wLM}\UF  
二. 战前分析 8)`5P\  
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。 #ZwY?T x  
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 "2K|#,%N  
V,'FlU  
%>NRna  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); EM~7#Y  
  /* --------------------------------------------- */ B2"+Hwbk  
vector < int *> vp( 10 ); )XZ,bz*jn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iy9VruT<x  
/* --------------------------------------------- */ Ko}7$2^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3DHvaq q7  
/* --------------------------------------------- */ {8i}Ow  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L`bo#,eg6  
  /* --------------------------------------------- */ ~l4Q~'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ot"(uW4$[  
/* --------------------------------------------- */ dK7 ^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8Nv-/VQ/b  
y7 <(,uT  
/^WE@r[:  
)xbqQW7%0+  
看了之后,我们可以思考一些问题: .P x,=56$X  
1._1, _2是什么? ^f"&}%"M  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @@xF#3   
2._1 = 1是在做什么? `}n0=E  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 /3;=xZq  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 'jwTGT5x  
F6h/0i  
-y<rM0"NE  
三. 动工 GYTbeY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q .)^B@}_  
"N]WL5$i  
t"FRLC  
}8X:?S %  
template < typename T > C(ZcR_+r$,  
class assignment F .& *D~f  
  { Kjvs@~6t  
T value; 9Z}S]-u/  
public : 0c{Gr 0[>  
assignment( const T & v) : value(v) {} p@`4 Qz  
template < typename T2 > Z'Zd[."s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RH1U_gp4 ]  
} ; KN|'|2/|  
Zj5NWzj X  
pzYG?9cwz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !vi4* @:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <kk'v'GW@  
>4Fd xa  
!WDn7j'A  
+2f> M4q  
  class holder l %]<-  
  { g!z8oPT  
public : i$2MjFC-  
template < typename T > HM;4=%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k0R, !F  
  { [)B@  
  return assignment < T > (t); puk4D  
} agGgJ@  
} ; I-j(e)P(o_  
C5d/)aC  
4t"*)xy  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: an #jZ[  
t/_\U =i$  
  static holder _1; ei(| 5h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R#r h  
k$Nx6?8E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `\6 +z  
而不用手动写一个函数对象。 sT@u3^>  
(gv=P>:  
<;.}WQC  
* N2#{eF&]  
四. 问题分析 NO%|c|B|  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 nau~i1  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 BNF++<s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ji)%Y5F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 P DNt4=C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7 B4w.P,B  
m3x!*9h  
五. 问题1:一致性 ]M02>=1  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| z0FR33-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X:iG[iU*  
%l0_PhAB  
struct holder "@F*$JGT y  
  { ;w>Q{z  
  // gt(X!iN]  
  template < typename T > Ss*Lg K_  
T &   operator ()( const T & r) const m(Pz7U.Q  
  { 3g4vpKg6c  
  return (T & )r; *=r@vQ  
} d{(s-  
} ; -sruxF  
_S[Rvb1e   
这样的话assignment也必须相应改动: x`b~ZSNJ%  
`Nxo0Q  
template < typename Left, typename Right > 6T5A31 Q  
class assignment %`8KG(F^  
  { AiR%MD  
Left l; c=uBT K*  
Right r; Zi15wE  
public : `*.r'k2R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w%!k?t,*]  
template < typename T2 > .je~qo )  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5+#?7J1  
} ; J?UZN^  
"1=.5:yG  
同时,holder的operator=也需要改动: S.?\>iH[  
|>m# m*{S  
template < typename T > ?ZD{e|:u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rVc zO+E  
  { NG4eEnic!a  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QqT6P`0u  
} 4rGO8R  
Hj-<{#,  
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。 ;RTrRh0v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QmDhZ04f  
QZz{74]n  
return l(rhs) = r; oqQ?2k<@  
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。 3<Pyr-z h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bRY4yT  
GhchfI.  
template < typename Tp > D|8sjp4  
class constant_t uH~ TugQ~  
  { -X6\[I:+A  
  const Tp t; '/n%}=a=  
public : x1BDvTqW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %<bG%V(  
template < typename T > jQw`*Y/,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0|*UeM  
  { ,AFC1t[0  
  return t; ~ L i%  
} qJAv=D  
} ; 4N0W& Dy  
GwU>o:g"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vb80J<4  
下面就可以修改holder的operator=了 HnYFE@Nl:U  
#E~WVTO w  
template < typename T > e-duZ o  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const OL6xMToP  
  { Xk$l-Zfse  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !<UEq`2  
} Z1MJ!{@6  
?AM 8*w  
同时也要修改assignment的operator() DFZ:.6p  
S &lTKYP  
template < typename T2 > %I2xK.8=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Z ^9{Qq  
现在代码看起来就很一致了。 AcfkY m~  
^QL/m\zq@%  
六. 问题2:链式操作 OKLggim{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GwIfGixqH  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 JWm^RQ  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 @{$Cv"6769  
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。 r>:7${pF  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct o\:f9JL  
7! A%6  
template < typename T > f 7QUZb\  
struct result_1 TG%hy"k  
  { VTgbJ {?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .]sIoB-54  
} ; \i;~~;D  
1\.zOq#  
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: CFS3);'<|  
/B#lju!  
template < typename T > *~lgU4  
struct   ref K {1ZaEH  
  { >[P7Zlwv4  
typedef T & reference; ws=9u-  
} ; p9] 7g%  
template < typename T > 2ZzD^:V[}  
struct   ref < T &> t5B|c<Hb\  
  { l!2Z`D_MD  
typedef T & reference; [E :`jY  
} ; d ;7pri)B  
FsPDWy&x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qzbkxQu]g  
:"+UG-S$6  
template < typename T > meVVRFQ2+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const G]NtX4'4  
  { n4_:#L?  
  return l(t) = r(t); 'rq#q)1MT  
} E{]|jPdr  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  _I}L$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gBiQIhz  
>^\>-U|  
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 [#*?uu+ jK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: V1fvQ=9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +}L3T"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~1]2A[`s!  
最后的布局是: x_iy;\s1  
                Add 5\kZgXWIh  
              /   \ bZlLivi  
            Divide   5 1S.e5{  
            /   \ 2Q'XB  
          _1     3 0gb]Kjx  
似乎一切都解决了?不。 P)j9\ muc  
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。 zhm!sMlO  
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。 MfpWow-#{  
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: C.e|VzQa  
O> ^~SO  
template < typename Right > D>#v 6XI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VOK$;s'9}  
Right & rt) const w wRT$-!  
  { ![D,8]GD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LsD9hb7  
} 1*, ~1!>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 EKS<s82hF&  
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。 r-Xe<|w  
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。 xS-nO_t 'E  
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。 Nb9V/2c;V  
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。 6l]?%0[*  
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? Jz3<yQ-  
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: x^#{2}4u  
I%b:Z  
template < class Action > .dLX'84fY  
class picker : public Action kkBV;v%a  
  { =28H^rK{  
public : ?9okjLp1n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D}/.;]w<[&  
  // all the operator overloaded gx9sBkoq5D  
} ; KA{DN!  
GvtI-\h]  
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。 ?$&rC0 t  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: <l s/3!  
T(Gf~0HYF  
template < typename Right > IV#f}NrfD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j#>![km Mu  
  { xr3PO?:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]B'  
} w[vIPlSdS  
WHavz0knf[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K]*ERAfM%m  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !J(,M)p!  
LmdV@gR  
template < typename T >   struct picker_maker [_G0kiI}W"  
  { VP[!ji9P   
typedef picker < constant_t < T >   > result; )w?$~q  
} ; im[gbac  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4qcIoO  
  { %=O!K>^vt<  
typedef picker < T > result; 4^}PnU7z  
} ; ef ;="N  
!4cdP2^P  
下面总的结构就有了: OxGCpbh*7o  
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。 G:ngio]G0  
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。 Z5a@fWU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1% %Tm"  
至此链式操作完美实现。 7Bd_/A($  
kL2sJX+  
nln[V$   
七. 问题3 HZ4 ^T7G  
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。 _7H J'  
OiEaVPSI;  
template < typename T1, typename T2 > )g^Ewzy^X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ly5L-=Xb  
  { l hp:.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $ rnr;V  
} q8v!{Os+#  
Y6;9j=[  
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: G'C^C[_W  
SLA~F?t  
template < typename T1, typename T2 > %= ;K>D  
struct result_2 :@A;!'zpL  
  { /[dAgxL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?+tZP3'  
} ; TmAb! Y|F  
19`0)pzZ*P  
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? JN-8\ L  
这个差事就留给了holder自己。 ' *C)S  
    \eN/fTPm  
0DT2qM[,  
template < int Order > 1vudT&  
class holder; <$6E r  
template <> n:)Y'52}  
class holder < 1 > {X"]92+  
  { x)mC^  
public : 9Bw5 t@  
template < typename T > w~?eX/;  
  struct result_1 r_RTtS#  
  { . L%@/(r  
  typedef T & result; T )]|o+G  
} ; v!C+W$,T  
template < typename T1, typename T2 > yvwcXNXR@  
  struct result_2 o[6"XJ  
  { L(S.  
  typedef T1 & result; ^P`'qfZ  
} ; =B%e0M  
template < typename T > p}X87Zq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const - $/{V&?t  
  { ,Gx=e!-N5  
  return (T & )r; "g[UX{L  
} _I5+o\;1  
template < typename T1, typename T2 > gcF><i6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BEx^IQ2  
  { - & r{%7  
  return (T1 & )r1; 9DE)5/c`v  
} l6Bd<tSH  
} ; Bn:sN_N  
>;?97'M  
template <> <2A'   
class holder < 2 > 7^X_tQf  
  { W4a20KM2  
public : 9oz)E>K4f  
template < typename T > K#m o+n5-;  
  struct result_1 n K=V`  
  { L]")TQ  
  typedef T & result; 4`]1W,t  
} ; 1_]l|`Po  
template < typename T1, typename T2 > e|y~q0Q$  
  struct result_2 w Vmy`OV/  
  { nzDY!Y  
  typedef T2 & result; mn` Ae=  
} ; HEN9D/O=  
template < typename T > U %l{>*q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a@1gMZc*  
  { \C|06Bs $  
  return (T & )r; e0 EJ[bG  
} F4Z0g*^x  
template < typename T1, typename T2 > ,/9|j*9H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Jq)k?WS  
  { vj0?b/5m  
  return (T2 & )r2; >?<d}9X  
} Xw5" JE!.  
} ; i[J',  
%R>MSSjvr  
VvKH]>*  
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> >。 `#U6`[[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +__Rk1CVh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S0yT%V  
na)ceN2h  
return l(i, j) = r(i, j); T94$}- 5/)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  1qF.0  
XwMC/]lK<  
  return ( int & )i; 1cega1s3xR  
  return ( int & )j; qsx1:Ny 1  
最后执行i = j; ktRdf6:~  
可见,参数被正确的选择了。  VVY\W!  
\ 3N#%  
3iTjM>+>  
4F?1,-X  
qZG >FC37  
八. 中期总结 [ Ma9  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ]W,g>91m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m\=u/Zip  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gE~31:a^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !5-[kG&  
`R^VK-=C  
=|/b[Gd(  
I%`2RXBt3^  
K9=_}lS@'  
M#m7g4*L!  
九. 简化 % e(,PL  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 7 &Aakl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gK'MUZ()  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: rOGJ%|%(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gu!A:Q  
  +-*/&|^等 N8TO"`wdbs  
2. 返回引用。 8:bNFgJD  
  =,各种复合赋值等 j? A +qk  
3. 返回固定类型。 XijQ)}'C3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I( e>ff  
4. 原样返回。 ';%g^!lM a  
  operator, WjB[e>  
5. 返回解引用的类型。 W%o){+,  
  operator*(单目) +nuQC{^>  
6. 返回地址。 V<7Gd8rDMM  
  operator&(单目) 4=Zlsp  
7. 下表访问返回类型。 _1~Sj*  
  operator[] ` {p5SYj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &knnWm"  
  operator<<和operator>> ]jYM;e  
>J1o@0tk  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 _%]H}N Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %M`&}'6'  
P?F:x=@'|  
template < typename Left > !8$}]uWP  
struct value_return moGbBkO  
  { {)M4h?.2  
template < typename T > }`(k X]][  
  struct result_1 =|V3cM4'  
  { shB(kb{{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @?U5t1O<  
} ; @tA.^k0`  
S^u!/ =&  
template < typename T1, typename T2 > v3p..A~XZ.  
  struct result_2 iX28+weH  
  { ':=C2x1d|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; t65!2G"<  
} ; \ gN) GR  
} ; |w5#a_adM  
VF-d^AGt  
h$!qb'|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vR,'':  
fjb2-K  
下面我们来剥离functor中的operator() )UeG2dXx7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {D@y-K5  
`e bB+gI  
return l(t) op r(t) DEBgb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vlD]!]V:h  
return op l(t) TsD >m  
return op l(t1, t2) I6\3wU~).  
return l(t) op <j>@Fg#q  
return l(t1, t2) op ,-Na'n  
return l(t)[r(t)] B@4#y9`5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ch&r.  
8P 8"dN[  
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: $#!~K2$  
单目: return f(l(t), r(t)); YANEdH`d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); IO+z:D{  
双目: return f(l(t)); U;31}'b  
return f(l(t1, t2)); bMZ0%(q  
下面就是f的实现,以operator/为例 OjHBzrK  
o.Q9kk? L  
struct meta_divide PQK_*hJG"  
  { dx~Wm1  
template < typename T1, typename T2 > Kk,->q<1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;?rW`e2  
  { +0OQ"2^&  
  return t1 / t2; {`'b+0[;@  
} 5q<kt{06\  
} ; JsC0^A;fM  
5*CwQJC<  
这个工作可以让宏来做: 0\m zGfd  
Q -+jG7vT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,iyIF~1~#>  
template < typename T1, typename T2 > \ ]:njP3r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0MOAd!N  
以后可以直接用 ; ^$RG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B}Qo8i7 z  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \8pbPo=x  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) g/E;OcFaO  
@EQ{lGpU3  
23>?3-q  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 B[$e;h*Aw[  
g (~&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D"hiEz  
class unary_op : public Rettype yF:fxdpw  
  { aZ'p:9e  
    Left l; xnLfR6B  
public : 8177x7UG2[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e D}Ga4  
4ldN0 _T5  
template < typename T > R[Rs2eS_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,To ED  
      { Mk?9`?g.  
      return FuncType::execute(l(t)); zh6so.  
    } ~UnfS};U  
6B 8!2  
    template < typename T1, typename T2 > 8_uDxd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #y?z2 !  
      { "[%NXan  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j}|6k6t  
    } <D=%5 5  
} ; z/TRqD  
<I>q1m?KN  
C$5v:Fk  
同样还可以申明一个binary_op ;HC"hEc!  
83dOSS2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /v8qT'$^  
class binary_op : public Rettype 6e*J Cf>  
  { Y,a.9AWw)  
    Left l; ^mGTZxO  
Right r; _V;J7Vz  
public : wjl? @K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Kb}N!<Z*  
4b#YpK$7U  
template < typename T > i"b*U5k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y8d%L;b[D  
      { YONg1.^!(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); { sZrI5   
    } kN_LD-  
h$k(|/+  
    template < typename T1, typename T2 > T7,tJk,(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^a(q7ZfY  
      { u]}Xq{ZN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); W=DQ6.   
    } &@RU}DnvM&  
} ; ^cY5!W.q8  
DJ\lvT#j  
5E%W;$3Pb  
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 HiWZ?G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :\>UZ9h #  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5p~Z-kU&  
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。 B<o i,S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ywni2-)<  
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。。。 3w-0v"j U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 mF_/Rhu  
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) $q+7 ,,"  
下面是修改过的unary_op -H]svOX  
$Fn# b|e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8xNKVj)@  
class unary_op mr;WxxO5  
  { LWW0lG!_F  
Left l; |.,y M|  
  %=| I;kI?  
public : L4dbrPE*0  
5/(Dh![l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v\<`"  
:s4CWE d  
template < typename T > A*$vk2VWw  
  struct result_1 wM|-u/9+  
  { ?GFVV->i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -wO`o<  
} ; # ><.zZ  
Ao,lEjNI  
template < typename T1, typename T2 > fpzTv3D=I  
  struct result_2 L'c4 i[~s  
  { & z?y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u-?&~WA  
} ; a E#s#Kv   
X4o8  
template < typename T1, typename T2 >  l[ L{m7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i#C?&  
  { 6=zme6D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); kAAz|dhL-  
} h\yYg'CC  
^EB}e15"  
template < typename T > 5tf/VT   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZJx:?*0a  
  { Q8P;AN_JS  
  return OpClass::execute(lt(t)); "c}b qoN  
} vzVl2  
6h5*b8LxA  
} ; YX~H!6l  
*d%m.:)N  
]2( %^#qBG  
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 l\S..B +  
好啦,现在才真正完美了。 KsHMAp3  
现在在picker里面就可以这么添加了: rVz#;d!`z  
%7{6>6%  
template < typename Right > L 5>>gG ,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2\7]EW  
  { F<I-^BY)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7igrRU#1%  
} alq>|,\x  
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。 I5-/K VWb  
K r9 @  
;z&p(e  
6#.R'O  
l lQ<x  
十. bind Hiq9Jn uv(  
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。 mxXQBmW  
先来分析一下一段例子 pa.W-qyu  
wK,t q  
h5Z%|J>;0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (g   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YAO.Ccz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 44n^21k  
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。 uD+;5S]us  
我们来写个简单的。 V57^0^Zp`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MRiETd"  
对于函数对象类的版本: ysSEgC3  
Q:%gJ6pa  
template < typename Func > <8H`y(S  
struct functor_trait [jafPi(#g  
  { c|I{U[(U  
typedef typename Func::result_type result_type; xOS4J+'s@  
} ; V+E2nJ  
对于无参数函数的版本: ost~<4~  
|vGz 1jLV  
template < typename Ret > >SccoI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H1q>UU:  
  { AN^;~m^  
typedef Ret result_type; K}Aaflq  
} ; (=7e~'DC  
对于单参数函数的版本: ZZ4W?);;  
cnI!}Bu  
template < typename Ret, typename V1 > _7 n+j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >WDb89kC=  
  { q~a6ES_lA  
typedef Ret result_type; &ts!D!Hj  
} ; '!Q[+@$  
对于双参数函数的版本: 5<&<61[A  
8p PAEf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > qG~O] ($  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V-t!  
  { d]+g3oy `  
typedef Ret result_type; 3{ `fT5]U  
} ; u0N1+-6kr+  
等等。。。 6n<:ph,h;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _< xU"8b"5  
xH*OEzN  
template < typename Func > Ff.gRx  
struct func_return GT* \gZ  
  { GXa-g-d  
template < typename T > [<bfwTFsl  
  struct result_1 /SZsXaC '  
  { F%L^k.y$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b PiJCX0d  
} ; tz2`X V{  
='YR;  
template < typename T1, typename T2 > fNQ.FAK":  
  struct result_2 fU$zG"a_  
  { xpUaFb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -<qci3Ba}  
} ; U JY`P4(  
} ; \u:xDS(  
\O@,v0?R  
:h?Zg(l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 RaG-9gujI  
YW}1Mf=_  
template < typename Func, typename aPicker > z[V|W  
class binder_1 .LdLm991,Y  
  { t[7YMk  
Func fn; m &s0Ub  
aPicker pk; =XyK/$  
public : fMd]P:B  
)7:2v1Xr]  
template < typename T > .}2^YOmd  
  struct result_1 C$Ldz=d  
  { |f.=Y~aY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  Trm)7B*  
} ; 9fyk7~ V  
Fj -mo>"  
template < typename T1, typename T2 > <?QY\wyikz  
  struct result_2 6]7iiQz"H  
  { omY%sQ{)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <(;"L<?D<C  
} ; s +^YGB  
mJ[LmQ<:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'V .4Nhd  
Spt[b.4mF  
template < typename T > :,6dW?mun6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \2pJ ]  
  { USJ4qv+-  
  return fn(pk(t)); r(0I>|u  
} Pa%XLn'5  
template < typename T1, typename T2 > , )u}8ty3j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7DXT1+t  
  { wE;??'O'l  
  return fn(pk(t1, t2)); @C7#xGD  
} ,NPU0IDG>  
} ; " #_NA`$i  
K4snp u hC  
hPP+lqY[  
一目了然不是么? _~fO8_vr  
最后实现bind v`bX#\It  
'l)@MX bGL  
(Sv7^}j  
template < typename Func, typename aPicker > x]J{EA{+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) XBdC/DM[  
  { No!P?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y2o?a6`  
} !nC Z,  
B$_F)2%m;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 l&^9<th  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 DTI+VY .W^  
^s_E|~U  
十一. phoenix 1DN,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qdjRw#LS^q  
j"yL6Q9P  
for_each(v.begin(), v.end(), v5RS<?o  
( _LxV)  
do_ Yk6fr~b  
[ 's(0>i  
  cout << _1 <<   " , " WOz dYeeG  
] aG?'F`UQ  
.while_( -- _1), 0&$e:O'v  
cout << var( " \n " ) b8feo'4Z   
) jrvhTej  
); av&dGsFP  
9Or3X/:o  
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: `3*>tq  
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 w1h07_u;v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "u3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >/ECLP  
'h([Y8p{  
v$owG-_><  
template < typename Cond, typename Actor > --dGN.*xb4  
class do_while /Vg R[  
  { mv)M9c,`  
Cond cd;  Xb&r|pR  
Actor act; qd%5[A  
public : P)tXU  
template < typename T > U"<Z^)  
  struct result_1 Bz }Kdyur  
  { hSQ P '6  
  typedef int result_type; gPd:>$  
} ; jgVra*   
X CDHd ?Ld  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} plv"/KJM  
tQF7{F-}  
template < typename T > k$7-F3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W#8qhmt  
  { L/c$p`-  
  do q;}^Jpb;  
    { t&ztY] qh  
  act(t); x EOR\(Z^  
  } 7"Zr:|$U  
  while (cd(t)); e*jn7aya  
  return   0 ; ]9]3=;b>  
} ghx8dX}  
} ; fc+P`r  
?A8Uf=  
4&R\6!*s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). POtDge  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Z=L' [6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 49@ pA-  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 N?p9h{DG  
下面就是产生这个functor的类: |rq~.cA  
Qo0okir  
o%+K S5v!  
template < typename Actor > d_QHm;}Cx  
class do_while_actor 6<(HT#=#  
  { (|I0C 'Ki  
Actor act; ;^=eiurv  
public :  bXQ(6P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  4O[5,  
k(3 s^B  
template < typename Cond > uY5f mM9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; aL-V9y  
} ; QtW5; A-h  
/ZvNgaH5M  
hOO)0IrIM*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~g;(` g  
最后,是那个do_ t/u$Ts  
Bb}JyT  
@:oMlIw;  
class do_while_invoker s<sqO,!  
  { L&Qdb xn  
public :  UY+~,a  
template < typename Actor > +VAfT\G2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const * ,_Qdr^F  
  { nx $?wxIm  
  return do_while_actor < Actor > (act); X. UN=lu  
} hkRv0q.'  
} do_; Ipb 4{A&"\  
U :J~O y_Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? hh|'Uq3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `Rm2G  
最后来说说怎么处理break和continue j0kEi+!TVq  
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。 B>o #eW  
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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