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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +\chHOsw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [^f`D%8o  
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, QNFrkel  
VuW19-G  
~Y[1Me  
QCw<* Id+  
  class filler U"]i.J1  
  { [-ecKPx  
public : v( B4Bz2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o ++Hdvai  
} ; C7PiuL?  
l ,.;dw  
XjbK!.  
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: 6"(&lK\^  
PYe>`X?  
f9$q.a*  
)FLpWE"e-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O"Q=66.CR  
[geY:v_B  
Pt+_0OsR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kn.z8%^(  
 M > <   
V*~5*OwB  
.9ne'Ta  
二. 战前分析 *#_jTwQe  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 S0`*  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 K]l) z* I  
plq\D.C  
14R))Dz"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r[~$  
  /* --------------------------------------------- */ y8@!2O4  
vector < int *> vp( 10 ); sBwgl9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ih0GzyU*4  
/* --------------------------------------------- */ ` g~-5Z~J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AXCJFqk;  
/* --------------------------------------------- */ J,7\/O(`A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %y q}4[S+o  
  /* --------------------------------------------- */ :?J$ +bm}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ' e@}N)IX  
/* --------------------------------------------- */  a4yU[KK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); NO1PGen  
s5HbuyR^  
7^F?key?  
LFC k6 R  
看了之后,我们可以思考一些问题: >+r2I%  
1._1, _2是什么? vh C"f*  
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。 tdm /U  
2._1 = 1是在做什么? VbjFQ@[l!  
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。 Evc 9k  
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。 2-4%h!  
oaHBz_pg  
~EBZlTN  
三. 动工 *K;~V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2+.m44>Ti  
z!%}0  
e#wn;wo?  
$f+9svq  
template < typename T > bpzA ' g>  
class assignment  x^"OH  
  { Vk"QcW  
T value; |Bid(`t.  
public : 0czy:d,M%  
assignment( const T & v) : value(v) {} LYX+/@OU2  
template < typename T2 > "7g: u-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qv:WC TAn  
} ; SO)??kQ{U  
2+enRR~  
h5JXKR.1]c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ll#PCgIm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S(Pal/-"  
;8@A7`^  
o|+tRl  
F~B8XUa3  
  class holder Wq4?`{  
  { pr2d}~q4{  
public : ,Y*f]  
template < typename T > &^EkM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X7G6y|4;w  
  { ,O2F}5|;  
  return assignment < T > (t); ;23F8M%wH  
} /mb| %U]~  
} ; V;m3=k0U  
^^Ius ]  
,MLPVDN*D  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: G~JQcJFj  
TzOf&cs/r  
  static holder _1; tFGLqR%/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 it.l;L_nW  
`27? f$,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Kl* ##qw!  
而不用手动写一个函数对象。 Y/ `fPgE  
G/y< bPQ  
GXAcy OV  
3laSPih[.  
四. 问题分析 PtHT>  
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。 u$0>K,f  
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。 8S0)_L#S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 w4OVfTlN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K46\Rm_:B;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .JzO f[g5  
6ul34\;  
五. 问题1:一致性 pY2nv/  
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?|  6} 9A0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 O:#to  
m,pDjf  
struct holder $oNkE  
  { !v^D j']  
  // K1Tzy=Z9j  
  template < typename T > os>|LPv4  
T &   operator ()( const T & r) const 9TF[uC)-2  
  { W4N$]D=  
  return (T & )r; 8]0^OSS  
} rO-Tr  
} ; ?Z;knX\?J  
DzYno -]A]  
这样的话assignment也必须相应改动: 9gFC]UVWh  
#i~.wQ $1  
template < typename Left, typename Right > )wKuumet  
class assignment TPkm~>zD.  
  { xT@\FwPr  
Left l; nI 6`/  
Right r; ^,?]]=mE  
public : [P[syi#]t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Bdq/Ohw|!  
template < typename T2 > 7_JK2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W2n%D& PE  
} ; "xh]>_;&'  
W nVX)o  
同时,holder的operator=也需要改动: 2LgRgY{Bl  
~oOOCB  
template < typename T >  yXDf;`J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c=ZX7U  
  { E;h#3 B9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s|q B;  
} N&=,)d~M  
-8-Aqh8|  
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。 ^7(zoUn:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 aeSXHd?+(  
FO*Py)/rX  
return l(rhs) = r; Nf3L  
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。 /P,J);Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )2\6 Fy0S  
N 4Dyec\  
template < typename Tp > *iYs,4  
class constant_t &359tG0@P  
  { [u~#F,_ow  
  const Tp t; 6N]v9uXZ  
public : #w#B'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lT*Hj.  
template < typename T > L!5%;!>.P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vK|d P3  
  { >V NMQ  
  return t; O10h(Wg  
} #.) qQ8*(  
} ; /\2s%b*  
3C.bzw^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P_w+p"@m  
下面就可以修改holder的operator=了 w2Pkw'a{  
-[ F<u  
template < typename T > N>VA`+aFR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n- p|7N  
  { Cgt{5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y0U:i.)  
} p=eSHs{>A  
M,6m*  
同时也要修改assignment的operator() (/c9v8Pr(7  
U{HJNftdpm  
template < typename T2 > sHKT]^7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ca-|G'q  
现在代码看起来就很一致了。 1J^{h5?lU  
]_j{b)t  
六. 问题2:链式操作 (]rtBeT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5&6S["lt  
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。 c^I_~OwaE  
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。 voCQ_~*)9  
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。 DN!:Rm uc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YwEXTy>0  
)x#^fN~ 7`  
template < typename T > \Z<' u;  
struct result_1 J,k9?nkY /  
  { a&|aK+^8;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6EJ,czt(  
} ; Q;SMwCB0M  
HJM-;C](  
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: ]*Zg(YA  
jF{zcYU  
template < typename T > ,D>$N3;  
struct   ref jFnq{L t  
  { 9V("K  
typedef T & reference; l[.RnM[v  
} ; 6wfCC,2  
template < typename T > i9uJ%nd:  
struct   ref < T &> T[L  
  { HBeOK  
typedef T & reference; 9aYCU/3  
} ;  H 2\KI(  
;L++H5Kz6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;E(%s=i  
BY72fy#e  
template < typename T > |h@'~c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 79=w]y  
  { o|(-0mWBQA  
  return l(t) = r(t); ~ 8RN  
} (Z;-u+ }.  
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。 Q]A;VNx  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O$LvHv!  
[@_}BZk  
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 !ai, \  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g#T8WX{(V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :J5xO%WA(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \XhzaM   
最后的布局是: S2h?Q $e3  
                Add S~/zBFo-  
              /   \ {w1sv=$+  
            Divide   5 :dLfM)8}  
            /   \ ;}ileL Tl  
          _1     3 O3PE w4yA  
似乎一切都解决了?不。 2D,9$ 0k_]  
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。 FhHcS>]:.  
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。 V)oUSHillH  
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: 98x]x:mgI_  
c7E=1*C<  
template < typename Right > Z>{3t/`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -P^ 6b(  
Right & rt) const gyondcF  
  { 1zl6Rwk^o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6$lj$8\  
} 4&2aJ_ 2 y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &+u) +<&;(  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 *am.NH\  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 F$N"&<[c  
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。 :)SLi  
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。 0j F~cV  
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? !g-|@W  
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: %tT&/F  
5^~%10=  
template < class Action > |x3.r t  
class picker : public Action Gcna:w>6d  
  { qe8dpI;  
public : }E+#*R3auB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K1AI:$H  
  // all the operator overloaded G>qzAgA  
} ; GNlP]9wX  
w(zlHj  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 S~.:B2=5K  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: nb9qVuAGU  
^w/_hY!4/  
template < typename Right > qM~ev E$%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const SxdH %agM  
  { /pt%*;H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \cP\I5IW:s  
} 8%nb1CA  
.^6"nnfA#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2;VggPpT  
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。 Z?kLAhy!  
C: @T5m  
template < typename T >   struct picker_maker . T6fPEb  
  { q$(@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L1 1/XpR  
} ; (iXo\y`z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N:[22`NP  
  { eZ#nZB  
typedef picker < T > result;  m_LW<'  
} ; i Tg?JoE2  
EbZRU65J}O  
下面总的结构就有了: s-!Bpr16o0  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Av:5v3%  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 {{7%z4l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %]S~PKx  
至此链式操作完美实现。 2It$ bz  
_h", ,"p#o  
g} 7FR({b  
七. 问题3 yJkERiJV  
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。 +P2f<~  
X YO09#>&  
template < typename T1, typename T2 > &^KmfT5C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]PJb 9$f2  
  { UE^_SZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;+t~$5  
} ~$-Nl  
Fsv:SL+5  
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: c+|,q m  
!VUxy  
template < typename T1, typename T2 > AQ:cim `  
struct result_2 0hnTHlk  
  { :SjTkfU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;$gZ?&  
} ; phr6@TI  
1:%HE*r  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? /R7qR#  
这个差事就留给了holder自己。 }<6xZy  
    Xo]QV.n  
m&(yx| a4+  
template < int Order > |d\ rCq >  
class holder; l ps 6lnh  
template <> (,<&H;,8  
class holder < 1 > {-;lcOD  
  { *$mDu,'8  
public : oace!si  
template < typename T > lX$6U| !  
  struct result_1 3#o!K  
  { 8@S7_x  
  typedef T & result; F[uy'~;@  
} ; |y=;#A  
template < typename T1, typename T2 > HO%atE$>  
  struct result_2 bkk1_X  
  { jkw:h0hX  
  typedef T1 & result; <+ 0cQq=2  
} ; +Gv{Apd"  
template < typename T > ,b!!h]t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &(a#I]`9M  
  { +^1E0@b%  
  return (T & )r; ^{\gD23  
} 7DaMuh~<  
template < typename T1, typename T2 > e]R`B}vO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \-3\lZ3qj  
  { D5x }V  
  return (T1 & )r1; 0T-y]&uo  
} qd\5S*Z1  
} ; Cj^:8 ?%  
Gu} `X23  
template <> `|@#~  
class holder < 2 > A;VjMfoB  
  { &Ohm]g8{2  
public : FRa@T N/Ic  
template < typename T > P9h]B u  
  struct result_1 uJ ;7]  
  { ue8Cpn^M  
  typedef T & result; z*?-*6W  
} ; $OOZ-+8  
template < typename T1, typename T2 > vpR^G`/  
  struct result_2 $t.i)wg +  
  { ^3B)i=  
  typedef T2 & result; &<8Q/m]5  
} ; H{Tt>k  
template < typename T > |Y#KMi ~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {.c(Sw}Eo  
  { *h6Lh]7  
  return (T & )r; g}HB|$P7  
} #>~<rcE(  
template < typename T1, typename T2 > ?Ne@OMc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =\CJsS.  
  { H}G=%j0  
  return (T2 & )r2; $B6CLWB  
} @pq#?  
} ; *xm(K +j  
*=UxX ] 0y  
Pp-\#WJ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 E+wd9/;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f4.k%|]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lR] z8 &  
g$C-G5/bjD  
return l(i, j) = r(i, j); D5]4(]k&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c32IO&W4  
.Cv0Ze  
  return ( int & )i; ;M,u,KH)/  
  return ( int & )j; IHqY/j  
最后执行i = j; +-_71rJc.  
可见,参数被正确的选择了。 -"J6 |Y#8  
="E^9!  
3I!xa*u  
cI}qMc  
e1Kxqw7  
八. 中期总结 V=yRE  
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: ::13$g=T9s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2kg<O%KA`c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :|hFpLt  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +B^(,qKMN  
]L0GIVIE  
b~F(2[o  
}6/L5j:+  
?v-Y1j  
jG($:>3a@  
九. 简化 D(3\m)  
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。 jDI)iW`P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8#%Sq=/+M  
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: Nxk3uF^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4o,%}bo&  
  +-*/&|^等 v(ABZNIn  
2. 返回引用。 Nda,G++5(  
  =,各种复合赋值等 $@m)8T  
3. 返回固定类型。 ;8WgbR)ZLU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) qyXx`'e  
4. 原样返回。 !'uLV#YEZ  
  operator, >r Nff!Ow  
5. 返回解引用的类型。 ^X2U A{  
  operator*(单目) u{%gB&nC  
6. 返回地址。 BR8W8nRb  
  operator&(单目) $HjKELoJ<  
7. 下表访问返回类型。 ?Y6MC:l<  
  operator[] om3$=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -rE_pV;  
  operator<<和operator>> } sTo,F$  
u<8 f ;C_  
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。 {"<6'2T3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ml7nt 0{  
yX:A?U  
template < typename Left > 9G8n'jWyY  
struct value_return cY/!z  
  { jO'+r'2B9  
template < typename T > 3/ sKRU  
  struct result_1 x+~IXi>Ig  
  { |12Cg>;j*n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g@WGd(o0)  
} ; ">b~k;M?  
8?qEv,W  
template < typename T1, typename T2 > 1_JxDT,=>  
  struct result_2 wg6![Uh  
  { Lo, z7"8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; hK=\O)  
} ;  ESOuDD2<  
} ; <0[{Tn  
<:#O*Y{  
1VW;[ ocQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait AF{k^^|H  
>`rK=?12<  
下面我们来剥离functor中的operator() }qUNXE@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6 bL+q`3>  
7?6?`no~JJ  
return l(t) op r(t) )k5lA=(Yr+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /a7tg+:  
return op l(t) ,e"A9ik#  
return op l(t1, t2) yQwj [  
return l(t) op c"aiZ(aP  
return l(t1, t2) op j!r 4p,  
return l(t)[r(t)] Ph&AP*Fq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bH7[6#y$  
`!MyOI`qS  
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: mT57NP  
单目: return f(l(t), r(t)); iQ= %iou  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); AYHfe#!  
双目: return f(l(t)); s PNX)  
return f(l(t1, t2)); DbSl}N;  
下面就是f的实现,以operator/为例 k*bfq?E a  
G~ZDXQ>5CP  
struct meta_divide 7I;Give{  
  { H) g:<  
template < typename T1, typename T2 > #8;|_RU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {8M=[4_`l  
  { 7e&R6j  
  return t1 / t2; { .KCK_ d  
} *[*E|by  
} ; p},6W,f  
hq9b  
这个工作可以让宏来做: yhr\eiJ@6  
7 q<UJIf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )>LQ{ X.  
template < typename T1, typename T2 > \ ]Jj\**  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9GS<d.#Nvc  
以后可以直接用 "Kk3#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) L1u  
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 Auhw(b>}TW  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) w<_.T#  
fys@%PZq  
VVuL+i  
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 #bPio  
p$}iBk0B(z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -@ #b<"1  
class unary_op : public Rettype <[xxCW(2  
  { GY4 :9Lub7  
    Left l; p7(xk6W  
public : e , zR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <FH3 ePz  
bG +p  
template < typename T > '#<?QE!d2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \()\pp~4  
      { z Q NL){  
      return FuncType::execute(l(t)); &0TOJ:RP  
    } rWbuoG+8  
!lE (!d3M  
    template < typename T1, typename T2 > pTZPOv#?Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0CY_nn#3  
      { %" $.2O@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #{(?a.:  
    } P,!W\N%3  
} ; D8_m_M| P  
x Mtl<Na   
?n/:1LN,  
同样还可以申明一个binary_op %iIryv;  
_jef{j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KtHh--j`  
class binary_op : public Rettype D_O%[u}  
  { I"3Qdi  
    Left l; ?)Lktn9%  
Right r; 5(>m=ef"  
public : lfu1PCe5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xk86?2b{)  
mKZ?H$E%%  
template < typename T > EA75 D&>I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _6qf>=qQ`"  
      { 6KhHS@Z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); GZQ)Tz R  
    } J),7ukLu^  
r4NI(\gU  
    template < typename T1, typename T2 > 5 d|*E_yu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %'`Dd  
      { 'jcDfv(v<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {AIP\  
    } RrLQM!~  
} ; 5<4njo?k  
N!;Y;<Ro_  
E?z 3&C  
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 6fPuTQ}fY>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,e>C)wq;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i>T{s-3v  
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。 I Jq$GR  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^/R@bp#<  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 -'{ioHt&X/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jD_(im5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) KK]AX;  
下面是修改过的unary_op 9`.b   
8nES=<rz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yqlkf$?  
class unary_op "eI-Y`O,  
  { j3`:;'L  
Left l; H` Q_gy5Z(  
  a%ec: %  
public : 7H[#  
n5UcivyX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N&S :=x:$S  
3w {4G<I  
template < typename T > 0Qw?.#[9  
  struct result_1 &4"(bZ:LO  
  { N3vk<sr@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \I#lLP  
} ; UN| "D]>/  
]ZO^@sH  
template < typename T1, typename T2 > !i_5Xc H  
  struct result_2 lhQ*;dMj%"  
  { aChY5R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lqqY5l6j  
} ; ReKnvF~  
D8`,PXtV  
template < typename T1, typename T2 > zfi{SO l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }'kk}2ej`  
  { E_WiQ?p   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0plRsZ}  
} k6[t$|lMy  
wi*Ke2YKP  
template < typename T > Jd1eOeS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sXoBw.^Ir_  
  { 2c0eh-Gf  
  return OpClass::execute(lt(t)); "TtK!>!.  
} a+\ Gz  
~<v`&Gm?"  
} ; M%&`&{  
}kL% l  
q7 Uu 8JXF  
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 }}t"^ms  
好啦,现在才真正完美了。 BT d$n!'$n  
现在在picker里面就可以这么添加了: j(nPWEyJM  
56?U4wj7{  
template < typename Right > #: ' P3)&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !6<2JNf  
  { ^N Et{]x  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]o,)#/' $  
} s_`wLQ7e  
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。 7jts;H=  
An]*J|nFIY  
W'gCFX  
pPQ]#v  
'O\K Wj{  
十. bind z_JZx]*/  
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。 8qS)j1.!  
先来分析一下一段例子 1%EY!14G+  
?_<ZCH  
:Oq!.uO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'kW`62AX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7 hnTHL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F;q I^{m2  
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。 .^JID~<?#  
我们来写个简单的。 > )#*}JI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pk;bx2CP8  
对于函数对象类的版本: 0" R|lTYq  
ynP^|Ou  
template < typename Func > rK=[&k  
struct functor_trait Wt8;S$!=R  
  { LfgR[!  
typedef typename Func::result_type result_type; dhm ;  
} ; A FfgGO  
对于无参数函数的版本: ?1PY]KNaK  
NTAPx=!1*  
template < typename Ret > ZP%^.wxC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5r zB "L  
  { X*S|aNaLWW  
typedef Ret result_type; C8&)-v|  
} ; @ULr)&9  
对于单参数函数的版本: XHpoaHyx  
Fzu"&&>0$  
template < typename Ret, typename V1 > [gv2fqpP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;PS [VdV  
  { dC,F?^  
typedef Ret result_type; uu#ALB Jm  
} ; zKiKda%)  
对于双参数函数的版本: {Qw,L;R  
IUu[`\b=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w:N\]=Vh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &,)9cV /  
  { !(SaE'  
typedef Ret result_type; 2d$hgR#v  
} ;  ZfvFs  
等等。。。 uE5kL{Fv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy rxa8X wo8  
_HGDqj L  
template < typename Func > MHxv@1)K|Y  
struct func_return i$og v2J  
  { .4KXe"~E  
template < typename T > ~=0zZTG  
  struct result_1 4|++0=#D$  
  { /5yW vra  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N{Is2Ia  
} ; 5,?9#n\E,  
kv (N/G  
template < typename T1, typename T2 > /1MO]u\  
  struct result_2 -u{k  
  { Q'Q+mt8u5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |n6nRE wW  
} ; vaK$j!%FE  
} ; ND21;  
'{OZ[$E  
}GGFJ"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G3?8GTH  
dnNc,l&g  
template < typename Func, typename aPicker > PJ #uYM  
class binder_1 y@_4OkR@  
  { t5eux&C  
Func fn; IOIGLtB  
aPicker pk; ;TaT=%  
public : H%])>  
O'idS`   
template < typename T > {W0]0_mI(  
  struct result_1 % ;6e@U}  
  { yiI&>J))  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qvYw[D#.  
} ; gCwg ;c-  
Z,u:g c+*  
template < typename T1, typename T2 > ld2 \/9+n  
  struct result_2 2I>CA [qp  
  { k# &y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >_&+gn${  
} ; L"('gc!W  
gL}K84T$S  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} roRZE[ya  
}A2@1TTPX  
template < typename T > g7d)YUc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6o,, w^  
  { fNB*o={r|  
  return fn(pk(t)); k92189B9j/  
} PU-;Q@< E  
template < typename T1, typename T2 > U15Hq*8Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yY,.GzIjCj  
  { YjG0: 9  
  return fn(pk(t1, t2)); l<qxr.X  
} $9ON 3>  
} ; /wvA]ooT  
nTYqZlI,  
}-8K*A3  
一目了然不是么? XPX{c|]>.  
最后实现bind IlS{>6  
|4-Ey! P  
;%U`lE0  
template < typename Func, typename aPicker > 1uD}V7_y"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Wje7fv  
  { /?by4v73P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [i&tE.7  
} lUWjm%|  
Q>z0?%B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 B"{CWH O  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %`g qV9a  
6o6m"6  
十一. phoenix Ob(j_{m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^(6.P)$  
4I2ppz   
for_each(v.begin(), v.end(), zM)o^Fn2  
( vguqk!eo4  
do_ |r3eq4$Am  
[ ,@>B#%Nz  
  cout << _1 <<   " , " !X#=Pt[,  
] U>:p`@  
.while_( -- _1), A}oR,$D-  
cout << var( " \n " ) cvc.-7IO  
) G.(9I~!  
); 0 J ANj  
V:l; 2rW  
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: 0eb`9yM  
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 [ 9$>N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;Hm\?n)a  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8BWLi5R[  
Cu9,oU+N  
242lR0#aY  
template < typename Cond, typename Actor > Be}Cj(C  
class do_while HK ;C*;vC%  
  { >r{,$)H0  
Cond cd; 1_<'S34  
Actor act; zzPgLE55  
public : ..n-&(c32  
template < typename T > N-vr_4{g  
  struct result_1 9BHl 2<&V  
  { &;C|=8eB  
  typedef int result_type; ,9q5jOnk  
} ; PRf2@0ZV  
\d v9:X$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4?d2#Xhs8  
G =lC[i  
template < typename T > -<CBxyZa&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1k "*@Z<  
  { ukhI'alS,  
  do KqB(W ,$  
    { rsiG]o=8  
  act(t); V_Y SYG9f  
  } !QC->  
  while (cd(t)); N!HiQ  
  return   0 ; 'm-s8]-W  
} ~2 =B:;  
} ; 5w{_WR6,  
Jd)|== yD  
H?O*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X;zy1ZH  
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。 }X}fX#[  
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。 ?;}2 Z)  
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。 &4p:2,|r9  
下面就是产生这个functor的类: BcA:M\dK%  
5qUyOkI  
c 8E&  
template < typename Actor > vE&  
class do_while_actor ?1?m4i  
  { T4w`I;&v  
Actor act; ? NVN&zD]  
public : pGUrYik4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C2bN<K  
W!+5}\?  
template < typename Cond > z) Bc91A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _H@S(!  
} ; uvZ|6cM  
"EhA _ =i  
6XB9]it6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "EHwv2Hm>  
最后,是那个do_ oXb}6YC  
[%Y Cupr#  
o^5xCK:Oi2  
class do_while_invoker iQs(Dh=*  
  { dt ;R  
public : H?^Poe(=(  
template < typename Actor > ,9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }J"}poB:  
  { NcFHvK  
  return do_while_actor < Actor > (act); m<TKy_C`  
} x!gu&AA<*  
} do_; _f2(vWCW;J  
Smg,1,=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q=g;TAXZl  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /R@eOl}D  
最后来说说怎么处理break和continue &o:wSe  
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。 sIg{a( 1/  
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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