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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J 2%^%5&0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~[XDK`B  
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, 2<}^m/}  
q[{q3-W  
/km^IH  
B e+'&+  
  class filler {\22C `9t  
  { B]dHMLzl  
public : a9z|ef  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "UVqkw,vt  
} ; DUf=\p6`f  
6Uq@v8mh  
VKy:e.  
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: B`OggdE  
6N(Wv0b $  
{snLiCl  
q@;WXHO0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); f XxdOn.  
sKIWr{D  
j>~^jz:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 uy\< t  
Z!=/[,b  
P\;lH"9  
B&A4-w v  
二. 战前分析 Mt)~:V+:  
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。 5sC{5LJzC  
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 S!8eY `C.  
ghd~p@4  
<lZyUd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AbUPJF"F  
  /* --------------------------------------------- */ 9,Zg'4",d  
vector < int *> vp( 10 ); #6'oor X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \1D~4Gz6}  
/* --------------------------------------------- */ %j=dKd>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d.tjLeY  
/* --------------------------------------------- */ G T#hqt'1x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,(Fo%.j  
  /* --------------------------------------------- */ #*q`/O5n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P, !si#  
/* --------------------------------------------- */ 6XUcJ0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $s.:wc^  
9Q- /Yh  
3 D,PbAd  
'-3AWBWI1  
看了之后,我们可以思考一些问题: qC?J`   
1._1, _2是什么? ]O',Ei^  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ntkTrei ]  
2._1 = 1是在做什么? s<'^ @Y  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 K"Vv=  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 A/RHb^N  
k\|G%0Jw  
<aa# OX  
三. 动工 >i~W$; t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `,H\j?  
sLK J<=0i  
Gm^@lWzG  
Da1BxbDeI  
template < typename T > =[(1u|H 9  
class assignment X;flA*6V  
  { .g DWv  
T value; R'qB-v.  
public : _z\oDd`'  
assignment( const T & v) : value(v) {} qu BTRW9  
template < typename T2 > {%. _cR2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0F=UZf&  
} ; K"VphKvR  
LtbL[z>]  
s4P8PDhz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n l Xg8t^G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment & S_gNa  
,kuJWaUC@  
{"!V&}  
f!ehq\K1k  
  class holder 3  8pw  
  { kt%9PGw  
public : soW.  
template < typename T > )5gcLD/zI  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |\@e  
  { 6kGIO$xJ)  
  return assignment < T > (t); 5+rYk|*D+k  
} (7`goi7M  
} ; 'IBs/9=ZC  
|M#b`g$JO,  
K`* 8 *k{  
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: iN+Dmq5  
j(F%uUpN  
  static holder _1; QZef=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "5Oog<  
4ao oBY$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]Rohf WHX  
而不用手动写一个函数对象。 o,9E~Q'`{  
 dKDtj:  
[' R2$z  
PKT0Drv}c7  
四. 问题分析 >WE3$Q>bi  
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。 y/mxdP w  
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。 Bk a\0+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _X;^'mqf~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Fzh%#z0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9vCn^G%B  
{=IK(H  
五. 问题1:一致性 VE4!=4  
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?| ,=B "%=S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~cy/\/oO  
WRZi^B8 @  
struct holder `GC7o DL  
  { dG.s8r*?M  
  // 3ag*dBbs  
  template < typename T > H)t YxW  
T &   operator ()( const T & r) const <%hSBDG!x  
  { 0z&3jWWY@  
  return (T & )r; pD##lkJr  
} g[*+R9'  
} ; #tN)OZA  
o4o&}  
这样的话assignment也必须相应改动: s#;|8_L M  
cZ \#074u/  
template < typename Left, typename Right > wX8T;bo&  
class assignment jIK *psaV  
  { YKf,vHau  
Left l; T({:Y. A;  
Right r; /u!I2DF  
public : ,d)!&y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vrm[sP  
template < typename T2 > K+dkImkh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } AR`X2m '  
} ; 7A8jnq7m/  
@cAv8i K  
同时,holder的operator=也需要改动: );}k@w fw)  
mj[PKEdkB  
template < typename T > +c/am``  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const go m< V?$  
  { Dk&cIZ43  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); );@Dr!H  
} E:4`x_~qQ  
~Lhq7;=H?O  
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。 ~l}rYi>g%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yY4*/w7*j4  
lDe9(5|)Q  
return l(rhs) = r; tq}sXt  
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。 ( Z\OqG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5,I'6$J  
'Z+w\0}@  
template < typename Tp > %lbSV}V)  
class constant_t Ul^/Dh  
  { Z*.fSmT8)  
  const Tp t; R3d>|`) +  
public : T2Z;)e$m_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]G1{@r)  
template < typename T > apF!@O^}y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const AW&HWc~A  
  { I7 pxi$8f  
  return t; bsC~ 2S\o  
} m'KY;C  
} ; y1,L0v$=}  
@y;N u   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l] WV gu  
下面就可以修改holder的operator=了 #w*1 !  
t@ #sKdv  
template < typename T > %O%+TR7Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ED"@!M`1  
  { <>A:Oi3^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a k@0M[d  
} m8rKH\FD}  
g[@Kd  
同时也要修改assignment的operator() 2JYp.CJv  
4wX{N   
template < typename T2 > mwZesSxB_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } XPd>DH(Yc  
现在代码看起来就很一致了。 `i8osX[&p  
a~Sf~ka  
六. 问题2:链式操作 8*6vX!Z|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~7Kqc\/H&I  
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。 r*N:-I~z  
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。 X |.'_6l.  
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。 Id *Gs>4U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jx!)N>  
lInq=  
template < typename T > ro6|N?'  
struct result_1 k[6@\D-  
  { G`ZpFg0Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 00Tm0rY  
} ; sD1L P  
^*`{W4e]  
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: bEV 9l  
Z 7t0=U  
template < typename T > mAhtC*  
struct   ref pL]C]HGv  
  { C.C)&&|X  
typedef T & reference; H4 Ca+;  
} ; >^Klq`"?g=  
template < typename T > a^ <  
struct   ref < T &> ({yuwH?tH  
  { n <6}  
typedef T & reference; LU_@8i:  
} ; ilw<Q-o4(  
KM g`O3_16  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8Z4d<DIJ  
[y\ZnoB  
template < typename T > X1]&j2WR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const W'E!5T^  
  { =5b5d   
  return l(t) = r(t); Vl{CD>$,  
} p/:)Z_  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 D'YF [l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i6-q%%]6  
"FT5]h  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 W8,XSUl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5~<> h~yJ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )-Zpr1kD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6TbDno/!'  
最后的布局是: F@kOj*5,[  
                Add U# ueG  
              /   \ o{4ya jt  
            Divide   5 95_ ?F7}9  
            /   \ SIKy8?Fn  
          _1     3 3I^KJ/)A  
似乎一切都解决了?不。 'X_iiR8n@p  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。  @zEEX9U  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Y$--Hp4   
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: z_*]joL  
JS642T  
template < typename Right > g:q+.6va"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const n>Y3hY  
Right & rt) const RsIEY5Q  
  { Q nDymVF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q =b.!AZy  
} !aeL*`;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;wbQTp2  
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。 z tHGY  
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。 ibl^A=  
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。 }H?8~S =  
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。 O4@Ki4f3A%  
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|h;@j$  
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: NS#qein~i  
%;!@\5$  
template < class Action > zG[fPD  
class picker : public Action K)]7e?:Wu  
  { S6 $S%$  
public : WVftLIJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r[eZV"  
  // all the operator overloaded k*-_CO-h  
} ; 8d-; ;V  
"monuErg&  
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。 1T%Y:0  
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: G#HbiVH9  
0(Vbji  
template < typename Right > Z9i,#/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {v+i!a'+  
  { &s"&rFFO[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wHBkaPO!  
} a { L`C"rJ  
 uw LT$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y` LZ/Tgk  
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。 +N5G4t#.  
UQ$dO2^  
template < typename T >   struct picker_maker @I]uK[qd  
  { la8se=^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Vvm6T@b M8  
} ; Q0gO1 T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _R1UEE3M  
  { ,vrdtL  
typedef picker < T > result; `Vw9j,G  
} ; 3rZFN^  
Nn ?BD4i  
下面总的结构就有了: o2 W pi  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 k)[}3oq  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 en=Z[ZIPO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !Wvzum@5D  
至此链式操作完美实现。 =gGK243  
(u]ft]z,-B  
HoT5 5v!o  
七. 问题3 u z ` H  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 l'&l!D&   
7\"-<z;kK  
template < typename T1, typename T2 > ?p. dc ~tZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .'lc[iI9)d  
  { x&l?Cfvv=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lBR6O!sBP  
} BXa1 [7Z  
N Rcg~Nu  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 6vX+- f  
6O"Vy  
template < typename T1, typename T2 > 'M_8U0k  
struct result_2 `tVBV :4\  
  { 7V4 iPx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MCurKT<pQ  
} ; 1ScfX\ F=  
)P[B!  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? T)3#U8sT  
这个差事就留给了holder自己。 YJuaQxs  
    K>RL  
GL@s~_;T6  
template < int Order > 0+/L?J3  
class holder; 3_fLaf A  
template <> cK(}B_D$  
class holder < 1 > *Sz`=U7n  
  { :B$=Pp1  
public : [_|i W%<`  
template < typename T > J%aW^+O  
  struct result_1 KFA B  
  { ,T|iA/c  
  typedef T & result; UldKlQ8  
} ; kC01s  
template < typename T1, typename T2 > ?b#/*T}ac  
  struct result_2 _L_SNjA_  
  { &m'O :ZS2  
  typedef T1 & result; PX?tD:,[-  
} ; YCh!D dy  
template < typename T > 9`{Mq9J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &VR<'^>  
  { J0@m Ol  
  return (T & )r; +O j28vR  
} To}L%)  
template < typename T1, typename T2 > U(3LeS;mr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PgB=<#9  
  { OMJr.u  
  return (T1 & )r1; ] X%bU*4  
} _]j=[|q 9  
} ; cn<9!2a  
$ n  n4  
template <> xtpD/,2  
class holder < 2 > j[iJo 5  
  { U,RIr8G  
public : +ywWQ|V  
template < typename T > ]K XknEaxl  
  struct result_1 ;f?OT7>kN  
  { ovm*,La)g  
  typedef T & result; dXe763~<  
} ; %04>R'mN  
template < typename T1, typename T2 > Y +HVn0~qz  
  struct result_2 -<ZzYQk^h  
  { (cC5zv*E  
  typedef T2 & result; fN0D\Mu!)b  
} ; w V;y]'  
template < typename T > #xYkG5`lm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ],H%u2GE_  
  { J#Bz )WmR  
  return (T & )r; $N,9 e  
} YlPZa3\  
template < typename T1, typename T2 > YX^{lD1Jj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q/Q^\HTk  
  { tSYeZ~  
  return (T2 & )r2; d@C ;rzR  
} ZJy D/9y  
} ; dH?pQ   
uBl&|yvxB  
:".!6~:2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 tHJ1MDw'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h2=zvD;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;1(OC-2>d  
g=i|D(".  
return l(i, j) = r(i, j); {[r'+=}l\S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Gps  
t:m t9}$d  
  return ( int & )i; 'v6Rd )E\z  
  return ( int & )j; 6TfXz2D'J  
最后执行i = j; E+E5`-V  
可见,参数被正确的选择了。 s Uj#:X  
f8[2$i*cL  
yQou8P=%  
t9 &O0tpe  
JN|<R%hy  
八. 中期总结 &hV;3";  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:  9FWn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tG%R_$*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S1$\D!|1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <9@VY  
M$! 0ikh  
\+cQiN b@  
qn+mlduU  
I]I5!\\&[  
lFc3 5  
九. 简化 HL88  
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。 ?W.Y x7c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2cy{d|c  
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: v7&$(HJ>]L  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?KS9Dh  
  +-*/&|^等 egr@:5QwZ{  
2. 返回引用。 r>z8DX@  
  =,各种复合赋值等 +X Y}-  
3. 返回固定类型。 f3v/Y5)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) NA\,o;ka  
4. 原样返回。 |d{(&s}  
  operator, ry7(V:ic  
5. 返回解引用的类型。 $1Xg[>1g5  
  operator*(单目) JmY"Ja,&  
6. 返回地址。 f kP WGd  
  operator&(单目) tH W"eag  
7. 下表访问返回类型。 QFX|ZsmK  
  operator[] rbP.N ?YU%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <D&75C#  
  operator<<和operator>> g2iSc  
(AwbZn*  
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。 yM\ 1n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8, B9y D  
\OY2|  
template < typename Left > m m`:ci  
struct value_return }cS3mJ  
  { rNgE/=X  
template < typename T > {p2%4  
  struct result_1 _a.Q@A4'  
  { *qpmI9m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $1?YVA7  
} ; 7 51\K`L  
Ge97e/ CY  
template < typename T1, typename T2 > /CX<k gz@  
  struct result_2 > }:6m  
  { }F1^gN&QF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >6rPDzW`Dx  
} ; HX<5i>]0\u  
} ; nk-?$'i9q  
?np` RA  
7J 0!v q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TF{ xFb)  
=)y=M!T2  
下面我们来剥离functor中的operator() ;)cl Cm46  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,u\M7,a^  
Ex<-<tY  
return l(t) op r(t) kB  :")$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fE^rTUtn  
return op l(t) VBd.5YW  
return op l(t1, t2) RrRCT.+E  
return l(t) op Z~]17{x0  
return l(t1, t2) op zL7+HY* 3o  
return l(t)[r(t)] | @mZ]`p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ap=M$9L'  
gbSZ- ej  
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: P+Hs6Q  
单目: return f(l(t), r(t)); v,2{Vr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e|{6^g<ru  
双目: return f(l(t)); Xw![}L >  
return f(l(t1, t2)); cFuvi^n\  
下面就是f的实现,以operator/为例 6lZhV[~Z/  
4!E6|N%f  
struct meta_divide .|o7YTcR:  
  { 3S <5s}  
template < typename T1, typename T2 > `FmI?:Cv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) LrK6*y,z  
  { P/ug'  
  return t1 / t2; ^WUF3Q**OU  
} ' ;$2j~  
} ; vB#3jI  
Q+ uYr-  
这个工作可以让宏来做: %Rg84tz  
&&>OhH`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ w"aD"}3  
template < typename T1, typename T2 > \ 3RGVH,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rL_AqSGAK1  
以后可以直接用 67J=#%\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2TIZltFS0e  
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 &z,w0FOre  
(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。。。) kOkgsQQ  
r$0" Y-a  
H!vvdp?Z  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 T>L6 X:d  
!O$EVl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `cf&4Hn  
class unary_op : public Rettype Ip<STz]-  
  { h05 ~ g  
    Left l; Q6DE|qnV  
public : LM<OYRB(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  LqU]&AAh  
+F`! Jt  
template < typename T > 9ft7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *^QfTKN   
      { uTn(fs) D  
      return FuncType::execute(l(t)); 'n.ATV,  
    } UT>\u  
 \ 1|T  
    template < typename T1, typename T2 > &@{ Ba~S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0y6nMI  
      { 2MJ0[9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $~U_VQIA^  
    } J 9>uLz  
} ; }Z%*gfp  
[}+ MZ  
|\elM[G"g  
同样还可以申明一个binary_op C2!POf;GdN  
9[8?'`m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pn'*w 1i  
class binary_op : public Rettype ?p6+?\H  
  { 8Zwq:lV Q  
    Left l; gLu#M:4N  
Right r; g.&&=T  
public : |J~;yO SD  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jh}[7M  
'w!Hjq]$  
template < typename T > O/0m|~`iY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g$$uf[A-SL  
      { 4Mnne'7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); VNA VdP  
    } 1C'lT,twl  
hPhN7E03  
    template < typename T1, typename T2 > 7GE.>h5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a^~l[HSF  
      { ,mjwQ6:Ny  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "r.pU(uxt  
    } xS*f{5Hr8  
} ; 0*,r  
z <s]Z  
x|E$ f+  
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 J/ <[irC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E!jM&\Zj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H|Q)Tp Lk  
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。 |A}E/=HPU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pSc<3OI  
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。。。 !`Bb[BTf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !.x(lOqf  
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) (?)".Q0  
下面是修改过的unary_op piY=(y&3  
V,{ydxfB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2&06Db(  
class unary_op yO$]9  
  { TzerAX^  
Left l; @[.%A;E4  
  l}Jf;C*j1z  
public : kS3wa3bT  
8?P@<Do%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .hBE&Y>\  
HWD  
template < typename T > Exk[;lI  
  struct result_1  t\u0\l>  
  { lSl=6R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \jZvP`.2  
} ; ^!N_Nx/M  
6z!?U:bT  
template < typename T1, typename T2 > 1JJQ(b  
  struct result_2 RLecKw&1{3  
  { LlX 7g _!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vM|?;QM  
} ; n%W~+  
EKq9m=Ua@o  
template < typename T1, typename T2 > >wz-p nD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !:a pu!  
  { @dD70T  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (fb&5=Wzw  
} ="<+^$7:k  
4vGkgH<,  
template < typename T > WE68a!6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9`QWqu[  
  { OB l-6W  
  return OpClass::execute(lt(t)); H2|&  
} t&H):P  
e{c%o;m(  
} ; jK3% \`o  
Bk~WHg>@G  
mgh,)=2cE(  
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 B k#68p  
好啦,现在才真正完美了。 }(O 7tC  
现在在picker里面就可以这么添加了: l[L\|hv'n  
;40!2P8t  
template < typename Right > bgL`FW i3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )r5QOa/  
  { ]X;Ty\UD&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _U%!&_m6  
} >jRz4%  
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。 M*}C.E!  
pZ%/;sxYa  
95[yGO>ZYz  
~'=s?\I  
D=o9+5Slw  
十. bind eHm!  
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。 F=$2Gz 'RT  
先来分析一下一段例子 ={YW*1Xw  
! E#XmYhX=  
bu,Z'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ID E3>D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lm o>z'<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 T/dchWG  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 FsTE.PT  
我们来写个简单的。 qun#z$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $xa#+  
对于函数对象类的版本: l7 j3;Ly  
3[pA:Z+xx  
template < typename Func > 2BsMFMIw1  
struct functor_trait I[WW1P5  
  { b~y1'|}g  
typedef typename Func::result_type result_type; B/c_pRl;  
} ; `oXUVr  
对于无参数函数的版本: G@BF<e{  
Fpzps!(;=  
template < typename Ret > "ALR)s,1,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :|EM1-lwf  
  { U[ u9RB  
typedef Ret result_type; n*{e0,gp`  
} ; !!%vs 6  
对于单参数函数的版本: u B~/W  
$DJp|(8  
template < typename Ret, typename V1 > +^1H tI|y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~^w;`~L  
  { L'`W5B@  
typedef Ret result_type; aM,>LKNbQ  
} ; GGo nA  
对于双参数函数的版本: "=MRzSke3  
kG:uXbUI'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  # G0jMQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l5l:'EY>  
  { *ukE"Aj  
typedef Ret result_type; 4Fgy<^94`  
} ; xbxU`2/  
等等。。。 q]`XUGC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F'|D  
Xd!=1 ::  
template < typename Func > Azxy!gDT"  
struct func_return ^ RU"v>  
  { C(Yk-7  
template < typename T > APsd^J  
  struct result_1 A=Q"IdK  
  { /9/=]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3&/5!zOg)  
} ; @D[jUC$E  
t.v@\[{ -  
template < typename T1, typename T2 > S6*3."Sk  
  struct result_2 W1w)SS  
  { 24}r;=U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f5IO<(:E^  
} ; 5#!pwjt~7  
} ; !E'jd72O  
>}\!'3)_  
5Y"JRWC  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hp/}Z"A=  
#6[FGM  
template < typename Func, typename aPicker > & ;ie+/B  
class binder_1 q*SX.A>YR  
  { vq B)PL5)  
Func fn; L0/0<d(K  
aPicker pk; s_y Y,Z:  
public : nsqc^ K^  
aF1pq  
template < typename T > \/p\QT@mm  
  struct result_1 KA# 4iu{  
  { M~t S *  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D"oyl`q  
} ; Y?=+A4v  
3b (I~  
template < typename T1, typename T2 > 79AOvh  
  struct result_2  P 1X8  
  { hR Y *WL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >j{phZ  
} ; DB-4S-2  
$5z O=`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} x>8=CiUE  
9He>F7J:p'  
template < typename T > @@9#od O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Edj}\e*-J  
  { SWvy< f4<  
  return fn(pk(t)); Cp7EJr~  
} AfpB=3  
template < typename T1, typename T2 > E)|fKds  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2~AGOx  
  { 6Daz1Pxd+  
  return fn(pk(t1, t2)); -z)I;R  
} !n~p?joJ*  
} ;  S =!3t`  
{<5rbsqk  
\/I@&$"F  
一目了然不是么? / Li?;H  
最后实现bind *q{/`Z{wy  
O:"gJ4D  
DJr{;t$7~  
template < typename Func, typename aPicker > LGGC=;{}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :PuJF`k  
  { tRZCOEo4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); EtK,C~C}8  
} W! v8'T  
<ppM\$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =ltT6of@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。 ]e@'9`G-'  
P(8zJk6h),  
十一. phoenix *D! $gfa  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N%'=el4L  
*aT3L#0(  
for_each(v.begin(), v.end(), 'z0@|a  
( ?u{y[pI6  
do_  ~,Ck  
[ Ho9 a#9  
  cout << _1 <<   " , " O+A/thI%*S  
] SxcNr5F   
.while_( -- _1), n,SDJsS^  
cout << var( " \n " ) JL45!+  
) (dvCejc^p  
); "l6v[yv  
_ #288`bU  
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: .YKqYN?y4  
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 C vfm ,BL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 w?|gJ*B"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: WDNuR #J?  
=t\HtAXn[  
$q);xs  
template < typename Cond, typename Actor > w0(A7L:L  
class do_while xH#R_  
  { u snbGkq  
Cond cd; UmZ#Cm  
Actor act; ig3HPlC  
public : fx2r\ usX[  
template < typename T > : &>PN,q>  
  struct result_1 zBV7b| j  
  { ,E2Tw-%  
  typedef int result_type; ORHs1/L`j  
} ; ]p~w`_3v  
i7v> 9p7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} BR*,E~%  
Z;`ts/?SY]  
template < typename T > oY{L0B[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *}DCxv  
  { &[ejxK"  
  do Cg^=&1 |  
    { Sa7bl~p\  
  act(t); g0NtM%  
  } o5)lTVQ~~  
  while (cd(t)); sr1`/  
  return   0 ; ")T;3/c  
} LK5, GWF;  
} ; 'M+iw:R__  
2&7:JM~#  
H`|8x4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kBg,U8|S  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 pLi_)(#z_  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 #e:cB'f  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ?_*X\En*3  
下面就是产生这个functor的类: 77?/e^K\S  
xsn2Qn/P  
UPQ?vh2F2  
template < typename Actor > ZT;$aNy  
class do_while_actor },zP,y:cH  
  { 31v0V:j  
Actor act; 1\K%^<QY  
public : ]  }XsP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y5gTd_-  
^ur?da9z'  
template < typename Cond > <=2\xJfxB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~Ry?}5&:  
} ; FY1 >{Bn  
9cQZ`Ex  
=?hGa;/rb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 },<(VhP  
最后,是那个do_ %X)w$}WH  
Q'D%?Vg'  
6jz6   
class do_while_invoker KG7 ~)g  
  { +ve S~   
public : oZm)@Vv;  
template < typename Actor > ~.\CG'g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &p|+K XIf  
  { tP/0_^m  
  return do_while_actor < Actor > (act); b?S,%  
} p,#t[K  
} do_; ypyqf55gK  
IL*Ghq{/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4h% G %>j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 TKJs'%Q7F6  
最后来说说怎么处理break和continue ;$=kfj9 :7  
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。 Ik W 8$>  
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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