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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H14Ic.&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AT Zhr. H  
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, AZ|yX  
,"-Rf<q/  
G%p~m%zIK  
&>WWzikB*  
  class filler 2Tav;LKX  
  { pV p:@0h  
public : `i~ Y Fr  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .@ C{3$,VG  
} ; UUo;`rkT  
Cm$1$?J  
f67NWFX  
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: }0 hL~i  
R$kpiqK  
Wx'Kp+9'  
~`;rNnOT3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \/7i-B]G7  
fBtm%f  
WnFG{S{s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 73A)lU.  
UAF<m1  
[36,eK  
.Jb$l$5'w  
二. 战前分析 $5`!Z%>/  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 (oK^c- x  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 y@bcYOh3  
I7QCYB|  
tHD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O[17";P  
  /* --------------------------------------------- */ a>4uiFiv  
vector < int *> vp( 10 ); 'J*<iA*W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^_I} x)i*@  
/* --------------------------------------------- */ +YOKA*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rR ES8/  
/* --------------------------------------------- */ fa* Cpt:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yDb'7(3-  
  /* --------------------------------------------- */ WE}kTq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); iVtl72O  
/* --------------------------------------------- */ _fFU#k:MU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); HWns.[  
{eJt,[Y *  
A|#`k{+1-  
<[aDo%,A  
看了之后,我们可以思考一些问题: {C`GW}s{4  
1._1, _2是什么? :WGtR\tK  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 6SJ"Tni8  
2._1 = 1是在做什么? pi(-A  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 D8{D [fJ;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 r90+,aLM#?  
n>,L=wV  
vq*Q.0M+  
三. 动工 ]e:/"   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9A,Z|q/z5  
%U7.7dSOI;  
<mA'X V,  
5cr(S~Q;  
template < typename T > &hHW3Q(1  
class assignment t22;87&|  
  { I:&/`K4,x,  
T value; snM Z0W  
public : P;ZU-G4@   
assignment( const T & v) : value(v) {} QB!~Wh  
template < typename T2 > m8Vdb"0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y&H}xn  
} ; 2N#$X'8  
<%}QDO8\i  
h/eR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~na!@<zB{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {yAL+}  
wCs^J48=  
Th[f9H%  
-Lu)'+  
  class holder j!~l,::$"X  
  { Sgim3):Z  
public : 7qOa ;^T  
template < typename T > t- u VZ!`\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (2ur5uk+  
  { #1c]PX  
  return assignment < T > (t); !IU.a90V  
} o56`  
} ; cUqn<Z<n  
uY_SU-v  
m p<1yY]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ]Y6cwZOe  
R_] {2~J+  
  static holder _1; f:*vr['d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lN,/3\B  
hc (e$##  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J]W5[)L  
而不用手动写一个函数对象。 EcIE~qs  
K]/4qH$:  
=U[3PC-N @  
u$%t)2+$4  
四. 问题分析 UT~a &u  
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。 g&dPd7  
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。 9[!,c`pw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &<zd.~N"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }'r[m5T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !$2Z-!  
6cqP2!~  
五. 问题1:一致性 8eA+d5k\.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| >+. ( r]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 86@c't@  
4'W'}o|{  
struct holder %B.D^]S1:  
  {  zYXV;  
  // Y|8v O  
  template < typename T > !=;XBd-  
T &   operator ()( const T & r) const wf, 7==  
  { }QZQ3@  
  return (T & )r; R+g z<H.Q  
} L@=3dp!\Cu  
} ; J0zn-  
&d7Z6P'`G  
这样的话assignment也必须相应改动: A^Kbsc  
+cb6??H  
template < typename Left, typename Right > .q+0pj  
class assignment zByT$P-  
  { ceNix!P  
Left l; B^).BQ  
Right r; aq7~QX_0G  
public : T843":  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c1X1+b,  
template < typename T2 > q2HYiH^L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KfF!{g f  
} ; Uye|9/w8 !  
;Eu3[[V  
同时,holder的operator=也需要改动: y qtKy  
;#w3{ NB  
template < typename T > @F(mi1QO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +{sqcr1G  
  { % `Z! 4L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f6$b s+oP  
} hy|b6wF&  
D7_*k%;@  
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。 z3?o|A}/W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C]Q8:6b  
QeF3qXI  
return l(rhs) = r; $1SUU F\.  
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。 B=|cS;bM$3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J90v!p-  
uslQ*7S[^  
template < typename Tp > :6$>_m=i  
class constant_t n]he-NHP  
  { hlt[\LP=$  
  const Tp t; EqI(|bFwy  
public : y(K" -?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} O$4yAaD X  
template < typename T > rj!0GI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #:SNHM^><  
  { \l~*PG2  
  return t; Yup3^E w&  
} v0L\0&+  
} ; Ewg:HX7<(  
R##~*>#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 k1Q ?'<`  
下面就可以修改holder的operator=了 o=`C<}  
8_N]e'WUh  
template < typename T > NVRLrJWpp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z;y:9l  
  { kBN+4Dr/$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); itMg|%B%  
} "yW:\   
hJPlq0C  
同时也要修改assignment的operator() c*~]zR>s!  
u(G*\<z-  
template < typename T2 > 7F'`CleU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Vx-7\NB  
现在代码看起来就很一致了。 \QB;Ja _  
#Qkroji qw  
六. 问题2:链式操作 Rn@# d}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q$fmD  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 H*r>Y  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 4"Hye&O  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Q`D_|L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N?.%?0l  
9+pmS#>_  
template < typename T > A= w9V  
struct result_1 Nv"EV;$  
  { )RcL/n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yxc=Z0~1  
} ; V(E/'DR  
ccL~#c0P7  
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: 9H%X2#:fH  
h;0S%ZC  
template < typename T > /soKucN"h  
struct   ref +$Rt+S BD  
  { )(@Hd  
typedef T & reference; 9VbOQ{8  
} ; /Ju;MeE9  
template < typename T > t2"FXTAq  
struct   ref < T &> y a_<^O 9  
  { nqf,4MR  
typedef T & reference; Ot`VR&}  
} ; 7sXxq4  
3*@5S]]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `HBf&Z  
d \35a4l  
template < typename T > GDuMY\1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \W`w` o  
  { fYW6b[lI  
  return l(t) = r(t); x)_0OR2lkp  
} n\Lb.}]1~  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 F_4n^@M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  ^k\e8F/  
p l&Muv  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ]EpWSs!"g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~#/hzS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C7O6qpO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1w&!H ]%{  
最后的布局是: CH<E,Z C1T  
                Add b?'yAXk  
              /   \ +j4"!:N}B  
            Divide   5 4f;HQ-Iv  
            /   \ RZCq{|L  
          _1     3 SZXY/~=h  
似乎一切都解决了?不。 pn^ d]rou?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 rX1QMR7?  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 nt@aYXK4|  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: T|TO}_x  
+="e]Yh;  
template < typename Right > to$h2#i_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const a.zpp'cEb  
Right & rt) const \~_9G{2?  
  { ,#kIr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pt}X>ph{  
} wLH] <k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #KiRfx4G  
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。 }3L@J8:D"  
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。 &EnuE0BD  
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。 ^) s2$A:L  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 L{`JRu  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? E)fglYWs2  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: s91JBP|B7  
@#-q^}3  
template < class Action > <(-hx+^  
class picker : public Action /n8B,-Z5s5  
  { '3 ^+{=q  
public : HC}YY2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *VZ5B<Ic  
  // all the operator overloaded 2Roc|)-47  
} ; D N*t~Z3[  
r#Oo nZ  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 _Wa. JUbv  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: (/j); oSK  
^R@j=_8}  
template < typename Right > Jtk|w[4L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const aX}P|l  
  { |x-S&-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Mwr"~?\\  
} HF.^ysI  
82DmG@"s2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KkE9KwZ]W  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ;/rXQe1  
I}vmU^Y>  
template < typename T >   struct picker_maker 9,r rQQD_  
  { qm8&*UuKJ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +@/"%9w  
} ; B[4KX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S9",d~EM  
  { h^o{@/2  
typedef picker < T > result; <z!CDg4  
} ; [n$BRk|  
6 M*O{f  
下面总的结构就有了: hHMN6i  
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。 byfJy^8G  
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。 ?28N ^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r|qp3x  
至此链式操作完美实现。 *^wm1|5  
[YcG(^^  
McQe1  
七. 问题3 d $Pab*  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 2 FW \O0U  
oczN5YSt  
template < typename T1, typename T2 > C-H@8p?T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `u&Zrdr,  
  { gjAIEI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #hsx#x||  
} EL9]QI  
B,=H@[Fj  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: TBT:/Vfun  
={xE!"  
template < typename T1, typename T2 > 7 !JQB  
struct result_2 t>$kWd{9e;  
  { jyZWV L:_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]&pds\  
} ; M!XsJ<jN/  
z=3\Ab  
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? -#HA"7XOE  
这个差事就留给了holder自己。 hs$GN]  
    0PrLuejz  
t?'!$6   
template < int Order > ~S7 D>D3S  
class holder; aiu5}%U  
template <> jm Fz51  
class holder < 1 > l|k`YC x  
  { z\%Ls   
public : _c_[ C*T]  
template < typename T > x}8yXE"  
  struct result_1 L|}lccpI  
  { \hEN4V[  
  typedef T & result; o_^?n[4  
} ; `I,,C,{C  
template < typename T1, typename T2 > n*{sTT  
  struct result_2 De(Hw& IV  
  { ~,B5Hc 2  
  typedef T1 & result; aD$v2)RR  
} ; S_IUV)  
template < typename T > D,k"PaLP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y/ .Z .FD`  
  { Us0EG\Y  
  return (T & )r; T"DlT/\  
} ^8AXxE  
template < typename T1, typename T2 > CyXR i}W.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |* ;B  
  { ub\MlSr  
  return (T1 & )r1; z-.+x3&o @  
} 6U R2IxbE  
} ; 9vvx*rD  
5Ezw ~hn  
template <> Pf\D-1gi  
class holder < 2 > m4l& eEp  
  { WL?\5?G 9l  
public : Bx4w)9+3  
template < typename T > U_n9]Z  
  struct result_1 .jk@IL  
  { 9#MBaO8_"  
  typedef T & result; zZ` _D|<m  
} ; ~U@;gLoD  
template < typename T1, typename T2 > n4R(.N00  
  struct result_2 io-![^{  
  { LH8 fBhw  
  typedef T2 & result; )]H-BIuGm  
} ; r'HtZo$^R  
template < typename T > G#u6Am)T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e3nYbWBy]  
  { P>NF.B Cq  
  return (T & )r; g9Xu@N;bL  
} w"cZHm  
template < typename T1, typename T2 > IV\'e}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w.YiO5|y  
  { A Sk|A!  
  return (T2 & )r2; nwF2aRNV  
} @c;|G$E@3  
} ; {_ i\f ]L  
K k-S}.E  
V`XNDNJ:  
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> >。 K,:cJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ECrex>zr%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: uP~@U"!  
Vt".%d/`7  
return l(i, j) = r(i, j); H?&Mbw d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3 I@}my1  
O06"bi5Y  
  return ( int & )i; , P70J b  
  return ( int & )j; jw^<IMAG\8  
最后执行i = j; hp5|@  
可见,参数被正确的选择了。 2Q/4bJpd  
mUdOX7$c>  
0"\H^  
@M_oH:GV  
hPUYyjXPB  
八. 中期总结 Rld!,t  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: y)W@{@{kl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %'s>QF]'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 D*gFV{ Ws  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;U.hxh;+  
d(:8M  
4,CXJ2  
=WyZX 7@R  
LE9(fe) fe  
ToXki,  
九. 简化 Vr^n1sgE}r  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +'I+o5*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,y 2$cO_>  
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: 7BK0}sxO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jY% na HaI  
  +-*/&|^等 K1\a#w  
2. 返回引用。  @Z\,q's  
  =,各种复合赋值等 ][9%Kl*%@p  
3. 返回固定类型。 JGsx_V1t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) LYz.Ci}  
4. 原样返回。 vdx0i&RiL  
  operator, g!?:Ye`5  
5. 返回解引用的类型。 ?fUlgQ }N  
  operator*(单目) Jrti cK$  
6. 返回地址。 aTqd@},?  
  operator&(单目) V )x$|!(  
7. 下表访问返回类型。 Q@<S[Qh[.  
  operator[] S+atn]eU@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VC\S'z  
  operator<<和operator>> \n8] M\<  
T|7}EAR=b  
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。 .<x&IJ /  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ||hb~%JK6  
 PT=2@kH  
template < typename Left > gcPTLh[^Er  
struct value_return T arIPp  
  { ,9}h  
template < typename T > ES.fOdx  
  struct result_1 ZniB]k1  
  {  -QM: q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #LL?IRH9^  
} ; _aad=BrMK  
k.vBj~xU  
template < typename T1, typename T2 > 9F)z4  
  struct result_2 J'SZ  
  { 4'g;TI^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wVicyiY]  
} ; ;t<QTGJ  
} ; z(_Ss@ $  
2jg-  
P@$/P99  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G7qG$wd8h  
@eD):Y  
下面我们来剥离functor中的operator() tD(7^GuR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +cgSC5nR  
RrX[|GLSJ  
return l(t) op r(t) 2ORNi,_I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \ 3wfwu.q  
return op l(t) 7\$qFF-y  
return op l(t1, t2) 75"f2;  
return l(t) op -:2$ %  
return l(t1, t2) op dJ2Hr;Lc  
return l(t)[r(t)] trPAYa}W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] FbaEB RM  
}=gx#  
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: \O*-#}~\  
单目: return f(l(t), r(t)); TcjEcMw,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Hfw q/Is  
双目: return f(l(t)); .S(TxksCz  
return f(l(t1, t2)); cZB7fmq%  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ne8Cgp  
h{HF8>u[  
struct meta_divide =(NB%}  
  { -+ SF  
template < typename T1, typename T2 > - }7e:!.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ej4W{IN~:  
  { { QHVo#  
  return t1 / t2; l6YtEHNG  
} /^X/8  
} ; y#Fv+`YDl  
Xu< k3oD7  
这个工作可以让宏来做: f&eK|7J_Yf  
WG6FQAo^8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tZ=E')!\  
template < typename T1, typename T2 > \ C${Vg{g7a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @R/07&lBR  
以后可以直接用 {sihus#Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?t/~lv  
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 r@v,T8  
(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。。。) K`iv c N"  
i]Fp..`v~  
>XY`*J^  
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 5R'TcWf#W  
(qqOjz   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vwjPmOjhS  
class unary_op : public Rettype rai3<_W<  
  { ROg(U8 N  
    Left l; 0fb`08,^  
public : A )^`?m3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  J7=+  
9xO#tu]  
template < typename T > $ACvV "b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iYDEI e  
      { [`{Z}q&  
      return FuncType::execute(l(t)); SSz~YR^}Sr  
    } bvv|;6  
xC*6vH]?  
    template < typename T1, typename T2 > T*#/^%HSG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @ zs'Y8  
      { ^T ?RK "p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U]^HjfX\  
    } *AoR==:ya  
} ; O4r0R1VQM  
NLUT#!Gr  
zm]aU`j  
同样还可以申明一个binary_op /tP|b _7O  
 :rHJ4Tl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J8S'/y(LE<  
class binary_op : public Rettype U7 `A497Z  
  { yRSTk2N@  
    Left l; XWA:J^  
Right r; D2](da:]8)  
public : N}pw74=1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :n0vQ5a  
h\5OrD@L  
template < typename T > ln?v j)j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;'5>q&[qbP  
      { ;pqg/>W'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PJ]];MQ  
    } lz YEx  
:YXX8|>  
    template < typename T1, typename T2 > AG!w4Ky`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cnbz=z  
      { :bz}c48%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [z9 `)VIe  
    } eZ|%<Wpu  
} ; |$Xl/)Oq  
y.WEj?EL  
nQ q=7Gu  
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  @2Z#x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jDy-)2<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .2%zC & ;  
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。 jUSmq m'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y( 3Bp\6  
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。。。 99:C"`E{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n` xR5!de  
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) &d"G/6  
下面是修改过的unary_op .WPV dwV4U  
=R#Qx,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pPcTrN'  
class unary_op |/09<F:L[  
  { x$1]M DAGb  
Left l; fb{`` ,nO  
  RLb KD>  
public : Q$HG  
&;D8]7d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I_<I&{N>  
>sWp ?  
template < typename T > 'yL%3h _@  
  struct result_1 Ag&0wN+jTM  
  { H-~6Z",1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; QA<Jr5Ys  
} ; XmEq2v  
i%/Jp[e\W>  
template < typename T1, typename T2 > LG<J;&41~S  
  struct result_2 P8>~c9$I  
  { ^c&L,!_)H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Wn(6,MDUN  
} ; kO|L bQ@=q  
bsB*533  
template < typename T1, typename T2 > :/ Q   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \~fONBY  
  { {5F-5YL+>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +n#V[~~8AI  
} $e*ce94  
m|{3),#V  
template < typename T > AS\F{ !O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kdl:Wt*4o  
  { SzjkI+-$:  
  return OpClass::execute(lt(t)); p4'G$]#  
} %@.v2 cT  
kg'o&^/=  
} ; {vuZ{I Ja  
;j^H)."A\  
f6p-s y>  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug )rekY;  
好啦,现在才真正完美了。 r7b1-  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5*1D$mxD"  
C}_ ojcR  
template < typename Right > hRs&t,{&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s;3={e.  
  { M7@2^G]p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8DegN,?  
} [N/"5 [  
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。 h&--,A >  
/(iFcMT  
=zKhz8B(  
ApAO/q  
:E:38q,hG  
十. bind (H ->IV  
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。 BFo5\l:q8  
先来分析一下一段例子 LUqB&,a}  
[[;e)SoA  
6f\Lf?vF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0a}u;gt,4w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jpO7'ivG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BK,{N0  
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。 4iKgg[)7`=  
我们来写个简单的。 X{\F;Cb*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `NgAT 3zq  
对于函数对象类的版本: nv@8tdrc  
~c %hWt  
template < typename Func > kic/*v\6@  
struct functor_trait U c@Ao:  
  { 4`!Z$kt  
typedef typename Func::result_type result_type; Jo@|"cE=  
} ; JV]^zW  
对于无参数函数的版本: OH">b6>\  
?XA2&  
template < typename Ret > Z yE `/J'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [3{W^WSOz  
  { ]Bjyi[#bg  
typedef Ret result_type; X pBj%e:  
} ; PfC!lI BU  
对于单参数函数的版本: qzf!l"bT  
2T V X)q<\  
template < typename Ret, typename V1 > m^GJuP LW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Si6al78  
  { L IZRoG8  
typedef Ret result_type; a2 Y;xe  
} ; o]; [R  
对于双参数函数的版本: G0^2Wk[  
6~1|qEe6I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o1FF"tLkN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y0'Rmk,  
  { }j*KcB_  
typedef Ret result_type; a hR ^  
} ; XqW@rU  
等等。。。 `kZ@Zmj#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _Jme!Oaa  
l zYnw)Pv  
template < typename Func > 1oN^HG6O  
struct func_return +eFFSt  
  { P DrZY.-  
template < typename T > x)rM/Kq  
  struct result_1 n#wI@W >%+  
  { W!?7D0q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bpKZ3}U  
} ; L"{JRbh[  
;)!Sp:mHX  
template < typename T1, typename T2 > ]8 f ms(  
  struct result_2 m6',SY9T  
  { ^!9~Nwn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Cb9;QzBVA#  
} ; p' +  
} ; ds?v'|  
lJE93rXU  
{a4z2"\A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )0Me?BRp  
\ aHVs  
template < typename Func, typename aPicker > U2ZD]q  
class binder_1 \9/ b!A  
  { Lz:(6`S  
Func fn; Yx eOI#L  
aPicker pk; ~wJFa'2  
public : !!`!|w  
" QWq_R  
template < typename T > [$ejp>'Ud  
  struct result_1 :1iqT)&|8F  
  { wYQ&C{D%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; tb$LriN  
} ; brdmz}  
0 0 M@  
template < typename T1, typename T2 > `.x Fiyc  
  struct result_2 A@sZ14+f  
  { 4Qo]n re!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R +WP0&d'  
} ; ,B0_MDA +  
^Nmg07_R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A` AaTP  
Dg} Ka7H  
template < typename T > D,g1<:<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #3_*]8K.R  
  { o]p|-<I Q  
  return fn(pk(t)); -mRA#  
} US%^#D q  
template < typename T1, typename T2 > F$hY KT2|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yb/%?DNQT  
  { t| 'N+-T3  
  return fn(pk(t1, t2)); qfK`MhA}  
} hWT[L.>k  
} ; mGGsB5#w>  
1$81E.  
$.GOZqMs  
一目了然不是么? XLH+C ]pfr  
最后实现bind *H.oP  
a(v>Q*zNP  
Ie4hhW  
template < typename Func, typename aPicker > 6+KHQFb&N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q7-L53.x  
  { >$,y5 AJ&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6'RrQc=q  
} =?s 3iP  
|)K]U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zBJ7(zh!  
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。 A%{W{UP8N  
SJ};TEA  
十一. phoenix ;x8k[p~2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^+m+zd_  
NU*fg`w  
for_each(v.begin(), v.end(), A6pjRxg  
( rJ!{/3e  
do_ sPb=82~z  
[ U=o"32n+  
  cout << _1 <<   " , " 9gEssTkts  
] o,!T2&}  
.while_( -- _1),  HC a  
cout << var( " \n " ) zWb4([P;  
) Xj5~%DZp  
); XFh>U7z.  
DmBS0NyR7Y  
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: ZKOXI%~Mc  
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 { vN}<f`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YNBHBK4;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,s_T pq  
f uB)qt!E  
$Tb G+Eb8  
template < typename Cond, typename Actor > V86Xg:?7  
class do_while ocyb5j  
  { His*t1o8'O  
Cond cd; 'D%w|Pe?Q  
Actor act; =07]z@s  
public : 4L73]3&  
template < typename T > bug Ot7  
  struct result_1 gt7VxZ  
  { ]Bm>-*@0N  
  typedef int result_type; F|HJH"2*&q  
} ; 6O22P?v  
\J6hI\/4^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &V<W>Y>|l*  
7oR:1DX w|  
template < typename T > ) 9oH,gZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )#}mH@  
  { KPpHwcYxT  
  do G5,~Z&}YS  
    { F5 ]C{  
  act(t); Z-B%'/.  
  } k,uK6$Z  
  while (cd(t)); 2EK%N'H  
  return   0 ; n?:=  
} PDLpNTBf  
} ; {h KjD"?  
?9X&tK)E-  
ne>g?"Pex{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). LjH*rjS4  
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。 i"j(b|?e  
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。 wM _ 6{  
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。 @Fpb-Qd"  
下面就是产生这个functor的类: -.|4Y#b:&  
\Fe_rh  
:Yj) CGl$  
template < typename Actor > \i[BP  
class do_while_actor \bx~*FaX  
  { 3~qR  
Actor act; > QFHm5Jw  
public : 4\&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8v)_6p(<x8  
EOoZoVdzx  
template < typename Cond > O`$#Pg  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zj|/ CxV  
} ; }elH75[64  
nSCWg=E^  
R <"6ojn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oQ7]= |  
最后,是那个do_ zLD|/`  
/V?H4z[G  
{gKN d*[*  
class do_while_invoker ]}UgS+g>$  
  { =ORf%f5"'  
public : "|m|E/Z-9  
template < typename Actor > ZCg`z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <q,+ON\'  
  { pU!o7>p  
  return do_while_actor < Actor > (act); IAOcKQ3  
}  pAu72O?  
} do_; M- 0i7%  
)=Q)BN[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +} mk>e/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @wq#>bm  
最后来说说怎么处理break和continue e0;  
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。 xc?}TPpt  
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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