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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda NQIbav^5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E3QyiW  
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, <Xb$YB-c  
|^C35 6M>  
jYE ?wc+FT  
-I.BQ  
  class filler @H61^K<  
  {  7;$[s6$  
public : ~%QI#s?|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O[W/=j[  
} ; [BuAJ930#5  
5m9;'SF  
3h**y %^  
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: g-DFcwO,V  
 [1g   
2}U:6w  
L^e%oQ>s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k@^T<Ci  
37 d-!  
+ ;_0:+//  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }E#1Z\)  
OEhDRU%k  
b{a\j%  
> 8%O;3-m#  
二. 战前分析 _l=X?/  
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。 Uu~~-5  
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 A O3MlK9t  
36\_Y?zx%  
}T&~DVM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z@U5  
  /* --------------------------------------------- */ j6#Vwcr  
vector < int *> vp( 10 ); i^}ib RQbN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "Zu>cbE  
/* --------------------------------------------- */ Ug8>|wCE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9@wmngvM*Y  
/* --------------------------------------------- */ {;+9A}e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O7z5,-  
  /* --------------------------------------------- */ {9XQ~t"m^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H-t"Z}  
/* --------------------------------------------- */ s7s@!~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lX/:e=  
Y3bZ&G)  
Y{OnW98  
T4h&ly5 f  
看了之后,我们可以思考一些问题: oD=+  
1._1, _2是什么? lD6PKZ\RIj  
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。 J Mm'JK?  
2._1 = 1是在做什么? Ah_0o_Di  
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。 C~R,,  
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。 cHX~-:KOr  
HleMzykF  
Ti&v9re%wO  
三. 动工 V?-SvQIk1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _bSn YhS  
nHl{'|~  
J=Hyoz+9  
^b6yN\,S  
template < typename T > *}=z^;_oq  
class assignment !'*1;OQ  
  { 3Uy(d,N  
T value; `gz/?q  
public : _:+ k|I  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?JMy  
template < typename T2 > %a|m[6+O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2q ~y\fe  
} ; V11 XI<V  
/7igPNhx  
:I8HRkp  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [U_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \?"p]&2UcB  
='Yg^:n  
|'](zEwq  
MS;^@>|wj  
  class holder u1ahAk7  
  { U:uF rb,  
public : =DwY-Ex  
template < typename T > }Apn.DYbbf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F.-:4m(Z  
  { ^1;Eq>u  
  return assignment < T > (t); g)nT]+&  
} 3c[]P2Bh  
} ; r>g5_"FL  
U U@  
DhN<e7c`  
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: 9{8xMM-  
liPaT  
  static holder _1; +^ `n- m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 JzmX~|=Xi  
b{}ao  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uA~?z :~=  
而不用手动写一个函数对象。  =h|xlT  
IC+!XZqS  
3ICMH  
G(gZL%M6  
四. 问题分析 ;@H:+R+(  
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。 c{[lT2yxU  
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。 ?<1~KLPMhY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ch73=V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |jb,sd[=S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 remRm Y?  
T+41,  
五. 问题1:一致性 2k!4oVUN  
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?| *+_+Z DU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C sCH :>  
_ qU-@Y$  
struct holder <KFl4A~  
  { 2*a5pFkb  
  // .1 jeD.l  
  template < typename T > , FR/X/8  
T &   operator ()( const T & r) const ^J)0i_RS  
  { aole`PD,l  
  return (T & )r; G rI<w.9X  
} wicW9^ik  
} ; gl 27&'?E*  
-l ?\hmDl  
这样的话assignment也必须相应改动: xc,Wm/[  
J$i.^|hE/  
template < typename Left, typename Right > #Ve@D@d[  
class assignment 7yUX]95y8  
  { .+&M,% x  
Left l; vr } -u  
Right r; u,./,:O%=  
public : #@J{ )  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v\D.j4%ij  
template < typename T2 > {\gpXVrn_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gjk;An  
} ; {43 J'WsJ  
VcLzv{  
同时,holder的operator=也需要改动: RO[6PlrRN  
A=r8_.@2@  
template < typename T > mI5!rrRD|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PxA OKUpI  
  { +#9 4 X)*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2YK2t<EO  
} +!)_[ zo  
1AQy 8n*  
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。 }#6~/ W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i':a|#e>  
6N[X:F 3`,  
return l(rhs) = r; fWyXy%Qq  
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。 h)Ol1[y`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zBc |gx  
U04&z 91"  
template < typename Tp > W0<2*7s  
class constant_t 1NkJs&  
  { dUv(Pu(.#  
  const Tp t; 6pbtE]  
public : $E}N`B7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \LM.>vJ  
template < typename T > LIn2&r:U  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A45!hhf  
  { f dJ<(i]7W  
  return t; /rHlFl|Wy  
} 0<+eN8od.  
} ; O]KQ]zN  
EAlLxXDDh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Qh+zs^-?  
下面就可以修改holder的operator=了 i5gNk)D  
Z1{>"o:@  
template < typename T > o{3>n" \w3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `%*`rtZ+H.  
  { a|z@5r%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 51xf.iB  
} |)S*RQb\  
>4J(\'}m|  
同时也要修改assignment的operator() xtut S  
xqfIm%9i}  
template < typename T2 > A2SDEVU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } kW=!RX[&  
现在代码看起来就很一致了。 KbMan~Pb6  
:QC |N@C  
六. 问题2:链式操作 nH B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 odn3*{c{x  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 F?t;bV  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  3Hi8=*  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 6FY.kN\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lIPz "  
EI496bsRHm  
template < typename T > jZ''0Lclpc  
struct result_1 /0Mt-8[  
  { dSe d 6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Mbn;~tY>  
} ; -q\Rbb5M  
g.\%jDM  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: -d^'-s  
N_/+B]r }T  
template < typename T > {nw.bKq 7  
struct   ref =_CH$F!U  
  { W}#n.c4+  
typedef T & reference; wF3 MzN=%  
} ; '4CD }  
template < typename T > KDb`g}1Q  
struct   ref < T &> 0 {  
  { 1iqgVby  
typedef T & reference; ]CPF7Hf  
} ; y+KAL{AGK  
uW2  q\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k5Su&e4]]  
h/6^>setz  
template < typename T > + )[@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const GWv i  
  { vM50H  
  return l(t) = r(t); [LO=k|&R  
} i.\ e/9]f  
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。 iB`EJftI!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Mmg~Fn  
i[:cG  
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 =2}V=E/85  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: zRbY]dW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z#1"0Ks&P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9E NI%Jz  
最后的布局是: {h PB%  
                Add 6b9J3~d\E  
              /   \ a$Hq<~46  
            Divide   5 ~+ 9v z  
            /   \ _?bO /y_y  
          _1     3 Ubgn^+AI  
似乎一切都解决了?不。 7D1$cmtH  
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。 IR#BSfBZ  
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。 u:mndTpB6x  
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: M93*"jA  
G4&?O_\;  
template < typename Right > #2Iag' 4T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const SPXv i0Jg  
Right & rt) const K$w;|UJc  
  { *+nw%gZG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g> ~+M  
} )@P*F) g~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C|h Uyo  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 w*&vH/D  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 k1ja ([Q  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 FBbaLqgVF{  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ~Z!YB,)bp  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? <fF|AbC:  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: noM=8C&U  
1vxQ`)a  
template < class Action > [YZgQ  
class picker : public Action !0vLSF=  
  { b`@C#qB  
public : :HwdXhA6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} EB*C;ms  
  // all the operator overloaded &AWrM{e  
} ; iQS,@6  
x/wgD'?  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 xVgm 9s$"c  
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: ]:b52Z  
b*H*(}A6"'  
template < typename Right > g7a446QR\K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h(<>s#=E  
  { {+nf&5E 6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '5LdiSk  
} U|VL+9#hd  
JgA{1@h  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > R PoBF~>  
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>B*8*Ss  
{dm>]@"S  
template < typename T >   struct picker_maker ~KYzEqy  
  { wc. =`Me  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u&^KrOM@#  
} ; '&dT   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "j8)l4}  
  { H7z)OaM  
typedef picker < T > result; jT}={[9b  
} ; )Jdku}Pf  
\$*CXjh3G  
下面总的结构就有了: t$wbwP  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 r-TrA$k  
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。 _U-`/r o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9} m?E<6&  
至此链式操作完美实现。 GBT|1c'i  
+L`}(yLJ)9  
I:G8B5{J  
七. 问题3 {-8Nq`w  
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。 ^D6TeH  
goA=U  
template < typename T1, typename T2 > elQjPvb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z\xnPhV  
  { yCav;ZS_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `lWGwFgg(  
} I`H&b& .`  
Sk/@w[  
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: ) $b F*  
BV:Ca34&  
template < typename T1, typename T2 > BQ)>}YHk  
struct result_2 W/hzo*o'g  
  { x,.=VB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [l3\0e6-/  
} ; F8"J<VJ7  
;?tH8jf>  
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? K) fKL   
这个差事就留给了holder自己。 @j_o CDS  
    {+=hYB|&  
P.C?/7$7Z+  
template < int Order > R54ae:8  
class holder; I;%1xdPt  
template <> lnHY?y7{  
class holder < 1 > peBHZJ``RX  
  { >Zs!  
public : ;Vs2 e  
template < typename T > pu]U_Ll@  
  struct result_1 `bfUP s  
  { wjwCs`  
  typedef T & result; hTzj{}w  
} ; R[j?\#  
template < typename T1, typename T2 > Z4Dx:m-  
  struct result_2 &K[sb%  
  { *$BUow/>  
  typedef T1 & result; _.Hj:nFHz  
} ; `;+x\0@<  
template < typename T > kSzap+nB?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R20 .dA_N  
  { G3io!XM)D  
  return (T & )r; [,,@>nyD  
} $"W[e"Q  
template < typename T1, typename T2 > {$hWz(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N6"sXw m  
  { zGR, }v%%  
  return (T1 & )r1; -d A9x~o  
} R/Bjc}J'  
} ; $cHU,  
kY\faWuR  
template <> Nh}-6|M  
class holder < 2 > ))f@9m  
  { g:ky;-G8b  
public : -Pp{aF e  
template < typename T > pxgf%P<7  
  struct result_1 R}gdN-941  
  { \efDY[j/  
  typedef T & result; S',h*e  
} ; &gY578tU  
template < typename T1, typename T2 > r=0PW_r:  
  struct result_2 |ugdl|f  
  { SyVXXk 0  
  typedef T2 & result; Ie/_gz^  
} ; gfj_]  
template < typename T > CLzF84@W=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hS8M|_  
  { T&dNjx  
  return (T & )r; jq%<Z,rh  
} H\oxj,+N  
template < typename T1, typename T2 > ]jxyaE&%4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jH9PD8D\  
  { <Y7j'n  
  return (T2 & )r2; /~u^@@.  
} +bLP+]7oZ  
} ; =o~+R\1ux+  
yO7y`;Q(sF  
DdI%TU K,  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 >IrQhSF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7;q0'_G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: eLPtdP5k  
IC'+{3.m8  
return l(i, j) = r(i, j); F t11?D B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4;J.$  
= K}Pfh  
  return ( int & )i; 5X)QW5A  
  return ( int & )j; ~ Ze!F"  
最后执行i = j; I F6$@Q  
可见,参数被正确的选择了。 8|)!E`TKSV  
g $Y]{VM.J  
d.~ns4bt9  
A?#i{R  
xjbI1qCfe  
八. 中期总结 9 nc_$H{  
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: H"? 5]!p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #;a+)~3*O  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hzr, %r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _]o7iqtv  
iXo; e  
 VQH48{X  
Xydx87L/-e  
/!5ohQlPJ  
PWl;pBo  
九. 简化 KBtqtE'(L  
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。 ?%~p@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `RSiZ%Al  
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: ;%2+Tc-7I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,dQ*0XO!  
  +-*/&|^等 8iY.!.G#|  
2. 返回引用。 *Ci&1Mu^Z  
  =,各种复合赋值等 q;nAq%  
3. 返回固定类型。 13/,^?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ffL]_E  
4. 原样返回。 )yb~ kbe  
  operator, mvT /sC7I  
5. 返回解引用的类型。 ~3j +hN8<  
  operator*(单目) oCOv 6(  
6. 返回地址。 J&~I4ko]  
  operator&(单目) 4'#=_J  
7. 下表访问返回类型。 6O{QmB0KK  
  operator[] >oJab R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c Q-#]  
  operator<<和operator>> A'jL+dI.  
W)r|9G8T  
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。 mv:@D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u-iQ  
+ >dC  
template < typename Left > -{OJM|W+  
struct value_return ,0h{RZKw  
  { qbq2Bi'a  
template < typename T > HLDv{G'7  
  struct result_1 8/R$}b><  
  { P{K\}+9F   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5 ,MM`:{{  
} ; yO7H!}y_  
A2\hmp@A@7  
template < typename T1, typename T2 > cD`?" n  
  struct result_2 $m5Iv_  
  { jG `PyIgw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dLH@,EKl)  
} ; GPh;r7xg6  
} ; ]SA/KV   
+0[H`5-^  
!1R?3rVQS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /1/'zF&R-  
G2wSd'n*y  
下面我们来剥离functor中的operator() 0N!rIz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: N~v<8vJq`  
l^bak]9 1  
return l(t) op r(t) vqT) =ZC1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E.m2- P;4  
return op l(t) >wqWIw.w>  
return op l(t1, t2) +76ao7d.  
return l(t) op ?H_@/?  
return l(t1, t2) op D]iyr>V6'  
return l(t)[r(t)] 8~,zv_Pl  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4>d]0=x  
09vVCM;DY  
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: a+v.(mCG  
单目: return f(l(t), r(t)); sSKD"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )UU`uzU;u  
双目: return f(l(t)); B=W#eu <1  
return f(l(t1, t2)); 3'L =S  
下面就是f的实现,以operator/为例 30I-E ._F  
qm_r~j  
struct meta_divide zp9lu B  
  { :yJ#yad  
template < typename T1, typename T2 > 3<)][<Ud  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (bI/s'?K  
  { w8q 2f-K-  
  return t1 / t2; u{uqK7]+  
} :&&s*_  
} ; \>oy2{=;'  
7R5ebMW V  
这个工作可以让宏来做: *\:sHVyG(  
a6h+?Q7uF  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `j'1V1  
template < typename T1, typename T2 > \ T-4dD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3jfAv@I~  
以后可以直接用 wU'+4N".  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J=kf KQV  
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 +pK35u  
(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。。。) EFtn !T  
3hJ51=_0^  
M7Xn=jc  
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 be-HF;lZe'  
@`B_Q v@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UT{`'#iT  
class unary_op : public Rettype w `d9" n  
  { H0B=X l[  
    Left l; { **W7\h  
public : *@@dO_%6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "-:g.x*d  
\L?A4Qx)_  
template < typename T > h~%8p ]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vY4}vHH2  
      { WyB^b-QmDh  
      return FuncType::execute(l(t)); 73u97oe>1  
    } 3e-E/6zH6  
}3WP:Et  
    template < typename T1, typename T2 >  Jc]k\U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S Cn)j:gH;  
      { NuF?:L[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7nxH>.,Q>  
    } -e"kJd&V  
} ; xp^Jp  
GHi'ek<?^  
@+Nf@LJ  
同样还可以申明一个binary_op fY =:geB  
h c]p^/H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T_wh)B4xW  
class binary_op : public Rettype #Ddo` >`&  
  { /Trbr]lWy  
    Left l; 7&jq  =  
Right r; 3TV4|&W;  
public : D\J.6W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x<w-j[{k_K  
6e.l# c!1}  
template < typename T > 7z\ #"~(.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |G/)<1P  
      { mss.\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =?]S8cth  
    } ][//G|9  
hH05p!2  
    template < typename T1, typename T2 > &Vpr[S@:{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C^_m>H3b  
      { (*vBpJyz%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e^;:iJS  
    } b ettOg  
} ; &N/dxKZcc  
Xyz/CZPi  
Zv mkb%8  
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 ;5T}@4m|r  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yP` K [/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rkdA4'66w  
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。 M djxTr^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N<KsQsy=  
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。。。 `|92!Ej  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;1_3E2E$  
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) Fwvc+ a  
下面是修改过的unary_op !"E/6z2&(k  
9G7Brs:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Bz%wV-  
class unary_op m9 c`"!  
  { $Dv5TUKw  
Left l; ^rY18?XC+:  
  OYmutq  
public : ]70ZerQ~L  
&VCg`r-{~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EK Q>hww8  
v/vPU  
template < typename T > F]<2nb7  
  struct result_1 96; gzG@1!  
  { IQd~` G  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Tgla_sMb  
} ; M U '-  
{od@S l  
template < typename T1, typename T2 > QWt3KW8)  
  struct result_2 Azr|cKu]  
  { d}|z+D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T>hm\!  
} ; XW2ZQMos1  
Bk5 ELf8pL  
template < typename T1, typename T2 > _2<UcC~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {z;K0  
  { nHZhP4W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); E*,nKJu'r  
} 6u`$a&dR'l  
A |U0e`Iw  
template < typename T > nC?Lz1re  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VT~%);.#  
  { `]l|YQz\  
  return OpClass::execute(lt(t)); a>d`g  
} +`$$^x  
])?h ~  
} ; w~=xO_%  
GlC(uhCpV  
*L Y6hph"  
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 OOABn*  
好啦,现在才真正完美了。 Fs=)*6}&  
现在在picker里面就可以这么添加了: X68.*VHh0  
23'{{@30  
template < typename Right > FKhgUnw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @FF{lK?[  
  { ofI,[z3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sint":1FC  
} JFNjc:4{0  
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。 !HhF*Rlr  
s%~Nx3,  
0~[M[T\  
'V <ZmJ2  
0;OZ|;Z  
十. bind ~Dw% d;  
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。 n\BV*AH  
先来分析一下一段例子 */@I$*  
@~5Fcfmm  
_^ n>kLd$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *xj2Z,u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VP~%,=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 zYWVz3l  
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。 V|awbff:  
我们来写个简单的。 <y7Hy&&y-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -H|!KnR  
对于函数对象类的版本: YV>&v.x0;  
d@b2XCh<K  
template < typename Func > eE;j#2SEO  
struct functor_trait VpY,@qh  
  { 8b4? O"  
typedef typename Func::result_type result_type; jJ'NYG  
} ; "&;X/~j  
对于无参数函数的版本: `fG<iBD  
:2wT)wz  
template < typename Ret > *1:kIi7_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7;r3Bxa Q  
  { 8$IUit h  
typedef Ret result_type; Y~#F\v  
} ; >f1fvv6  
对于单参数函数的版本: `JGW8 _  
%t74*cX  
template < typename Ret, typename V1 > M[-/&;`f@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fwUF5Y  
  { $DnR[V}rR!  
typedef Ret result_type; &wu1Zz[qcz  
} ; Y$./!lVY  
对于双参数函数的版本: _c:th{*  
,K PrUM}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  Yg2P(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > K_.|FEV  
  { *;F<Q!i&v  
typedef Ret result_type; z-sq9Qp&x  
} ; GyFA1%(o  
等等。。。 \~U:k4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e~R_bBQ0  
a6It1%a+  
template < typename Func > MFWkJbZV  
struct func_return y;P%=M P  
  { 2$o\`^dy  
template < typename T > #P!M"_z  
  struct result_1 xsS;<uCD  
  { Of9 gS-m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K05T`+N,  
} ; D})12qB;u9  
(b"q(:5oX  
template < typename T1, typename T2 > 43rV> W,  
  struct result_2 ol {N^fi K  
  { sP=^5K`g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]j$(so"  
} ; mGF)Ot R  
} ; h^14/L=|  
W58%Zz4a  
A ;|P\V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0| =y#`;,Z  
+-5YmN'  
template < typename Func, typename aPicker > I@#IXH?6  
class binder_1 *Z2Ko5&Y2  
  { REsw=P!b  
Func fn; {QOy' 8 /  
aPicker pk; A#i[Us|  
public : #2Iw%H2q&  
aQ&K a  
template < typename T > N6%L4v8-}X  
  struct result_1 cBZJ  
  { 3+iryW(\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K(TejW#  
} ; Q0ba;KPm  
X_,R!$wbg:  
template < typename T1, typename T2 > (FGH t/!  
  struct result_2 V <ilv<  
  { |BD2=7,z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y^8'P /A  
} ; WU,b<PU &  
axN\ZXU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C!6D /S  
hVd_1|/X  
template < typename T > 8;f5;7M n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MvaX>n !o  
  { E9 @Sc>e  
  return fn(pk(t)); f9d{{u  
} Fp]ErDan  
template < typename T1, typename T2 > cXYE !(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6C ?,V3Z  
  { <R%TCVwC@  
  return fn(pk(t1, t2)); 7(| f@Y~*  
} 3Jj&wHp]  
} ; .>1Y-NM  
E7/i_Xkk  
rA8{Q.L  
一目了然不是么? sx'eu;S  
最后实现bind (/{bJt~b  
rcH{"\F_/  
3`NSSS  
template < typename Func, typename aPicker > Tv~Ho&LS  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^D ;EbR  
  { Re*~C:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4 DV,f2:R4  
} K7i@7  
2dbn~j0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,<s:* k  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 aH_FBY  
k_gl$`A  
十一. phoenix >CHb;*U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T?tZ?!6  
la^K|!|  
for_each(v.begin(), v.end(), mDuS-2G=D  
( # 00?]6`z  
do_ {V8uk $  
[ u?'J1\z  
  cout << _1 <<   " , " 7[0CVWs,  
] ~|LAe-e"  
.while_( -- _1), Eb5BJ-XeS^  
cout << var( " \n " ) l=#b7rBP  
) OO,EUOh-T:  
); J?hs\nA  
Tiimb[|  
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: #GUD^#Jh  
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 4sC)hAx&f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 X[SIk%{D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: nAX/u[  
GBT219Z@8  
Wy /5Qw~s  
template < typename Cond, typename Actor > (io[O?te  
class do_while 4C*0MV  
  { ob|^lAU  
Cond cd; ocpM6b.fK  
Actor act; - "{hP  
public : OgHqF,0MN  
template < typename T > ]M~ 7L[  
  struct result_1 u0qTP]  
  { ]8 <`&~a  
  typedef int result_type; F4ylD5Y!  
} ; x<.(fRv   
^}J,;Zhu5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .;(a;f+{;  
#6pJw?[  
template < typename T > ,)VAKrSg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {j4&'=C:  
  { JcfGe4  
  do !:}m-iqQ1  
    { Deq@T {  
  act(t); ^)aj, U[  
  } _'n]rQ'  
  while (cd(t)); TJZ arNc$  
  return   0 ; G 6xN R  
} b7gN|Hw5 H  
} ; KJs`[,;<  
Kb'4W-&u!  
+HgyM0LFg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^SM5oK  
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。 u 7 <VD  
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。 *uKYrs [  
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。 u_FN'p=.  
下面就是产生这个functor的类: {]dvzoE]  
"EE (O9q  
t oM+Bd:Y  
template < typename Actor > [lu+"V,<LJ  
class do_while_actor X}ihYM3y/  
  { U_Q;WPJ  
Actor act; uh>"TeOi  
public : - Nt8'-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D<WGau2H  
{CFy %  
template < typename Cond > (Bv~6tj~J  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; gtqtFrleG  
} ; <)Y jVGG  
<Ynrw4[)t  
~n(LBA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0r?]b*IEK  
最后,是那个do_ I$XwM  
B$7Cjv  
y k\/Cf  
class do_while_invoker 2+*o^`%4P  
  { 05 .EI)7  
public : lwjA07 i  
template < typename Actor > 6uX,J(V,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u<+"#.[2v~  
  { i<q_d7-W'  
  return do_while_actor < Actor > (act); PI"6d)S2  
} = '-/JH~  
} do_; kUr/*an  
R38 \&F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Yjl:i*u/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8A u W>7_  
最后来说说怎么处理break和continue |;I"Oc.w^R  
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。 7f<@+&  
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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