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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :G4)edwe  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &BOG&ot  
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, /St d6B*  
(.~,I+Cz'  
,<O|#`?"@G  
CyKupJ.Fq  
  class filler W@t{pXwLv  
  { 0RF<:9@x2  
public : fO{'$?K  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zbZN-j#  
} ; OrRU$5Lo  
V8947h|&  
,e@707d`\  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: v$~ZT_"(9  
c :u2a/Q?  
1Q!^%{Y;  
[pzo[0G 'v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \= G8  
8,&pX ga  
1$v1:6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7hAc6M$h;  
1#V&'A  
oV;I8;#\J  
f-5}`)`.+  
二. 战前分析 yv(\5)XF  
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。 H|8i|vbi  
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 GmdS~Fhp  
js[H $  
tD+K4 ^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w9,w?%F  
  /* --------------------------------------------- */ 28,g'k!  
vector < int *> vp( 10 ); V\/5H~L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yIf>8ed]#  
/* --------------------------------------------- */ Ey]P >J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i{MzQE+_^  
/* --------------------------------------------- */ pIgjo>K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ` 7jdV  
  /* --------------------------------------------- */ \w=*:Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qM9> x:V  
/* --------------------------------------------- */ +8 }p-<a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (;2]`D [x  
+`+r\*C5  
;T|hNsSt  
tW \q;_DSr  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2 X`5YN;  
1._1, _2是什么? nD!5I@D  
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。 nA.~}  
2._1 = 1是在做什么? %)}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。 pVC; ''E  
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。 ~IS3i'bh  
;hkzL_' E)  
!3Ed0h]Bfa  
三. 动工 KBa   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +7$zL;ph=n  
Vbp`Rm1?  
[' cq  
x`Ik747^v  
template < typename T > o]WG8Mo-  
class assignment X@^"@  
  { 7rjS.  
T value; ,_U3p ,  
public : .*c%A^>  
assignment( const T & v) : value(v) {} 95^-ptO{1`  
template < typename T2 > (a@}J.lL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #2Z\K>L  
} ; )kt,E}609  
`dm}|$X|  
*S\/l-D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :'K%&e?7s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $#HUxwx4  
B$&&'i%  
Z)dE#A_X  
;`}b .S =n  
  class holder 0|OmQ\SQ  
  { #( o(p  
public : [a\>"I\[  
template < typename T > RtScv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2R`/Oox   
  { 4<l&cP  
  return assignment < T > (t); f}? q  
} Ukg iSv+  
} ; '`/w%OEVC5  
O>Ao#_*hOb  
<"}WpT  
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: > @n?W"  
ZE"Z_E;r  
  static holder _1; XE.Y?{,R$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6),VN>j  
"&N1$$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X.hV MX2B  
而不用手动写一个函数对象。 YMIX|bj6Y  
i~;Yrc%AEX  
<|c[ #f  
bT#re  
四. 问题分析 X8| 0RU@f  
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。 D?@e,e  
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。 @g==U{k;t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _do(   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <s(<ax30  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,]8$QFf  
h0n,WU/Kw  
五. 问题1:一致性 )Qixde>]p  
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!/ MBM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 iVqa0Gl+}  
@Sd l~'"  
struct holder oZ"93]3-  
  { ,`;Dre  
  // O*y@4AR"S  
  template < typename T > BZ -)XF'4  
T &   operator ()( const T & r) const xH/Pw?^  
  { ?j-;;NNf  
  return (T & )r; E-XFW]I  
} # vBS7ba  
} ; UJ1Ecob  
3FpSo+  
这样的话assignment也必须相应改动: q+}Er*r  
BHEZ<K[U   
template < typename Left, typename Right > Th\t6K~  
class assignment b.sRB1  
  { bsgrg  
Left l;  p@bcf5'  
Right r; #+ 6t|  
public : T!pjv8y@R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q2 @Ugt$  
template < typename T2 > Nw|m"VLb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4> $weu^  
} ; M}*#{UV2  
Ss c3uo0  
同时,holder的operator=也需要改动: 2$%E:J+2:$  
@N,I}_9-  
template < typename T > [Csv/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %9P)Okq  
  { 268H!'!\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7d"gRM;  
} >djTJ>dl_u  
kEpCF:@A  
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。 ;^Y]nsd  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^lCQHz  
F^)SQ%xx  
return l(rhs) = r; )OgQ&,#  
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。 D?< R5zp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6m!%X GZ T  
 i%a jL  
template < typename Tp > !JE=QG"  
class constant_t qD?-&>dBWi  
  { <4QOjW  
  const Tp t;  T%p/(  
public : 1L:sck5k  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #pm0T1+jW  
template < typename T > |.c|\e z/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X9xXL%Q  
  { BV`,~n:  
  return t; XexslzI  
} ,}hJ)  
} ; =9@t6   
0zvA>4cq)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g<"k\qs7  
下面就可以修改holder的operator=了 ,@]rvI6 x  
S0uEz;cE  
template < typename T > _Bhm\|t  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q-,,Kn  
  { W nLMa|e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6xsB#v*  
} pg;y\}  
GDUOUl&  
同时也要修改assignment的operator() = rLL5<  
6 s$jt-bH  
template < typename T2 > !04zWYHo  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !^EdB}@yS  
现在代码看起来就很一致了。 `[*nUdG  
4v("qNw#  
六. 问题2:链式操作 ca{u"n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h72#AN  
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。 ?U;KwS]%  
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。 D+"-(k  
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。 j~a"z40  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct It .`  
?\D=DIN-r  
template < typename T > Xob,jo}a  
struct result_1 ueM[&:g&MU  
  { Q-:IE T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2UF ,W]  
} ; UD@u hL  
6mH --!j  
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: ^bj aa  
+9[/> JM  
template < typename T > ;=?f0z<  
struct   ref /QeJ#EHn  
  { l1h;ng6  
typedef T & reference; O0Vtvbj  
} ; \~#$$Q-qtU  
template < typename T > ;HOOo>%_K  
struct   ref < T &> %di]1vQ  
  { U(jZf{`Mz  
typedef T & reference; [ 4_JK  
} ; ;F;"Uw  
JGB 9Z   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wCwJ#-z.=  
C25r3bj  
template < typename T > { eU_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B)bq@jM  
  { L`M.Htm8  
  return l(t) = r(t); 6_s_2cr  
} Snav)Hb'  
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。 O&Ws*k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lOc!KZHUp  
covr0N)  
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 W_##8[r(?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;hsem,C h7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )TmqE<[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !)}3[h0  
最后的布局是: hLZ<h7:  
                Add opKk#40  
              /   \ ;B'5B]A3  
            Divide   5 :RH0.5)  
            /   \ DeAi'"&  
          _1     3 .[1"3!T  
似乎一切都解决了?不。 u9:+^F+  
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。 >brf7h  
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。 Ev R6^n/  
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: 9<9 c^2  
|Mm9QF;iA  
template < typename Right > H</Mh*Fl2G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (61_=,jv\h  
Right & rt) const ^zMME*G  
  { A@W/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [CBhipoc  
} QBNnvg4v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a*pwVn  
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。 g@va@*|~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。 Jf/X3\0N7  
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。 mv,<#<-W  
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。 "K"]/3`k-  
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? t~l uBUF  
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: %4%$NdU"  
=` b/ip5  
template < class Action > 4rmSo^vK  
class picker : public Action {x+"Ru~7,  
  { ^+ hJ& 9W  
public : m5G9 B-\?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} : *~}\M*  
  // all the operator overloaded 8+L,a_q-  
} ; v[aFSXGj)  
:DxCjv  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 wQ7G_kVp  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: J< E"ZoY  
oPX `/ X#  
template < typename Right > AF=9KWqf  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3N'fHy  
  { P~>E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j &#A 9!  
} )]=1W  
98%M`WY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <h$Nh0  
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。 C/JeD-JG  
]<pnHh+2A  
template < typename T >   struct picker_maker 6a+w/IO3OU  
  { ha;Xali ]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; fI/?2ZH  
} ; Y\.d s%G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nTJ-1A7EP  
  { 3 e19l!B  
typedef picker < T > result; 6hE. i x  
} ; ,+u.FQv~  
=1JS6~CTLN  
下面总的结构就有了: _?vh#6F  
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。 "!9hcv- ;  
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。 Gj~1eS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B]`!L/  
至此链式操作完美实现。 n>)'!   
/D]V3|@E  
X"hoDg  
七. 问题3 JYY:~2  
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。 d$3;o&VUNI  
e b])=  
template < typename T1, typename T2 > .H M1c  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y: ~A-_  
  { %{fa . >6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); G2bZl% ,D  
} RGeM.  
23lLoyN  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: J3]W2m2Zw  
ECO4ut.d  
template < typename T1, typename T2 > F/"Q0%(m  
struct result_2 a?zn>tx  
  { >q'xW=Y j\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3f u*{8.XZ  
} ; 69 PTo  
'f#i@$|]  
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? ?P+n0S!  
这个差事就留给了holder自己。 z/JoU je  
    ArFsr  
Kk}|[\fW  
template < int Order > sHqs)@D  
class holder; fp jy[$8  
template <> *^BW[C/CTR  
class holder < 1 > }!5x1F!  
  { B!`Dj,_  
public : FS3MR9  
template < typename T > W\'njN  
  struct result_1 I9! eL4e  
  { Ub0hISA  
  typedef T & result; /Hox]r]'e  
} ; vy ME  
template < typename T1, typename T2 > F{#m~4O  
  struct result_2 Q*S|SH-cZ0  
  { w/8`]q  
  typedef T1 & result; xbh4j!FD$  
} ; 7x/S4Gs'4  
template < typename T > E<[_L!2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZZkxEq+D  
  { AL%gqt]  
  return (T & )r; } {! #` 's  
} }Yi)r*LI3  
template < typename T1, typename T2 > dmq<vVxC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wq|~[+y  
  { C~do*rnM^  
  return (T1 & )r1; p!+7F\  
} S?X2MX  
} ; dQoZh E  
Uoskfm  
template <> Wq bfZx  
class holder < 2 > g/)$-Z)Nu  
  { }PZz(Ms  
public : R&w2y$  
template < typename T > L53qQej<  
  struct result_1 Q^^.@FU"x  
  { \5+?wpH  
  typedef T & result; k,EI+lCX  
} ; {U$qxC]M  
template < typename T1, typename T2 > v&6=(k{E@R  
  struct result_2 hjuzVOE|W  
  { _%HpB=  
  typedef T2 & result; r52X}Y  
} ; '~dE0ohWb  
template < typename T > K3eYeXV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MA:2]l3e  
  { Hpo/CY/  
  return (T & )r; 0-)D`s%  
} 87/!u]q  
template < typename T1, typename T2 > 9n$0OH /q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '64&'.{#>r  
  { >28.^\?H4  
  return (T2 & )r2; GZL{~7n  
} J`6X6YZ  
} ; ~~U2Sr  
~, hPi  
0D;MW  
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> >。 $rB20!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -1tdyCez  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !J34yro+s  
cJEO wAN  
return l(i, j) = r(i, j); O"otzla  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X(D$eV  
u3!aKXnv<  
  return ( int & )i; _9Pxtf  
  return ( int & )j; cz8%p;F:  
最后执行i = j; HaP0;9q  
可见,参数被正确的选择了。 | v? pS  
9aLS%-x!+  
-Yaw>$nJ  
Qm| Q0u   
>*xa\ve  
八. 中期总结 }*!7 Vrep  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: j1!P:(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b8V]/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2.I'`A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \V@Hf"=j  
` [ EzU+  
Nw'3gJ:  
j@0/\:1(U  
\NYtxGV[Z  
X-oHQu5  
九. 简化 Q AJX7  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 B;M{v5s~]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 39;Z+s";  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: =*q|568  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Te%'9-jk  
  +-*/&|^等 R jO9E.nm  
2. 返回引用。 sPCp20x:y8  
  =,各种复合赋值等 @MfuV4*  
3. 返回固定类型。 O?uT'$GT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Bp3%*va  
4. 原样返回。 =d/\8\4  
  operator, Lc>9[! +#  
5. 返回解引用的类型。 ;!<WL@C~  
  operator*(单目) Wt +, 6Cq  
6. 返回地址。 RUTlwTdv  
  operator&(单目) h+mM  
7. 下表访问返回类型。 2[&3$-]  
  operator[] R5LzqT,/N:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0\t k/<w2  
  operator<<和operator>> X!5  
$!c)%qDq  
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。 GyV3]Qqj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !F0MLvdX7^  
wj>mk  
template < typename Left > tt=?*n  
struct value_return H'myd=*h~8  
  { GS|sx  
template < typename T > Ti/t\'6  
  struct result_1 r3o_mO?X  
  { L&1VPli  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (~/VP3.S  
} ; uLYz!E+E  
e{edI{g  
template < typename T1, typename T2 > !1f8~"Z  
  struct result_2 $'3`$   
  { +zxj-di M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u,0N[.&N  
} ; xq:.|{HUk  
} ; <dx xXzLT  
_//)|.6c3  
bWv4'Y!p  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =z'w-ARy  
DSY:aD!  
下面我们来剥离functor中的operator() U^4 /rbQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: SCl$+9E  
N9r}nqCN  
return l(t) op r(t) :+ef|,:`/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lkf(t&vL2  
return op l(t) ~je#gVoUR  
return op l(t1, t2) JGPLVw  
return l(t) op >=hO jV;  
return l(t1, t2) op YV*s1 t/  
return l(t)[r(t)] -f0Nb+AR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jR@j+p^e  
>:M3!6H_~{  
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: -;_`>OU{  
单目: return f(l(t), r(t)); ` bd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >9c$2d|>  
双目: return f(l(t)); ]!J 6S.@#+  
return f(l(t1, t2)); @SA*7[?P  
下面就是f的实现,以operator/为例 PF@+~FI  
vS-k0g;   
struct meta_divide yc5C`r+6  
  {  "Mgx5d  
template < typename T1, typename T2 > :mLcb. E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C=ni5R  
  { )/H=m7}1h  
  return t1 / t2; mLU4RQ}5  
} @cPb*  
} ; f3e#.jan  
U0'>(FP~2  
这个工作可以让宏来做: U@+ @Mc  
uR{HCZ-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u2 a U0k:  
template < typename T1, typename T2 > \ (OT /o&cQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3*$A;%q  
以后可以直接用 @'U9*:}U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5Qhu5~,K  
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  ~dfc  
(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。。。) t>|Y-i3cb  
Go3EWM`Cd8  
{hB7F"S  
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 ghm5g/  
y0qrl4S)v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9Vz1*4Ln  
class unary_op : public Rettype h)BRSs?v_D  
  { Q[^IX  
    Left l; Dt)\q^bH)  
public : {dJC3/ Rf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !b0'd'xe  
Vu '/o[nF>  
template < typename T > pv&:N,p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3o%,8l,  
      { YQOdwc LG  
      return FuncType::execute(l(t)); %3scz)4$  
    } R0y={\*B5k  
IbC(/i#%`  
    template < typename T1, typename T2 > IlsXj`!e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /2-S/,a  
      { v!?bEM3D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n'=-bj`  
    } (&0%![j&  
} ; A_1cM#4  
d_=@1 JM>  
8RWfv}:X  
同样还可以申明一个binary_op 6H67$?jMyJ  
<jF]SN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cc7*O  
class binary_op : public Rettype ^D\1F$AjC  
  { xc[@lr  
    Left l; YLVV9(  
Right r; 9tsI1]1[m  
public : 4k_&Q?1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zQ9"i  
$j:$ `  
template < typename T > $u_0"sUV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !Uz{dFJf;  
      { o9G%KO&;D,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); L^} Z:I  
    } 0F-X.Dq  
1C\OL!@L  
    template < typename T1, typename T2 > S!<YVQq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !TY9\8JzV  
      { |t*(]U2O0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t m?[0@<s  
    } n"8vlNeW  
} ; IY6DZP  
S-{[3$  
c^vP d]Ed  
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 \"B?'Ep;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7l> |G,[c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D].!u{##  
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。 u Jy1vI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! YO7Y1(`  
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。。。 Wr Ht  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 BDSZ'  
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) ){`s&?M0  
下面是修改过的unary_op :b)IDcW&j:  
HQ~`ha.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %JM:4G|q  
class unary_op $ysemDq-a\  
  { `Bk7W]{L  
Left l; R06L4,/b  
  )I'?]p<  
public : C( 8i0(1  
W[BZ/   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )=l~XV  
jY%&G#4  
template < typename T > cHOtMPyQ  
  struct result_1 MTo<COp($  
  { nmZz`P9g  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; << `*o[^L  
} ; :;W[@DeO[  
B.CUk.  
template < typename T1, typename T2 > A^:[+PJHN  
  struct result_2 E^w2IIw  
  { ifj%!*   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0"7%*n."2  
} ; I|69|^  
D/)wg$MI  
template < typename T1, typename T2 > x8k7y:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 's>   
  { &5puGnTZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [P.M>"c\  
} j#QJ5(#  
1O@ qpNm  
template < typename T > q/U(j&8W{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n&ZA rJ  
  { r(;oDdVc  
  return OpClass::execute(lt(t)); {Q],rv|;  
} FY_.Vp  
d%_=r." Y  
} ; 6" fYSn>  
ir/m. ~?  
-F=?M+9[  
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 VuA7rIF$66  
好啦,现在才真正完美了。 k7JE{(Ok  
现在在picker里面就可以这么添加了: WLl_;BgN  
q1ybJii  
template < typename Right > "%fh`4y3\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0/K?'&$yvb  
  { u3 k%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <knf^D<"  
} $/;D8P5/&=  
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。 nZZNx  
a(AKVk\  
su;u_rc,  
G165grGFd  
~hK7(K  
十. bind G8=2=/ !  
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。 e??tp]PLn  
先来分析一下一段例子 ZoX24C'  
m>yb}+  
HV O mM17  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n%'M?o]DF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 TNe,'S,%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ZrY #B8  
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。 p}q27<O*/  
我们来写个简单的。 $ N`V%<W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9U[Gh97Sf  
对于函数对象类的版本: |dIP &9  
Qn= 3b:S-  
template < typename Func > e_'/4 n  
struct functor_trait a&:1W83  
  { ;pe1tp  
typedef typename Func::result_type result_type; H$'|hUwds%  
} ; U\aP  
对于无参数函数的版本: =k.:XblEe[  
EdGA#i3  
template < typename Ret > ,fWQSc\}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;W%nBdE6|  
  { <0lXJqd  
typedef Ret result_type; aAM!;3j]B`  
} ; F6>K FU8  
对于单参数函数的版本: :5)Dn87  
EUBJnf:q  
template < typename Ret, typename V1 > CTawXHM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q{%2Npvq  
  { dRw O t  
typedef Ret result_type; :"m~tU3&  
} ; ( w4w  
对于双参数函数的版本: y8} fj=  
7$3R}=Z`\q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S1jI8 #z}_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > m(0sG(A~  
  { 4I7B #{  
typedef Ret result_type; 7AwV4r*:  
} ; [5[}2 B_t  
等等。。。 F`!B!uY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fP 1V1ao  
c:#<g/-{wM  
template < typename Func > b#ga  
struct func_return zED#+-7  
  { yx5F]Z<M2  
template < typename T > b-*3]gB  
  struct result_1 6P,vGmR  
  { ]U[y3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Pjz_KO/  
} ; WFWQ;U{|  
^gw htnI  
template < typename T1, typename T2 > [6 d~q]KH  
  struct result_2 GMk\ l  
  { k^<s|8Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TUE*mDRmP  
} ; }f rij1/G  
} ; pypW  
gut[q  
DI9hy/T(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -,xCUG<g  
:Y? L*  
template < typename Func, typename aPicker > ;8F|Q<`pV  
class binder_1 /zt9;^e  
  { 4%!#=JCl  
Func fn; (<M^C>pldf  
aPicker pk; ?yAp&Ad  
public : +65OR'd  
#Z;6f{yWf  
template < typename T > nsT]Yxo%M  
  struct result_1 6yDj1PI  
  { ,m4M39MWJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JA]TO (x  
} ; 0!4;."S  
cnJL*{H<2  
template < typename T1, typename T2 > '5^$v{  
  struct result_2 g/*x;d=  
  { m(2(Caz{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "n<rP 3y  
} ; 7JC^+ rk  
c}XuzgSY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2bJqZ,@  
^O>G?a  
template < typename T > euxkw]`h6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3k%fY  
  { woSO4e/  
  return fn(pk(t)); v %?y5w  
} B#o/3  
template < typename T1, typename T2 > 8PN/*Sa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .`I;qF  
  { \o|5 /N  
  return fn(pk(t1, t2)); 1yFVF  
}  L#  
} ; yQP!Vt^  
aJ!(c}N~97  
xXa* d  
一目了然不是么? S7|6dwQ&  
最后实现bind xg:r5Z/|)  
C-wwQbdG/  
l7{]jKJue  
template < typename Func, typename aPicker > f82$_1s^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *HT )Au"5  
  { |_<'q h  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5,Q3#f~!  
} )^Ha?;TS  
rwZI;t$hf  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tQ:g#EqL9B  
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。 tVAWc$3T  
;f]p`!] 3  
十一. phoenix h;q= <[h\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 96NZ rT  
th!$R  
for_each(v.begin(), v.end(), ,5Vc  
( >rbHpLm1`  
do_ 8Ce|Q8<8]  
[ y15 MWZ  
  cout << _1 <<   " , " K;n2mXYGM  
] fG *1A\t]  
.while_( -- _1), 7m4gGkX#r  
cout << var( " \n " ) "PFczoRZ  
) E?VPCx  
); 0r4,27w  
&1=Je$,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: k!&G ;6O-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor |igr3p5Fw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 PIZnzZ@Z;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "7]YvZYu0  
>DFpL$oP  
MC 8t"SB  
template < typename Cond, typename Actor > 5} v(Ks>  
class do_while 'ycr/E&m{  
  { dkHye>  
Cond cd; ?&ow:OH+  
Actor act; G,{=sFX  
public : OpNTyKbaD  
template < typename T > z;c~(o@4  
  struct result_1 7o+JQ&fF;  
  { ;~A-32;Y4  
  typedef int result_type; Fwu:x.(  
} ;  0 |/:m  
fbl8:c)I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qI]PM9  
r8R]0\  
template < typename T > YmBo/IM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]+U:8*  
  { )A@ }mIs"  
  do 8+7n"6GY2/  
    { tQrF A2F  
  act(t); .C 6wsmQ  
  } k$ ya.b<X/  
  while (cd(t)); }3b3^f  
  return   0 ; b I%Sq+"}  
} pBZf=!+E  
} ; nV[0O8p2Md  
: ~R Y  
Czl4^STiC  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @;6I94Bp  
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。 #5Q?Q~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。 "M-zBBY]  
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。 zeC@!,lH  
下面就是产生这个functor的类: Z(|@C(IL0\  
mQbpv'N  
a/ 4!zT   
template < typename Actor > uVSc1 MS1  
class do_while_actor 0h3 -;%  
  { tRUGgf`  
Actor act; ?(t{VdZSzQ  
public : t PJW|wo  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} H3}eFl=i2  
hJ)\Vo  
template < typename Cond > Wzn!BgxRr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; JU6PBY~C'  
} ; {vp|f~}zTw  
A`#/:O4|f  
)335X wA+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b0PQ;?R#V  
最后,是那个do_ We8n20wf<  
J~e%EjN5e  
T#o?@ ;  
class do_while_invoker o+w G6 9  
  { '\,|B x8Q  
public : ?k 4|;DD  
template < typename Actor > Iu)76Y@=5=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M%3P@GRg  
  { &8!~H<S  
  return do_while_actor < Actor > (act); &rc]3! B  
} #NvL@bH  
} do_; 3PBGIo  
rfz\DvV d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M*+MhM-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 tc|`cB3f  
最后来说说怎么处理break和continue ?<*mIf:?  
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。 8et*q3D7`  
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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