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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda FKtG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }#q0K  
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, sa}.o ZpQ  
SJ}PV:x  
U#x`u|L&6  
c8N pk<  
  class filler zh{I;~syh  
  { (M?VB*sm0  
public : ov5g`uud  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )gx*;z@  
} ; *:% I|5  
Z,-J tl  
UGxF}Q  
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: %CZGV7JdA  
IL,iu  
33ZHrZ  
Jt:)(&-t   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >E7s}bL"  
0h kZ  
+y_V$q$G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 usNq]  
ec,Bu7'8  
29nMm>P.e  
+W/{UddeKU  
二. 战前分析 TtrV -X>L  
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。 tb>Q#QB&u  
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 E#A}2|7,g  
[s+FX5'K  
}R~C<3u\2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |kF"p~s  
  /* --------------------------------------------- */ Zbr1e5?  
vector < int *> vp( 10 ); tiy#b8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sY[!=`@  
/* --------------------------------------------- */ Ax 4R$P.]u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T-\q3X|y/  
/* --------------------------------------------- */ v+i==vxg  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?k=)T]-}  
  /* --------------------------------------------- */ YkQ=rurE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9 ge'Mo  
/* --------------------------------------------- */ lmIphOUoIw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u`XZtF<vf  
gk}.L E  
LWxP}? =  
S#0C^  
看了之后,我们可以思考一些问题: cpH*!*S  
1._1, _2是什么? M=fhRCUB  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ('`mPD,  
2._1 = 1是在做什么? ~(L&*/c  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 =y^ g*9}_  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 S/yBr`  
+O1=Ao  
S] 4RGWn  
三. 动工 r!^VCA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?'>[n m  
<J]N E|:  
,!^g8zO  
MIu'OJ"z~  
template < typename T > bWZ oGFT  
class assignment u$ vLwJ|o  
  { :4>LtfA  
T value; @sRb1+nn  
public : ?i\$U'2*z3  
assignment( const T & v) : value(v) {} }5d|y*  
template < typename T2 > :2lM7|@/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } EkOn Rm_hn  
} ; dCWq~[[  
T2to!*T  
_AiGD  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >p3S,2SM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment h2aO-y>K  
?#:!!.I:  
L(/wsw~y*  
[3] h(D  
  class holder (#Xgfb"S3  
  { TrVQ]9;jWk  
public : 0 d2to5 (  
template < typename T > CbMClnF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $cGV)[KWp@  
  { O_D;_v6Ii+  
  return assignment < T > (t); _z3^.QP  
} [5]* Be  
} ; Ct0%3]<J  
G)=+Nt\ *  
^56#{~%^?  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?o d*"M  
1! R:}r3t  
  static holder _1; QjsN7h&%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 pS!N<;OWr  
b~+\\,q}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2!a~YT  
而不用手动写一个函数对象。 \qbEC.-K  
"; ?^gA  
XE|"n  
tTe:Oq  
四. 问题分析 k")3R}mX  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 )1&,khd/u  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 SU4~x0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AH ]L C6-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8 =3$U+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -<5H8P-  
d`KW]HJw  
五. 问题1:一致性 ={nuz-3  
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?| -:V2Dsr6;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 f q*V76F  
68!=`49r>  
struct holder Z15b'^)?9  
  { 4hV~ ir  
  // ulXe;2  
  template < typename T > KkZo|\V  
T &   operator ()( const T & r) const D]Gt=2\NG9  
  { )eWg2w]  
  return (T & )r; i'0ol^~y6  
} H.TPKdVX  
} ; ;4(FS  
ACH!Gw~  
这样的话assignment也必须相应改动: y/ah<Y0(  
7/Mhz{o;W  
template < typename Left, typename Right > (a8oI )~  
class assignment YwF\  
  { {q BbzBG  
Left l; o(5 ( ]bJ  
Right r; wEIAU  
public : H{*R(S<I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;gW?Fnry;  
template < typename T2 > nB , &m&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JZ0u/x5  
} ; 9/50+2F  
N:rnH:g+:  
同时,holder的operator=也需要改动: aEqDxr6  
-cWxS{vO  
template < typename T > n]%yf9,w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E9S&UU,K  
  { [3hOc/]s  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2d-C}&}L\  
} ht^xc c  
rKWkT"  
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。 Psu*t%nQ?A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sm @Ot~;  
n&}ILLc  
return l(rhs) = r; #)$@Kvm  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 t>%J3S>'ZV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ' |K408i   
~D\ V!  
template < typename Tp > !4 G9`>n  
class constant_t nK|WzUtp  
  { ZIM 5$JdCv  
  const Tp t; ?!kPW^gD  
public : eMDraJv@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vh^,8pPy  
template < typename T > VBI~U?0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b$'}IWNV  
  { a(`@u&]WZ  
  return t; i9k/X&V  
} .TetN}w  
} ; SiQszV.&  
~m.@{Do0p  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <lwkjt=RV  
下面就可以修改holder的operator=了 khtSZ"8X  
j]5bs*G  
template < typename T > v}\Nx[}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?)B\0` %*'  
  {  uvf}7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O9]+Jd4W  
} 4&([<gyR<  
m339Y2%=  
同时也要修改assignment的operator() -V)DKf"f  
-:o4|&g<*  
template < typename T2 > P ||:?3IH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2hI|] p  
现在代码看起来就很一致了。 *_7%n-k  
V0x;*)\PYm  
六. 问题2:链式操作 rSvQarT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &?#G)suP  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 vmZyvJSE  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0? QTi(  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 nB1[OB{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,P9q[  
\P|PAU@,  
template < typename T > G\1\L*+0  
struct result_1 B#K{Y$!v  
  { qKg*/)sD(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5L4{8X0X8  
} ; 3KW4 ]qo~  
gK8{=A0c  
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: zn'F9rWx>  
F"<TV&xf  
template < typename T > &{c.JDO  
struct   ref hf~'EdU  
  { GF-\WD  
typedef T & reference; P[E5e+ A)  
} ; aqk0+  
template < typename T > '=2/0-;Jf  
struct   ref < T &> a.yCd/  
  { 2=PX1kI  
typedef T & reference; :_FnQhzg  
} ; ^%?*u;uU%  
OF)G 2>t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !w8t`Z['  
i/%+x-#  
template < typename T > -6OgM}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +(-L  
  { Io81zA  
  return l(t) = r(t); M_wj>NXZ  
} #DI%l`B  
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。 U- UD27  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <!s+X_^  
:d ts>  
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 8(Ab NQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +I {ZW}rA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D 1Q@4  g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 TUQ+?[  
最后的布局是: #Jo#[-r  
                Add uoM;p'  
              /   \ 8i=c|k,GL.  
            Divide   5 >vPDF+u  
            /   \ *?a rEYc8  
          _1     3 b!7*bFTt  
似乎一切都解决了?不。 69{BJ] q  
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。 x"9e eB,  
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。 oK5"RW  
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:  Ip0~  
8tR(i[L   
template < typename Right > <:mV^tK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;|.^_Xs  
Right & rt) const J .r^"K\  
  { PYYK R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t0 1@h_ WS  
} ?9E shw2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1gwnG&  
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。 "+g9}g  
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。 IezOal  
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。 O#,Uz2  
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。 GxL;@%B  
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? R;wq  
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: *oC],4y~D  
xV_,R'l  
template < class Action > f.%mp$~T  
class picker : public Action .>Gnb2  
  { LX [_6  
public : &o$z[ b  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gkJL=,  
  // all the operator overloaded QxSJLi7t  
} ; h~]G6>D9)>  
i: 6`Rmz1.  
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。 $?.0>0 ,<  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: yM *-e m  
@%7IZg;P6  
template < typename Right > ET_a>]<mv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ] rP^  
  { N:j,9p0,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HH-A\#6J  
} .$r=:k_d  
8 z) K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o=t@83Fh5  
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。 |,3>A@  
TSGJ2u5ie%  
template < typename T >   struct picker_maker g[Z$\A?ZbZ  
  { uANG_sX^n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; jT~PwDSFt3  
} ; 6zmt^U   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %V,2,NCd  
  { Nl[]8G};  
typedef picker < T > result; =6XJr7Ay8u  
} ; yqaLqZ$  
lEcZ/  
下面总的结构就有了: 3@qy}Nm  
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。 S'Hb5C2u  
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。 Gb=pQ (n4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KT3W>/#E  
至此链式操作完美实现。 gRnn}LL^  
*>lh2ssl L  
\~sc6ho  
七. 问题3 |[/<[@\''  
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。 DChqcdx~~  
{XHAQ9'  
template < typename T1, typename T2 > PTU_<\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V`/ E$a1&  
  { UlG8c~p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =cwQG&as  
} :~I^ni  
{X85  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: tx,_0[hZi  
9j0Hvo%T  
template < typename T1, typename T2 > Zj+S "`P  
struct result_2 eP d  
  { ;Av=/hU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E,~|-\b}h  
} ; `-R-O@X|  
?IKSSe#,  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? <Km ^>9  
这个差事就留给了holder自己。 /5Od:n  
    DjyqQ yq~  
f9" M^i  
template < int Order > :U6"HP+?g-  
class holder; <EhOIN7@*D  
template <> v r=va5  
class holder < 1 > ans(^Up$  
  { 04K[U9W3  
public : _d|CO  
template < typename T > B0h|Y.S8%1  
  struct result_1 R[C+?qux  
  { Kyf,<z F  
  typedef T & result; e=>:(^CS   
} ; 1@dB*Jt  
template < typename T1, typename T2 > #x?Ku\ts  
  struct result_2 mY1I{ '.  
  { x7<2K(  
  typedef T1 & result; .wU0F  
} ; .tdaj6x  
template < typename T > HT`k-}ho,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N)I9NM[  
  { 6'{/Ote  
  return (T & )r; D*%?0  
} Q9yIQ{>H[  
template < typename T1, typename T2 > 6`PQP;   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q#Tg)5.\  
  { (#&-ld6  
  return (T1 & )r1; e(=() :4is  
} D6$*#D3U  
} ; t@&U2JaL>W  
/ 5!0wxN  
template <> ag_*Z\  
class holder < 2 > R)@2={fd}  
  { :F |ll?  
public : xU1_L*tu '  
template < typename T > |rgp(;iO  
  struct result_1 3s]aXz:  
  { <2n5|.:>  
  typedef T & result; vGCvJ*4!  
} ; 0P 5s'2w  
template < typename T1, typename T2 >  )>=!</@  
  struct result_2 oimM)Yo  
  { +]3kcm7B  
  typedef T2 & result; *;&[q{hz  
} ; i_c'E;|  
template < typename T > khc1<BBsT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n5DS  
  { fN_qJm#:$y  
  return (T & )r; P=[_W;->}  
} 7es<%H  
template < typename T1, typename T2 > Sx0/Dm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hCOCX_  
  { i V$TvD+  
  return (T2 & )r2; `j1b5&N;7  
}  0"F|)  
} ; nO+-o;DbC  
|AQU\BUj  
` pYyr/  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ?u?Nhf %b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3'7]jj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8.!+Hm4  
DFXHD,o  
return l(i, j) = r(i, j); ELN1F0TneH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )n&6= Li  
M!/!*,~  
  return ( int & )i; 2dyS_2u  
  return ( int & )j; mDXG~*1   
最后执行i = j; j S4\;  
可见,参数被正确的选择了。 4 Aj<k  
i91 =h   
~m'8<B5+  
h+ms%tNT  
&z]x\4#,  
八. 中期总结 H%bc.c  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: L>Y3t1=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Kqz+:E8D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @<jm+f"MP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j"A<qI  
rJT YCe1*  
`-!kqJ  
]$,3vYBf  
oF~+L3&X  
:4r{t?ytXw  
九. 简化 dBkM~"  
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。 a&Z,~Vp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]6 HR  
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: p9E/#U8A_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B'e@RhU;  
  +-*/&|^等 VaW^;d#  
2. 返回引用。 i-}T t<^  
  =,各种复合赋值等 SsEpuEn  
3. 返回固定类型。 ICEyz| C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D$AvD7_  
4. 原样返回。 v:P=t2q  
  operator, }1DzWS-hh  
5. 返回解引用的类型。 /iEQ}  
  operator*(单目) Ne)3@?  
6. 返回地址。 2 :4o`o  
  operator&(单目) tVe =c  
7. 下表访问返回类型。 I.'/!11>  
  operator[] >WA'/Sl<A<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m1e Sn |)7  
  operator<<和operator>> )<f4F!?,A  
gN2oUbf8  
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。 t2iQ[`/?~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~"\WV4}`v  
#~m 8zG  
template < typename Left > |)C #  
struct value_return H _JE)a:+  
  { gBO,  
template < typename T > ck b(+*+l  
  struct result_1 &ty-aB=F  
  { &Hyy .a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ifokg~X~G  
} ; njZJp|y6  
\:g\?[  
template < typename T1, typename T2 > 0CvGpM,  
  struct result_2 B]NcY&A  
  { 9q+W>wt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ilXKJJda  
} ; D~bx'Wr+  
} ; ,c-*/{3  
pss e^rFg  
J(K/z,4h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \*&?o51 !e  
 LJ;&02w@  
下面我们来剥离functor中的operator() tZv^uuEp3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $@vB<(sk  
052Cf dq  
return l(t) op r(t) ~ MsHV%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !RPE-S  
return op l(t) Vc;g$Xr[  
return op l(t1, t2) _^eiN'B  
return l(t) op -\USDi(  
return l(t1, t2) op w?zy/+N~  
return l(t)[r(t)] p>i8aN  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $)nPj_h  
+V(^ "Z~  
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: vS"h`pL  
单目: return f(l(t), r(t)); X-X`Z`o  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =1k%T{>  
双目: return f(l(t)); [y}h   
return f(l(t1, t2)); j{'_sI{{  
下面就是f的实现,以operator/为例 JS/ChoU  
KxD/{0F  
struct meta_divide \#]C !JQ  
  { pY[b[ezb  
template < typename T1, typename T2 > YR? E z<p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |h%HUau  
  { 5]up%.  
  return t1 / t2; 4JU 2x  
} z]SEPYq:  
} ; *>"NUHq  
%6%mf>Guf  
这个工作可以让宏来做: nW*cqM%+  
$)$ r  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^pH8'^n  
template < typename T1, typename T2 > \ /qJCp![X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; AE+BrN +"2  
以后可以直接用 H2H[DVKv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XI |k,Ko<  
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 Rnoz[1y?0  
(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。。。) c~~4eia)  
0e+#{k  
Wz #Cyjo  
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 .%)uCLZr$  
x/CM)!U)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P 4t@BwU$  
class unary_op : public Rettype 6Q\|8a  
  { F\&{>&  
    Left l; \+nV~Pi"A  
public : &tvtL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a] 7g\rg)  
:aBxyS*}G  
template < typename T > ,}]v7DD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0;@>jo6,!  
      { d/jP2uu A  
      return FuncType::execute(l(t)); tc/  
    } Ynvf;qs  
Xp9I3nd|  
    template < typename T1, typename T2 > NA/`LaJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^"D^D`$@  
      { {Q37a=;,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NN2mOJ:-  
    } $OdBuJA  
} ; 37kVJQcA1  
^+CWo@.  
L%(NXSfu7  
同样还可以申明一个binary_op Pzq^x]  
9Q}g Vqn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I<CrEL<5}~  
class binary_op : public Rettype qPD(D{,f$  
  { g)^s+Y  
    Left l; De^:9<{jc  
Right r; [520!JhZY  
public : \eNB L[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M;Pry 3J  
lq"X_M$  
template < typename T > - z+,j(@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~tt\^:\3~S  
      { .4R.$`z4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lya},_WCq  
    } p&x!m}!  
/+J nEFf  
    template < typename T1, typename T2 > Li} 5aK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hHmm(~5gR  
      { R'`'q1=R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {pH#zs4Y  
    } c QuL9Xo  
} ; 1s@QsZ3  
2/r8% Sq  
,3 /o7'  
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 Sx QA*}N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 RG'76?z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (m,H 5  
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。 [ 5}Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m{=Q88k!@.  
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。。。 J_Tz\bZ3)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w-e{_R  
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) 3p&T?E%  
下面是修改过的unary_op C{pOGc@  
Z3hZy&_I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _3@5@1[s  
class unary_op x1#>"z7  
  { 7~QI4'e  
Left l; ur8+k4] \"  
  5Y^"&h[/  
public : :K]7(y7>  
96<oX:#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} t!3N|`x  
u-,}ug|  
template < typename T > lTqlQ<`V  
  struct result_1 DbH;DcV7  
  { eIalcBY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /Yp#`}Ii  
} ; lP`BKc,  
\alV #>J5  
template < typename T1, typename T2 > ]}N01yw|s  
  struct result_2 )h]#:,pm  
  { =?.oH|&\h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Zf@B< m  
} ; 30uPDDvar  
#O}}pF  
template < typename T1, typename T2 > ;\2Z?Kq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4\&Y;upy+  
  { XP?jsBE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0?>(H(D^/  
} zq{UkoME  
I_v}}h{  
template < typename T > &N/t%q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?=M ?v;8  
  { 4)8VmCW  
  return OpClass::execute(lt(t)); $N)G:=M!s  
} zVw5(Tc  
\OVtvJV]  
} ; `R8&(kQ  
d6QrB"J`  
9m$;C'}Z  
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 <Pt?N2]A|  
好啦,现在才真正完美了。 Z)W8Of_  
现在在picker里面就可以这么添加了: )ciP6WzzbI  
W]ca~%r  
template < typename Right > g) u%?T  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xz"60xxY  
  { O+=%Mz(l  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lJu^Bcrv  
} ( 4L/I  
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。 BM,hcT r?  
i)z|= |?  
Uv *A a7M  
nFEJO&1+  
Z*co\ pW  
十. bind 11yXI[  
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。 1W{N6+u  
先来分析一下一段例子 El<*)  
=9a2+v0  
A%.mIc.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R}Lk$#S#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >J:=)1`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4Lt9Dx1  
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。 1^WGJ"1  
我们来写个简单的。 $gBQ5Wd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZiJF.(JS  
对于函数对象类的版本: C!5A,|DX  
8~o']B;lJ  
template < typename Func > 7a'yO+7-)  
struct functor_trait C.92FiC  
  { !lgL=Ys(  
typedef typename Func::result_type result_type; #,d~t  
} ; %MjoY_<:_  
对于无参数函数的版本: SU~a()"  
INi$-Y+  
template < typename Ret >  lln"c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z5fE<=<X_W  
  { njy2pDC@  
typedef Ret result_type; )Fv.eIBY  
} ;  l!|c_  
对于单参数函数的版本: J2W-l{`r<  
~:z.Xu5m  
template < typename Ret, typename V1 > s7 "xDDV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x"12$7 9=  
  { :]-oo*xP  
typedef Ret result_type; sW]^YT>?  
} ; < xy@%  
对于双参数函数的版本: q`<:CfCt  
P9cx&Hk9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2^WJ1: A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d+JK")$9C  
  { o{s2T)2  
typedef Ret result_type; ,5n!a.T  
} ; } GB~3 J  
等等。。。 jfxNV2[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wX"hUu  
i?6&4  
template < typename Func > G68KoM  
struct func_return 8v"rM >[  
  { ebk>e*  
template < typename T > EU?qLj':  
  struct result_1 {[o NUzcd  
  { ff#7}9_mh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c|Ivet>3  
} ; nj[TTnd Jt  
`>:5[Y  
template < typename T1, typename T2 > ;}46Uc#WS  
  struct result_2 +94)BxrY  
  { $xbC^ k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9pp +<c  
} ; ;28d7e}  
} ; *r`=hNr  
v/`D0g-uX)  
Xul`>8y|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 x%B_v^^^  
?Z#N9Z~\  
template < typename Func, typename aPicker > OsgPNy0  
class binder_1 !Z!)$3bB  
  { *d 1Bp R%  
Func fn; kt6x"'"1  
aPicker pk; rQjk   
public : G$<(>"Yr~$  
5p0~AN)  
template < typename T > tDK@?PfKz  
  struct result_1 Q]k< Y  
  { <|Td0|x _q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cI=6zMB  
} ;  >;fVuy  
OdzeHpH3g  
template < typename T1, typename T2 > 5PeS/%uT@  
  struct result_2 ;,4*uU'vq  
  { }%< ?]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D p'urf\*$  
} ; sl'4AK~\  
hg)Xr5>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9z7_D_yN2  
= L!&Z  
template < typename T > C(N' =-;Kl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  U4!bW  
  { #"gt&t9Q  
  return fn(pk(t)); 8Y`Lq$u  
} F \:~^`  
template < typename T1, typename T2 > |a(KVo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6V;Dcfvi  
  { _Id'56N]J!  
  return fn(pk(t1, t2)); dN{At-  
} y~9wxK  
} ; O<m46mwM  
@kYY1mv;  
_jQ:9,; A  
一目了然不是么? iM]O  
最后实现bind 5nG\J g7  
"Lp.*o  
W5R/Ub@g  
template < typename Func, typename aPicker > m}]{Y'i]R  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &;BhL%)}  
  { QiPq N$n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x93@[B*%  
} !nmZ"n|}p  
X|of87  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >^Nnhnr  
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。 ?%O>]s  
km %r{  
十一. phoenix >F$9&s&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: QQJGqM3a2  
s9?mX@>h  
for_each(v.begin(), v.end(),  {53FR  
( H=/1d.p  
do_ ]iV ]7g8:  
[ #7uH>\r  
  cout << _1 <<   " , " +25}X{r$_  
] #VQZ"7nI@  
.while_( -- _1), VfnL-bDGV  
cout << var( " \n " ) W|PAI [N  
) j=0kxvp  
); l)u%`Hcn  
j*%#~UFw  
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: R`j"iC2  
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 Pf;OYWST  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 uYC^&siS<s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9ihg[k  
W~ yb>+u  
Gs: g  
template < typename Cond, typename Actor > 1 iH@vd  
class do_while ']}-;m\  
  { Tu vs}  
Cond cd; s< tG  
Actor act; u Kx:7"KD  
public : Kw fd S(  
template < typename T > (:iMs) iO{  
  struct result_1 \mb4leg5  
  { 2[lP,;!  
  typedef int result_type; }?m0bM  
} ; <&eJIz=  
jFQy[k-B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lxn/97rA  
zw<<st Bp  
template < typename T > uP9b^LEoN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2CC"Z  
  { c)EYX o  
  do E~y8X9HZ)  
    { 0akJv^^D  
  act(t); l+;S$evY  
  } Au2^ T1F  
  while (cd(t)); +w0Wg.4V  
  return   0 ; Ana[>wSZO@  
} -@AhJY.  
} ; `^#Rwn#  
o[;P@F  
r\m{;Z#LJm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C|y^{4 |R  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 7w73,r/D8A  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 e1[ReZW  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 -Mo4`bN  
下面就是产生这个functor的类: |q4=*Xq  
CI*JedO]  
0Gu77&  
template < typename Actor > A rE~6X  
class do_while_actor EW$drY@  
  { Uz;^R@  
Actor act; Q<>u) %92@  
public : TG=A]--_a  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;adZ*'6u  
L|[i<s;  
template < typename Cond > bU gg2iFS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w5Fk#zJv  
} ; 5c5!\g~'  
;(K/O?nrJ  
\J:+Wl.9A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k4#j l<R  
最后,是那个do_ 8wWp+Hk  
#19O5  
#X] *kxQ<  
class do_while_invoker T4x%3-4 ;  
  { .XgY&5Qk  
public : ^E%R5JN  
template < typename Actor > -#%M,Qb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const w&@tP^`  
  { [Or1  
  return do_while_actor < Actor > (act); :h,}yBJ1L  
} GUL~k@:_k  
} do_; WD4"ft  
:r{-:   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zd$'8/Cq  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8 n[(\f:  
最后来说说怎么处理break和continue 2dz)rjd O,  
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。 +.djC3^:  
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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