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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda iuC7Y|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jg [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, 22`oFXb'  
dGW {l]N  
OXHvT/L`  
C$<"w,  
  class filler VEj$^bpp5s  
  { S]&8St  
public : J7BFk ?=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ryxYcEM0  
} ; :n'yQ#[rn  
0#oBXu  
VL+N: wb>  
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: /!3ZWXY\  
e-X HN  
1 -ZJT  
%K[daXw6E8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l|YT[LR7  
[o2w1R\H+x  
n /QfdAg  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J["H[T*  
nPcS3!7B#  
KRYcCn  
yu)q4C7ek  
二. 战前分析 P+<BOG|m  
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。 ^P`NMSw  
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 wV\%R,bZj  
egm)a   
P|e`^Frxt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pDu{e>S|:  
  /* --------------------------------------------- */ VFv9Q2/.  
vector < int *> vp( 10 ); M`GP^Ta  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5Go0}'*%  
/* --------------------------------------------- */ Dv&>*0B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xS'zZ%?  
/* --------------------------------------------- */ s/ M7Zl  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i+f7  
  /* --------------------------------------------- */ UVB/vqGg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2-++i:, g  
/* --------------------------------------------- */ s]U4B<q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); AZ[75>  
)kYOHS  
'b^l'KN:S  
~eP  
看了之后,我们可以思考一些问题: '>@4(=I  
1._1, _2是什么? LP:nba :  
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。 |h}B{D  
2._1 = 1是在做什么? h T<n1q~  
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。 N{8"s&  
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。 v*SAI]{#~  
`)32&\  
BQ#3QL't  
三. 动工 St@l]u9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e}A&V+  
t<nFy  
B2 c@kru  
e,HMwD  
template < typename T > j{"z4Y4  
class assignment +$47v$p  
  { {`% hgR  
T value; .WvlaPK  
public : P z ?m>>#  
assignment( const T & v) : value(v) {} 38~PWKt  
template < typename T2 > %}q .cV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } V8hO8  
} ; &D]p,  
GWsd| kxU  
{.st`n|xz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H}Ucrv:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  H;NbQ  
q-nER<  
M;+IZr Wkl  
fkjeR B  
  class holder XphE loL  
  { !:WW  
public : IG< H"tQ  
template < typename T > J8?2R^;{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !\-WEQrp\  
  { u-JpI-8h  
  return assignment < T > (t); #)s!}X^  
} Fj1NN  
} ; h >-'-Hx+  
;o0#(xVz  
oFCgu{\kt  
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: kA4@`YCl  
,2L$G&?  
  static holder _1; *6Q|}b[qcD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +r]zs^'  
~`qEWvPn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |7"$w%2  
而不用手动写一个函数对象。 u%3i0BajY  
yb2}_k.JG  
bFY~oa%C  
Fv8f+)k)Z~  
四. 问题分析 /7D<'MF  
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。 ,\YAnKn6_  
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。 P(,?#+]-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 w##^}nHOR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nirDMw[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A#rh@8h+  
fE]XWA4U  
五. 问题1:一致性 ?A?F.n`  
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?| #Exp51  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B4h5[fPX  
o.m:3!RW  
struct holder B(_WZa!  
  { k()$:-V  
  // ;AX8aw,  
  template < typename T > xwi\  
T &   operator ()( const T & r) const VwyVEZt  
  { yVX8e I  
  return (T & )r; m&*JMA;^  
} d%_OT0Ei  
} ; I|9 SiZ0  
~g6 3qs  
这样的话assignment也必须相应改动: w(9*7pp  
w_hHfZ9E  
template < typename Left, typename Right > ALc`t(..}A  
class assignment &c>?~-!W  
  { / 3!fA=+  
Left l; o]ePP,  
Right r; ]fBUT6  
public : TP%+.#Fu  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y7/F _{  
template < typename T2 > j$Ab>}g]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } E{E0Z9t7&  
} ; )5_jmW`n  
^7^N}x@  
同时,holder的operator=也需要改动: !cSq+eD  
'n;OB4  
template < typename T > :e<7d8E5n{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b[I8iSkfi  
  { l(;Kij  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); */^QH@P  
} cPDQ1qre!  
k D5!}+y  
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。 |'d>JT:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^uBxgWIC  
? *>]")[>  
return l(rhs) = r; v{aq`uH  
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。 :Dt~e|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: q%Yn;g|_  
up>c$jJ  
template < typename Tp > 3^?ZG^V  
class constant_t 30>3 !Xqa  
  { ,m_WR7!$E  
  const Tp t; ZfrVjUB  
public : #]P9b@@e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 83%)/_&  
template < typename T > !3X0FNGq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D^ Jk@<*  
  { T 20&F  
  return t; e:'?*BYVg3  
} ,:LA.o}h  
} ; ntFT>g{B  
!|ak^GE:(%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sEMQ  
下面就可以修改holder的operator=了 p]T<HGJ P  
|`Or'%|PR  
template < typename T > J(DN !  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $+p?Y)h .  
  { LbEM^ D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -m *Sq  
} Lk\P7w{  
d.UQW yLG  
同时也要修改assignment的operator() 21hv%CF\9  
^XbU~3(  
template < typename T2 > w| `h[/,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } js iSg/  
现在代码看起来就很一致了。 %yBB?cp+_  
,#MCn  
六. 问题2:链式操作 U_x)#,4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H0m|1 7  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 @+3kb.P%7  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 W-NDBP:  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *(C(tPhC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HK`I\,K  
X+UJzR90  
template < typename T > *na?n2Yzt  
struct result_1 c\a_VRN>r  
  { '5&s=M_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .<@8gNm3  
} ; [ ol9|sdu  
kuyjnSo9i  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: jC bV,0)^  
y@0E[/O  
template < typename T > BauU{:Sh  
struct   ref !*R qCS,  
  { DL$@?.?I  
typedef T & reference; -py@DzK  
} ; FEVEp  
template < typename T > Tg!m`9s+  
struct   ref < T &> ~e6Brq  
  { I(S`j[U  
typedef T & reference; 4R18A=X  
} ; :oJ=iB'Zc  
'Ut7{rZ5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J8mdoVt  
D$t k<{)oB  
template < typename T > ^#-nE7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DI+fwXeg  
  { x)(|[  
  return l(t) = r(t); ep)>X@t  
} _/i4MtM  
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。 n2iJ%_zp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ty8v 6J#  
")d`dj\o  
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 X5 j1`t,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Djg,Lvhm  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J0@X<Lt U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q~Hy%M%R3  
最后的布局是: #B4%|v;`E?  
                Add T}8Y6N<\m  
              /   \ 8F'x=lIO  
            Divide   5 '&\kxNglJ  
            /   \ h*-Pr8  
          _1     3 \[y`'OD~  
似乎一切都解决了?不。 PYGRsrcFd#  
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。 )jt #=9ZQ  
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。 /5u<78GW1  
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: 4O35 "1  
yU9DSY\m{  
template < typename Right > Z<vKQ4 G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tCdqh-   
Right & rt) const ZpnxecJUJ  
  { Za 1QC;7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K*~0"F>"0  
} H '  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3f,hw5R  
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。 ljb7oA3cP4  
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。 `\}v#2VJ  
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。 lhqg$lb  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 H!$o$}A  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? #w' kV#  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: {GQ^fu;q  
INJEsz  
template < class Action > 0$ S8 fF@  
class picker : public Action NxsBX :XDn  
  { CLUW!F  
public : c-(UhN3WG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} tNbN7yI  
  // all the operator overloaded !6*"(  
} ; S[J}UpV  
|&zz,+E  
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。 ee^{hQi  
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: *-8&[D0  
c}2jmwq  
template < typename Right > d'NIV9P`j]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E>D_V@,/  
  { _sTROd)Vh  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $7^o#2 B  
} ^SF&=NpV  
,,q10iF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9-fLz?J  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 'Wm x)0)  
T7hcnF$  
template < typename T >   struct picker_maker A;]}m8(*  
  { YwjKAyLU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q1d}{DU  
} ; hYG6 pTCb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v0H@Eg_  
  { SC)g^E#  
typedef picker < T > result; 6[ j.@[t  
} ; paCV!tP  
%z,m B$LY  
下面总的结构就有了: 9 a!$z!.  
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。 x"~8*V'0  
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。 .uMn0PE   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o<pf#tifv  
至此链式操作完美实现。 $Avjnm  
z`f($t[  
l)1r+@) \  
七. 问题3 7o# I,d~  
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。 E/|To  
2y;Skp  
template < typename T1, typename T2 > N_W}*2(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @1o/0y"  
  { q_MG?re  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3u*4o=4e  
} \o*5  
BBwy,\o#  
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:  3KlbP  
gd`!tRcNY  
template < typename T1, typename T2 > i:Y^{\Z?V  
struct result_2 +M\`#i\g>  
  { q_A!'sm@)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3TeY%5iVt  
} ; vqDu(6!2  
(MxQ+D\  
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? MOQ*]fV:  
这个差事就留给了holder自己。 v$?+MNks  
    | *2w5iR  
1WxK#c-)  
template < int Order > R;&AijS8  
class holder; 7&jTtKLj  
template <> jFL #s&ft  
class holder < 1 > P}n_IV*@  
  { 9PXFRxGA  
public : -#u=\8  
template < typename T > IP xiV]c  
  struct result_1 r*2+xDoEi  
  { )r xX+k+b/  
  typedef T & result; I9_RlAd  
} ; D#cyOrzy  
template < typename T1, typename T2 > RzE_K'M  
  struct result_2 gY/"cq  
  { h-q3U%R4}@  
  typedef T1 & result; [9evz}X  
} ; fI?>+I5  
template < typename T > \XCe22x]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EE&K0<?T|:  
  { 6-N?mSQU  
  return (T & )r; N} G[7Rp8l  
} vdivq^%=a  
template < typename T1, typename T2 > {6|38$Rl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y!-M_v/  
  { ype$ c  
  return (T1 & )r1; `2("gUCm  
} PUT=C1,OFR  
} ; #+ 0M2Sa  
LM~[@_j  
template <> _S<3\%(0  
class holder < 2 > *+Ek0M  
  { ,w<S|#W~+  
public : md)c0Bg8~  
template < typename T > % ?0:vn  
  struct result_1 @vC4[:"pD}  
  { w'Y7IlC  
  typedef T & result; Ns>- o  
} ; +~m46eI  
template < typename T1, typename T2 > N)uSG&S:  
  struct result_2 6Zm# bFQ  
  { ElcjtYu4  
  typedef T2 & result; s4X>.ToMC  
} ; k:t ]s_`<  
template < typename T > e'6/` Evqz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aH)}/n  
  { Hq'`8f8N  
  return (T & )r; PxWT1 !  
} e24WW^S  
template < typename T1, typename T2 > ,1~"eGl!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (y=C_wvqZ  
  { 3 oF45`3FV  
  return (T2 & )r2; BTqS'NuT  
} k+# %DK  
} ; _C%3h5  
JFcLv=U  
0fb2;&pUa  
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> >。 R1adWBD>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: + [iQLM?zo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 132{# tG]  
M'?,] an  
return l(i, j) = r(i, j); ZQ4p(6a   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z3"%`*Tmq-  
k^3>Y%^1  
  return ( int & )i; [A+ >^ {  
  return ( int & )j; D=q:*x  
最后执行i = j; l: HTk4$0  
可见,参数被正确的选择了。 p|X"@kuseO  
?A K(|  
T,,WoPU8t  
yr)G]K[/  
%P;lv*v.  
八. 中期总结 bn|I> e  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Q3kdlxXR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -]0OKE&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =Gpylj7?~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5kc/Y/4o  
f%is~e~wc  
 U f:`  
R/~p>apg8  
6dq(T_eG  
!j9t*2m[  
九. 简化 epA:v|S  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 l5S aT,%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5Yg'BkEr  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 9'fQHwsJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Bd!bg|uO*  
  +-*/&|^等 Z^bQ^zk-  
2. 返回引用。 ,;EIh}  
  =,各种复合赋值等  :|>h7v  
3. 返回固定类型。 G)EU_UE 9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0M_ DB=  
4. 原样返回。 h{)kQLuzT  
  operator, v> LIvi|]  
5. 返回解引用的类型。 h9t$Uz^N  
  operator*(单目) MU`1LHg  
6. 返回地址。 0at/c-K`  
  operator&(单目) R6` WN  
7. 下表访问返回类型。 iOd&B B6  
  operator[] }~YA5^VQ$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 NH[kNi'  
  operator<<和operator>> lEH65;Nh*  
kYzIp  
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。 )X1{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !EvAB+`jLI  
!y\'EW3|G  
template < typename Left > &Qf/>@ l}  
struct value_return OV1_|##LC  
  { ^=GC3%  J  
template < typename T > ui< N[  
  struct result_1 |UkR'Ma  
  { Gt\lFQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wg9t)1k{e  
} ; .<->C?#  
4X!/hI=jq  
template < typename T1, typename T2 > 7BE>RE=)  
  struct result_2 xs{3pkTYD  
  { ]N~2 .h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )1]ZtU  
} ; 2i)^ !c  
} ; `LrHKb aP  
bBiE  
JgxtlYjl  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \Z?9{J  
aZH:#lUlj  
下面我们来剥离functor中的operator() bZ dNibN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @3>u@  
f/U`  
return l(t) op r(t) rlMLW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j b!x:  
return op l(t) mUNn%E:7@{  
return op l(t1, t2) x) ,eI'mf  
return l(t) op ]3D0R;  
return l(t1, t2) op b_$4V3TA  
return l(t)[r(t)] (o 5s"b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] EuEZ D +  
=rMUov h  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: [zH:1Zhl&  
单目: return f(l(t), r(t)); ncZ+gzK|"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3OrczJ=[UF  
双目: return f(l(t)); F8nYV  
return f(l(t1, t2)); >"??!|XG^  
下面就是f的实现,以operator/为例 e6`Jbu+J<f  
jte.Xy~g  
struct meta_divide E@z<:pG{  
  { e2AX0(  
template < typename T1, typename T2 > 5Y.)("1f}f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) DF&(8NoX~  
  { D@,6M#SK  
  return t1 / t2; BnX0G1|#  
} S4Pxc ]!  
} ; (9tX5$e6N  
gt\E`HB8E  
这个工作可以让宏来做: 3$9s\<j  
O\ GEay2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ l3{-z4mw  
template < typename T1, typename T2 > \ ?U%qPv:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >1.X*gi?-  
以后可以直接用 8Q.T g.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ])[[ V!1  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 OyStqi  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )\1QJ$-M&  
U#0Q)  
46}g7skD  
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 .O DU  
y;4OY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OsTc5K.U~  
class unary_op : public Rettype (j%~u&+-  
  { MS nG3]{z  
    Left l; ntu5{L'8  
public : v3*_9e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d8DV[{^  
VRVO-Sk  
template < typename T > |O{m2Fi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 272q1~&  
      { F6LH $C  
      return FuncType::execute(l(t)); -zCH**y%1  
    } w0[6t#$F  
=h-U  
    template < typename T1, typename T2 > t0( A4E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZAW^/bo<  
      { 9# 23FK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1Rt33\1J0  
    } dhC$W!N7!  
} ; 5u,{6  
^gN6/>]qrY  
eJrQ\>z]V&  
同样还可以申明一个binary_op 55G+;  
UZWioxsKr+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :W"~ {~#?  
class binary_op : public Rettype I~[F|d>  
  { el&0}`K  
    Left l; {IjF+@I  
Right r; bc7/V#W  
public : q?H|o(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ve8=b0&Y#j  
&r[`>B{tP  
template < typename T > R &n Pj~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DKH-Q(M56  
      { H!@kO]?n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %7QV&[4!  
    } }cM}Oavh  
V~UN  
    template < typename T1, typename T2 > *o]L|Vu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const > ;jZa  
      { 3(``#7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `b?R#:G  
    } M5i%jZk  
} ; [ieI;OG;  
5v[*:0p'  
$ux,9H'[  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 +*\u :n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Cw~q4A6'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3_C|z,\:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 pXtl 6K%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^Xz@`_I  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?#Ge.D~u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  50"pbzW  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) dSLU>E3g  
下面是修改过的unary_op ;Y)w@bNt@  
R%Hi+#/dr-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +[Dx?XM  
class unary_op u :}%xD6  
  { &C:IX\  
Left l; QfmJn((  
  ZVW'>M7.  
public : MO[2~`,Q!  
q~rEq%tk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]yV!  
\h+AXs<j  
template < typename T > |O3q@  
  struct result_1 1kz\IQ{  
  { )z>|4@,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P i=+/}  
} ; ;$HftG>B  
.28<tEf  
template < typename T1, typename T2 > YP 6` L  
  struct result_2 -<6\1J  
  { } j<)L,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~cWAl,(B<F  
} ; %Celc#v  
 Ii6<b6-  
template < typename T1, typename T2 > `34zkPB??  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "<6G6?sz  
  { P)"noG_'i  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); C^s^D:   
} {ba q+  
yZAS#ko}}  
template < typename T > y+Ra4G#/}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z Eq GD2"  
  { 57aXQ8u{  
  return OpClass::execute(lt(t)); K)6rY(x >  
} :X"?kK0V  
v0ujdp,B  
} ;  vx\r!]  
ih)zG  
$Y;U[_l#  
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 Gw=B:kGk  
好啦,现在才真正完美了。 ?yZ+D z\  
现在在picker里面就可以这么添加了: j 7fL7:,T  
$yN{-T"  
template < typename Right > K'55O&2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #:jHp44J  
  { V4hiGO[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ><RpEnWZ<  
} G, 44va  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 p5Z"|\  
<5d ~P/,  
FO+Zue.RS  
`-.%^eIp  
svsqg{9z  
十. bind LU \i0|i|  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 #r$cyV!k  
先来分析一下一段例子 ks&*O!h  
Ki4r<>\l{H  
Ac96 [  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )(A]Ln4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q6@Lp^f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 v5/~-uRL%  
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。 @_-hk|Nl@  
我们来写个简单的。 $>G8_q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yZ @"\Z!  
对于函数对象类的版本: m];]7uB5=  
,ly\Ka?zO  
template < typename Func > =FlDb 5t{  
struct functor_trait }bs+-K  
  { YA''2Ii  
typedef typename Func::result_type result_type; Az9?Ra;U  
} ; Gp1?iX?ml  
对于无参数函数的版本: 1!ii;s^e  
R"4Vtww  
template < typename Ret > 1=r#d-\tR  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4Fa~Aog  
  { "C }b%aO:  
typedef Ret result_type; Hek*R?M|  
} ; UXeN8  
对于单参数函数的版本: ;"KJ7p  
mkMq  
template < typename Ret, typename V1 > @u.58H& }R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > WeJl4wF  
  { ` w=>I  
typedef Ret result_type; cT<1V!L4  
} ; %huRsQ %}  
对于双参数函数的版本: ?iPC*  
I*%-cA%l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G(Lzf(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o#;b  
  { t,QyfN  
typedef Ret result_type; bT\1>  
} ; ]}*R|1  
等等。。。 IW>T}@ |  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _?<|{O  
7zA'ri3w  
template < typename Func > 8R2QZXJb-  
struct func_return ht7l- AK  
  { 4Z1ST;  
template < typename T > vY4\59]P  
  struct result_1 KmMzH`t}`  
  { BD68$y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4 kn|^  
} ; (gEBOol  
N< |@ymi  
template < typename T1, typename T2 > kEJj=wx  
  struct result_2 .GV;+8HzS  
  { zepm!JR1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S-P/+K6  
} ; e_#._Pi  
} ; 8hXl%{6d3  
RzxNbeki[W  
;P;-}u  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =V-A@_^!c  
a,xycX:U  
template < typename Func, typename aPicker > ks"|}9\%<  
class binder_1 S-Wzour,  
  { 0M*Z'n +  
Func fn; rw: c  
aPicker pk; $RYa6"`  
public : FR$:"  
W6f/T3  
template < typename T > 4S5,w(6N  
  struct result_1 j\,EO+ZQCv  
  { &wi e]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Uhe=h&e2k@  
} ; JX -' mV`  
R?68*} `7  
template < typename T1, typename T2 > j!_;1++q  
  struct result_2 |s'Po^Sy  
  { &atuK*W>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _  <WJ7  
} ; 2#P* ,  
cFaaLUZk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Jzj1w}?H  
M1 :uJkO.  
template < typename T > b8~Bazk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c0PIc^R(@  
  { yXz*5W_0D  
  return fn(pk(t)); P=7zs;k  
} @$lG@I,[  
template < typename T1, typename T2 > <PapskO>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~kShq%  
  { "*m_> IU  
  return fn(pk(t1, t2)); uZM{BgXXD  
} 4NGA/ G  
} ; F=`AY^u0  
/h+8A' ,  
*-MM<|Qt  
一目了然不是么? O/,aJCe  
最后实现bind [ p{#XwN  
s8wmCzB~  
-j%,Oo  
template < typename Func, typename aPicker > &f"-d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {kp"nl$<  
  { g,}_G3[j0m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^oVs+vC  
} Qc gRAo+u  
9  TvV=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b6}H$Sx~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 qC}-_u7s  
!+1<E*NQ S  
十一. phoenix .l>77zM6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v 0 }@  
?!9 )q.bW  
for_each(v.begin(), v.end(), iTFdN}U  
( wp#'nO  
do_ 0*rQ3Z  
[ _&N2'hG=sn  
  cout << _1 <<   " , " <0H"|:W>I]  
] {. 2k6_1[  
.while_( -- _1), <Fi%iA  
cout << var( " \n " ) 9^,Lc1"M>  
) x97 j  
); :A1{d?B  
V^JV4 `o  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: iMIlZ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *RXbc~ H  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f#?fxUH~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vWRju*Z&  
'XZ) !1N  
MZlk0o2  
template < typename Cond, typename Actor > ~MS\  
class do_while CZ(/=3,3n  
  { F">Qpgt  
Cond cd; b /@#}Gc  
Actor act; - M[$Zy^  
public : }D7I3]2>   
template < typename T > K@#(*."  
  struct result_1 BDq%'~/^  
  { zoOaVV&1  
  typedef int result_type; ANJ$'3tg  
} ; IkBei&4F`  
{P{bOe  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }*lUah,@  
p /#$io  
template < typename T > _h X]%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m\$\ 09  
  { jJuW-(/4[  
  do U7oo$gW%|T  
    { %7"X(Ts7B  
  act(t); {) Q@c)'  
  } e '2F#  
  while (cd(t)); 2'_:S@  
  return   0 ; enp)-nS0  
} 5Cq{XcXV  
} ; Au4yBm u  
7Garnd b  
LM7$}#$R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^1Zeb$Nw'  
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。 QAvir%Y9Q  
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。 s<oNE)xe  
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。 J.ck~;3  
下面就是产生这个functor的类: COW}o~3-4  
wvbPnf^y  
TiYnc3Bz}J  
template < typename Actor > A8pIs  
class do_while_actor G8r``{C!  
  { q{t*34R  
Actor act; ~ECD`N<YF  
public : xZ4~Oo@@_'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hRty [  
h"_~7 jq"  
template < typename Cond > SE),":aY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \T <$9aNb  
} ; T}"6wywM  
;PjQt=4K  
mml<9fbH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -5T=:2M  
最后,是那个do_ df n9!h  
rMUT_^  
U7I qST  
class do_while_invoker 3:8{"md@2  
  { QF&W`c  
public : I_xX Dr  
template < typename Actor > /Wy.>YC|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Sp}tD<V  
  { RTv qls  
  return do_while_actor < Actor > (act); Fd#m<"  
} Clh!gpB c  
} do_; 2Sh  
O9g{+e`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? w^LuIbA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3"G>>nC&  
最后来说说怎么处理break和continue $6CwkM:  
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。 {; .T7dL  
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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