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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P]INYH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Qg1LT8  
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, c-`&e-~XKL  
Z;lE-`Z*(F  
J]$%1Y  
{"s9A&  
  class filler Y$Fbi2A4  
  { ]}C#"Xt  
public : ./.E=,j  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wxvt:= =  
} ; T,jxIFrF  
%_} #IS1  
e@@kTny(  
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: 5>$*#0%"}  
XIf,#9  
$D8KEkW  
R%SsHu">  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QZ h|6&yI  
^oaG.)3  
NOo&5@z;H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TlAY=JwW  
H2rh$2  
"xYMv"X  
{}vW=  
二. 战前分析 iZ)7%R?5  
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。 + ^4"  
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 dqPJ 2j $\  
|yw-H2k1  
l,pq;>c9a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u V=rLDY  
  /* --------------------------------------------- */ 8={(Vf6  
vector < int *> vp( 10 ); <K|_M)/9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); | u36-  
/* --------------------------------------------- */ mrk Q20D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (r:WG!I,  
/* --------------------------------------------- */ [Fj h  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ; N!K/[p=  
  /* --------------------------------------------- */ x4Eq5"F7}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0jE,=<W0>  
/* --------------------------------------------- */ pcm|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !0E$9Xon  
4Uz6*IQNl  
(\#j3Y)r  
dzggl(  
看了之后,我们可以思考一些问题: rJD>]3D5p  
1._1, _2是什么? u~% m(  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 m[]p IXc(  
2._1 = 1是在做什么? d.2   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 C6Dq7~{B  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 x&8fmUS:@;  
0nG& LL5  
TkmN.@w_C  
三. 动工 Y"G$^3% (]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: U#@:"v|  
H~@aT7  
eGtIVY/D  
CM8WI~  
template < typename T > [,xFk* #  
class assignment l AE$HP'o  
  { b< Pjmb+  
T value; i1C]bUXA  
public : (47jop0RDQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} hW _NARA  
template < typename T2 > l.fNkLC#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } eAm7*2  
} ; 5#q ^lL  
Z/:( *FC  
!(l,+@j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ojtcKw  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?AYI   
k:`^KtBMl  
/8J2,8vZ  
|`_TVzA  
  class holder 9S.R%2xw`  
  { kZSe#'R's  
public : .oAg (@^6  
template < typename T > &=@ R,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (#\3XBG  
  { 5j,)}AYO  
  return assignment < T > (t); ]:m*7p\uk  
} efZdtrKgy  
} ; JI@~FD&  
tj{rSg7{  
>Py;6K  
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: I`DdhMi7  
+- c#UO>  
  static holder _1; qt/"$6]%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <$,i Yx   
8t9sdqM/C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \`|,wLgH  
而不用手动写一个函数对象。 \#G`$JD  
9Ni$nZN  
C Hyb{:<  
x/bO;9E%U4  
四. 问题分析 AUzJ:([V  
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。 q'",70"\  
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。 ^=.|\ YM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 PN+,M50;1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nLdI>c9R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @fbvu_-].  
r{p?aG  
五. 问题1:一致性 B YNOgB1  
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?| )1lYfJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0`,a@Q4  
pr@8PD2%  
struct holder ''v_8sv  
  { o6Vc}jRH  
  // )<-kS  
  template < typename T > 'Kp|\T r  
T &   operator ()( const T & r) const @2kt6 W  
  { :m@(S6T m  
  return (T & )r; $o {f)'.>n  
} (O /hu3  
} ; Kgk9p`C(  
3PI{LU  
这样的话assignment也必须相应改动: |hOqz2|  
2$\Du9+  
template < typename Left, typename Right > Z+I[  
class assignment 'X@j  
  { PM o>J|^  
Left l; X B65,l  
Right r; PyzW pf  
public : 9.SPxd~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pz.<5  
template < typename T2 > j31 Sc3vG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } yd`.Rb&V  
} ; -`f JhQ|  
@qg=lt|(F  
同时,holder的operator=也需要改动: &[23DrI8  
lq1pgM?Kf  
template < typename T > V..m2nQj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const IBnJ6(.  
  { wR>\5z )^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b`18y cVME  
} HO & #Lv  
B5J=q("P  
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。 Ler9~}\D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sE-"TNONZ  
{.Nt#l  
return l(rhs) = r; w9i1ag  
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。 t4F1[P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B>|@XfPM  
]#+fQR$!  
template < typename Tp > 3 T& m  
class constant_t 0o(/%31]  
  { QJ>+!p*  
  const Tp t; g0_8:Gs}^  
public : jNrGsIY$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DFqXZfjm  
template < typename T > cp[4$lu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const H }</a%y  
  { iMJjWkk  
  return t; %UgyGQeo  
} LxsB.jb-  
} ; Ed_A#@V  
TpZ)v.w~l7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Tw-gM-m;  
下面就可以修改holder的operator=了 won%(n,HT  
jJ|O]v$N  
template < typename T > Q]IpHNt[>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e @=Bl-  
  { } Tp!Ub\Cc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q$>At} 4  
} /d8PDc"  
}$81FSKh  
同时也要修改assignment的operator() )P\ec  
GP`_R  
template < typename T2 > q3 1swP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .* V ZY  
现在代码看起来就很一致了。 .P-@ !Q5*  
b s:E`Q  
六. 问题2:链式操作 sq&$   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7lf* vqG  
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。 gnx!_H\h<  
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。 vY }/CBmg  
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。 g^4'42UX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 60^dzi!vs  
F7cv`i?2."  
template < typename T > / u>")f  
struct result_1 om;jXf}A  
  { dJ:EXVU  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9M<qk si  
} ; ]NG`MZ  
<E!M<!h  
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: ? vk;b!  
3QU<vdtr  
template < typename T > W[w8@OCNf  
struct   ref *%\z#Bje@  
  { |BF4 F5wC?  
typedef T & reference; n\wO[l)  
} ; to]1QjW-  
template < typename T > GC#3{71  
struct   ref < T &> b!ot%uZZ  
  { q\[f$==p  
typedef T & reference; >%'|@75K  
} ; /nGsl<  
yC6XO&:g  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9q;+ Al^Z  
^hRos  
template < typename T > lUUeM\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |4ONGU*`E  
  { X0Xs"--}  
  return l(t) = r(t); G\|VTqu  
} {b= ]JPE  
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。 g' H!%<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8L6!CP_!  
%R-"5?eTtu  
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 W32bBzhL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1[:?oEI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $iupzVrro  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Jc(tV(z  
最后的布局是: yG2j!D  
                Add Nt'(JAZ;  
              /   \ G8Ns?  
            Divide   5 y]+i. 8[  
            /   \ \C~Y  
          _1     3 '@ (WT~g  
似乎一切都解决了?不。 Ef:.)!;jy  
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。 8u!!a^F  
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。 j<Lj1 P3  
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: rRly0H  
$ R,7#7bG  
template < typename Right > 31Y+bxQ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const mJ)o-BV  
Right & rt) const 4{[Df$'e>  
  { jf~/x>Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E+]gC  
} Iyz};7yVI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 u-f_,],p  
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。 ^CDQ75tR  
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。 E[)`+:G]  
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。 Z Z\,iT  
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。 I+kDx=T !  
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? %q`_vtUT  
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: NoV)}fX$X8  
DnMfHG[<  
template < class Action > @K3<K (  
class picker : public Action sas;<yh  
  { - b:&ACY  
public : B9&"/tT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9~SfZ,(  
  // all the operator overloaded A<ur20   
} ; wFnIM2a,  
?m}vDd  
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。 Q]uxZ;}aF  
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: `h+sSIko  
!X e  
template < typename Right > pGc_Klq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %J5zfNe)&  
  { ^%VMp>s  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *[) b}?  
} {AoH  
\/xWsbG\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > f-E]!\Pg  
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。 :-fCyF)EI  
w[S2 ] <  
template < typename T >   struct picker_maker kid3@  
  {  Cdin"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mg;+Th &  
} ; "M3R}<Vt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )[.FUx  
  { \25Rq/&w  
typedef picker < T > result; T<=Ci?C v  
} ; )+'FTz` c  
@{ _[bKg  
下面总的结构就有了: -R?~Yysd7K  
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。 +[<|TT  
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。 7q&Ru|T33  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .z^ePZ|mV  
至此链式操作完美实现。 zYvf}L&]h  
8$xd;+`y'  
mJ2>#j;5f  
七. 问题3 Y;O\ >o[  
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。 N,0l5fD~T  
kAsYh4[  
template < typename T1, typename T2 > f"\G"2C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f02 <u  
  { *e&OpVn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .DR^<Qy  
} -aK_  
5(W`{{AW  
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: $p#)xx7  
\dO9nwa?  
template < typename T1, typename T2 > 52 ? TLID  
struct result_2 9lbe[w @  
  { /GCI`hx>"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ebxpKtEC  
} ; (RW02%`jjy  
iG()"^G  
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? ~>2@55wElp  
这个差事就留给了holder自己。 !C]0l  
    TPEg>[  
i0; p?4`m  
template < int Order > e<2?O  
class holder; `O4Ysk72x9  
template <> TUuw  
class holder < 1 > q1Gc0{+)  
  { \bNN]=  
public : xfZ.  
template < typename T > 9y"R,  
  struct result_1 6c>cq\~E  
  { 96x$Xl;  
  typedef T & result; | #Z+s-  
} ; "Qj;pqR  
template < typename T1, typename T2 > r%QTUuRXC3  
  struct result_2 v[~e=^IIsl  
  { )!M %clm.  
  typedef T1 & result; BV_rk^}Ur  
} ; lM oi5q  
template < typename T > `/$yCXy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :$4 atm  
  { rG)K?B~  
  return (T & )r; /R\]tl#2j  
} QT)D|]bH  
template < typename T1, typename T2 > wq+%O,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gx,BF#8}  
  { mhU ?N  
  return (T1 & )r1; U\dq Mp#Wy  
} 30cZz  
} ; H*s_A/$  
TN!8J=sx.  
template <> ,rkY1w-  
class holder < 2 > - "`5r6  
  { HQqnJ;ns<  
public : X <QSi   
template < typename T > wtlIyE  
  struct result_1 ;n1< 1M>!  
  { ]'+PJdA  
  typedef T & result; c4H5[LPF  
} ; j_YpkKh en  
template < typename T1, typename T2 > m?wPZ^u  
  struct result_2  @Tk5<B3  
  { t6m&+N  
  typedef T2 & result; a ^wGc+  
} ; B. '&[A  
template < typename T > "*E06=fiG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YhQ;>Ko  
  { {-?^j{O0.  
  return (T & )r; Nmu;+{19M  
} YB?yi( "yL  
template < typename T1, typename T2 > J" :R,w`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;;|S QX  
  { phkfPvL{  
  return (T2 & )r2; Am>^{qh9  
} rZ[}vU/H`  
} ; zX=K2tH  
4R<bfZ43  
y8~/EyY|^  
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> >。 (|Zah1k&]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qkHdr2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8['8ctX  
jNjm}8`t  
return l(i, j) = r(i, j); y$-;6zk\]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0_\@!#-sml  
Z]VmTB  
  return ( int & )i; +b O]9* g]  
  return ( int & )j;  NW$_w  
最后执行i = j; UqsJ44QEZ  
可见,参数被正确的选择了。 W_JFe(=3,  
rt +a/:4+  
z#DgoA  
=]Gw9sge@  
*SP@`)\D  
八. 中期总结 &:Mk^DH5  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: [22>)1<(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `Ckx~'1M:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e$ pXnMx7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LHJ}I5zv  
i"4&UJu1;  
6sE%]u<V  
QV&yVH=Xs  
e#{,M8  
?7?hDw_Nk  
九. 简化 IhRWa|{I  
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。 l:Hm|9UZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 TDqH"q0  
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: )7`2FLG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3fdx&}v/  
  +-*/&|^等 -(ev68'}W  
2. 返回引用。 YoU|)6Of   
  =,各种复合赋值等 ],.1=iY  
3. 返回固定类型。 DAvF ND$=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +c+i~5B4  
4. 原样返回。 j2dptM3t{  
  operator, Wjf,AjL\  
5. 返回解引用的类型。 J/T$.*X  
  operator*(单目) |:[ [w&R  
6. 返回地址。 IXA3G7$)  
  operator&(单目) V$OZC;4  
7. 下表访问返回类型。 cUB+fH<B2  
  operator[]  -9f+O^x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #gQaNc?  
  operator<<和operator>> h! yI(cY  
2*[Gm e  
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。 $27QY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N?Nu'  
;1gWz  
template < typename Left > 8? U!PW  
struct value_return 4Y.o RB  
  { V{D~e0i/v  
template < typename T > d[( }  
  struct result_1 z yh #ygH  
  { -G|?Kl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ZYMacTeJjg  
} ; m,3H]  
x@aWvrL  
template < typename T1, typename T2 > :"im2J  
  struct result_2 k1h>8z.Tg  
  { @)^|U"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X`s6lV%\  
} ; ,SZYZ 25  
} ; O3*}L2 j@  
vAV{HBQ*  
9$~a&lXO5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait AuW-XK.  
*hV$\CLT.  
下面我们来剥离functor中的operator() _G62E $=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9| {t%F=-  
x 8_nLZ  
return l(t) op r(t) *ydh.R<hb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C)z?-f  
return op l(t) J^y}3ON  
return op l(t1, t2) -u nK;  
return l(t) op U)sw IisE  
return l(t1, t2) op %@ ,! (  
return l(t)[r(t)] ~'.SmXZs  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  WBd$#V3  
uH.1'bR?a  
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: ?LAiSg=eq  
单目: return f(l(t), r(t)); eE0'3?q(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rm5@dM@  
双目: return f(l(t)); 3ss0/\3P  
return f(l(t1, t2)); FpYeuH%  
下面就是f的实现,以operator/为例 JjC& io  
iTu~Y<'m  
struct meta_divide c|2+J :}p  
  { ^VOA69n>$  
template < typename T1, typename T2 > -TT{4\%s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1Z_2s2`p  
  { &W*do  
  return t1 / t2; q L-Ni  
} tmgZNg  
} ; &`LR{7m  
;JHR~ TV  
这个工作可以让宏来做: zu! #   
l2h1CtAU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t}X+P`Ovq  
template < typename T1, typename T2 > \ V/@7XAt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^U.t5jj  
以后可以直接用 PHh4ZFl]_I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bQ`|G(g-d  
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 TOge!Q>a  
(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。。。) jiGXFM2  
gK_#R]  
Ja[7/  
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 =c34MY(#X  
d&owS+B{48  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /V"6Q'D  
class unary_op : public Rettype $a.,; :  
  { % s),4  
    Left l; Id<O/C  
public : k"pN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 87p tab@  
)TtYm3,  
template < typename T >   B'QcD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PZYVLUw `  
      { i$jzn ga  
      return FuncType::execute(l(t)); 'S'Z-7h>0  
    } #J`M R05  
@;b @O _  
    template < typename T1, typename T2 > 9lR-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A2p]BW&  
      { ?C`&*+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); E06)&tF  
    } UPGS/Xs]1  
} ; s)-O{5;U  
pkEx.R)  
Y$<p_X,  
同样还可以申明一个binary_op /1z3Q_M  
o56UlN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -Crm#Ib~  
class binary_op : public Rettype E/ {v6S{)Y  
  { &S9O:>=*  
    Left l; &,%+rvo}  
Right r; q!Q*T^-rO  
public : DPBWw[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'X P  
z`2Ais@ao  
template < typename T > B.F~/PET  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )tp;2rJ/  
      { tBtmqxx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s#4Q?<65u  
    } 8\BYm|%aa  
qE@H~&  
    template < typename T1, typename T2 > Tr$37suF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W+'f|J=  
      { ?!;i/h*{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K [R.B!;N  
    } [n2)6B\/  
} ; 8!|LJI  
}:1*@7eR  
n<3{QqF  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 <uXQT$@?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9ohO-t$XkY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q!whWA  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 3dB{DuQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -o B` v'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 39oI &D>8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `(&GLv[i^2  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5D<"kT  
下面是修改过的unary_op =(Pk7{  
 IcUE=J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (Nn)_caVb  
class unary_op <qjolMO`  
  { '~n=<Y  
Left l; 8ps1Q2|  
  >d<tcaB  
public : <hB~|a<#  
G`R_kg9$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nV>=n,+s"  
0ra+MQBg  
template < typename T > I7?s+vyds  
  struct result_1 PmlQW!gfBi  
  { Y8Z-m (OQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %R@&8  
} ; wt1Y&D  
f,:2\b?.  
template < typename T1, typename T2 > 6'\VPjt  
  struct result_2 wd<jh,Y  
  { KD73Aw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; , %$Cfu  
} ; fk'DJf[M  
Q|tzA10E  
template < typename T1, typename T2 > :,pdR>q%(y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ku^0bq}BrH  
  { @i>o+>V  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )O$T; U  
} NzC&ctPk  
tW=oAy  
template < typename T > A"Sp7M[J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <59G  
  { R:Tv'I1-L  
  return OpClass::execute(lt(t)); R0bWI`$Z  
} ^9`~-w  
}-%:!*bLj  
} ; i?IV"*Ob1N  
mL3 Q  
3Nk )  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug yCZ[z A  
好啦,现在才真正完美了。 Vh8RVFi;c  
现在在picker里面就可以这么添加了: ](SqLTB+?  
]tc Cr;  
template < typename Right > .y2np  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4]m?8j) 6b  
  { ]X<L~s_*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7YQ689"J6B  
} 8rM1kOCf  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 @h)X3X  
j\TS:F^z  
e\WG-zi/  
W0s3nio  
p ^U#1c  
十. bind aT}?-CUxx  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 P/ 7aj:h~P  
先来分析一下一段例子 L^{wxOf&6E  
{!37w[s~  
Ctpc]lJ}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u#`'|ko \9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z[*Y%o8-r  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #}aBRKZ f6  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Vo(V<2lw}  
我们来写个简单的。 _NB8>v  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 28=L9q   
对于函数对象类的版本: >|_B=<!99W  
4 k y/a1y-  
template < typename Func > Fu"@)xw/-q  
struct functor_trait ;1L7+.A  
  { A S]jJc^  
typedef typename Func::result_type result_type; D}L4uz?  
} ; \!!1o+#1j  
对于无参数函数的版本:  q a}=p  
~)%DiGW&  
template < typename Ret > t0+D~F(g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^ Mw=!n[  
  { '~OKt`SfIo  
typedef Ret result_type; :?z E@Ct  
} ; p5 )+R/  
对于单参数函数的版本: )ioIn`g^-  
fhbILg  
template < typename Ret, typename V1 > x(bM   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (5&l<u"K~  
  { &E$:^a4d  
typedef Ret result_type; p^i]{"sjbU  
} ; *kKdL  
对于双参数函数的版本: jWJ/gv~ $  
u,),kj<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k=JT%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F>co#  
  { (*dJ   
typedef Ret result_type; *tL1t\jY  
} ; +<W8kb  
等等。。。 ]_&pIBp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tqT-9sEXX.  
bZi;jl  
template < typename Func > `)_11ywZ  
struct func_return iYl$25k/1  
  { @d_;p<\l  
template < typename T > V9<CeTl'  
  struct result_1 (]*!`(_b  
  { 2Wq/_:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u}BN)%`B  
} ; hP26Bb1  
'w!8`LPu  
template < typename T1, typename T2 > &{(8EvuDd  
  struct result_2 QE%|8UFY  
  { 0q:g Dc6z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IX y  $  
} ; /S\y-M9  
} ; 8WRxM%gsH  
NzuH&o][  
:h)A/k_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @AAkEWo)_  
1PdxoRa4=  
template < typename Func, typename aPicker > |q*s)8  
class binder_1 )uIH onXU  
  { c0W4<(  
Func fn; dI|`"jl#  
aPicker pk; vV+>JM6<K  
public : 8GFA}_(^R  
ZeY kZzN  
template < typename T > sKuPV  
  struct result_1 7{:g|dX  
  { 5N4[hQrVJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w-(^w9_e  
} ; V;SXa|,  
x8wal[6  
template < typename T1, typename T2 > &j/ WjZPF  
  struct result_2 Y$EqBN  
  { }VE[W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +7o3TA]-  
} ; 7g5sJj  
 `-4c}T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} HB\y [:E  
Xt /T0.I  
template < typename T > w&v_#\T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @3[Z Q F  
  { pCA(>(  
  return fn(pk(t)); V5K!u8T  
} # 3uXgZi  
template < typename T1, typename T2 > Nm<3bd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rcf_31 L  
  { MyuFZ7Q4$  
  return fn(pk(t1, t2)); mY.[AIB  
} sRo%=7Z  
} ; [S":~3^B6  
>E?626*  
DJrE[wI  
一目了然不是么? <!&nyuSz  
最后实现bind PBr-< J  
p[&'*"o!/  
IQdiVj  
template < typename Func, typename aPicker > D<}KTyG]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) oj@B'j  
  { 5_M9T 3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f6^H Q1SSt  
} (I,PC*:  
j0o_``  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8;.WX  
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。 R3&W.?C T  
a`GoNh,  
十一. phoenix -U"(CGb5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -sGfpLy<6  
/l0\SVwa>  
for_each(v.begin(), v.end(), Ve7[U_"  
( >t?;*K\x"  
do_ " 9 h]P^  
[ vhZpYW8  
  cout << _1 <<   " , " kwZ 8q-0  
] zXvAW7  
.while_( -- _1), r_ I7Gd  
cout << var( " \n " ) SwG:?T!"}  
) UL(R/yc  
); $PstThM  
#+QwRmJdT!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: jRXByi=9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor d~O\zLQ;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g-meJhX%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Am!$\T%2  
&BCl>^wn}  
c&AA< 6pkv  
template < typename Cond, typename Actor > O|#^&d  
class do_while )fpZrpLXE  
  { D^I%tn=F  
Cond cd; Cz Jze  
Actor act; me$ 7\B;wy  
public : :^1 Xfc"  
template < typename T > jUZ84Gm{  
  struct result_1  _*9eAeJ  
  { XJC|6"n  
  typedef int result_type; PR{?l  
} ; d"Hh9O}6  
; @-7'%(C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} zm9>"(H  
|9jeOV}/  
template < typename T > :|M0n%-X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YT}m 8Y  
  { y0M^oLx  
  do b(I-0<  
    { (m\PcF  
  act(t); HzF  
  } B~V^?."  
  while (cd(t)); 41^+T<+  
  return   0 ; 7<mY{!2iF?  
} h:<p EL  
} ; !BP/#  
"D2 `=D!+  
,*Tf9=z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {2}O\A  
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。 zdzTJiY2[Z  
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。 \e T0d<  
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{} bx  
下面就是产生这个functor的类: 9h<];  
fl!8\4  
g[0b>r7   
template < typename Actor > s|dcO  
class do_while_actor 0[7\p\Q  
  { w [D9Q=  
Actor act; ^9%G7J:vGO  
public : tz)aQ6p\X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R^<li;Km  
>93vMk~hU  
template < typename Cond > /w^}(IJ4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p2GkI/6)uu  
} ; =66dxU?}  
'0[D-jEr  
E;*#fD~@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (q59cAw~X  
最后,是那个do_ f6j;Y<}' g  
>_jT.d  
JZNRMxu  
class do_while_invoker 7$b!-I+ a2  
  { BRPvBs?Q,{  
public : %# ?)+8"l  
template < typename Actor > ?]]> WP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Fc M  
  { IC{\iwO/~c  
  return do_while_actor < Actor > (act); U}~SY  
} z8G1[ElY  
} do_; NGOc:>}k>  
o|*ao2a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l<>syHCH;L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [`BMi-WQ  
最后来说说怎么处理break和continue (, /`*GC  
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。 CH[U.LJQ-O  
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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