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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .N><yQ-j3'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]A<u eM  
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, ;<)-*?m9  
C"|_j?  
d@`:9 G3  
/t6u"I~  
  class filler  9DAwC:<r  
  { FEi,^V  
public : Ly/~N/<\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _j<M}  
} ; iuk8c.TAR  
mS;Q8Crh  
r_<i*l.  
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: \C\y' H5  
A)a+LW'=u  
4Jy,IKPp  
j<-o{6r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "N:]d*A\  
"=TTsxyM6P  
$mg h.3z0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 m3!MHe~t  
TV>R(D3T/  
jJQfCOD$  
p~;z"Z  
二. 战前分析 (2\ekct ^  
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。 (>lqp%G~  
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 ej53O/hP  
.0;k|&eBD  
0YRYCO$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _q4dgi z  
  /* --------------------------------------------- */ ]T$w7puaJ  
vector < int *> vp( 10 ); QMpA~x_m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (eIxU&o'  
/* --------------------------------------------- */ Y0C<b*!"ST  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N<r0I-  
/* --------------------------------------------- */ @y2Bq['  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >oYwzK0&  
  /* --------------------------------------------- */ $[;eb,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \J g#X:d  
/* --------------------------------------------- */ F88SV6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Pw{{+PBu R  
JM9Q]#'t  
-@?>nLQb  
bN %MT#X  
看了之后,我们可以思考一些问题: ) G&3V  
1._1, _2是什么? UdgI<a~`k6  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Uy'ZL(2  
2._1 = 1是在做什么? " yl"A4p S  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 `X03Q[:q"[  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 _^$b$4)  
>a~FSZf  
\V\ET  
三. 动工 TbM*?\7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `.Q3s?1F  
0#GwhB  
U.} =j'Us+  
yAkN2  
template < typename T > ?^GsR[-x  
class assignment @  MoMU  
  { A+ *(Pds  
T value; GB Un" _J  
public : ?Og ;W9i  
assignment( const T & v) : value(v) {} F<<H [,%0  
template < typename T2 > >(J!8*7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WoR**J?}w  
} ; 5 : >  
:WTvP$R  
S$:S*6M@"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 iJ#oI@s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment QZP;k!"w  
E1[%~Cpw*  
Ykq }9  
$)a5;--W  
  class holder ,fL e%RP  
  { }i~j"m  
public : !.N=Y;@lY  
template < typename T > 0 1w/,r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const c=E.-  
  { Cagq0-:(p  
  return assignment < T > (t); E&v-(0  
} 82l";;n4p  
} ; gvt4'kp  
0kEq|k9  
skArocs  
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: RtEkd_2  
l'R`XGT  
  static holder _1; IMEoov-x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +T;qvx6  
;:1mv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OPh@H.)^  
而不用手动写一个函数对象。 '*.};t~;"d  
: P2;9+v  
~qxc!k!w4  
2M`Ni&v  
四. 问题分析 ^ZBkt7  
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。 m>:ig\  
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。 nJw1Sl5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l,8| E  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #r}c<?>Vw  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (P_+m#  
AIo;\35  
五. 问题1:一致性 |%9~W^b  
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?| [a6lE"yr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3F3?be  
>0$5H]1u  
struct holder >H! 2Wflm  
  { bsVOO9.4-  
  // pYQs|5d  
  template < typename T > sIM`Q%  
T &   operator ()( const T & r) const XRin~wz|S  
  { b6VAyTa  
  return (T & )r; 1Qkuxw  
} 3g?T,| 2K  
} ; 8ttw!x69)_  
Ric$Xmu  
这样的话assignment也必须相应改动: #SOe &W5  
4QDzG~N4)|  
template < typename Left, typename Right > 9`b3=&i\  
class assignment o!&*4>tF  
  { )A"7l7?.n)  
Left l; :W55JD'  
Right r; dD!SgK[Jv  
public : N9Vcp~;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A&#Bf#!G  
template < typename T2 > KcE=m\h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J0o[WD$A x  
} ; U[u6UG  
tL|Q{+i yE  
同时,holder的operator=也需要改动: W[ DB !ue  
X?a67qL  
template < typename T > umYdr'p!v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S([De"y  
  { Po[zzj>m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b87d'# .  
} r e2%e-F"  
a!.8^:B&  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 F.9|$g*ip  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kM@,^`&  
qKXn=J/0tA  
return l(rhs) = r; >~ :]+q  
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。 6w#v,RDEu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e V#H"fM  
c{0?gt.  
template < typename Tp > Q=E6ZxH5;  
class constant_t ] a()siT  
  { #t*c*o  
  const Tp t; hR2.w/2j  
public : K(Nk|gQ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &/" qOZAs  
template < typename T > EWi@1PAZK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /:)4tIV  
  { +iR ;D$w  
  return t; SQ[}]Tm;n  
} Q*5d~Yr]R  
} ; |m% &Qb  
'S\H% -  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'lF|F+8   
下面就可以修改holder的operator=了 EOiKwhrV  
fr7/%{s  
template < typename T > }9JPSl28Jr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -K{ID$!p  
  { !~#31kL&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q]aRJ`9f  
} [S%  
gkjZX wp  
同时也要修改assignment的operator() n >^?BU  
<f%9w]  
template < typename T2 > zq#o8))4X  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8~bPoWP  
现在代码看起来就很一致了。 U7N<!6  
HD>{UU?  
六. 问题2:链式操作 utXcfKdt  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 e:]$UAzp  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;-F#a+2]!  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 -MZ Eli g  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 pJI H_H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "#()4.9  
^/,s$dj  
template < typename T > Us<lWEX;k  
struct result_1 XN Y(@  
  { * HVO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {+ m)*3~w  
} ; K:0RP?L  
n.)-aRu[  
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: #r C% \  
K{c^.&6D  
template < typename T > sC$X7h(Q+  
struct   ref N=kACEo  
  { ^s-3U  
typedef T & reference; `u-}E9{  
} ; n\ZFPXP  
template < typename T > &xVWN>bd^  
struct   ref < T &> Q'N<jX[  
  { 0-FbV,:;  
typedef T & reference; _i&\G}mrC  
} ; mnePm{  
$T6<9cB@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +1Uw<~  
}5gQZ'ys'  
template < typename T > )\e_I\-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9/{g%40B^  
  { F-nt7l  
  return l(t) = r(t); {"<Q?yA2y  
} CNwhH)*  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 LZeR .8XM>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;rFa I^  
>TE&myZ?*  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 biJU r^n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %ug`dZ/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5H79) n>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 OygYP  
最后的布局是: ?E`J-ncP  
                Add _tjH=Ff$  
              /   \ %w@(V([(c  
            Divide   5 1 >Op)T>{c  
            /   \ =\3*;59\  
          _1     3 (z[cf|he  
似乎一切都解决了?不。 :KFhryN  
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。 &I70veNY  
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。 jq[>PvR  
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: =($qiL'h  
c/s'&gG33z  
template < typename Right > '? d[ ip  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0-5:"SN'  
Right & rt) const $R^"~|m3M  
  { h1BdASn_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TiOvrp7B  
} /f#sg7)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -~5yl}  
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。 xsa* XR  
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。 5=dg4"b]  
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。 !vsUL-  
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。 0ul2rZc  
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? Pvtf_Qo^  
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: ' ft  |  
X9P-fF?0  
template < class Action > PBUc9/  
class picker : public Action r1[0#5kJ;J  
  { 2]7nw1&  
public : KT8Fn+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w<'mV^S  
  // all the operator overloaded {30A1>0#P  
} ; rlds-j''  
/q>"">  
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。 @M(vaJB8u  
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: , w_Ew  
shi#K<gVC  
template < typename Right > ?e BN_a,r6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 55#H A?cR  
  { $`uL^ hlj]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uv@4/M`  
} OaEOk57%de  
D3_,2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q=+KnE=h  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 <@?bYp  
# wG}T .*  
template < typename T >   struct picker_maker 2nw P-i  
  { FuD$jsEw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kweypIB  
} ; {RzlmDStV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <$UY{"?  
  { O|8p #  
typedef picker < T > result; rc"Z$qU?  
} ; U#Ud~Q q  
U?kJXM2  
下面总的结构就有了: kefQH\<X  
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。 ?&N JN/+%  
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。 #vIF]Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 IQR?n}ce  
至此链式操作完美实现。 wc ^z9y  
S3 &L  
TEY%OI zU+  
七. 问题3 M*t{?o/t;  
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。 RhYf+?2  
nlJxF5/  
template < typename T1, typename T2 > s:Memvf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zX)uC<  
  { L"AZ,|wIk  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &'R\yX<J)  
} b,I$.&BD  
rtOXK4)]I  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: w,^!kO0)~8  
_PJd1P.k  
template < typename T1, typename T2 > b,s T[!X[  
struct result_2 %rYd=Ri  
  { `,xKK+~YG-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; M[SWMVN{  
} ; p0[ %+n%  
:]:q=1;c  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? nq r[HFWs  
这个差事就留给了holder自己。 ~ZT(@w  
    AuWEy-q?  
Z:5e:M  
template < int Order > iEnDS@7  
class holder; m&fm<?|  
template <> U"/":w ~  
class holder < 1 > 2b2/jzO}J  
  { Yf<6[(6 O  
public : ]x?`&f8i  
template < typename T > `N$<]i]s5  
  struct result_1 U#-89.x  
  { O TSbhI'v  
  typedef T & result; tK0?9M.)  
} ; Eufw1vDa  
template < typename T1, typename T2 > ]Z6==+mCP  
  struct result_2 L-vy,[9)[*  
  { cjp H hoW  
  typedef T1 & result; 3y<;fdS7  
} ; r+ k5Bk'  
template < typename T > ``DS?pUY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^*`hJ48u  
  { ~}PB&`%7  
  return (T & )r; xmsw'\  
} >Ta|#]{  
template < typename T1, typename T2 > XhhV 7J_F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [HLXWu3  
  { .Xqe]cax%  
  return (T1 & )r1; :>+}|(v  
} XcD$xFDZ  
} ; K`Vi5hR~c  
<#k(g\/R  
template <> h0_od/D1r  
class holder < 2 > 2guWWFS  
  { fq-e2MCX5  
public : H$^IT#  
template < typename T > Xt& rYv  
  struct result_1 { )=h  
  { 2 ,RO  
  typedef T & result; OTwIR<_B+  
} ; VB=$D|Ll  
template < typename T1, typename T2 > \W:~;GMeD  
  struct result_2 "&lQ5]N.%  
  { 3g ep_ aC  
  typedef T2 & result; X+dLk(jI`u  
} ; !g=4\C`mY  
template < typename T > u]RI,3Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f2ea|l  
  { I5Vp%mCY  
  return (T & )r; )jc`_{PQg  
} _3YZz$07  
template < typename T1, typename T2 > _/xA5/V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H;D 5)eJ90  
  { Fp=O:]  
  return (T2 & )r2; 9+S$,|9  
} ' m^nKG$"  
} ; meJ%mY  
z'"e|)  
wjEyU:  
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> >。 ,v\^efc:%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^W#161&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mQd L"caA  
9:9gam  
return l(i, j) = r(i, j); ^?<gz!(-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  VB&` S+-  
j3=%J5<  
  return ( int & )i; v0q(k;Ya  
  return ( int & )j; P z< \q;  
最后执行i = j; W *.j=?)\[  
可见,参数被正确的选择了。 w#qE#g %1  
]Y;5U  
! mb<z^>5  
Q  h~  
aWS_z6[t#6  
八. 中期总结 ^7l+ Of b3  
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: 15J t @{<r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vCX 54  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0]k-0#JM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4"^v]&I  
T"_f9?  
;)Fc@OXN>  
2QIx~Er  
Ci9]#)"c  
%n B}Hq ;  
九. 简化 hEhvA6f,  
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。 <rI8O;\H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 C.`!?CW  
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: *N65B#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r7FFZNs!  
  +-*/&|^等 O= 84ZP%  
2. 返回引用。 qbx}9pp}g  
  =,各种复合赋值等 _=Y HO.  
3. 返回固定类型。 2'U+QK@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &zV; p  
4. 原样返回。 @V=HY  
  operator, 5c ($~EFr  
5. 返回解引用的类型。 X+KQ%Efo  
  operator*(单目) v{8W+  
6. 返回地址。 AGGNJ4m  
  operator&(单目) Xn6'*u>+;[  
7. 下表访问返回类型。 PN"SBsc*j-  
  operator[] nnZM{< !hF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +/ U6p!  
  operator<<和operator>> hM nJH_siY  
wl5+VC*l0  
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。 "30R%oL]=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: hqc)Ydg_%  
|C`.m |  
template < typename Left > 5H!6m_,w  
struct value_return E}lNb  
  { A}W}H;8x  
template < typename T > 6 K-jje;)  
  struct result_1 _1ax6MwX  
  { >NJ`*M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $s<bKju  
} ; AGMrBd|J{  
jM[]Uh  
template < typename T1, typename T2 > M0K+Vz=  
  struct result_2 _>u0vGF-  
  { 6b-E|;"]:^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "w&G1kw5I  
} ; +`&-xq76  
} ; M32Z3<  
pxV@fH+`  
Z(c2F]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~{$5JIpCm  
 2p;N|V  
下面我们来剥离functor中的operator() ^oXLk&d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: OM (D@up  
el3lR((H  
return l(t) op r(t) u.ub:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h(gpq SN  
return op l(t) mw fl x8  
return op l(t1, t2) 4l~B/"}  
return l(t) op }ZB :nnG  
return l(t1, t2) op glUf. :]  
return l(t)[r(t)] O Ce;8^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X;QhK] Z  
wPQRm[O|  
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: q3e^vMK"  
单目: return f(l(t), r(t)); nO;t5d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $E6bu4I  
双目: return f(l(t)); ?bw1zYP  
return f(l(t1, t2)); J_N`D+m  
下面就是f的实现,以operator/为例 V1 O]L66  
U}:e-  
struct meta_divide Bs;.oK5!n@  
  { uTvck6  
template < typename T1, typename T2 > HOb0\X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ByivV2qd{  
  { }gtkO&  
  return t1 / t2; @f%q ,:  
} @ $2xiE.[  
} ; aP`V  
A[Pz&\@  
这个工作可以让宏来做: w<jlE8u  
<~iA{sY)O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'w`3( ':=  
template < typename T1, typename T2 > \ &k@r23V7r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |yYu!+U  
以后可以直接用 2>h.K/pC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [*z`p;n2D  
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 o}6d[G>  
(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。。。) VhX~sJ1%Gp  
 o\-:  
:FWo,fq?:{  
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 Kn4x _9  
c~v(bK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xw]L'+V=  
class unary_op : public Rettype .TKKjS%8  
  { :GN7JxD#  
    Left l; tY0C& u2  
public : =N<Z@'c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rF)[ Sed:T  
1%k$9[!l%  
template < typename T > [.LbX`K:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n81z 0lnr  
      { [O\[,E"K  
      return FuncType::execute(l(t)); #7"*Pxb#A  
    } 65AG# O5R  
ofHe8a8  
    template < typename T1, typename T2 > 4 t< mX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rh$q]  
      { +5oK91o[y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); bqSp4TI  
    } Fpckb18}(O  
} ; +lED6 ]+%  
k \V6 q9*  
W>T6Wlxu`6  
同样还可以申明一个binary_op *WK0dn  
pipqXe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jb lj]/  
class binary_op : public Rettype HRF;qR9v  
  { k/mO(i%qi  
    Left l; Hribk[99  
Right r; s2;b-0  
public : _S3qPPo3l]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =.yKl*WV{  
%2z] 2@  
template < typename T > `AcT}. u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W=ar&O~}n  
      { ;=F]{w]$+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); VtzX I2.2  
    } 4pC.mRu 0  
sJB::6+1(|  
    template < typename T1, typename T2 > >uVr;,=y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1Aw/-FxJ  
      { #azD& 6`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \&. ]!!Q  
    } gbL!8Z1h  
} ; LS{t7P9K  
@-G^Jm9~\m  
.7v .DR>  
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 PA<<{\dp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zpM%L:S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) MO-)j_o-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。 C3z#A3&J  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <j^bk"l p  
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。。。 ?R8wmE[w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8oVQ:' 6  
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) q;L~5q."E  
下面是修改过的unary_op ^L +@oS  
y;1l].L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8e*1L:oB!  
class unary_op h4lrt  
  { ZA Xw=O5  
Left l; /R!/)sg  
  G~fM!F0   
public : uIb,n5  
M qG`P  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +ew9%={zB  
Ql.abU  
template < typename T > i_kKE+Q  
  struct result_1 76j5  
  { f_qW+fN::s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; j& ~`wGM  
} ; Qkq9oZ  
r~U/t~V=D  
template < typename T1, typename T2 > Q{"QpVY8  
  struct result_2 sm>5n_Vw  
  { Vi o ~2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qmWn$,ax  
} ; NQ"`F,T  
bUBQ  
template < typename T1, typename T2 > *oca   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "Acc]CqH*  
  { 7GVI={ b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Z[pMlg6Z  
} di5>aAJ)D  
N6wCCXd  
template < typename T > ]> 36{k]&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ic]b"ItD  
  { \C eP.,<  
  return OpClass::execute(lt(t)); >Qg 9KGk'  
} W]U}, g8Z  
@Wb_Sz4`  
} ; 2qkZ B0[  
L}x,>hbT  
Fy8$'oc  
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 #FQkwX'g  
好啦,现在才真正完美了。 !.}ZlA  
现在在picker里面就可以这么添加了: S#wy+*  
kvo V?<!  
template < typename Right > N +M^e`H  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MzudCMF  
  { V.U9Q{y"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rjLPX  
} wSwDhOX=  
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。 YN>k5\M_v  
MrGq{,6C  
-=)Al^V4T  
@;K-@*k3  
 s%c>Ge  
十. bind 4T<4Rb[  
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。 4Cn% h)w  
先来分析一下一段例子 MR{JMo=r  
O<EFm}Ae  
$VRVM Y [q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} WXzSf.8p|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 dW`!/OaQD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |>U:Pb(  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0`D` Je<t  
我们来写个简单的。 01^+HEbm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]/klKqz  
对于函数对象类的版本: q*E<~!jL  
xq<3*Bcw  
template < typename Func > d$}z,~sN  
struct functor_trait *eLKD_D`!C  
  { X@ j.$0 eK  
typedef typename Func::result_type result_type; k6b0&il  
} ; @V>BG8Y  
对于无参数函数的版本: jFr[T  
d%wy@h  
template < typename Ret > fKYR DGn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _b)=ERBbCo  
  { H/?@UJ5m  
typedef Ret result_type; RL|d-A+;  
} ; do$+ Eh  
对于单参数函数的版本: v+b#8  
XHER[8l  
template < typename Ret, typename V1 > c1x{$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "xK#%eJjWd  
  { N9}27T+4  
typedef Ret result_type; rUL_=>3  
} ; AIU=56+I\  
对于双参数函数的版本: :kb2v1{\  
4[VW~x07  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *?v_AZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %/:0x:ns  
  { Q 2mTu[tx  
typedef Ret result_type; 7XU$O$C  
} ; b$W~w*O   
等等。。。 %&[=%zc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #PJHwvr  
tP0\;W  
template < typename Func > E'ay @YAp  
struct func_return ;if PqL kO  
  { N R0"yJV>  
template < typename T > nd4Z5=X  
  struct result_1 r\."=l  
  { ZCC T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t|j p]Vp  
} ; jo}yeGbU  
=Sp+$:q*  
template < typename T1, typename T2 > !+(c/ gwBh  
  struct result_2 e\7AtlW"  
  { 2P( 6R.8;6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C4H$w:bVk  
} ; &`^P O $  
} ; FD[o94`%  
3"O&IY<  
L}M%z9K` h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 fuQk}OW{  
Hq;*T3E  
template < typename Func, typename aPicker > UrRYK-g  
class binder_1 h7a/]~  
  { \~BYY|UB;W  
Func fn; r >;(\_@  
aPicker pk; XEe$Wh  
public : # H)\ts  
-%)S~ R  
template < typename T > ya'Ma<4  
  struct result_1 B"Hz)-MW  
  { ZTg[}+0e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bHK[Z5  
} ; 9~5LKg7Ac  
-SlAt$IJ  
template < typename T1, typename T2 > o#\c:D*k  
  struct result_2 %u!)1oOIz  
  { LF X[v   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f!K{f[aDa  
} ; 9cXL4  
UpSa7F:Uw  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'Y22HVUX  
[R(dCq>  
template < typename T > [O@U@bD9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,~G:>q$ad  
  { Q>g-xe 1  
  return fn(pk(t)); O[j$n  
} H.]p\ UY9  
template < typename T1, typename T2 > 044Q>Qz,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :2*0Jh3_  
  { @>q4hYF  
  return fn(pk(t1, t2)); -_^#7]  
} Y;1s=B9  
} ; ys- w0H  
">v- CSHY  
UXPF"}S2  
一目了然不是么? SNrX(V::z  
最后实现bind Aj{G=AT  
,X)/ T!ff  
E^C [G)7n  
template < typename Func, typename aPicker > `1i\8s&O6@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X- P%^mK  
  { #}+_Hy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?.g="{5X  
} (YY!e2  
MZ%S3'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %4x,^ K]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Ij?Qs{V  
d;g]OeF  
十一. phoenix S9E<)L  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: p>1Klh:8.'  
xMA2S*%ca  
for_each(v.begin(), v.end(), *t bgIW+h  
( 7b*9 Th*a  
do_ IN=l|Q$8f  
[ IXU~& 5&J  
  cout << _1 <<   " , " :v%iF!+.P  
] Q94p*]W"  
.while_( -- _1), ow7*HN*  
cout << var( " \n " ) c8oE,-~  
) H><! C  
); 6Tg'9|g  
5 J 7XVe>  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: BYZllwxwTE  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor @N6KZn |R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J:dNV <A^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: b8h6fB:2  
~EO=;a_  
ge[&og/$  
template < typename Cond, typename Actor > 97n,^t2F\  
class do_while <ahcE1h  
  { ZW ZKyJQ  
Cond cd; ^)1!TewCY  
Actor act; h{CMPJjD  
public : ?jn";:  
template < typename T > N6h.zl&04  
  struct result_1 DG/<#SCF  
  { r?R!/`f  
  typedef int result_type; n:[LsbTk  
} ; 7!q.MOYm  
V&R_A~<T  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fvM|Jb  
vqRW^>~-B  
template < typename T > e$4l[&kH_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g.x]x #BC  
  { R QCKH]&!  
  do |$`I1  
    { | (: PX  
  act(t); ,S7M4ajVZB  
  } V]|P>>`v9p  
  while (cd(t)); ^fhkWx4i  
  return   0 ; .] BJM?9  
} LLJsBHi-  
} ; cxxrvP-  
'cf8VD  
'+iqbcUd,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .!Os'Y9[,  
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。 G;;iGN  
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。 w6 .J&O  
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。 29k\}m7l<*  
下面就是产生这个functor的类: JDm7iJxc_  
UP@-@syGw  
F}4jm,w  
template < typename Actor > Y -G;;~  
class do_while_actor K2ry@haN  
  { 8p.O rdp  
Actor act; ek]CTUl*  
public : Zl7m:b2M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _.BX#BIF  
uDG#L6  
template < typename Cond >  `AxhA.&V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :\,3=suWq  
} ; X-J<gI(Y  
Ng1uJa[k!d  
XkuZ2(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 yWZ%|K~$  
最后,是那个do_ qb$f,E[  
X] v.Yk=wu  
k?ksv+e\  
class do_while_invoker KHt.g`1:R  
  { `+EjmY  
public : pYaq1_<+  
template < typename Actor > YJ~3eZQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qJLtqv  
  { pax;#*QcQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); qY%{c-aMA  
} TkV*^j5  
} do_; e"6!0Py#*  
\&5t@sC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? CDgu`jj%]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %yP*Vp,W  
最后来说说怎么处理break和continue ^FN(wvqb8  
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。 \F8*HPM=*  
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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