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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I,<>%Z|'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Sz|Y$,  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, sh !~T<yy  
NT;x1  
#'4<> G]  
pcuMGo-#  
  class filler yF/< :  
  { -.b Io  
public : HTUYvU*-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p&OJa$N$[  
} ; V+=*2?1  
53`9^|:  
TDl!qp @  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: !#c[~erNZ  
yL ;o{ G  
V5yxQb  
Q.9Ph ~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jTd4H)  
x0u?*5-t  
of+phMev  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &ppE|[{  
/OhaERv  
]Z.<c$  
R(2HY Z  
二. 战前分析 iM?I /\  
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。 2H?I'<NoC  
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 Bbl)3$`,  
PTzp;.  
'YZI>V*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vZ[ $H  
  /* --------------------------------------------- */ xm}q6>jRV  
vector < int *> vp( 10 ); vbRrk($`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (>rS _#^  
/* --------------------------------------------- */ wR Xn9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5vs`uUzr  
/* --------------------------------------------- */ b`h%W"|2L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]]J#7L#  
  /* --------------------------------------------- */ FXOT+9bg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); io t.E%G  
/* --------------------------------------------- */ RwAbIXG{0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9C557$nS^  
9n>$}UI\  
O)R7t3t  
y wW-p.  
看了之后,我们可以思考一些问题: sR"zRn  
1._1, _2是什么? `ICcaRIN8I  
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。 "pSH!0Ap\  
2._1 = 1是在做什么? r@*=|0(OrK  
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。 ,J~,ga~  
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。 $6:XsrV\a  
wJ80};!  
vQ-i xh  
三. 动工 e9~cBG|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~K5Cr  
Y<p zy8z  
<a8#0ojm  
?%cn'=>ZI  
template < typename T > 6}VUD -}B  
class assignment oupJJDpP  
  { =cf{f]N  
T value; LPEjRG,  
public : "n{9- VEmN  
assignment( const T & v) : value(v) {} c;c:Ea5  
template < typename T2 > *Rz{44LP&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,U6*kvHS6  
} ; +(;8@"u  
`pP9z;/Xq  
-Wl)Lez@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 abM84EU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V/aQ*V{  
H|PrsGW  
-Bo86t)F  
*'Z-OY<V  
  class holder wrH7 pd  
  { lZ}izl  
public : LQh^; ]^(  
template < typename T > VDB$"T9#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const a`7%A H)  
  { OOCQsoN  
  return assignment < T > (t); E^b pckP  
} {iA^rv|  
} ; q<-%L1kc 1  
d32@M~vD  
?Wwh _TO  
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: $z= 0[%L  
_ymJ~MK  
  static holder _1; h6g=$8E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |n+ #1_t%  
(N,nux(0k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )r ULT$;i@  
而不用手动写一个函数对象。 $GQphXb$  
0(wf{5  
uVN.=  
>HE,'  
四. 问题分析 iPMB$SdfO  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ,+~2&>wj  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 66oK3%[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O x{Q.l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .j:i&j(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 joe9.{  
2*+ 3Rr J  
五. 问题1:一致性 2bWUa~%B  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -r!42`S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7nm}fT z7  
]x1p!TSU  
struct holder ^rL ,&rk  
  { v#zPH5xo  
  // !]yQ1@)*'  
  template < typename T > rqF"QU=l  
T &   operator ()( const T & r) const  G]b8]3^  
  { [1NaH  
  return (T & )r; i#k-)N _$  
} H\ 3M  
} ; *]5z^> q;7  
*%3oyWwCd  
这样的话assignment也必须相应改动: x7f:F.  
!;i*\ a  
template < typename Left, typename Right > 5!~!j "q  
class assignment FS8S68  
  { 6{Ks`Af  
Left l; +Z ><  
Right r; Gi*<~`Gr  
public : k,T_e6(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |H:<:*=6c  
template < typename T2 > s,w YlVYf!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9GThyY  
} ; 0Su_#".-*  
N3Z iGD  
同时,holder的operator=也需要改动: \4aKLr  
( ]OFS;%  
template < typename T > f7Zf}1|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3)y{n%3L  
  { Lj iI+NJ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .?f:Nb.O  
} L7m`HVCt&  
JPLI @zX^  
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。 7ZQ'h3K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r]0(qg  
`0?^[;[u[  
return l(rhs) = r; 9<v}LeX  
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。 sW?B7o?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3EmcYC  
7gm:ZS   
template < typename Tp > dsK/6yu  
class constant_t Pw= 3PvkL  
  { d Qai4e>[  
  const Tp t; l]$40 j  
public :  qtzFg#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \BUqDd!  
template < typename T > C%]."R cMC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const EX4 C.C|d  
  { Evkt_vvf  
  return t; rCE;'? Y  
} Q3,=~}ZNK  
} ; (`pNXQ0n  
Ra0=q4vdk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @89I#t6A.  
下面就可以修改holder的operator=了 !y%+GwoW  
jXWNHIl)@  
template < typename T > pisB,wP$2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7 W{~f?Sh  
  { 9^!wUwB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x<s|vgl|  
} n8$=f'Hgb  
n$YE !D'  
同时也要修改assignment的operator() 2m\m/O  
-E]Sk&4Gj  
template < typename T2 > lBmm(<~Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U. (Tl>K|0  
现在代码看起来就很一致了。 ESIzGaM  
5U~OP  
六. 问题2:链式操作 HlPG3LD!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "J !}3)n  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 yb?{LL-uy  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 5%P[^}  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 E=k w)<X2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )v1CC..  
s^cc@C  
template < typename T > b_=8!Q.:  
struct result_1 FCiq?@  
  { ~:EW>Fq%i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .LObOR 5J7  
} ; h@@d{{IqT  
*NlpotW,f  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &6/%k kv  
sT`^ljp4  
template < typename T > &K *X)DAs  
struct   ref hiwIWd:H  
  { %$TEDr!  
typedef T & reference; #Qd' + M  
} ; ` 8UWE {  
template < typename T > x@m<Ym-  
struct   ref < T &> j{;|g%5t  
  { VFSz-<L  
typedef T & reference; 5m7b\Mak  
} ; e:OyjG5_  
6/6Rah!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *b"CPg/\  
;'HF'Z  
template < typename T > -72j:nk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Yj|]Uff8O  
  { x2k*| =$  
  return l(t) = r(t); Obo_YE  
} J>%t<xYf4  
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。 MCU9O  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 M3(k'q7&:  
ZXt?[Ll  
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 v"RiPHLT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nm@']  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5+K;_)   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .GCR!V  
最后的布局是: WeC(w+}p  
                Add 2*u.3,aW  
              /   \ k)":v3 ^  
            Divide   5 #mLuU  
            /   \ ,w2WS\`%  
          _1     3 .N"~zOV<#  
似乎一切都解决了?不。 tg85:  
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。 |s=`w8p  
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。 %l7fR}  
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: >uy%-aXiVa  
A-wRah.M  
template < typename Right > IgM v =^U  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >]&X ^V%Q#  
Right & rt) const UFENy."P  
  { J`oTes,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )acV-+{  
} 6E|S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6OB",  
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。 <I2z&  
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。 ^$Krub{|  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 r{[OJc!  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 {TAw)!R~  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 1R*=.i%W  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 6D/'`  
Hk;-5A|9  
template < class Action > 8S  U%  
class picker : public Action KcXpH]>!9  
  { FifbxL  
public : 5~r2sCDPk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >I<PO.c!  
  // all the operator overloaded G7-!`-Nk  
} ; ?)i1b\4Go  
it1/3y =]  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 {1~T]5  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: usOx=^?=  
P5?<_x0v4b  
template < typename Right > >ttuum12w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Acu@[ I^  
  { yn~P{}68  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j*zD0I]  
} q;A;H)?g  
CMl~=[foW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'M/ ([|@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 K+),?Q ?.p  
lf$Ve  
template < typename T >   struct picker_maker fKkjn4&W  
  { 9lspo~M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ty+I8e]{  
} ; )`?%]D  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V3.t;.@  
  { zxKCVRJ  
typedef picker < T > result; D7Zm2Kj  
} ; `# ^0cW  
QxpKX_@Q5  
下面总的结构就有了: YYUe)j{T  
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。 #Ufo)\x  
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。 213\ehhG<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >Ko[Xb-8^_  
至此链式操作完美实现。 ,]$A\+m'  
3f&|h^\nD  
*%A}x   
七. 问题3 k4y}&?$B  
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。 rK|*hcy  
va,~w(G  
template < typename T1, typename T2 > 'HaD~pa  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4JO@BV>t  
  { +jV_Wz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mEDpKWBk  
} edpW8eND  
^^}Hs-{T  
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: VKrShI  
-[]';f4]M  
template < typename T1, typename T2 > N"c(e6  
struct result_2 qnIew?-*  
  { w~+aW(2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ` }8&E(<  
} ; geGeZ5+B  
`s /?b|,  
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? $[(d X!]F  
这个差事就留给了holder自己。 !7 _\P7M  
    IZNOWX|Z;  
O@&+} D>  
template < int Order > LWmB, Zf/  
class holder; 5D' bJ6PO  
template <> m<@z}%v-  
class holder < 1 > u"+}I,'L  
  { GYK\LHCPd  
public : Zb(t3I>n  
template < typename T > @Icq1zb] y  
  struct result_1 VLI'    
  { a5?8QAO~r  
  typedef T & result; wNDbHR  
} ; OO-k|\{ |  
template < typename T1, typename T2 > nk@atK,38^  
  struct result_2 2@Lb foA  
  { +5X DF  
  typedef T1 & result; ,8VU&?`<}  
} ; _vl}*/=Hc  
template < typename T > $3;Upgv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =G${[V \  
  { GP,<`l&  
  return (T & )r;  .i/m  
} ~`cwG` 'N  
template < typename T1, typename T2 > `_qK&&s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -x]`DQUg  
  { 0Y?H0  
  return (T1 & )r1; r"wtZ]69  
} J;QUPpH Z  
} ; $G !R,eQ  
2QUx&u:  
template <> }[!92WS/ee  
class holder < 2 > T|){<  
  { 6X_\Ve  
public : Mi 0sC24b|  
template < typename T > K-Mc6  
  struct result_1 aMwB>bt  
  { &M[f&_"8Q  
  typedef T & result; WES#ZYtT  
} ; D"l+iVbBP  
template < typename T1, typename T2 > j^SZnMQf  
  struct result_2 r<R4 1Fz  
  { w{,4rk;Hr  
  typedef T2 & result; }31Z X  
} ; &m'kI  
template < typename T > |a(fejO3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #h'@5 l  
  { :td ~g;w  
  return (T & )r; N4{nG,Mo]  
} s] au/T6b  
template < typename T1, typename T2 > 4IsG=7   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fo|xzLm9*|  
  { ^k/i-%k0  
  return (T2 & )r2; Op}ZB:  
} GDhM<bVqM*  
} ; U@-2Q=  
M\2"gT-LV  
WxUxc75  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 77,oPLSn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: FxW&8 9G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #@f[bP}a  
wWjG JvJ  
return l(i, j) = r(i, j); m7jA ,~O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) oy\B;aAK  
H3KTir"on  
  return ( int & )i; o(G"k  
  return ( int & )j; M\oVA=d\0  
最后执行i = j; ?dq#e9  
可见,参数被正确的选择了。 ?=On%bh  
4< S'  
W`)<vGn=Y  
t~p y=\  
6 "gj!/e  
八. 中期总结 Akk 3 Qx  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: :0~QRc-u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \;9W.d1iU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 u=NG6 G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor UT]?;o"  
-4 Ux,9&  
"IjI'c  
AHbZQulC  
E`;;&V q-  
S\ ,mR4:  
九. 简化 = [@)R!3H  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +]wuJSxc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?vtX"Fdz  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: &xd.Qi2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 smy}3k  
  +-*/&|^等 v;2CU  
2. 返回引用。 )b4$A:  
  =,各种复合赋值等 grom\  
3. 返回固定类型。 p9[6^rjx8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) > s EjR!  
4. 原样返回。 ql{_%x?  
  operator, L8$1K&!  
5. 返回解引用的类型。 Ib`-pRU;  
  operator*(单目) yi6N-7  
6. 返回地址。 `wz[='yM  
  operator&(单目) pmc=NTr&<  
7. 下表访问返回类型。 3=.Y,ENM;  
  operator[] On_@HQ/FI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6ghx3_%w  
  operator<<和operator>> D]03eu  
't (O$  
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。 Z|m`7xeCy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5Jk<xWKj  
p .K*UP  
template < typename Left > *VeW?mY,P  
struct value_return <=um1P3X  
  { "MOpsb,  
template < typename T > eVz#7vqv   
  struct result_1 </~ 6f(mg  
  { c0- ;VZ'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; d IB }_L  
} ; x~DLW1I  
C"V%# K  
template < typename T1, typename T2 > qYB~VE03  
  struct result_2 Nh!_l  
  { 6z,Dyy]tl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; GF<[}  
} ; V2d,ksKwn  
} ; m@G i6   
<^R{U&Z@  
D{7w!z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait DC4C$AyW r  
^4Uw8-/9  
下面我们来剥离functor中的operator() |`O5Xs1{B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _F(P*[[&  
Nn6S 8kc  
return l(t) op r(t) ;O#g"8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~2 *9{  
return op l(t) ]7GlO9  
return op l(t1, t2)  #@.-B,]  
return l(t) op !X^Ce)1K  
return l(t1, t2) op qa'gM@]  
return l(t)[r(t)] ).412I  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )r6EW`$  
oy.[+EI`|  
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: hUpnI@  
单目: return f(l(t), r(t)); DT(d@upH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); " {de k  
双目: return f(l(t)); #CUz uk&  
return f(l(t1, t2)); [:;# ]?  
下面就是f的实现,以operator/为例 C"uahP[Y  
?;ukvD  
struct meta_divide -.I4-6~  
  { h)(* q+a  
template < typename T1, typename T2 > !ku X,*}q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) - xm{&0e)  
  { @'FE2^~Jj  
  return t1 / t2; ,ZE?{G{tuj  
} c WAtju?L;  
} ; {=:#S+^ER  
fL*T3[d  
这个工作可以让宏来做: <E,%@  
r|<DqTc6l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ww3wsyx  
template < typename T1, typename T2 > \ ^c}J,tZ]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b0<o  
以后可以直接用 }%!tT\8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +=$  
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 "?}uQ5f  
(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。。。) . )XP\ m\  
?}p:J{  
]2SF9p_  
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 5r,r%{@K  
)Di \_/G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L{{CAB!  
class unary_op : public Rettype d3Di/Iej   
  { )U t5+-UK  
    Left l; N5U)*U'-u  
public : MmTC=/j  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} D1s4`V -  
N!&:rK  
template < typename T > T? ,P*l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bJ /5|E?  
      { 8P' ana  
      return FuncType::execute(l(t)); r{?Ta iK  
    } ? zDa=7 J  
!]` #JAL7  
    template < typename T1, typename T2 > VaONd0Z I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zy'D!db`Z  
      { wE\3$ s/{D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sq/]wzT:  
    } 0ZpFE&  
} ; CO+/.^s7}S  
dP2irC%f8  
TCKu,}s  
同样还可以申明一个binary_op @Yw,nQE)b  
`\u;K9S6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y4.Eq+$gh  
class binary_op : public Rettype GwU?wIIj^  
  { E ]9\R  
    Left l; $(pF;_W  
Right r; 266oTER]v:  
public : | tQiFC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fnKY1y]2+  
=3 ~/:8o  
template < typename T > u+t$l^S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u"xJjS  
      { K0pac6]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); sM[I4 .A3  
    } BP[|nL  
^ZDBO/  
    template < typename T1, typename T2 > w~R`D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 07g':QU@  
      { sZgRt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "Ml&[O ge  
    } ykg#{9+  
} ; e-hjC6Q U  
a&{X!:X  
i+3fhV  
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 vl E z9/H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  $!@\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \!50UVzm)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 EpJ4`{4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Z#l%r0(o  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 T\s)le  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zLw{ {|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) lq:}0<k  
下面是修改过的unary_op Z(>'0]G  
#:x4DvDkR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2aA`f7  
class unary_op (6p]ZY  
  { #zUXyT#X  
Left l; "[p@tc?5  
  zQ6p+R7D  
public : 0H_!Kg  
H5cV5E0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} wd@aw/  
^rl"rEA  
template < typename T > s?Uh|BfB  
  struct result_1 r`S< A;  
  { &ZHC-qMRK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )}%O>%  
} ; AdZ;j6#  
s pLZ2]A  
template < typename T1, typename T2 > |WryBzZ>on  
  struct result_2 -~" :f8  
  { nR>r2wMk@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RF!a//  
} ; X6+qpp  
VQI(Vp|  
template < typename T1, typename T2 > E`H$YS3o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Hmo1|_S|  
  { f ).1]~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3ss6_xd+  
} ^\:8w0Y^  
"& Dx=Yf  
template < typename T > q_W0/Ki8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  >YtdA  
  { $2D uB  
  return OpClass::execute(lt(t)); R #]jSiS  
} qH,l#I\CG  
R =Ws#'  
} ; {+<P:jbz;  
mnk"Vr` L  
{ x0t  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 6C4'BCYW(  
好啦,现在才真正完美了。 +|Hioq* ,t  
现在在picker里面就可以这么添加了: U!%!m'  
5Ky#GuC  
template < typename Right > 2O"P2(1}v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |IoB?^_h  
  { ,vqr <H9e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d1@%W;qX!  
} e pCLM_yA  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 x.0p%O=`  
R1:k23{  
if;71ZE  
>>Ts??  
I]"96'|N  
十. bind p,pR!qC>  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 @4(k(  
先来分析一下一段例子 gG%V 9eOQ  
<!$:8ls  
(KZHX5T=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dm "n%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [a o U5;7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 depYqYK7G  
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。 <WXzh5D2  
我们来写个简单的。 +(D$9{y   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "1q>At  
对于函数对象类的版本: $P7iRM]  
&0TVi  
template < typename Func > :M{Y,~cP  
struct functor_trait qzw'zV  
  { 3($"q]Y  
typedef typename Func::result_type result_type; E Uar/  
} ; 0qjXQs}  
对于无参数函数的版本: {*ZY(6^  
 rdnno  
template < typename Ret > Kz<@x`0   
struct functor_trait < Ret ( * )() > CSbI85F  
  { gw`B"c|  
typedef Ret result_type; ?T_3n:  
} ; cWGDee(  
对于单参数函数的版本: @''GPL@  
(\"k&O{  
template < typename Ret, typename V1 > 6ZgU"!|r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cr?7O;,  
  { to8X=80-3  
typedef Ret result_type; &bqT /H18  
} ; }7G8|54t  
对于双参数函数的版本: FG3UZVUg9  
dw~p?[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "x941 }  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L{l6Dd43q  
  { KV|}#<dD  
typedef Ret result_type; )2UZ% ?V#  
} ; ; UiwH  
等等。。。 Uw-p758dD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy hqk}akXt  
h=kQ$`j6  
template < typename Func > iyVB3:M  
struct func_return 0w'j+  
  { Et"?8\"n7  
template < typename T > zJM S=r  
  struct result_1 Sx*oo{Kk%  
  { "'^4*o9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 04J}UE]Ww  
} ; 2#X4G~>#h  
n\I#CH0V  
template < typename T1, typename T2 > "M|P+A  
  struct result_2 (qn2xrV  
  { ;v17K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +6smsL~<#v  
} ; k"k J_(  
} ; d_S*#/k  
a"/#+=[  
Y=Z1Tdxa|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 VN4yn| f/  
vN4Qdpdb  
template < typename Func, typename aPicker > e& ANp0|W  
class binder_1 RUCPV[{b  
  { (F7_S*  
Func fn; iFSJL,QZ3  
aPicker pk; 5_0(D;Q  
public : /$n ~lf  
c[}(O H  
template < typename T > C ]Si|D  
  struct result_1 6m.k;'  
  { ~,D@8tv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p3ISWJa!  
} ; `"iY*  
Q@e[5RA +]  
template < typename T1, typename T2 > Mcw4!{l`  
  struct result_2 n[Zz]IO,g  
  { -K(fh#<6KO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pqvOJ#?Q}=  
} ; gIR^ )m  
yix'rA-T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} : "6q,W  
Nf+b" &Zh`  
template < typename T > X u"R^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OE)~yKy  
  { ?EMK8;  
  return fn(pk(t)); rI5F oh6  
} o sbHs$C  
template < typename T1, typename T2 > N-lGa@ j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6*9}4`  
  { -]C c  
  return fn(pk(t1, t2)); qLncn}oNM  
} , xx6$uZ  
} ; ?%R w(E  
]!:oYAm  
s/"&9F3  
一目了然不是么? Zn:R PMk*  
最后实现bind y`e4;*1  
f0+2t.tj  
Mv|ykJoz"  
template < typename Func, typename aPicker > &a!BD/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Gy1xG.yM~  
  { ?!w^`D0}o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ufa41$B'yG  
} 3 <|`0pt}  
/|{,sWf2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 AJt!!crs  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 nM=e]qH  
Y**|N8e  
十一. phoenix 4!$ M q;U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -7WW[ w  
78n=nHS  
for_each(v.begin(), v.end(), 2^~<("+w  
( (-7ZI"Ku  
do_ HDM<w+ZxX  
[ L~{_!Q  
  cout << _1 <<   " , " #L crI  
] W [[oSqp  
.while_( -- _1), ||2Q~*:  
cout << var( " \n " ) | sqZ$Mu  
) 7RU}FE  
); L;_c|\%  
\^+ILYO:$  
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: `|1MlRM9  
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 ocwG7J\W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Auy".br'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: '2J0>Bla  
/4=-b_2Y~  
C`oa3B,z  
template < typename Cond, typename Actor > si1*Wt<3Bc  
class do_while _\5~>g_  
  { 71FeDpe  
Cond cd; 6XEZ4QP}  
Actor act; fi PIAT}  
public : G" b60RQ  
template < typename T > UbJ*'eoX  
  struct result_1 [~5p>'  
  { J.*XXM- V  
  typedef int result_type; b yg0.+e0  
} ; kg5ev8  
Eu@5L9A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \`'KlF2  
Qx|H1_6  
template < typename T > `znB7VQ0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q)u2Y]  
  { &'|B =7  
  do h4&;?T S  
    { : 2V^K&2L  
  act(t); -P=g3Q i  
  } p?(L'q"WK  
  while (cd(t)); {B$2"q/~  
  return   0 ; :@ uIxa$[  
} n_[i0x7#  
} ; .W\ve>;  
,cTgR78'  
X[C3&NX#_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }6RT,O g  
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。 8$P>wCK\l  
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。 .r|*Ch#;P  
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。 jX=lAs~6  
下面就是产生这个functor的类: @ $cUNvI  
`cP <}^]  
\L!uHAE2a  
template < typename Actor > `&7RMa4=  
class do_while_actor A Ayv  
  { <T,A&`/  
Actor act; `ue[q!Qq  
public : khd5 Cf[   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'aJgLws*w  
Lrz3   
template < typename Cond >  ~m=EM;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I\P Bu$Ww  
} ; 2F_ R/{D  
?v]-^X=&  
rp! LP#*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b=##A  
最后,是那个do_ 8@K^|xeQ  
q?{}3 dPC  
6o3T;h  
class do_while_invoker q1Qje%9@t  
  { S*W;%J5  
public : 0O@_ cW  
template < typename Actor > y+mElG$F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const To"dG& h  
  { g9tu %cIkR  
  return do_while_actor < Actor > (act); Eyh|a. )-  
} 8m=Z|"H@  
} do_; u4'z$>B  
_"f  :`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3*S[eqMJc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @Z(rgF{{  
最后来说说怎么处理break和continue =iz,S:[  
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。 =WZ%H_oxi  
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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