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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R0-0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Pm/<^z%  
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, <[db)r~c  
kOQ)QX  
s/"bH3Ob9v  
U<j5s\Y,  
  class filler 8 1Kf X {|  
  { uuY^Q;^I*  
public : S8#0Vo$)a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gRY#pRT6d  
} ; P =X]'m_B  
roS" q~GS,  
o,rF15  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: V"#0\ |]m  
6F (z6_<  
`yfZ{<  
geG0F}oC!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); rbd0`J9fq  
#kW=|8X  
`jE[Xt"@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~wa4kS<>  
UdO8KD#r3  
 y<Koc>8  
-N' (2'  
二. 战前分析 }WsPuo  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 P'<i3#;7X  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 %p}vX9U')  
[5P-K{Ko  
2|,$#V=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |ty&}'6C  
  /* --------------------------------------------- */ (@^9oN~}  
vector < int *> vp( 10 ); r8m}B#W7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;?Pz0,{h  
/* --------------------------------------------- */ 7\UHADr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +~"IF+T RH  
/* --------------------------------------------- */ H9T~7e+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {vD$odi  
  /* --------------------------------------------- */ )la3GT*1mS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FF8jW1  
/* --------------------------------------------- */ )w].m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BwHJr(n  
WM+8<|)n  
B!&5*f}*  
IOFXkpK R  
看了之后,我们可以思考一些问题: VN)WBv  
1._1, _2是什么? P`Zon  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 'dj3y/ k%  
2._1 = 1是在做什么? %wbdg&^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (XOz_K6c%K  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m'2F#{  
|Y"XxM9  
XoyxS:=>|[  
三. 动工 I!/EQO|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8>x5|  
 m}yu4  
Ny"9!3V   
R6<'J?k  
template < typename T > 0eO!,/  
class assignment j"jssbu}  
  { _&= `vv'  
T value; G4i%/_JU  
public : gxhp7c182  
assignment( const T & v) : value(v) {} w^L`"  
template < typename T2 > cs2-jbRn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z 4}"oQk:r  
} ; Cx;it/8+  
7b1 yF,N  
7Ydqg&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 i<S \x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2@(+l*.Q  
`pbCPa{Y  
n*GB`I*g  
Z( :\Vj"  
  class holder _U}|Le@ e  
  { zDYJe_m ~  
public : E `N`  
template < typename T > R.|h<bur  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A#$l;M.3R  
  { xpa+R^D5G  
  return assignment < T > (t); >0kL9_9{  
} ${Lrj}93  
} ; e[k\VYj[  
WA}'[h   
->|eMV'd  
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: -)J*(7F(6^  
p!DdX  
  static holder _1; tQj=m_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 nkq{_;xp  
[ GknE#p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +2E~=xX  
而不用手动写一个函数对象。 Z+R-}<   
|x.[*'X@  
aQhT*OT{Q  
P,S!Z&!  
四. 问题分析 v 'L"sgW6I  
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。 z V $Z@o  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。  t":^:i'M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fk^DkV^<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -XECYwTh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 un6W|{4]  
!G;BYr>X  
五. 问题1:一致性 2QHu8mFU  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| *[nS*D\:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Pw|/PfG  
5;{*mJ:F  
struct holder cCtd\/ \  
  { yaj1nq! *"  
  // 1i Y?t  
  template < typename T > ohXbA9&(x  
T &   operator ()( const T & r) const AxJf\B8  
  { t I +]x]m+  
  return (T & )r; qB3& F pgW  
} tG,xG&  
} ; az:lG(ZGw  
>48)@sS  
这样的话assignment也必须相应改动: ;hDIoSz  
1p>&j%dk  
template < typename Left, typename Right > P>6wr\9i[  
class assignment =>C3IR/  
  { Rm.9`<Y  
Left l; [0NH#88ym<  
Right r; +fF4]WF P  
public : j|% C?N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i V%tn{fc  
template < typename T2 > a67NWH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +>h'^/rAE  
} ; bU(fH^  
{u7_<G7  
同时,holder的operator=也需要改动:  b|h`v  
hzk]kM/OC  
template < typename T > W{'tS{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k3"Y!Uha:  
  { r#.\5aQ t  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tdRnRoB  
} 'v3> "b  
oY%NDTVN  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *}i.,4+y   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b!|c:mE9|  
^$O,Gy)V  
return l(rhs) = r; hz+x)M`Y  
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。 @xtfm.}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sz b],)|18  
PT`gAUCw  
template < typename Tp > 3>sA_  
class constant_t :-.bXOB(  
  { =:=uV0jX\  
  const Tp t; ,NaNih1  
public : n.xW"omN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q>ps99[=  
template < typename T > -5yEd>Z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const djcC m5m  
  { )b AcU  
  return t; /e}NZo{)g  
} _gF )aE  
} ; Dos`lh  
pTJJ.#$CEF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {)0"?$C_H  
下面就可以修改holder的operator=了 RI_3X5.KQ  
tcf>9YsOr  
template < typename T > vN%SN>=L<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T/&4lJ^2l^  
  { poYO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V}kZowWD  
} G u-#wv5@  
J_A5,K*r|  
同时也要修改assignment的operator() rBZ 0(XSZQ  
Og`w~!\  
template < typename T2 > i 7 f/r.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z\8Kz ]n~  
现在代码看起来就很一致了。 0ZXG{Gp9S  
5Vzi{y/bL  
六. 问题2:链式操作 [huS"1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 n LZ  
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。 !(soMv  
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。 {(#>%f+|C  
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。 d[5?P?h')  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C0X_t  
w"O^CR)  
template < typename T >  c6;tbL  
struct result_1 &AI/;zru  
  { ?j{LE- (  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uf (`I  
} ; FaC;vuSpy  
wTGH5}QZ+  
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: x-km)2x=W  
Q0I22?  
template < typename T > R;gN^Yjk:  
struct   ref 1O0o18'  
  { Ms.1RCup  
typedef T & reference; 8M;VX3X  
} ; HgP9evz,0  
template < typename T > PYYOC"$  
struct   ref < T &> y8uB>z+#+;  
  { `Pv[A  
typedef T & reference; Cyg\FHs  
} ; W~J@v@..4  
J)iy6{0"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o })k@-oL  
p `)(  
template < typename T > PK@hf[YHe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %l!Gt"\xm  
  { G%w hOIFRq  
  return l(t) = r(t); _4VF>#b  
} GpV"KVJJ/  
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。 \e64Us>"x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 445}Yw5;9  
qh!2dj  
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 u;m[,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gwtR<2,p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P)Vm4u 1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %]Gm  
最后的布局是: /l-lkG5  
                Add s)ymm7?  
              /   \ ?+)O4?#  
            Divide   5 AOhfQ:E 4  
            /   \ l(Dkmt>^  
          _1     3 (a0q*iC%  
似乎一切都解决了?不。 yES+0D5<  
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。 XS5*=hv:  
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。 I;]Q}SUsm  
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: \M-}(>Pfk  
zrWkz3FN  
template < typename Right > ?YzOA${  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5|>FM&  
Right & rt) const ]03+8 #J  
  { @~v |t{G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !P X`sIkT  
} n4Od4&r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cs[_5r&:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 spIkXEK  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。  B@Acm  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5 Z+2  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ;fLYO6  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? v o vc,4}  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: LWQ.!;HYp  
UX3 ]cr  
template < class Action > d7 )&Z:  
class picker : public Action 8zv=@`4@G  
  { 34ij5bko_)  
public : 7#K%Bo2pG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} VhdMKq~`  
  // all the operator overloaded = WFn+#&^  
} ; d1YE$   
4 [2^#t[  
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。 <i9pJGW  
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: 6%  +s`  
DA'A-C2  
template < typename Right > Hgs=qH  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >_3+s~  
  { !vNZ- }  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m/W0vPM 1  
} :2#8\7IU^'  
x2gnB@t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > So &c\Ff  
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。 H"hL+F^  
0Y7b$~n'Y  
template < typename T >   struct picker_maker e_3KNQ`kA  
  { c5~d^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~9#nC`%2j  
} ; @@$%+XNY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @Y2"=QVt  
  { '^Kmfc  
typedef picker < T > result; <YU+W"jQT  
} ; 9y/gWE  
> "G H Li  
下面总的结构就有了: BPAz.K Q  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 s':fv[%  
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。 WH Zz?|^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 CRsgR)  
至此链式操作完美实现。 n7UZ&ab  
xgl~4  
=\v./Q-  
七. 问题3 G/tah@N[7  
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。 /rRQ*m_  
JI1O(  
template < typename T1, typename T2 > JDO5eEwj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .:eNL]2%:  
  { I W_:nm6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F12tOSfu*  
} }@Mx@ S  
k&\YfE3*  
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: 7Gb(&'n  
D}Jhg`9  
template < typename T1, typename T2 > H*U\P2C!)  
struct result_2 %,9iY&;U"  
  { RZykwD(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o!Vs{RRu}  
} ; ;0}8vs  
-"L)<J@gQ?  
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? =m@5$  
这个差事就留给了holder自己。 T7W*S-IW  
    Nkfu k  
s^_E'j$  
template < int Order > F\. n42Tz  
class holder; vfT<%Kl!'  
template <> U:]b&I  
class holder < 1 > V'h O  
  { v2<roG6.V  
public : M,[u}Rf^w  
template < typename T > "4FL<6  
  struct result_1 Qi^MfHW  
  { v |/IN  
  typedef T & result; M%7H-^{  
} ; zE V J  
template < typename T1, typename T2 > 4+mawyM  
  struct result_2 SEY  
  { Y^gK^ ?K  
  typedef T1 & result; 2tvMa%1^  
} ; 6l#1E#]|  
template < typename T > t#|E.G:=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n5_r 3{  
  { r;w_B%9  
  return (T & )r; 4ei .-  
} iL1.R+  
template < typename T1, typename T2 > Pf oAg*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9frx60  
  { 96F:%|yG  
  return (T1 & )r1; z) 5n&w S  
} x&R&\}@G m  
} ; 1Qf21oN{  
bxP>  
template <>  e4NT  
class holder < 2 > |bDN~c:/  
  { XzQ=8r>l  
public : PKC``+K i  
template < typename T > tBG :ECUL  
  struct result_1 ac.O#6&  
  { <Q=ES,M  
  typedef T & result; ]^gD@].  
} ; "}K/ b  
template < typename T1, typename T2 > CzzG  
  struct result_2 VO(Ck\i}  
  { ^g[\.Q  
  typedef T2 & result; *6*#"#D  
} ; *D<S \6=  
template < typename T > h. i&[RnX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  -/  
  { UF<|1;'  
  return (T & )r; qx{.`AaZW  
} p"H8;fPA0  
template < typename T1, typename T2 > '*>LZo4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |[K7oa~#  
  { EhB9M!Y`@  
  return (T2 & )r2; G !1- 20  
} C4Z~9fzT  
} ; `1EBnL_1  
K?[pCF2C  
(%#d._j>fZ  
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> >。 PR|Trnd&D  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9b]U&A$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ![Ip)X OG  
r %0  
return l(i, j) = r(i, j); 9,`mH0jP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (dMFYL>YP  
phXVuQ  
  return ( int & )i; 3jS=  
  return ( int & )j; Sa,N1r  
最后执行i = j; +"3eh1q[  
可见,参数被正确的选择了。 )lw7 W9  
7Wb.(` a<  
2zFdKs,  
iLmU|jdE  
ys#M* {?  
八. 中期总结 v9inBBC q  
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: R1Pnj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e982IP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /kw4":{]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z}NAH`V`:+  
&]LwK5SR  
:ZL>JVk  
i[\[xfk  
b,Z& P|  
k2t?e:)3zr  
九. 简化 SAH\'v0  
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。 0'py7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Xx'>5d>  
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: 2#(7,o}Y5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mSj[t   
  +-*/&|^等 .vW~(ZuD  
2. 返回引用。 Q ,;x;QR4  
  =,各种复合赋值等 3Aj_,&X.@(  
3. 返回固定类型。 %<M<'jxSca  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) QIV<!SO  
4. 原样返回。 &)X<yd0  
  operator, mefmoZ  
5. 返回解引用的类型。 3P6'*pZ  
  operator*(单目) ^m+W  
6. 返回地址。 i3%~Gc63  
  operator&(单目) d|o"QYX  
7. 下表访问返回类型。 gMGg9U$@  
  operator[] eXOFAd]>u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [e}]K:  
  operator<<和operator>> 6AwnmGL(;;  
Dq?2mXOqD  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7S1!|*/ I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OK)0no=OAK  
_bd#C   
template < typename Left > O#EBR<CuK  
struct value_return ?Tl@e   
  { )F$Stg3e  
template < typename T > L_.}z)S[\  
  struct result_1 j |i6/Pk9J  
  { ua[\npz5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c:6w >:  
} ; W" !amMQ  
Kulg84<AwM  
template < typename T1, typename T2 > 9Ac t<( V  
  struct result_2 5&kR1Bp#-  
  { t<k8.9 M$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d5=xOEv; :  
} ; u#,]>;  
} ; i3"sAr P"|  
G 6, 8Xwk  
i\ Vpp8<B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [>:gwl _\  
^~aSrREo  
下面我们来剥离functor中的operator() bT8UmR98  
首先operator里面的代码全是下面的形式: IYO,/ kbf  
L%0lX$2&\  
return l(t) op r(t) kwL) &@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) bS'r}  
return op l(t) B1M/5cr.  
return op l(t1, t2) 2o$8CR;  
return l(t) op uqUo4z5T  
return l(t1, t2) op kYs|")isj  
return l(t)[r(t)] _+N^yw,r*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] oB\Xl)A<  
2T5xSpC  
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: o W[,EW+u  
单目: return f(l(t), r(t)); #{M -3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); nX~MoWH1  
双目: return f(l(t)); duS #&w  
return f(l(t1, t2)); 8joQPHkI\  
下面就是f的实现,以operator/为例 nsT|,O  
ay_D.gxz  
struct meta_divide lnDDFsA  
  { 9^='&U9sr  
template < typename T1, typename T2 > $dP)8_Z2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pPZ/O 6  
  { $3TTHS o  
  return t1 / t2; vb- .^l  
} h)rf6*hw  
} ; Hl;p>>n  
ymZ/(:3_  
这个工作可以让宏来做: xp&!Cl>C3\  
>bN~p  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *d@Hnu"q  
template < typename T1, typename T2 > \ zy[=OX+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `z_7[$\~  
以后可以直接用 bUN,P"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C._sgO  
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 rk/ c  
(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。。。) XO#)i6}G  
xacLlX+  
xLI{=sL  
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 Yp]G)}'R  
(AG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =&pN8PEn\  
class unary_op : public Rettype m@.{zW7bO  
  { <j\;>3Q  
    Left l; Z9m;@<%  
public : K$cIVsfr  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8 tygs  
B  bw1k  
template < typename T > 0l: pWc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L"h@`3o|  
      { '$XHRS/q]  
      return FuncType::execute(l(t)); ,/6:bc:W  
    } %Z[/U  
c^Jgr(Ow  
    template < typename T1, typename T2 > ~H|LWCU)K8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @JEmybu  
      { )H9*NB8%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GR ?u?-  
    } qH Ga  
} ; D}/=\J/  
"qTC(F9N$.  
DRW.NL o  
同样还可以申明一个binary_op 46Q; F  
 g1wI/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o9LD6$  
class binary_op : public Rettype y)/$ge _U  
  { tnF9Vj[#%_  
    Left l; fuD1U}c  
Right r; "YzTMKu  
public : #* gU[9U~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !@Sf>DM"  
V2s}<uG  
template < typename T > Pkx(M E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K%c ATA3  
      { g<iwxF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,AbKxT f2  
    } :uwRuPI  
?gR\A8:8  
    template < typename T1, typename T2 > CoUd16*"JM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QR5,_wJ&  
      { " T a9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -hVv  
    } r$r&4d Y  
} ; v!#`W  
e}R2J `7  
6PJJ?}P^1  
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 Wl !!5\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]\a\6&R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g;-+7ViIr  
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。 Q}Ze-JIL$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 64!ame}n+  
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。。。 @r/Id{pCI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2-6.r_  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) O& 3r*vd  
下面是修改过的unary_op nG},v%  
Lf; ta  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -y l4tW  
class unary_op FI`nRFq)C  
  { V<HOSB7  
Left l; tIxhSI^  
  Th~3mf #  
public : W>?f^C!+m  
=wIdC3Ph  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E?Qz/*'zv  
zj9bSDVL(  
template < typename T > NoJnchiU  
  struct result_1 %UUp=I  
  { 0+K`pS'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %Ye)8+-  
} ; :jk)(=^  
#gX%X~w$F  
template < typename T1, typename T2 > yD3bl%uZ  
  struct result_2 YW?7*go'Z  
  { M.xhVgFf)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 60hNCVq%  
} ; <pTQpU  
$PatHY@h  
template < typename T1, typename T2 > 3{Na ZIk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "ibK1}-  
  {  3}>:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); c y=I0  
} 5T$}Oy1  
Bmx(qE  
template < typename T > RNv{n mf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o,S!RG&  
  { j>$=SMc  
  return OpClass::execute(lt(t)); yxaT7Oqh%  
} ]> nPqL  
9GMH*=3[=  
} ; uSABh ^  
qpb/g6g  
h]kn%?fpmB  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug c=b+g+*xd  
好啦,现在才真正完美了。 dV5PhP>6  
现在在picker里面就可以这么添加了: c@RT$Q9j  
QuSV&>T\  
template < typename Right > FjD,8^SQW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \@Ee9C 13  
  { 4=u+ozCG  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ho|o,XvLv  
} #d7N| 9_  
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。 y=[gQJ6~r  
KKLR'w,A>  
M:R8<.{  
S:/{  
r0)JUc}Fyq  
十. bind y\^@p=e  
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。 O4m(Er@a  
先来分析一下一段例子 v2Dt3$@H6  
mbF(tSy  
WHp97S'd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ki\B!<uv  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 fx<FIj7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 JDkCUN5  
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。 t:\l&R&  
我们来写个简单的。 j3 6,w[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: ^`tk/#h\9F  
对于函数对象类的版本: F 4GP7]  
i*X{^A73"  
template < typename Func > yC W*fIaq  
struct functor_trait DeH0k[o  
  { N5m'To]  
typedef typename Func::result_type result_type; 9*4 .  
} ; !6M Bxg>  
对于无参数函数的版本: G@9u:\[l  
| z:Q(d06  
template < typename Ret > S"zk!2@C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {{32jU7<  
  { @cZ\*,T  
typedef Ret result_type; Mal<iNN  
} ; GMz8B-vk  
对于单参数函数的版本: 0x\2 #i  
W]_g4,T>  
template < typename Ret, typename V1 > wtSvJI~o)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Zb."*zL  
  { fmFzW*,E  
typedef Ret result_type; @M=$qO_$9  
} ; dXl]Pe|v  
对于双参数函数的版本: UgR :qjI  
JT04vm4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H8&p<=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :s"2Da3B  
  { %%&e"&7HE  
typedef Ret result_type; OqBC/p B  
} ; :N2E}hxk  
等等。。。 m<{"}4'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?W!ry7gXO  
vG~+r<:  
template < typename Func > ox[ .)v  
struct func_return +%XnMl  
  { }#6xFTH  
template < typename T > } Gr&w-v  
  struct result_1 P`EgA  
  { 1[SA15h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m; o4Fu  
} ; BxdX WO  
F.?01,J=1  
template < typename T1, typename T2 > $3k "WlRG  
  struct result_2 \lEkfcc  
  { 2bLI%gg3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2 z7}+lH  
} ; Lc]1$  
} ; a8Uk[^5  
99u/fkL  
1`JB)9P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ARF\fF|<2  
 qSTWb%  
template < typename Func, typename aPicker > ;7Okyj6EP  
class binder_1 Nqc p1J"  
  { q@l(Qol  
Func fn; HCj> ,^<h  
aPicker pk; jj,r <T  
public : OCNPi4  
0Z HDBh  
template < typename T > xE1'&!4O  
  struct result_1 _TUm$#@Y`  
  { ){P^P!s$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; T SjI z5  
} ; .'T40=7  
| -+zofx  
template < typename T1, typename T2 > +sf .PSz$  
  struct result_2 ]Blf9h7  
  { :(, mL2[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CU$#0f>  
} ; #jA)>z\Q^  
|^( M{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} pRi<cO  
cWa)#:JOV  
template < typename T > ~<)vKk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ew$I\j*  
  { h@1!T  
  return fn(pk(t)); YGk9b+`  
} `1+F,&e  
template < typename T1, typename T2 > .L EY=j!-s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pe.QiMW{8  
  { .=c<>/ 0  
  return fn(pk(t1, t2)); wC CV2tk  
} : ]WqfR)#  
} ; J7+w4q~cB`  
F)Oe9x\/  
:O-1rD  
一目了然不是么? `u XQ z7  
最后实现bind j0mM>X HB  
,6,]#R :J  
<1"+,}'x  
template < typename Func, typename aPicker > *%gF2@=r8F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) GP a`e  
  { rs;r $  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rwf^,r"r  
} xDLG=A%]z  
o:p *_>&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v=?2S  
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。 zpjqEEY;  
",Cr,;]  
十一. phoenix 3tAU?sV!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,"2TArC'z  
p $`92Be/  
for_each(v.begin(), v.end(), >m6&bfy\q  
( wvby?MhPY  
do_ >BVoHt~;  
[ 5:.{oSy7n  
  cout << _1 <<   " , " s!B/WsK  
] kg97S  
.while_( -- _1), O XP\R  
cout << var( " \n " ) quxdG>8  
) 9Ul(GI(  
); b #fTAC;<  
PoSpkJH  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: <wd]D@l7r  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor )Kd%\PP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @.C{OSH E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3L5r*fa  
r(A.<`\   
` uCIXb  
template < typename Cond, typename Actor > {Qu"%h.Al  
class do_while %3r:s`{  
  { J @IS\9O  
Cond cd; "Zv~QwC  
Actor act; C#0Qd%  
public : nw:-J1kWR  
template < typename T > ),}AI/j;zY  
  struct result_1 [^YA=K hu  
  { ,M5}4E7L%s  
  typedef int result_type;  AnBJ(h  
} ; 2/ rt@{V(  
]b?9zeT*'l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} + kK  
KJn!Ap  
template < typename T > ~Ou1WnmO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q'[}9e`Q  
  { rZXrT}Xh{W  
  do WiL2  
    { AM"jX"F9/  
  act(t); OPJ: XbG  
  } d~J-|yyT  
  while (cd(t)); igL<g  
  return   0 ; +EXJ\wy  
} >4` dy  
} ; Jb_1LZ) ]  
w8Q<r.  
h"mi"H^o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m0w;8uF2UV  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 eDI= nSo  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 IA zZ1#/3  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 h Ov={:  
下面就是产生这个functor的类: Rgy- OA  
J@pb[OL,  
9I7\D8r  
template < typename Actor > Wm~` ~P  
class do_while_actor %.v{N6  
  { A5:qKaAq  
Actor act; \`<cH#  
public : `^JJ&)4iv  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bu7'oB~:V^  
=;a!u  
template < typename Cond > q#A(gyy  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sZWaV4  
} ; rPNb\Ri  
O`Gs S{$sS  
^mWybPqx  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >>b3ZE|5  
最后,是那个do_ <:FP4e "(  
AE`We$!  
#o/ H~Iv  
class do_while_invoker lE8&..~l$+  
  { N/$`:8"  
public : yH 9!GS#  
template < typename Actor > -4rDbDsr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 93qwH%  
  { SKuIF*"! S  
  return do_while_actor < Actor > (act); <$w?/y/'  
} >SN|?|2U/  
} do_; w@-PqsF  
02`$OTKz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @l1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "vCM}F  
最后来说说怎么处理break和continue m=AqV:%|  
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。 !MDNE*_  
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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