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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L6yRN>5aE  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~TC z1UWV  
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, u"r~5  
[8AGW7_  
,:UoE  
Z-;<R$  
  class filler Jr m<u t  
  { AVyO5>w  
public : vR<Y1<j  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I`kaAOe  
} ; Bsi HVr  
Xk%92Pto  
g#qt<d}j  
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: @ROMHMd}  
@0A7d $J(  
wvsKn YKX  
Ub=g<MYHV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Cw]& B  
/gT$d2{  
hXdc5 ?i?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _#xS1sD  
@Y+YN;57  
<wUDcF  
}N^.4HOS8  
二. 战前分析 h}fz`ti U  
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。 ~F?s\kp6  
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 K.c6n,'  
8<ZxE(v  
q y73  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 57IAH$n8o  
  /* --------------------------------------------- */ ^c3~CD5H 3  
vector < int *> vp( 10 ); 3 RG*:9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :5hKE(3Q  
/* --------------------------------------------- */ '&,$"QXwE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e eb`Ao  
/* --------------------------------------------- */ rtf\{u9 }g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); r4/G&m[V  
  /* --------------------------------------------- */ p x1y#Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3/V&PDC*'  
/* --------------------------------------------- */ .w3.zZ0[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9 lE[oAC  
lR[[]Yn  
"mc/fp  
@~% R%Vu  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9,\b$?9  
1._1, _2是什么? fH? e9E4l  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 5BnO-[3  
2._1 = 1是在做什么? ]b!o(5m  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 B}_*0D  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 0A\OZ^P8  
xayo{l=uGv  
wJM})O%SQ  
三. 动工 <EFA^,3t%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,K=\Y9l3  
8px@sXI*`  
o-\ K]  
. (G9mZFV  
template < typename T > 8enlF\I8g  
class assignment ||3%REliC  
  { !'uL  
T value; V(Ll]g/T_;  
public : i356m9j  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;Z|X` <6g  
template < typename T2 > 7Y T%.ID  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]w z`j1  
} ; bb}zn'xC  
mn;;wp  
mxk :P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 N9hs<b+N_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7l}P!xa&  
P6'Oe|+'  
Ik2y If5d  
;0DT f  
  class holder 3T^f#UT  
  { -N;$L~`iAt  
public : Vm}OrFA  
template < typename T > a@:(L"Or  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const sy`@q<h(  
  { o1<Y#db[  
  return assignment < T > (t); 5v6 x  
} HwTb753  
} ; 5/Viz`hsz  
/f_w@TR\{  
3lzjY.]Pgv  
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: CY~]lQ  
xl [3*K   
  static holder _1; D/QSC]"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  >d-By  
;8\w$SPP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _b8&$\>  
而不用手动写一个函数对象。 ^R- -&{I  
x`n$4a'7b  
xUl=N   
r >bMx~a]  
四. 问题分析 {I'8+~|pZL  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 FG/".dU  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 K ZoIjK]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -7E)u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "TW%-67  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 y#F`yXUj  
rTTde^^_  
五. 问题1:一致性 iAD'MB  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 6.%M:j0 0E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Xg+Eeg#  
kI7c22OJ  
struct holder kT6h}d^/^  
  { jb;!"HC  
  // ]@E_Hx{S  
  template < typename T > mQEE?/xX;  
T &   operator ()( const T & r) const +KV?W+g)`  
  { NG3!09eY  
  return (T & )r; }e$^v*16  
} XY %er  
} ; :[![9JS/  
@qj4rt"  
这样的话assignment也必须相应改动: nE.w  
4WCWu}  
template < typename Left, typename Right > dH:z _$Mg  
class assignment yOR]r+8  
  { b(^/WCykH  
Left l; W^j;"qj  
Right r; Mttt]]  
public : 7A:k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Do1 Ip&X  
template < typename T2 > .\Gl)W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g7\MFertR^  
} ; |v,%!p s  
{"{kWbXZ  
同时,holder的operator=也需要改动: matW>D;J  
h-r\ 1{Q1]  
template < typename T > r{NCI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P5$d#Y(=  
  { - Q3jK)1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >s0A.7,5  
} +xoh=m  
bO8>w9MF  
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。 yM* CA,(c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  TA;r  
."`mh&+`  
return l(rhs) = r; /QuuBtp  
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。 sVXIR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: gbvM2  
_0HCtx ;  
template < typename Tp > R1't W=  
class constant_t kyV!ATL1F  
  { vh+ ' W  
  const Tp t; %3p~5jhm1  
public : } @r|o:I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} nV`n=x  
template < typename T > DX3xWdnr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Xn:5pd;?B6  
  { Q\H1=8  
  return t; '7BJ.  
} /hrVnki*  
} ; *[XVkt`H  
_#f+@)vR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `)i'1E[9  
下面就可以修改holder的operator=了 Y dgDMd-1  
NT(gXEZ  
template < typename T > r.-U=ql  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const UXs=7H".  
  { v67utISNI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @:2<cn`  
} op!ft/Yyb  
:vsBobiJ  
同时也要修改assignment的operator() |:qaF  
Tt^PiaS!  
template < typename T2 > /NE<?t N  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gc5u@(P"  
现在代码看起来就很一致了。 B!PT|  
<V`1?9c7D1  
六. 问题2:链式操作 A=N &(k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 He&7(mQ0^  
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。 4c})LAwd&  
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。 *:r6E  
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。 ?WVp,vP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct LUPh!)8  
_ aJo7  
template < typename T > QmHj=s:x\  
struct result_1 V1yY>  
  { yM_ta '^$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %R?B=W7 ;Q  
} ; *s=jKV#  
G 51l_  
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: QaVxP1V#U  
Ca2He}r`  
template < typename T > -'!K("  
struct   ref  _%r+?I  
  { 62-,!N 1-  
typedef T & reference; *|Bu7nwg  
} ; !sTOo  
template < typename T > ejF GeR  
struct   ref < T &> NE~R&ym9  
  { E \p Qh  
typedef T & reference; Xl/ SDm_p  
} ; rofGD9f   
$Gy&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8D H~~by  
Sa8KCWgWh  
template < typename T > U{`Q_Uw@$:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6np  
  { rT#2'-f  
  return l(t) = r(t); )2pOCAjL2  
} l_q=@y  
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。 &EUI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d O})#50f  
hRU5CH/!  
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 v47S9Vm+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: V(6*wQ`&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sxK|0i}6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "VIoV u  
最后的布局是: KfPYH\ 0  
                Add `F(ghC  
              /   \ eb ` !  
            Divide   5 Rfx}[!<{N  
            /   \ c>$PLO^  
          _1     3 n%Rl$  
似乎一切都解决了?不。 $~;h}I  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 1H-d<G0)  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 `SfBT1#5G  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: If*+yr|  
qH=<8Iu  
template < typename Right > [^D~T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #F^0uUjq  
Right & rt) const sC}p_'L  
  { 78MQoG<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v1j&oA}$.  
} >N bb0T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o5(~nQ  
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。 8mc0(Z@  
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。 dSP~R  
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。 K*/X{3J;  
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。 c/'Cju W  
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? Iq?#kV9)  
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: <Pnz$nH:e  
Sb|9U8h  
template < class Action > >WZ_) `R  
class picker : public Action 6OPYq*|  
  { ,_iR  
public : vVy X[ZZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p"dK,A5#)  
  // all the operator overloaded x|=]Xxco  
} ; O;6am++M@  
qib4DT$v-6  
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。 6rll0c~  
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: />dH\KvN  
u}0U!  
template < typename Right > |y%M";MI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [-p?gyl  
  { Z(|'zAb^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IQ] tcSQl  
} sy(8-zbI  
L60Sc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +oRBSAg-  
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。 v;ZIqn"  
sQ aP:@  
template < typename T >   struct picker_maker X4$86  
  { P$H9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; isR)^fI|  
} ; v?L`aj1ox  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %2ZWSQD  
  { [h0.k"&[  
typedef picker < T > result; Pw|J([  
} ; GE!fh1[[u  
q(s&2|  
下面总的结构就有了: KmX?W/%R  
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。 xsERnF>`  
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。 RQ*oTsq  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 JW2~ G!@  
至此链式操作完美实现。 mM;5UPbZ  
L3J .Oh  
YcdT/  
七. 问题3 }1BpIqee  
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。 2PDU(R  
~a06x^=j  
template < typename T1, typename T2 > YsA.,   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G9AQIU%ii  
  { mhi^zHpa  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6!A+$"  
} -oMp@2\e  
Ch0t'  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: gCP f1z  
ZQN%!2  
template < typename T1, typename T2 > N#&/d nV  
struct result_2 zy\R>4i'#Q  
  { 7f_tH_(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m IYM+2p  
} ; (&@,ZI;  
=;m;r!,K  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? d#cEAy  
这个差事就留给了holder自己。 5`A^"}0  
    5-B %08T  
%<yH6h*u  
template < int Order > }HLV'^"k  
class holder; )Q5ja}-{V  
template <> UC*\3:>'n  
class holder < 1 > l}& &f8n  
  { zcCGR Ee=  
public : \eoJ6IRE\T  
template < typename T > +sm9H"_0  
  struct result_1 @q++eGm\Q  
  { *U:0c ;h  
  typedef T & result; !wr2OxK*  
} ; \ ~uY);  
template < typename T1, typename T2 > \agT#tT J  
  struct result_2 h/xV;oj  
  { M|9=B<6`7  
  typedef T1 & result; cqZuG}VR  
} ; <E1ngG  
template < typename T > z$b'y;k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )Q)H!yin  
  { $guaUe[x  
  return (T & )r; yN:U"]glC  
} 4&}dA^F  
template < typename T1, typename T2 > ZB'ms[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S*Hv2sl  
  { KlSg0s  
  return (T1 & )r1; Yu e#  
} R$M>[Kjn  
} ; 3c[< #] 8S  
4H@K?b`  
template <> g'<ekY+V:  
class holder < 2 > jlb=]hp8%  
  { 2|:x_rcj  
public : K['Gp>l  
template < typename T > nmy!.0SQ-  
  struct result_1 GSaU:A  
  { ~(Xzm  
  typedef T & result; V:>ZSW4,^  
} ; ?D9>N'yH8  
template < typename T1, typename T2 > i$"M'BG  
  struct result_2 WP ~]pduT  
  { WX}pBmU  
  typedef T2 & result; vf/|b6'y  
} ; Ek,$XH  
template < typename T > mY0FewwTy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *]+5T-R% $  
  { "[Hn G(gA  
  return (T & )r; x2.YEuSMC  
} yl UkVr   
template < typename T1, typename T2 > rw%1>]os  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Mx_O'D  
  { 54>gr1B  
  return (T2 & )r2; z z2'h>  
} WOR H4h9  
} ; wpV)y Q^  
vi~NfD@s  
~F^7L5d}C  
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> >。 BaXf=RsZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =P7!6V\f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [;,Xp/  
gkMyo`  
return l(i, j) = r(i, j); XyrQJ}WR|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) i=aK ?^+  
xk@fBa }  
  return ( int & )i; W*.6'u)9  
  return ( int & )j; s%Irh;Bs  
最后执行i = j; Fz1K*xx'  
可见,参数被正确的选择了。 y*7<tj.`b0  
(\*+HZ`(Uu  
P`]p&:  
q-R'5p\C?|  
(^9dp[2  
八. 中期总结 2x<4&^  
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: 0o_wy1O1,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -_+,HyJP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O]%Vh l  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j5~nLo2  
apw/nhQ.[  
]mdO3P  
?CO..l  
[a!*m<  
z!>ml3  
九. 简化 Rr"D)|Y;C(  
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。 *z6m644H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1vUW$)?X  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: =+"=|cQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K3-Cuku  
  +-*/&|^等 8XhGo2zf  
2. 返回引用。 y_}jf,b4  
  =,各种复合赋值等 <MzXTy3\  
3. 返回固定类型。 oa2v/P1`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Pt[ b;}  
4. 原样返回。 L6n<h  
  operator, 5rlZ'>I.  
5. 返回解引用的类型。 p$_X\,F  
  operator*(单目) t;L7H E@Y  
6. 返回地址。 d[$YTw  
  operator&(单目) O#3PUuE%d  
7. 下表访问返回类型。 f0]`TjY  
  operator[] r0j+P%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ' T%70)CM~  
  operator<<和operator>> Ot([5/K  
$i;_yTht  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 x A"V!8C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )Oix$B!-  
D9;s%  
template < typename Left > bXRSKp[$  
struct value_return (bD'SWE  
  { vR?E'K3  
template < typename T > SnFAv7_  
  struct result_1 Kl]LnN%A{  
  { /\ u1q<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8G?OZ47k#  
} ; xn,I<dL39  
jrZH1dvE  
template < typename T1, typename T2 > 8c5%~}kG  
  struct result_2 U~s-'-C /  
  { +?bjP6w_g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; z,IUCNgM  
} ; H:!pFj  
} ; 4$MV]ldUI  
,@r 0-gL  
'q, L*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !B:wzb_  
+MvO+\/  
下面我们来剥离functor中的operator() Rn5{s3?F~2  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  YW'l),Z  
{LoNp0i1a  
return l(t) op r(t) #S') i1 ;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U2kl-E:  
return op l(t) b2G1@f.U  
return op l(t1, t2) y.+!+4Mg|  
return l(t) op Tv /?-`Y  
return l(t1, t2) op BfdS3VrZ/  
return l(t)[r(t)] Xn* >qm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] B f"L;L  
S7f"\[Aw  
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: ve@E.`  
单目: return f(l(t), r(t)); EJaGz\\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); . E? a  
双目: return f(l(t)); Fd1jElt  
return f(l(t1, t2)); L]#b =Y  
下面就是f的实现,以operator/为例 <z R CT  
/\d@AB^5I  
struct meta_divide RAAu3QKu  
  { NNn sq@?6  
template < typename T1, typename T2 > 4d;.p1ro  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $ nHf0.V1  
  {  [kL`'yi  
  return t1 / t2; Y:4 /06I  
} /MV2#P@  
} ; 4'GosQ85  
W'L  
这个工作可以让宏来做: I/Q~rVt  
lCiRvh1K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -mqL[ h,  
template < typename T1, typename T2 > \ l }WvO]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !]2`dp\!  
以后可以直接用 9Z lfY1=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $3yn-'o'A  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 GyLp&aa  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 0q_?<v_ 1  
d0}P  
ak$D1#hY  
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 /5"RedP<  
NXSjN~aG2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (=t41-l  
class unary_op : public Rettype |0xP'(  
  { OXD*ZKi8  
    Left l; BT* {&'\/  
public : %hN7K  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} J{e`P;ND  
{ \ ]KYI0  
template < typename T > OSIf>1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t 4>\ ;  
      { %eW2w@8]  
      return FuncType::execute(l(t)); ^17i98w  
    } 't'2z  
o>e-M  
    template < typename T1, typename T2 > yt1dYF0Xq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q+; N(\  
      { oN&U@N/>aU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L)9uBdF  
    } ((T6z$:hA  
} ; bEli!N$  
#@}wl  
ewVks>lbz  
同样还可以申明一个binary_op kWbD?i-  
)W |_f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _FP'SVa}D  
class binary_op : public Rettype Eu`K2_b  
  { lc\%7-%:5  
    Left l; b0uWUI(=  
Right r; uy8mhB+]  
public : !m6=Us  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s(cC ;  
W ![*0pL  
template < typename T > ?$~5ti#\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q&8epO|J  
      { 5;X3{$y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qv)%)n  
    } g [c ^7  
{"mb)zr  
    template < typename T1, typename T2 > >N-l2?rE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ".sRi  
      { DMiB \o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'DTq<`~?  
    } `Tc"a_p9t  
} ; Y%Tm `$^V  
j6#Vwcr  
To =JE}jzo  
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 =PYS5\k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Oj#/R?%,X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e|eWV{Dsz  
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。 $ Qcr8~+a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q*7:L  
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。。。 z, c=."<z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H-t"Z}  
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) s7s@!~  
下面是修改过的unary_op lX/:e=  
wG X\ub#!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Bj* M W  
class unary_op  |Fe*t  
  { Huf;A1.  
Left l; :ioD  *k  
  AYv7- !Yk  
public : Ypwn@?xeP  
5E0dX3-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `qhZZ{s)1U  
pReSvF}}C  
template < typename T > M"5S  
  struct result_1 !NTt' 4/F{  
  { RSBk^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; zszx~LSvIT  
} ; h~s h!W8  
=O>E>Q  
template < typename T1, typename T2 > 2 >/}-a  
  struct result_2 QSyPtjg]  
  { +u;RFY^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PH>`//D%n?  
} ; FQM9>l@6)>  
4%5 +  
template < typename T1, typename T2 > k;Ask#rs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =`.OKUAn  
  { EM!9_8 f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >r.W \  
} VF:95F;@  
0X4I-xx#  
template < typename T > '1rO&F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u1ahAk7  
  { f{)nxd >#  
  return OpClass::execute(lt(t)); Ao$|`Lgj=z  
} (w-@b70E  
|Q$9I#rv  
} ; Wd?=RO`a  
s^HI%mdf  
]K|td)1X  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug -`,F e3  
好啦,现在才真正完美了。 ahg]OWn#  
现在在picker里面就可以这么添加了: kHd`k.nW  
:5_394v  
template < typename Right > 'M,O(utGv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const F&a)mpFv3c  
  { /ommM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9](RZ6A+o  
} d$:LUxM#  
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。 3o`c`;H%p  
4P^CqD&i  
v0KJKrliGO  
k1~? }+<e  
^CW{`eBwk  
十. bind F[*/D/y(  
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。 S#nW )=   
先来分析一下一段例子 B!((N{4H+  
6rMNp"!  
o8fY!C)  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  }A&I@2d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %PC8}++  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nIGElt]  
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。 G{gc]7\=Cd  
我们来写个简单的。 _FkIg>s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f"t+r /d  
对于函数对象类的版本: i0rh {Ko  
+!$]a^3l  
template < typename Func > "~L$oji  
struct functor_trait dz1kQzOU*  
  { ))4RgS$  
typedef typename Func::result_type result_type; Wv]ODEd  
} ; 5IfC8drAs  
对于无参数函数的版本: z oZ10?ojC  
UdcrX`^.  
template < typename Ret > gl 27&'?E*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -l ?\hmDl  
  { $8`"  
typedef Ret result_type; SE6c3  
} ; 7KN+ @6!x  
对于单参数函数的版本: mX[J15  
;),vUu,k  
template < typename Ret, typename V1 > GQDW}b8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A+hA'0isF@  
  { aUq 2$lw1  
typedef Ret result_type; Dq+S'x~>  
} ; Rw)=<XV)6  
对于双参数函数的版本: (e4 #9  
Y|ErVf4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wY"BPl]b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y6m:d&p=}  
  { /xCX. C  
typedef Ret result_type; P DwBSj  
} ; jmF)iDvjuZ  
等等。。。 PxA OKUpI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]A:8x`z#F  
2YK2t<EO  
template < typename Func > +!)_[ zo  
struct func_return 1AQy 8n*  
  { ?{\h`+A  
template < typename T > {xf00/  
  struct result_1 i?f;C_w  
  { MH|R@g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; * 'Bu-1{  
} ; i&j]FX6q  
q^h/64F  
template < typename T1, typename T2 > 7G%:ckg  
  struct result_2 [DvQk?,t  
  { o8~<t]Ejw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $E}N`B7  
} ; \LM.>vJ  
} ; LIn2&r:U  
A45!hhf  
k|^`0~E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 F<DXPToX%  
Nka 3H7 `  
template < typename Func, typename aPicker > ~~q>]4>  
class binder_1 38GZ_ z}r  
  { s7,D}Zz  
Func fn; 1rON8=E  
aPicker pk; rTqGtmulG  
public : z fu)X!t^  
73JrK_h  
template < typename T > b4 Pa5 w  
  struct result_1 #3?}MC  
  { D# gC-,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9 dK`  
} ; S|F:[(WaM  
6zI}?KZf  
template < typename T1, typename T2 > /7x1Z*Hg  
  struct result_2 gux?P2f  
  { Re*_Dt=r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u:H:N]  
} ; e xkPu-[W  
CZf38$6X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z1.v%"/(  
} L _Zmi$  
template < typename T > \\;y W~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k"6&&  
  { i&{%} ==7  
  return fn(pk(t)); ;9LOeH?  
} =MT'e,T  
template < typename T1, typename T2 > XSGBC:U)l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TX;)}\  
  { i8S=uJ]n  
  return fn(pk(t1, t2)); t%StBq(q  
} qfjUJ/  
} ; $W%-Mm  
W}#n.c4+  
wF3 MzN=%  
一目了然不是么? r"|.`$:B  
最后实现bind C[5dhFZ  
^PUB~P/  
OY2u,LF9H  
template < typename Func, typename aPicker > Jhfw$DF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "C?H:8W  
  { .y lvJ$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [s{[ .0P]+  
} 'V &Tlw|  
/f drf  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zO@>)@~  
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。 Jt0U`_  
o#=C[d5BV  
十一. phoenix g>l+oH[Tv|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P#D|CP/Cu  
v7\rW{~Jd&  
for_each(v.begin(), v.end(), G#M0 C>n  
( }F"98s W  
do_ P](8Qrl  
[ _3.rPS,s  
  cout << _1 <<   " , " nLCaik_,m  
] )j\_*SoH  
.while_( -- _1), R:j mn  
cout << var( " \n " ) )sNPWn8<Uy  
) =3!o _  
); p$uPj*  
|(AFU3 ~  
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: O<E8,MCA[a  
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 %k~ezn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Dt{WRe\#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (L yKo  
$x,EPRNs  
=3`|D0E  
template < typename Cond, typename Actor > ]k'^yc{5  
class do_while gA% A})  
  { \BN$WV  
Cond cd; { {:Fs  
Actor act; >|yP`m   
public : EiG5k.C@  
template < typename T > a=`] L`|N  
  struct result_1 /0$fYrg>J  
  { (=%0$(S>  
  typedef int result_type; <fF|AbC:  
} ; noM=8C&U  
1vxQ`)a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Gp+\}<^ Z  
'.M4yif \g  
template < typename T > 43]y]/do  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v5@M 34  
  { s;Gg  
  do )(_NFpM  
    { <XQwu*_\  
  act(t); (m6V)y  
  } v$w}UC%uf  
  while (cd(t)); {f@Q&(g  
  return   0 ; \KzJNCOT  
} +I3O/=)  
} ; maN2(1hz  
szb@2fK  
U|VL+9#hd  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). JgA{1@h  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 R PoBF~>  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 j>B*8*Ss  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 0{vH.b @  
下面就是产生这个functor的类: AI Kz]J0;  
|xg_z&dX  
=5Nh}o(l?  
template < typename Actor > O ;[Mi  
class do_while_actor z;F HZb9t,  
  { O"Nr$bS(Y  
Actor act; RRV%g!  
public : k!}(a0h  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8A.7q  
EmR82^_:  
template < typename Cond > d~QM@<SV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w;j<$<4=7  
} ; >TY;l3ew  
_U-`/r o  
9} m?E<6&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GBT|1c'i  
最后,是那个do_ ! |UX4  
X^K^az&L  
d;]m wLB0  
class do_while_invoker ;{L[1OP%e  
  { `:*2TLxIk  
public : 4(LLRzzW  
template < typename Actor > h`dQ OH#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Bv!{V)$  
  { Wbei{3~$Y"  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8'jt59/f  
} ENIg_s4  
} do_; 2l+L96  
d}':7Np  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? MP)Prl>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kfZ`|w@q  
最后来说说怎么处理break和continue kLF`6ZXtd  
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。 [rWBVfm  
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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