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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ` VwN!B:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Wk}D]o0^@  
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, p'80d:  
PRwu  
Q3,=~}ZNK  
8[M* x3  
  class filler Ra0=q4vdk  
  { YN^T$,*  
public : {S *!B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6Hwxx5>r  
} ; D M}s0O$ 0  
"7d.i(vw  
6|^0_6_  
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: *0~M  
n$YE !D'  
HUkerV  
-E]Sk&4Gj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "<x&pQZ%  
8?1o<8hV  
Mn@$;\:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tOM(U-7Z&  
Px#$uU  
qOi5WX6F/  
/W`$yM3  
二. 战前分析 sMm/4AY]  
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。 G'9{a'  
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 (Xo SG  
d=y0yq{L  
+zsZNJ(U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f>z`i\1oO  
  /* --------------------------------------------- */ U` hfvTi  
vector < int *> vp( 10 ); !}5*?k g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *NlpotW,f  
/* --------------------------------------------- */ _f3 WRyN0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /$:U$JVb?l  
/* --------------------------------------------- */ jTfi@5aPY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SX+4 HJB  
  /* --------------------------------------------- */ 30_ckMG"g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |s f*hlrJ  
/* --------------------------------------------- */ `hzrfum4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?PH/?QP  
qo_]ZKL44  
e\9g->DUs  
DjwQ`MA  
看了之后,我们可以思考一些问题: c 0-w6  
1._1, _2是什么? ?'sXgo.}  
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。  rN"Xz  
2._1 = 1是在做什么? P'tMu6+)  
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。 *d>vR1  
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。 8QF2^*RZ7z  
Q0~j$Jc  
HE;V zR  
三. 动工 ZXt?[Ll  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~+HoSXu@E  
k|FSz#Y  
Uo6(|mm  
DMd ,8W7a  
template < typename T > J?%}=_fsa  
class assignment 7tgFDLA  
  { S;=_;&68?  
T value; 1,`H:%z%  
public : =j~Q/-`EC0  
assignment( const T & v) : value(v) {} -e ml  
template < typename T2 > g1 9S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #3 bv3m  
} ; ArzDI{1  
@B`Md3$7  
P^[/Qi}j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  AmcC:5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q\9K2=4  
c!Dc8=nE0m  
xU}M;4kH~  
73 V"s  
  class holder }Hy ~i  
  { PZ,z15PG]  
public : >uy%-aXiVa  
template < typename T > P`TIaP9%E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +xj "hX>3  
  { IgM v =^U  
  return assignment < T > (t); N:x0w+Ca  
} ll<mE,  
} ; |0 !I5|<k  
<o0~H  
)acV-+{  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: B:9.e?t  
f=`33m5  
  static holder _1; SRL-Z&M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 vPmnN^  
Yc`<S   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BU6Jyuwn  
而不用手动写一个函数对象。 ^$Krub{|  
ssl&5AS  
8h.V4/?  
^%#grX#  
四. 问题分析 'Kz9ygZy  
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。 {'R)4hL  
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。 'jvpNn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 rWQY?K@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8Xn!Kpa  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9.&mz}q  
f z}?*vPW  
五. 问题1:一致性 uGCp#>+  
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?| 'UfeluMd  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 E5UcZ7  
<1@ (ioPH  
struct holder GGnp Pp  
  { (V?@?25  
  // Do*n#=  
  template < typename T > \##5O7/1  
T &   operator ()( const T & r) const &[j]Bp?  
  { };S0 G!  
  return (T & )r;  ( Uk ,  
} n%$ &=-Fk  
} ; [e e30ELn  
mX\ ;oV!  
这样的话assignment也必须相应改动: B9M>e'H%<  
nPA@h  
template < typename Left, typename Right > ]b}B2F'n  
class assignment &erm`Ho  
  { DDw''  
Left l; (-"`,8K 2}  
Right r; pbn\9C/  
public : y=H@6$2EQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >n$ !<  
template < typename T2 > !buz<h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N.hzKq][  
} ; W3JF5*  
.zC*Z&e,.[  
同时,holder的operator=也需要改动: A';QuWdT  
{p/YCch,  
template < typename T > ]vo_gKZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Gr)-5qh  
  { 9_huI'"p  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m{(+6-8|m  
} NP_?f%(  
K ,isjh2  
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。 1;wb(DN*c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;n*J$B  
=2 jhII  
return l(rhs) = r; vVVPw?Ww-  
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。 j[e,?!8;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;BBpN`T  
lG"H4Aa>  
template < typename Tp > Kf.T\V4%  
class constant_t <qeCso  
  { {9'M0=  
  const Tp t; n?QZFeI`  
public : 12( wj6Q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i_l+:/+G+  
template < typename T > M{KW@7j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const flnVYQe  
  { 8MF2K6  
  return t; fN[8N$1-  
} xPC"c*  
} ; p538r[f<  
DTY<0Q.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FvXqggfGv  
下面就可以修改holder的operator=了 `X8@/wf#  
fRHKQ(a#  
template < typename T > hh"-w3+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qrBZvJU  
  { D}{b;Un  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xsP4\C>  
} /A07s[L  
LmL Gki$w  
同时也要修改assignment的operator() HL8eD^  
J^zi2 jtV  
template < typename T2 > |wp ,f%WK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } O<N#M{kc.  
现在代码看起来就很一致了。 ISNcswN#  
^v :Zo  
六. 问题2:链式操作 aj8Rb&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wNDbHR  
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。 kb #^lO  
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。 >"d?(@PJ  
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。 oln<yyDs   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]U_ec*a  
' [p)N,  
template < typename T > 8ws$k\>  
struct result_1 ,8VU&?`<}  
  { a!,r46>$H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; oF|N O^H  
} ; 3W&S.$l  
gH7z  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 658^"]Rk'/  
{eHAg<+  
template < typename T > @x{`\AM|%  
struct   ref dULS^i@@  
  { q |dH~BK  
typedef T & reference; .<&s%{EW  
} ; ' Q7Y-V  
template < typename T > 6"QEJ  
struct   ref < T &> K* vU5S  
  { *e{PxaF!C  
typedef T & reference; tP(h9|[N  
} ; p3]Q^KFS  
l-O$m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: l]!B#{  
pv# 2]v  
template < typename T > 0A[esWmP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #kcSQ'  
  { >k(MUmhX  
  return l(t) = r(t); H^AE|U*-G  
} S4A q'  
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。 Qc"'8kt  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 D"l+iVbBP  
b"CAKl  
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 NiSO'=y$n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?M}S| dsmE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l-)B ivoi  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q*ju sm  
最后的布局是: 9 [Y-M  
                Add C"eXs#A  
              /   \ QMp r v*i  
            Divide   5 ]r/^9XaqtA  
            /   \ WeJ@x L  
          _1     3 -Zc![cAlO  
似乎一切都解决了?不。 Q!'qC*Gyfn  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Ew,T5GG  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 U@-2Q=  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: W>-B [5O&[  
4na8  
template < typename Right > x]4Kkpqm  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Gi?_ujZR  
Right & rt) const eN>0wd5{L  
  { p,!$/Q+l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {{{#?~3$7  
} R[Fn0fnLx  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9lzQ\}  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 q{' ~+Nq  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 z@U} ~TvP  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 M\oVA=d\0  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ?dq#e9  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? dt,3"J  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 4< S'  
_elX<o4  
template < class Action > x\\7G^$<h  
class picker : public Action >lzA]aM$c  
  { vF={9G  
public : "8<K'zeS8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m#5_%3T  
  // all the operator overloaded B#l?IB~  
} ; = !2NU  
K`6z&*  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 :%4imgY`  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Ngy=!g?Hk=  
~}ovuf=%  
template < typename Right > m,MSMw1p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dQ:cYNm  
  { h#.N3o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [c&B|h=>  
} @F5f"8!.\  
<nHkg<O6Y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > w=_Jc8/.  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 6d|q+]x_n  
[0@`wZ  
template < typename T >   struct picker_maker @!%n$>p/V  
  { !DXNo(:r  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5>_5]t {  
} ; WNX5iwm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /@oLe[Mz$  
  { S-F o  
typedef picker < T > result; 1TN}GsAj  
} ; EtJ8^[u2J  
Ao.\  
下面总的结构就有了: 963aW*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。 DVp5hR_$  
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。 `C72sA{M.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qRB7Ec_  
至此链式操作完美实现。 DtxE@,  
)P Jw+5  
|\9TvN^$`  
七. 问题3 onei4c>@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 -*ELLY[  
#%,RJMv  
template < typename T1, typename T2 > V%ii3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "M H6fF  
  { Qyh/ed/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); yW7'?  
} l|`^*%W@u6  
Snw3`|Y~<  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: PGn);Baq  
lU4}B`#"v  
template < typename T1, typename T2 > PS>x,T  
struct result_2 ](0mjE04<d  
  { a:rX9-**  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %5'6Tj  
} ; Fwg^(;bL  
t'qL[r%?  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? q0xjA  
这个差事就留给了holder自己。 ^4Uw8-/9  
    X]j)+DX>  
A#@_V'a8  
template < int Order > Ub$n |xn  
class holder; $W8Cf[a  
template <> YV'pVO'_+  
class holder < 1 > ~2 *9{  
  { p3951-D  
public : F iAY\4  
template < typename T > n> w`26MMp  
  struct result_1 qa'gM@]  
  { PR7f(NC  
  typedef T & result; >4i>C  
} ; ]/2T\w.<  
template < typename T1, typename T2 > @r7:NU}  
  struct result_2 l&(l$@t  
  { 3c'#6virz  
  typedef T1 & result; 8 ;gXg  
} ; 8F5|EpB9M  
template < typename T > 'xK.U I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UmU:j@ xvg  
  { S]/b\ B.h+  
  return (T & )r; mqtg[~dNc  
} s}5+3f$f  
template < typename T1, typename T2 > uXZg1 F)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R`'1t3p0i  
  { \}*k)$r  
  return (T1 & )r1; fC-P.:F#I  
} @'FE2^~Jj  
} ; ,ZE?{G{tuj  
:*i f  
template <> {<$b Aj  
class holder < 2 > D)$8 W[  
  { eTa y>G  
public : ,T{<vRj7_  
template < typename T > ,I.WX,OR  
  struct result_1 ?,knit2x  
  { e)^j+ l  
  typedef T & result; }%!tT\8  
} ; ^V*-1r1  
template < typename T1, typename T2 > a|j%n  
  struct result_2 0S/' 94%w  
  { fRZ KEIyk  
  typedef T2 & result; ^-)txC5{T  
} ; GRqT-/n"  
template < typename T > 77 r(*.O|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vG.9 H_&  
  { N#xG3zZl|N  
  return (T & )r; ^_+XDO  
} B}?IEpYp  
template < typename T1, typename T2 > ;\;M =&{}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 63WS7s"  
  { )U t5+-UK  
  return (T2 & )r2; MmTC=/j  
} ( <*e  
} ; W !}{$  
Z=S>0|`R  
TX8<J>x  
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> >。 {MdLX.ycc)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wEW4gz{s  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !c#]?b%  
n'FwM\  
return l(i, j) = r(i, j); XL}"1lE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) CO+/.^s7}S  
cu!W4Ub<  
  return ( int & )i; FqFapRX66Z  
  return ( int & )j; G bP!9I  
最后执行i = j; 9O*_L:4o  
可见,参数被正确的选择了。 9O.YOiW  
+UN<Zp7I/  
 )v4b  
eJCjJ)  
>x1p%^cA;=  
八. 中期总结 wN-i?Ek0;  
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: R<ND=[}s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WG71k8af  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yL4 T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J8a*s`ik  
B?rSjdY4  
T GB_~Bqe  
oB1>x^  
{:nQl}  
?(6mVyIe  
九. 简化 4\ c,)U}  
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。 &QX`NO 6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L)QE`24  
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: ikBYd }5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lfsqC};#\  
  +-*/&|^等 "[p@tc?5  
2. 返回引用。 uQb!=]  
  =,各种复合赋值等 Pl=]Srw  
3. 返回固定类型。 3-Dt[0%{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r`S< A;  
4. 原样返回。 gy: %l  
  operator, U).*q?.z  
5. 返回解引用的类型。 fQK"h  
  operator*(单目) nR>r2wMk@  
6. 返回地址。 5v\!]?(O;  
  operator&(单目) hG~reVNf  
7. 下表访问返回类型。 )+")Sz3zx  
  operator[] f ).1]~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _/*U2.xS  
  operator<<和operator>> Dq@2-Cv  
wu9=N ^x  
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。 spofLu.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,5Pl\keY  
Il@Y|hK  
template < typename Left > 5m:i6,4  
struct value_return ZI ;<7tF_z  
  { 'D1A}X  
template < typename T > 2O"P2(1}v  
  struct result_1 |IoB?^_h  
  { pCpb;<JG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /"H`.LD.?  
} ; '\fY<Q:!  
>>Ts??  
template < typename T1, typename T2 > L\{IljA  
  struct result_2 U'UQ|%5f  
  { S_T^G` [  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _sE#)@p  
} ; h0oMTiA  
} ; aq+Y7IR_  
C'=k&#<-  
I-]>d;4.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e7fiGl  
}ZSQ>8a  
下面我们来剥离functor中的operator() {wF&+kH3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u JR%0E7!  
-"Y{$/B  
return l(t) op r(t) &Lt[WT$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3bqC\i^[\m  
return op l(t) =@u 5|:  
return op l(t1, t2) }),w1/#5u8  
return l(t) op 6ZgU"!|r  
return l(t1, t2) op fW`&'!  
return l(t)[r(t)] OX%MP!#KU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] FG3UZVUg9  
A`}yBSb  
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: cw&Hgjj2  
单目: return f(l(t), r(t)); -S,ln  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); IvpcSam'  
双目: return f(l(t)); \ 6EKgC1  
return f(l(t1, t2)); 4ww]9J  
下面就是f的实现,以operator/为例 gx03xPeu  
133I.XBU  
struct meta_divide 8,O33qwH  
  { G5dO 3lwq  
template < typename T1, typename T2 > (3[z%@I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >vrxP8_  
  { ~Au,#7X)  
  return t1 / t2; mD:IO  
} ,U*)2`[  
} ; d|Gl`BG   
iDl;!b&V.  
这个工作可以让宏来做: _<$>*i R  
H7+X&#s%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m`4R]L]  
template < typename T1, typename T2 > \ /$n ~lf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #tt?!\8C  
以后可以直接用 k~%<Ir1V]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =k3!RW'  
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 wn Y$fT9  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) O_$dI*RK  
IYWjH E+)d  
&"_u}I&\  
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 B) $c|dUV  
sUl6hX4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }MR1^  
class unary_op : public Rettype s#h8%['  
  { /wQL  
    Left l; 2c<&eX8"  
public : rA0,`}8\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K\[!SXg@  
rdJm{<  
template < typename T > Xf =XBoN|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _FbC{yI8;  
      { ZaFb*XRgS  
      return FuncType::execute(l(t)); 0,*%vG?Q  
    } fsO9EEn7 X  
JXiZB 8}  
    template < typename T1, typename T2 > 3>zN/ f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u^I(Ny  
      { ,~ ?'Ef80  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u{&B^s)k.  
    } AJt!!crs  
} ; LL!.c  
"%WgT2)m.  
HQ!Xj .y  
同样还可以申明一个binary_op U5Erm6U:  
]u-SL md  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1rw0sAuGy  
class binary_op : public Rettype JGiKBm;  
  { W#_/ak$uF*  
    Left l; *VSel4;\t  
Right r; <Y 4:'L6  
public : L;_c|\%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Hx^!:kxk  
-0o[f53}p  
template < typename T > PZ:u_*Vu`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m!XI{F@x  
      { ;y?);!g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); fLN!EDq  
    } \a "Ct'  
P#kGX(G9!  
    template < typename T1, typename T2 > W:&R~R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U IJx*  
      { l2v_?j-)x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Eu@5L9A  
    } 4}v@C|.p  
} ; #$S}3 o  
~ <0Z>qr  
s}M= oe  
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 x!S;SU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P sjbR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O[~x_xeW  
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。 z,;;=V6j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *xRc * :0  
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。。。 (Ha@s^?.C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 AWr}"r?s  
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) D  _X8-  
下面是修改过的unary_op hp!d/X=J_  
,1n >U?5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1V&PtI3 !!  
class unary_op ";3*?/uM  
  { -Q e~)7  
Left l; O0l^*nZ46t  
  4 (?MUc  
public : 3 &&+Y X  
my^ak*N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q ~|R Z7G  
ZwI 1* f  
template < typename T > y+mElG$F  
  struct result_1 d{+(Lpj^  
  { =6nD0i 9+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PB'0?b}fab  
} ; {g F0Xm%  
Ng<1Sd|MV  
template < typename T1, typename T2 > O;XG^s@5  
  struct result_2 =Z0t :{  
  { MOz}Q1`a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iv%w!3#  
} ; z MdC  
q|#MB7e/  
template < typename T1, typename T2 > Bt~s*{3$8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kl7A^0Qrz  
  { 9w^zY ;Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 83;IyvbL  
} <&#+ E%E4  
Q |hm1q  
template < typename T > x !{   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L/r{xS  
  { sOC&Q&eg  
  return OpClass::execute(lt(t)); `| 9Ku  
} Pn WD}'0V  
z]#hWfM4B:  
} ; +uQB rG  
*3Nn +T  
2_pz3<,\  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug :EHQ .^  
好啦,现在才真正完美了。 F>Jg~ FD*  
现在在picker里面就可以这么添加了: T0 |H9>M  
vjK, I9  
template < typename Right > W cGXp$M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -J$g(sikt  
  { jxY-u+B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); n(&*kfk  
} U"5q;9#q  
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。 pMN<p[MB  
$L{7%]7QC  
D Vw Cx^  
N lt4)  
]h@{6N'oNS  
十. bind I'IB_YRL4  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 lO 2k<  
先来分析一下一段例子 Ak=UtDN[  
?)cJZ>$!w  
D@hmO]5c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BX$hAQ(6Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 && C~@WY,r  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3 jh|y,  
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。 r<(kLpOH%  
我们来写个简单的。 k+\7B}7F  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bj.]o*u-  
对于函数对象类的版本: ~ &~C#yjg1  
+"=~o5k3Q  
template < typename Func > ? ).(fP  
struct functor_trait +{ab1))/  
  { 4TJ!jDkox  
typedef typename Func::result_type result_type; \UQ],+H  
} ; ayH>XwY6  
对于无参数函数的版本: ;U7t  
b-b;7a\N  
template < typename Ret > nO [QcOf  
struct functor_trait < Ret ( * )() > oZvG3_H4.  
  { `q1}6U/k  
typedef Ret result_type; uN&M\(  
} ; 4H9xO[iM  
对于单参数函数的版本: *l q7t2  
R7t bxC  
template < typename Ret, typename V1 > CU !.!cZ{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |ZuDX87  
  { d.1Q~&`  
typedef Ret result_type; (QhAGk&lu  
} ; 4+,*sn  
对于双参数函数的版本: 73#9NZ R  
% NwoU%q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]=pWZ~A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2c*2\93>  
  { oG9SO^v_  
typedef Ret result_type; Cj=J;^vf  
} ; A'(k Yc  
等等。。。 w5=EtKTi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7dx4~dF  
L/%xbm~  
template < typename Func > IT7:QEfKU  
struct func_return XAGiu;<,=  
  {  pe|\'<>i  
template < typename T > kfIbgya   
  struct result_1 !-@SS>  
  { +0)5H>h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J]_)gb'1BR  
} ; 4v i B=>  
T&e%/  
template < typename T1, typename T2 > %k~C-+  
  struct result_2 Zj5NWzj X  
  { X]>[Qz)K^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  &s_}u%iC  
} ; e1Dj0s?i~K  
} ; *GB$sXF  
9 ?[4i'  
mRNHq3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1Z=;Uy\  
NF@i#:  
template < typename Func, typename aPicker > ([ E#zrz%  
class binder_1 &7JEb]1C  
  { thR|h+B  
Func fn; :^C#-O  
aPicker pk; 6!i( \Q*  
public : 4ZSfz#<[z  
s$eK66H  
template < typename T > S;G"L$&\  
  struct result_1 *s 1D\/H  
  { q oKQEG2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7 B4w.P,B  
} ; GA}hp%  
@D( KuF  
template < typename T1, typename T2 > 9} IVNZc  
  struct result_2 j TGS6{E  
  { gt(X!iN]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .oW~:mY  
} ; ixoMccU0  
`XFX`1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^*j[&:d  
y81#UD9[  
template < typename T > m&;zLBA;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LL6ON }  
  { 6Vu}k K)  
  return fn(pk(t)); 10a=YG  
} ?et0W|^k  
template < typename T1, typename T2 > @p?b"?QaB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?kG#qt]Q5  
  { tOp:e KN  
  return fn(pk(t1, t2)); y"%iD`{  
} <%5-Pzp  
} ; kfG65aa>_  
C>\h?<s  
;8 /+wBnm  
一目了然不是么? bHlDm~5  
最后实现bind ~ Iu21Q(*  
V8|q"UX  
HquB*=^xh  
template < typename Func, typename aPicker > hc31+TL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 071E%u,  
  { EzeDShN=J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [f0oB$  
} vb80J<4  
eO[Cb]Dy:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /oix tO)  
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。 ^~*[~  
#xJGuYdv  
十一. phoenix IJb1) ZuR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0ga1Yr]  
HK,G8:T  
for_each(v.begin(), v.end(), !xx> lX5  
( AD4L`0D  
do_ 7T(OV<q;#  
[ y:|Xg0Kp  
  cout << _1 <<   " , " z)?#UdBQv  
] M& BM,~  
.while_( -- _1), "a%ASy>?g  
cout << var( " \n " ) BD-c 0-+m  
) "3>*i!i  
); 7AFS)_w  
{ ves@p>?  
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: >7v.`m6?H  
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 & 4Iqm(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~m;MM)_V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t5B|c<Hb\  
-aeo7C  
j[=_1~u}  
template < typename Cond, typename Actor > MnrGD>M@|  
class do_while :"+UG-S$6  
  { \eSk7C  
Cond cd; A(@gv8e[H^  
Actor act; D` `NQ`>A  
public : 'Tan6 Qa  
template < typename T > cPBy(5^  
  struct result_1 L) nVpqm   
  { q?]@' ^:;  
  typedef int result_type; 'LLQ[JJ=O  
} ; JLV}Fw  
AqKx3p6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;gu>;_  
jl0Eg  
template < typename T > J ]^gF|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GTIfrqT  
  { IEr`6|X  
  do I%b:Z  
    { W]Y!ZfGnN  
  act(t); r ~!%w(N|M  
  } HNUR6H&Fta  
  while (cd(t)); h+u|MdOY\  
  return   0 ; e4H0<h }{  
} >W]"a3E  
} ; KXbYv62  
`xAJy5  
c&?H8G)x  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H_f2:Za  
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。  eV=sDx  
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。 K]*ERAfM%m  
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。 [)6E) E`_e  
下面就是产生这个functor的类: PL_wa(}y]D  
`*9FKs  
Gz5@1CF  
template < typename Actor > 5*za]   
class do_while_actor 4^}PnU7z  
  { UT7lj wT  
Actor act; QN a3S*  
public : k)' z<EL6c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZUI9[A?  
/,%o<Ql9  
template < typename Cond > >b](v)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^52R`{  
} ; rL/7wa  
ZoReyY2  
q8v!{Os+#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?G<I N)  
最后,是那个do_ V+5 n|L5  
KCT"a :\  
):EXh#  
class do_while_invoker 7+r5?h|  
  { YVp0}m  
public : !7*/lG  
template < typename Actor > 1c~#]6[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q</HFpE  
  { _u5U> w  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4c@F.I  
} w.- i !Ls  
} do_; b#j5fEY  
ToM*tXj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O~]G(TMs8W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 e2ZUl` {g  
最后来说说怎么处理break和continue D+PUi!  
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。 l(4./M  
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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