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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'Q*lp!2>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w/(2fU(  
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, R-f('[u  
5g9K|-  
Q5Mn=  
Di$++T8"  
  class filler [$\VvRu%  
  { :FS~T[C;  
public : d,j)JnY3V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gG(9&}@(  
} ; # .OCoc  
"88<{xL  
_XI,z0(  
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: -Zg@#H  
}72+i  
r6 pz(rCs}  
SvQj'5~<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  10_@'N  
zj1_#=]  
pM!cF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <2I<Z'B,e  
+6<g N[  
reoCyP\!!  
7V~ gqum  
二. 战前分析 ?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。 }\ya6Gi8  
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 N&Uqzt*  
5VLC\QgK^  
6:G ::"ew  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IU]@%jA_:A  
  /* --------------------------------------------- */ eGbjk~,f'  
vector < int *> vp( 10 ); pr1>:0dg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7 /DDQ  
/* --------------------------------------------- */ >?$qKu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {=y~O  
/* --------------------------------------------- */ :C#(yp  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K7 tSSX<N  
  /* --------------------------------------------- */ D CSTp2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `hU 2Ss~  
/* --------------------------------------------- */ Iw</X}#\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Qu|<1CrZj]  
CX>QP&Gj  
<gY.2#6C\%  
0VI[6t@  
看了之后,我们可以思考一些问题: E-$N!KY  
1._1, _2是什么? 5jcy*G}[  
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。 3 DZ8-N S  
2._1 = 1是在做什么? =G1 5 eZW  
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}pN sQ  
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。 gBy7 q09r  
- I j  
mS-{AK  
三. 动工 1jj.oa]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +"[}gss!@  
gG,gL 9o  
 'v&f  
7{u1ynt   
template < typename T > xJE26i  
class assignment ~5_>$7L>  
  { }& e#b]&:*  
T value; (d=knoo7A  
public : 1Qo2Z;h@  
assignment( const T & v) : value(v) {} R94 ID@LF  
template < typename T2 > C;eM:v0A[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } roWg~U(S  
} ; o~p%ODH  
6^Ax3# q  
IdL~0;W7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  ZG-[Gz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ZfWF2%]<  
X}j_k=,C  
0tah$;c e  
 DE14dU  
  class holder +"SYG  
  { rY(h }z  
public : J [ 4IO  
template < typename T > >^+c s^jCM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xw83dQ]}^  
  { !" 7ip9a  
  return assignment < T > (t); lEiOE]  
} ]`O??wN  
} ; #p|7\Y  
3Qoa ?*  
*bTR0U  
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: `1U?^9Nf  
rtgu{m02  
  static holder _1; /-&a]PJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1 c4I`#_v  
~z*A%vp6ER  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); orr6._xw  
而不用手动写一个函数对象。 t(.xEl;Ma  
$_&gT.>  
VA@t8H,  
|H@1g=q  
四. 问题分析 YWUCrnr  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 hG%J:}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 }SF<. A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c/ABBvd|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !$^LTBOH3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :=^_N}  
VT`C<'   
五. 问题1:一致性 9~C$C  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| IAa}F!6Q1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P[bj {lo  
XCU>b[Cj,  
struct holder (cEjC`]  
  { j69 2M.A  
  // xr'gi(.o  
  template < typename T > fp2.2 @[  
T &   operator ()( const T & r) const S2EeC&-AR  
  { ojQjx|Q}  
  return (T & )r; >`!Lh`n7_  
} (}NKW  
} ; r1QLSD]i6  
j @+QwZL|  
这样的话assignment也必须相应改动: )]a{cczL"  
sT|FgB  
template < typename Left, typename Right > #99fFs`w  
class assignment d%='W|i\p&  
  { '-5Q>d~&h  
Left l; f-/zR%s{  
Right r; .q7|z3@,  
public : g4 G?hv`R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4! V--F  
template < typename T2 > u!WjG@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Yr9!</;T  
} ; {E+o+2L  
idh5neyL  
同时,holder的operator=也需要改动: } :8{z`4H  
vpl> 5%  
template < typename T > @z1Yj"^Pm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gu~F(Fb'  
  { v*k}{M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h1'j1uI  
} (lBwkQNQGd  
^saH^kg1"  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <; (pol|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 AqHH^adzA:  
0qU Bt9rA  
return l(rhs) = r; 2En^su$  
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。 [ym ynr3M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b _#r_`  
b/eJEL  
template < typename Tp > /^TXGc.  
class constant_t .Q^8 _'ZG  
  { 0pu=,  
  const Tp t; cK(S{|F  
public : CHPu$eu  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C VyE5w  
template < typename T > vw/L|b7G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const > R5<D'cEN  
  { :6r)HJ5sg  
  return t; `swf~  
} =6N%;2`84  
} ; N4JJA+  
{BA1C (  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K4\#b}P!  
下面就可以修改holder的operator=了 aV9QIH~  
^k7`:@ z0U  
template < typename T > 8qY\T0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -U"h3Ye^  
  { 3h-C&C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); sAG#M\A6  
} 9nrH 6]  
4.}{B_)LK  
同时也要修改assignment的operator() @d]a#ypU  
>w~Hq9  
template < typename T2 > nA#FGfZ{Ge  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *$eMM*4  
现在代码看起来就很一致了。 sD[G?X  
Fuuy_+p@G  
六. 问题2:链式操作 W"a%IO%'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  @{|vW  
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。 lSu\VCG  
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。 B]o5 HA<k  
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。 2# y!(D8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V"T48~Ue  
j(|9>J*,~G  
template < typename T > /Dl{I7W   
struct result_1 _RHB ^y;-  
  { ~rWys=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M' d ,TV[  
} ; Hmi]qK[F  
NQx`u"=  
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: n7r )wy  
bvK fxAih  
template < typename T > uFzvb0O`O  
struct   ref ?Thh7#7LM  
  { &u@<0 1=  
typedef T & reference; I|27%i  
} ; drr n&y  
template < typename T > ah (lH5r  
struct   ref < T &> CQ`$' oy?W  
  { <oc"!c;T  
typedef T & reference; i^2yq&uT(  
} ; =/J{>S>(i  
(")IU{>c6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0"*!0s ~  
=68CR[H  
template < typename T > z,"fr%*,N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f ;[\'_.*  
  { "5+x6/9b  
  return l(t) = r(t); aWe?n;  
} p%8v+9+h2  
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。 h*2NFL~#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -f+U:/'.>v  
,'KQFC   
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 'q._m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _h=kjc}[.O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M+mO4q6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d'4^c,d  
最后的布局是: eiNF?](3O  
                Add _wC4n }J  
              /   \ H1alf_(_ \  
            Divide   5 )9.i'{{ 0  
            /   \ -jv%BJJlX  
          _1     3 +EtL+Y (U  
似乎一切都解决了?不。 0gs0[@  
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。 01 vEt  
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。 J(%Jg  
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: 9 2e?v8  
Od?M4Ed(  
template < typename Right > Hkcr+BQ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w A0 $d  
Right & rt) const kFJ sB,2-  
  { errT7&@,A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Zr&~gXmVS  
} jP]I>Tq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b?p_mQKtZ  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 @213KmB.  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ww_gG5Fc$  
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。 w4S0aR:yL  
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。 Hq[vh7Lux  
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? 'g4t !__  
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: 1qR[& =/  
dFu<h   
template < class Action > ~s :M l  
class picker : public Action DQ<{FN  
  { 8hTtBa  
public : J^Dkx"1GD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y?t2@f]!XK  
  // all the operator overloaded *$t<H-U-  
} ; N^G:m~>  
yEaim~  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 DPU%4te  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: i|@lUXBp  
+x7b9sHJ  
template < typename Right > -R~!N#y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M!{;:m28X!  
  { O3?3XB> <  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hU:M]O0uw  
} [@l:C\2  
(-RZ|VdYg  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > iK#5nY].  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Q\P?[i]  
@E(_H$|E  
template < typename T >   struct picker_maker (5^bU<  
  { 6vx0F?>_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Hcp)Q76X  
} ; ZQZBap"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Po%+:0oX  
  { @_gCGI>Q  
typedef picker < T > result; >O{U4_j@(  
} ; ^!={=No]  
H%!ED1zpA  
下面总的结构就有了: Px!M^ T!Pi  
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。 D!K){ E  
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。 h)W?8XdM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Fp)+>o T  
至此链式操作完美实现。 igoXMsifT+  
Ft7{P.g  
sXD.*D  
七. 问题3 ?B)jnBh|  
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。 AgOw{bJ%  
Fq]ht*  
template < typename T1, typename T2 > }b// oe7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cr!}qZq  
  { FC'v= *  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); dG6 G  
} W[5a'}OV  
"ax"k0  
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: 3!u:*ibt  
+JY]J89  
template < typename T1, typename T2 > xBAASy  
struct result_2 d7v_>  
  { \Gy+y`   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8#15*'Y  
} ; _E xd:  
CI@qT}Y_  
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? ?., 2EC=+  
这个差事就留给了holder自己。 w(nQ:;oC  
    Y!AQ7F  
Yx<wYzD  
template < int Order > m/NXifi8l  
class holder; {iVmae  
template <> xu* dPG)v  
class holder < 1 > "$|ne[b2  
  { CL"q "  
public : SgY\h{{sP  
template < typename T > [HQ Bx`3TS  
  struct result_1 mf)E%qo  
  { -P=Hp/ELi  
  typedef T & result; *gN)a%9  
} ; t`vIcCXqyl  
template < typename T1, typename T2 > \m1jV>q  
  struct result_2 ??=7pFm  
  { oOHr~<  
  typedef T1 & result; IsP!ZcV;  
} ; ph=U<D4  
template < typename T > bd3q207>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S&;D  
  { |=ljN7]!  
  return (T & )r; nWv6I&  
} M7SVD[7~HM  
template < typename T1, typename T2 > VseeU;q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s@5r}6?M  
  { IP l]$j>N  
  return (T1 & )r1; VHTr;(]hk  
} +v"%@lC};  
} ; q<w Q/m  
qn~:B7f  
template <> 5`[B:<E4  
class holder < 2 > f`8mES'gc8  
  { "SN+ ^`  
public : V tJyE}  
template < typename T > >O}J*4A>+#  
  struct result_1 B;xGTl@8  
  { %Dm:|><V$b  
  typedef T & result; Z1M{5E  
} ; "\1QJ  
template < typename T1, typename T2 > W1p5F\ wt  
  struct result_2 -O?&+xIK&  
  { J1{ucFa  
  typedef T2 & result; >X-*Hu'U#  
} ; ,{u'7p  
template < typename T > -K%~2M<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A0 1 D-)  
  { wv_<be[?*  
  return (T & )r; $+@xwuY'+  
} UJ6zgsD1b?  
template < typename T1, typename T2 > 2q*aq%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const };@J)}  
  { c %.vI  
  return (T2 & )r2; ?tFsSU  
} .q9wyVi7GI  
} ; ~Y'j8W  
YR}By;Bq  
L% ?3VW  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Gmp`3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3Mt Alc0xp  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )NCkq~M  
'ai!6[|SD  
return l(i, j) = r(i, j); DX%D8atrr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) SHT^Etri  
#Ez+1  
  return ( int & )i; cWNWgdk,`V  
  return ( int & )j; Tx\g5rk  
最后执行i = j; ,7nA:0P  
可见,参数被正确的选择了。 Vm <9/UG<  
uw`fC%-xh  
26<Wg7/,  
W;@9x1jK X  
,=Fn6'  
八. 中期总结 yCG<qQz  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: @%sr#YqY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1I -LGe[Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l9X\\uG&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T&PLvyBL  
|8YP8o  
{r2fIj~V  
8'6$t@oT9w  
a#G]5T Z  
Ps_q\R  
九. 简化 Z-B b,8  
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。 K{x FhdW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~^R?HS  
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: U?d4 ^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y94/tjt  
  +-*/&|^等 &33.mdBH  
2. 返回引用。 nlkQ'XGAI  
  =,各种复合赋值等 wz(D }N5  
3. 返回固定类型。 j1{\nP/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I{0bs Tp;  
4. 原样返回。 'N?t=A  
  operator, _cW6H B^j  
5. 返回解引用的类型。 ~8 w(M  
  operator*(单目) HAr_z@#E  
6. 返回地址。 ?dcR!-3  
  operator&(单目) q"Z!}^{  
7. 下表访问返回类型。 6Y[|xu:N8Y  
  operator[] WDdp(<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k;9"L90  
  operator<<和operator>> 2og8VI  
=!cI@TI  
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。 t|Ipxk.)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p!~{<s]  
%g<J"/  
template < typename Left > %Fg}"=f1  
struct value_return VF<C#I  
  { 6(X5n5C  
template < typename T > >.-$?2  
  struct result_1 X;?Z_3I:5  
  { S=wJ{?gzAK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; njy^<7 ;  
} ; V ^U1o[`  
yU@~UCmja  
template < typename T1, typename T2 > ?$T39U^  
  struct result_2 96.z\[0VZ  
  { Hw"UJP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H~P"uYKIZ  
} ; pM i w9}  
} ; F}lgy;=h  
l< y9ue=  
M5Twulz/w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'C9H6)Zq)  
oYG].PC  
下面我们来剥离functor中的operator() ;|Z;YK@20  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Q&9%XF uM  
>Lo!8Hen  
return l(t) op r(t) dWI.t1`i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z{w{bf1&A  
return op l(t) "k${5wk#Fl  
return op l(t1, t2) [?$|   
return l(t) op %YaUc{.%  
return l(t1, t2) op ^3-Wxn9&  
return l(t)[r(t)] DJ9;{,gm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =!#iC?I  
4#qjRmt  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: $pT%7jV}  
单目: return f(l(t), r(t)); Vd{h|=J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #NVqS5  
双目: return f(l(t)); WR*|kh  
return f(l(t1, t2)); Hh bf9)  
下面就是f的实现,以operator/为例 ikGH:{  
W].P(A>m  
struct meta_divide ,Dz2cR6  
  { x,Cc$C~YP  
template < typename T1, typename T2 > `FImi9%F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e<> Lr  
  { B=;pyhc  
  return t1 / t2; =oF6|\]{ ;  
} ZHs hg`I`  
} ; [LonY49  
axY-Vj  
这个工作可以让宏来做: ?[W(r$IaE  
RTSR-<{z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _e.b #{=9  
template < typename T1, typename T2 > \ (jD..qMs#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; a.5s5g)8  
以后可以直接用 )Q\ZYCPOr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) K;f'&9-+i,  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ?;,Al`/^  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) '^l/e: (H3  
! 40t:+I  
I`%=&l[v_5  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 \ooqa<_  
Gc9^Z=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~^.&nph  
class unary_op : public Rettype 7F-b/AdVq  
  { 0<L@f=i  
    Left l; lO9{S=N  
public : yvxC/Jo4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6QRfju'  
=3=KoH/'  
template < typename T > !v2,lH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  hh"0z]  
      { );h\0w>3  
      return FuncType::execute(l(t)); Z"gllpDr$  
    } oQDOwM,  
]tZ5XS  
    template < typename T1, typename T2 > h6x+.}}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  &1Fcwj  
      {  ZW2#'$b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K74oRKv  
    } GtO5,d_  
} ; !9"R4~4  
{I 7pk6Qd  
^BM/K&7^  
同样还可以申明一个binary_op %:o@IRTRU  
+^+wS`Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (W/jkm  
class binary_op : public Rettype s/[i>`g/9  
  { ud:?~?j&w  
    Left l; U30)r+&  
Right r; ^TWN_(-@  
public : ~rCnST  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n@L!{zY  
cM4?G gn  
template < typename T > \|>eG u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^qbX9.\  
      { +$>ut r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ):78GVp  
    } 5 J|;RtcR  
~v>w%]  
    template < typename T1, typename T2 > e( ^9fg_SG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (&MSP  
      { :e@JESlLf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A?}OOjA  
    } k7{fkl9|#  
} ; ga^<_;5<  
*gz{:}NX  
Dlj=$25  
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 N/?Ms rZw  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HHnabSn}{q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) E2*"~gL^,  
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。 ,.`^Wx6F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6 qKIz{;  
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。。。 \S7OC   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %y w*!A1  
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) Sw1]]-Es  
下面是修改过的unary_op N~>?w#?J  
CJKH"'u3^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~POeFZ  
class unary_op Br~%S?4"o  
  { KR^peWR  
Left l; sf*SxdoZU  
  [ !R%yD;  
public : wCt+{Y3T  
,t+ATaOF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r3j8[&B"  
Zc4hjg  
template < typename T > 6vaxp|D  
  struct result_1 $g$`fR)  
  { 3+|6])Hi1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }ZmdX^xB  
} ; Y|VzeJC  
1M;)$m:  
template < typename T1, typename T2 > .sG,TLE[<  
  struct result_2 rFy9K4D  
  { Na~_=3+a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wO!hVm,T a  
} ; Y!7P>?)`,X  
k(qQvn  
template < typename T1, typename T2 > E+1j3Q;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "tj#P  
  { pWx3l5)R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Zj7XmkL  
} u3. PHZ  
>rFvT>@NU  
template < typename T > GC\/B0!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ez$5wY^J  
  { fcZOsTj  
  return OpClass::execute(lt(t)); `p?E{k.N  
} (&*F`\  
'9/kDkt!  
} ; ^n2w6U0  
;Z`)*TRp4  
kTk?[BK  
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 H);'\]_'x  
好啦,现在才真正完美了。 <C>i~ <`d  
现在在picker里面就可以这么添加了: }[DAk~  
G2^DukK.  
template < typename Right > VDPN1+1*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B)Q'a3d#  
  { a,4g`?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V]O :;(W_  
} Ur-^X(nL  
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。 .~U9*5d  
l46F3C|  
0/gcSW b  
;Pa(nUE@  
*=7[Ip< X  
十. bind 6'%]6"&M4  
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。 e"CLhaT  
先来分析一下一段例子 +-nQ, fOV  
}6bLukv  
$ vjmW! O  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $~YuS_sYg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 c~'kW`sNV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )mPlB.  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 -&EmEXs%  
我们来写个简单的。 JgB# EoF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (>K$gAQH  
对于函数对象类的版本: L&N"&\K2U  
qC4-J)8 Wk  
template < typename Func > jwq"B$ap  
struct functor_trait HxMsH5;  
  { 0l=}v%D  
typedef typename Func::result_type result_type; 4r. W:}4:  
} ; 19.cf3Dh  
对于无参数函数的版本: $;CC lzw  
kUUq9me&o  
template < typename Ret > K(d!0S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \$C 4H  
  { SHk[X ]Uo  
typedef Ret result_type; +Y~+o-_  
} ; *mQit/ k.  
对于单参数函数的版本: 'm cJ/9)v  
E%^28}dN  
template < typename Ret, typename V1 > yx2.7h3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i4I0oRp  
  { MP,*W}@  
typedef Ret result_type; 2jW>uk4/i  
} ; mvgm o  
对于双参数函数的版本: RF)B4D-W  
QC4T=E]` j  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [j? <9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &XsLp&Do2  
  { lz(,;I'x  
typedef Ret result_type; %)9]dOdOk  
} ; T,uIA]  
等等。。。 gxOmbQt@;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dNQSbp  
a+/|O*>#  
template < typename Func > X6.O ;  
struct func_return :xPvEK[B7  
  { ^eW.hNg  
template < typename T > ?X'* p<`  
  struct result_1 ?i~/gjp  
  { #'x?) AS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WQpJd7  
} ; :6?&FzD`  
6Qb)Uq3}]  
template < typename T1, typename T2 > u mlZ(??.  
  struct result_2 ge?-^s4M  
  { <~M9 nz(<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5uo(z,WLR  
} ; l~YNmmv_  
} ; 3}21bL  
n:'BN([]o  
udGGDH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zt2-w/[Q  
g&T Cff  
template < typename Func, typename aPicker >  _)E8XyzF  
class binder_1 qm=F6*@}  
  { 0xUj#)  
Func fn; t4@g;U?o  
aPicker pk; 6\Vu#r  
public : MNqyEc""  
 #U52\3G  
template < typename T > X-$td~r  
  struct result_1 )6E*Qz  
  { A9UaLSe  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <88}+j  
} ; hZWK5KwT  
iFG5%>5F  
template < typename T1, typename T2 > )95yV;n   
  struct result_2 2U'JzE^Do  
  { :5M}Iz7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '1'1T5x~  
} ; 9! HMQ  
.eNwC.8i  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s66XdM  
f_h"gZWV  
template < typename T > ~|{)h^]@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4VJzs$  
  { J+ZdZa}Ob  
  return fn(pk(t)); $lAb6e$n  
} Q(5:~**I  
template < typename T1, typename T2 > xO<-<sRA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qj"syO  
  { [l%fL9  
  return fn(pk(t1, t2)); T{4fa^c2J  
} 1+tt'  
} ; R}X_2""  
jjwMvf.R  
]a!; `m$  
一目了然不是么? Usf"K*A  
最后实现bind dh;MpE  
0 ,Qj:  
y?z_^ppj  
template < typename Func, typename aPicker > gVA}?t;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tD7C7m  
  { cvV?V\1f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3b)T}g  
} VgsCwJ9w  
2<o[@w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [G[{l$Eit  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 O|OSE  
a^\- }4yR  
十一. phoenix B%rr}Ro1e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H"GE\  
Sd$]b>b4O  
for_each(v.begin(), v.end(), 5f&{!N  
( , HI%Xn  
do_ HvgK_'  
[ PP[)h,ZL*  
  cout << _1 <<   " , " q8 xc70: R  
] yCkW2p]s,K  
.while_( -- _1), %{~mk[d3  
cout << var( " \n " ) -?w v}o  
) &Wv`AoV  
); "o#)vA`  
ssX6kgq_(  
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: @)Hbgkdi  
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 BRU9LS  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N<Z)b!o%u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7{+Io  
`b#nC[b6|v  
X:SzkkVl7  
template < typename Cond, typename Actor > 18p3  
class do_while U??f<  
  { 4`!  
Cond cd;  sx(l  
Actor act; z^!A/a[[!  
public : j&[3Be'pQ  
template < typename T > J'&B:PZObB  
  struct result_1 !/Bw,y ri<  
  { K!- &Zv  
  typedef int result_type; %YvSHh;c  
} ; *4hOCQ[  
\p@nH%@v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }Cmj(k`~  
|+;KhC  
template < typename T > 'tV"^KQHI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d JQ }{,+6  
  { kf^-m/  
  do ^{fi^lL=  
    { 4-d99|mv  
  act(t); zN)|g  
  } g=oeS%>E  
  while (cd(t)); 76IALJ00V  
  return   0 ; yNqm]H3<MP  
} DNm7z[ t{  
} ; X$uz=)  
N1+4bR  
r>Qyc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9-a2L JI  
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。 im4e!gRE  
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。 .sJys SA\  
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.u9f`04  
下面就是产生这个functor的类: TM/|K|_  
`hK>bHj  
:rTKqX&"j  
template < typename Actor > NDe[2  
class do_while_actor @ yg| OA}  
  { Z}LOy^TL  
Actor act; @\6nXf  
public : %7C%`)T]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} nv_m!JG7  
STXqq[+Rf  
template < typename Cond > vh. Wm?qQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *,pZ fc  
} ; `b^#quz  
oA!5dpNhU  
- 5o<Q'(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k}I5x1>&  
最后,是那个do_ C>JekPeM  
x  tYV"  
$K6?(x_  
class do_while_invoker 5I)~4.U|,m  
  { <@U.   
public : _#J_$CE#  
template < typename Actor > cYq']$]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vR%j#v|s  
  { ]5o0  
  return do_while_actor < Actor > (act); _A;vSp.`  
} eN<>#: `  
} do_; 7,W]zKH  
;<bj{#mMv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "o^bN 9=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 nl)_`8=  
最后来说说怎么处理break和continue "q9~ C  
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。 WIEx '{  
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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