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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &2i3"9k  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 iPnu *29  
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, YbX3_N&  
]6#7TT  
)}{V#,xz@  
l,(Mm,3  
  class filler `/+%mKlC|[  
  { '1o1=iJN@$  
public : ,sU#{.(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ">?ocJ\9  
} ; c(:qid  
+1`Zu$|  
qJ\tc\  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: g(9\r  
Y6J7N^  
N|G=n9p  
Zjo8/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k{fTq KS%h  
qT U(]O1  
O^tH43C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !kzC1U  
86.LkwlqoH  
Km)5;BQxg  
ve#*qz Y  
二. 战前分析 lP9XqQ(  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 y1zNF$<q  
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 JjH#,@'.  
! y1]S .;  
%FN3/iM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t6zc$0-j "  
  /* --------------------------------------------- */ B5- G.Z  
vector < int *> vp( 10 ); \M@9#bd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @ P[o  
/* --------------------------------------------- */ N{lj"C]L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yS*s[vT  
/* --------------------------------------------- */ st8=1}:&\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [P'crV,m  
  /* --------------------------------------------- */ ?zypF 5a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 32DSZ0  
/* --------------------------------------------- */ Sk*-B@!S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); . *9+%FN  
`vkNp8|  
aFZu5-=x  
v^Vr^!3  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8XwZJ\5  
1._1, _2是什么? "X\|!Mxh  
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。 f^ q0#+k)  
2._1 = 1是在做什么? $6&P 69<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 @@!Mt~\  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 h"mG\xi  
Y Mes314"  
+3@d]JfMh  
三. 动工 yQ^k%hHa  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6mFH>T*jzH  
D)yCuw{M:  
@ y{i.G  
d+ LEi^  
template < typename T > :'\4%D=w  
class assignment x2P}8Idg?A  
  { ! OM P]  
T value; -uho;  
public : OokBi 02b  
assignment( const T & v) : value(v) {} w|~d3]BqT  
template < typename T2 > a6UW,n"n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } s_`PPl_D$K  
} ; mLa0BIP  
ZcTxE]Y  
#g ;][  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NPN*k].  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Hh/Z4`&yi  
5if4eitS  
?DN4j!/$  
e ]@Ex  
  class holder R @h@@lSf  
  { IW48Sg  
public : "E? 8. `T  
template < typename T > Z0f0tL& A<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const MNy)= d&<P  
  { >e]46 K  
  return assignment < T > (t); %]>LnbM>4  
} @iC,0AK4k  
} ; a@1 r3az  
? J;*  
%s]l^RZ  
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: c=S-g 9J  
|!0R"lv'u  
  static holder _1; z8#c!h<@;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $6~ \xe=  
5H+S=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8J&K_ JC^  
而不用手动写一个函数对象。 U}c[oA  
un+U_|>c  
}]-SAM  
c$<7&{Pb  
四. 问题分析 4JF8S#8B  
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。 Ri,8rf0u  
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。 owYSR?aG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M6ol/.G[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *`}4]OGv.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6Y#-5oE u/  
Vrz6<c-'B  
五. 问题1:一致性 Q77iMb]  
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?| 2>s@2=Aq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 YNGG> ;L  
Sa V]6/|  
struct holder Jm%hb ,  
  { X%+FM]  
  // OG# 7Va  
  template < typename T > [zO    
T &   operator ()( const T & r) const 3@k;"pFa<  
  { *fBI),bZa  
  return (T & )r; 91oIxW  
} V^qZ~US  
} ; F",S}cK*MH  
<h_lc}o/  
这样的话assignment也必须相应改动: ;pU#3e+P8  
~YxLDo'.t  
template < typename Left, typename Right > ]rEFWA  
class assignment gE,i Cx  
  { )N{Qpbh  
Left l; jni }om  
Right r; :!vDX2o)\  
public : sLx!Do$'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %4Nq T  
template < typename T2 > RvL-SI%E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H}}]Gh.T  
} ; X&^8[,"  
I,{9vew  
同时,holder的operator=也需要改动: 'ADaz75`*r  
E' p5  
template < typename T > %@<}z|.4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9R XT  
  { /rd6p{F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~rBeJZ  
} (7nWv43  
&A=q_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 _ ?f~UvK  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~%Y*2i f  
_7SOl.5ZE  
return l(rhs) = r; M ) 9Ss  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 RRaGc )B  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a#X[V5|6Q  
s[:e '#^  
template < typename Tp > -\;x>=#B  
class constant_t e_6@oh2s-  
  { U8?%Dq%i  
  const Tp t; ;9,<&fe  
public : u1y c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @].Ko[P~  
template < typename T > ]R^?Pa1Te4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I;`)1   
  { 2Y&QJon)  
  return t; E<>Ev_5>  
} 6:i(<7  
} ; #UH|,>W6  
Q!Rknj 2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3=!\>0;E-  
下面就可以修改holder的operator=了 V0mWY!i  
Y_&D W4  
template < typename T > z JWh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I:s#,! >  
  { wVCZ=\L}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Lwgk}!KR  
} sygAEL;.  
`B;^:u  
同时也要修改assignment的operator() H"4^  
`.+_}.m  
template < typename T2 > d$<HMs:o@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #RoGyrLo  
现在代码看起来就很一致了。 m(nGtrQJm  
V7u;"vD  
六. 问题2:链式操作 T78`~-D4<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =iy%;>I `  
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。 TD+V.}  
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。 2<Pi2s'  
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。 vMJv.O>HW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^JF6L`Tp  
p=6Q0r|'  
template < typename T > bit&H  
struct result_1 //VgPl  
  { +*[lp@zU{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lmb5Z-xB  
} ; qp>O#tj[  
|yiM7U,i  
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: t&(}`W  
j+Nun  
template < typename T > KFHn)+*"  
struct   ref UJ1Ui'a(!!  
  { I.I:2Ew+  
typedef T & reference; &eq>>  
} ; v\ggFrG]  
template < typename T > Ji  SJi?  
struct   ref < T &> hKb-l`KO  
  { me@4lHBR  
typedef T & reference; X b-q:{r1h  
} ; A P><l@  
g"|QI=&_J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `,~I*}T>5W  
Kx?3]  
template < typename T > qve2?,i8hM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D`3m%O(?  
  { {:c*-+?  
  return l(t) = r(t); YuD2Q{  
} w\KO1 Ob  
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。 PgAC3%M6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 YC4S,fY`  
tUl#sqN_{  
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 F*rU=cu  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $O,$KAC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g@YJ#S(}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 AQ 3n=Lr   
最后的布局是: zghUwW|K  
                Add aoQK.7  
              /   \ m\|I.BUG  
            Divide   5 MGeHccqh2  
            /   \ QbqEe/*$_  
          _1     3 }X94M7+->  
似乎一切都解决了?不。  49&p~g  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 : 'M$:ZJ  
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。 \;&9h1?Mn  
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: jgbUZP4J>  
qsn6i%VH  
template < typename Right > Fy8KZWim  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !]4'f/  
Right & rt) const ;>Y,b4B;  
  { fb[f >1|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &'9 Jy'(X  
} a)GL z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *A.E?9pL\  
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。 H cwqVU  
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。 %,$/wh)<V  
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。 ^il'Q_-{  
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。 ]&w>p#_C  
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? w;}pebL:  
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: eZR{M\Q  
J2 {?P cs  
template < class Action > A~&Tp  
class picker : public Action " jly[M}C  
  { 5$0@f`sj  
public : |=2E?&%?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xM}lX(V!w  
  // all the operator overloaded vs;T}' O  
} ; |H 0+.f;  
Bh?K_{e  
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。 q:@$$}FjL  
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: %k @"*  
j@$p(P$  
template < typename Right > cx M=#Go  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dQLR%i#P8  
  { 6f/>o$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |k3ZdM  
} ;=>4 '$8  
8nw_Jatk1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .t|vwx  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 -Wc'k 2oU  
H Yt& MK  
template < typename T >   struct picker_maker >u#c\s  
  { Tq[=&J  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8xzEbRNJ)  
} ; SbU=Lkx#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > YpMQY-n  
  { &NiDv   
typedef picker < T > result; Q]Q]kj2  
} ; VqV6)6   
'>-  C!\t  
下面总的结构就有了: ]+x;tP o  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^XEX"E  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 J(F]?H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w%;Z`Xn&u  
至此链式操作完美实现。 }@Lbv aa  
vUh.ev0  
*#{[9d  
七. 问题3 kb{h`  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 67Rsd2   
n_vopDMm  
template < typename T1, typename T2 > 2 >G"A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ycB>gd  
  { ]@_M)[ x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); A$ v Cm  
} z%5i^P  
"&Ym(P  
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: }8J77[>/  
{` Bgxejf  
template < typename T1, typename T2 >  N)G.^9  
struct result_2 \tE2@  
  { &> 43l+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; JVE]Qb_  
} ; +ou5cQ^  
6U)Lhf\'o  
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? "MZj}}l  
这个差事就留给了holder自己。 ;Q>(%"z};  
    .n1]Yk;,1  
!~PLW]Z4  
template < int Order > 1^rODfY0  
class holder; z 3)pvX5  
template <> ?zp@HS a9  
class holder < 1 > xo/[,rR  
  { :c%vl$  
public : //*>p  
template < typename T > C*Avu  
  struct result_1 ~jMdM~}  
  { wZN<Og+;  
  typedef T & result; 2ijw g~_@  
} ; !/O c)Yk  
template < typename T1, typename T2 > 'zV/4iE=  
  struct result_2 r168ft?c  
  { l<0 BMwS8  
  typedef T1 & result; LQ pUyqR  
} ; *+TIF"|1  
template < typename T > TZL)jf hj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e!wBNcG2  
  { f.,ozL3*  
  return (T & )r; 6?OH"!b2-}  
} H)aeS F5  
template < typename T1, typename T2 > GPnd7}Tn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HT7V} UiaO  
  { C(7uvQ  
  return (T1 & )r1; xb$eFiQ  
} +V*FFv  
} ; Q)x`'[3"7W  
^pA|ubZ  
template <> TUzpln  
class holder < 2 > [P`t8  
  { F3[3~r  
public : >i=^Mh-bm  
template < typename T > bJ8G5QU  
  struct result_1 O.4ty)*  
  { (m|w&oA/  
  typedef T & result; SA s wP  
} ; xh Sp<|X_  
template < typename T1, typename T2 > vG9A'R'P  
  struct result_2 ,W"Q)cL  
  { uTY5.8  
  typedef T2 & result; Y%OE1F$6NN  
} ; TGx:#x*k  
template < typename T > |pk1pV |  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D(6d#c  
  { ]l.y/pRP5[  
  return (T & )r; :=x-b3U  
} =BW>jD  
template < typename T1, typename T2 > l(|@ dp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [H$37Hx !  
  { OpeK-K  
  return (T2 & )r2; 5]n5nqz  
} c%Ht; sK`*  
} ; JI-q4L|  
AK%2#}k.  
FaO1?.  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 f6n'g:&.W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: IKSe X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e -vL!&;2  
H/m -$;cF3  
return l(i, j) = r(i, j); CbTYt6DC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6u^M fOc  
rxtp?|v9  
  return ( int & )i; r<4FF=  
  return ( int & )j; +BcJHNIB  
最后执行i = j; v#i,pBj  
可见,参数被正确的选择了。 2OFrv=F  
3]Rb2$p[=  
J{c-'Of2yi  
`[x`#irD  
iDej{95  
八. 中期总结 xKIzEN &  
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: "F%w{bf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ta\AiHm  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _/0vmgQ&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !U38aHG  
&x$1hx'  
@KRr$k  
t>;u;XY!;  
>-fOkOWXy  
!_<zK:`-L  
九. 简化 Ig*68M<  
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。 2:0'fNXop  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =jZ}@L/+  
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: )Cl!,m)~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 NU>={9!  
  +-*/&|^等 u'}SaX]0  
2. 返回引用。 m3zmyw}  
  =,各种复合赋值等 CC,_I>t  
3. 返回固定类型。 :^".cs?g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) luD.3&0n  
4. 原样返回。 *|S.[i_7  
  operator, ^6Y4=  
5. 返回解引用的类型。 $w{!}U2+-  
  operator*(单目) x#z}A&  
6. 返回地址。 %7WQb]y  
  operator&(单目) }nNZp  
7. 下表访问返回类型。 Kp[ F@A#  
  operator[] Ul#||B .c{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9&e=s<6dO  
  operator<<和operator>> 2 t'^  
&wc% mQV  
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。 mD @#,B7A  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: F&? &8.  
=8BMCedH|  
template < typename Left > NUH;\*]8s  
struct value_return ,{=pFs2  
  { $|~YXH~O  
template < typename T > ?CSc5b`eo  
  struct result_1 gaeMcL_^a  
  { 8!87p?Mz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R_iQLBrd  
} ; Uz(Sv:G  
6^ UQ{P1;  
template < typename T1, typename T2 > z 3RD*3b  
  struct result_2 Fljqh8c5  
  { P~Ss\PT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4LY kK/:  
} ; -yKx"Q9F  
} ; ];cJIa  
+ ;u<tA  
)+ }\NCFh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D*!p8J8Ku  
<)01]lKH  
下面我们来剥离functor中的operator() *xY}?vSs  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %-C   
pRS+vV3  
return l(t) op r(t) @ 63Uk2{W>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) OhUEp g[  
return op l(t) aKi&2>c5>  
return op l(t1, t2) iDp'M`(6h  
return l(t) op uLok0"}  
return l(t1, t2) op @uru4>1_dy  
return l(t)[r(t)] J'99  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @wa2Z  
9C;Hm>WEpP  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 'n1-?T)  
单目: return f(l(t), r(t)); QkMK\Up  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c@p4,G  
双目: return f(l(t)); Y`$dtg {  
return f(l(t1, t2)); A UCk]  
下面就是f的实现,以operator/为例 !*Hgl\t6a  
M=vRy|TL  
struct meta_divide 70s.  
  { t;?M#I\,{  
template < typename T1, typename T2 > ;+pS-Zb 6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N>8p A)  
  { "VEA71  
  return t1 / t2; d4'*K1m   
} Gwl]sMJ  
} ; /F#_~9JXG  
h>jLhj<07W  
这个工作可以让宏来做: wNzALfS  
tu.Tvtudzj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ p'# (^  
template < typename T1, typename T2 > \ rl#[HbPM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3=r#=u5z  
以后可以直接用 4dv5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k 4|*t}o7  
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 G's >0  
(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。。。) SRL`!  
sfLH[Q?  
3awh>1N2 W  
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 jkz .qo-%  
:)/%*<vq,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~hYTs  
class unary_op : public Rettype 8^/V2;~^,>  
  { mc{gcZIm  
    Left l; >GRL5Iow  
public : e+Qq a4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '3B\I#  
cY&SKV#  
template < typename T > /{|<3CEe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EvA{@g4>  
      { \SA"DT  
      return FuncType::execute(l(t)); ,{4G@:Fm  
    } be ^09'  
JPeZZ13sS  
    template < typename T1, typename T2 > \2$-.npz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h( lkC[a&  
      { p8yn? ~]^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U%E6"Hg  
    } !uIT5D  
} ; DyZe+,g;S  
=_(i#}"A  
Y8*k18~  
同样还可以申明一个binary_op m|tE3 UBNv  
.23z\M8 -  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M\%LB}4M  
class binary_op : public Rettype al{;]>W  
  { V1aWVLltj  
    Left l; TDvUiJm  
Right r; 41\r7 BS  
public : j/I^\Ms  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *hJ&7w ~  
l`#XB:#U  
template < typename T > z:Sr@!DZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %cy]dEL7  
      { b{:c0z<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /qf2LO'+  
    } f>g< :.k*  
f-Yp`lnn.d  
    template < typename T1, typename T2 > Oy U[(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %by8i1HR  
      { *k&yD3br-V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {Q/XV=  
    } H.sYy-_]F  
} ; :o!bz>T  
 C~C}b  
]QB<N|ps  
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 ([Gb]0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mkJC *45  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B@R3j  
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。 1e Wl:S}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +9 Uo<6}  
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。。。 L^}i7nJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RbexsBq  
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) 3*N-@;[>b  
下面是修改过的unary_op {J`]6ba  
Y[oNg>Rz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {9yv3[f3  
class unary_op T]&% KQ  
  { ~;m3i3D  
Left l; fc}G6P;3{  
  HM'P<<  
public : l4 @  
:/F=j;o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }sbh|#  
Eb9 eEa<W  
template < typename T > K^H{B& b8  
  struct result_1 =Gka;,n  
  { -pWnO9q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (e:@7W)L  
} ; 7=$@bHEF#*  
* $  
template < typename T1, typename T2 > 9qhX\, h  
  struct result_2 5"x=kp>!d  
  { s7x&x;-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'X()|{  
} ; f-w-K)y$ht  
XkG:1H;Q%  
template < typename T1, typename T2 > =qQH,{]c6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?CaMn b8  
  {  ,\HZIl[8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i|- 6  
} ^A4bsoW  
Ro&s\T+d  
template < typename T > 4$j7DJ8dj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v[3QI7E3  
  { 1qEpQ.:](  
  return OpClass::execute(lt(t)); z>\vYR$  
} '<Nhq_u{  
?`m#Y&Oi  
} ; yuTSzl25,/  
br@GnjG  
?Ek 3<7d  
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 3Kv~lo^  
好啦,现在才真正完美了。 hKZ<PwBi  
现在在picker里面就可以这么添加了: Bh'_@PHP  
!=C74$TH  
template < typename Right > 3#=%2\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wt8?@lJ"/  
  { q9cN2|:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \Vc-W|e  
} @ m' zm:  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 xJ2DkZ  
+#|| w9p  
 j-H2h  
,Z2fVz~9  
k&|#(1CFY  
十. bind GFq,Ca~  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 oxs0)B  
先来分析一下一段例子 _$&C$q$1y  
=) Aav!  
+3;`4bW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cip"9|"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 gpIq4Q<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .u+ZrA#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 :A~6Gk92A  
我们来写个简单的。 ,'7 X|z/_>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -y@# ^SrJ  
对于函数对象类的版本: 4pYscB  
%K9 9_Cl3  
template < typename Func > K2'Il[  
struct functor_trait 1 P0)La#  
  { E< 57d,3l  
typedef typename Func::result_type result_type; P(n_eIF-f  
} ; !x%$xC^Iz  
对于无参数函数的版本: 6~:eO(pK l  
Ys+2/>!  
template < typename Ret > 2 Nr*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > EFd9n  
  { +>w %j&B  
typedef Ret result_type; qs9q{n-Aj  
} ; M, uQ8SZA[  
对于单参数函数的版本: r5k{mV+  
EF Z]|Z7  
template < typename Ret, typename V1 > vtm?x,h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T@Q,1^?i  
  { (IE\}QcK  
typedef Ret result_type; I%8>nMTJ  
} ; ;,OZ8g)LH  
对于双参数函数的版本: [EdX6  
+*'^T)sj/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \& KfIh8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >[$j(k^  
  { '}F=U(!  
typedef Ret result_type; j9voeV|7  
} ; >EVY,  
等等。。。 B&bQvdp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q5kf-~Jx+  
UWf@(8  
template < typename Func > ?y1G,0,  
struct func_return eu^B  
  { xE0'eC5n^  
template < typename T > = Ff2  
  struct result_1 h)~i ?bq!/  
  { x/)o'#d$|l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8|U-{"!O ?  
} ; Omkpjr(1  
A;ti$jy  
template < typename T1, typename T2 > n _H]*~4F  
  struct result_2 R9-Ps qmF  
  { ]:K[{3iM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v 7g?  
} ; DJ]GM|?  
} ; ]b&"](A  
vz87]InI  
)W0zu\fL =  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T\"eqa  
v ?OIK=Xm  
template < typename Func, typename aPicker > ~4}'R_  
class binder_1 IXJ6w:E  
  { B=,j$uH  
Func fn; EPn0ZwnS:M  
aPicker pk; !^h{7NmP[  
public : o4l=oY:'  
;vkk$ -  
template < typename T > $!m (S&f  
  struct result_1 $HE ?B{  
  { ;bh[TmQTJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J;mvD^`g  
} ; ymr#OP$<S  
E$?:^ausu  
template < typename T1, typename T2 > 4w)aAXK  
  struct result_2 cCWk^lF],  
  { 7G 3*@cl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iAd3w6  
} ; \5ZDP3I  
?A\[EI^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fd CN?p[_  
Obl,Qa:5  
template < typename T > wFHz<i!jr&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \'}? j-8  
  { 9yA? 82)E  
  return fn(pk(t)); m~x O;_m  
} A"PmoV?lAm  
template < typename T1, typename T2 > Oj`I=O6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5N'Z"C0  
  { B+w< 0No  
  return fn(pk(t1, t2)); 2uajK ..b  
} F ~O}@e{  
} ; m@2;9  
bFt$u]Yvo  
y"o@?bny  
一目了然不是么? Kz`g Q|S  
最后实现bind { :~&#D  
#383W)n  
IBY(wx[5S  
template < typename Func, typename aPicker > }.$5'VGO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) s<;kTReA  
  { MNzWTn@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }vGW lNd#g  
} 0Ia8x?80V  
X$4MpXx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g /v"E+  
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。  $w@0}5Q  
m0(]%Kdw  
十一. phoenix }wkZ\q[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @$bEY#*C  
[ {|868  
for_each(v.begin(), v.end(), #;WKuRv   
( U<"@@``+N  
do_ +LEU|#  
[ @|hn@!YK  
  cout << _1 <<   " , " f(r=S Xa*  
] )t#v55M  
.while_( -- _1), $Z2Y%z6y  
cout << var( " \n " ) 4{Q{>S*h  
) ivb?B,Lz0  
); K>a+-QWK3  
"{igrl8  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: \dzHG/e  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor y {PUkl q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +YA,HhX9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zP(UaSXz/  
&P,z$H{o@  
ZNX=]]HM<n  
template < typename Cond, typename Actor > 6k@(7Mw8A  
class do_while e71dNL'$  
  { ; wpX  
Cond cd; ]?$e Bbt  
Actor act; PAUepO_  
public : {"x>ewAf  
template < typename T > 4U1!SR]s  
  struct result_1 \F }s"#  
  { + yF._Ie=  
  typedef int result_type; 'q:t48&  
} ; ff3HR+%M  
\j$q';9p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g=gWkN <  
-3)]IA  
template < typename T > d>f.p"B.gj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0kp#+&)+  
  { Q-qM"8I  
  do P t)Ni  
    { fZH";_"1  
  act(t); k-`5T mW  
  } ZI0C%c.~  
  while (cd(t)); R;{y]1u  
  return   0 ; IB sQaxt.  
} *co=<g]4KY  
} ; ktu{I  
-hpJL\ng  
\>%.ktG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). REe<k<>p~  
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。 >Wbt_%dKy  
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。 !4blX'<w  
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。 i3s,C;7[2  
下面就是产生这个functor的类: L#|, _j=9  
_?+gfi+  
4 )U,A~ !  
template < typename Actor > 0bt"U=x4  
class do_while_actor Y\sSW0ZX  
  { mg)ZoC  
Actor act; I\|x0D  
public : =(-oQ<@v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X4D>  
+frkC| .  
template < typename Cond > 64hl0'67y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; z'(][SB  
} ; O'OVj  
zh<[ /'l  
VEuT!^0Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Pz/bne;=  
最后,是那个do_ w[A$bqz   
<H,q( :pM  
<DM /"^*  
class do_while_invoker _Kw<4 $0<p  
  { B}(+\Q$I  
public : [YsN c  
template < typename Actor > %]zaX-2dm!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wTL&m+xr  
  { ZE!dg^-L  
  return do_while_actor < Actor > (act); )Yc jx~   
} Wd R~  
} do_; }aPx28:/  
FBR]) h'Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7LQLeQvB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -j6&W`  
最后来说说怎么处理break和continue ZP]l%6\.  
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。 <ah!!  
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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