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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h~dQ5%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wj[yo S  
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, `Rq=:6U;3  
8|&,JdT  
mz?<t/$U  
So%X(, |  
  class filler fN vQ.;  
  { RTtKf i}  
public : C{)1#<`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} oO}g~<fYG  
} ; [4KQcmJc#  
u@a){ A(P  
y\Wn:RR1[  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 2+]5}'M  
,EqQU|  
*v<f#hB"  
kk4 |4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !$I~3_c  
5epI'D  
a@}.96lStD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 iTxWXij  
 _"DC )  
IsXNAYj  
MT6p@b5  
二. 战前分析 \PX4>/d@y  
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。 }D1x%L  
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 G?Et$r7:R  
`kKssU<  
8}%F`=Y0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `Fqth^RK?p  
  /* --------------------------------------------- */ G':3U  
vector < int *> vp( 10 ); 5D s[?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [@$ SLl^Y  
/* --------------------------------------------- */ ]:%DDlRb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?G{0{ c2  
/* --------------------------------------------- */ >t+ ENYb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &61U1"&$R  
  /* --------------------------------------------- */ lZzW- %K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )@]%:m!ER  
/* --------------------------------------------- */ 7w )?s@CD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d<c29Y  
Omd;  
ss^a=?~  
RhYe=Qh4{p  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~DH 9iB  
1._1, _2是什么? J,$xQ?,wE  
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。 :s)cTq|3  
2._1 = 1是在做什么? Y1r$;;sH  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 1 UQ,V`y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 xU'z>y4V$  
2H%9l@}u  
` w;Wud'*<  
三. 动工 14$%v;Su4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xd?=#d  
NKY|Z\  
n6Oz[7M  
QO@86{u#Y  
template < typename T > g{&5a(W&`  
class assignment Q0A4}  
  { SQMl5d1d:  
T value; rgy I:F.  
public : ;<~f-D,  
assignment( const T & v) : value(v) {} N^ +q^iW  
template < typename T2 > ._+cvXy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } t{;2$z 0  
} ; nD i^s{  
[^!SkQ  
:.PA(97x b  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V#G)w~   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <4{m99  
z|s(D<*w  
@$slGY  
&5 7c !)  
  class holder n7> |$2Y  
  { fW = N  
public : p22AH%  
template < typename T > Q#MB=:0 {  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4!sK>l!  
  { &l6@C3N$  
  return assignment < T > (t); .2I?^w&j+  
} &C'^YF_^0  
} ; bvD}N<>3N  
Z+B*V )a=  
%9YY \a {  
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: "#)|WVa=BM  
u|KjoO   
  static holder _1; Na@bXcz)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z?P^Y%ls  
jCY~Wc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +~n:*\  
而不用手动写一个函数对象。 9]Jv >_W*  
e&sH<hWR  
<F^9ML+'  
\Zf=A[  
四. 问题分析 Byq VNz0L  
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。 Zk`y"[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。 =A!oLe$%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /? %V% n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I`{3I-E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xLed];2G  
%P}H3;2  
五. 问题1:一致性 %OoH<\w w  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| kA=5Kc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kq| !{_  
G#[A'tbKk  
struct holder *iB&tWv  
  { eb7UA=[Z  
  // 3cHYe  
  template < typename T >  hh4R  
T &   operator ()( const T & r) const a!R*O3  
  { 1$RJzHS  
  return (T & )r; J0V m&TY  
} ILr=< j  
} ; 1;[KBYUH  
+cfcr*  
这样的话assignment也必须相应改动: 8SpG/gl"  
rC@VMe|0  
template < typename Left, typename Right > pZ8J\4+  
class assignment G:*vV#K  
  { G^B> C  
Left l; +iQ@J+k  
Right r; k, N{  
public : F]M-r{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "R5G^-<h p  
template < typename T2 > YM`T"`f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S ,F[74K  
} ; fTXip)n!r  
P;"moluE;  
同时,holder的operator=也需要改动: @Ommd{0M  
# fqrZ9:@  
template < typename T > TG;[,oa  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q z(n41@`  
  { 3N$@K"qM#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3" m]A/6C}  
} *-PjcF}Y  
e4Nd  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ^7 \kvW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x?o#}:S  
RAl/p9\A+  
return l(rhs) = r; ?:3hp2k<  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 n4!RGq.}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .iy>N/u  
3v\P6  
template < typename Tp > %JrZMs>  
class constant_t }| MX=:@*  
  { f|VCibI  
  const Tp t; Z@1kx3Wx$  
public : d7](fw@c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [L2+k? *  
template < typename T > OGg\VV'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F/ZFO5C%  
  { |P]W#~Y-  
  return t; }O7sP^  
} )Xg5=zn$  
} ; D(ItNMc Ku  
]}lt^7\=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ld ]*J}cw  
下面就可以修改holder的operator=了 lXTE#,XVf  
xjr4')h  
template < typename T > T`wDdqWbEG  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j~>{P=_}  
  { :=y5713  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2c]"*Pb  
} Ez~5ax7x  
"7y, d%H  
同时也要修改assignment的operator() *JDz0M4f  
 7qy PI  
template < typename T2 > z*h:Nt%.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2j8GJU/L  
现在代码看起来就很一致了。 iH4LZ  
iV/I909*''  
六. 问题2:链式操作 _M/N_Fm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #?w07/~L  
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。 .2c/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。 I+H~ 5zq.  
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。 sR1_L/.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5?;<^J  
7tlK'j'  
template < typename T > z(LR!hr  
struct result_1 KxK,en4)+  
  { fY9+m}$S$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; exJc[G&t(  
} ; ^%,{R},s  
H9)n<r  
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: rb-ao\  
y#B=9Ri=z  
template < typename T > ,:PMS8pS  
struct   ref @ &N  
  { A]!0Z:{h%  
typedef T & reference; 9oJM?&i  
} ; s0dP3tz>  
template < typename T > KbLSK  
struct   ref < T &> $h p UI  
  { %CHw+wT&  
typedef T & reference; +]cf/_8+s  
} ; } doAeTZ  
3GF67]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2>9\o]ac4  
.4^+q9M  
template < typename T > _aevaWtEx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^}Vc||S  
  { }y6@YfV${  
  return l(t) = r(t); nDdY~f.B  
} 5(ZOm|3ix  
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。 kVQm|frUz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ztmh z_u7  
=!q]0#  
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 F2}Fuupb.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _jG|kjFTc  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 buX(mj:&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pF8$83S  
最后的布局是: J[:#(c&c!1  
                Add ^(^P#EEG  
              /   \ m@XX2l9:9  
            Divide   5 ISC>]`  
            /   \ ;/$pxD  
          _1     3 |1!fuB A  
似乎一切都解决了?不。 tV(iC~/  
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。 -:%QoRC y  
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。 C/Q20  
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: yS~Y"#F!.  
"O>~osj  
template < typename Right > g)czJ=T2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \JM6zR^Ef  
Right & rt) const dh`s^D6Q>  
  { [T_[QU:A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aeUgr !  
} jdG2u p  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HSNj  
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。 G,!jP2S  
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。 ^slIR!L  
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。 LSc^3=X  
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。 8_!qoW@B  
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? ,nYa+e  
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: ?I^$35  
Bbs1U  
template < class Action > 0]7jb_n1  
class picker : public Action 6Sd:5eTEQ  
  { M,JwoKyg  
public : :G 5p`;hGo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K*j OrQf`  
  // all the operator overloaded o4p5`jOG@  
} ; #6\m TL4vg  
y_Lnk=Q ^  
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。 RL4|!HzR  
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: ra*|HcLD  
ks. p)F>]  
template < typename Right > _m?i$5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &6CDIxH{  
  { A[m?^vk q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \2 DED  
} Ne+Rs+~4  
#d %v=.1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > vxPE=!|  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ?VotIruR  
/E<Q_/'Z  
template < typename T >   struct picker_maker F'[Y.tA ,#  
  { aQ(P#n>a2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d3rjj4N"z  
} ; aU;X&g+_)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S*G^U1Sc+  
  { E|9`J00  
typedef picker < T > result; =)+^y}xb  
} ; (.N n|lY<i  
12#yHsk  
下面总的结构就有了: O:GPuVb\  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 fGV'l__\\  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 9<rs3 84  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]vf_4QW=  
至此链式操作完美实现。 OSO MFt  
m&=Dy5  
t }4  
七. 问题3 b)IQa,enH  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 #L!`n )J"  
Ec<33i]h*p  
template < typename T1, typename T2 > UucX1%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r8YM#dF  
  { m<j;f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >uZc#Zt  
} k 76<CX  
CP9Q|'oJ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: u^SInanw  
C1f$^N  
template < typename T1, typename T2 > K@n-#  
struct result_2 m#WXZr  
  { ep3VJ"^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Yz2N(g[  
} ; -l}"DP _  
S}Wj.l+F  
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? h(kPf ]0  
这个差事就留给了holder自己。 wclj9&k  
    jl}9R]Y_2  
|(tl a_LE  
template < int Order > "\Dqtr w  
class holder; -,*m\Fe}  
template <> DW,ERQ^  
class holder < 1 > {w3<dfJ  
  { lmcgOTT):  
public : XPrnQJ  
template < typename T > `&x>2FJ  
  struct result_1 Y*9vR~#H  
  { 3>3t(M |  
  typedef T & result; rhOxy Y0  
} ; 7p'pz8n`X  
template < typename T1, typename T2 > nT:<_'!  
  struct result_2 M3UC9t9]  
  { J0k!&d8  
  typedef T1 & result; Tr>_R%bK  
} ; T] H 'l  
template < typename T > V1Ft3Msq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hy#nK:B  
  { ,^ ,R .T  
  return (T & )r; x2fqfrr_]  
} "PTEt{qn  
template < typename T1, typename T2 > f8K0/z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &b:y#gvJ:  
  { z{BgAI,  
  return (T1 & )r1; GNHXtu6  
} uUp>N^mmVH  
} ; g3'dkS!  
PfYeV/M|  
template <> ]4c*Nh%8  
class holder < 2 > "MzBy)4Q  
  { H;a) `R3  
public : D dwFKc&  
template < typename T > ,b^jAzow  
  struct result_1 30w(uF  
  { -h|[8UG^b  
  typedef T & result; |4BD  
} ; oJ5n*[qUI  
template < typename T1, typename T2 > {7X9P<<L7  
  struct result_2 'p!&&.%  
  { $bpu  
  typedef T2 & result; pIrL7Pb0  
} ; Q+a&a]*KL^  
template < typename T >  7a_u=\,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SsMs#C8u%  
  { ,,j >2Ts  
  return (T & )r; /w6'tut  
} $&, KZ>  
template < typename T1, typename T2 > <aF B&Fm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const , DuyPBAms  
  { W4qT]m  
  return (T2 & )r2; F{ 4k2Izr  
} `\z )EoI  
} ; ~|~2B$JeV  
lGT[6S\as  
Zl# ';~9W  
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> >。 (O:&RAkk7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :`BG/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7/]Ra  
}`0=\cKqn  
return l(i, j) = r(i, j); k;Qm%B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b:O_PS5h  
\qW^AD(it<  
  return ( int & )i; T|$tQgY^  
  return ( int & )j; l9%ckC*q  
最后执行i = j; b H5lLcdf  
可见,参数被正确的选择了。 B|^=2 >8s  
P"Q6wdm  
dZkKAK:v  
+sZY0(|K8  
FD~uUZTM  
八. 中期总结 #Wl9[W/4  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ~r})&`5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 AKLFUk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y!c7P,cZ+3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `} 'o2oZnG  
%dd B$(  
1,P2}mYv  
&F0>V o  
P 2x.rukT|  
xOxyz6B\  
九. 简化 +:C.G[+  
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。 Qdc#v\B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FgP{  
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: +*qTZIXj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y,4?>:39J  
  +-*/&|^等 K.?S,qg  
2. 返回引用。 {A MAQ  
  =,各种复合赋值等 A$zC$9{0I  
3. 返回固定类型。 ?56;<%0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s<C66z  
4. 原样返回。 p)Ht =~  
  operator, Ba%b]vp  
5. 返回解引用的类型。 DoeE=X*`k  
  operator*(单目) T-oUcuQB  
6. 返回地址。 "Q.C1#W}.  
  operator&(单目) ]K5j(1EN  
7. 下表访问返回类型。 68qCY  
  operator[] ,0,& L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?[5_/0L,=  
  operator<<和operator>> up?S (.*B  
FSZ :}Q  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 y>J6)F =  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pug;1UZ  
!r*JGv=  
template < typename Left > aHle s5   
struct value_return sPX~>8}|VP  
  { ]INt9Pvqm  
template < typename T > 2-duzc  
  struct result_1 {4R;C~E8  
  { >o"0QD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?,Wm|xY  
} ; UPuG&A#VV  
&:C(,`~  
template < typename T1, typename T2 > 6se[>'5  
  struct result_2 G>2: WQ/  
  { 'Hq#9?<2M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tF!C']  
} ; gln X C  
} ; ^S(["6OJ(  
.X4UDZQg  
y 0fI7:e3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j4D`Xq2 X  
Zr!CT5C5  
下面我们来剥离functor中的operator() te3\MSv;O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d^aLue>g;+  
=fK F#^E@  
return l(t) op r(t) LgSVEQb6\|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <qxqlEQT  
return op l(t) s(Fxi|v;  
return op l(t1, t2) S#ud<=@!9  
return l(t) op 1 u~.^O}J  
return l(t1, t2) op {*qz<U >  
return l(t)[r(t)] HqA~q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?trqe/  
2C &l\16  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: o2riy'~  
单目: return f(l(t), r(t)); aD?ySc}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5[$Tpn#K7  
双目: return f(l(t)); XV<{tqa  
return f(l(t1, t2)); } qr ,  
下面就是f的实现,以operator/为例 IqjH  
G]>P!]  
struct meta_divide 5AAPtZ\lH  
  { <K~mg<ff$  
template < typename T1, typename T2 > YjeHNPf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) PKNpR  
  { ddeH-Z  
  return t1 / t2; uI&<H T?  
} IlP@a[:_  
} ; 0p \,}t\E  
wArtg'=X  
这个工作可以让宏来做: 5sF?0P;ln  
jE, oEt O;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  .Aa(  
template < typename T1, typename T2 > \ _dw6 C2]P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; EAnw:yUV(  
以后可以直接用 l*4_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) CEb al\R  
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 6%UhP;(  
(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。。。) I/w=!Ih  
pS<j>y  
cvv(OkC  
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 Iqm QQ_KH  
y{uN+QS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vEb_z[gd  
class unary_op : public Rettype 9|LV x3]  
  { 2sqNTuO6,|  
    Left l; gPM<LO`;i  
public : )XL}u4X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @D&}ZV=J  
dpcFS0  
template < typename T > 0RGSv!w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J*'#! xIa  
      { "( P-VX  
      return FuncType::execute(l(t)); D4CiB"g3*  
    } :k.C|V!W  
Nm=\~LP90  
    template < typename T1, typename T2 > D|R,$ v:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [H2"z\\u  
      { O'<cEv'B*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); g_t1(g*s  
    } SAw. 6<Wy-  
} ; l?LP:;S  
_0]{kB.$_  
B[6y2+6$0  
同样还可以申明一个binary_op .6nNqGua1  
C Ejf&n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > = ^A/&[&31  
class binary_op : public Rettype z>./lu\  
  { +oMe\wYR$r  
    Left l; q`DilZ]S  
Right r; h$y0>eMWs  
public : s+yX82Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  } h0 )  
O E56J-*}x  
template < typename T > 7|eD}=jy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 00)=3@D  
      { jZvQMW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8g CQ0w<  
    } P~"`Og+  
$s-HG[lX[  
    template < typename T1, typename T2 > \+B+M 7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q:~>$5Em5  
      { 9&uWj'%ia  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (VzabO  
    } `^7ARr/  
} ; LlfD>cN  
DsP FB q  
?~>#(Q  
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 (qM(~4|`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =W~K_jE5lo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w %sHA  
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。 ;^j 2>Azn  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]B"YW_.x2  
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。。。 5+[`x ']l  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5U^  
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) 406.6jmv  
下面是修改过的unary_op _U`_;=(  
1"Z61gXrz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gM<*(=x'  
class unary_op $'2yPoR  
  { p;VHg  
Left l; L3g}Z1<!$  
  s!d"(K9E  
public : 4d*=gy%  
Jj$N3UCg7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ch%-Cg~%  
~~_!&  
template < typename T > ;w_f^R #  
  struct result_1 eQUm!9)  
  { C4jq T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,mE*k79L6  
} ; P`K?k<  
&91U(Go  
template < typename T1, typename T2 > k*8 ld-O  
  struct result_2 HjO-6F#s  
  { u~9gR@e2{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S>oQm  
} ; FM3DJ?\L-  
J c~{ E  
template < typename T1, typename T2 > W1 qE,%cx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^&W(|R-,J&  
  {  {u}Lhv  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K 9X0/  
} V@xlm h,  
Nuw_,-h  
template < typename T > |oSx*Gh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3 UBg"1IC  
  { {T]^C  
  return OpClass::execute(lt(t)); : _>/Yd7-&  
} b'N(eka  
9cu0$P`}5  
} ; 4ISZyO=  
Z~VSWrw3  
gt1W_C\  
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 wY`yP!xO  
好啦,现在才真正完美了。 ad1%"~1  
现在在picker里面就可以这么添加了: $Y!$I.+  
q+/c+u?=^  
template < typename Right > W7a aL  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1{sfDw[s  
  { /OpVr15  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4q`$nI Bi  
} (\ze T5  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 P-?ya!@"  
y/ #{pyJ  
J0e~s  
RfMrGC^?  
(P-Bmu!s  
十. bind {:VUu?5-t;  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 szY=N7\S*  
先来分析一下一段例子 S[bFS7[  
j#TtY|Po  
+K3SAGm  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /=zzym~<>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S?bG U8R5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]8|cV GMa  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 eUyQSI4A  
我们来写个简单的。 \k{UqU+s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e>Vr#a4  
对于函数对象类的版本: 2[W1EQI  
t$sL6|Ww}o  
template < typename Func > S?W!bkfn  
struct functor_trait G &'eP  
  { Xi]WDH \  
typedef typename Func::result_type result_type; i>n.r_!E  
} ; s^X(G!V{c  
对于无参数函数的版本: btC 0w^5  
f((pRP   
template < typename Ret > f3>8ZB4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @iZ"I i&+  
  { Cz2OGM*mz?  
typedef Ret result_type; *uAsKU  
} ; GUJaeFe  
对于单参数函数的版本: Y!VYD_'P  
O'~c;vBI  
template < typename Ret, typename V1 > J Cu3,O!q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > smpz/1U  
  { YEZd8Y  
typedef Ret result_type; v(v Lk\K7  
} ; *TpzX y  
对于双参数函数的版本: :>U2yI  
"x. |'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > LLn,pI2fL{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $'I+] ;  
  { '2u(fLq3h  
typedef Ret result_type; xS) njuq4  
} ; }t tiL  
等等。。。 [TAW68f'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,O@x v  
AnV\{A^  
template < typename Func > h 7feZ_  
struct func_return IR(6  
  { o0Z(BTO  
template < typename T > +?[ ,y  
  struct result_1 78v4c Q Y  
  { LFsrqdzJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U!E   
} ; i2ap]  
4WV'\R+m  
template < typename T1, typename T2 > W ?;kMGW-  
  struct result_2 #On EQ:  
  { lP>}9^7I!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Vy-EY*r|  
} ; 8Z TN  
} ; r)P^CZm  
;}!hgyq  
g">E it*[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =Rl?. +uE  
), >jBYMJ  
template < typename Func, typename aPicker > 7 tOOruiC  
class binder_1 |s&jWM$  
  { <$#b3F"I  
Func fn; (U"Ub;[7  
aPicker pk; Y}_J@&:  
public : WPBn?vb0<  
HS{a^c%  
template < typename T > W]!{Y'G  
  struct result_1 re9*q   
  { Q:I2\E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {shf\pm!o  
} ; 6#S}EaWf  
i5  x[1  
template < typename T1, typename T2 > `T H0*:aI  
  struct result_2 Wq_#46P-  
  { S^,1N 4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I#0WN  
} ; W+3ZuAP\n  
FgILQ"+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yoKl.U"&  
usb.cE3 z  
template < typename T > \\80c65-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jd9GueV*(  
  { -LF0%G  
  return fn(pk(t)); +u1meh3u  
} h_K(8{1  
template < typename T1, typename T2 > 49%qBO$R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5BvCP   
  { P q\m8iS,w  
  return fn(pk(t1, t2)); Mp:/[%9Fi  
} ?Z-(SC  
} ; / ,3,l^kZ  
G=lcKtMdg  
Hl"qLrb4  
一目了然不是么? dmHpF\P5f  
最后实现bind r<]Db&k   
M)Iu'  
aRBTuLa)fo  
template < typename Func, typename aPicker > }`g:) g J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [KA&KI^hF  
  { 7 jq?zS|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5Xn+cw*  
} 'p=5hsG  
fsU6o4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G% wVQ|1  
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。 7XKPC+)1ya  
Vv=/{31  
十一. phoenix AV0m31b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %T]NM3|U  
IwC4fcZX6  
for_each(v.begin(), v.end(), 0be1aY;m&  
( 8spoDb.S  
do_ pkjf5DWp  
[ I@VhxJh  
  cout << _1 <<   " , " iB[>uW  
] tlw$/tMa  
.while_( -- _1), ]>R|4K_  
cout << var( " \n " ) `ReTfz;o  
) QJc3@  
); ~b+TkPU   
 zk8 o[4  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: B .p&,K  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (~F{c0 \C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O5HK2Xg,C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V5y8VT=I  
hC ^|  
p<1z!`!P  
template < typename Cond, typename Actor > _@CY_`a  
class do_while ;Ee!vqD2  
  { u.( WW(/N  
Cond cd; QFOmnbJg  
Actor act; 5mB%Xh;bg  
public : #L}Y Z  
template < typename T > uGm~ Oo  
  struct result_1 ^R* _Q,o#  
  { Bq~!_6fB  
  typedef int result_type; {UpHHH:X#  
} ; m1x7f% _  
 ,lX5-1H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} VuqN)CE^Uq  
OU;R;=/]  
template < typename T > >$,A [|R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &V7@ TZ  
  { .'o<.\R8  
  do &V5[Zj|]  
    { f}q4~NPn-  
  act(t); ,]?Xf >  
  } H.EgL@;mb  
  while (cd(t)); :USN`"  
  return   0 ; *Dr-{\9  
} 12 HBq8o  
} ; `]^0lD=eI  
jf0D  
~m^.&mv3/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~ZeF5  
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。 (9:MIP  
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。 6@pP aq6  
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。 xW@y=l Cu  
下面就是产生这个functor的类: J2cqnwUV  
Wz)O,X^  
0yW#).D^b  
template < typename Actor > n:JWu0,h  
class do_while_actor cW B>  
  { m1@ste;$W  
Actor act; dz fR ^Gv  
public : TWF6YAQ m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RAMkTS  
x)eYqH~i  
template < typename Cond > @y%4BU&>0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K_/8MLJQ  
} ; $qkV u  
s%h|>l[lKT  
0r?975@A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 P7GuFn/p~2  
最后,是那个do_ zbHNj(~  
q) %F#g  
"Y(stRa  
class do_while_invoker yl|?+  
  { MhMY"bx8  
public : )cA#2mlS'1  
template < typename Actor > Jy&O4g/'5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [{.e1s<EK  
  { Q 6djfEN>  
  return do_while_actor < Actor > (act); f,:SI&c\  
} D<}z7W-  
} do_; >hqev-   
noY~fq/U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m~;fklX S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ay7I_" %  
最后来说说怎么处理break和continue }*.S=M]y$  
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。 e~tgd8a2a  
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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