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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0I.KHIB k  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (}39f  
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, Kzrd<h]`)  
uP* kvi:e  
RxqNgun@  
)c4tGT<  
  class filler ;0Z-  
  { 5[4wN( )  
public : qHub+"2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -*k2:i`  
} ; &za }TH m  
<J<"`xKL  
K80f_ iT 5  
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: +KbkdY Z  
b,^ "-r  
TO.b- ;  
R$awo/'^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); i3 eF_  
_-C/s p^   
G*4I;'6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c K\   
x eFx!$3  
ee? d ?:L  
[P+kQBL pL  
二. 战前分析 P4#i]7%  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \1Y|$:T/  
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 kf'(u..G  
ESB^"|9  
&)OI!^ (  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zye04&x9k  
  /* --------------------------------------------- */ "Ol:ni1  
vector < int *> vp( 10 ); zwV!6xG  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \ UrD%;sq  
/* --------------------------------------------- */ 08xo_Oysq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?XY'<]o E  
/* --------------------------------------------- */ KdkL_GSLT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U3N d\b'0  
  /* --------------------------------------------- */ 7<)H?;~;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )xy>:2!#Y  
/* --------------------------------------------- */ 2 H%lN`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,y]-z8J  
v)Y)tu>  
#ELe W3 S}  
b\0>uU  
看了之后,我们可以思考一些问题: B2kZ_4rB  
1._1, _2是什么? fx|d"VF[  
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。 t}k:wzZ@  
2._1 = 1是在做什么? b@CjnAZ  
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。 f,yl'2{  
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。 dE"_gwtX  
uaO.7QSwN  
w8X5kk   
三. 动工 y-26\eY^P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l+6c|([  
8e-nzc,]  
A8.noV  
6m$X7;x}  
template < typename T > <KX9>e  
class assignment LY0f`RX*&  
  { 9HJYrzf{%  
T value; oH w!~ c7  
public : y>=YMD  
assignment( const T & v) : value(v) {} uMDd Zj&  
template < typename T2 > H/{@eaV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MZ}0.KmaZ  
} ; Bg),Q8\I  
^mq(j_E.  
-7&ywgxl  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )'m;a_r`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }@HgFM"  
ei4LE XQ16  
U^KWRqt  
!!Ww#x~k$[  
  class holder T!]rdN!  
  { 2vpQ"e- A  
public : RK.lz VaY  
template < typename T > iz=cjmV?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const '/<\X{l8  
  { "a2|WKpD  
  return assignment < T > (t); 4vbGXb}!  
} lOcFF0'  
} ; 8?82 p  
HK :K~h  
lPR^~&/  
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: KS8@A/f  
i@+m<YS:2>  
  static holder _1; )tBz=hy#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _p8u &TZ  
0s-K oz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nnn\  
而不用手动写一个函数对象。 Z$J-4KN  
4}DFCF%B  
_OG9wi(Fpx  
)yyH_Ax2  
四. 问题分析 [lML^CYQ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ZY,$oFdsi  
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。 'l(s)Oa{M:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 zI[<uvxzW`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /lR*ab  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8a*&,W  
1av#u:jy~>  
五. 问题1:一致性 JL4E`  
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?| C:No ^nH>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zV}:~;w  
~E 6sY  
struct holder eikZ~!@  
  { eW 4[2Q  
  // Z&>Cdgt*  
  template < typename T > ?u#s?$Y?  
T &   operator ()( const T & r) const K9ia|2f  
  { >N al\  
  return (T & )r; wL~A L  
} oF$#7#0`;8  
} ; jywS<9c@  
3!F^ vZ.  
这样的话assignment也必须相应改动: G~y:ZEnN[  
OB9E30  
template < typename Left, typename Right > &S xF"pYV  
class assignment Zq&'a_  
  { K 3\a~_0  
Left l; +%TgX&a  
Right r; _'w:Sx?d7  
public : ,EHLW4v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0?ab'vYcp  
template < typename T2 > Jvc<j:{^w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vWmp ?m  
} ; tW~kn9glZ  
M-].l3  
同时,holder的operator=也需要改动: h._eP.W`  
\%r0'1f  
template < typename T > d:iJUVpr  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w/ ~\NI  
  { ;+ C$EJw-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); GXm#\)  
} >"IG\//I  
ym5@SBqIx  
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。 ASov/<D_q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0p[k7W u  
:%9R&p:'ar  
return l(rhs) = r; P !f{U;B  
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。 \mLEwNhRY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `W}pA mhj  
F(.`@OO  
template < typename Tp > oUsfO-dET^  
class constant_t 7:F0?l*  
  { EGI$=Y  
  const Tp t; _R(ZvsOZ  
public : .lj5pmD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :vIJ>6lIR  
template < typename T > <w}^Z}fpk&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .!<yTh  
  { p4IyKry,  
  return t; ,j>FC j>  
} @7"n X  
} ; 9=$ pV==  
JAKs [@:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3mofp`e  
下面就可以修改holder的operator=了 nygGI_[l  
(M|DNDM'd  
template < typename T > Q?T+^J   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (KN",u6F  
  { jNx{*2._r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Hd;NvNS  
} qbSI98r w  
C3^3<  
同时也要修改assignment的operator() } *) l  
&Y@),S9  
template < typename T2 > SVwxK/Fci  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DM v;\E~D  
现在代码看起来就很一致了。 zmZU"eWp)  
p:b{>lM  
六. 问题2:链式操作 qF^P\cD  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 HOu$14g  
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。 h #gI1(uL  
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。 KsTGae;ds  
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。 q p}2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HfH+U&  
 1H.;r(c  
template < typename T > ~]no7O4  
struct result_1 ^W=hs9a+F  
  { /L2ZI1v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; KM )MUPr  
} ; cXt&k  
|1 qrU(  
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: !XjZt  
<t!0{FJ  
template < typename T > %"c;kvw  
struct   ref Mu:zWLM*M  
  { ?r(vXq\  
typedef T & reference; &S*{a  
} ; |O)ZjLx  
template < typename T > B>'J5bZsw  
struct   ref < T &> mpD.x5jm<  
  { h`! 4`eI  
typedef T & reference; GGwwdB\x'  
} ; U~sC%Ri-@U  
!7~4`D c6U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %.Btf3y~  
2vB,{/GXP  
template < typename T > GD}rsBQNkJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .e5@9G.jb  
  { B!`.,3  
  return l(t) = r(t); ]3|h6KWq  
} Pl|I{l*o(`  
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。 R~A))4<%%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3ONWu  
i@P= *lLD  
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 "Ltp]nCR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &<#1G u_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,0HID:&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 jX'pUO  
最后的布局是: @|<nDd{2  
                Add %vf;qVoA~  
              /   \ PDc4ok`)  
            Divide   5 $=>:pQbBVX  
            /   \ B^/Cx  
          _1     3 0Z((cI\J  
似乎一切都解决了?不。 . P 44t  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 HW_2!t_R  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 _{^F8  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: -KbO[b\V  
8Dxg6>  
template < typename Right > ( Ygy%O%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *3RD\.jPX  
Right & rt) const liB~vdqj  
  { ^cW{%R>XY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =$~x]  
} xzMpTZQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2.j0pg .  
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。 ;CL^2{  
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。 p8F$vx4,  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 V^.Z&7+E`_  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 2&s(:=  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? T|oDJ]\J  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /YwwG;1  
26zif  
template < class Action > uGlz|C  
class picker : public Action M>RLS/r>d  
  { 23;\l   
public : eon(C|S7eK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Z^A(Q>{e  
  // all the operator overloaded }EfRYE$E  
} ; ou|3%&*"  
b[n6L5P5m2  
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。 @ohJ'  
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: '@hnqcqXq  
A-\n"}4  
template < typename Right > JZyEyN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const D 5Z7?Y  
  { rY6bc\?`x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {[H#lX 4  
} :^QV,d<C  
rA_r$X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _cfAJ)8=  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 lg (>n&  
kmfz.:j{  
template < typename T >   struct picker_maker =>TXo@rVN  
  { sh<JB`^$(?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8p~[8}  
} ; t nmz5Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ac4dIW{$3  
  { NlG!_D"(y  
typedef picker < T > result; aI\ >=*HF  
} ; ok&v+A  
}2?-kj7  
下面总的结构就有了: Si#XF[/  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 _{i- .;K  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 99q$>nx,w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,n5 [Y)  
至此链式操作完美实现。 Zr\G=0`  
1-4*YrA  
9Cb>J  
七. 问题3 Me,AE^pgL'  
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。 /8(t:  
IP 1{gMG  
template < typename T1, typename T2 > Ce3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uUG&At  
  { V SH64  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); FRE${~Xd  
} ?=Z0N&}[  
q*>|EJR^Rw  
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: A56aOI=  
xaSiG  
template < typename T1, typename T2 > E[_-s  
struct result_2 MES|iB  
  { I1Gk^wO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0jefV*3qpB  
} ; '-X913eG!  
j7&0ckN&G  
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? MdNV3:[\  
这个差事就留给了holder自己。 oxqD/fY  
    dG]s_lb9H  
kmL~H1qd  
template < int Order > +Mh9Jf  
class holder; {[B`q  
template <> TH}+'m  
class holder < 1 > ?K?v64[  
  { 3D7phq>.q  
public : 6sRKbp|r7  
template < typename T > h<2O+"^  
  struct result_1 <~qhy{hRn  
  { 9_S>G$9D  
  typedef T & result; |a Ht6F  
} ; W r;?t!  
template < typename T1, typename T2 > p>]2o\["  
  struct result_2 &5wM`  
  { R_DZJV O  
  typedef T1 & result; oG;;='*  
} ; V$ss[fX  
template < typename T > b<rJ@1qtJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3UX})mW  
  { -@_V|C'?  
  return (T & )r; A|U_$!cLZ  
} D3%`vq u&  
template < typename T1, typename T2 > vo DTU]pf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'roZ:NE  
  { x-{awP  
  return (T1 & )r1; *[_>d.i  
} AU +2'  
} ; ! =c&U.B  
{utIaMb]&v  
template <> nK9A=H'Hc  
class holder < 2 > 6|:]2S  
  { !23#Bz7  
public : Y|iALrx  
template < typename T > PUViTb  
  struct result_1 nMHs5'_y  
  { $.@)4Nu!_  
  typedef T & result; jlZW!$Iq  
} ; Ot} E  
template < typename T1, typename T2 > sj@'C@oK  
  struct result_2 V<!E9/4rS  
  { /\9X0a2h|E  
  typedef T2 & result; l;g8_uyjv7  
} ; sf5koe  
template < typename T > az]S&\i7T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ='cr@[~i  
  { 4RqOg1  
  return (T & )r; DNaU mz  
} 7L:$Amb_F  
template < typename T1, typename T2 > ;-d :!*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o5FBqt  
  { obE_`u l#  
  return (T2 & )r2; 93d ht  
} B6b {hsO  
} ; [sY>ac  
`QlChxd  
0 .dSP$e  
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> >。 r`L$[C5I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <vV?VV([  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8Mq] V v  
U:`g12  
return l(i, j) = r(i, j); `?VB)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) oY{r83h{  
h&vq}  
  return ( int & )i; |f~p3KCfV  
  return ( int & )j; (k..ll p~  
最后执行i = j; J,E'F!{  
可见,参数被正确的选择了。 h^5'i} @u  
Ui46 p  
"rr,P0lgX  
|!)3[<.  
g9;}?h  
八. 中期总结 }_L@CpG  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: v:<UbuJw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 KPUc+`cN%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0%^m  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4+`<'t]Q  
+S:(cz80V  
SL/ FMYdd  
O(otI-Lc  
!58-3F%P  
mYN|)QVKy  
九. 简化 Cj}1 )qWq  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @W^A%6"j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6;GL>))'  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 4y+] V~p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7@m  
  +-*/&|^等 M>~jLu0@  
2. 返回引用。 LRv-q{jP;  
  =,各种复合赋值等 CBTa9|57  
3. 返回固定类型。 q7wd96G:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d]k >7.  
4. 原样返回。 |YQ:4'^"  
  operator, VWG#v #o  
5. 返回解引用的类型。 %9=^#e+pE  
  operator*(单目) Au" [2cG  
6. 返回地址。 x 1$tS#lS  
  operator&(单目) u[^(s_  
7. 下表访问返回类型。 ?iUAzM8  
  operator[] 8KW}XG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L;'+O u  
  operator<<和operator>> ZSMOq4Y 9  
%u43Pj  
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。 [Qv%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: c`y[V6q9  
2ZB'WzH.X  
template < typename Left > -[x^z5Ee`  
struct value_return _'dsEF  
  { ){")RrD(  
template < typename T > y8wOJZ<K  
  struct result_1 ^;$f-e  
  {   ]5'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "S^;X @#v  
} ; h]c-x(+  
>ea<6&!Ee  
template < typename T1, typename T2 > WFg'G>*  
  struct result_2 kN;l@>  
  { *Rj>// A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (9$/r/-a  
} ; 8sg8gBt  
} ; . dVo[m;  
QKbX^C  
)D@1V=9,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait BJk\p.BVN  
6A/Nlk.  
下面我们来剥离functor中的operator() Zcz)FP#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L$@^EENS  
6$b"tdP  
return l(t) op r(t) p(~>u'c  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +8Zt<snG  
return op l(t) q=}Lm;r  
return op l(t1, t2) j 46f Q  
return l(t) op c:51In|~{C  
return l(t1, t2) op GOa](oD}  
return l(t)[r(t)] M0x5s@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o 1#XM/Z  
sN 7I~  
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: _4rb7"b1  
单目: return f(l(t), r(t)); L;5j hVy  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); co<){5zOT  
双目: return f(l(t)); T8ZBQ;o  
return f(l(t1, t2)); FymA_Eq  
下面就是f的实现,以operator/为例 OgS6#X  
qw0tw2|  
struct meta_divide z(>{"t<C  
  { #v')iR"  
template < typename T1, typename T2 > {`KgyC W:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =6j  5,  
  { 91%+Bf()J6  
  return t1 / t2; q[1H=+  
} 1U~AupHE  
} ; -Z<e`iFQS  
n@5pS3qZ  
这个工作可以让宏来做: brNe13d3~"  
V@8 4Cb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u sR19_E-  
template < typename T1, typename T2 > \ z>&Py(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #:vosVqG  
以后可以直接用 WMZa6cH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) HQaKG4Z  
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 [lQp4xgxi  
(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。。。) ,ye>D='  
%g0"Kj5  
HHCsWe-  
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 Fx0K.Q2Y0  
1B6Go  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +fAAkO*GP  
class unary_op : public Rettype . %tc7`k8  
  { ).N}x^  
    Left l; 8:L%-  
public : S]9:3~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} phbdV8$L  
t_3)}  
template < typename T > y*\ M7}](  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X&^t 8  
      { \H<'W"  
      return FuncType::execute(l(t)); eOD;@4lR  
    } }9:\#  
}&rf'E9  
    template < typename T1, typename T2 > fbwo2qe@K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6}x^ T)R  
      { `wB(J%w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); e1}h|HL j  
    } f>waF u-  
} ; {;Mcor3  
.+ai dWd  
8 8pz<$  
同样还可以申明一个binary_op (Y, @-V  
11X-X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "KW\:uc /  
class binary_op : public Rettype QCa$<~c  
  { >efYpd#^  
    Left l; //Hn[wEOh  
Right r; -YA1Uk  
public : \0(QO8.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mV`Z]-$$i  
# u^FB  
template < typename T > *ta|,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sTeL4g|%{  
      { cm-cwPAh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Si6%6rAhj  
    } -Qiay/tlu  
<R*.T)Z1  
    template < typename T1, typename T2 > ~Rk6@&ZS}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HHWB_QaL  
      { ;'}1   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iIcO_ZyA  
    } "] kaaF$U%  
} ; V`S6cmwdc\  
GZXUB0W\@)  
l K}('7\  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 +X cB5S>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F{]dq/{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &Zd{ElM  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +S^Uw'L$=T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T"in   
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。。。 2Ev~[Hb.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rbO9NRg>  
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) ,U],Wu)  
下面是修改过的unary_op 7AV!v`  
o`M7:8G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =6ZZ/+6b  
class unary_op 2[r#y1ro  
  { `cy_@Z5A  
Left l; =MB[v/M59w  
  4@/[aFH  
public : |M)'@s:  
;5PXPpJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fg*IHha  
'F5&f9 A  
template < typename T > o" &7$pAh  
  struct result_1 *]W{83rXQ  
  { ,kpk XK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yJppPIW^  
} ; jC@$D*"J  
XcR2]\  
template < typename T1, typename T2 > XBF#ILJ  
  struct result_2 2%. A{!  
  { a+uSCs[C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^UEI`_HO0  
} ; crz )F"  
aVNRhnM  
template < typename T1, typename T2 > rs]%`"&=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k_ UY^vz.  
  { c/^} =t(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i`z1if6O  
} ^Q pP'  
Xg^`fRg =T  
template < typename T > ;;2XLkWu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ZweP$l  
  { plh.-"   
  return OpClass::execute(lt(t)); W.r0W2))(  
} `J'xVq#O  
~-.}]N+([  
} ; re2M!m6k5  
FDbb/6ku  
X#EMmB!  
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 WldlN?[j  
好啦,现在才真正完美了。 F@1~aeX-  
现在在picker里面就可以这么添加了: n;@PaE^8=  
Ur6UE2   
template < typename Right > P(l$5x]g,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %YkJ A:  
  { "9'~6b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); r{!]` '8  
} Dq/_^a/1  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 x4r8^,K3Zn  
`O?Kftv*  
c@wSv2o$  
P"Lk(gY  
twv|,kM  
十. bind = NHuj.  
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。 2BZYC5jy  
先来分析一下一段例子 jfP2n5X83  
 J -tOO  
#tg,%*.s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dw#K!,g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }Qyuy~-&^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~P8 6=Vw  
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。 ^,*ED Yz  
我们来写个简单的。 ` Fnl<C<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m5m}RWZ#  
对于函数对象类的版本: B>Tfyo  
UF0W%Z  
template < typename Func > ,n<t':-  
struct functor_trait \UA\0p  
  { }(k#,&Fv`  
typedef typename Func::result_type result_type; TUHm.!+a  
} ; h sG~xRA\  
对于无参数函数的版本: @ 32~#0a  
3*)<Y}Tc  
template < typename Ret > w^OV;gp  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Y)#x(s?t  
  { GKT2x '(e  
typedef Ret result_type; Fa<>2KkOr  
} ; W!vN (1:(  
对于单参数函数的版本: wNo2$>*  
Q6blX6DWU  
template < typename Ret, typename V1 > =^8*]/k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Zk,` Iq  
  { %LyZaU_sB  
typedef Ret result_type; O AJGwm  
} ; !"1}zeve  
对于双参数函数的版本: B7 PkCS&X  
\|e>(h!l;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `_%U K=m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _gU:!:}  
  { p]h;M  
typedef Ret result_type; i7$4i|  
} ; 9{[I|  
等等。。。 TL&`Ywy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Vw-,G7v&E  
,LI$=lJ@  
template < typename Func > Z|3 fhaT  
struct func_return (-S<9u-r  
  { mm}y/dO~}  
template < typename T > be?>C 5  
  struct result_1 ],`xd_=]=  
  { 7egE."  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aa|u *afWQ  
} ; UWU(6J|Fk  
q4u,pm,@  
template < typename T1, typename T2 > m=Mb'<  
  struct result_2 0s9-`nHen|  
  { y7CC5S ?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5k:SD7^b  
} ; CD^C}MB  
} ; k;5$]^x  
TF]bmM})0  
l5h+:^#M5c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ')R+Z/hG.  
SEfRU`  
template < typename Func, typename aPicker > v C23  
class binder_1 D;nd_{%  
  { &f=O`*I'+!  
Func fn; ,LE15},  
aPicker pk; *y+N-uq  
public : I+oe{#:.  
m}UcF oaO  
template < typename T > o*MiKgQ&  
  struct result_1 u+/Uc:XK)  
  { '/OcJVSR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; epicY  
} ; Sp7VH+  
WCTmf8f  
template < typename T1, typename T2 > #B!| sXC  
  struct result_2 U g:  
  { awXK9}.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; agV z  
} ; uTShz3  
LC1WVK/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >jU25"XI[  
a8WWFAC[  
template < typename T > XF&_**0n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M(^_/ 1Z  
  {  )[S#:PP  
  return fn(pk(t)); vfd<qdi3p(  
} .@Lktc  
template < typename T1, typename T2 > 2tb+3K1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YQ$LU \:  
  { )3 I~6ar  
  return fn(pk(t1, t2)); O#<F"e;$  
} 3'Hz,qP  
} ; J9*i`8kU.  
ZEp>~dn;  
zfD@/kU  
一目了然不是么? 2 \<u;9  
最后实现bind y>#_LhTX-  
X"jL  
s{Og3qUy  
template < typename Func, typename aPicker > /F$E)qN7n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Pn,>eD*g  
  { {Rdh4ZKh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =@nE:uto]  
} 5DpvMhc_  
!kG|BJ$j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 naro  
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。 '3w%K+eJY  
5hHLC7tT9  
十一. phoenix 3ey.r%n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cL<,]%SkE  
bv;. 6C(T<  
for_each(v.begin(), v.end(), v.- r %j{I  
( e^<'H  
do_ gyQPQ;"H$2  
[ !4a#);`G  
  cout << _1 <<   " , " S"VO@)d  
] G|*&owJ  
.while_( -- _1), 67;6nXG0K  
cout << var( " \n " ) l^XOW- ;u  
) : ?}mu1  
); ,(RpBTV  
(wFoI}s  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 27+~!R~Yw  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor P5H_iH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]h#QA;   
那么我们就照着这个思路来实现吧: T, +=ka$  
 &1f3e  
v}J0j  
template < typename Cond, typename Actor > fP[S.7F+No  
class do_while 2FW"uYA;6  
  { 7|o!v);uR  
Cond cd; k*u6'IKi.4  
Actor act; \#PZZH%  
public : YV _ 7 .+A  
template < typename T > &"?99E>  
  struct result_1 =it@U/  
  { jXVvVv  
  typedef int result_type; ]61Si~Z  
} ; _R(9O?;q  
,J '_Vi  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0~EGrEt  
s3T7M:DM4  
template < typename T > [K@(,/$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c|d,:u#  
  { '7pzw>E=:  
  do U{KnjoS  
    { o*artMkG  
  act(t); v k= |TE  
  } oeZUd}P  
  while (cd(t)); HYmUD74FR  
  return   0 ; u|Oc+qA(  
} Yg?BcY\  
} ; tUuARo7#  
${E^OE  
A|,qjiEJCc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q lA?dXQ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 )Fp$ *]|  
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。 e/_QS}OA  
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。 pGfGGY>i%  
下面就是产生这个functor的类: #?k</~s6M`  
x N7sFSV@  
6:L2oW 6}{  
template < typename Actor > z@ J>A![m  
class do_while_actor yf;TIh%)=  
  { ahIDKvJ4  
Actor act; |V4<eF-0S  
public : mBJr*_p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wx[m-\  
 }JWkV1  
template < typename Cond > ^%!SKhRIK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ";7xE#jRk  
} ; ;c)( 'k<  
P;@j  
G@`ZDn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )[cuYH>  
最后,是那个do_ K3<A<&W_-  
_;U%`/T b  
=-_hq'il  
class do_while_invoker UX[s5#  
  { _G-y{D_S&  
public : Rj H68=n  
template < typename Actor > a??8)=0|}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const AC'_#nPL#  
  { ^a`3)WBv8  
  return do_while_actor < Actor > (act); dHTx^1  
} XXhN; -p  
} do_; n-xdyJD  
_'ebXrbZB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? AD^I1 ]2f  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yNEU/>]>2  
最后来说说怎么处理break和continue ~,oz hj0f/  
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。 Rzh.zvxTp  
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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