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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4`'BaUU(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /IQ-|Qkg  
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, NcY0pAR*  
Q17o5##x7  
W;AWO0+  
Q!A3hr$IF  
  class filler tEs[zo+DR-  
  { X-) ]lAP  
public : kBQenMm  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c%,6L<[  
} ; 3x;y}:wQa  
C9; X6  
`] dx%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: {p_vR/ yN  
#o |&MV_j  
# *aGzF  
tH|Q4C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A ** M"T  
f8_UIdM7  
FSZoT!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Rb>RjHo S  
nJ0eZBgB]  
Y`_X@Q  
+AC-f2  
二. 战前分析 'jlXLb  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 a>jI_)L  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 k)GuMw  
\f Fy$  
1?#p !;&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z?> y  
  /* --------------------------------------------- */ 5 Yibv6:3a  
vector < int *> vp( 10 ); KJ{F,fr+v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4JQ`&:?r  
/* --------------------------------------------- */ [q{Txe  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3 BhA.o  
/* --------------------------------------------- */ +mW$D@Pf  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  #=~1hk  
  /* --------------------------------------------- */ N~<}\0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); la{:RlW  
/* --------------------------------------------- */ oZcwbo8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]?^xc[  
6)2M/(  
|l\/ {F  
lJ1xx}k{U  
看了之后,我们可以思考一些问题: m~IWazj;A  
1._1, _2是什么? b2-|e_x  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +6Fdi*:  
2._1 = 1是在做什么? &)}:Y!qiu  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 >xMhA`l  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 eeTaF!W  
~I^[rP~  
X ^ ]$/rI)  
三. 动工 yl+)I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K[yJu 4  
@X><lz  
34M.xB   
7,VWvmWJex  
template < typename T > bh6wI%8H  
class assignment W%ZU& YBc  
  { l*MUDT@M8\  
T value; W ]MJ!4  
public : qvT+d l3#[  
assignment( const T & v) : value(v) {} }Fe{s;  
template < typename T2 > 9nAK6$/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QN8Hz/}\  
} ; H D ^~4\%  
={vtfgxl  
&UH z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;mKU>F<V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Im1qWe  
>w#3fTJ  
.vF< 3p|  
]=VI"v<X  
  class holder 9s6lt#?b  
  { [|O6n"'  
public : {+mkXp])R  
template < typename T > \@" . GM%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XFAt\g  
  { -"fq34v  
  return assignment < T > (t); CKw)J}z  
} o5@P>\ u>  
} ; lXy@Cf  
vszAr( t  
^`5Yxpz  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Nmq5Tv  
mzR @P$:36  
  static holder _1; d"a7{~l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7%}}m&A7h  
vXZz=E AH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z"KuS  
而不用手动写一个函数对象。 MpvA--  
!h(0b*FUJ  
UimZ/\r  
~?+m=\  
四. 问题分析 =9MH  
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。 m;1 exa  
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。 o*BI^4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5i&V ~G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rmoEc]kt]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2 ~'quA  
%K,,Sl_  
五. 问题1:一致性 v@SrEmg  
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?| [cs8/Q8+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @(?d0xCg  
g o Z#  
struct holder `W S  
  { L,GtIZkE  
  // H;L&G|[  
  template < typename T > y_r6T XnGL  
T &   operator ()( const T & r) const X*) :N]  
  { }#^F'%zf  
  return (T & )r; a-5$GvG  
} `t2! M\)  
} ; 0R%58,R  
x"T^>Q  
这样的话assignment也必须相应改动: ?OdA`!wE  
\Nyxi7  
template < typename Left, typename Right > "& |2IA  
class assignment ] 6B!eB !  
  { |{"7/~*[  
Left l; !A0bbJ  
Right r; ~`f B\7M  
public : h:90K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :AGQkJb  
template < typename T2 > Im#$iPIvT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ir?9{t/()  
} ; Ip-jqN J~  
i*>yUav"  
同时,holder的operator=也需要改动: @h3)! #\ N  
'm:B(N@+  
template < typename T > [AwE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !d_A?q'hN  
  { c:TP7"vG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !IU*Ayg  
} dj]N59<  
6*Qpq7Ml  
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。 xb>+~59:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r"{1H  
5E=Odep`  
return l(rhs) = r; @]4s&;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 J n/=v\K@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: nVD YAg'  
rJwJ5U  
template < typename Tp > [X]o`  
class constant_t t]XJ q  
  { $Yc9><i  
  const Tp t; ^f]pK&MAmN  
public : 1jVcL)szU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} u>#'Y+7  
template < typename T > x$I>e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MG>;|*$%  
  { u> Hx#R<*%  
  return t; X=~QE}x  
} #n r1- sf|  
} ; " Xc=<rX  
Bw[VK7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @RW%EXKt  
下面就可以修改holder的operator=了 5<poN)"  
2T5ZbXc+x  
template < typename T > {\I \4P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [j39A`t7 o  
  { KG@hjO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L4%LE/t|e  
} jRc#>;dN  
Yw0@O1Cel  
同时也要修改assignment的operator() RqR  X  
{wySH[V  
template < typename T2 > cyyFIJj]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [E1I?hfJ  
现在代码看起来就很一致了。 g= 8e.Y*Fr  
?Fu.,srt  
六. 问题2:链式操作 5N0H^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g> f394j  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8pk">"#s  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 \&0NH=*^  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 %3wK.tR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^gImb`<6-  
Dlp::U*N'  
template < typename T > M*%Z5,Tc  
struct result_1 ;C'*Ui  
  { +,,~ <Vm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !WXSrICX[  
} ; /2(F  
C 4,W[L]4"  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: PH.v3 3K  
Zlhr0itf  
template < typename T > f{0PLFj  
struct   ref [PT}!X7h  
  { |>)mYLN!y  
typedef T & reference; gC.T5,tn  
} ; GU`2I/R  
template < typename T > NG ~sE&,7  
struct   ref < T &> XOMWqQr|  
  { lx SGvvP4  
typedef T & reference; q=U=Y n  
} ; `fXcW)  
'4EJ_Vhztc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Rd/!CJ@g  
lCXo+|$?s  
template < typename T > 3c)xNXq m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2\ n6XAQ*  
  { gueCP+a_  
  return l(t) = r(t); #\qES7We 6  
} *P>F# ~X  
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。 &LE/hA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 wbTw\b=  
7o3f5"z  
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 *"wsMO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NeH^g0Q2,g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J c*A\-qC.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 LvS`   
最后的布局是: zKo,B/Ke4  
                Add 6Y=)12T  
              /   \ i{.!1i:  
            Divide   5 HzV3O-Qz]  
            /   \ K7|BXGL8r8  
          _1     3 6;Bqu5_Cj  
似乎一切都解决了?不。 gU:jx  
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。 }QK-@T@4<  
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。 K\#+;\V  
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: h1xYQF_`Z  
S[Et!gj:  
template < typename Right > ^VD14V3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;-59#S&?tB  
Right & rt) const 2]|+.9B  
  { sNWj+T  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -O\`G<s%  
} PM{kiz^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?o2L  
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。 C.eZcNJG  
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。 D?$f[+  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ?(Nls.c  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Xh5 z8  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? &W1c#]q@r  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: P6 9S[aqW  
7+fFKZFKF  
template < class Action > i9Qx{f88  
class picker : public Action W1 E(( 2  
  { AyddkjX  
public : :%R3( &  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I/c* ?  
  // all the operator overloaded yA~W|q(/V  
} ; N7XRk= J  
Y:O%xtGi  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 DF<_Ns!  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: YkTEAI|i  
UhNeY{6  
template < typename Right > f -bVcWI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Xcb\N  
  { !I@"+oY<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YQ&Xd/z-  
} }2}hH0R  
"[76>\'H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > CQS34&G$a  
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。 mDtD7FzJ  
D+tn<\LF  
template < typename T >   struct picker_maker 6:Ra3!V"v  
  { Ef69]{E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; IL\#!|>  
} ; {JMFCc[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t ;(kSg.  
  { wJip{  
typedef picker < T > result; {{j?3O//  
} ; .hU ndg  
2s~ X  
下面总的结构就有了: -rUn4a  
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。 7tJPjp4l  
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?I-LG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !9B)/Xi  
至此链式操作完美实现。 `zF=h#i  
OPar"z^EV  
qm2  
七. 问题3 ~b*f2UVs  
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。 V1M oW;&  
k/Z}nz   
template < typename T1, typename T2 > g9g^zd,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CtS*"c,j  
  { nI&Tr_"tm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 72.Z E%Ue  
} WI ' ;e4  
w[t!?(![>  
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: ):1NeJOFF  
K_(o D O  
template < typename T1, typename T2 > sJ,:[  
struct result_2 .xS}/^8iD  
  { wUab)L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J=ZNx;{6  
} ; <^{|5u  
k1W q$KCwG  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? QOMh"wC3  
这个差事就留给了holder自己。 r!'\$(m E  
    [;%qxAB/_  
1t6VS 3  
template < int Order > 5\lOZYHX  
class holder; mJp)nF8r~  
template <> <GT&q <4w  
class holder < 1 > #}3$n/  
  { B[}#m'Lv  
public : })%WL;~  
template < typename T > a!vF;J-Zqa  
  struct result_1 ^h1EE=E"  
  { w|7<y8#qC  
  typedef T & result; jw]~g+x#$  
} ; l*rli[No  
template < typename T1, typename T2 > D=i)AZqMPp  
  struct result_2 y ~7]9?T  
  { G$ ( B26  
  typedef T1 & result; Ou>L|#=!  
} ; 0P_qtS  
template < typename T > g4^=Q'j-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4*&_h g)h  
  { '#L.w6<B  
  return (T & )r; >fNRwmi  
} V*U{q%p(  
template < typename T1, typename T2 > Ey4%N`H-^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bVaydJ*  
  { H:TRJ.!w2  
  return (T1 & )r1; ju~js  
} Sxa+"0d6  
} ; \4zb9CxOZ  
O0[.*xG  
template <> 5srj|'ja  
class holder < 2 >  #-r,;  
  {  74i  
public : R9%Um6  
template < typename T > (pJ-_w' G  
  struct result_1 )%FRBO]  
  { C7:;<<"P  
  typedef T & result; ?VaWOwWI  
} ; lky{<jZ%  
template < typename T1, typename T2 > K =nW|^  
  struct result_2 m WN9/+!  
  { _\uyS',  
  typedef T2 & result; /i.3v45t"  
} ; ~;> psNy  
template < typename T > 6HeZ<.d&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m_ >+$uL  
  { '@t}8J  
  return (T & )r; K)"lq5nM  
} 0<(F 8  
template < typename T1, typename T2 > p}I ,!~}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d)d\h`=Z  
  { {kVhht]X  
  return (T2 & )r2; M*6}#ST  
} ;iEr+  
} ; "-bsWC  
4AA3D!$  
KVQ|l,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> >。 XpS].P9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !} ~K'1"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [ed6n@/O@  
fR]%:'2k  
return l(i, j) = r(i, j); (nL''#Ka  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @'XxMO[Z!<  
~ A?  
  return ( int & )i; :jo !Yi  
  return ( int & )j; 9OI&De5?=V  
最后执行i = j; b8o}bm{s  
可见,参数被正确的选择了。 /1OzX'5f  
JzI/kH~  
l.gt+e  
c0}* $e  
=GGt:3Kx-  
八. 中期总结 oVDqX=G  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 57PoJ+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 iPoh2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n^kszIu~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +eT1/x0  
V) Oj6nD]  
OZ,%T9vP  
{ [Sd[P  
`GGACH3#s  
hqr V {c  
九. 简化 t.f#_C\  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 n\CQ-*;l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gpt98:w:  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: s{q)P1x  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g3*" ^C2=  
  +-*/&|^等  J^"  
2. 返回引用。 ZMFV iE;8  
  =,各种复合赋值等 D H}gvV  
3. 返回固定类型。 D`|.%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f/!^QL{  
4. 原样返回。 &}N=a  
  operator, @t W;(8-  
5. 返回解引用的类型。 UM?{ba9  
  operator*(单目) CY{`IZ  
6. 返回地址。 (+_i^SqK  
  operator&(单目) ah1DuTT/G  
7. 下表访问返回类型。 8+gti*C?\  
  operator[] ~i3/Ec0\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ze5Hg'f  
  operator<<和operator>> ?uiQ'}   
e<Pbsj  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 1a|Z!Vzi  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?=C?3R  
y}TiN!M  
template < typename Left > {i}z|'!  
struct value_return R[ 'k&jyi  
  { JYQ.Y!X1O  
template < typename T > 7x,c)QES`  
  struct result_1 67916  
  { )qi/>GR,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *&i SW~s  
} ; [5KzawV  
HkH!B.H]  
template < typename T1, typename T2 > ^Md]e<WAp  
  struct result_2 k{fTq KS%h  
  { qT U(]O1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O^tH43C  
} ; "!\ON)l*  
} ; SHM ?32'  
!`S`%\"  
BPFd'- O)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait UD 0v ia  
[#}A]1N  
下面我们来剥离functor中的operator() h"b;e2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .Vy*p")"  
Y ;JP r  
return l(t) op r(t)  }YPW@g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1Tn0$+$.4  
return op l(t) }=d]ke9_  
return op l(t1, t2) +Xa^3 =B  
return l(t) op y-Xd~<*Ia  
return l(t1, t2) op IB!^dhD!Q  
return l(t)[r(t)] K]0Q=HY{.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hJ)>BeH0  
b?h)~j5  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: #Kr\"o1]  
单目: return f(l(t), r(t)); N S^(5g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2(s+?n.N  
双目: return f(l(t)); I(i/|S&^  
return f(l(t1, t2)); s|/m}n  
下面就是f的实现,以operator/为例 _;8aiZt|u  
>lD*:#o  
struct meta_divide vrS)VJg`  
  { h"mG\xi  
template < typename T1, typename T2 > *6Ojv- G|5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .Pp;%  
  { OHz>B!`  
  return t1 / t2; {i:5XL   
} uVO*@Kj+  
} ; ! OM P]  
t}Z*2=DO  
这个工作可以让宏来做: y:FxX8S$'e  
,I(PDlvtM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M?61g(  
template < typename T1, typename T2 > \ sd (I@ &y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?DN4j!/$  
以后可以直接用 XIv{jzgF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =1rq?M eX  
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 aJnZco6  
(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。。。) amPC C  
XHKVs  
>JN K06T  
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 _}_lrg}U  
U}c[oA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x]({Po4  
class unary_op : public Rettype ELx?ph-9  
  { 5W0'r'{  
    Left l; p[Z'Fl  
public : 7l-` k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kg2?IL  
UOWOOdWS B  
template < typename T > l:!4^>SC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /o<tmK_m  
      { HJY_l  
      return FuncType::execute(l(t)); !Ua74C  
    } 3I)!.N[m  
1dhp/Qh  
    template < typename T1, typename T2 > )^&,[Q=i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m"B)%?C#  
      { 48.2_H<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D`r^2(WW  
    } y{Wtm7fnA  
} ; i!/V wGg  
NT~L=x sY  
%@<}z|.4  
同样还可以申明一个binary_op "RuH"~o  
DzLm~ aF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z3IQPl^  
class binary_op : public Rettype uJ S+;H  
  { "FC;k >m  
    Left l; q9- =>  
Right r; f1Ruaz-  
public : S3-3pJ]~Zk  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KZn\ iwj  
DUg  
template < typename T > }U$Yiv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const clz6; P  
      { imdfin?=   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +{ QyB  
    } i(q%EMf  
|F36^  
    template < typename T1, typename T2 > 4#mRLs'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6xSdA;<+]  
      { 7O{c>@\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tP2hU[7Z  
    } uX@RdkC  
} ; }E$^!q{  
X}`|"NIk.  
`[V]xP%V  
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 ))}w;w   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 oB8u[ !  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |`9POl=  
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。 a4FvQH#j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |yiM7U,i  
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。。。 j+Nun  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vX})6O  
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) oDul ?%  
下面是修改过的unary_op %-?HC jT  
?4wS/_C/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )'(7E$d  
class unary_op hA6!F#1  
  { uWR\#D'  
Left l; ]ERPWW;^  
  YuD2Q{  
public : PgAC3%M6  
t{tcy$bw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7{j9vl6  
yWsV !Ub  
template < typename T > QbqEe/*$_  
  struct result_1 jx a?  
  { : 'M$:ZJ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r> 4.{\ C  
} ; jgbUZP4J>  
qsn6i%VH  
template < typename T1, typename T2 > N~g @  
  struct result_2 t8 g^W K  
  { hv te)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m/3b7c@r  
} ; B<(v\=xZ  
^Fgmwa'  
template < typename T1, typename T2 > m5 r65=E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D Cx3_  
  { B25@6   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~{'.9  
} F`-|@k  
w;}pebL:  
template < typename T > Q~<$'j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g76l@QYIU  
  { B!H4 6w~  
  return OpClass::execute(lt(t)); 54s+4R FL  
} $J&ww P[  
|=2E?&%?  
} ; F)g.CDQ!c  
|H 0+.f;  
wMNtN3   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug i6M_Gk}  
好啦,现在才真正完美了。 Au,xIe!t  
现在在picker里面就可以这么添加了: msOk~ZPE6\  
OoTMvZP[  
template < typename Right > vBAds  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7H~StdL/>  
  { i]!CH2\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UbKdB  
} TWkuR]5  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 o%X@Bz  
:a#Mq9ph!  
bS_fWD-  
p6u"$)wt  
Tq[=&J  
十. bind 8xzEbRNJ)  
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。 SbU=Lkx#  
先来分析一下一段例子 K0_/;a] |  
`J \1t K{  
Q]Q]kj2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} VqV6)6   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6=a($s!   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^XEX"E  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 /M(FuV  
我们来写个简单的。 ORk8^0\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p>7 !"RF:U  
对于函数对象类的版本: *#{[9d  
"mr;!"LA  
template < typename Func > '|Dm\cy  
struct functor_trait VXlTA>a }  
  { bSsX)wHm  
typedef typename Func::result_type result_type; ]@_M)[ x  
} ; A$ v Cm  
对于无参数函数的版本: z%5i^P  
"&Ym(P  
template < typename Ret > }8J77[>/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {` Bgxejf  
  {  N)G.^9  
typedef Ret result_type; \tE2@  
} ; &> 43l+  
对于单参数函数的版本: JVE]Qb_  
5#/" 0:2  
template < typename Ret, typename V1 > 9Y&,dBj+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a.QF`J4"'  
  { zbn0)JO  
typedef Ret result_type; !^BXai/  
} ; L9[? qFp  
对于双参数函数的版本: ] )D\ws)a9  
$[txZN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ld6j;ZJ';  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Qa~dd{?  
  { gK7j~.bb"  
typedef Ret result_type; N}Ozm6Mc  
} ; +~mBo+ ,  
等等。。。 l}B,SkP^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2ijw g~_@  
!/O c)Yk  
template < typename Func > 'zV/4iE=  
struct func_return r168ft?c  
  { l<0 BMwS8  
template < typename T > LQ pUyqR  
  struct result_1 *+TIF"|1  
  { U&#1qRm\h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +*-u_L\'  
} ; Q?rb(u(  
x"0*U9f  
template < typename T1, typename T2 > wQiRj.  
  struct result_2 w. exLC  
  { v{9< ATi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M?pu7wa  
} ; '}h[*IB}5  
} ; qg?O+-+  
Un\h[m  
/Y|oDfv  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 tkU"/$Vi\  
QHnk@ R!  
template < typename Func, typename aPicker > ?h4-D:!$L  
class binder_1 *fVs|  
  { ~yz7/?A)TS  
Func fn; -#T?C ]}  
aPicker pk; )P>Cxzs  
public : aW$( lf2;  
(@Q@B%!!K  
template < typename T > 7Wub@Mp  
  struct result_1 b?`8-g  
  { z1A[rbe=4w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _uU}J5d.  
} ; H@%Y!z@\  
* bx%hX  
template < typename T1, typename T2 > .lm^+1}r  
  struct result_2 _KVge)j  
  { b6BeOR*ps  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RMU]GCa  
} ; zMasA  
Zn&S7a>7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X]d["  
$'!r/jV  
template < typename T > g@]G [(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WMfu5x7e4  
  { AK%2#}k.  
  return fn(pk(t)); FaO1?.  
} f6n'g:&.W  
template < typename T1, typename T2 > R:HF~}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cd,)GF  
  { s\g"~2+  
  return fn(pk(t1, t2)); gd3~R+Kd  
} `ro~l_U;A  
} ; ~ldqg2c  
+BcJHNIB  
v#i,pBj  
一目了然不是么? 7N0V`&}T  
最后实现bind .} <$2.  
 J5 PXmL  
 boAu  
template < typename Func, typename aPicker > NFpR jC?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T^YdAQeE  
  { iW\cLp "  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <}x_F)E[t  
} e glcf z%  
A+i|zo5p=k  
2个以上参数的bind可以同理实现。 KO/Z|I  
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。 I_xvg >i  
4A(kM}uRB  
十一. phoenix 1+6)0 OH{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3}{od$3G  
*k$&U3=  
for_each(v.begin(), v.end(), R<aF;Rvb5  
( ]H8,}  
do_ j8kax/*[  
[ MzLnD D^  
  cout << _1 <<   " , " &t1?=F,]  
] A}KRXkB  
.while_( -- _1), e\%emp->  
cout << var( " \n " ) / *=1hF  
) gB1w,96J  
); H(bR@Qok  
W9>q1  
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: L h"K"Uv  
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 YI!ecx%/4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 & yFS  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  meQ>mW  
}& ;49k  
MU2ufKq4)  
template < typename Cond, typename Actor > 8,Iil:w  
class do_while z/zUb``  
  { r}ZL{uWMW  
Cond cd; 2 t'^  
Actor act; &wc% mQV  
public : 8z\v|-%Z  
template < typename T > \d~sU,L;]  
  struct result_1 Hbz>D5$  
  { ;w,+x 7  
  typedef int result_type; 8nn%wps  
} ; .*+?]  
tNf?pV77  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f S-(Kmh  
>D20f<w(H  
template < typename T > $|~YXH~O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f?)BAah  
  { ZZ/F}9!=  
  do <n+?7`d,  
    { dd4g?):  
  act(t); 3Z.<=D  
  } &K Ti[  
  while (cd(t)); *h59Vaoc  
  return   0 ; {=n-S2%  
} ;OjxEXaq  
} ; x>MrB  
4t3Y/X  
0N02E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nl v8HC  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 7q_B`$ata  
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##\}L&9  
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。 :H/CiN  
下面就是产生这个functor的类: daamP$h9  
#gjhs"$~  
EXt?xiha?  
template < typename Actor > sp%EA=: E  
class do_while_actor Jv*[@ -.k  
  { rGjP|v@3^  
Actor act; iDp'M`(6h  
public : uLok0"}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @uru4>1_dy  
YK(I '  
template < typename Cond > ]P lD e8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,khB*h14;h  
} ; t+C9QXY  
bvVEV  
dg#w/}}m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3/+r*lv>X  
最后,是那个do_ qfF/X"#0  
JBY`Y ]V3  
\Km gFyF  
class do_while_invoker tuZA q;X  
  { }O=QXIF5  
public : u#TRm?s  
template < typename Actor > v/dyu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const frB~ajXK  
  { (J!FW(Ma|=  
  return do_while_actor < Actor > (act); Mf [v7\  
} '9O4$s1  
} do_; zMZP3 xir  
n/ ]<Bc?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pv/LTv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @KtQ~D  
最后来说说怎么处理break和continue >kK!/#ZA  
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。 Co`O{|NS}!  
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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