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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !Q0aKkMfL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v4YY6? 4  
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, :We}l;.jQ  
2".^Ma^D!  
(I) e-1  
'/h~O@Rw  
  class filler E2 5:e EXa  
  { p?#cn   
public : ckZZ)lW`*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <]/z45?  
} ; tR;? o,T  
4ZRE3^y\"  
EZz`pE  
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: #fb <\!iza  
!GNLq.rQ  
N@z+h  
Qxvj`Ge  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \Jcj4  
s[ CnJZ\q  
c<(LXf+61  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5T,In+~Kd  
Ky qFeR  
:EX H8n&|  
X~H ~k1  
二. 战前分析 :=0XT`iY  
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。 5:=ECtKi  
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 ~(|~Ze>  
#ilU(39e  
* MJl(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "DW; 6<m  
  /* --------------------------------------------- */ ?^# h|aUp.  
vector < int *> vp( 10 ); 0Q]p#;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nt"8kv  
/* --------------------------------------------- */ P@u&~RN9f+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); LB)sk$)  
/* --------------------------------------------- */ SSS)bv8m  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); LGOeBEAMV^  
  /* --------------------------------------------- */ NW$C1(oT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); OZw<YR  
/* --------------------------------------------- */ bwo{ Lw~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 05|,-S  
$S"QyAH~-a  
lu GEBPi  
7Y8B \B)w  
看了之后,我们可以思考一些问题: /R_*u4}iD  
1._1, _2是什么? xTnd9'Pk`:  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Wgh4DhAW  
2._1 = 1是在做什么? ]Tje6i F  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 `%2e?"OOJ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 x bG'![OX  
^GXy:S$  
ZU vA`   
三. 动工 3b_tK^|'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $Qm-p?f  
a?+Ni|+  
5 i1T?  
%^L :K5V  
template < typename T > _HT*>-B  
class assignment cI)XXb4  
  { bw@Dc T&,  
T value; ]~,V(K  
public : =A6/D    
assignment( const T & v) : value(v) {} (3RU|4Ks  
template < typename T2 > N.J;/!%!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a0"gt"q A  
} ;  c|N!ZYJI  
u}QB-oU  
7k<4/|CQ{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y$^x.^dT,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 26fm }QV  
mx#H+:}&r  
w8t,?dY  
Z\=].[,w4  
  class holder (D'Z4Y  
  { AgsMk  
public : K_V44f1f  
template < typename T > J&{qe@^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U! F~><  
  { p}KZ#"Q  
  return assignment < T > (t); w;.'>ORC  
} 5Wj+ey^ ^w  
} ; ,L+tm>I  
l`2X'sw[/  
#e.2m5T  
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: yQ4]LyS  
W{Cc wq  
  static holder _1; =*.Nt*;;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 pRtxyL"y  
"(}xIsy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s-eC')w~E  
而不用手动写一个函数对象。 TB] %?L:  
4BG6C'`%  
UA[2R1}d  
<^,w,A  
四. 问题分析 Wh%qvV6]  
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。 07"dU  
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。 f>JuxX\G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R@``MC0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b=a&!r5M  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :X[(ymWNE  
A~Eu_m  
五. 问题1:一致性 YzU(U_g$  
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?| cA"',N8!5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -6MgC9]  
0SV#M6`GX  
struct holder i^(_Gk  
  { =+q9R`!L]  
  // -zg,pK$+  
  template < typename T > RqW ZhHI1M  
T &   operator ()( const T & r) const $]4^ENkI  
  { Vg/{;uLAe  
  return (T & )r; vV1F|  
} L)VEA8}  
} ; ^_JD 7-g  
nBL7LocvR  
这样的话assignment也必须相应改动: 4VPL -":6  
T#^   
template < typename Left, typename Right > CU 2;m\Hc  
class assignment D;)Tm|XizW  
  { %y33evX/B  
Left l; / Dj6Bj }  
Right r; ,+P!R0PNH  
public : `h12  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oK@!yYv  
template < typename T2 > `CW8Wj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z{`;Ys:zk  
} ; ; A~S){  
A!s\;C  
同时,holder的operator=也需要改动: +Y,>ftN  
&TE=$a:d&  
template < typename T > ivC1=+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^ng#J\  
  { @HJ&"72$<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ixg.^>62  
} EtJyI&7VK  
X>2_G ol!  
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。 -W wFUm  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 = ^:TW%O  
|\2z w _o  
return l(rhs) = r; X>EwJ"q#  
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。 /K2VSj3\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %d*k3 f }  
2hAu~#X  
template < typename Tp > d7qY(!&  
class constant_t <Bb $d@c  
  { rOw""mE  
  const Tp t; Y8`4K*58%  
public : BKfcK>%g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 64>E|w  
template < typename T > MPA<?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r]Bwp i%  
  { VdQ}G!d  
  return t; oL>m}T  
} Q.#@xaX'{`  
} ; ,i#]&f`c;5  
&Qy_= -]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9r@r\-  
下面就可以修改holder的operator=了 a \B<(R.  
6Lz{/l8  
template < typename T > 0e9W>J9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JLm0[1Lzd  
  { |_8 ::kir:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1@RctI_}  
} GrjL9+|x  
_,_>B8  
同时也要修改assignment的operator() OaRtGJnR  
B;Ab`UX#t  
template < typename T2 > AJ`b- $Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T!eeMsI  
现在代码看起来就很一致了。 R<lj$_72Q  
u& ?J+  
六. 问题2:链式操作 {co(w 7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b+yoD  
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。 KG)7hja<6g  
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。 yd[}?  
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。 ,,S5 8\x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct o Q I3Yz  
_C~e(/=z  
template < typename T > %ribxgmd  
struct result_1 rcMV YSj0  
  { T5.1qrL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 96T.xT>&  
} ; .9+"rK}u  
Brr{iBz*"  
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: v>YdPQky  
j0^~="p%C  
template < typename T > +'Pl?QyH  
struct   ref "{105&c\  
  { LOpn PH`  
typedef T & reference; $wH{snX  
} ; >'wl)j$  
template < typename T > DxR__  
struct   ref < T &> xK9"t;!C&  
  { )Q9m,/F  
typedef T & reference; jhrmQS  
} ; t%ye :  
=($RT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I]bqle0M  
<at/z9b  
template < typename T > kLQPa[u4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &$tBD@7  
  { >[B}eS>  
  return l(t) = r(t); ]c]rIOTN  
} u@5vK2  
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。 n3t1'_/TU}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #y%bx<A  
I1yZ7QY  
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 >Lp^QP1gU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j9n3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 BM!\U 6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _" W<>  
最后的布局是: y`wTw/5N  
                Add 'uS!rKkQlu  
              /   \ #-dfG.*  
            Divide   5 azR<Y_tw  
            /   \ .ii9-+_  
          _1     3 Nl3 x BM%  
似乎一切都解决了?不。 l4?o0;:)  
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。 x4fl=  
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。 /=I&-g xC  
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: Q1J./C}  
OY7\*wc:  
template < typename Right > {E1g+><  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const / 1 lIV_Z  
Right & rt) const QLrFAV  
  { Yn4c6K  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Cv862k P  
} R+k-mbvnt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nlJ~Q_E(  
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。 ^N}zePy0  
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。 yE[ -@3v  
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。 $~vy,^  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 "@U9'rKx  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? *5Upb,* *  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: zJJ KLr;  
=<w6yeko  
template < class Action > Kk+IUs  
class picker : public Action wEL$QOu$  
  { =S/$h}Vi  
public : IB:eyq-+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !]1X0wo\  
  // all the operator overloaded &EKP93  
} ; +g,:!5pg  
_h>S7-X  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Fgq"d7`9@  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: U;Z6o1G  
CqX2R:#  
template < typename Right > Nw ;BhBt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9t@^P^}=\m  
  { "+3p??h%Rq  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jqxeON  
} Uf )?sz  
wP28IB:^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hZ2!UW4'  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 XH4!|wz  
l'=H,8LfA  
template < typename T >   struct picker_maker }M?\BH&  
  { ].53t"*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Poy ]5:.  
} ; H&jK|]UXoO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > W5,e;4/hL  
  { p\I,P2on  
typedef picker < T > result; edld(/wu~  
} ; usEd p  
&ywAzGV{s  
下面总的结构就有了: PD$XLZ  
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。 nIdB,  
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。 ?B ; +,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K3*8JF7_F  
至此链式操作完美实现。 9bvzt8pc  
;okFm  
=H&{*Ja  
七. 问题3 &LM@_P"T  
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。 .),ql_sXr  
n'R9SnW  
template < typename T1, typename T2 > .;j}:<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =au7'i|6  
  { S^nshQI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ufF$7@(+  
} !G E-5\*  
4i0~t~vDpr  
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: 2u 8z>/G  
SXX6EIJr|  
template < typename T1, typename T2 > d`]| i:*q  
struct result_2 Zwj\Hz.  
  { t.wB\Kmt\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; O=E"n*U  
} ; Z)E[Bv=  
$s$j</.q  
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? )>,; GVu"  
这个差事就留给了holder自己。 j2O?]M  
    Yw7+wc8R  
7A0D[?^xe  
template < int Order > A0{ !m  
class holder; ,iKEIxA!  
template <> *m2{6N_  
class holder < 1 > [/_M!&zz2  
  { rPaUDR4U  
public : ^8dd  
template < typename T > SF$'$6x}  
  struct result_1 2<&lrsh  
  { }{"a}zOl  
  typedef T & result; 3^p<Wx  
} ; r|!w,>.  
template < typename T1, typename T2 > a1V+doC  
  struct result_2 ap|7./yg  
  { AITV+=sN  
  typedef T1 & result; p.{9OrH(4  
} ; J9s4lsea  
template < typename T > 3I0=^ >A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E`vCYhf{  
  { ]|NwC <  
  return (T & )r; JkT , i_  
} V %k #M  
template < typename T1, typename T2 > jSMvZJX3n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =.vc={_ ?  
  { piq1cV  
  return (T1 & )r1; k.Tu#7  
} j ys1Ki  
} ; {&tbp Bl#  
s^5KFK1  
template <> |#<PI9)`  
class holder < 2 > ?UD2}D[M  
  { :e9}k5kdk  
public : 29:1crzx~  
template < typename T > osKM3}Sb  
  struct result_1 8?ig/HSt2  
  {  ByP  
  typedef T & result; ,E&PIbDL1  
} ; qmzg68  
template < typename T1, typename T2 > eK_Q>;k5A  
  struct result_2 #$!(8>YJ  
  { Y\e,#y  
  typedef T2 & result; 8Ar5^.k  
} ; \i Ylh HD  
template < typename T > H>8B$fi)$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HsA4NRF'7  
  { 0Q@ &z  
  return (T & )r; j$Ttoo  
} CD$0Z  
template < typename T1, typename T2 > *=]hc@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const INca  
  { Tac7+=T  
  return (T2 & )r2; T &.ZeB1  
} h rfu\cI  
} ; QR'yZ45n4  
i:ar{ q  
" P A:  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 j$l[OZ:#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9qIdwDRY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Wn*>h'R  
C'bW3la  
return l(i, j) = r(i, j); CA2 ,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0IHcyb  
[%U(l<  
  return ( int & )i; y,$kU1yH7  
  return ( int & )j; ka_]s:>+  
最后执行i = j; R~40,$e{  
可见,参数被正确的选择了。 dZnAdlJ  
J!?hajw7N  
FI @!7@  
sFNBrL  
)4oTA@wR  
八. 中期总结 ia.95H;  
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: x!CCSM;q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U 00}jH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]^HlI4 z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u<`CkYT  
ve|:z  
wOH$S=Ba5,  
h-B&m:gD_U  
#h'F6  
V+7x_>!&)  
九. 简化 VEAf,{)Q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 96fzSZS,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D[) Z$+D4f  
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: Y\!* c=@k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 NUVFG;  
  +-*/&|^等 6onFf* m!x  
2. 返回引用。 9!hiCqA&  
  =,各种复合赋值等 %";bgU2Q  
3. 返回固定类型。 s{v!jZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,v;P@RL|g  
4. 原样返回。 <uUHr,#  
  operator, 7~@q#]U[  
5. 返回解引用的类型。 I f9t^T#  
  operator*(单目) d_CY=DHF%`  
6. 返回地址。 PPiN`GM  
  operator&(单目) RJ/4T#b"+  
7. 下表访问返回类型。 }?zy*yL  
  operator[] AS[yNCsjC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9&R. <I  
  operator<<和operator>>  5VWyc9Q  
qKX3Npw  
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。 ;eYm+e^?.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: '8+<^%c  
3z$9jN/<u  
template < typename Left > sJ{S(wpi"  
struct value_return +Tnn'^4  
  { 8]U;2H/z  
template < typename T > df}DJB  
  struct result_1 +C4UM9  
  { &s.S) 'l4l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9ohaU  
} ; SGi(Zkc  
hV,)u3  
template < typename T1, typename T2 > e nsou!l  
  struct result_2 +AGI)uQQ  
  { oWg"f*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p*F.WxB)4  
} ; "`l8*]z  
} ; i,5mH$a&u:  
jQDXl  
wxy. &a]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bb@@QzR  
0s>ozAJ  
下面我们来剥离functor中的operator() a o"\L0;{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aj>6q=R  
<Lz/J-w  
return l(t) op r(t) WvV!F?uqZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (^x ,  
return op l(t) Tf [o'=2  
return op l(t1, t2) :Fe}.* t  
return l(t) op $9LI v  
return l(t1, t2) op 9|y?jb5im  
return l(t)[r(t)] CKoRq|QG_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *^|.bBG  
l_Ee us  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ;8!L*uMI  
单目: return f(l(t), r(t)); QU&LC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -M{.KqyW  
双目: return f(l(t)); "n,? )  
return f(l(t1, t2)); 14U:.Q  
下面就是f的实现,以operator/为例 >M~wFs$~  
/*v} .fH%  
struct meta_divide zTP|H5HyK  
  { YzasT:EZN  
template < typename T1, typename T2 > h!>K[*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9c `Vrlu  
  { jv<C#0E^  
  return t1 / t2; rV *`0hA1  
} D\"F?>  
} ; B)^uGS W  
m+Um^:\jX  
这个工作可以让宏来做: c-?2>%;(V  
+;@p'af!9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \xtY\q,[  
template < typename T1, typename T2 > \ *3A`7usU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T~&9/%$F  
以后可以直接用 7[ 82~jM[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2.6F5&:($  
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 #.Q8q  
(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。。。) zG"*B_l}+  
e<.O'!=7Y  
#KFpT__F  
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 N,oN3mFF  
p|q}z/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :h(r2?=7  
class unary_op : public Rettype {y>o6OTITR  
  { .+.BNS   
    Left l; zJxO\  
public : `fL81)!jI#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M2{AaYgD  
Vm_<eyI2  
template < typename T > jE.yT(+lW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *F_ dP  
      { I4Y; 9Gg  
      return FuncType::execute(l(t)); \H6[6*JuB  
    } h3udS{9 '8  
_,G^#$pH  
    template < typename T1, typename T2 > \NgBF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &a/F"?9jL  
      { Ho_ 2zx:8b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q,AM<\S  
    } AhNy+p{  
} ; L2N O_N  
i!tF{'*%#  
cD!y d^QE  
同样还可以申明一个binary_op 2u=Nb0  
Q+r8qnL'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0/g 0=dW=  
class binary_op : public Rettype qR X:e o  
  { #("/ 1N6  
    Left l; {&qB!axj  
Right r; %XU V[L}  
public : eHt |O~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gPA), NrN  
a YC[15?'  
template < typename T >  '7j!B1K-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4/Wqeq,E8  
      { bq}hj Cy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); piy_9nk  
    } 0>aAI3E  
.=u8`,sO  
    template < typename T1, typename T2 > FK:Tni  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o`EL)K{  
      { "j]85  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iW\Q>~0#_  
    } 4?vTuZ/ M  
} ; BB)( #yoi  
tsqkV7?  
e ; #"t  
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 $QbaPmHW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8rXQK|A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vnrP;T=^  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 WF!u2E+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! RqenPM k  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 }5I+VY7a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;%/Kh :Vg  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) F79!B  
下面是修改过的unary_op th 9I]g^=t  
Mjr19_.S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L]_1z  
class unary_op #K[UqJ+x  
  { {~lVe GBp  
Left l; 6y4&nTq[  
  zt23on2  
public : gFx2\QV  
Oapv`Z\i~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} , (Bo .(]  
)T_o!/\*|*  
template < typename T > Z^'i16  
  struct result_1 SMMsXH  
  { Xc!0'P0T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t[yu3U  
} ; <EHgPlQn  
\*(A1Vk  
template < typename T1, typename T2 > >&mNC \PA  
  struct result_2 <x^Ab#K"  
  { n*Q~<`T  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 42{\u08Z  
} ; 1%R8q=_  
t\/i9CBn  
template < typename T1, typename T2 > Wvg+5Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &:3uK`  
  { L T.u<ThR}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,y'E#_cTgQ  
} M`~UH\  
[nx OGa2  
template < typename T > C }= *%S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VD,p<u{r  
  { Tgf#I*(^]  
  return OpClass::execute(lt(t)); |v'_Co0ki  
} 2EU((Q`>=(  
TH%J=1d  
} ; D>U b)i  
m#^ua^JV  
\fk%^1XY  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug S1!X;PP/  
好啦,现在才真正完美了。 !P_8D*^9  
现在在picker里面就可以这么添加了: (pU@$H  
^iHwv*ss  
template < typename Right > #jc+2F,+{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5f` a7R  
  { 7;w x,7CUq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T&ECGF;Y/  
} tJ_6dH8Y  
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。 I"4Lma  
d,c8ks(  
X q"_^  
|3a1hCxt  
%/K'VE6pb  
十. bind C,;hNg[  
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。 ~)ecQ  
先来分析一下一段例子 6r x%>\UkS  
h0=Q.Yz6  
Gl4(-e'b  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D.i(Irqw!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _0v+g1x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0G`FXj}L  
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。 l\?HeVk^  
我们来写个简单的。 Ny\c>$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: wU9H=w^  
对于函数对象类的版本: u(Y! _  
gG 9e.++:  
template < typename Func > \e=Iw"yd  
struct functor_trait 9(\eL9^  
  { ;T9u$4 <  
typedef typename Func::result_type result_type; |qn`z-  
} ; ,vxxp]#5  
对于无参数函数的版本: TIs~?wb$  
ir72fSe  
template < typename Ret > ')bas#=uP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^-*q  
  { ]YO &_#  
typedef Ret result_type; go6XUe  
} ; *FINNNARB  
对于单参数函数的版本: .tg2HKD_lW  
3 N5un`K7  
template < typename Ret, typename V1 > h~!KNF*XW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zq:+e5YT?T  
  { j56#KNAha  
typedef Ret result_type; L,(H(GeX  
} ; gB&8TE~Y  
对于双参数函数的版本: (O&R-5m  
 1\[En/6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3@t&5UjwQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GG9YAu  
  { *2? -6  
typedef Ret result_type; RS8tE(  
} ; E1=WH-iA0  
等等。。。 &D/@H1fBe  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |8|_^`  
_3;vir%)  
template < typename Func > BE#s@-zR=p  
struct func_return ]c Or$O*  
  { SY[7<BUZ  
template < typename T > J&B>"s,  
  struct result_1 0xSWoz[i6~  
  { +K@wh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P 2j"L#%  
} ; :4&q2-  
@`IMR$'  
template < typename T1, typename T2 > dr54 D  
  struct result_2 kn^? .^dVX  
  { e[>c>F^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c=^A3[AM  
} ; _#SCjFz  
} ; q2 pq~LI  
+(pFU\&U3H  
0bcbH9) 1q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;RElG>#$  
k)a3j{{  
template < typename Func, typename aPicker > bW/^2B  
class binder_1 fH> I/%  
  { < s>y{ e  
Func fn; =!~6RwwwY  
aPicker pk; )R- e^Cb  
public : ~vL`[JiK  
Z ZMz0^V  
template < typename T > tn\PxT  
  struct result_1 Jn+k$'6 %#  
  { 3jJd)C R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^w tr~D|  
} ; ;ATn&  
HgY>M`U  
template < typename T1, typename T2 > m|c5X)}-  
  struct result_2 u> @ Yoyc  
  { K,$Ro@!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1B5 ]1&M  
} ; s (hJ *  
ij|+MX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B< 6E'  
n{@^ne4 m  
template < typename T > U.kTdNSp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xh[02iL-  
  { m0 a<~  
  return fn(pk(t)); 6z-&Zu7@  
} `:4bg1u  
template < typename T1, typename T2 > 7/UdE:~]*=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;LhNz()b  
  { pAY[XN  
  return fn(pk(t1, t2)); PIthv [F  
} kvoEnwBe_  
} ; w%NT 0J  
W3h{5\d!  
;Q}pmBkqB  
一目了然不是么? -:P`Rln  
最后实现bind X^% E"{!nU  
<:YD.zAh|  
Y;B#_}yF  
template < typename Func, typename aPicker > >7Y6NAwY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) AgU 7U/yk  
  { /iwL$xQQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;'fn{j6C  
} jwW6m@+  
n?EL\B   
2个以上参数的bind可以同理实现。 q@6Je(H  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Kd%>:E*  
mz<wYV*  
十一. phoenix Q|1X|_hs  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `B GU  
n~e#Y<IP\1  
for_each(v.begin(), v.end(), ;A3aUN;"I  
( j\^ u_D  
do_ ;i,:F`b~  
[ SaA9)s  
  cout << _1 <<   " , " Z^?YTykH  
] wRLj>nc  
.while_( -- _1), {z j<nu  
cout << var( " \n " ) >8>}o4Q/X  
) P-*=e8z{  
); j1hx{P'  
S$egsK"~  
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: :87HXz6]jS  
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 ?->&)oAh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F,l%SQCyj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c~=yD:$  
H>/LC* 8-  
Wt8=j1>  
template < typename Cond, typename Actor > i)[8dv  
class do_while HsQ\xQ"k!  
  { n!>#o 1Qr  
Cond cd; MG G c  
Actor act; iO?Sf8yJ:  
public : ^9zFAY.|  
template < typename T > ^^m3 11=  
  struct result_1 4qc 0QA%  
  { /cN. -lEo%  
  typedef int result_type; ncy?w e  
} ; &\_cU?0d  
CaV>\E)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _H (:$=$Q  
G^ 2a<?Di  
template < typename T > \a|bx4M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const df$VC  
  { 01-n_ $b  
  do H |K}m,g  
    { !_|rVg.  
  act(t); ?R ;K`f9<  
  } ny,a5zEnF  
  while (cd(t)); 2\: z   
  return   0 ; O [81nlhS0  
} BW61WH?  
} ; <f'2dT@6  
@Q=P6Rz {S  
o@d+<6Um  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mh4`,N  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 w?+v+k\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 rLfhm Ds%u  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 #O |Z\|n  
下面就是产生这个functor的类: M]Y72K^  
#n[1%8l,  
qC%[J:RwF  
template < typename Actor > kr_!AW<.tz  
class do_while_actor (M5{y` Kk  
  { _Q:739&  
Actor act; l5m5H,`  
public : aC&ZV}8of  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O;ty k_yM  
-UPlQL  
template < typename Cond > J01Y%W  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0> 6;,pd"  
} ; kUdl2["MZ  
_uR-Z_z  
&dino  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;,8bb(j  
最后,是那个do_ iZVMDJ?(Z]  
kJJUu  
 _`bH$  
class do_while_invoker q]\bJV^/U  
  { ;Ly(O'9  
public : xz+Y1fYT  
template < typename Actor > Ua@rp3fr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -,;Iob56!  
  { 9\/T #EP  
  return do_while_actor < Actor > (act); _Gf.1Bsf@S  
} x=>+.'K  
} do_; lD8&*5tDmP  
[3s p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q>~\w1%}a\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y1JxAj  
最后来说说怎么处理break和continue r 3@Q(Rb  
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。 Sv7_-#SW<(  
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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