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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Swr4De_5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lg +>.^7k  
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, slzB#  
F3[,6%4v  
Q[{RN ab  
5]xSK'6W  
  class filler $[UUf}7L   
  { wJj:hA}  
public : A `{hKS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -Xx4:S  
} ; ]I_*+^?tI  
Y (p Ud3y  
TV=K3F5)M  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: McpQ7\*h  
ocu,qL)W  
5th?m>  
[ ou$*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y @S_CB 47  
kH8/8  
k.z(.uc=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Y_K W9T_  
NSM7n= *nh  
Ol~M BQs  
l dqU#{  
二. 战前分析 #_{Q&QUk  
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。 }R11G9N.  
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 Z&O6<=bg!  
tzthc*-<  
K)U[xS;<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); inip/&P?V  
  /* --------------------------------------------- */ `/^ _W <  
vector < int *> vp( 10 ); M*f]d`B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4(p`xdr}K  
/* --------------------------------------------- */ s VHk;:e>x  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sn"z'=ch  
/* --------------------------------------------- */ .G#li(NWH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hD=.rDvO  
  /* --------------------------------------------- */ bF6J>&]!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }wkY`"  
/* --------------------------------------------- */ <v'&Pk<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FWA?mde  
C!|LGzs0  
K_@?Q@#YhR  
e[16 7uU  
看了之后,我们可以思考一些问题: vd)zvI  
1._1, _2是什么? S*$?~4{R  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 {`G d  
2._1 = 1是在做什么? d$jwh(Ivs  
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。 }opw_h+/F  
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。 Ulx]4;uzf  
fbU3-L?  
lLDZ#'&An  
三. 动工 ] |nW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R3;%eyu  
lPI~5N8  
s M*ay,v;  
#=={h?UDT  
template < typename T > 9v[V"m`M  
class assignment N!Rt040.%  
  { a eeor  
T value; MM_:2 ^P)  
public : +D:8r|evH  
assignment( const T & v) : value(v) {} -rn6ZSD)  
template < typename T2 > 'It8h$^j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @0 /qP<E  
} ; -sfv"?  
;}j(x;l>t  
w7o`B R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2 U]d 1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r34MDUZdI  
Id##367R  
P/dnH  
t2s/zxt  
  class holder 10i$b<O  
  { o$buoGSPc  
public :  +l/v`=C  
template < typename T > {BT/P!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :Ys~Lt54  
  { S.)Jp -&K  
  return assignment < T > (t); l6&\~Z(  
} avL_>7q  
} ; r]UF<*$  
C!*.jvhT  
\1Xk[%  
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: 4] uj+J  
eM:J_>7t  
  static holder _1; }}{n|l+R5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8v4 o+w P  
kB> ~Tb0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IF|6iKCE  
而不用手动写一个函数对象。 =y4dR#R(\  
b1Kt SRLV  
^w.hI5ua)  
&J*M  
四. 问题分析 C=/B\G/.9  
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。 {^ b2nOMv  
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。 ^Aq0<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *L$2M?xkY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E5d$n*A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z0jgUq`r  
/}(d'@8p  
五. 问题1:一致性 :Ko6.|  
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?| :q]9F4im  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^k;]"NR  
L meP J  
struct holder AO$AT_s  
  { g4$(%]  
  // n%s%i-[5B  
  template < typename T > \A"o[A2v  
T &   operator ()( const T & r) const /.Ak'Vmi  
  { %,kP_[!>Q  
  return (T & )r;  :^.wjUI  
} hPDKxYD]f  
} ; ~lys  
X,7y|tb  
这样的话assignment也必须相应改动: b}3"v(  
e "A"  
template < typename Left, typename Right > qk1jmr  
class assignment `za,sRFR  
  { Sw\*$g]  
Left l; $'4 98%K2  
Right r; t'v t'[~,U  
public : qW0:q.   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sQvRupYRO  
template < typename T2 > :oP LluW*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :TH cI;PG8  
} ; tcuwGs>_  
U]iI8c  
同时,holder的operator=也需要改动: QO/0VB42  
50W+!'  
template < typename T > 2T~cOH;T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G^~[|a 4`  
  { G@[8P?M=Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B7C3r9wj  
} amu;grH  
!Rn6x $_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Ey&H?OFiP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d;Vy59}eY  
G%<}TI1}  
return l(rhs) = r; Nr~$i%[  
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。 N{;!xI v  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ymk?@mV4  
Gt9$hB7  
template < typename Tp > \k.`xG?  
class constant_t ?Z7`TnG$uf  
  { GM%+yS}(P  
  const Tp t; }02`ve*   
public : 1F^Q*t{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9-KhJq%  
template < typename T > }}AIpYp,P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^Xk!wJ  
  { I&;>(@K  
  return t; .f\LzZ-I:  
} ~[g(@Xt  
} ; 21uK&nVf^l  
OSgJj MQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )'_[R@ThB  
下面就可以修改holder的operator=了 b(H{i}{]  
rs&]46i/p  
template < typename T > q$Gs;gz^(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VY0.]t  
  { n~N>;m P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]gk1q{Ql<  
} Zd*$^P,|  
};/QK*  
同时也要修改assignment的operator() Z2% HQL2  
L"bOc'GfQ  
template < typename T2 > liKlc]oM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =q4}(  
现在代码看起来就很一致了。 rFRcK>X\L  
I"07x'Ahq3  
六. 问题2:链式操作 ^\\3bW9}H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (#Y~z',I  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Xn6#q3;^|  
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。 A6N6e\*  
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。 XE}gl&\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 25Dl4<-Z  
~M C|  
template < typename T > k ut=( ;  
struct result_1 ZZw`8 E  
  { :xh{SsW@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N9e'jM>Oos  
} ; "TV'}HH  
IC`3%^  
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: diq}\'f  
D'"  T'@  
template < typename T > 51#*8u+L  
struct   ref SK<Rk  
  { n ~t{]if"  
typedef T & reference; qpjY &3SI  
} ; 1Ms[$$b$  
template < typename T > *LT~:Gs#  
struct   ref < T &> _5oTNL2  
  { F^i3e31*t  
typedef T & reference; d+9V% T  
} ; ]ss[n.T0*  
zA,vp^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CWj_K2=d  
D tsZP (  
template < typename T > I= mz^c{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M&Uy42,MR  
  { /x<g$!`X  
  return l(t) = r(t); {!"UBALxc  
} *$tXm4 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。 3<0b_b  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )DSeXS[ e  
(`x_MTLL  
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 6#=jF[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *Rgr4-eS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H|9t5   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 aO6\ e>  
最后的布局是: &qv~)ZM$  
                Add Y0LZbT3  
              /   \ IkrB}  
            Divide   5 Y-VDi.]W  
            /   \ ]z'&oz  
          _1     3 4>JSZ6i#n  
似乎一切都解决了?不。 3uL f0D  
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。 q t"D!S_  
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。 A2_ut6&eb  
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: <_EKCk  
peQwH  
template < typename Right > ~# -?V[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const a)_3r]sv^  
Right & rt) const m4:c$5  
  { L*@`i ]jl  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3Cf9'C  
} t^s&1#iC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cc@W 6W  
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。 LC%o coc  
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。 -IPo/?}  
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。 *t@A-Sn  
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。 T(J'p4  
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? LGP"S5V  
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: &D, Iwq  
d?,'$$aB  
template < class Action > { 3G  
class picker : public Action v 6~9)\!j  
  { agIqca;  
public : DUp`zW;B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wk(25(1q  
  // all the operator overloaded HJL! ;i  
} ; ,OE&e* 1  
tKbxC>w  
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。 |'^s3i&w  
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: %iyc1]w{  
E^F"$Z" N  
template < typename Right > DfXkLOGik  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5`;SI36"  
  { !_QI<=X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f|[7LIdh-  
} (gt\R}  
g4K+AK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'aSsyD!?<  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 [xS7ae  
u3T-U_:jSV  
template < typename T >   struct picker_maker mm/\\my  
  { rrD6x>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dwOfEYC  
} ; uD\R3cY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > crmQn ^4\  
  { ~_THvx1  
typedef picker < T > result; M2$/x`\-~  
} ; 0~|0D#klB  
aLk3Yg@X  
下面总的结构就有了: b<h((]Q>^  
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。 19 5_1?'<  
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。 0'^M}&zCi  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y}~sTuWU  
至此链式操作完美实现。  3Y#Q'r?  
`3TR`,=  
&l(T},-X  
七. 问题3 7)?C+=,0  
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。 H2X_W Swm  
w$]G$e  
template < typename T1, typename T2 > kmQ:wf:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _c5@)I~  
  { [2:d@=%.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ym;]3<I?I[  
} l*CulVX  
g2OnLEF]s  
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: ,@*5x'auK  
]_KWN$pd  
template < typename T1, typename T2 > vYgJu-Sl  
struct result_2 _i =*0Q  
  { Z{8%Cln  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; * #yF`_p  
} ; K\xz|Gq  
WowKq0sn  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? `M@ESA (e  
这个差事就留给了holder自己。 p=+Y7NE)  
    xP8/1wd.  
0h-NT\m  
template < int Order > &;Ncc,jb  
class holder; O,$*`RZpx  
template <> z#{Y>.b  
class holder < 1 > FZ*"^=)`G  
  { I4Do$&9<D  
public : CD1Ma8I8  
template < typename T > R|?n  
  struct result_1 Np\NStx2  
  { snbXAx1L  
  typedef T & result; SSe;&Jk2d  
} ; ={g"cx  
template < typename T1, typename T2 > Et6j6gmif  
  struct result_2 q <}IO  
  { =dXHQU&Q  
  typedef T1 & result; P~7(x7/7~  
} ; ;~3;CijJ8  
template < typename T > 2/SUEnaLy_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,='Ihi  
  { z~{08M7  
  return (T & )r; z,Xj$wl  
} I:dUHN+@L5  
template < typename T1, typename T2 > tI^91I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f6r!3y  
  { a1,)1y~  
  return (T1 & )r1; "6,fIsU  
} ~-"CU:$o  
} ; h;=~%2Y  
%! ` %21  
template <> ,[n9DPZ  
class holder < 2 > }B%9cc  
  { *r.% /^@  
public : 9O g  
template < typename T > :7{GOx  
  struct result_1 |5>Tf6 $(  
  { g? vz\_  
  typedef T & result; jV% VN  
} ; 4s{=/,f  
template < typename T1, typename T2 > A&}]:4@{  
  struct result_2 tY$@,>2v  
  { }$)~HmZw  
  typedef T2 & result; 4KH'S'eR  
} ; (-<hx~  
template < typename T > '`8 ^P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @tT`s^e  
  { O%%Q./oh  
  return (T & )r; $uLTYu  
} @ 5d^ C  
template < typename T1, typename T2 > 6{I7=.V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &D<6Go/)_*  
  { hy/ g*>  
  return (T2 & )r2; 6+=_p$crMx  
} ]ty$/{hx'  
} ; v hZXgp0X  
p,=IL_  
8{Wl   
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> >。 +B{u,xgg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: oVK?lQ~y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +*OAClt+]  
z/#,L!Z3  
return l(i, j) = r(i, j); Le83[E*i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) e;v7!X  
dPO"8HQ  
  return ( int & )i; CLND[gc  
  return ( int & )j; Q``1^E'  
最后执行i = j; OcB&6!1u  
可见,参数被正确的选择了。 qFVZhBC  
j6s j2D  
Z71_D  
{~&]  
Zl[EpXlZ  
八. 中期总结 "tT4Cb3  
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: PE.UNo>o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S))B^).0-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *vQ 6LF;y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =pzTB-G  
42e[OG-  
.joCZKO  
;nlJ D#  
ZXLAX9|  
6Takx%U  
九. 简化 -8)C6"V{  
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。 _)@G,E33f@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pZ $>Hh#  
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: 0~<?*{~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h0-.9ym  
  +-*/&|^等 G%Lt>5*!nE  
2. 返回引用。 TFldYKd/l  
  =,各种复合赋值等 ~M7X]  
3. 返回固定类型。 iwIn3R,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $Ptl&0MN%  
4. 原样返回。 {pQ8/Af!  
  operator, /.s L[X-G  
5. 返回解引用的类型。 UV|{za$&/  
  operator*(单目) W +Piqf*  
6. 返回地址。 6r^ZMW  
  operator&(单目) o>*`wv  
7. 下表访问返回类型。 ,or;8aYc#  
  operator[] [-`s`g-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yfwR``F  
  operator<<和operator>> A99;bf}"  
=2*2 $  
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。 _e8Gt6>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: nUs=PD3)  
}A6z%|d  
template < typename Left > m5/]+xdNX  
struct value_return [4EIy"  
  { Cm5L99Y  
template < typename T > DmWa!5  
  struct result_1 S^q^=q0F  
  { C-_u`|jQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r:rPzq1  
} ; 5~>j98K  
~Y0K Wx4  
template < typename T1, typename T2 > ;"f9"  
  struct result_2 -~sW@u)O  
  { f*V^HfiQb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p%Q{Rqc)  
} ; e`B!)Sr  
} ; x`2dN/wDhf  
5T"h7^}e  
+ S5uxO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Tq^B>{S "  
(^T}6t3+4  
下面我们来剥离functor中的operator() ZCK#=:ln  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^-Ks_4  
; p+C0!B2  
return l(t) op r(t) \k$cg~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) eVj 8u  
return op l(t) o7gZc/?n  
return op l(t1, t2) F:Vl\YZ  
return l(t) op , iEGf-!k  
return l(t1, t2) op 8~!h8bkC  
return l(t)[r(t)] dr8Q>(ZY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %U<lS.i  
a@_n>$LZL  
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: bTx4}>=5l  
单目: return f(l(t), r(t)); Yjy%MR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); | Eu#mN  
双目: return f(l(t)); Q(WfWifu-|  
return f(l(t1, t2)); @CPkP  
下面就是f的实现,以operator/为例 SXXO#  
\HMuV g'Q  
struct meta_divide pcd?6jh8  
  { ?!tO'}?  
template < typename T1, typename T2 > lh\`9F:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y3V2}  
  { +CQIm!Sp  
  return t1 / t2; g5nL7;`N  
} Vs>e"czfm/  
} ; EE9eG31|r  
?+c-m+;wj  
这个工作可以让宏来做: q@mZ0D-  
@Us#c 7/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Sw{rNzh%$  
template < typename T1, typename T2 > \ C:!&g~{cKi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fX LsLh+~D  
以后可以直接用 aTaL|&(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }PMlG  
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 Qc Xw -  
(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。。。) !bW^G} <t  
W9GjUswv!  
3;//o<  
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 *EU1`q*  
`y"a>gHC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !}d_$U$  
class unary_op : public Rettype Ngrj@_J  
  { S>[&]  
    Left l; W Emh  
public : |>JRJ"CFE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E0A[{UA   
-t*P=V|@  
template < typename T > q)"yP\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M VE:JNm  
      { #E/|W T  
      return FuncType::execute(l(t)); +D h?MQt?  
    } =4/K#cQ  
%u?A>$Jn  
    template < typename T1, typename T2 > (>\4%(pnD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;MO,HdP;  
      { =EHKu|rX~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P!R`b9_U  
    } H/0b3I^  
} ; V4*/t#L/  
bM,%+9oz;  
Z%{`j!!p  
同样还可以申明一个binary_op [Z[ p@Ux  
=1VpO{ q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g s%[Cv  
class binary_op : public Rettype @ +>>TGC  
  { nI`9|W  
    Left l; hC!8-uBK5<  
Right r; m4c2WY6k  
public : vf!lhV-UG+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YQ-V^e6  
S2V+%Z _J  
template < typename T > *Fd(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZjgfkZAS  
      { r#mH[|@W~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G'iE`4`2  
    } #!j wn^yq  
a/~1CrYr  
    template < typename T1, typename T2 > 2Gc0pBqx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RbEtNwG@c  
      { na|23jz4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K!tM "`a  
    } e$-Y>Dd  
} ; "2 qivJ  
F,xFeq$/{  
239g pf]}  
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 d?[8VfAnh  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 GS,}]c=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ye\ &_w"  
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。 [58qC:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :W[d&e  
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。。。 s&W^?eKr  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =nUzBL%~  
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) ;+~Phdy  
下面是修改过的unary_op 5Noy~;  
'DB'lP  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~#:R1~rh\e  
class unary_op jGn2Q L  
  { )Q~K\bJf  
Left l; E#yG}UWe  
  !h+VbZ  
public : vn.j>;E'  
6P`!yBAu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CuYSvW  
9t{Iv({6p  
template < typename T > u/HNXJ7M`9  
  struct result_1 tf{o=X.)  
  { ;/(<yu48  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O<+x=>_  
} ; Y-P?t+l  
xU;Q ~(  
template < typename T1, typename T2 > 5J*h7  
  struct result_2 A~ wVY  
  { pLpWc~#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a_Z[@W  
} ; 3W@ta1  
;TCT%j`^o  
template < typename T1, typename T2 > 3\?yjL^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6;}W)S  
  { 0?,%B?A8O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?[hkh8|  
} 90 pt'Jg  
cD9axlJ  
template < typename T > I~>Ye<g#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +`~kt4W  
  { 6F?U:N#<  
  return OpClass::execute(lt(t)); j7=x&)qbx  
} x|A{|oFC  
6iJ\7  
} ; 'n7Ld6%1  
7HEUmKb"  
Kw&t\},8@  
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 lm(k[]@  
好啦,现在才真正完美了。 \']_y\  
现在在picker里面就可以这么添加了: >?^_JE C6  
Qr]`flQ8  
template < typename Right > =.6JvX<d1*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const , n47.S  
  { b,-qyJW6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W[oQp2 =  
} 9>[ *y8[:0  
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。 cp3O$S  
Aw7_diK^  
u*<knZ~ty  
52z{   
7\Wq:<JL  
十. bind )\l(h%s[I  
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。 -i"?2gK  
先来分析一下一段例子 f _*F&-L  
6e At`L[K.  
6e :#x:O  
int foo( int x, int y) { return x - y;} c>yqq'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y #6G&)M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M%1wT9  
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。 (b;*8  
我们来写个简单的。 'mE!,KeS;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: t(5PKD#~Dc  
对于函数对象类的版本: Zf8_ko;|:-  
nY50dFA,  
template < typename Func > "/$2oYNy+  
struct functor_trait l5CFm8%  
  { x10u?@  
typedef typename Func::result_type result_type; "'*w_H0  
} ; okQ<_1e{  
对于无参数函数的版本: J=AF`[  
?bH!|aW(H  
template < typename Ret > ^mCKRWOP'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \LQ54^eB  
  { Q*8=^[x  
typedef Ret result_type; NaYr$`  
} ; +|TFxaVz  
对于单参数函数的版本: RP~ hi%A  
fHR^?\VVp  
template < typename Ret, typename V1 > Ig"Qw vR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !5=S 2<UX  
  { }J|Pd3Q Sf  
typedef Ret result_type; I&|J +B?#  
} ; y:ad%,. C  
对于双参数函数的版本: ~SR9*<  
>m4Q*a4M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /m(v5v7(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5.zv0tJku  
  { [}Pi $at  
typedef Ret result_type; b*W01ist  
} ; 8$V:+u  
等等。。。 MtKM#@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'MY0v_  
vZ/Bzy@|  
template < typename Func > T~- OC0  
struct func_return TjLW<D(i>  
  { Vs@H>97,G  
template < typename T > J0O wzO  
  struct result_1 xty)*$C>  
  { ="__*J#nze  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6z ,nt  
} ; >Eqr/~Q  
N Obw/9JO  
template < typename T1, typename T2 > DRuG5|{I:  
  struct result_2 O[<0\  
  { /YT _~q=:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ERz{, >G?  
} ; X>4qL'b:z  
} ; hmM2c15T5  
!pAb+6~T  
|.Vs(0O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 b,):&M~p  
IJ#+"(?7,u  
template < typename Func, typename aPicker > [ T!0ka  
class binder_1 (hFyp}jkk  
  { $hq'9}ASOL  
Func fn; SVJt= M  
aPicker pk; l/g6Tv `w  
public : .}ePm(  
d}--}&r  
template < typename T > a5nA'=|}i  
  struct result_1 FoB^iA6 e  
  { [ F7ru4"{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Dwuao`~Xm  
} ; o* C_9M  
.LA?2N  
template < typename T1, typename T2 > zyPc<\HoK  
  struct result_2 $fFh4O4  
  { gjDxgNpa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9L9qLF5 t  
} ; g8L{xwx<  
1%`Nu ]D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  G%5ZG$as  
lXOT>$qR<  
template < typename T > w$4*/D}Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1yV+~)by3  
  { ]@A}v\wa  
  return fn(pk(t)); >Pf\"% *  
} xnvG5  
template < typename T1, typename T2 > r%412 #  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t5;)<N`  
  { gUHx(Fi[4  
  return fn(pk(t1, t2)); dBNx2T}_0  
} L5 Q^cY]p  
} ; jN T+?2  
GiS:Nq`$(  
+Hk r\  
一目了然不是么? P B?92py&  
最后实现bind s|\\"3  
B<\HK:%{  
^\C Fke=  
template < typename Func, typename aPicker > eI3ZV^_Ps  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) SI, t:=D  
  { vtF|: *h  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); EaKbG>  
} i)th] 1K%  
am+w<NJ(us  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P^[y~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。 _bn "c@s  
14z ?X%  
十一. phoenix 0S2/,[-u+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K7c[bhi_w  
j06qr\Es  
for_each(v.begin(), v.end(), vo>i36  
( XJ e}^k  
do_ 2KtK.2;7  
[ a4\j.(w)$D  
  cout << _1 <<   " , " E{BX $R_8  
] YDYN#Ob(;  
.while_( -- _1), ,#U[)}im  
cout << var( " \n " ) W^YaC (I  
) 8F9x2CM-[C  
); ve^gzE$<I  
yS1i$[JV  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: YF)k0bu&;  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor d<Dm(   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }inV)QQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C`qE ,2.  
,Q<mU4  
~'v9/I-"  
template < typename Cond, typename Actor > y}1Pc*  
class do_while * -(8Z>9  
  { 6{!Cx9V  
Cond cd; se=;vp]3a  
Actor act; Xm3r)Bm'3  
public : (7Ln~J*  
template < typename T > pGd@%/]AO  
  struct result_1 Zm*qV!  
  { ,ygUy]  
  typedef int result_type; "h-ZwL  
} ; _p^$.\k"  
Jq?Fi'2F%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} '<{Jlz(u9  
yw1-4*$c  
template < typename T > a:Nf +t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |]5`T9K@b#  
  { `BVXF#sb  
  do K[yP{01  
    { 0.)q5B`  
  act(t); )H(i)$I  
  } iDWM-Ytx  
  while (cd(t)); /j-c29nz  
  return   0 ; HD'adj_,  
} cx]H8]ch7  
} ; ow{J;vFy\  
+xd@un[r<  
'xLXj>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RsYMw3)G  
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。 S)?N6sz%  
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。 E0AbVa.  
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。 Z/czAr@4  
下面就是产生这个functor的类: 7=/iFv[  
/cT6X]o8  
b]  
template < typename Actor > sI.p( -K Q  
class do_while_actor 0O[le*3b  
  { YSrjg|k*  
Actor act; Q5lt[2Zyzd  
public : ;Yt+ {pI  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %JgdLnQE  
\)?+6D'#  
template < typename Cond > )-0+O=v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ] n\]ao  
} ; 3N 5@<:2`  
P=PeWX*L<Z  
v*OV\h.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !_FTy^@c2  
最后,是那个do_ nxB[T o*P  
zz!jt A  
*d`KD64  
class do_while_invoker bp<,Xfl  
  { zhJ0to[%?  
public : 5|cRHM#  
template < typename Actor > 'E&tEbY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  AGm=0Om  
  { wJD'q\n  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4jSYR#Hqp`  
} E*h!{)z@F  
} do_; TB-dV'w  
XhA tf @n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f >.^7.is  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,"Fl/AjO  
最后来说说怎么处理break和continue Y'5(exW  
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。 KaX*) P  
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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