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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N:| :L:<1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R#4l"  
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, @}d;-m~  
6(`N!]e*L  
oWY3dc  
aze#Cn,P}  
  class filler L>14=Pr^(  
  { M +OVqTsFU  
public : |M7C=z='  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }h;Z_XF&  
} ; 5<(* +mP`  
]"T157F  
swj\X ,{  
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: !}*vM@)1  
u<:uL  
Eg`~mE+a  
V4R s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N9/k`ZGC  
mx}5":}  
RkG?R3e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )W\ )kDh!  
.@&FJYkLYi  
7-B|B{]  
rd->@s|4mT  
二. 战前分析 )isS^O$qH  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 K7&]| ^M9  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Ja3#W K  
F[\T'{  
9\!&c<i=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e2=}qE7  
  /* --------------------------------------------- */ DL,R~  
vector < int *> vp( 10 ); rwDLBpk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); LkJq Bg  
/* --------------------------------------------- */ Mt4]\pMUb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `S((F|Ty=;  
/* --------------------------------------------- */ "T5jz#H#/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); esSj 3E  
  /* --------------------------------------------- */ BPkMw'a:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); E4Q`)6]0  
/* --------------------------------------------- */ w-WAgAch  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M %zf?>])  
Ut~YvWc9  
w31O~Ve  
qsp3G7\'=  
看了之后,我们可以思考一些问题: &H# l*  
1._1, _2是什么? A(&\wd  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 3\ajnd|  
2._1 = 1是在做什么? 6'*6tS  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 o Rk'I  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 s8(Z&pQ  
/TbJCZ  
^'Lp<YJs6  
三. 动工 xy>$^/[$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |8}y?kAC  
AIl`>ac  
1<x5{/CZ  
w:B&8I(n}w  
template < typename T > }k AE  
class assignment L' _%zO  
  { t#M[w|5?  
T value; 8Ie0L3d-  
public : 7202N?a {  
assignment( const T & v) : value(v) {} u@Gum|_=N  
template < typename T2 > 1;./e&%%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :F5(]g 7  
} ; DDIRJd<J  
T:Q+ Z }v+  
"j`T'%EV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 M&zB&Ia"'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :zC=JvKT  
7 HL Uk3  
9&kY>M>z0  
s!09cS  
  class holder 5Q}HLjG8Z  
  { F9w2+z.  
public : .h w(;  
template < typename T > f3,Xb ]h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y edF%  
  { Qmd2C&Xw  
  return assignment < T > (t); T}p|_)&y  
} 3Qv9=q|[b  
} ; "}uu-5]3  
z,qNuv"W  
ctb , w  
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: ENYc.$ r  
qyE*?73W  
  static holder _1; y#ON=8l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ' z^v}~  
MmfshnTN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kYS\TMt,C  
而不用手动写一个函数对象。 }sZy|dd  
4mGRk)hk:>  
<1V>0[[e  
_=5\$6  
四. 问题分析 g[{rX4~|  
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。 F0'o!A#|(  
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。 sYTToanA$?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S@L%X<Vm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7z&^i-l.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 C5^N)-]"  
/X\:3P  
五. 问题1:一致性 d/?0xLW  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Mb%[Qp60  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'xOH~RlE  
\y/0)NL\  
struct holder 3A b_Z  
  { ,+g0#8?p^x  
  // kb*b|pWlO  
  template < typename T > F.R0c@&W  
T &   operator ()( const T & r) const TsRbIq[  
  { # f{L;  
  return (T & )r; .V^h<d{  
} >3ASrM+>w  
} ; 0Szt^l7  
(7P VfS>;  
这样的话assignment也必须相应改动: zU>bT20x/  
qB=%8$J  
template < typename Left, typename Right > <d hBO  
class assignment *7/MeE6)i  
  { CY.i0  
Left l; `>$l2,  
Right r; P?U}@U~9  
public : 6~(iLtd#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cU=/X{&Om  
template < typename T2 > ~D Ta% J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :sb+jk  
} ; T ;JA.=I  
=Cr F(wVO"  
同时,holder的operator=也需要改动: [;i3o?\_I  
,`l8KRd  
template < typename T > X1~ B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Xc@%_6  
  { !xZ`()D#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?9AtFT  
} ID v|i.q3  
B6a   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 E?P:!V=_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?f[U8S}  
l 7=WO#Pb  
return l(rhs) = r; H;eOrX {GT  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -7l)mk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t12 xPtN1  
,;wc$-Z!8  
template < typename Tp > ;;l-E>X0  
class constant_t |G]M"3^  
  { .EQ1r7 9,  
  const Tp t; ? v2JuhRe  
public : QZ51}i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >T~d uwS  
template < typename T > |F#L{=B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <oWoJP`G  
  { {]\!vG6  
  return t; )D q/fW  
} V|8`]QW@  
} ; BWN[>H %S  
u ?n{r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .)eX(2j\  
下面就可以修改holder的operator=了 PXYo@^ 3  
U$(AZ|0  
template < typename T >  Z,osdF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %,M(-G5j;  
  { )FrXD3 p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GM<r{6Qy  
} lx&ME#~  
?0VLx,kp  
同时也要修改assignment的operator() M(2c{TT  
a~F` {(Q2  
template < typename T2 > <v)Ai;l,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c|'hs   
现在代码看起来就很一致了。 `n!<h,S'2  
LAwl9YnG:  
六. 问题2:链式操作 A,T3%TE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -l!;PV S|  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 xv{iWJcs  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 v5 yOh5  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 vO)nqtw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct f}'E|:Z 7k  
`"E|  
template < typename T > ci^+T *  
struct result_1 Tl!}9/Q5E:  
  { %HJ_0qg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;ml;{<jI  
} ; &OiJJl[9  
.TURS  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: PQ2u R  
l*]L=rC  
template < typename T > b7/1 ]  
struct   ref uSs~P%@6|  
  { ^6~CA  
typedef T & reference; TCSm#?[B  
} ; PF1m :Iz`d  
template < typename T > wL2d.$?TEg  
struct   ref < T &> g|PVOY+|^  
  { uE>2 *u\  
typedef T & reference; 1_7}B4  
} ; Nd&u*&S  
-, ~n|ceI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j"E_nV:Qc  
1X/ q7lR  
template < typename T > Nvs8t%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Xv'M\T}6C+  
  { IN!m  
  return l(t) = r(t); Y>+\:O  
} UKx91a}g  
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。 ()vxTTa  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i+&*W{Re  
f;6a4<bz  
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 -\j}le6;c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?0+D1w  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /r|^Dc Nx  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  _tN"<9v.  
最后的布局是: L^ VG?J  
                Add !h2ZrT9 _  
              /   \ @R?S-*o  
            Divide   5 NrTQ}_3)  
            /   \ fAfsKO*  
          _1     3 `I<*R0Qe  
似乎一切都解决了?不。 O~B iqm  
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。 J;+iW*E:  
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。 {3C~cK{  
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: <?,o {  
ekfD+X  
template < typename Right > TC3xrE:U<m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }7vX4{Yn  
Right & rt) const Fp-d69Npo  
  { `w]=x e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B[Uvj~g  
} \Btv76*,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?K{CjwE.M  
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。 'rU [V+  
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。 $r9Sn  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 [z`U 9J  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Ym-uElWo  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? NZ'S~Lr   
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: d)(61  
x\!Qe\lE  
template < class Action > |Z$heYP:w  
class picker : public Action Dq Kk9s;6_  
  { X&t)S?eCos  
public : -d6| D?}S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (J][(=s;a  
  // all the operator overloaded MV H^["AeR  
} ; FlRbGg^  
8,#v7ns}#  
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。 }f<.07  
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: W{At3Bfy  
&n6mXFF#>P  
template < typename Right > r~z-l,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vN-#Ej. u  
  { y|nMCkuX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^{_`jE  
} *;(LKRV  
,-&ler~[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > R>To L  
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。 h2zuPgz,  
Ni'vz7j  
template < typename T >   struct picker_maker g9H~\w  
  { ot]E\g+!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )$I;)` q  
} ; +eZR._&0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~#&bDot  
  { !,+peMy  
typedef picker < T > result; +n%uIv  
} ; >o>r@;  
l!<Nw8+U  
下面总的结构就有了: } '.l'%  
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。 [2gK^o&t  
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。 F"#bCnS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -]~&Pi|  
至此链式操作完美实现。 D%N^iJC,9  
~(aQ!!H6  
{v}f/ cu  
七. 问题3 q%w\UAqA  
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。 EkgS*q_  
ns9iTU)  
template < typename T1, typename T2 > ce\]o^4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _$s9o$8$  
  { (n05MwKu\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "GEJ9_a[  
} YQvN;W  
-~~"}u  
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: d_BECx <\  
X#j-Ld{j  
template < typename T1, typename T2 > BK]bSj  
struct result_2 Cb7f-Eag  
  {  #:_qo  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X(U CN0#  
} ; ;t{Ew+s  
]y>)es1  
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? 47ra`*  
这个差事就留给了holder自己。 ME7jF9d  
    Q0i.gEwe  
.p  NWd  
template < int Order > oA%8k51>~K  
class holder; vyP3]+n  
template <> m_\w)  
class holder < 1 > yT%"<m6Y*\  
  { 9bR lSb@  
public : y Q-&+16^  
template < typename T > I *YO  
  struct result_1 :'9%~q.D4  
  { "Lk -R5iFd  
  typedef T & result; !qsk;Vk7Z  
} ; N=^{FZ  
template < typename T1, typename T2 > 0)`{]&  
  struct result_2 `,gGmh  
  { o^hI\9  
  typedef T1 & result; ]fvU}4!  
} ; s+&Ts|c#  
template < typename T > r|wB& PGW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d0$dQg  
  { 7pMQ1- (  
  return (T & )r; k nrR%e;  
} .}n,  
template < typename T1, typename T2 > 6nqG;z-IXJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AuuZWd  
  { <`,pyvR Kv  
  return (T1 & )r1; F(c~D0  
} xP%`QTl\  
} ; ~SgW+sDF u  
q"xIW0Pc  
template <> hfT HP  
class holder < 2 > c`}-i6  
  { qD=o;:~Km  
public : UmYReF<<_  
template < typename T > q$FwO"dC  
  struct result_1 [~03Z[_"/  
  { eQ _dO]Q  
  typedef T & result; ]vj4E"2;  
} ; d\C x(Lb[  
template < typename T1, typename T2 > H }w"4s  
  struct result_2 !T;*F%G9  
  { kXimJL_<g  
  typedef T2 & result; Ah:!  
} ; F F<xsoZJ  
template < typename T > ;d$PQi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?mKj+ Bk2  
  { "{>I5<:t  
  return (T & )r; [=M0%"  
} tdZ,sHY6  
template < typename T1, typename T2 > 59K%bz5t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EWuuNf  
  { mUW|4zl i}  
  return (T2 & )r2; fFP>$  
} [0|g3K !A  
} ; Pw:(X0@  
&"GHD{ix  
L4Ep7=  
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> >。 p ;E zmz  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Z#7T!/28  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t}m6];  
7tWt3  
return l(i, j) = r(i, j); Y"qKe,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K..L8#SC  
= 7U^pT  
  return ( int & )i; C =fs[  
  return ( int & )j; &4M0 S+.  
最后执行i = j; 1Xy{&Ut\  
可见,参数被正确的选择了。 9>~UqP9  
vt{s"\f  
I)$`@.  
Mazjn?f  
{SH +lX0]{  
八. 中期总结 ;)Rvk&J5  
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: }'HJVB_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 nLK%5C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {l&6= z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4^H(p  
\(UEjlo  
:`BZ,j_  
bA]/p%rZ8  
{XYv &K  
6itp Mck  
九. 简化 Xh==F:  
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。 PMr {BS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pQ0yZpN%;  
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:-i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n"B"Aysz  
  +-*/&|^等 (1e;7sNG@  
2. 返回引用。 =\s(v-8  
  =,各种复合赋值等 v8! 1"FYL  
3. 返回固定类型。 FG8genCH@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6hKavzSi  
4. 原样返回。 S!gV\gEbDj  
  operator, `o(PcX3/}  
5. 返回解引用的类型。 Qxj &IX  
  operator*(单目) F?2(U\k#  
6. 返回地址。 PN0l#[{EN  
  operator&(单目) 7NG^X"N{Ul  
7. 下表访问返回类型。 b6!?K!imT  
  operator[] 31mY]Jve"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "dwx;E  
  operator<<和operator>> p1t9s N,  
DmAMr=p  
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。 _$/(l4\T[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {xr!H-9ZAA  
K1RTAFf /  
template < typename Left > %)_R>.>  
struct value_return =g' 7 xA  
  { H~RWM'_  
template < typename T > ) ^PY-~o[  
  struct result_1 }8 A]  
  { pLMki=.Ld  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DV +DJcF  
} ; `.nkC_d  
0+IJ, ;Wx  
template < typename T1, typename T2 > 04NI.Jv  
  struct result_2 B&|F9Z6D  
  { c_a*{L|c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y]eH@:MJ;A  
} ; sJtz{'  
} ; zllY $V&<!  
"_jcz r$*  
/HH5Mn*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }K9Vr!  
&!J X  
下面我们来剥离functor中的operator() -fVeE<[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rFZB6A<(]  
P:t|'t  
return l(t) op r(t) A:[La#h|p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rs2~spN;h  
return op l(t) ("o <D{A  
return op l(t1, t2) yyxGVfr  
return l(t) op 0wXfu"E{  
return l(t1, t2) op 34U/"+|z  
return l(t)[r(t)] |//cA2@.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wIuwq>  
\\ M2_mT  
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: j,eeQ KH  
单目: return f(l(t), r(t)); bG67TWY)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]"q[hF*PM  
双目: return f(l(t)); ovzIJbf  
return f(l(t1, t2)); uF9p:FvN8  
下面就是f的实现,以operator/为例 N:[m,U9a  
^CI.F.#X|  
struct meta_divide u*{hXR-"  
  { J]nb;4w  
template < typename T1, typename T2 > DzO0V"+H}k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) q% )Y  
  { o %A4wEye  
  return t1 / t2; JT&CJ&#[h  
} rX%#Q\0h  
} ; :+ @-F>Q  
3lhXD_Y  
这个工作可以让宏来做: m,aJ(8G  
*fW&-ic  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uNl<= 1  
template < typename T1, typename T2 > \ V\%;S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B o.x  
以后可以直接用 (\.[pj%-O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _)p@;vGV  
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 $&EZVZ{r  
(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。。。) ?cCh?> h  
AvRZf-Geg  
NwD*EuPF:  
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 )Ac8'{Tq/  
`r'q(M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =t<!W  
class unary_op : public Rettype +`u]LOAyP=  
  { -]~U_J]  
    Left l; +che Lc  
public : I/jMe'Kp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} TgJx%  
X|L.fB=  
template < typename T > =r3Yt9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \K`AO{ D@  
      { huWUd)Po%  
      return FuncType::execute(l(t)); r.xGvo{iY  
    } f|WNPFQ$x  
R}llj$?  
    template < typename T1, typename T2 > B RG1/f d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UY*Hc  
      { &qz&@!`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ml.l( 6A  
    } ;H_yNrwA  
} ; k)Z?  
.Di+G-#aEs  
M7Cq)cT  
同样还可以申明一个binary_op >wej1#\3  
<5@+:7Dv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &.an-  
class binary_op : public Rettype Of7j~kdh83  
  { ScQJsFE6  
    Left l; gdSv) (  
Right r; cInzwdh7  
public : P-K\)65{Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L:%ek3SOz  
\! Os!s  
template < typename T > m0paGG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J^hj R%H  
      { rs~RKTv-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <'v?WV_  
    } G2ZF`WQ  
<po.:c Ce  
    template < typename T1, typename T2 > f5 wn`a~h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #lM!s  
      { ^> .?k h9z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  P%xk   
    } (=CV")tF  
} ; F&lWO!4  
McNj TD  
[ k^6#TQcn  
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 ]d9;YVAU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  %3KWc-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /e|`mu%  
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。 'dQ2"x?4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _{_LTy%[  
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。。。 i:&Y{iPQp  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3VCyq7 B^  
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) (5_l7hWY  
下面是修改过的unary_op (toGU  
.P# c/SQp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > q_g'4VZv  
class unary_op FGr0W|?v  
  { wDem }uO  
Left l; 1mJBxg}(  
  HGC>jeWd_  
public : r*>XkM& M  
pb{'t2kk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Al$"k[-Uin  
G- Sw`HHo  
template < typename T > Pgr>qcbql  
  struct result_1 W`eYd| +C  
  { *Y9"-C+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3.Ni%FF`  
} ; 4L^KR_h/  
b&*^\hY9b  
template < typename T1, typename T2 > S@Yb)">ZQ  
  struct result_2 ro}plK(<WQ  
  { 'iXjt MX  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $$A{|4,aI  
} ; 9C-F%te7  
 >pv~$  
template < typename T1, typename T2 > =Q.2:*d.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WyA>OB<Zeq  
  { pk}*0Y-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); UB.FX  
} T_[W=9  
_S,2j_R9  
template < typename T > \r324Bw>2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }}cVPB7   
  { F!|Z_6\tv:  
  return OpClass::execute(lt(t)); I?4J69'  
} q_OIzZ@  
.#5<ZAh/?  
} ; ? RB~%^c!  
, *e^,|#  
9 ?MOeOV8  
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 yeE_1C .  
好啦,现在才真正完美了。 -g IuL  
现在在picker里面就可以这么添加了: udp&U+L  
QMy;?,  
template < typename Right > #T#&qo#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (66X  
  { Ea!}r| ~]0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xfkG&&  
} o7/_a/  
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。 _#f/VE  
c*~/[:}  
"!p#8jR^  
rU<  H7U  
?7^('  
十. bind S,G=MI"  
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。 Eqp?cKrji  
先来分析一下一段例子  t Z\  
DXSZ#^,S[W  
nLto=tNUO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %CF(SK2w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &oTSff>p}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IJS9%m#  
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。 Y)c9]1qly  
我们来写个简单的。 n@T4z.*~lA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fhMtnh:  
对于函数对象类的版本: {* >$aI  
+wD--24!(  
template < typename Func > 1kb?y4xeJ  
struct functor_trait  B*Hp  
  { oF]0o`U&a  
typedef typename Func::result_type result_type; #OJ^[Zi<  
} ; UgSSZ05Lq  
对于无参数函数的版本: 4K0N$9pd:  
J^n(WnM*F  
template < typename Ret > fcnbPO0M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > jBI VZ!X  
  { OPwp(b  
typedef Ret result_type; #jA|04w  
} ; 1k{ E7eL  
对于单参数函数的版本: ?*[t'D9f-  
:#d$[:r#  
template < typename Ret, typename V1 > (d4zNYK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > aina6@S  
  { mOGcv_L  
typedef Ret result_type; bC?t4-W  
} ; ,6i67!lb  
对于双参数函数的版本: c!{.BgGN  
<^n9?[m*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -Zocu<Rs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > lQi2ym?  
  { (V{bfDu&h@  
typedef Ret result_type; JS({au  
} ; lNqXx{!k  
等等。。。 I0m/   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Mgcq'{[~Y=  
Z0b1E  
template < typename Func > UupQ* ,dJ  
struct func_return 'e;*V$+  
  { ,0lRs   
template < typename T > #vLDNR  
  struct result_1 @8n0GCv  
  { 4?jhZLBU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2ZIf@C{P.  
} ; h^x7[qe  
cCyg&% zsT  
template < typename T1, typename T2 > g@B9i =  
  struct result_2 \m5:~,p=  
  { ;)"r^M)):  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lS XhHy  
} ; vQu) uml  
} ; Ls*.=ARq  
U:_T9!fG  
g>OGh o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~NU~jmT2  
w>/KQ> \"  
template < typename Func, typename aPicker > Lm-}W "7  
class binder_1  78qf  
  { )bPNL$O  
Func fn; R;I}#b cJ  
aPicker pk; Qbt fKn95  
public : 6K?+adKlc  
n$#^gzU4  
template < typename T > ``aoLQc`  
  struct result_1 /*r MveT  
  { [h%_`8z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >a_K:O|AJ  
} ; s_D7?o  
mz9Kwxe  
template < typename T1, typename T2 > bsqoR8  
  struct result_2 6kIq6rWF9  
  { D=9x/ ) *G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F^`sIrZvs  
} ; ,Z MYCl]  
6"&&s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nqiy)ZN#R  
u"C`S<c  
template < typename T > r10)1`[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |mMW"(~  
  { e5veq!*C?  
  return fn(pk(t)); aASnk2DFd  
} J0o U5d=3  
template < typename T1, typename T2 > <;v{`@\j{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [0)iY%^  
  { M{O2O(  
  return fn(pk(t1, t2)); I>9rfmmTI  
} \ZCc~muR  
} ; f"k/j?e*  
-#)xe W.d  
xvpS%MS  
一目了然不是么? ;9u6]%hQTX  
最后实现bind ;]<$p[m  
@["Vzg!I6"  
xA&G91|s  
template < typename Func, typename aPicker > ckhW?T>l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G=~T)e  
  { [Hn+r &  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); QKCk. 0Xe  
} OaU$ [Z'8  
ijyj}gpWha  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0B3*\ H}5  
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。 v]_{oj_(-  
!t;$n!7<  
十一. phoenix (qB$I\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F Fg0}  
<=19KSGFt  
for_each(v.begin(), v.end(), C(W?)6?  
( 8a-[Q  
do_ !^`ZHJ-3>;  
[ }>)"!p;t_  
  cout << _1 <<   " , " u!{P{C  
] CXA)Zl5#  
.while_( -- _1), j g$%WAEb  
cout << var( " \n " ) LZ\}Kgi(!T  
) =A=er1~%  
); M-|4cd]6  
9LCV"xgX  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: )(75dUl  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor >rYP}k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 chfj|Ce]x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Oo=} j  
T4\,b  
skZxR5v3~L  
template < typename Cond, typename Actor > lBPZB%  
class do_while u-jGv| ,|  
  { t^uX9yvx  
Cond cd; KY4|C05 ,  
Actor act; +s_@964  
public : CQ3;NY=o  
template < typename T > roL~r`f`  
  struct result_1 Ld+}T"Z&M>  
  { :5h&f  
  typedef int result_type; 3haY{CEr  
} ; j: ]/AReOL  
R.> /%o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #7gOtP#{  
wm@1jLjrQ  
template < typename T > 7{<t]wQq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9[$g;}w  
  { P1z6 sG G  
  do m}F1sRkdQ  
    { Ep?a1&b  
  act(t); C{Aeud #5  
  } Ig5J_Z^]b  
  while (cd(t)); o+6Y/6Xp@  
  return   0 ; \ m 2[  
} 7jEAhi!Cq(  
} ; OEZXV ;F  
B`T9dL[E4  
l2n>Wce9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I 9tdr<  
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。 $,'r} %  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 2R|2yAh  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 bjD0y cB[  
下面就是产生这个functor的类: >I!dJH/gj  
{N7,=(-2=  
KOw Ew~  
template < typename Actor > 9)H~I/9Y  
class do_while_actor !cWKY \lpv  
  { ( 8H "'  
Actor act; =o+t_.)N  
public : %H%>6z x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *:GoS?Ma  
MPM_/dn-  
template < typename Cond > p?6w/n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z\LW<**b  
} ; 5TzMv3;in2  
\kC/)d  
m#'u;GP]k  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Hyc19|  
最后,是那个do_ mlIc`GSI  
Fvi<5v  
qRB&R$  
class do_while_invoker s}/YcUK  
  { H-0deJ[>  
public : @I_ A(cr  
template < typename Actor > H |75,!<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ioh_5 5e  
  { rK)%n!Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); [ub,&j^  
} `Mp]iD {  
} do_; K;S&91V)=  
hb^e2@i;Oq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N=:yl/M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =cqaA^HQL  
最后来说说怎么处理break和continue /C3=-Hp  
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。 H6e ^" E  
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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