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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DJ<e=F!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $p9XXZ"*  
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, 9jvg[ H  
SX F F  
W>@+H"pZ  
;$0za]x  
  class filler iPkG=*Ip(%  
  { W<9G wMU  
public : X;}_[ =-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;=e A2  
} ; =%RDT9T.  
]|732Z  
"4r5n8  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: K1eoZ8=!  
iP_rEi*-J  
E!Ng=}G&_  
&1Az`[zKGW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }D=h"\_=  
+ckj]yA;  
tv;3~Y0i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4/d#)6  
}B]FHpi  
>U) ,^H(  
{'vvE3iZ  
二. 战前分析 Lnj5EY er  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ^Xb!dnT.*a  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 rre;HJGEL  
{'X"9@  
,p 'M@[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O&X-)g=  
  /* --------------------------------------------- */ 95(VY)_6#A  
vector < int *> vp( 10 ); {+`ep\.$&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (d!vm\-PH  
/* --------------------------------------------- */ "#JoB X@yE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A"P1 B]  
/* --------------------------------------------- */ :Mt/6}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h{TnvI/"  
  /* --------------------------------------------- */ -,+JE0[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9(B)  
/* --------------------------------------------- */ |Z "h q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v=W%|iZ  
lL83LhE}<  
Rdv"Aj:  
m1`ln5(R  
看了之后,我们可以思考一些问题: XM_S"  
1._1, _2是什么? hpw;w}m  
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。 iu:e>r  
2._1 = 1是在做什么? $[1 M2>[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 _e-a>y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Z`:V~8=l  
fmSA.z  
)c!f J7o:  
三. 动工 xt-;7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DSIa3! 0  
  () SG  
 T  
>%W"u` Q  
template < typename T > %Ajf|Go0/G  
class assignment "+AeqrYYm5  
  { R.RCa$  
T value; \K)q$E<!  
public : !AMPA*  
assignment( const T & v) : value(v) {} j5RM S V  
template < typename T2 > xW^<.@Agm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2xjS;lpw  
} ; M1oCa,8M+  
8p!PR^OM@  
+6TKk~0e^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 VX- f~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3 Zbvf^  
jUfc&bi3  
QP qa\87  
8,H  
  class holder fNlUc  
  { }LE/{]A  
public : 8T2$0  
template < typename T > c8u&ev.U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \C>I6{  
  { w.V8-9{  
  return assignment < T > (t); sDwSEg>#B  
} bZKK' d$I  
} ; TQ>1u  
!u=[/>  
_-h3>.;h9  
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: DG& kY+  
%f>V\z_C  
  static holder _1; 0ogTQ`2Z:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~+|p.(I  
C f<,\Aav  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^h' wZ7-\  
而不用手动写一个函数对象。 3<'n>'  
}5% !: =  
bS0LjvY9g  
kdv>QZ  
四. 问题分析 /njN*rhx&Z  
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。 /FQumqbnt  
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。 oinF<-(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J NsK   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2'/ ip@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x0 j$]$  
^6obxwVG  
五. 问题1:一致性 0z%]HlPg  
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?| bhFzu[B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q3 9 RD  
*VD-c  
struct holder 44cyD _(  
  { C:H9C  
  // 5Rc 5/m  
  template < typename T > _I75[W!  
T &   operator ()( const T & r) const 2!l)% F`  
  { p>!`JU`{?  
  return (T & )r; tcmG>^YM  
} *)"`v]  
} ; eH75: `  
Vw+U?  
这样的话assignment也必须相应改动: +A/n <VH  
;K`qSX;;c(  
template < typename Left, typename Right > #IgY'L  
class assignment  a2sN$k  
  { I>fEwMk~  
Left l; Vo%@bj~>  
Right r; o-49o5:1  
public : 8/]5h%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {Pdy KgM  
template < typename T2 > yn`H}@`k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N^:)U"9*e  
} ; \V}?K0#bt  
8NA2C.gOZ  
同时,holder的operator=也需要改动: _0ep[r  
"Bn!<h}mg  
template < typename T > tP7l ;EX4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~ /]u72?rP  
  { 1dHN<xy  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); He~) i)co  
} j<e`8ex?  
e")s1`  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &*A7{76x  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^vfp;  
<4D.P2ct  
return l(rhs) = r; z-ra]  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ):kDWc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K-Y;[+#g1o  
|*K AqTO0  
template < typename Tp > g >u{H:  
class constant_t {OH "d  
  { MZl6 J  
  const Tp t; y)CnH4{  
public : 'QeCJ5p]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :I[nA?d[&  
template < typename T > 0X !A'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const PqKbG<}Y  
  { :Z3Tyj}4  
  return t; F^fL  
} . =yF  
} ; e5W 8YNA  
4"at~K` Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A]c'`Nf  
下面就可以修改holder的operator=了 ga%gu9  
R6v~Sy&n!  
template < typename T > {(Jbgsxm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const DP_ ]\V<sT  
  { BE>^;`K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Kg4\:A7Sa.  
} | KY6IGcqV  
ObnQ,x(  
同时也要修改assignment的operator() Rr A9@95+  
rvfS[@>v  
template < typename T2 > rr~O6Db  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v'=$K[_  
现在代码看起来就很一致了。 8vR Q_  
,yf2kU  
六. 问题2:链式操作 uW;[FTcqy$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pUF$Nq>og  
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。 @:s (L]  
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。 5! -+5TJI  
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。 inQ1 $   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,! b9  
1z IX $A  
template < typename T > H. o=4[  
struct result_1 aN UU' [  
  { }IJE%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  KEPNe(H  
} ; qL2!\zt>g  
OKi}aQ2R*  
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: n Nu~)X  
D*0[7:NSO  
template < typename T > pgUp1goAU  
struct   ref xB :]{9r  
  { \gCh'3  
typedef T & reference; a=_:`S]}  
} ; FHbyL\Q  
template < typename T > Dbl3ef  
struct   ref < T &> +,xluwv$9  
  { {q!GTO  
typedef T & reference; M!tR>NMH  
} ; E%%iVFPX  
mE"(d*fe'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )Szn,  
(l+0*o,(  
template < typename T > |1%eo.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EQ [K  
  { x1`4hB  
  return l(t) = r(t); w!_6*  
} ZyX+V?4  
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。 {[ pzqzL6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]!>tP,<`'  
FJD;LpW  
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 NG5k9pJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O $ARk+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }IRD!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @rP#ktz]  
最后的布局是: a)S{9q}%  
                Add J?Bj=b  
              /   \ dv cLZK  
            Divide   5 PO nF_FC  
            /   \ a! 3eZ,  
          _1     3 zDf96eK  
似乎一切都解决了?不。 1\aV4T  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。  G){A&F  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 h$]nfHi_Q  
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: V'FKgzd  
nx Jx8d"  
template < typename Right > *X!+wK-+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;TKsAU  
Right & rt) const ]tNB^  
  { w~~[0e+E  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %O9P|04]3  
} |JiN; O+K  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :z`L)  
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。 d@? zCFD  
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。 P N(<=v&E  
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。 oXQI"?^+  
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。 +^q- v-  
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? I@kMM12>c  
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: J ql$ g  
J;k8 a2$_  
template < class Action >  GPrq(  
class picker : public Action )`#SMLMy~  
  { Bxf&gDwjgr  
public : g*WY kv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w&Z.rB?  
  // all the operator overloaded F6ZL{2$k@  
} ; 7g4IAsoD  
#[]B: n6  
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。 -+0!Fkt@,  
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 yoV)  
&r!jjT  
template < typename Right > _z@_.%P\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M1eM^m8U  
  { 8#|PJc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g6H`uO  
} ~PX#' Jr  
{3BWT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l M 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。 7-}/{o*,5  
JD ~]aoH  
template < typename T >   struct picker_maker D.YT u$T  
  { A<-3u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (/|f6_9!  
} ; B7n1'?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -l <[CI  
  { U3pMv|b  
typedef picker < T > result; !Xzy:  
} ;  s-S|#5  
oYX#VX  
下面总的结构就有了: Cp]q>lM"  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 FD.L{  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 tj:>o#D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Px`z$~*B:  
至此链式操作完美实现。 Gu%}B@4^  
m</nOf+C  
]U.YbWe^  
七. 问题3 `IK3e9QpcA  
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。 mk +BeK  
9]|G-cyt  
template < typename T1, typename T2 > o vX9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jxZd =%7Q  
  { ys9MV%*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [4HOWM>\  
} T]?QCf  
lLZ?&z$  
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: xcN >L  
`f%sq*O~  
template < typename T1, typename T2 > rY(^6[!  
struct result_2 WQ1*)h8,9  
  { K[i|OZWu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; R^GLATM  
} ; u )KtvC!  
3o^  oq  
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? 'q{|p+  
这个差事就留给了holder自己。 M-NY&@Nj  
    1ogh8%  
0V?:5r<  
template < int Order > =#{i;CC%  
class holder; \:91BQP c  
template <> @W*Zrc1NF  
class holder < 1 > hG.~[#[&6  
  { S-)%#  
public : x2H?B` 5  
template < typename T > %-~T;_.  
  struct result_1 &B>YiA  
  { "K-2y ^Dl  
  typedef T & result; 6WX+p3Kv  
} ; NQhlb"Ix  
template < typename T1, typename T2 > ~<w9a]  
  struct result_2 e025m}%SU  
  { ^DS+O>  
  typedef T1 & result; =H2.1 :'  
} ; q=h~zjQ?R  
template < typename T > ,-{ 2ai_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yet!qmZ  
  { b<mxf\b  
  return (T & )r; 5x; y{qT  
} hh>mX6A  
template < typename T1, typename T2 > f.&Y_G3a<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J|2OmbJe  
  { @q]{s+#Xf  
  return (T1 & )r1; FGG 7;0(  
} BKQI|i  
} ; 1V37% D  
\;Ywr3  
template <> 0qrsf!  
class holder < 2 > G(XI TL u*  
  { QcDWVM'v  
public : 1Q ^YaHzuW  
template < typename T > RZeU{u<O  
  struct result_1 ^?)o,djY&  
  { __,1;=  
  typedef T & result; -6KGQc}U  
} ; Y|iJO>_Uu=  
template < typename T1, typename T2 > 4(f4 4' ^  
  struct result_2 U ExK|t  
  { 6T5nr  
  typedef T2 & result;  `9  
} ; 1&@s2ee4   
template < typename T > 9\]%N;;Lo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <([1(SY2e  
  { (&G4@Vd  
  return (T & )r; {^xp?zpV  
} &T8prE?  
template < typename T1, typename T2 > 6NV- &0 _  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e'c~;Z\A  
  { / ` 7p'i  
  return (T2 & )r2; q.OkZI0n   
} dw60m,m  
} ; Jk)^6  
z Lw=*  
&Oq& ikw  
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> >。 + (cTzY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D 5qCn^R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: uOqWMRsoi  
"mnWqRpX  
return l(i, j) = r(i, j); f.`noZN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hN6j5.x%  
tVZj tGz=  
  return ( int & )i; BC0T[o(f8  
  return ( int & )j; I-NzGx2u  
最后执行i = j; )jK"\'cK  
可见,参数被正确的选择了。 i51~/ R  
 ? {Lp  
&WIiw$@  
J3fcnI  
zA&lJD $0  
八. 中期总结 bmEo5f~C!  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )g:\N8AZK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;%Jw9G\h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kL,{H~iq;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #5kQn>R  
m9UI3fBX  
a[:0<Ek  
:0.Z/s -  
~ jb6  
yAoJ?<4^W  
九. 简化 edqekjh  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 [Z484dS`_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k~u$&a  
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: I_J;/!l=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }+0{opY4R  
  +-*/&|^等 2*-s3 >VK  
2. 返回引用。 "_JGe#=  
  =,各种复合赋值等 nsqs*$  
3. 返回固定类型。 mvI[=e*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >C~-*M9  
4. 原样返回。 }\`MXh's  
  operator, @kUCc1LT  
5. 返回解引用的类型。 p6]4YGw*^  
  operator*(单目) NIeT.!  
6. 返回地址。 RV5X0  
  operator&(单目) 4;_{*U-  
7. 下表访问返回类型。  R:98'`X=  
  operator[] Z VuHO7'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bort2k  
  operator<<和operator>> [y| "iSD  
|jV>  
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。 A^2VH$j]+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9@ 6y(#s  
n4+l, ~  
template < typename Left > gmy$_4+6o  
struct value_return y~An'+yBa  
  { }3F8[Td.~N  
template < typename T > ziR}  
  struct result_1 bR6.Xdt.n  
  { $*^Ms>Pa_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; LY[XPV]t  
} ; Mo|[Muj8b  
EAU6z(X$  
template < typename T1, typename T2 > LFob1HH*8  
  struct result_2 o ^L 3Xiv  
  { >6Y\CixN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Zf}]sW$H  
} ; ~isrE;N1|  
} ; `me2Q  
7udMF3;>  
zE5%l`@|o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -l<b|`s=w.  
abkl)X>k  
下面我们来剥离functor中的operator() $Zp\^cIE+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^AtAfVJN0  
qc\]~]H]r  
return l(t) op r(t) Bs(\e^}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @6 uB78U4O  
return op l(t) RUUV"y  
return op l(t1, t2) Aa-L<wZVPt  
return l(t) op m8;; O  
return l(t1, t2) op yB\}e'J^  
return l(t)[r(t)] ^{nf0)56c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]#;;)K}>  
=.O8G=;DOA  
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: yKF"\^`@  
单目: return f(l(t), r(t)); 0]=|3-n  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ms8de>A|H  
双目: return f(l(t)); Ac}+U q  
return f(l(t1, t2)); <QFT>#@T  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z .VIb|  
^JZ]?iny  
struct meta_divide }Tf~)x  
  { n@  lf+  
template < typename T1, typename T2 > F7lhLly  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @S\!wjl]C  
  { 8)HUo?/3  
  return t1 / t2;   4Ra  
} O4J <u-E$  
} ; G(W/.*  
6U5L>sQ  
这个工作可以让宏来做: ,Bax0p  
V:HxRMF2X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AL@8v=  
template < typename T1, typename T2 > \ I WKq_Zjkz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dPZrX{ c  
以后可以直接用 '4k l$I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) N\{Xhr7d  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 K}7E;O5m"  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) zLEl/yPE  
v&Xsyb0CaM  
\6A Yx[|  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 C$?gt-tJ'  
__N< B5E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {2"8^;  
class unary_op : public Rettype art L  
  { B8A-|S!,U  
    Left l; }2c)UQD8  
public : Z./$}tVUG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *UBukn  
-Uj)6PzGu  
template < typename T > C#<b7iMg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "LZQ1P*ef$  
      { <&JK5$l<X  
      return FuncType::execute(l(t)); } )D E  
    } +I~`Ob  
 ;;>hWAS  
    template < typename T1, typename T2 > -u+@5K;^Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L_4c~4  
      { n!Hj4~T0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); { 3,_i66  
    } yC#%fgQ r  
} ; TOF_m$@#  
0F48T<i  
` mvPbZ0<  
同样还可以申明一个binary_op 'k^d-Mh>h  
_A]8l52pt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {"kE u  
class binary_op : public Rettype Qc4r?7S<  
  { >- S?rXO  
    Left l;  Y7*8 A,  
Right r; o,qq*}=  
public : )ZZjuFQJ)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oVZI ([O  
8M6 Xd]{%  
template < typename T > /;5U-<qf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tL#~U2K  
      { _PPZ!r(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &,DZ0xA  
    } q8Jhs7fv  
O$eNG$7  
    template < typename T1, typename T2 > x."R_>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8Cx6Me>,=  
      { @ra^0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nj1TX  
    } bwR$9 10b  
} ; (r6'q0[  
I3I1<}>]Z  
pH9xyN[:a  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 <6.aSOS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /]1$Soo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @5RbMf{  
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。 F>F2Yql&W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?d!*[Ke8  
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。。。 0#G@F5; <  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )k^y<lC2a  
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) qkbGM-H%U  
下面是修改过的unary_op 8NZQTRdH  
#}p@+rkg2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  Y+d+  
class unary_op $./&GOus  
  { $,.XPK5Q u  
Left l; P.y06^ X}A  
  ?W 6 :$  
public : oBS m>V  
9 _oAs"w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H:#sf][&,L  
5r1u_8)'  
template < typename T > %O|+` "  
  struct result_1 H/2dVUU  
  { y9Q #%a8V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; NNxz Z!q!  
} ; b!<\#[ A4  
pi|=3W  
template < typename T1, typename T2 > >~;= j~  
  struct result_2 }`pxs  
  { OZR{+YrB^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p:NIRs  
} ; h-<Qj,L{W  
/ q| o  
template < typename T1, typename T2 > ~@\sN+VS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fhrj$  
  { q4T98s2J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i+Lqj  
} tfCK^{  
1EMud,,:  
template < typename T > dw>1Ut{"3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P,rD{ 0~  
  { 5m yQBKE  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2b/Cs#-  
} =[:pm)   
5c\dm  
} ; P~*'/!@  
QuIZpP=  
r+!29  
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  r4M;]  
好啦,现在才真正完美了。 LC4W?']/  
现在在picker里面就可以这么添加了: []$L"?]0uk  
OH13@k  
template < typename Right > IuY4R0Go  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [pC2#_}  
  { f~R+Q/Gtz`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); twox.@"U  
} bao"iv~z  
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。 zHKx,]9b  
"QvTn=  
&I:ZJuQ4  
^ib =fLu  
uD?Rs`  
十. bind  R;zf x/  
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。 IgN^~ag`  
先来分析一下一段例子 ZfXgVTJ`  
L_tjclk0J  
[V_+/[AA)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *c>B-Fo/D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 NwVhJdo  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '6cXCO-_P  
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。 I+,CiJ|4  
我们来写个简单的。 pL . 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;eXUF+jn  
对于函数对象类的版本: ~9PZ/( '  
pqTaN=R8  
template < typename Func > l.P;85/+  
struct functor_trait z8XWp[K  
  { 1aZGt2;  
typedef typename Func::result_type result_type; phQ{<wzwp  
} ; H>Ucmd;ay  
对于无参数函数的版本: \XO'7bNu-  
wD:2sri  
template < typename Ret > cwOa"]t}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /|lAxAm?  
  { Ldj*{t `5  
typedef Ret result_type; 0gG r/78   
} ; Y^nm{;G+  
对于单参数函数的版本: {  '402  
U^eos;:s8  
template < typename Ret, typename V1 > NwxDxIIH/)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =kf"%vFV  
  { _u'y7-  
typedef Ret result_type; G{{M' 1  
} ; :[CEHRc7x  
对于双参数函数的版本: |?]doBm|  
&E1m{gB(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m\XG7uo~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Zu<S<??Jf  
  { V/:2xT  
typedef Ret result_type; X7[gfKGL)N  
} ; gX7R-&[UD  
等等。。。 vt n T   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [9B1%W  
$4}G  
template < typename Func > 6`vW4]zu  
struct func_return hsT&c|  
  { ksCF"o /@V  
template < typename T > rL&Mq}7QK  
  struct result_1 `23][V  
  { Br15S};Ce  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G%, RD}D  
} ; 5KDCmw  
4 R(m$!E!  
template < typename T1, typename T2 > N|Ag8/2A  
  struct result_2 znPh7{|<  
  { (KwC,0p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !nvg:$.&  
} ; 4P"bOt5izR  
} ; ~**x_ v  
R&BWCC{  
[0hahR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W &:0J  
=<#G~8WYz  
template < typename Func, typename aPicker > .)_2AoT7[  
class binder_1 k].swvIi  
  { zA8@'`Id  
Func fn; l)dE7$H  
aPicker pk; _ilitwRN3  
public : HZZZ [km  
eU@Mv5&6  
template < typename T > # =tw ,S  
  struct result_1 )dqNN tS  
  { > *VvV/UU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; oI[rxr  
} ; mO]>]   
V-@4s}zX  
template < typename T1, typename T2 > QnD8L.Dg  
  struct result_2 ZQ+DAX*MS  
  { l EzN   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <Q/)SN6_E  
} ; fn=A_ i  
W dD889\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %),u0:go  
*jbPy?%oY  
template < typename T > )\EIXTZY=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P1T {5u!T  
  { NytTyk)  
  return fn(pk(t)); 8K?}!$fz  
} n#b{  
template < typename T1, typename T2 >  <{Y3}Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v N\[2r%S  
  { Qd kus 214  
  return fn(pk(t1, t2)); $zp|()_  
} 05T?c{ ;  
} ; JJ ?'<)EF  
1xd6p  
4S ~kNp$  
一目了然不是么? CYgokS\=,  
最后实现bind ufIvvZ*  
(,#m+  
x@Z{5w_a  
template < typename Func, typename aPicker > ~Jr'4%   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #eOHe4Vt  
  { X+N5iT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IRx% L?  
} $V!.z%Vgf  
D^6iQW+.P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 I V# 8W  
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。 %p )"_q!ge  
{%u^O/M  
十一. phoenix M.t,o\xl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $M,<=.oT  
f0sLe 3  
for_each(v.begin(), v.end(), 4~h 0/H"  
( heou\;GI"  
do_ 3= sBe HL  
[ L<@*6QH  
  cout << _1 <<   " , " #J&3Zds  
] B2Y.1mXq  
.while_( -- _1), n'V{  
cout << var( " \n " ) ^rO"U[To  
) rP7 QW)NF  
); [(x*!,=  
zu{K"7Bx  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4z( B`t~7  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor rIcgf1v70  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z+Fu{<#(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ub~ t}  
er7(Wph  
A(E}2iP9=  
template < typename Cond, typename Actor > jOzXyDq  
class do_while &Jj|+P-lY  
  { !;|#=A9  
Cond cd; ["Ts7;q9[  
Actor act; we`BqZV  
public : ljZRz$y  
template < typename T > ]-X6Cl  
  struct result_1 A_S7z*T  
  {  Jk(V ]  
  typedef int result_type; Anyy  
} ; aUEr& $  
e`g+Jf`AT  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |;~=^a3?q  
G7"(,L` 5  
template < typename T > 4RVqfD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3#t#NW*e  
  { %P s.r{%{  
  do 9!X3Cv|+L  
    { v; i4ZSV^A  
  act(t); G3^<l0?S  
  } %p  
  while (cd(t)); $aJ6i7C,j}  
  return   0 ; *:xOenI  
} o=7,U/{D!  
} ; hJ`Gu7  
>"!ScYn  
SgxrU&::  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Pp!4Ak4TT9  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 8k-]u3  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 tlp,HxlP  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 5xdeuBEY8  
下面就是产生这个functor的类: Jg=!GU/::  
Ny7*MZ-  
./XX  
template < typename Actor > Mw RLv,&"  
class do_while_actor >Vt2@Ee  
  { 1i$VX|r  
Actor act; gC2}?nq*  
public : qA)YYg/G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} H@@ 4n%MK  
g=nb-A{#  
template < typename Cond > f:+/= MW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; iS+"Jsz  
} ; I{dy,\p  
Ed u(dZbKg  
x@q.u3o9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %:`v.AG  
最后,是那个do_ 7oF3^K'S  
7P3pjgh  
#T8o+tv  
class do_while_invoker YRV h[Bqg`  
  { \;N+PE  
public : -(?/95 Y  
template < typename Actor > N8Rq7i3F?a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^OQP;5 #K  
  { `.pEI q^  
  return do_while_actor < Actor > (act); }UsH#!9.  
} :a/rwZ[r  
} do_; ^L $`)Ja  
(n7xYGfYS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :5/Ue,~ag  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QD!NV*  
最后来说说怎么处理break和continue 5&Yt=)c\  
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。 p*lP9[7  
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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