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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m*iSW]&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I H#CaD  
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, 0<4'pO.6Hq  
p-(V2SP/)t  
bYem0hzOe  
@C[p?ak  
  class filler k^;/@:  
  { jZmL7 V  
public : e&ZH 1^O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1TfFWlf[B  
} ; =Xid"$  
Yg&/^  
(yuOY/~k/  
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: ,+OVRc  
:wRfk*Ly  
}LX!dDuwA  
Si23w'T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wfu`(4  
XrMw$_0)  
KkzG#'I1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zZ51jA9x  
qJl DQc-  
J%q)6&  
"9Q_lVI|Q  
二. 战前分析 E;4dlL`*  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 f0%'4t  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 YaQ5Z-c  
Unt]=S3u  
fo>_*6i74  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @J^ Oy 3z  
  /* --------------------------------------------- */ vF@|cTRR)  
vector < int *> vp( 10 ); 9Ou}8a?m"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Y Fj#{C.  
/* --------------------------------------------- */ ;F%EW`7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  9[YnY~z)  
/* --------------------------------------------- */ h;#^?v!+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (+zU!9}I1  
  /* --------------------------------------------- */ j3+ hsA/(k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;.$vDin6  
/* --------------------------------------------- */ 4wEkxCWp/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V5 9Vf[i|  
`s=Z{bw  
0/z$W.!  
;<0~^,Xm  
看了之后,我们可以思考一些问题: "9*MSsU  
1._1, _2是什么? `W1TqA  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 c;yp}k]\  
2._1 = 1是在做什么? QiVKaBS8  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 +yk0ez  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 e&[~}f?  
\>j@! W  
UIIsgNca  
三. 动工 ]*)l_mut7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: CSWA/#&8>  
ZN'B @E=p  
# M3d=  
_|MK0'+f  
template < typename T > [(8s\>T  
class assignment <5FGL96  
  { CL(D&8v8~  
T value; C\bJ_vl;'  
public : mB bGj3u;  
assignment( const T & v) : value(v) {} mL;oR4{  
template < typename T2 > -Fop<q\b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o:as}7/^  
} ; mmNn,>AO!  
-J]N &[  
6 Rg>h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1[a#blL6W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *9F{+)A  
\qG` ts  
CA$|3m9)NM  
7fT_]H8  
  class holder 8r0;054  
  { o9]!*Y!RA  
public : j/ARTaO1]"  
template < typename T > -B7X;{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Rp_}_hL0  
  { /;}o0 DYeW  
  return assignment < T > (t); v.,D,6qZ  
} CzDg?wb  
} ; 3|URlz  
K[9P{0hA  
>oAXS\Ts  
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: SU~ljAF4  
1dy"  
  static holder _1; z<. 6jx@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N{Pa&/V  
Te^_gdf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [ 4PiQyr  
而不用手动写一个函数对象。 ;_=dB[M  
b0N7[M1Xl  
+ul.P)1J6  
(~PT(B?  
四. 问题分析 mJVru0  
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。 ]<_v;Q<t  
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。 ZRa~miKyM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H]{`q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QT(]S>--n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {'?PGk%v  
`n`HwDo;i  
五. 问题1:一致性 1w 9zl}  
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?| 7;sF0oB5e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sA,2gbW  
`2G%&R,k"D  
struct holder 4(8BWP~.y2  
  {  S^5Qhv  
  // StLbX?d6  
  template < typename T > Dv=pX.Z+  
T &   operator ()( const T & r) const *OY Nx4k  
  { [ofZ1hB4  
  return (T & )r; S$GWY^5}{  
} )u=a+T  
} ; (^)(#CxO  
};>~P%u32  
这样的话assignment也必须相应改动: <EuS6Pg  
8;(3fSNC  
template < typename Left, typename Right > ]_! . xx>  
class assignment Lhxg5cd  
  { &?APY9\.  
Left l; *MXE>   
Right r; Y0o{@)Y:  
public : e1R<+`]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {"*gX&;~  
template < typename T2 > (S63:q&g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } VzuU 0  
} ; nS^,Sq\Ak  
QM=Y}   
同时,holder的operator=也需要改动: '#612iZo  
A+"'8%o9}  
template < typename T > 'u:J "  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8+&Da  
  { D [K!xq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); edfb7prfTl  
} mf gUf  
lnrs4s Km  
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。 =n_>7@9l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &^F'ME  
-EWC3,3  
return l(rhs) = r; 4FJA+  
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。 )H*BTfmt  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G;^,T/q47  
2-@z-XKn  
template < typename Tp > F@-8J?Hl:  
class constant_t 4{ED~w|  
  { mFuHZ)iQG  
  const Tp t; i[ n3ILn  
public : }^*m0`H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xyi4U(;  
template < typename T > rCdTn+O2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,y[w`Q\  
  { Tl-Ix&37  
  return t; qo:t"x^  
} _qSVYVJ u  
} ; XlxM.;i0H  
LP//\E_]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =5 $BR<'  
下面就可以修改holder的operator=了 -dH]_  
H:`H4 S}  
template < typename T > ?H21Ru>:*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $gaGaB  
  { F Xp_`9.zH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); jlaC: (6  
} 0$. ;EGP  
m=D9V-P  
同时也要修改assignment的operator() cIXqnb  
NPt3#k^bW  
template < typename T2 > 6=jL2cqx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zkHyx[L  
现在代码看起来就很一致了。 v2f|%i;tq  
tjcG^m} _  
六. 问题2:链式操作 {[r}gS%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ZE6W"pbjU  
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。 %ERR^  
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。 V6r*fEhrT_  
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。 )$QZ",&5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct NxN~"bfh  
Z" dU$ ,n  
template < typename T > ~{{@m]P  
struct result_1 C9nCSbGMY{  
  { l +# FoN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ME'LZ"VT  
} ; *30T$_PiX|  
zB#.EW  
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: 2%~+c|TH.)  
sO8F0@%aH(  
template < typename T > UZ7ukn-  
struct   ref 23P7%\  
  { 3u1\zse  
typedef T & reference; \&^U9=uq  
} ; p)*x7~3e  
template < typename T > OT}P0 ~4s  
struct   ref < T &> ~Da-|FKa>  
  { QT[4\)  
typedef T & reference; G$6mtw6[M  
} ; u'Z^|IVfo  
88A,ll%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q$jwH] .  
opon "{  
template < typename T > J''lOj(@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \NQ[w7  
  { kQO5sX$;  
  return l(t) = r(t); QzV%m0  
} ZEG~ek=jM  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 hGU 3DKHT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XiAflO  
lO8GnkLE  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 H8qWY"<Vd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )Xice=x9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 OA&r8WK3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (xMq(g  
最后的布局是: !.w|+-JKO  
                Add =wFl(Q6J  
              /   \ #[sJKW  
            Divide   5 ,? V YrL  
            /   \ 8k?V&J `  
          _1     3 ;H"OZRQ  
似乎一切都解决了?不。 4gn|zSe>^  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 O]Q8&(  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 M~g@y$  
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: {R7m qzt  
921s'"  
template < typename Right > cC TTjx{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ` 6pz9j]  
Right & rt) const K,Hxe;-  
  { ,gIeQ!+vy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Xb1is\JB  
} fTd":F  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 OTmr-l6  
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。 Q*R9OF  
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。 qex::Qf  
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。  +Q+!#  
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。 c"NGE  
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? )wk9(|[o  
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: hGo/Ve+@  
H=*2A!O[_  
template < class Action > nC#SnyUO  
class picker : public Action {"\pMY'7  
  { Fhs/<w-  
public : _`xhP-,`S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s~g]`/h$r  
  // all the operator overloaded U DHMNubB  
} ; #kAk d-QY6  
?)e6:T(  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 'o1lJ?~kH  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: *N%)+-   
t CQf `  
template < typename Right > X'usd$[ .  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const uo7[T*<Q  
  { e(jD[q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "_ON0._(/  
} Ob|v$C  
9zaSA,}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EP6@5PNZ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 KZ|p_{0&  
^- s`$lTp  
template < typename T >   struct picker_maker ;:P} s4p  
  { 3+V.9TL'a  
typedef picker < constant_t < T >   > result; UZu.B!4  
} ; .wkW<F7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p}q]GJ  
  { vJuL+'[i  
typedef picker < T > result;  T_<:  
} ; p?x]|`M  
%6TS_IpJ  
下面总的结构就有了: #Z}YQ $g  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 U (A#}  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 O,0j+1?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lt#3&@<v  
至此链式操作完美实现。 cd)}a_9  
{$v>3FG  
?cgb3^R'  
七. 问题3 _sF Ad`  
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。 0#/Pc`z C  
OdtS5:L  
template < typename T1, typename T2 > I6[=tB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EK zYL#(i  
  { i [6oqZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .'S_9le  
} &e5,\TQ  
P(i E"KH;  
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: (+;%zh-  
[<VyH.  
template < typename T1, typename T2 > g HKA:j`c  
struct result_2 kTo{W]9]  
  { Q6fPqEX=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +$B#] ,  
} ; $GIup5  
1K[y)q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? -7A2@g  
这个差事就留给了holder自己。 laaoIL^  
    &u~%5;  
-_BjzA|  
template < int Order > .$ 5*v  
class holder; <Sp>uhet1  
template <> +=(@=PJ6  
class holder < 1 > iL3k8:x  
  { T0K*!j}O  
public : 4,:)%KB"V  
template < typename T > \w2X.2b.F  
  struct result_1 {e83 A /{  
  { 4m6%HV8{}[  
  typedef T & result; ' y_2"  
} ; =p#:v  
template < typename T1, typename T2 > ie<m)  
  struct result_2 Ve t<,;Te  
  { GD#W=O  
  typedef T1 & result; dt(Lp_&v  
} ; #YB3Ug]z  
template < typename T > )!d_Td\-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hr/|Fn+kA  
  { _kQOax{c/  
  return (T & )r; > `+lEob  
} qEnmms1  
template < typename T1, typename T2 > :47"c3J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O\^D 6\ v  
  { x!A5j $k0  
  return (T1 & )r1; E# *`u  
} n$3w=9EX *  
} ; 8PvO_Gz5  
$TavvO%#  
template <> 'o-J)+oa  
class holder < 2 > UUxP4  
  { 9,0}}3J  
public : 5!7vD|6  
template < typename T > }xytV5a^  
  struct result_1 61`tQFx,  
  { "S3U]zw0_  
  typedef T & result; Xb7G!Hk#g  
} ; :6}cczQE|O  
template < typename T1, typename T2 > ^tl&FWF  
  struct result_2 1:Xg&4s  
  { !4mAZF b  
  typedef T2 & result; *+<H4.W H  
} ; GlaZZ,   
template < typename T > #oEq)Vq>g|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ()yOK$"  
  { <"x *ZT  
  return (T & )r; Owm2/  
} k1;Jkq~  
template < typename T1, typename T2 > gO m%?sg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \`WAG>'l5  
  { n|!O .+\b  
  return (T2 & )r2; No(S#,vJ;  
} 5 OF*PBZ  
} ; q??N,  
]d,#PF  
R!7a;J}  
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> >。 pOIfKd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: P%Wl`NA P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t}Kzh`  
??XtN.]7  
return l(i, j) = r(i, j); wm/>_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K${CHKFf  
u %&4[zb  
  return ( int & )i; ~,reS:9RZ  
  return ( int & )j; {aWfD XB1  
最后执行i = j; ~Ec@hz]js  
可见,参数被正确的选择了。 tq5o  
+yIO  
xwu,<M v `  
ceNJXK  
 `/eh  
八. 中期总结 K<7 Db4H  
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: rYk   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _ +A$6l  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K@;ls  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor iuWw(dJk  
o1 @. <Q+}  
}7/Ob)O  
?1lx8+  
<N\#6m  
/ lN09j  
九. 简化 EO \@#",a  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  Fs1ms)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 QNCG^ub  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ~n!7 ?4%U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {$^Lb4O[V  
  +-*/&|^等 Ix'GP7-m_  
2. 返回引用。 ED R*1!d  
  =,各种复合赋值等 >?0f>I%\  
3. 返回固定类型。 R3} Z"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) qAR}D~t  
4. 原样返回。 cLCzLNyKl  
  operator, >rzpYc'~w  
5. 返回解引用的类型。 [:C!g#o  
  operator*(单目) <t4l5nr#  
6. 返回地址。 cy4V*zwp  
  operator&(单目) Y([vma>U]  
7. 下表访问返回类型。 .%N*g[J  
  operator[] O{`r.H1',  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vt-5 3fa|  
  operator<<和operator>> .6#Y- iJqc  
ZVmgQ7m  
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。 JIyIQg'5i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cE0Kvqe`  
B|+tK  
template < typename Left > I@9k+JB   
struct value_return _"#ucM=B:-  
  { [XP3  
template < typename T > cYMlc wS  
  struct result_1 "Hw%@  
  { _K"X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )51H\o  
} ; z!6:Dt6^  
,ZLg=  
template < typename T1, typename T2 > Pkw ` o #  
  struct result_2 \aG:l.IM0  
  { *T'>-nm]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .5x+FHu7  
} ; K q0!.455  
} ; Hc{0O7  
hup< U+p  
^.9I[Umua  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ard<T}|N  
e.|_=Gd2/  
下面我们来剥离functor中的operator() cSSrMYX2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ya)s_Zr7  
p}'uCT ga  
return l(t) op r(t) C%csQ m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w&7-:."1i  
return op l(t) /WJ*ro]Hd$  
return op l(t1, t2) ^^I3%6UY  
return l(t) op ?>W4*8 (  
return l(t1, t2) op 1wa zJj=v  
return l(t)[r(t)] $(6 .K-D  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] f: h.O# d>  
''f07R  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: N@>,gm@UU  
单目: return f(l(t), r(t)); 89@e &h*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U8z$=W o  
双目: return f(l(t)); I%NPc4p  
return f(l(t1, t2)); |6pNe T[  
下面就是f的实现,以operator/为例 ec4jiE  
7lvUIc?krW  
struct meta_divide l ^*GqP5  
  { /IS j0"/$  
template < typename T1, typename T2 > ?N,'1I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0omg%1vt<A  
  { !ACWv*pW  
  return t1 / t2; 2>3gC_^go  
} e%'$Vx0kA  
} ; :H$D-pbJ4  
6N&S3<c4JO  
这个工作可以让宏来做: RrkS!E[C  
-k p~p e*T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,))UQ7N  
template < typename T1, typename T2 > \ {P_~_5o_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >69+e+|I  
以后可以直接用 $Wy7z^ t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) an 3"y6.8  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 @83h/Wcxd  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) uw@z1'D[i"  
->oQ,ezB  
pHFh7-vj  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 &rX..l  
)K8k3]y&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5O Ob(  
class unary_op : public Rettype 4-4lh TE(  
  { C^S?W=1=w  
    Left l; )*I=>v.Jq  
public : %6}S'yL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mN^92@eebC  
{6v|d{V+e  
template < typename T > /vl]Oa&U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :>$)Snqo=n  
      { z^Nnt  
      return FuncType::execute(l(t)); :5G3 uN+\  
    } fv !l{  
G qI^$5?  
    template < typename T1, typename T2 > ,epKt(vl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {}?s0U$5  
      { Q/6T?{\U7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  U&PAs e  
    } (XJehdB0  
} ; I?v)>| |Q  
XnQd(B`M  
2B_6un];W  
同样还可以申明一个binary_op ;^ :9huN  
c h<Fi%)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GV1\8OG7  
class binary_op : public Rettype QeA)@x.p  
  {  K6kPNi  
    Left l; kx 'ncxN~  
Right r; &J_|P43  
public : 2#LcL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J"8bRp=/|  
D>,]EE-  
template < typename T > !Y-MUZ$f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5+GW% U/  
      { h)q:nlKUW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !W/Og 5n  
    } $Trkow%F]  
=1lKcA[z  
    template < typename T1, typename T2 > g/so3F%v .  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D5)qmu  
      { 6g!#"=ls;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R:B-4  
    } t'4hWNR'  
} ; 8Uvf9,I'  
,JT|E~P?8  
k+44ud.j  
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 ={b/s31H:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y-}lz#N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C81+nR  
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。 it\{#rb=4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a=k+:=%y  
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。。。 V;?_l?_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KO<fN,DR  
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) dY/=-ymW  
下面是修改过的unary_op OekcU% C  
O{&5/xBA  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %,MCnu&Z  
class unary_op 4pkc9\  
  { F&;g< SD  
Left l; dW<.  
  Q<zL;AJ  
public : $}l0Nh'Eu  
jDcE_55o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b ,7:=-D  
N{iBVl  
template < typename T > 7*OO k"9  
  struct result_1 5?k_Q"~  
  { ~*Ve>4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; JrseU6N  
} ; |]DZc/  
M9]O!{ sq  
template < typename T1, typename T2 > g GN[AqR  
  struct result_2 WW@/q`h  
  { X.xp'/d  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Kom$i<O?48  
} ; TF|GGY i  
)rz4IfE  
template < typename T1, typename T2 > o&g=Z4jj<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6<NaME  
  { 29 u"\f a  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $WnK  
} #@Zz Bf  
B[C2uVEX:  
template < typename T > G?e,Q$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q+dY&4&u  
  { H]"Z_n_  
  return OpClass::execute(lt(t)); CBs0>M/  
} }k duN0  
I o7pp(  
} ; 9fvy)kX;s  
;38DBo  
sqei(OXy  
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 i5|A\Wv"  
好啦,现在才真正完美了。 ~m[^|w  
现在在picker里面就可以这么添加了: HV&N(;@  
fV Ah</aZ  
template < typename Right > e<l Wel  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C#p$YQf  
  { N+b" LZc  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -'&MT :L  
} <y6M@(b  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 :r:5a(sq  
 o9#  
-&M9Yg|Se  
nmc=RK^cM  
:De}5BMy  
十. bind {08UBnR  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 iF{eGi  
先来分析一下一段例子 )1lR;fD  
c3P  
-#Yg B5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9O?.0L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /^DDU!=(<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ):+n!P  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 d vkA-9  
我们来写个简单的。 QT9(s\u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: EHcqj;@m  
对于函数对象类的版本: X;v/$=-mz  
=:1f 0QF  
template < typename Func > * ?rw'  
struct functor_trait 4bhm1Q  
  { *r?g&Vw$m  
typedef typename Func::result_type result_type; 4NQS'*%D  
} ; E4HG`_cWb  
对于无参数函数的版本: b3H~a2"d  
+T [0r  
template < typename Ret > UALwr>+VJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > WA8Qt\Q  
  { (".`#909  
typedef Ret result_type; /+"BU-aQk  
} ; >wdR4!x!?  
对于单参数函数的版本: `{N0+n  
|Ag~k? QC  
template < typename Ret, typename V1 > <!Nj2>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rV"<1y:g  
  { ,@/b7BVv  
typedef Ret result_type; 2l{g$44  
} ; "T<Q#^m  
对于双参数函数的版本: 9 vmH$  
uz&CUvos  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R6h(mPYA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8PDt 7 \  
  { 9&g//JlD  
typedef Ret result_type; s IY`H^  
} ; )|XmF4R  
等等。。。 Ua,Lg.z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k5$_Q#  
J1 a/U@"  
template < typename Func > lHV bn7  
struct func_return <o3e0JCq  
  { it ,i^32|  
template < typename T > -F/"W  
  struct result_1 =~?2i)-mC  
  { ?M;2H {KG:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^p|MkB?uM  
} ; FdKp@&O+1  
@%O"P9;s  
template < typename T1, typename T2 > bkceR>h%  
  struct result_2 {K09U^JU  
  { \d&j`UVY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bguhx3s  
} ; B$ +YK%I  
} ; Nw+0b4{  
I$n 0aR6  
zob^z@2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^a[7qX_B  
%?<C ?.  
template < typename Func, typename aPicker > <[Q#}/$"  
class binder_1 &[3 xpi{v  
  { Fs|fo-+H}k  
Func fn; ES;7_.q  
aPicker pk; "e69aAA,  
public : q+19EJ(  
[~W"$sT  
template < typename T > #@;RJJZg  
  struct result_1 {<\nl#}5S  
  { R^1sbmwk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [0lCb"  
} ; 'D1 T"}  
N~;=*)_VH  
template < typename T1, typename T2 > )xiic3F  
  struct result_2 )p~\lM}?d  
  { d0Py[37V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2L[/.|  
} ; e=o<yf9>Q  
\wCj$- ;Jt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MQ$[jOAqP  
H2BD5  
template < typename T > \tye:!a?;@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H~i+: X=I  
  { 8v8?D8\=|  
  return fn(pk(t)); 5,:>.LRA  
} 4rO07)~l  
template < typename T1, typename T2 > >DBaKLu\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]ctUl #j  
  { [uT& sZxmg  
  return fn(pk(t1, t2)); TbXp%O:[W  
} $z1u>{  
} ; 7m~+HM\  
Uq<c+4)5  
}y(1mzb  
一目了然不是么? ~ k/'_1)c  
最后实现bind cWl  
B# |w}hj  
$ii/Q:w T"  
template < typename Func, typename aPicker > gGxgU$`#c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) i;s&;_0{  
  { [c +[t3dz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  "9!ln  
} Dkay k  
EA7 8&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7"yA~e,l  
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。 skh6L!6*<  
b/:9^&z  
十一. phoenix v?,_SVgAi  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G%Hr c  
%{!*)V\  
for_each(v.begin(), v.end(), \sEq r)\k  
( SQDllG84E  
do_ jutEb@nog  
[ c/DB"_}!a  
  cout << _1 <<   " , " 0.'$U}#b  
] z2vrV?:  
.while_( -- _1), OIGu`%~js  
cout << var( " \n " ) -GLI$_lLF  
) n2zJ'  
); (n;#Z,  
jAB~XaT,  
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: o9(:m   
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 '`p#%I@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *IG} /O.VT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: X!ZUR^  
%D< =6suW  
$bIVD  
template < typename Cond, typename Actor > l ~CYxO  
class do_while dYrw&gn  
  { -"Wp L2qD  
Cond cd; 0-M.>fwZ=  
Actor act; \b95CU  
public : K'kWL[Ut!  
template < typename T > .:A9*,  
  struct result_1 8C7$8x] mM  
  { -`sK?*[{J  
  typedef int result_type; Eyv%"+>  
} ; u|&"l  
as=Z_a:0N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ghq[oK  
8fRk8  
template < typename T > rJH u~/_Dq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V*5 ~A [r  
  { X:+lD58  
  do b-ZC~#?|b  
    { ^&F8NEb=2>  
  act(t); h)fJ2]JW8W  
  } fQ33J>  
  while (cd(t)); `n7*6l<k~4  
  return   0 ; Z`y%#B6x.  
} Y> ElE-  
} ; B*!{LjXV  
o9& 1Ct  
hC2@Gq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ! eXDN  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 L lOUK2tZ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 8MqKS}\H  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 0`VA} c  
下面就是产生这个functor的类: )F*;7]f  
~3bH2,{L[  
~iI4v#0  
template < typename Actor > q;a"M7  
class do_while_actor ;}"!|  
  { vncLB&@7  
Actor act; DdDwMq  
public : @c,Qj$\1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fGS5{dti  
V| 9<*  
template < typename Cond > D32~>J.F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; '*gY45yT`  
} ; n=Qz7N(M  
!o+[L  
6/e+=W2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3H"bivK  
最后,是那个do_ v d A 3  
U?BuV  
=E$Hq4I  
class do_while_invoker Ot,eAiaX  
  { ukNB#2 "  
public : .rpKSf.  
template < typename Actor > is`O,Met  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ip.aM#  
  { ${fJ]  
  return do_while_actor < Actor > (act); o&WKk5$  
} s.ywp{EF  
} do_; +9Vp<(  
/WqiGkHV*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %z1y3I|`[t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $;~  
最后来说说怎么处理break和continue %49 ^S&  
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。 l@C39VP  
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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