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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  7P7OTN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1XMR7liE  
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, ^Aq0<  
7l=;I%  
N);w~)MYh  
/}(d'@8p  
  class filler )&Oc7\J,  
  { /v8Q17O?e  
public : RhH 1nf2UR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ? T6K]~g  
} ; \A"o[A2v  
9)ALJd,M  
_!R$a-  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: FM >ae-L-  
3KkfQ{  
hTr5Q33y>  
o@Oz a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UJ)pae  
\=A A,Il  
8AuBs;i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fkBL`[v)4  
l%0bF9\  
a>'ez0C  
4VWk/HK-!  
二. 战前分析 5^u$zfR  
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。 wZiUzS ;v  
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 G@[8P?M=Z  
i2~uhGJ  
9CY{}g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YAr6 cl  
  /* --------------------------------------------- */ d;Vy59}eY  
vector < int *> vp( 10 ); ]:<! (  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <(L@@.87R  
/* --------------------------------------------- */ Gt9$hB7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;]>kp^C#  
/* --------------------------------------------- */ L*(9Hti  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1F^Q*t{  
  /* --------------------------------------------- */ _FY&XL=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .f\LzZ-I:  
/* --------------------------------------------- */ jFj11w1FrA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); LVj 1NP  
e1m?g&[  
1i76u!{U  
1 em,/> "  
看了之后,我们可以思考一些问题: z%;p lMj  
1._1, _2是什么? m1"m KM  
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。 zM9#1^X  
2._1 = 1是在做什么? B$4*U"tk  
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。 N:1aDr;  
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。 -8TJ:#|N  
.DCHc,DxA  
)`\hK  
三. 动工 3Vb4zZsl  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~M C|  
AM}R#86  
 < $~lFV  
N9e'jM>Oos  
template < typename T > q2qi~}l  
class assignment LW %AZkAx  
  { o.+;]i}D  
T value; ;O"?6d0  
public : "g{q=[U}  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1K72}Gj)ZL  
template < typename T2 > /k#-OXP~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "HMEoZ  
} ; DD| 0?i  
;FPx  
7FB?t<x  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7=G 2sOC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `c`VIq?  
wu41Mz7  
3<0b_b  
`+7F H  
  class holder #lYyL`B+~  
  { VF%QM;I[Rc  
public : B=_w9iVN  
template < typename T > :ym?]EL4o  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  *}?[tR5  
  { 6x+ujUBkK  
  return assignment < T > (t); y7Po$)8l  
} BZq#OA p  
} ; A2_ut6&eb  
?w3RqF@}  
mw @Pl\=  
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: &5 CRXf  
}LHYcNw^z  
  static holder _1; xL}i9ozZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 cc@W 6W  
(lk9](;L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wi(Y=?=  
而不用手动写一个函数对象。 LGP"S5V  
EX8JlA\-W  
]#tB[G  
hFtV\xF K  
四. 问题分析 b--=GY))F  
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。 8-Abg:)  
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。 M4^G3c<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *"%TAe7?~+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C@(@n!o:!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tOwn M1 :(  
r- 8Awa  
五. 问题1:一致性 6$u/N gS  
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?| 'aSsyD!?<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X+X:nL.t  
$?= $F  
struct holder TdhfX{nk  
  { K'A+V  
  // -amo8V;2H  
  template < typename T > 0~|0D#klB  
T &   operator ()( const T & r) const Z8v\>@?5R  
  { ]OAU&t{  
  return (T & )r; -&+:7t  
} l6M?[  
} ; 7B?Y.B  
sh/ ,"b2!P  
这样的话assignment也必须相应改动: AHf 9H?  
r!r08y f  
template < typename Left, typename Right > ym;]3<I?I[  
class assignment +a,SP   
  { pF;.nt)  
Left l; :;$MUOps  
Right r; {^]qaQ[5N  
public : /s?%ft#-9o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cVi_#9u"  
template < typename T2 > Agc ss20.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Bm~^d7;Cw  
} ; ,Ag{-&  
"x$@^  
同时,holder的operator=也需要改动: H_xHoCLI  
Ha v&vV  
template < typename T > n:AZ(f   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x[ A|@\Z  
  { pte\1q[N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +3,7 Apj  
} Z$z-Hx@%  
vJE=H9E  
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。 Laj/~Ru6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <IrhR,@M,L  
bTs2$81[  
return l(rhs) = r; I:dUHN+@L5  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 P| NGAd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: GMU!GSY  
ZayJllaq^  
template < typename Tp > EU(e5vO  
class constant_t ]& D dy&V  
  { LWrYK i  
  const Tp t; d=1\=d/K  
public : /qdvzv%T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U|wST&rU|  
template < typename T > m2SJ\1 J=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VEV?$R7;  
  { G}U <^]c  
  return t; :E W1I>}_  
} rB J`=oz  
} ; $YJ 1P  
w,hm_aDq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 IlJ"t`Z9)  
下面就可以修改holder的operator=了 6+=_p$crMx  
j32*9  
template < typename T > 4EYD5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [l=@b4Og  
  { e;v7!X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); D)MFii1J~  
} -|x7<$Hw  
YM#' +wl}`  
同时也要修改assignment的operator() o^@#pU <  
x~k3kj  
template < typename T2 > } :?*n:g5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r'ilJ("  
现在代码看起来就很一致了。 5H'Iul<Os  
@l3&vt2=J  
六. 问题2:链式操作 1G A.c:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B<~AUf*y  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 N75U.;U0  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ZXLAX9|  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 MoxWnJy}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q>[{9bI4QP  
N?3p,2  
template < typename T > N[9o6Nl|a  
struct result_1 {^ BZ#)m|  
  { Dh m ;K$T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8-gl$h  
} ; &pY$\  
"[/W+&z[~  
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: #Br`;hL<T  
=Crl{Ax  
template < typename T > t(<k4ji,  
struct   ref ZK ?V{X{";  
  { qAp <OJ  
typedef T & reference; nUs=PD3)  
} ; 3Ch42<  
template < typename T > dJzaP  
struct   ref < T &> V(XU^}b#  
  { W rT_7  
typedef T & reference; j*?E~M.'1K  
} ; ^69(V LK  
b4$g$()  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >q')%j  
%X}D(_  
template < typename T > ">B&dNrt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ur[ai6LNG  
  { .R)Ho4CE  
  return l(t) = r(t); j!L7r'AV5  
} 8xj_)=(sV!  
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。 1C=42ZZ&2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EGRIhnED#  
!#1UTa  
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 %U<lS.i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: M~X~2`fFH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fyZtwl@6w#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q(WfWifu-|  
最后的布局是: F)l1%F Cm  
                Add R4D$)D  
              /   \ ~urk Uz  
            Divide   5 .K_50 %s  
            /   \ W;X:U.  
          _1     3 `^g-2~  
似乎一切都解决了?不。 ?<OE|nb&  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 p-oEoA  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 @Us#c 7/  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .^- I<4.  
Q>z (!'dw  
template < typename Right > uYE"O UNWL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D.F1^9Q  
Right & rt) const !bW^G} <t  
  { s ldcI@Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P=ubCS'  
} 80U(q/H%9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =m;cy0))  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 (^ J2(  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 T[ zEAj  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 REOWSs$'  
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)"yP\  
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? gE23C*!'&:  
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: 0sq?>$~Kc*  
sEa|2$  
template < class Action > < ?rdhx  
class picker : public Action ypvz&SzIh  
  { V4*/t#L/  
public : OQ3IkE`G  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [xDn=)`{V  
  // all the operator overloaded 7%|HtBXv^  
} ; 9 KU3)%U  
nCdxn#|  
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。 7\Wq:<JL  
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: eGlPi|  
m7.6;k.  
template < typename Right > *ta?7uSiT  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const MI|anM  
  { //- ;uEO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Et+WLQ6)  
} 9\a;75a  
}:4b_-&Q5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &265 B_'D  
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。 VgcLG ]tE[  
4{Af 3N  
template < typename T >   struct picker_maker Ce!xa\  
  { J=AF`[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; DjveMs$d  
} ; - DE?L,9X9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,p[9EW*8  
  { h][$1b&B  
typedef picker < T > result; oTLpq:9J  
} ; !t!\b9=  
KVZ-T1K  
下面总的结构就有了: (|.rEaTA[1  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 kr>H,%3~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 @w5x;uB|%G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 aXRf6:\%  
至此链式操作完美实现。 oeIza<:=R  
xty)*$C>  
Rr6}$]1  
七. 问题3 t p<wMrq<  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 #Zt(g(T  
#/LU@+  
template < typename T1, typename T2 > jltW@co2sV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b,):&M~p  
  {  mB<*we  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }?^5L7n  
} Z[?zaQ$  
y;xY74Nq  
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: e]q(fPK  
9A!B|s  
template < typename T1, typename T2 > $, @,(M`i}  
struct result_2 br4?_,  
  { $s"{C"4q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tiQeON-Q_  
} ; ^&Wa? m.  
bTbF  
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? I#PhzGC@  
这个差事就留给了holder自己。 u\Y3h:@u  
    "/nbcQ*s*E  
X.+|o@G  
template < int Order > MFQyB+Z  
class holder; %U6A"?To  
template <> 7KL@[  
class holder < 1 > Y49&EQ  
  { ?azcWf z0  
public : 3?e~J"WXC5  
template < typename T > K5^`,}Q^  
  struct result_1 1YN w=  
  { >R}G  
  typedef T & result; dngG=  
} ;  ZvwU  
template < typename T1, typename T2 > Ey=ymf.}  
  struct result_2  0*E_D  
  { 8]D0)  
  typedef T1 & result; M+*K-zt0  
} ; {krBAz&  
template < typename T > V1haAP[#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^.9Df A0  
  { /@B2-.w  
  return (T & )r; 25 cJA4  
} |DYgc$2pN  
template < typename T1, typename T2 > /cT6X]o8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q%LjOPE V  
  { [&g"Z"  
  return (T1 & )r1; &\%\"Zh  
} UA|\D]xe  
} ; (eAz nTU  
/_qHF-  
template <> udXzsY9Ng  
class holder < 2 > ?) T@qn+  
  { cyo[HI?WM  
public : 8L+A&^qx  
template < typename T > D5!#c-Y-  
  struct result_1 5|cRHM#  
  {  AGm=0Om  
  typedef T & result; E]v?:!!ds  
} ; ?GlXxx=eV  
template < typename T1, typename T2 > iL2__TO  
  struct result_2 !9.FI{W  
  { I{h KN V  
  typedef T2 & result; hw.>HT|.N  
} ; YUHiD *  
template < typename T > g)R2V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &Q#*Nnb3  
  { ~> N63I6  
  return (T & )r; }LeS3\+UHl  
} ?T.=y m  
template < typename T1, typename T2 > ;6~5FTmV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4$WR8  
  { N:+)6a  
  return (T2 & )r2; :Nv7Wt!  
} fERO(o  
} ; 1= 7ASS9  
hO&_VCk  
jRd$Vt  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 !^ad{# |X  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ];lZ:gT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m[KmXPFht1  
-U\'Emu4  
return l(i, j) = r(i, j); g8l6bh$}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J8i,[,KcE  
ca,W:9#.xn  
  return ( int & )i; UfPHV%Wd  
  return ( int & )j; 0Sz[u\w  
最后执行i = j; [`oVMR  
可见,参数被正确的选择了。 s'oNW  
$XTtDUP@  
atF#0*e>  
amdgb,vh  
7KX27.~F  
八. 中期总结 $xbW*w  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: (wM` LE(Ks  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )Z:D}r8[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e).;;0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6[4VbIBSI  
AB`.K{h  
\0d'y#Gp*  
)S(Ly.  
4k-Ak6s  
|5tZ*$nGa  
九. 简化 <JH,B91  
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。  L"%SU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )?UoF&c/  
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: DegbjqZ#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 nAEyL+6U  
  +-*/&|^等 V(F9=r<X  
2. 返回引用。 QJRnpN/  
  =,各种复合赋值等 ,`Y$}"M4  
3. 返回固定类型。 Leb|YX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {V2"Pym?  
4. 原样返回。 *k}m?;esb  
  operator, V7Cnu:0_  
5. 返回解引用的类型。 xF8n=Lc  
  operator*(单目) v={{ $=/t  
6. 返回地址。 LWT\1#  
  operator&(单目) LK~aLa5wG  
7. 下表访问返回类型。 `.@sux!lu  
  operator[] +h4W<YnW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &Y=0 0  
  operator<<和operator>> ;na%*G`  
2CO/K_Q  
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。 >ep<W<b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \X:e9~  
0X5cn 0L^  
template < typename Left > hr fF1 >A  
struct value_return 05 q760I+  
  { 8m?(* [[  
template < typename T > jU j\<aW  
  struct result_1 B2ln8NF#Q  
  { V| 97;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; i D IY|  
} ; sv% X8  
/GIGE##1F  
template < typename T1, typename T2 > WzN c=@[W  
  struct result_2 PN l/}'  
  { T>& q8'lD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; CUI3^;&S  
} ; K {' atc  
} ; ;\mX=S|a  
Y,)(Q  
.[O{,r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q"XDxa'7"  
cmG27\cRO  
下面我们来剥离functor中的operator() @.eN+o9|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]!B0= XP  
.*-8rOcc  
return l(t) op r(t) <T}U 3lL^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) M%S7cIX ]F  
return op l(t) :2? g_  
return op l(t1, t2) .`OU\LA  
return l(t) op 1&=)Bxg4  
return l(t1, t2) op .dlsiBh  
return l(t)[r(t)] 7 m{lOR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m^3x%ENZ  
3x+lf4"  
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: I`V<Sh^Qd  
单目: return f(l(t), r(t)); Fc1!i8vv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }HoCfiE=X  
双目: return f(l(t)); ~XTC:6ts  
return f(l(t1, t2)); ,eyh%k*hz  
下面就是f的实现,以operator/为例 BIWe Hx  
,UY1.tR(  
struct meta_divide 4Hj)Av <O(  
  { WywS1viD  
template < typename T1, typename T2 > )zr*Ecz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =NF0E8O  
  { Nm?^cR5r  
  return t1 / t2; NU=ru/  
} [:y:_ECs6  
} ; %~!4DXrMk  
JsJP%'^/R  
这个工作可以让宏来做: :0J`4  
PK[mf\G\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~[ufL25K  
template < typename T1, typename T2 > \ f{P1.?a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pm6#azQ  
以后可以直接用 eYUb>M)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k1wIb']m]z  
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 N p"p*O  
(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。。。) F)^0R%{C  
2ioHhcYdJU  
<V&0GAZ  
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 b>uD-CSA  
B>53+GyMV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E5ce=$o  
class unary_op : public Rettype @2>UR9j  
  { %(YQ)=w  
    Left l; Q~,Mzt"}W  
public : /v 8"i^;}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PgkU~68`  
b$_81i  
template < typename T > F 3|^b{'zO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HRf;bKZ  
      { ,2FK$: M\  
      return FuncType::execute(l(t)); ,X@o@W+L  
    } n~^SwOt~;5  
#3&@FzD_P  
    template < typename T1, typename T2 > U{2xgN J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const luoQ#1F?sl  
      { oZBD.s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $.`o  
    } vIV|y>;g  
} ; -#Zdf |  
TLwxP"  
37hdZt.,  
同样还可以申明一个binary_op @Xo*TJB  
!Z$d<~Mq q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6K.2VY#  
class binary_op : public Rettype rFXdxRP;M  
  { :j&enP5R(q  
    Left l; xw#CwMbbi  
Right r; -XBZ1q  
public : x%mRDm~-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )?rq8VO  
<h#*wy:o2  
template < typename T > 3TwjC:Yhv2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7]VR)VAM  
      { F-m%d@P&X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [q9B" @X  
    } {++ EX2  
{$frR "K  
    template < typename T1, typename T2 > im>(^{{r&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ln>!4i+-B)  
      { | eBwcC#^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u BEw YQB  
    } ^'X I%fEf  
} ; <6Q^o[L  
jq~`rE h9  
U^PXpNQ'  
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 a{8a[z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A]BeI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Mq> 4!  
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。 :;%Jm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r^ r+h[V  
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。。。 !f~a3 {;j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @ m`C%7<  
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) %vmd2}dA  
下面是修改过的unary_op 45yP {+/-Q  
d.&_j`\F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > hUMG}<  
class unary_op ifn=De3+  
  { 3bRxV @0.  
Left l; +5y^c |L0  
  j7!u;K^c  
public : VEWW[ T  
l,@>J9}Se  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y [Vd*8  
x;vfmgty  
template < typename T > >2#<gp3  
  struct result_1 vobC/m  
  { kK5&?)3Y:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %H\b5& _y  
} ; > .wZEQ6QK  
 2s}S9  
template < typename T1, typename T2 > dS1HA>c)O  
  struct result_2 UBd+,]"f  
  { 7-S?RU]g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *f+s  
} ; J6#h~fpv  
tw4,gW  
template < typename T1, typename T2 > c]pz&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S9dx rm?  
  { Tg)F.):  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >nkVZ;tL  
} G 2`YZ\  
;0eVE  
template < typename T > bidFBldKl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QFnuu-82"  
  { SS/vw%  
  return OpClass::execute(lt(t)); OP!R>|  
} HxbzFu?h  
c|<F8 n  
} ; f`4=Bl&"{  
IJf%OA>v  
hk !=ZE3  
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 Mmz; uy_  
好啦,现在才真正完美了。 | V(sCF  
现在在picker里面就可以这么添加了: Lv+{@)  
A^aY-V  
template < typename Right > /3)\^Pof  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ";.j[p:gi  
  { WSpF/Wwc  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :}_hz )  
} eX\v;~W*  
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。 |0Z J[[2  
10Eun }  
2>jk@~Z1:u  
EUSM4djL  
]2u   
十. bind !v2/sq$G  
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。 |2'WSAWG  
先来分析一下一段例子 ]Q FI>  
M XW1 :  
'n h^;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?[#w*Am7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cPcH 8Vd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {n>.Y -=  
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。 M? 8sy  
我们来写个简单的。 ;tQc{8O6L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }S iR;2W  
对于函数对象类的版本: oY~q^Y  
QE/kR!r  
template < typename Func > 'LoWp} f9  
struct functor_trait wHbmK  
  { `Ku:%~$/  
typedef typename Func::result_type result_type; T=/c0#Q|q  
} ; gjsks(x  
对于无参数函数的版本: xjBY6Ylz  
a6zWg7 PN  
template < typename Ret > 5~pxu  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %KF I~Qk  
  { <IIz-6*V  
typedef Ret result_type; ?9xWTVa8  
} ; X:t?'41m\  
对于单参数函数的版本: }\m.~$|[  
!hJ!ck]M  
template < typename Ret, typename V1 > *_YH}U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )09ltr0@"  
  { ?o)?N8U  
typedef Ret result_type; nKd'5f1  
} ; fhn$~8[_A  
对于双参数函数的版本: G5|nt#>  
+PBl3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [.Fm-$M-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3 }sy{Mx%9  
  { E<D^j^T  
typedef Ret result_type; |L89yjhWBs  
} ; x?rd9c  
等等。。。 I] +OYWp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s/t,6-~EH  
)Ko~6.:5H  
template < typename Func > [c;0eFSi2  
struct func_return %<+Ku11  
  { "*HEXru#B  
template < typename T > cxQ %tL+S&  
  struct result_1 ^[R/W VNk  
  { 'I}wN5`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uzb|yV'B  
} ; ]N\D^`iQ  
A.yIl`'UP#  
template < typename T1, typename T2 > <}.!G>X  
  struct result_2 ;y7+Q  
  { ci+a jON  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #zgO_ H  
} ; ;|$oz{Ll  
} ; 5}! 36SO\  
=}I=s@  
u]`0QxvZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \~Ml<3Zd:  
m],.w M8  
template < typename Func, typename aPicker > .wlKl[lE2  
class binder_1 *WFd[cKE  
  { \!w |  
Func fn; lF40n4}  
aPicker pk; Tdz#,]Q   
public : f/\S:x-B  
voTP,R[}85  
template < typename T > K_:2sDCaN  
  struct result_1 N>Uxq& )!  
  { %q9"2] cR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^-|~c`&}B  
} ; >p;&AaXkoG  
c6h+8QS  
template < typename T1, typename T2 > s aHY9{)  
  struct result_2 ;mGPX~38  
  { gf9U<J#&C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )~ &gBX  
} ; BpX`49  
&N+`O)$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} QP%Hwt]+  
R?2HnJh  
template < typename T > kg7 bZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x(4"!#  
  { _6`GHx   
  return fn(pk(t)); X%N!gy  
} ^,5%fl  
template < typename T1, typename T2 > ~ISY( &  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T\= #y  
  { :*DWL!a  
  return fn(pk(t1, t2)); .jC5 y&  
} :2/ jI:L~  
} ; "M\rO!f:  
HVhd#Q;  
YK$[)x\S  
一目了然不是么? 3hje  
最后实现bind 'jO8C2Th%  
!>=lah$&  
A=Hv}lv  
template < typename Func, typename aPicker > x*=m'IM[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a^E>LJL  
  { jt: *Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |!7leL  
} br 3-.g  
P2iuB|B@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M5dEZ  
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。 *n# =3D  
;mz#$"(  
十一. phoenix j)@{_tv6;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~)>.%`v&  
=OV5DmVmQ  
for_each(v.begin(), v.end(), .0gfP4{1{  
( w9RBT(u  
do_ +~o f#  
[ n5BD0q  
  cout << _1 <<   " , " |22vNt_  
] p1i}fGS  
.while_( -- _1), Ie=gI+2  
cout << var( " \n " ) 1q5S"=+W[  
) Uam %u  
); (JnEso-V  
Fv$w:r]q6  
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: G,^ ?qbHg  
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 ^-n^IR}J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _5(p=Zc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?1 Vx)j>|  
O{7#Xj :_  
-r_\=<(  
template < typename Cond, typename Actor > v,ni9DIu  
class do_while AFvv+ ss  
  { }U5$~, *p  
Cond cd; d7QUg 6=  
Actor act; ~]?EV?T  
public : "cly99t  
template < typename T > !;[cJbqnh  
  struct result_1 fl9VokAT  
  { Otq1CD9  
  typedef int result_type; aj .7t =^  
} ; I5g|)Y Q  
I!u=.[5zdC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .'38^  
PvjZoF["  
template < typename T > T<Qa`|5 >  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  Z,O-P9jC  
  { P0OMu/  
  do H_x} -  
    { yENAcsv  
  act(t); wS&D-!8v  
  } 2P@6Qe ?  
  while (cd(t)); w{*V8S3h9  
  return   0 ; `D=`xSEYl  
} ,1~zMzw^  
} ; Vmh$c*TE  
/0fsn_  
mQ`2c:Rn&7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I} +up,B]o  
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。 fB,eeT1v?h  
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。 YN<vOv  
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。 >g~IP>  
下面就是产生这个functor的类: V,'_BUl+x  
T9]0/>  
{^uiu^RAc  
template < typename Actor > P{_%p<:V  
class do_while_actor _JTK$ \  
  { U@n5:d=  
Actor act; Y}t)!}p$r  
public : XD0a :T)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `VUJW]wGu  
z#P`m,~t0  
template < typename Cond > (&r` l&0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Sj|tR[SAoD  
} ; }gt)cOaY  
PE/uB,Wl  
Y`4 LMK[]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'r\RN\PT  
最后,是那个do_ H<<t^,E^.t  
t?PqfVSq  
`^'fS@VA  
class do_while_invoker <%m1+%mA.  
  { 4e AMb  
public : K\8zhY  
template < typename Actor > '@M"#`#0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F.1u9)   
  { $@] xi  
  return do_while_actor < Actor > (act); qnWM  %k  
} w{k^O7~  
} do_; /EP zT7  
~tRGw^<9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >$- YNZA   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ePJ_O~c  
最后来说说怎么处理break和continue \)o.Y zAo@  
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。 Rf>)#hn%  
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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