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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SU%DW4 6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0ZI(/r  
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, uB.-t^@  
^]c6RE_  
tj1JB%  
` %?9=h%  
  class filler 4? (W%?  
  { 8;\sU?  
public : 2WBq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H7g< p"  
} ; !u;>Wyd W  
i+vsp@d  
)j&"%[2F  
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: F # YPOH  
'cdN3i(  
+: Ge_-  
lE#m]D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T1Ta?b  
*~VxC{  
40P) 4w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4FMF|U  
6`H.%zM  
]$iN#d|ZU  
d^D i*&X  
二. 战前分析 (Xx n\*S  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 n&XGBwgW  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Qvoqx>2p5  
g"8 .}1)~r  
-8Ti*:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NucM+r1P  
  /* --------------------------------------------- */ +|RB0}hFS-  
vector < int *> vp( 10 ); <G3&z#]#4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uOi&G:=  
/* --------------------------------------------- */ `S/wJ'c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +5p{5 q(o  
/* --------------------------------------------- */ /.Jb0h[W1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *,WP,-0  
  /* --------------------------------------------- */ gUax'^w;V;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )ZR+lX }  
/* --------------------------------------------- */ %@J1]E;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "5|Lz)=  
6L4$vJ  
M:SO2Czz  
vA%^`5  
看了之后,我们可以思考一些问题: &*,:1=p  
1._1, _2是什么? c| ~6Ie  
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。 e 9$C#D> D  
2._1 = 1是在做什么? }xb=<  
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。 d5j_6X  
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。 h#}YKWL  
m~l F`?  
qoU3"8  
三. 动工 $&P?l=UG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: RuRt0Sd3  
f"5g>[ 1  
+Ezgn/bS&  
5F $V`kYT  
template < typename T > =P77"Dd  
class assignment TYgQJW?  
  { |$lwkC)O  
T value; u:gtOjk2  
public : e]>ori 8  
assignment( const T & v) : value(v) {} h5zVGr  
template < typename T2 > t!;/Z6\Pb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y }2F9=  
} ; `TKD<&oL  
 -7]Xjb5  
)9nElb2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 YE+$H%Jl!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment OyG"1F  
>H|` y@]  
e(B9liXM  
ug&[ IL~lc  
  class holder ?(zoTxD  
  { Vy)hDa[&  
public : !sSQQo2Sv  
template < typename T > JqUADm  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &Vk; VM`5  
  { !^fa.I'mM  
  return assignment < T > (t); alFjc.~}  
} c@m5 ~  
} ; u b?K,  
D%/8{b:  
+SXIZ`  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 72db[  
HRa@  
  static holder _1; rp34?/Nz  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xycH~ ?  
Z+:D)L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [Gr*,nVvB  
而不用手动写一个函数对象。 kMxazx1  
tJI,r_  
_O:WG&a6  
F1azZ (  
四. 问题分析 3ha|0[r9  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 SpTdj^]4>  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 bMoAD.}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d}I (`%%)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (zo^Nn9VJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [\ )Ge  
ffDc 6*.Q  
五. 问题1:一致性 mXWTm%'[  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| < a rZbM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &x:JD1T}  
ztM<J+  
struct holder  :S %lv  
  { -f(/B9}  
  // 9L eNe}9v  
  template < typename T > #TJk-1XM*q  
T &   operator ()( const T & r) const \&xl{64  
  { J QKdW  
  return (T & )r; g9h(sLSF  
} 25{ uz  
} ; **_&i!dtL  
}2>"<)  
这样的话assignment也必须相应改动: qB6dFl\ (  
}E <^gAh}  
template < typename Left, typename Right > M++0zhS  
class assignment tl8O6`<Z  
  { m 40m<@  
Left l; Y#V8(DTyH  
Right r; EYS>0Y  
public : D@Da0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `|e!Kq?#Q  
template < typename T2 > ~.tvrx g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h#YD~!aJ  
} ; =J'P.  
mS=r(3#  
同时,holder的operator=也需要改动: ~Vh=5J~  
&vUq}r%P  
template < typename T > *b(wVvz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4n( E;!s  
  { ^J=hrYGA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n$+M%}/f  
} Jn}n*t3  
dJ3IUe  
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。 {[G`Z9]z&-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #XIc "L)c  
vn').\,P2O  
return l(rhs) = r; %n?vJ#aX%  
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。 wGKo.lt   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +=@^i'  
'"YYj$> '  
template < typename Tp > R'K/t|MC  
class constant_t eBr4O i  
  { c=p=-j=.J  
  const Tp t; X~U >LLr  
public : `x8B n"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8QgA@y"  
template < typename T > u</8w&!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I+?hG6NM  
  { rs8\)\z  
  return t; qk{'!Ii  
} %HuyK  
} ; f4t.f*#  
l[h'6+o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .-I|DVHe  
下面就可以修改holder的operator=了 pK_?}~  
9(1rh9`=  
template < typename T > cgZaPw2 bw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D@54QJ<  
  { J\co1kO9/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iw]k5<qKj  
} f[~1<;|-  
-E>)j\{PX7  
同时也要修改assignment的operator() A*]$v  
8v_C5d\  
template < typename T2 > o \L!(hm  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wrv5V M}  
现在代码看起来就很一致了。 W:s@L#-  
`aSM8C\  
六. 问题2:链式操作 Y*YFB|f?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P_4DGW  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 L ubrn"128  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 cnNOZ$)  
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。 v"lf-c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4iX-(ir,  
je%M AgW`  
template < typename T > P~7.sM  
struct result_1 H[&@}v,L  
  { >IvBU M[Rt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'imU `zeo  
} ; p]|LV)R n  
*o?i:LE]  
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: Fz"ff4Bx [  
f05d ;  
template < typename T > #gZ|T M/h  
struct   ref ~ 9M!)\~  
  { UZxmh sv  
typedef T & reference; [~%`N*G  
} ; &w\ I<J`T  
template < typename T > yXfMzG  
struct   ref < T &> o#hI5  
  { KX+ey8@[  
typedef T & reference; H#(<-)j0_  
} ; "ED8z|]j  
:{}_|]>K  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !q /5yEJ>h  
 M[P^]J@  
template < typename T > POd/+e9d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M}FWBs'*|  
  { 05e>\}{0  
  return l(t) = r(t); Wr%7~y*K  
} =Viy^ieN$  
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。 EA0iYzV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9C}qVoNu  
)2j:z#'>  
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 bKz{wm%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S7sb7c'4 k  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \9m*(_Qf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?Myh 7  
最后的布局是: &9B_/m3  
                Add @)0 Y~A )  
              /   \ uH{'gd,q8  
            Divide   5 W kkxU.xXE  
            /   \ mb1IQ &  
          _1     3 xy^1US ,L1  
似乎一切都解决了?不。 ,x#ztdvr  
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。 X0i3_RVa  
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}Ygb-uZ  
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: Lo`F  
4M`Xrfwm'[  
template < typename Right > `iYc<N`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :t$A8+A+0  
Right & rt) const 'EX4.h a5  
  { tY_5Pz(@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UzQ$B>f  
} avNLV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (_8#YyW#  
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。 FmT `Oa>  
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。 Mtp%co)f  
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。 uw_?O[ZA[  
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。 %KV2< t?  
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? #x)}29%e#  
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: "'{OIP  
$h[Yzl  
template < class Action > j$P I,`  
class picker : public Action TmP8 q  
  { x:-`o_Q*i  
public : ]Z@k|Nw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gxM[V>[  
  // all the operator overloaded Slx2z%'>  
} ; ;'1Apy  
/H&aMk}J@y  
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。 myvh@@N  
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}]d +^6  
Q_}n%P:u  
template < typename Right > " i`8l.Lc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^ KOzCLC  
  { 9q|7<raS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'lQYJ0  
} ~ x`7)3  
vInFo.e[4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m5gI~1(9  
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。 Oxa5Kfpa  
el*9 Ih  
template < typename T >   struct picker_maker ~3 @*7B5Q  
  { *.8:'F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *8-p7,D  
} ; otnV-7)@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0vckoE  
  { +Jq`$+%C  
typedef picker < T > result; !; WbOnLP  
} ; -1mvhR~  
~e^)q>Lb7(  
下面总的结构就有了: w2Kq(^?  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 lU$X4JBzS  
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。 [4gjC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 IwRQL%  
至此链式操作完美实现。 1v]t!}W:6  
NbDda/7ki  
yWuIu>VJ  
七. 问题3 6/7F">@j  
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。 G"Pj6QUva  
u}CG>^0C  
template < typename T1, typename T2 > %EIUAG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $rB!Ex{@ac  
  { J|?[.h7tO  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j],& z^O$  
} LUul7y'"  
FV8\ +ep  
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: ,;3:pr  
BhkAQEsWTQ  
template < typename T1, typename T2 > uu@<&.r\C  
struct result_2 s01$fFJgO  
  { p">WK<N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {X]9^=O"  
} ; >w2f8tW`PP  
3_U\VGm  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ~2 Oc K  
这个差事就留给了holder自己。 sD2Qm  
    sH@  &*  
E7 L bSZ  
template < int Order > hXnw..0"  
class holder; !7Uu]m69n  
template <> Cz[5Ug'V  
class holder < 1 > FvA|1c  
  { `&,_xUA  
public : Bxt_a.LthH  
template < typename T > w3d\0ub  
  struct result_1 j]Ua\|t  
  { ]!-R<[b 6  
  typedef T & result; f~iML5lG  
} ; 1O4D+0@  
template < typename T1, typename T2 > Vy r] x  
  struct result_2 U,d2DAvt  
  { v C-[#]<  
  typedef T1 & result; T7s+9CE  
} ; `W="g6(  
template < typename T > ,i;9[4QMX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o[imNy~~  
  { vcV!K^M-  
  return (T & )r; *NF&Y  
} GJ>ypEWo  
template < typename T1, typename T2 > lXw;|dGF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vhX-Qkt}  
  { 1"d\ mE  
  return (T1 & )r1; C?(y2p`d\  
} w4aiI2KFq  
} ; Uv'uqt  
9QZ}Hn`p  
template <> 5@iy3olP  
class holder < 2 > Sn0Xl3yr  
  { sB8p( L  
public : %'kX"}N/  
template < typename T > W=F3XYS  
  struct result_1 +O,V6XRr  
  { Ho>p ^p  
  typedef T & result; QdirE4W  
} ; p>!1S  
template < typename T1, typename T2 > (\tq<h0  
  struct result_2 FfjC M7?  
  { O2$!'!hz  
  typedef T2 & result; _3I3AG0e  
} ; cS5w +`,L  
template < typename T > ^`/V i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (+@faP   
  { Lq%[A*`^  
  return (T & )r; 65uZ LsQ  
} -z&9 DWH  
template < typename T1, typename T2 > 83B\+]{hD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v  F]  
  { tI `w;e%HN  
  return (T2 & )r2; "3v7gtGG  
} +6uOg,;  
} ; }@3$)L%n_u  
:^K~t!@  
%odw+PhO  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 xL|?(pQ/BK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Mi<*6j0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i4 P$wlO  
*P&OxVz  
return l(i, j) = r(i, j); 20n%o&kG]8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ST#PMb'izn  
 h=:*7>}  
  return ( int & )i; ;U8dm"  
  return ( int & )j; YHJ'  
最后执行i = j; F=:F>6`  
可见,参数被正确的选择了。 W&Y4Dq^  
/95FDk>  
D5}DV  
[;)~nPjI  
kWI]fZ_n  
八. 中期总结 CzK%x?~]  
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: :u,2" ]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -DA;KWYS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 HW^{;'kH~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (2n3exx  
x/pC%25  
gX/|aG$a!U  
KwY`<t1lA;  
Mf!owpW T  
Uy:@,DW  
九. 简化 B[C7G7<B  
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。 bBd*}"v^"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 RJQ/y3  
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: g8C+1G8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9c#L{in  
  +-*/&|^等 D-;J;m \  
2. 返回引用。 R9S7_u  
  =,各种复合赋值等 $[WN[J  
3. 返回固定类型。 Ufyxw5u5F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z?vY3)  
4. 原样返回。 lv*Wnn@k  
  operator, 4KN0i  
5. 返回解引用的类型。 A;K{&x  
  operator*(单目) ':5U&  
6. 返回地址。 tW'qO:y+  
  operator&(单目) IO?~b XP  
7. 下表访问返回类型。 "-G.V#zI  
  operator[] NHst7$Y<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >?H_A  
  operator<<和operator>> :0i#=ODR  
wI|bBfd(  
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。 jJiCF,m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g`y/ _  
b#bO=T$e-  
template < typename Left > 89 _&X[X  
struct value_return #MmmwPB_  
  { J$o[$G_Z  
template < typename T > 1',+&2)oj  
  struct result_1 k i~Raa/e  
  { FZ;Y vdX6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; uOy\{5s8  
} ; }s8*QfK>  
g;| n8]  
template < typename T1, typename T2 > N9~'P-V  
  struct result_2 {FrHm  
  { D_L'x"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B' <O)"1w  
} ; c~Q`{2%+  
} ; #l8K8GLuf  
rElG7[+)p  
C={sE*&dYX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q{N lF$X  
f)!{y> Q  
下面我们来剥离functor中的operator()  uhPIV\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: l%vhV&  
>B|ofwm*  
return l(t) op r(t) ulJ+:zwq$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zwF7DnW<<  
return op l(t) ZVCv(J  
return op l(t1, t2) JC1BUheeb  
return l(t) op ?Vb=4B{~  
return l(t1, t2) op ^^U)WB  
return l(t)[r(t)] D(W7O>5vQ2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] t/4/G']W  
!YuON6{)  
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: qX}dbuDE"P  
单目: return f(l(t), r(t)); `0/gs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c;A ew!  
双目: return f(l(t)); 0:nt#n~_  
return f(l(t1, t2)); u!156X?[eU  
下面就是f的实现,以operator/为例 &AkzSgP  
vwSX$OZ  
struct meta_divide Fp* &os  
  { lSKv*  
template < typename T1, typename T2 > QQ2OZy> W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #EwRb<'Em  
  { @idp8J [td  
  return t1 / t2; ?j ;,q  
} OmQuAG ^\x  
} ; [K^q: 3R  
B@: XC&R^  
这个工作可以让宏来做: `jl. f  
6'X.[0M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X]f#w  
template < typename T1, typename T2 > \ J^e|"0d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; S a#d?:L  
以后可以直接用  Q}`2Y^.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )@};lmPR  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 u+"hr"}${  
(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。。。) 8wNU2yH+D  
3vEjf  
~S~x@&yR  
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 ESXU, qK]v  
TbSt {TX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ff2.| 20  
class unary_op : public Rettype kgib$t_7  
  { FkkZyCqZ`  
    Left l; #6#BSZ E  
public : #gr+%=S'6C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _a:!U^4  
s`7 _J9  
template < typename T > =Am*$wGI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D6 @4  
      { >H]|A<9u(  
      return FuncType::execute(l(t)); g#bfY=C  
    } 5<>R dLo  
)QJU ]G  
    template < typename T1, typename T2 > ag*Hs<gi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p{pzOMi6  
      { }<x!95  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V-o`L`(F`  
    } #h|,GvmF<b  
} ; lQ(BEv"2G[  
Tef3 Z6  
^?l-YnQqm?  
同样还可以申明一个binary_op "=0 lcb C  
j,V$vKP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lyc{Z%!3  
class binary_op : public Rettype Z~.]ZWj -  
  { E;+OD&|  
    Left l; 1Tk\n  
Right r; ?5+KHG*)  
public : GF,|;)ly  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  z]R!l%`  
U Edl"FwM4  
template < typename T > I]j/ ab7>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 77[;J  
      { .]d tRH<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); y{},{~FA"  
    } "5z6~dq  
@):NNbtA  
    template < typename T1, typename T2 > F7PZV+\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X;[zfEB  
      { '%r@D&*vp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =xQfgj  
    } "/]tFY%Y  
} ; "u> sS  
ucm.~1G(  
s%?p%2&RA  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 jnLo[Cf,H8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 lPSDY&`P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i(qYyO'  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 C%7,#}[U/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9/qS*Zdh)  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 uL{~(?U$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?@ye*%w_  
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) 1RO gUJ;  
下面是修改过的unary_op 1VM5W!}  
\/dm}' `  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ur quVb  
class unary_op &+|4(d1  
  { b5,}w:  
Left l; 2/o/UfYjgF  
  W;9X*I8f8  
public : 'f<_SKd  
H\>I&gC'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xbC- ueEj  
)jZ=/ xG  
template < typename T > lM]),}   
  struct result_1 'C8=d(mR=m  
  { ,(Hmk(,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !`Yi{}1_  
} ; 8@*|T?r  
9^h%}>  
template < typename T1, typename T2 > VX@G}3Ck  
  struct result_2 zNTu j p  
  { 1&L){hg  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =id $  
} ; .F$AmVTN  
uM6!RR!~  
template < typename T1, typename T2 > uT t:/gm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FwzA_ nn  
  { ')cgx9   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gBS#Z.  
} SX<mj  
aC6b})^  
template < typename T > F0(Sv\<::  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3tcsj0Rb  
  { ;GE u.PdxB  
  return OpClass::execute(lt(t)); w+(wvNmNEK  
} NjyIwo0  
_o"3gfH&sJ  
} ; (dt_ D  
>43yty\   
ZvKMRW  
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 /'_ RI  
好啦,现在才真正完美了。 /6*.%M>r  
现在在picker里面就可以这么添加了: #\["y%;W  
UN4) >\Y  
template < typename Right > y$Noo)Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %4KJ&R (>[  
  { T/6=A$4 #  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6(^9D_"@  
} E.bbIV6mQ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 lH>XIEj  
nEEGO~e  
RUtS_Z&  
XFe7qt;%  
pREY AZh  
十. bind {4q:4 i  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ?7ZlX?D[  
先来分析一下一段例子 Y-{BY5E.  
Czxrn2p/  
cY]Y8T)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <~*Ol+/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~8{3Fc0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bD-Em#>  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 <\EfG:e  
我们来写个简单的。 GLF"`M/g  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <%7 V`,*g/  
对于函数对象类的版本: oA%[x  
.u?$h0u5  
template < typename Func > Y/(-mcR  
struct functor_trait e;[8 GE.   
  { ,LO-!\L  
typedef typename Func::result_type result_type; Y\|J1I,Z4  
} ; l!` 0I] }  
对于无参数函数的版本: * XGBym  
e !Okc*,  
template < typename Ret > W-QPO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X5<.%@Z  
  { W (=B H  
typedef Ret result_type; "-:\-sMt{  
} ; 9X` QlJ2|  
对于单参数函数的版本: Q0_W<+`  
c/U6K yiK  
template < typename Ret, typename V1 > @v=q,A8_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fMaNv6(  
  { a $%[!vF  
typedef Ret result_type; uy:=V }p  
} ; <J`xCm K  
对于双参数函数的版本: elB 8   
Zw{tuO7}K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~`H<sJ?9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &2igX?60  
  { ;)a9Y?  
typedef Ret result_type; -"H4brj;G  
} ;  O+j:L  
等等。。。 :n9^:srGZH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H\bIO!vb  
b15qy?`y  
template < typename Func > j #YFwX4.  
struct func_return J@iN':l-  
  { 3Q)>gh*  
template < typename T > nWu4HFi  
  struct result_1 6Qu*'  
  { FM[To  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RY< b]|  
} ; Uk6!Sb  
18`%WUPnT  
template < typename T1, typename T2 > E%B Gf}h  
  struct result_2 SqB|(~S  
  { ,2bAKa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H/Q)zDP  
} ; i@L2W>{P  
} ; /)TEx}wk  
}}1Q<puM  
V}-o): dI|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .YF-t`{  
] '/]j  
template < typename Func, typename aPicker > T_T{c+,Zd$  
class binder_1 zmRK%a(  
  { Am4(WXVQ  
Func fn; 2,0F8=L  
aPicker pk; (=rv `1  
public : mA @+4&  
pa-4|)qY  
template < typename T > jF9CTL<  
  struct result_1 YYW70k:  
  { aM!#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G - WJlu  
} ; I_7EfAqg(  
It-*CD9  
template < typename T1, typename T2 > q2vz#\A?  
  struct result_2 He3zV\X[Z  
  { A!yLwkc:5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ze)K-6SKH  
} ; =)8fE*[s   
F9w&!yW:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a0\UL"z#+  
kELyD(^P`  
template < typename T > n^#LB*q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const faX#KRpfd  
  { HC,@tfS  
  return fn(pk(t)); f@L{*Upj+  
} b%j:-^0V  
template < typename T1, typename T2 > BwD1}1jp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^/vWK\-  
  { sb.SpF>   
  return fn(pk(t1, t2)); |>GIPfVT  
} H%aLkV!J  
} ; ;(6lN<i U  
|3ETF|)?  
$t'I*k^N  
一目了然不是么? B)8Hj).@B  
最后实现bind vI}S6-"<  
k]pD3.QJ  
;jI"|v{vnS  
template < typename Func, typename aPicker > "\?G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y:[]+  
  { %Oqe7Cx>+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ZNeqsN{  
} \;gt&*$-  
pUGfm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P@`"MNS  
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。 f om"8iL1  
N)WG~=Gi  
十一. phoenix X(28 xbd|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;NeEgqW "  
MiM=fIuw@s  
for_each(v.begin(), v.end(), ][#*h`I  
( m]q!y3  
do_ 6qpV53H  
[ $VIq)s2az|  
  cout << _1 <<   " , " I]1Hi?A2  
] |9$'?4F  
.while_( -- _1), N o\&~  
cout << var( " \n " ) j88sE MZ  
) Fxx2vTV4ag  
); /+O8A}  
15DK \_;  
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: Hd`p_?3]  
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 -GVG1#5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Y_hRL&u3W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wQB{K3  
N2s%p6RMPD  
6'! {0 5=m  
template < typename Cond, typename Actor > =2)t1 H  
class do_while s/H"Ab  
  { 3eP0v  
Cond cd; W+C_=7_  
Actor act; ;I71_>m  
public : g@VndAp  
template < typename T > _rdj,F8  
  struct result_1 0(9@GIT  
  { <dPxy`_  
  typedef int result_type; $!C+i"q$  
} ; Ab<Ok\e5  
[j U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lILtxVBO2o  
F>(#Af9  
template < typename T > BG0M j2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v/.h%6n?  
  { u;qMo`-  
  do ~(OIo7#;  
    { rGGepd  
  act(t); 05I39/T%  
  } A=]F_  
  while (cd(t)); 810<1NP  
  return   0 ; 3N0X?* (x|  
} E?4@C"Na  
} ; Mr,y|   
<;E[)tv  
m{dyVE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). - zw{<+;  
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。 ^J~A+CEf"W  
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。 TM}'XZ&  
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。 ?i EXFYJG  
下面就是产生这个functor的类: dN/ "1%9)  
l~!fQ$~  
rnv7L^9^A  
template < typename Actor > ]N <]  
class do_while_actor ;=\5$J9  
  { wW! r}I#  
Actor act; nk|N.%E  
public : Yj7= T%5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /,N!g_"Z  
zo7XmUI3P  
template < typename Cond > (X_,*3Yxk  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6`baQ!xc.  
} ; K[>@'P}y  
0 ij~e<  
rjAkpAT  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ) UDJ[pL@  
最后,是那个do_ UQ.D!q  
[q+e]kD  
<_a70"i  
class do_while_invoker j_'rhEdLP  
  { h?3,B0G  
public : Lr?4Y  
template < typename Actor > t-7[Mk9@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eMl]td rI  
  { ^c0$pqZ}r  
  return do_while_actor < Actor > (act); y.*=Ww+  
} kuj1 2  
} do_; KjwY'aYwr:  
'0_j{ig  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -Mi}yi  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Op/79 ]$  
最后来说说怎么处理break和continue H (NT|  
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。 5hH6G  
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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