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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b DS1'Ce  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 DB%AO:8  
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,  KdJx#Lc  
Qf>Pb$c$U  
[0ffOTy  
><MgIV  
  class filler zZc@;S#  
  { _ 1> 4Q%  
public : }!]x|zU.=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yO;C3q  
} ; p}DF$k%`  
xO-U]%oq  
+7< >x-+  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: bM0[V5:jB  
NND=Z xl  
!K3cf]2UD  
(E}cA&{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m'(;uR`  
>X,Ag  
KBRg95E~]l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;3}EB cw)  
*\:_o5o%[T  
eQVPxt2N  
d3G{0PX  
二. 战前分析 "E|r3cN  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )R)$T'  
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 1R%`i '$/  
W}2 &Pax  
L sDzV)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QcG5PV  
  /* --------------------------------------------- */ EhPVK6@  
vector < int *> vp( 10 ); .hlQ?\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); QiE<[QP{g  
/* --------------------------------------------- */ rK QASRF5*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); px }7If  
/* --------------------------------------------- */ Ipz 1+ #s'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d6@jEa-  
  /* --------------------------------------------- */ c`i=(D<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k\c &2T]W  
/* --------------------------------------------- */ EcU'*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -iDEh_pts  
*Iwk47J ;a  
EPe]-C`  
NVc! g  
看了之后,我们可以思考一些问题: X ' #$e{  
1._1, _2是什么? B.mbKntK)R  
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。 aDl, K;GL  
2._1 = 1是在做什么? *Qg5Z   
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。 ZE8/ m")  
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。 &[ u6oAR  
X`3vSCn  
R=amKLD?  
三. 动工 4-+ozC{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #A/]Vs$  
nKh%E-c  
[%84L@:h  
%g0z) J  
template < typename T > [|[sYo  
class assignment mfngbFa1  
  { |J<pLz  
T value; _(6B.  
public : [+ 'B Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} wyrI8UY  
template < typename T2 > - Y8ks7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rO(TG  
} ; T018)WrhL  
YQ @dl  
\)otu\3/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 uRm_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K=c=/`E  
c8-69hb?  
sWsG,v_  
-eR!qy:.]5  
  class holder DrCWvpudd  
  { :otY;n-  
public : +f X}O9  
template < typename T > H-_^TB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D/S>w(=  
  { I mPu}  
  return assignment < T > (t); UAx.Qq  
} %oh`EGmVP  
} ; m@G<ZCMZ  
FDVI>HK @  
k=T-L  
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: N75 3  
&e-#|p#v  
  static holder _1; *K+jsVDY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]_ejDN\>{V  
N)y^</Ya  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~m?74^ i  
而不用手动写一个函数对象。 ]&C:>  
FDF3zzP0  
Ha)3i{OM  
3?.1~"-J  
四. 问题分析 k5 aa>6K  
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。 bkr~13S{+  
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。 h v$uH7Fz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 G2CZwm{/f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `1fJ:b/M  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {PODisl>\D  
4|> rwQ~t  
五. 问题1:一致性 ( zn_8s  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 5q5 )uv"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q7~'![(a  
@<D'-mMt  
struct holder V[o7J r~  
  { UAsF0&]  
  // MAE7A"l a  
  template < typename T > ; x:k-s2-  
T &   operator ()( const T & r) const 6R1wn&8  
  { ku/\16E/k  
  return (T & )r; (dzH3_U  
} wr$cK'5ZL  
} ; k^H0b\hYY  
h8f!<:rTS  
这样的话assignment也必须相应改动: '1W!xQ}E  
IajD;V  
template < typename Left, typename Right > MV"E?}0  
class assignment @sc8}"J]#  
  { n-b>m7O(  
Left l; k{gl^  
Right r; 42rj6m\  
public : e[x?6He,$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A Gv!c($  
template < typename T2 > rNxrQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K\RWC4  
} ; J+ Jt4  
#4vV%S   
同时,holder的operator=也需要改动: `Y\gSUhzS  
Nk96"P$P  
template < typename T > $|4cJ#;^L  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !oZQ2z~  
  { %04:z77  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0LetsDN7I  
} y;Qy"-)qb  
oM6j>&$b  
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。 ^cYStMjpy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h&)fu{   
<Z{vC  
return l(rhs) = r; :PgF  
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。 7JbY}@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =nJ{$%L\x,  
B$cOssl  
template < typename Tp > jCU=+b=  
class constant_t \Dn&"YG7  
  { z%OuI 8"'  
  const Tp t; qBT_! )h   
public : &MCy.(jN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L +L 9Y}  
template < typename T > # v{Y=$L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T"n{WmVQ  
  { -glugVq  
  return t; JZ`>|<W  
} 8O,? |c=>  
} ; 6ayy[5tW  
U z"sdi  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?n)Xw)]  
下面就可以修改holder的operator=了 3^{8_^I  
~j=xiP  
template < typename T > 0CT}DQ._^N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J!rY 6[ t  
  { ?#d6i$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \I?w)CE@R  
} 9lKn% |=T  
>xT^RYS  
同时也要修改assignment的operator() DhZ:#mM{  
e"]"F{Q  
template < typename T2 > &=YSM.G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Yl $X3wi  
现在代码看起来就很一致了。 m;dm|4L^  
Sa L"!uAk  
六. 问题2:链式操作 >^dyQyK  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $0_^=D EW  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &,J*_F<s2<  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 M|d={o9Hp  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 xdPcsox~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YQ; cJ$  
N1%p"(  
template < typename T > bG "H D?A_  
struct result_1 " jT#bIm  
  { l09Fn>wa  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +#4]o }6G  
} ; tv0Ha A  
5L F/5`  
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: ?]^zD k@~  
te i`/  
template < typename T > 3?Lgtkb8  
struct   ref {V}qwm?  
  { +=7:4LFOL  
typedef T & reference; Ejv%,q/T(  
} ; cph~4wCS[U  
template < typename T > -;$nb~y  
struct   ref < T &> ;J]25j]]  
  { NetYg]8`  
typedef T & reference; ^=^$tF  
} ; _K'7(d0z  
JBz}|M D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k'Gw!p}  
%<ic%gt`#  
template < typename T > v9=}S\=Cd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const s.VA!@F5  
  { $/+so;KD  
  return l(t) = r(t); ,of]J|  
} P^pFqUL7#  
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。 w]nX?S8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 # Q}_e7t  
)n( Q  
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 UP2}q?4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: obO}NF*g^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yY Y Nu`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L;S}s, 2x  
最后的布局是: qy ,"X)^#  
                Add kx:jI^  
              /   \ ?R|th Z  
            Divide   5 W m . }Zh  
            /   \ }x:0os  
          _1     3 -p`L% xj\  
似乎一切都解决了?不。 4J5pXlzV  
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。 FbAW_Am(  
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。 <C'Z H'p  
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`x|]-/M&  
:'}@Al9=>  
template < typename Right > 9C/MRmv`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v>H=,.`0\  
Right & rt) const D<bI2  
  { G(/DtY]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %?9Ok  
} T/l1qcf`wT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )MSZ2)(  
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。 @E%DP9.I  
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。 L[y Pjw:0  
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。 )#C mQXgG  
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。 RF?DtNuq  
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? w^HjZV  
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:  Qqc]aVRF  
O-#TZ   
template < class Action > ^2S# Uk  
class picker : public Action RNWX.g)b  
  { b*EXIzQ  
public : r8[T&z@_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} GS;%zdH~  
  // all the operator overloaded x GH1epf  
} ; )K;]y-Us[  
kccWoU,  
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。 Y/fJQ6DY  
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: k_ Y~;P@  
Dz;HAyPj  
template < typename Right >  \S4SI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const mrM4RoO  
  { U]R~gy}#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Zgamd1DJ[l  
} })Yv9],6  
P`(Mk6gE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6B" egYv  
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。 0 )}$^TV  
X(*!2uS  
template < typename T >   struct picker_maker pK}=*y~$  
  { ?mv:neh  
typedef picker < constant_t < T >   > result; IRW^ok.'b!  
} ; pf&ag#nr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > </[: 9Cl  
  { nlc.u}#  
typedef picker < T > result; },@``&e  
} ; 5MF#&v  
C&<~f#lB  
下面总的结构就有了: )8,|-o=  
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。 7K;!iX<d  
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。 5l{Ts04k%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Kct@87z  
至此链式操作完美实现。 !wE}(0BTx  
Z7a945Jd  
BPv>$ m+.  
七. 问题3 cn`iX(ZgR  
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。 {ci.V*:"  
*[}^[J x  
template < typename T1, typename T2 > [k<1`z3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {tiKH=&J  
  { [}z,J"Un  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZZxk]D<  
} :"1|AJo)  
]a'99^?\  
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: Um` !%  
W 7sn+g \  
template < typename T1, typename T2 > [?0d~Q(R#  
struct result_2 i|WQ0fD  
  { 4hs)b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B?bW1  
} ; >jg0s)RA'  
mtAE  
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? ?C-Towo=i  
这个差事就留给了holder自己。 Ib=x~za@n  
    WXw}^v  
GVGlVAo|@  
template < int Order > V3Z]DA  
class holder; g}LAks  
template <> lLhL`C!  
class holder < 1 > QzvHm1,@  
  { oUZoj2G1  
public : q5DEw&UZJ  
template < typename T > tc+WWDP#"  
  struct result_1 nh+l7 8  
  { 3uWkc3  
  typedef T & result; 4?\:{1X=  
} ; U8$4 R,+  
template < typename T1, typename T2 > Mkxi~p%<r  
  struct result_2 WKfkKk;G  
  { &7e)O=  
  typedef T1 & result; ULJmSe  
} ; o5U(i  
template < typename T > AIYmS#V1W2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fWnD\mx?0  
  { ]6r;}1c  
  return (T & )r; zi9[)YqxPH  
} g4p  
template < typename T1, typename T2 > RE2&mYt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6w8" >~)Z  
  { Yr.sm!xA  
  return (T1 & )r1; ^TY ;Zp  
} "Jq8?FoT  
} ; (V`Md\NL`  
i%m"@7.kk  
template <> W,5Hx1z R  
class holder < 2 > W !w,f;  
  { XRx+Dddt;  
public : !>,m&O-x  
template < typename T > Z<[<n0o1  
  struct result_1 \JEXX4%  
  { 4`m~FNVS   
  typedef T & result; G 2bDf-1ew  
} ; x!LQxoNF  
template < typename T1, typename T2 > t]jFo  
  struct result_2 *g}Yw  
  { nn/?fIZN4  
  typedef T2 & result; GPz(j'jU  
} ; JF&$t}  
template < typename T > 9I27TKy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sV"UI  
  { i<kD  
  return (T & )r; q;g>t5]a  
} l/TjQ*  
template < typename T1, typename T2 > Z;Ez"t&U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [qUN4x5b  
  { }D411228  
  return (T2 & )r2; jp8@vdRg  
} -i0(2*<  
} ; Un`^jw#_  
J%09^5:-z  
X+L) -d  
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> >。 @AHm!9?o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c0B|F  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9{k97D/  
^k5ll=}  
return l(i, j) = r(i, j); F'jWV5"*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]H-S, lmV  
%~L>1ShtU  
  return ( int & )i; $vC1 K5sLk  
  return ( int & )j; QO;N9ZI  
最后执行i = j; zJP6F.Ov!  
可见,参数被正确的选择了。 @k[R/,#'[t  
F <>!kK/c  
B~o\+n  
wW>zgTG  
xh7cVE[UM  
八. 中期总结 w(kf  
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: JlMT<;7\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'WaPrCw@Mf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 p' M%XBu  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ox#\M0Wn$3  
3_~cMlr3T.  
t`*!w|}(1  
~\{^%~[48  
*Qugv^-  
~U;rw&'H  
九. 简化 S*j6OwZ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 IDnC<MO>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'smWLz}  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: /}Jj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ono4U.C9  
  +-*/&|^等 PH"n{lW.T  
2. 返回引用。 5>BK%`  
  =,各种复合赋值等 >2bKSh  
3. 返回固定类型。 PV|uPuz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [2"<W! p  
4. 原样返回。 T]2q?; N  
  operator, :'#TCDlOb  
5. 返回解引用的类型。 TXe$<4"  
  operator*(单目) XsnF~)YW  
6. 返回地址。 LP MU8Er  
  operator&(单目) J[f;Xlh  
7. 下表访问返回类型。 pZ/>[TP(%F  
  operator[] ': N51kC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 FQ g~l4WX  
  operator<<和operator>> O_Oj|'bBC  
Cvn#=6V3  
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。 ()~pY!)1/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7 S?4XyU/o  
\[Z?&  
template < typename Left > .e_cgad :  
struct value_return ^]{R.(#z  
  { ByCnD  
template < typename T > `jwa<N4e@  
  struct result_1 7o8{mp'_  
  { V<Z[ nq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; MEwo}=B  
} ; v4C{<8:X  
5 ~TdD6}  
template < typename T1, typename T2 > [Q=dC X9%  
  struct result_2 ABUSTf<  
  { {&"N%;`Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4;2< ^[M  
} ; o6V}$wT3J  
} ; H^YSJ 6  
oWYmj=D~2z  
a'z)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +nJUFc  
aH^RoG}  
下面我们来剥离functor中的operator() &^W|iXi#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I1PuHf Qs  
;qrB\j"  
return l(t) op r(t) Dk?\)lD`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4'0Dr++  
return op l(t) qK)73eNSR  
return op l(t1, t2) DZi!aJ  
return l(t) op o865 (<p  
return l(t1, t2) op 5}`_x+$%(`  
return l(t)[r(t)] M)U{7c$c7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3YVi" k?2  
-|E!e.^7:  
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: OoWyPdC+P  
单目: return f(l(t), r(t)); .k,kTr$ S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )I3NeKWz  
双目: return f(l(t)); Yb E-6|cz  
return f(l(t1, t2));  EW3(cQbK  
下面就是f的实现,以operator/为例 k1QpKn*  
fl\ly `_  
struct meta_divide #-bA[eQV  
  { TA{\PKA)  
template < typename T1, typename T2 > g1jTy7g?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~Q\3pI. |  
  { 7D<#(CE{  
  return t1 / t2; ]MxC_V+P`  
} {7)st W  
} ; ub|V\M{  
Y'ow  
这个工作可以让宏来做: '#k0a,<N  
|`cKD >  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zzxGAVu  
template < typename T1, typename T2 > \ ,lyb!k8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }`@728E  
以后可以直接用 E2m8UBS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9]@A]p!  
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 ariLG [:X  
(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。。。) nJo`B4'U  
NUp<e%zB  
%@u;5qD&  
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 Sv +IS  
rnF/H=I/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p>upA)W]  
class unary_op : public Rettype d!$Z (W0  
  { 7k rUKYVo  
    Left l; _ ]Z s,Hy  
public : (2=Zm@Zp f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kO}AxeQ  
.,OVzW  
template < typename T > sD=n95`v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -YCOP0  
      { 7R`mf   
      return FuncType::execute(l(t)); Nd;K u6  
    } v61[.oS  
ia MUsa{  
    template < typename T1, typename T2 > <"_d]?,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IyPwP*A  
      { :AE&Ny4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <>8WQn,K  
    } c`o7d)_Ke  
} ; 'nwx9]q  
~x|F)~:0=  
uH(f$A  
同样还可以申明一个binary_op s{$(*_  
D ^x-^6^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8@tPm$  
class binary_op : public Rettype ](s'L8 (x  
  { 6*3.SGUY  
    Left l; RS^lKJ1 U  
Right r; L>3x9  
public : eN^qG 42  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 43@{JK9G  
/\hzb/  
template < typename T > HbxL:~:}J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |g//g\dd  
      { | y2w9n0D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k@'#@ t  
    } sPR1?:0:  
MP>dW nl  
    template < typename T1, typename T2 > zaK#Z?V}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EUxGAj$-  
      { @ g&ct>@y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c|#8T*`C  
    } eY|  
} ; z[3L2U~6  
+w+} b^4  
r_-_a(1R:  
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  {PVWD7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kYjGj,m"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |%' nVxc4r  
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。 b4QI)z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! IkGfnXJ  
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。。。 `a2n:F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J{k79v  
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) o*o/q],C9-  
下面是修改过的unary_op GhIKvX_N  
SgS~ {4Zx*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Mw;sLsu  
class unary_op 2u5|8  
  { i*@< y/&'  
Left l; iT%} $Lu~  
  yc?a=6q'm  
public : K5xX)oV  
~1>.A(,=z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PEc=\?  
,&R/4 :I  
template < typename T > L2[f]J%  
  struct result_1 SN1}xR$  
  { n\^Tq<] a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N19({0+i2  
} ; <y?r!l=Am  
/\4'ddGU  
template < typename T1, typename T2 > C,v(:ZE$J7  
  struct result_2 vy\RcP  
  { .8by"?**  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D F*:_B )  
} ; ,f[>L|?e  
Z )SY.iK.  
template < typename T1, typename T2 > s]f6/x/~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &2{ tF  
  { !Rhl f.x  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); XBp?w  
} j'MO(ev  
d%V*|0c)  
template < typename T > TzNn^ir=HX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {/ BT9|LI  
  { "gDb1h)8  
  return OpClass::execute(lt(t)); =*r]) Vg^  
} CnG+Mc^  
3_MS.iM  
} ; 'qOREN  
}x07^4$j  
! q M=a3  
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 yFtd=AI'E  
好啦,现在才真正完美了。 (q(~de  
现在在picker里面就可以这么添加了: v5QqS8u_C  
-)RH5WGS  
template < typename Right > jAm3HI   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +PcmJ  
  { c+hQSm|bf)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); paD!Z0v&  
} 7r~~Y%=C|  
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。 Lcg)UcB-#  
-T[lx\}  
yL2o}ZbS  
F)'.g d  
0a-0Y&lQm  
十. bind  y"H*%]  
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。 /Z@tv .f  
先来分析一下一段例子 UHTvCc  
fngOeLVG  
W8KDX_vGJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4<lRPsvgc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Wb?8j M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [Z}9>~m  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 $D|e>U  
我们来写个简单的。 T<55a6NoK  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4DL)rkO  
对于函数对象类的版本: Cc%LztP>  
woD>!r>)  
template < typename Func > j ~1B|,H  
struct functor_trait Zf65`K3  
  {  D0% Ug>  
typedef typename Func::result_type result_type; (K)]qNH  
} ; ?C&z]f3(:  
对于无参数函数的版本: K0 }p i +=  
cM$P`{QrM  
template < typename Ret > 8>WC5%f*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2&^]k`Aj6D  
  { @jsDq Ln  
typedef Ret result_type; (?(zH3  
} ; =Q+= f  
对于单参数函数的版本: /7t>TYip!  
](wvu(y\E  
template < typename Ret, typename V1 > Ns7(j-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q2F+?w;,  
  { o'f?YZ$.  
typedef Ret result_type; t ]_VG  
} ; 32/MkuY^u  
对于双参数函数的版本: DW_1,:,?7l  
}L#_\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r0,:J   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F pa_qjL;  
  { BE_ay-  
typedef Ret result_type; .7.b :Dn0  
} ; |!"`MIw,  
等等。。。 06N}k<10O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !,Va(E|=  
X@LRsg  
template < typename Func > -/g B|J  
struct func_return CJJzCVj  
  { :QB<?HaS'  
template < typename T > 17G'jiY H  
  struct result_1 TTt#a6eJ  
  { *2 2nVKi {  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hR Ue<0o:  
} ; [5+}rwm&W  
QUQu^p  
template < typename T1, typename T2 > ~XWQhIAM4  
  struct result_2 .QN>z-YA6:  
  { \0vr>C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )Ccq4i  
} ; pXtXjb  
} ; j{9D{  
nAjO6g6E  
[`rba'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 glF; e T  
tjluk  
template < typename Func, typename aPicker > A#95&kJpy  
class binder_1 i*NH'o/  
  { X  .5aMm  
Func fn; p%R  
aPicker pk; .[JYj(p  
public : */|9= $54  
I| b2acW  
template < typename T > #~l(]h@ )  
  struct result_1 p~,]*y:XT  
  { _J? Dq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; T3pmVl  
} ; h_T7% #0  
%]8qAtV^3j  
template < typename T1, typename T2 > %+K<<iyR|  
  struct result_2 |>JS!NM I  
  { G6FEp`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Dqe^E%mc  
} ; XAe% m^  
kZerKP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} iMP]W _  
e^[H[d.WMC  
template < typename T > HAJ7m!P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o)2W`i&  
  {  )8UWhl=  
  return fn(pk(t)); thvYL.U :  
} {'2@(^3  
template < typename T1, typename T2 > tGl;@V@Qj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3 "Q=Vl"  
  { [>1OJY.S}T  
  return fn(pk(t1, t2)); FTQ%JTgT  
} km1~yQ"bH  
} ; lAJxr8 .  
-OA?BEQ=I  
0#S W!b|%  
一目了然不是么? :C65-[PSdO  
最后实现bind A0q|J/T  
3T}izG]  
],J EBt  
template < typename Func, typename aPicker > mA*AeP_$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) eZdu2.;<  
  { JZD[NZ<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =<X?sj5  
} HOE_S!N  
a8i]]1Blz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [vHv0"   
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。 /Ya_>+oo  
NCk r /#!  
十一. phoenix =UJ:tSr  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (v}>tb*#`  
NX/;+{  
for_each(v.begin(), v.end(), 3+G@g#MY  
( 8$ma;U d  
do_ (s7;^)}zx  
[ lobGj8uxq  
  cout << _1 <<   " , " 7~GB;1n  
] B,@c; K  
.while_( -- _1), ]):<ZsT  
cout << var( " \n " ) 5i1>I=N  
) L_+k12lm  
); k'IYA#T6  
}c`fW&  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: _;~,Cgfi  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor I]&#Dl/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F;l$.9?.s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,XIz?R>;c  
xg NJeQ  
-sjd&)~S[  
template < typename Cond, typename Actor > pm\x~3jHs  
class do_while -"h;uDz|z  
  { !\"5rNy  
Cond cd; 4x;/HEb7?  
Actor act; HaYE9/xS  
public : 2#<xAR  
template < typename T > %d>=+Ds[  
  struct result_1 a(9L,v#?  
  { A%D7bQ  
  typedef int result_type; l*kPOyB  
} ; Zuw?58RE\  
A Q+]|XYo_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _-9@qe  
9v }G{mQ#  
template < typename T > ;M_o)OS3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S`"LV $8  
  { M\Z6$<H?U  
  do bV8!"{  
    { z6?)3'  
  act(t); YR>B_,Gl  
  } B,K>rCZ/  
  while (cd(t)); FcRW;e8-  
  return   0 ; _jNj-)RB_  
} rSHpS`\ou  
} ; (A?H1 9  
ewfP G,S  
rfgI$eu   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). S6+y?,^  
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。 $P(v{W)  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Q`rF&)Q5  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 VGceD$<  
下面就是产生这个functor的类: |ZCn`9hvn  
i 2sN3it  
;B?DfWX  
template < typename Actor > \L(*]:EP  
class do_while_actor #DN0T' B  
  { 9uer(}WKT  
Actor act; <HJl2p N  
public : "=+ 7-`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gx&Tt  
#%D_Y33;  
template < typename Cond > t: IN,Kl4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FRS>KO=3  
} ; {2+L @  
Mnz!nWhk  
#ssN027  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g q}I[N  
最后,是那个do_ wQiX<)O  
w7FW^6Zl  
lK4M.QV ?\  
class do_while_invoker t\ 7~S&z  
  { g+ MdHn[  
public : ]6{*^4kX  
template < typename Actor > W3;#fa:[L  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @EDs~ lPv  
  { B"v.* %"&/  
  return do_while_actor < Actor > (act); KGWyJ  
} 9(L)&S{4K  
} do_; s.x&LG  
L W;heO"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {O,{c\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }j^\(2  
最后来说说怎么处理break和continue CXO2N1~(J  
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。 S=nP[s  
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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