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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  va [r~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ".7\>8A#a  
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, EdTR]}8  
B2^*Sr[  
?`/DFI'_G  
X.GK5Phd  
  class filler uZml.#@4  
  { phi9/tO\u  
public : z'9U.v'M)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +`f3_Xd  
} ; <lgX=wx L  
vLs*}+f  
c->.eL%   
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: (b8ZADI*  
:pdl2#5H^  
w2) @o >w  
0fog/c#q(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); BMO&(g  
>zo_}A!  
rlQ=rNrG&E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )Ah7  
5ENEx  
~X<?&;6  
FWW*f _L  
二. 战前分析 d]K$0HY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 rcz9\@M  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Vr:`?V9Q2(  
C@3UsD\s(  
Kz"&:&R"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dK41NLGQ  
  /* --------------------------------------------- */ /RI"a^&9A  
vector < int *> vp( 10 ); Al+}4{Q+?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZkryoIQ%=  
/* --------------------------------------------- */ :[&QoEZW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); l?B=5*0  
/* --------------------------------------------- */  a"D'QqtH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8osP$"/o  
  /* --------------------------------------------- */ )%09j0y>l"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $DW__h  
/* --------------------------------------------- */ #A&49a3^1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ldnKV&N  
f0{j/+F_o  
xri(j,mU  
DMA`Jx  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7$mB.\|  
1._1, _2是什么? 6x;!E&<  
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。 [P`<y#J3F  
2._1 = 1是在做什么? U%n>(!d  
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。 >U)>~SQf  
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。 P~;1adi3  
"hnvND4=  
~;}uYJ  
三. 动工 8?1MnjhX10  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &Qmb?{S0  
$IqubC>O  
Gkm {b[  
W~FU!C?]  
template < typename T > +~"(Wooi  
class assignment T037|k a{  
  { ioUO 0  
T value; 8@/MrEOW#  
public : FXul u6"SX  
assignment( const T & v) : value(v) {} gwbV$[.X  
template < typename T2 > Z*'<9l_1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |G/U%?`  
} ; kqjj&{vPFJ  
3Ww 37V>h  
-<:w{cV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 iB5q"hoZC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment KQ^|prN?y  
.hJcK/m  
urg^>n4V]  
(Q=:ln;kM  
  class holder aeDhC#h  
  { .{-X1tJ7  
public : WmkCV+thA  
template < typename T > J:@yG1VIp  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %2\6.c=c  
  { mqbCa6>_S  
  return assignment < T > (t); |I;]fH,+  
} ^kke  
} ; KA>QW[HX  
&eb8k2S  
<{j;']V;  
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: OC)=KV@KE  
JNo[<SZb  
  static holder _1; ^<_rE-k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CjEzsjqe<I  
' g d=\gV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vl~HV8MAv  
而不用手动写一个函数对象。 UW1i%u k  
P`avn  
-f*5lkO  
|;\pAZ2  
四. 问题分析 p W@Yr  
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。 [hV}$0#E[O  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]WK~`-3C^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J50n E~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 cG&@PO]+.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4 !m'9  
bVzJOBe  
五. 问题1:一致性 !ST7@D  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {9* l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T-h[$fxR_  
+F.@n_}p-I  
struct holder SLNq%7apx  
  { 8n["/5,  
  // ^\[c][fo  
  template < typename T > N,UUM|?9_  
T &   operator ()( const T & r) const "MK2QIo  
  { $)~:H-  
  return (T & )r; ,& wd  
} _SkiO }c8  
} ; ! ?>I  
 ^"~r/@l  
这样的话assignment也必须相应改动: t|s(V-Wq  
9{e/ V)  
template < typename Left, typename Right > 1M b[S{  
class assignment ObJ-XNcNH  
  { <oi'yr  
Left l; 3h$E^"  
Right r; !pC`vZG"  
public : j#u{(W'r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *>2e4j]  
template < typename T2 > BHiG3fP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ohs`[U=%~  
} ; B`||4*  
Q}cti /  
同时,holder的operator=也需要改动: lEw;X78+  
|~#A?mK-  
template < typename T > IVy<>xpt  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E;9J7Q 4  
  { C/QrkTi=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); JLz32 %-M  
} a:OMI  
/r2S1"(q  
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。  ZpMv16  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @eutp`xoT\  
]')y(_{  
return l(rhs) = r; %YbL%i|U  
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。 mnBTZ/ZjS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }%AfZ 2g;h  
A6J:!sY4A  
template < typename Tp > |ICn/r~  
class constant_t >&ZlC E  
  { `7'^y  
  const Tp t; 2h#.:!/SMw  
public : )\PX1198  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} IuA4eDr^Y%  
template < typename T > Onh R`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mU  
  { 3ZI:EZ5  
  return t; cNN0-<#c  
} fUfd5W1"  
} ; 'Z:wEt!  
KFRf5^%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 J"@X>n  
下面就可以修改holder的operator=了 ';!-a] N  
54B`T/>R:E  
template < typename T > ZJ~0o2xZ'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .z=%3p8+  
  { ! 2knS S  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~H:=p  
} U&=pKbTe  
Rkp +}@Y_  
同时也要修改assignment的operator() Bo14t*(  
q`.=/O'  
template < typename T2 > kM[!UOnC!<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $06('Hg&  
现在代码看起来就很一致了。 'U*#7 1S  
dh.{lvlX|  
六. 问题2:链式操作 j l]3B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /I1n${{5  
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。 'rS\9T   
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。 zb4{nzX=  
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。 j%D{z5,nKm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct iq?T&44&  
~wF3$H.@;  
template < typename T > +> d;%K  
struct result_1 >8x)\'w  
  { 7ku=roPoF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x!vyjp  
} ; v=+3AW-|v  
{\NBNg(Vo  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:  I{ki))F  
= Ezg3$%-  
template < typename T > xK)<7 63q>  
struct   ref M2RkrW#  
  { s;E(51V<>  
typedef T & reference; W}"tf L8  
} ; y\(xYB>T  
template < typename T > @GGQ13Cj(  
struct   ref < T &> n%G[Y^^,  
  { G@Sqg  
typedef T & reference; Z!Z{Gm3  
} ; a(*"r:/lD  
)f8;ze  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &j ; 91wEn  
7E#h(bt j  
template < typename T > u^B!6Sj8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Qds:*]vGS  
  { r}sO},i  
  return l(t) = r(t); ?'|GGtvm  
} c HR*.  
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。 E.sZjo1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 w ^^l,  
#H<}xC2  
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  LAM{ ,?~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `B&=ya|bl  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :8`$BbV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 B u%%O8  
最后的布局是: t#8QyN  
                Add ZMr[:,Jp  
              /   \ EkRx/  
            Divide   5 LR!%iP  
            /   \ =S6bP<q  
          _1     3 0UW_ Pbh6  
似乎一切都解决了?不。 .w _BA)  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 NS""][#  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 .Ln98#ZR  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 64 'QTF{D  
=qoOr~  
template < typename Right > zHg=K /  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7HY8 F5Brx  
Right & rt) const w|6?A-  
  { |'JN<?   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b/JjA  
} e6H}L:;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4p+Veo6B  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 i%F2^R@!q/  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Csp$_uDi  
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。 =8TBkxG  
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。 ;I80<SZ  
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? J>G'H)  
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: EAm31v C  
&OE-+z  
template < class Action > P*>?/I`G  
class picker : public Action fVa z'R  
  { k h*WpX  
public : +4Wl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m8x?`Gw~jw  
  // all the operator overloaded #H4<8B  
} ; a5O$he  
0H.bRk/P+  
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。 kka{u[ruA  
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: $;} @2U   
0-aaLC~Z>  
template < typename Right > #O,w{S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !};Ll=dz  
  { Z%LS{o~LK.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]N0B.e~D  
} ) ?B-en\  
$I/ !vV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4 #KC\C  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 w S?Kc^2O  
F Pjc;zNA  
template < typename T >   struct picker_maker (fr=[m$`  
  { -^t.eZ*|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d2US~.;>l  
} ; 7QZy d-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xXI WEZA  
  { 5 8L@:>"  
typedef picker < T > result; ]TUoXU2<x  
} ; /X0<2&v  
l x0BKD?n  
下面总的结构就有了: <^Y #q  
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。 tn _\E/Q  
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。 `s\[X-j]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 kB5y}v.3 S  
至此链式操作完美实现。 7h!nt=8Y  
_8-1wx  
Er8F_,M+  
七. 问题3 W!kF(O NA  
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。 ._;It198f  
=w8 0y'  
template < typename T1, typename T2 > w)qmq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K.&6c,P]  
  { 6Fk[wH 7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); BT;1"l<  
} '4 3U v  
<nV3`L&]  
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: mr_NArF  
;}KJ[5i-V  
template < typename T1, typename T2 > 4AvIU!0w  
struct result_2 Z\QN n  
  { 3m21n7F4*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /:BC<]s  
} ; Uvi@HB HJ  
*Sbc 8Y  
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? SX =^C  
这个差事就留给了holder自己。 =%>E8)Jb  
    Rf>V]R  
]d%Ou]609  
template < int Order > ts@ e ,  
class holder; W$l4@A  
template <> DIvxut  
class holder < 1 > ?v F8 y;Jh  
  { (r'NB  
public : )PkGT~3I  
template < typename T > )[&j&AI  
  struct result_1 Dk")/ ib  
  { -s le7k  
  typedef T & result; zH~g5xgh  
} ; c$u#U~~  
template < typename T1, typename T2 > }095U(@  
  struct result_2 ov\%*z2=  
  { 673G6Nk  
  typedef T1 & result; :'fK`G 6  
} ; {+kWK;1  
template < typename T > L+lye Ir'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AGVipI #  
  { aK,\e/Oo  
  return (T & )r; m{lS-DlRg  
} 6 {3ql:  
template < typename T1, typename T2 > 9NU-1vd~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RJN LcIm  
  { o@} qPvt0  
  return (T1 & )r1; ;t@^Z_z,CR  
} d)$ seZB  
} ; K #JO#  
{cw+kY]m4-  
template <> eR3MU]zF  
class holder < 2 > ,d=Dicaz  
  { b+CvA(*  
public : gKPqU@$*  
template < typename T > Zyz)`>cB  
  struct result_1 iq 8Hq)I]  
  { Nk F2'Z{$+  
  typedef T & result; RcI0n"Gi_  
} ; %V!!S#W  
template < typename T1, typename T2 > :O;uP_r9  
  struct result_2 j{/wG::  
  { 1gYvp9Ma  
  typedef T2 & result; :ZM=P3QZ  
} ; @Hp=xC9V  
template < typename T > + J}h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #so"p<7 R  
  { J+hifO  
  return (T & )r; zKG]7  
} gvP.\,U  
template < typename T1, typename T2 > PC!X<C8*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n{c-3w.uD  
  { |B),N f|a  
  return (T2 & )r2; '1 \UFz  
} f{]W*!VV-  
} ; GMob&0l8_  
)f%Q7  
S8]YS@@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> >。 xT+@0?|F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "+4r4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &v+Hl ^  
cn_*,\}  
return l(i, j) = r(i, j); g8Zf("  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f{D~ZC.*  
kAoh#8=  
  return ( int & )i; *AYjMCo  
  return ( int & )j; :Ui'x8yt  
最后执行i = j; H<`7){iG  
可见,参数被正确的选择了。 L i`OaP$  
F;Ubdxwwl  
`{S4_'  
k)fLJ9R  
#}'sknvM}  
八. 中期总结 x^UAtKSy  
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: HR?a93  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 '494^1"io  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Vjr}"K$Y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :HN\A4=kc(  
@'?7au ''  
.[o?qCsw  
M j |"+(  
: DBJ2n  
%TQ5#{Y  
九. 简化 V"sm+0J  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5U JMiwP{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]i'gU(+;`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: I%ZSh]On  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M0RVEhX  
  +-*/&|^等 B+=Xb;p8  
2. 返回引用。 0 aiE0b9c  
  =,各种复合赋值等 5' 3H$%dC  
3. 返回固定类型。 T4"*w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x*F_XE1#M  
4. 原样返回。 jX91=78d  
  operator, AjO|@6  
5. 返回解引用的类型。 ot,e?lF  
  operator*(单目) Jb` yK@x  
6. 返回地址。 k.#[h@Pm  
  operator&(单目) #K[6Ai=We}  
7. 下表访问返回类型。 VK$s+"  
  operator[] K>`*JJ,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Cv1CRmqq%  
  operator<<和operator>> _VAX~Y]  
(k5d.E]CK  
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。 3VmF1w 2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1?ST*b  
DUu~s,A  
template < typename Left > I~U;M+n*y  
struct value_return 14rX:z  
  { %;tBWyq}_  
template < typename T > u=!n9W~"  
  struct result_1 <o&\/uO~H  
  { $PKUcT0N9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y\7/`ty  
} ; aboA9pwH  
^Jn=a9Q6Z  
template < typename T1, typename T2 > w,zgYX&  
  struct result_2 KH76Vts  
  { WEugm603  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,[ M^rv  
} ; e5.sqft  
} ; FKu^{'Y6E0  
/hbdQm  
Ng<oz*>U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H}&4#CQ'!  
TY *q[AWG  
下面我们来剥离functor中的operator() &+F}$8,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G[[<-[C]5  
-#"7F:N1  
return l(t) op r(t) {,CvWL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Sc3B*.  
return op l(t) W2j@Q=YDS  
return op l(t1, t2) C*,PH!$k  
return l(t) op _8nT$!\\  
return l(t1, t2) op +h? z7ZY^  
return l(t)[r(t)] _f~m&="T!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] iQ_^MzA  
} {m.\O  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: g|V0[Hnq6  
单目: return f(l(t), r(t)); YXjWk),  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); TP&&' 4?D1  
双目: return f(l(t)); 5iP{)  
return f(l(t1, t2)); v?(9ZY]  
下面就是f的实现,以operator/为例 &IgH]?t  
cu$i8$?t   
struct meta_divide $79-)4;z4  
  { t:.ZvA3  
template < typename T1, typename T2 > Z }Z]["q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *f( e`3E  
  { }=JuC+#~n  
  return t1 / t2; l>:\% ol  
} wZ =*ejo  
} ; K+J fU J  
~ 'L`RJR  
这个工作可以让宏来做: E'4 dI:  
:\8&Th}Se  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $ACD6u6  
template < typename T1, typename T2 > \ W8{zV_TBm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0ud>oh4WPR  
以后可以直接用 H@hHEzO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Qp]-4%^Vz  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 1brKs-z  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ZRo-=/1  
2k3yf_N  
meNz0ve  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 +zn207 .`  
rCdf*;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bv8GJ #  
class unary_op : public Rettype T hLR<\  
  { &24z`ZS[w6  
    Left l; h9 &V   
public : nH^RQ'19  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9,zM.g9Qv  
K+s xO/}h  
template < typename T > 8cyC\Rs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0ge^p O\Z  
      { d8Kxtg Y  
      return FuncType::execute(l(t)); qo" _w%{  
    } =c(3EI'w  
mrz@Y0mgL  
    template < typename T1, typename T2 > +4%: q~C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C2 ] x  
      { >E3 lY/[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <<[hZ$.  
    } :},/ D*v  
} ; .JkF{&=B  
&k2nt  
znl_~:.4]X  
同样还可以申明一个binary_op Tx'ctd#Y  
N$SJK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +B0G[k7  
class binary_op : public Rettype pe1_E KU  
  { B 8ycr~  
    Left l; I!1nB\l  
Right r; Y2,\WKa  
public : $"&U%3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} az2CFd^M  
8fwM)DKS  
template < typename T > .xp|w^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %d\|a~p:  
      { H\Jpw  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); IN%04~= H  
    } /Aq):T T  
{? dW-  
    template < typename T1, typename T2 > `i)&nW)R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |ozlaj  
      { uJ!yM;{+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wzRIvm{  
    } Q5s?/r  
} ; 9w! G  
eL+L {Ac  
nE)|6  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0w_2E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8/y~3~A{D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }w)`)N  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 U 0M>A  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 20t</lq.  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 /:}z*a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ohA@Zm8O  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) #`0iN+qh  
下面是修改过的unary_op 7o4 vf~  
rGe^$!QB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^{W#ut>IN  
class unary_op :tA|g  
  { Um$a9S8b&  
Left l; ymsqJ   
  Mwdw7MZ"S  
public : 69v[* InSd  
] cv|A^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j8G>0f)  
%T&#JF+;  
template < typename T > YTco;5/  
  struct result_1 ^<e"OV  
  { D=fB&7%@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fV;&)7d&  
} ; LEJ7.82  
E5%ae (M^  
template < typename T1, typename T2 > d.7Xvx0Yww  
  struct result_2 p ?HODwZ  
  { diLjUC`69  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,QpDz{8  
} ; d\ &jl`8*  
+(3PY  e\  
template < typename T1, typename T2 > B9_0 Yq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [\ JZpF  
  { A/U tf0{3"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n]B)\D+V^  
} sv^; nOAc  
mP)<;gm,  
template < typename T > pr-{/6j6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +M\*C#  
  { ] 05Q4  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1?(mE7H#  
} _e_]$G/TM  
?nFT51 t/4  
} ; XU0"f!23x  
;D/'7f7.}  
t3/!esay  
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 omV.Qb'NS  
好啦,现在才真正完美了。 VmTk4?V4  
现在在picker里面就可以这么添加了: |jV4]7Luq  
dBG]J18  
template < typename Right > 'Ph4(Yg  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const EMH?z2iGd  
  { `.dTkL  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^}8_tZs8\  
} n20H{TA  
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。 p Nu13o~  
%a/O7s6  
,>(M5\Z/c  
H[x9 7r  
ji( S ?^  
十. bind D0QXvrf  
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。 t:M({|m Y  
先来分析一下一段例子 S$"A[  
7$GP#V1r/  
@fpxGMy&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "`:#sF9S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qc\o>$-:`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !00%z  
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。 ,XP9NHE  
我们来写个简单的。 i=2+1 ;K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #U/B,`= >  
对于函数对象类的版本: [uRsB5  
j )F~C8*  
template < typename Func > %h%r6EB1F  
struct functor_trait Ro:-u7q  
  { S0=BfkHi.  
typedef typename Func::result_type result_type; *OF7 {^~&  
} ; 1'_OM h*;  
对于无参数函数的版本: t*Q12Q  
fWm;cDM H  
template < typename Ret > wq]nz!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y i@61XI  
  { dl{3fldb  
typedef Ret result_type; L761m7J]B  
} ; !s)2H/KM8  
对于单参数函数的版本: $ ]81s`  
& 8&WY1cU  
template < typename Ret, typename V1 > NHc+QMbou(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6-X7C9`C  
  { N&>D/Z;"  
typedef Ret result_type; QW2% Gv:  
} ; "Pys3=h  
对于双参数函数的版本: "Ln\ZYB]  
C1G Wi4)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > SwP h-6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b'-gy0  
  { 5 ?vIkf  
typedef Ret result_type; j#p3c  
} ; cRg$~rYd  
等等。。。 nj9hRiL n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {{DW P-v4  
oW+R:2I~O  
template < typename Func > FyS K&  
struct func_return 98O z  
  { U3U eTa_  
template < typename T > rWvJ{-%  
  struct result_1 Tf0#+6 1>  
  { HRw,D=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Yp ? 2<  
} ; |R[m&uOib  
YT:5J%"  
template < typename T1, typename T2 > .HtDcGp  
  struct result_2 )O&$-4gL'  
  { U&eLj"XZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ns 9g>~  
} ; MoF Z  
} ; |]]fcJOBP  
gVl#pVO`N  
h'jnc.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yWK[@;S]%  
IaF79}^  
template < typename Func, typename aPicker > d~_OWCg`  
class binder_1 l/I W"A  
  { iCEX|Tj;  
Func fn; p' gv5\u[w  
aPicker pk; <n`|zQ  
public : "M*\,IH  
'/p5tw8  
template < typename T > l`u*,"$  
  struct result_1 >3Y&jsh<  
  { Je*gMq:D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *LhR$(F(  
} ; )i>KYg w  
>%[W2L\'  
template < typename T1, typename T2 > hmi15VW  
  struct result_2 [j/-(?+  
  { (nzzX?`nY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D6m>>&E['  
} ; Gce_gZH7{  
j"dbl?og  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} < <xJ-N  
/;>EyWW  
template < typename T >  6$Dbeb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~>EVI=?  
  { s-DtkO  
  return fn(pk(t)); l;C_A;y\  
} ]Lh\[@#1f  
template < typename T1, typename T2 > WgL! @g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NdZ: 7  
  { { p/m+m  
  return fn(pk(t1, t2)); \E30.>%,  
} {!4%Z9G  
} ; aD:+,MZ  
lV 1|\~?4  
MWuVV=rd8a  
一目了然不是么? "N;|~S)w!  
最后实现bind S,v`rmI  
- t+Mh.  
'F~u \m=E  
template < typename Func, typename aPicker > B?4\IXek  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8BN'fWl&E  
  { &d2/F i+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); o]j*  
} <eI;Jph5  
a"zoDD/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g$tW9 Q  
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。 BCj&z{5"7e  
 ?b0\[  
十一. phoenix ,)RdXgCs  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B+<k,ad  
Q9'p2@Z  
for_each(v.begin(), v.end(), AjS5  
( oMVwId f  
do_ j{PX ~/  
[ 7MfT~v  
  cout << _1 <<   " , " tX_eN  
] (!b: gG  
.while_( -- _1), 6IX!9I\sT  
cout << var( " \n " ) 7-dwr?j7  
) BAhC-;B#R  
); M Q6Y^,B  
,y>Na{@Y  
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: @K/I a!Lw  
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 @.{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d.Z]R&X08  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r~TT c)2  
MXy{]o_H~  
aI<~+]  
template < typename Cond, typename Actor > 1gE`_%?K  
class do_while bm4W,  
  { 1mX*0>  
Cond cd; 1 W0;YcT]  
Actor act; 0D'Wr(U(  
public : s :ruCS  
template < typename T > J-}NFWR;t  
  struct result_1 r)t^qhn  
  { )~/U+,  
  typedef int result_type; VPHCPGrk  
} ; -: ,h8JyMP  
r>Ln*R,9D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I?>#neHc6  
<%z/6I Af|  
template < typename T > B4}XK =)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (Y>MsqwWfC  
  { xR:h^S^W ~  
  do ueR42J%s  
    { .bE,Q9:  
  act(t); ?@1'WD t  
  } p[b\x_0%c  
  while (cd(t)); ZYA(Bg^  
  return   0 ; +RkYW*|$S  
} H[D/Sz5`  
} ; ]c)SVn$6  
BGX@n#:  
$<v_Vm?6d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). HhL%iy1  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 0U>Q<I}  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 o$O,#^  
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。 >-P0wowL  
下面就是产生这个functor的类: GHy#D]Z  
'T[zh#v>S  
kgz{m;R  
template < typename Actor > G)&'8W F5o  
class do_while_actor qx)k1QY  
  { GcnY= %L?  
Actor act; ZkW@|v  
public : ju]]|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =@2V#X]M*  
!)O$Q}'\  
template < typename Cond > [Ni4[\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;X(n3F  
} ; x1wxB 1)2  
2?QJh2  
Q$1K{14I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Nd!VR+IZ  
最后,是那个do_ vi8~j  
^>Y%L(>  
&r%*_pX  
class do_while_invoker ^{:jY, ?]  
  { D,\=zX;  
public : prtxE&-  
template < typename Actor > k`TJ<Dv;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (GG"'bYk  
  { 2~V Im#  
  return do_while_actor < Actor > (act); ZRB 0OH  
} Yys~p2  
} do_; t\i1VXtO  
!dY:S';~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bZ.N7X PH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +ZKhmb!  
最后来说说怎么处理break和continue iwQ-(GjM[A  
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。 "Vq]|j,B/c  
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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