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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lbC,*U^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ph~BxK )i6  
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, &=XK:+  
| /n  
<,X=M6$0n  
}y vH)q  
  class filler Mq_P'/  
  { ? 51i0~O=  
public : "]OROJGa  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9TwKd0AT$&  
} ; I1I-,~hO  
5Vai0Qfcu:  
Z;njSw%:  
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: *,~L_)vWO  
4um^7Ns)7  
unKgOvtj  
'*Ld,`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }$ Kd-cj+  
kI2+&  
ae](=OQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /Z[HU{4  
/rky  
:zNNtv iA  
A 6 `a  
二. 战前分析 cIcu=U  
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。 {|B[[W\TN  
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 O0 $V+fE  
T\bpeky~  
i1'G_bo4F7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5>ktr)]  
  /* --------------------------------------------- */ }6=? zs}  
vector < int *> vp( 10 ); t0Jqr)9}6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?Iq{6O>D.  
/* --------------------------------------------- */ B#cN'1c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1g jGaC  
/* --------------------------------------------- */ %F^,6y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  +cKOIMu9  
  /* --------------------------------------------- */ #on ,;QN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kt=& mq/B  
/* --------------------------------------------- */ .Lu3LVS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *z.rOY= 8  
EY:H\4)  
p}5413z5Z=  
oB~V~c}8x  
看了之后,我们可以思考一些问题: @;N(3| n7  
1._1, _2是什么? lxr;AJ(  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 j(k}NWPH  
2._1 = 1是在做什么? `r-3"or/$  
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。 $cU7)vmK`  
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。 B2|0.G|[j  
Zo }^"u  
IAmZ_2  
三. 动工 e m0 hTxb  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7_jlNr7uk  
pMAP/..+2  
7[!dm_  
~qIr'?D  
template < typename T > 6As%<g=  
class assignment Dwr 9}Z-]  
  { Bf6i{`!G  
T value; Z`U+ a  
public : OiS\tK?|GV  
assignment( const T & v) : value(v) {} Rjv;[  
template < typename T2 > 0s\ -iub=d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X8-x$07)  
} ; <XtE|LG  
/+8VW;4|I  
KY%{'"'u  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rs( e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f re5{=@  
: @eHV=|+>  
)xKW  
5G$ ,2i(  
  class holder Y*\N{6$2  
  { y.6/x?Qc  
public : .wyuB;:  
template < typename T > ;NrPMz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &flRrJ  
  { EU04U  
  return assignment < T > (t); #TC}paIpj  
} y)a)VvU":  
} ; =8%*Rrj^  
1N:~5S}s>  
i]L=M 5^C  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: rHk,OC  
WiZTE(NM`  
  static holder _1; E@n~ @|10  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lI+^}-<  
8n-Xt7z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IV1Y+Z )  
而不用手动写一个函数对象。 Dln1 R[  
TbN{ex*  
]61HQ  
T,rRE7  
四. 问题分析 x5V))~Ou  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 GZKYRPg  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Yyr9Kj:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xUCq%r_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 DdU w~n,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :Fu7T1  
c b&Yf1  
五. 问题1:一致性 /&_q"y9  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| }P-C-L{yE(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {@3v$W~7M  
8lGM>(:o  
struct holder ,<)D3K<  
  { v Y0ESc{  
  // 8DY:a['-d  
  template < typename T > &[_@f#  
T &   operator ()( const T & r) const V*5v JF0j  
  { !c1M{klP  
  return (T & )r; jD}h`(bE  
} ?6{g7S%  
} ; O`"~AY&  
+!E9$U>6%  
这样的话assignment也必须相应改动: Zq<j}vVJ  
0a^bAEP  
template < typename Left, typename Right > NQX?&9L`r  
class assignment LME&qKe5  
  { w0lgB%97p  
Left l; (Y8 LyY  
Right r; dr+(C[=  
public : vt^7:! r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sQ,xTWdj  
template < typename T2 > rpDBKo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } E2YVl%.  
} ; u' Q82l&Y  
gx',K1T  
同时,holder的operator=也需要改动: /<IWdy]$3  
/ o I 4&W  
template < typename T > /3K)$Er  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 19c_=$mV  
  { l|E4 7@#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >]ZE<.  
} P}UxA!  
N3aqNRwlk  
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。 @ =~k[o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l U4 I*  
|+::sL\r  
return l(rhs) = r; HKI\i)c  
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。 _ SOwiz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `O%nDry  
s }OL)rW=}  
template < typename Tp > 9+PAyI#w  
class constant_t cs.t#C  
  { xW*Lceb  
  const Tp t; qsbV)c  
public : PREGQ0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >1;jBx>Qy%  
template < typename T > .UQ|k,,t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C;K+ITlJ  
  { 7pQ 5`;P  
  return t; c%^B '  
} \k`9s q  
} ; }r,xx{.u7  
|N"K83_pr  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W Zm8!Y  
下面就可以修改holder的operator=了 Rvx 7}ZL!  
( $2M"n  
template < typename T > 1iLo$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2IRARZ,3  
  { $fT5Vc]B4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); f\_PNZCc  
} qlYi:uygY  
O6)Po  
同时也要修改assignment的operator() .m l\z5  
#jG?{j3;?  
template < typename T2 > ?kQY ^pU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [+pa,^  
现在代码看起来就很一致了。 'TH[Db'`I  
T 4p}5ew'  
六. 问题2:链式操作 ?%qaoxG37  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KN`k+!@/7  
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。 -6s:D/t1'  
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。 !/u  
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。 ,>7dIJqzw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "0[`U(/  
a^@.C5  
template < typename T > <I tS_/z  
struct result_1 f_[dFKoX  
  { u/6if9B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9N)I\lcY  
} ; Qkx*T9W   
%_4#WI  
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: kk6 !krZ  
tP*Kt'4W  
template < typename T > 8>#ZU]cG  
struct   ref 0#eb] c   
  { OUF%DMl4  
typedef T & reference; ?HZ^V  
} ; Ys}^ hy  
template < typename T > WPNw")t!  
struct   ref < T &> ;*j K!  
  { Z'y&11  
typedef T & reference; {}k3nJfE  
} ; k?&GL!?  
EFh^C.S8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Xm>zT'B_tJ  
YW&K,)L@  
template < typename T > xatq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @0 P4pt;(  
  { }*QK;#NEc  
  return l(t) = r(t); EYj~Xj8_  
} jQ3dLctn  
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。 G"J nQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 iJ^}{-  
rZ3ji(4HS  
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 rC_1f3A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pgh(~ [  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >4Tk#+%Jj  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DGb1_2ZQ  
最后的布局是: E]/2 u3p  
                Add .x,y[/[[)  
              /   \ OzrIiahz/  
            Divide   5 {TpbUj0  
            /   \ 76@W:L*J$J  
          _1     3 `G\Gk|4; 2  
似乎一切都解决了?不。 BQ Vro;#Jc  
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。 l`N#~<.  
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。 %\sE\]K  
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: YCltS!k  
O{~Xp!QQt  
template < typename Right > G>0d^bx;E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P4_B.5rrJ  
Right & rt) const hN!;Tny  
  { L +Uq4S^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W0sLMHq  
} UH%H9; ,$]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E9j<+Ik  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 -_5Dk'R#`  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ZM-P  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Gkem_Z  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 T%6JVFD  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? "X2'k@s`  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ]goJ- &  
a<\n$E#q  
template < class Action > D|)_c1g  
class picker : public Action |rk.t g9  
  { 06%-tAq:  
public : }RadbJ{q=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RVwS<g)~1  
  // all the operator overloaded K=0xR*ll5  
} ; 4sQm"XgE  
'=Zm[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。 b7\>=  
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: fb`x1Q  
^`id/  
template < typename Right > uBt ]4d*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const pIC'nO_  
  { :23S%B~X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TBPu&+3  
} f|w;u!U(  
AP,ZMpw  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7\98E&  
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。 }M%3  
0>SA90Q  
template < typename T >   struct picker_maker L5 `k3ap|  
  { 6#*_d,xQT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Mi|13[p{  
} ; WFahb3kx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > yXDjM2oR/2  
  { ]R)wBug  
typedef picker < T > result; ZwsQ}5  
} ; {v]L|e%{  
a5t&{ajJ  
下面总的结构就有了: 8j70X <R  
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。 0{ mm%@o  
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。 F<p`)?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &}e>JgBe0  
至此链式操作完美实现。 ,NZllnW  
ANBuX6q  
EIQ3vOq6  
七. 问题3 z;oia!9z  
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。 TIiYic!_~  
\MRd4vufv  
template < typename T1, typename T2 > 4y3c=L No  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v"yu7tZ3N  
  { PZqp;!:xz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  hO$Gx*e$  
} DL4`j>2Ov  
BuRsz6n  
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: _h ^.`Tz,  
@H#Fzoo.  
template < typename T1, typename T2 > ,}'8. f  
struct result_2 K2x2Y=  
  { QK6_dIvDz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Izu____  
} ; 4w ,&#L  
m85ZcyW1T  
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? O-V] I0  
这个差事就留给了holder自己。 myX&Z F_9  
    }WFI /W'  
80lhhqRC  
template < int Order > ";7N$hWE  
class holder; P=,\wM6T|  
template <> R_/;U&R  
class holder < 1 > :$u[1&6  
  { 6 ~0kb_td  
public : <bhGpLh-E  
template < typename T > s(Gs?6}>T  
  struct result_1 +d=f_@i  
  { ,5W u  
  typedef T & result; h?/E/>  
} ; kB CU+FC  
template < typename T1, typename T2 > - JEPh!oTt  
  struct result_2 H*k\C  
  { KH?6O%d  
  typedef T1 & result; PRiE2Di2S  
} ; kZ@UQ{>`  
template < typename T > ${z#{c1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MMKN^a"GA  
  { V1M|p!  
  return (T & )r; OW};i|  
} meV Z_f/  
template < typename T1, typename T2 > <B|b'XVH2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b`+yNf  
  { PQl A(v+S  
  return (T1 & )r1; Tf5m YCk  
} T:kliM"z  
} ; ;6hoG(3 +  
# A4WFZ  
template <> HRE?uBkjf  
class holder < 2 > wX2U   
  { "!P h  
public : Ewkx4,`Ff  
template < typename T > "AjC2P],  
  struct result_1 i9Bh<j>:J  
  { j"~"-E(79  
  typedef T & result; ~{{S<S v  
} ; x#SE%j?  
template < typename T1, typename T2 > jRiMWolLv  
  struct result_2 ^g(qP tQ  
  {  o%j?}J7y  
  typedef T2 & result; C1_0 9Vc  
} ; JL#LCU ?  
template < typename T > 6 M:?W"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1SS1P0Ur  
  { 6;Z`9PGp  
  return (T & )r; YJ ,"@n_  
} iNkN'("  
template < typename T1, typename T2 >  ~ e?af  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QlB9m2XB  
  { )=gU~UV  
  return (T2 & )r2; nU{Qi;0  
} ?0dmw?i  
} ; }[|9vF"g.y  
[g}#R#Y)  
vde!k_,wZ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 `-U?{U}H  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6B@e[VtG$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: YBj*c$.D0  
%`s#p` Ol1  
return l(i, j) = r(i, j); R%n*wGi_6b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  ]XlBV-@b  
7=yM40  
  return ( int & )i; ,OwTi:yDr  
  return ( int & )j; b7^q(}qE  
最后执行i = j; H~JgZ pw  
可见,参数被正确的选择了。 + @fEw  
:](#W@ r  
h`9 & :zr  
:!t4.ko  
i^:#*Q-co  
八. 中期总结 a8)2I~j  
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: ]Zh$9YK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M __S)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 FsOJmWZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w6> P[oW  
1!)'dL0mI  
4KxuSI^q  
yy/'B:g  
u!~kmIa4  
rd%uc~/  
九. 简化 Z >R@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 F|+B8&-v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a.UYBRP/l  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Pm^FSw"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 99:.j=  
  +-*/&|^等 <<cezSm  
2. 返回引用。 tR9iFv_  
  =,各种复合赋值等 ?m 5"|f\  
3. 返回固定类型。 'z}9BGR !  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sd+_NtH  
4. 原样返回。 6:}n}q,V  
  operator, g*FHZM*N9  
5. 返回解引用的类型。 E|-5=!]fX  
  operator*(单目) nnBS;5  
6. 返回地址。 hFycSu  
  operator&(单目) ~~&Bp_9QXN  
7. 下表访问返回类型。 f-i5tnh  
  operator[] bYQ@!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w#a`k9y  
  operator<<和operator>> *B@#A4f"  
]b;a~Y0  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 QhTn9S:D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t5b c Q@Y  
@kDY c8 t9  
template < typename Left > jT0iJ?d,!  
struct value_return 1+3-Z>^e  
  { 3TjyKB *!  
template < typename T > dzbbFvG  
  struct result_1 :8bq0iqsV  
  { v0\M$@N[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E*T6kp^b  
} ; 9-{.WZ  
|*ZM{$  
template < typename T1, typename T2 > .#tA .%  
  struct result_2 !a V:T&6  
  { N@Ap|`Ei  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; < <0[PJ  
} ; >\'}&oi  
} ; YwH Fn+  
$!p2Kf>/Q  
@Kt!uKrI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3:$@DZT$  
%kkDitmI{  
下面我们来剥离functor中的operator() v#g:]T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: U . <c#S  
RFe># o  
return l(t) op r(t) Y@UW\d*'%I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'Q]Wk75  
return op l(t) d7g$9&/q  
return op l(t1, t2) &uaSp, L  
return l(t) op l(3PxbT  
return l(t1, t2) op hqHk,#  
return l(t)[r(t)] K0'p*[yO/j  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] KDP& I J  
Y*lc ~X  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Ssir?ZUm   
单目: return f(l(t), r(t)); N1y,~Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T$FKn  
双目: return f(l(t)); Ai 8+U)  
return f(l(t1, t2)); _a$5"  
下面就是f的实现,以operator/为例 07(LLhk@d  
{9P(U\]e]k  
struct meta_divide w D6QN  
  { uJ1oo| sn  
template < typename T1, typename T2 > nWf8r8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1:DA{ejS  
  { 4Rp[>}L  
  return t1 / t2; }(na)B{m  
} B\=T_'E&  
} ; eln$,zK/b  
&432/=QSm0  
这个工作可以让宏来做: J7EWaXGbz  
O]="ggq&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x>K,{{B)X  
template < typename T1, typename T2 > \ QDK }e:4q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6PWw^Cd  
以后可以直接用 P?8$VAkj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eA(FWO  
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 )`|`PB  
(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。。。) / a}N6KUi  
Zl!  
w9x5IRWk  
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 E 6Uj8]P`  
?u{Mz9:?HT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !qH)ttW  
class unary_op : public Rettype ^{8CShUCv  
  { 1v|0&{lB  
    Left l; $Mx?Y9!  
public : ]E.FBGT  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ka)aBU9  
m\=Cw&(  
template < typename T > RWDPsZC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H-m).^  
      { JNvgUb'U  
      return FuncType::execute(l(t)); n0':6*oGW  
    } Gh3f^PWnc  
YD~(l-?"  
    template < typename T1, typename T2 > eXLdb-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7D8 pb0`;J  
      { fo9V&NE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `J{{E,y @  
    } h,fahbH -  
} ; :Xx7':5  
-=u9>S)!c  
o/RGzPR  
同样还可以申明一个binary_op ^#w9!I{4.  
JV2[jo}0 N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PI *Z>VE?  
class binary_op : public Rettype s9u7zqCF  
  { (r<F@)J  
    Left l; & )-fC  
Right r; C}o^p"M*B3  
public : *li5/=UC5*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +&1#ob"6lq  
-)ri,v{:c  
template < typename T > ']X0g{%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m[N&UM#  
      { q.ppYXJUXi  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \w$e|[~  
    } !83 N#Y_Mz  
UrS%t>6k  
    template < typename T1, typename T2 > WL\*g] K4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PDh!B _+  
      { [S.zWPX9{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bGj<Dojl  
    } ?U*sH2F  
} ; ufA0H J)Yg  
7Z81+I|&8  
G1,u{d-_  
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 |;C;d"JC2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4J[csU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Pn}oSCo  
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。 Qeq=4Nq  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! RHt~:D3*  
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。。。 BJZGQrsz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 T(kG"dz   
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) p|)j{nc  
下面是修改过的unary_op gF~ }  
0}Q d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fAT M?  
class unary_op _oU~S$hO  
  { t..@69  
Left l; HhTD/   
  g3(?!f  
public : _[hVGCSB  
@Y6~;(p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'sjks sy.3  
{\k:?w4  
template < typename T > BQ!_i*14+  
  struct result_1 A6Wtzt2i  
  { 4?x$O{D5?{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &y2DI"Ff  
} ; <2w 41QZX  
UzkX;UA  
template < typename T1, typename T2 > l_ &T)Ei  
  struct result_2 ?d)eri8,  
  { YQ}IE[J}v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?)/H8n  
} ; +|O& k  
?,!C0ts  
template < typename T1, typename T2 > qd [Z\B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UO>S2u  
  { RJOyPZ]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P76QHBbl  
} k8ymOx  
VZU@G)rd  
template < typename T > wOl]N2<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iM{aRFL  
  { h{VGh kU9f  
  return OpClass::execute(lt(t)); pW2-RHGJY  
} \XG\  
'n!Sco)C  
} ; 5'"9)#Ve  
#tt*yOmiH  
Ni61o?]Nj  
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 mk?F+gh  
好啦,现在才真正完美了。 E njSio0  
现在在picker里面就可以这么添加了: gG46hO-M%x  
y/Q,[Uzk\  
template < typename Right > +q~dS.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const H:L<gv(rG  
  { =q*j". <  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v6KF0mqA&  
} *5 S~@  
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。 nx`I9j\  
q6N6QI8/  
'Y-Y By :  
2NqO,B|R  
;rh@q4#  
十. bind >z69r0)>  
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。 cpBTi  
先来分析一下一段例子 !W45X}/o  
l0{R`G,  
k /lDE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} UxVxnJ_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4VfZw\^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 25jgM!QBXF  
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。 X\LiV{c  
我们来写个简单的。 | D,->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: \MFjb IL  
对于函数对象类的版本: 1mz72K  
By}>h6`[  
template < typename Func > BjCg!6`XF  
struct functor_trait x]jJ  
  { X/`M'8v.%  
typedef typename Func::result_type result_type; nfjwWDH  
} ; ;_= +h,n  
对于无参数函数的版本: G8!* &vR/  
c7(Lk"G8  
template < typename Ret > YST{ h{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yixAG^<  
  { G![JRJxQ  
typedef Ret result_type; nJ~5ICyd  
} ; T0P_&E@X  
对于单参数函数的版本: f^kH[C  
R8<P}mv  
template < typename Ret, typename V1 > "94qBGf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %13V@'e9  
  { :B]yreg  
typedef Ret result_type; *4|]=yPU  
} ; _+2Jc}Yf  
对于双参数函数的版本: H{j jA+0  
|4|j5<5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `%S#XJU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %w3"B,k'9D  
  { Omy<Y@$  
typedef Ret result_type; )wueR5P  
} ; .=<<b|  
等等。。。 ?mJ&zf|B8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy M[7$cfp-Y~  
_mn2bc9M  
template < typename Func > ORP-@-dap  
struct func_return V`XtGTx  
  { +LsACSB  
template < typename T > JE.s?k  
  struct result_1 |(\T;~7'  
  { B`<K]ut  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?hS&OtW   
} ; c.eA]mq  
f jm(C#^-  
template < typename T1, typename T2 > s+OXT4>+  
  struct result_2 jQrw^6C  
  { EgT?Hvx:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @Lf-=9  
} ; IG=#2 /$  
} ; :J6lJ8w ?  
$c<NEt_\  
U[t/40W}P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 bL]NSD  
|Y&&g=7  
template < typename Func, typename aPicker > yRv4,{B}X>  
class binder_1 G2BB]] m3  
  { Kk9W=vd  
Func fn; p?XVO#  
aPicker pk; n!$zO{P  
public : A9\(vxxOpC  
W 2.Ap  
template < typename T > o-_H+p6a  
  struct result_1 A$Ok^  
  { T.?}iz=ZEq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]XhX aoqL  
} ; wY6m^g$h3  
G=l-S\0@  
template < typename T1, typename T2 > YecV+ K'p:  
  struct result_2 ;dVYR=l  
  { FEwPLViso  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;"Q.c#pA$g  
} ; @m+2e C77  
%29lDd(<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B EB[K2[9  
!)$e+o^W  
template < typename T > @\s*f7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "9bd;Tt:  
  { vkE a[7  
  return fn(pk(t)); ]<Kkq !  
} " ';K$&,[  
template < typename T1, typename T2 > GLtd6;V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SA[wF c  
  { iw\yVd^]:k  
  return fn(pk(t1, t2)); 'K*. ?M  
} ' >R?8Y  
} ; ! n13B  
Dlqvz|X/  
"cDMFu  
一目了然不是么? 5e}adHjM  
最后实现bind q)PLc{NO  
Bx 9v2x.  
&Xh_`*]ox  
template < typename Func, typename aPicker > :^H2D=z@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Jy?; <  
  { g?E8zf `  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <e'/z3TbRW  
} L-eO_tTh0  
<@H`5[R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _ 2 oZhJ  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 s&7TARd  
o'J^kd`  
十一. phoenix (j?ckah%V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v@ifB I  
JpE7"Z"~MS  
for_each(v.begin(), v.end(), dwJnPJ=z  
( </]a`h]  
do_ #sM`>KG6T1  
[ / ?Hq  
  cout << _1 <<   " , " {L/hhKT  
] F_-}GN%  
.while_( -- _1), Xb2.t^ ]f  
cout << var( " \n " ) 7.FD16  
) _?v&\j  
); !q!5D`  
h,|. qfUk  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >["X( %&w  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *b8AN3!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K(r@JW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *3\N j6  
vR4omB{  
7!/!a*zg  
template < typename Cond, typename Actor > e?_uJh"  
class do_while = P$Q;d  
  { W$xW9u8@+(  
Cond cd; F4PWL|1  
Actor act; t Z@OAPRx  
public : {4eI} p<  
template < typename T > {H3B1*Dk  
  struct result_1 i F \H  
  { `z$=J"%? y  
  typedef int result_type; i5cK5MaD  
} ; j: E3c\a  
=z!/:M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @Y !Jm  
ek1<9" y  
template < typename T > 46U*70  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RQYD#4|  
  { o1R:1!"2  
  do c2Wp 8l  
    { MSE0z !t  
  act(t); MO@XbPZB  
  } {Y|?~ha#  
  while (cd(t)); ,!dVhG#  
  return   0 ; 3b[.s9Q  
} K_F"j!0  
} ; GIhX2EvAS  
5Nl?Km~  
<w3_EO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !v. <H]s)  
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。 lYT_Y.%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。 MY'T%_i d  
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。 B?l 0u  
下面就是产生这个functor的类: 9Ed=`c  
k)R~o b  
SP"t2LTP  
template < typename Actor > *Hz]<b?  
class do_while_actor fd$nAE  
  { @MP;/o+  
Actor act; *k@D4F ruP  
public : QB3er]y0%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dU-nE5  
zX]l$Q+  
template < typename Cond > u#UtPF7q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .uSVZqJ7  
} ; _rg*K  
?[;>1+D  
 De2$:?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 w=FU:q/  
最后,是那个do_ ^l<!:SS  
k}C4:?AT  
WO6R04+WV  
class do_while_invoker qM<CBcON  
  { 3wg1wl|  
public : 6O_l;A[=1  
template < typename Actor > "B>8on8O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (TU/EU5  
  { 3L36 2  
  return do_while_actor < Actor > (act); !v8](UI8-  
} qu&p)*M5  
} do_; $]rC-K:Z  
NQA2usb  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >qBJK)LHOv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -]t>'Q?  
最后来说说怎么处理break和continue 9/_~YY=/h  
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。 Hb/8X !=  
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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