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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a'/C)fplL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J[r_ag  
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, )/JVp>  
Er|&4-9  
`xHpL8i$5  
R.2i%cU  
  class filler 0TA8#c  
  { ,jeHL@>w[  
public : tmoCy0qWz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |f$ws R`&  
} ; $xdo=4;|  
jtpHDS  
A'7Y{oPHX  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Q:7P /  
W( sit;O  
sC[#R.eq  
H_3Wx fO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =WI3#<vDG  
&&52ji<3  
Sin)]zG~0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S LeA,T  
#:yAi_Ct  
l l*g *zt3  
3!@& 7@p  
二. 战前分析 ewN|">WXQ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 qGR1$\]  
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 L\"wz scn  
a6ryyt 5  
4clCZ@\K^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t4d/%b~{:U  
  /* --------------------------------------------- */ ~N| aCi-X  
vector < int *> vp( 10 ); "k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); SeS ZMv  
/* --------------------------------------------- */ Gw-{`<CxE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9Z=hg[`]<  
/* --------------------------------------------- */ <_pLmYI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `|"o\Bg<  
  /* --------------------------------------------- */ {yT<22Fl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (QqeMG,Y  
/* --------------------------------------------- */ Pq35w#`!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -{JReplc  
,K6ODtw.  
K*'AjT9wX+  
rVsCJuxI  
看了之后,我们可以思考一些问题: oa7 N6  
1._1, _2是什么? KYKF$@ <G  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 w""u]b%:r  
2._1 = 1是在做什么? cdH`#X  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 bzZdj6>kX  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 L{&1w  
oz:J.<j24Z  
0e]J2>  
三. 动工 +|+fDQI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1yU!rEH  
I 6<LKI/  
n31nORx50  
RN1KM  
template < typename T > Gb Mu;CA  
class assignment >[T6/#M  
  { lu.xv6+  
T value; [tt_>O  
public : O f-gG~  
assignment( const T & v) : value(v) {} UQ^ )t ]  
template < typename T2 > SFsT^f<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {"|GV~  
} ; YWi Y[  
r`u 9MJ*  
JL:B4 f%}B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 FEa%wS{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /dX,]OFm  
G Wj !n  
+`m0i1uI3  
&w%%^ +n |  
  class holder \4*i;a.kU  
  { =*y{y)B^g  
public : G jrN1+9=  
template < typename T > ?PB}2*R  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )s 1 Ei9J  
  { Dp@m"_1`+  
  return assignment < T > (t); #?\|)y4i  
} 'xM\txZ;  
} ; 8Waic&lX~  
63i&e/pv  
N *n?hN  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: E@="n<uS  
*qIns/@  
  static holder _1; hM(Hq4ed,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <lSo7NkR  
FFF7f5F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [vCZD8"Y8  
而不用手动写一个函数对象。 jLul:* L  
"r{ ^Y??  
B"RZpx  
#xrE^Txh  
四. 问题分析 0L7^Vr)  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 <,T#* fg  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 !{oP'8Ax$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?[O Sy.6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Dw2$#d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FCYZ9L5uF  
2 BwpxV8  
五. 问题1:一致性 _P]k6z+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| eJ$ {`&J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oX1{~lDJl  
=G<S!qW  
struct holder :w c.V  
  { m=I A/HOR^  
  // }*0*8~Q'5  
  template < typename T > a,p7l$kK  
T &   operator ()( const T & r) const 9DmQ  
  { #1f8A5<  
  return (T & )r; 8,(5Q  
} rwdj  
} ; q|ZQsFZ  
/F @a@m|  
这样的话assignment也必须相应改动: j6$_U@)%O  
W?auY_+P  
template < typename Left, typename Right > 8DNGqaH;dt  
class assignment \LW '6 pQ_  
  { I#hzU8Cc  
Left l; ;;- I<TL  
Right r; c7N`W}BZ  
public : LaiUf_W#X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xo_Es?  
template < typename T2 > rru `% ~'O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -T-h~5   
} ; b$)XS  
$PNIuC?=  
同时,holder的operator=也需要改动: +#y[sKa  
D8Vb@5MW  
template < typename T > P/FO,S-V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w_i$/`i+  
  { /CN^">|_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); KArnNmJ9  
} 5ff66CRw  
ghiFI<)VY  
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。 8f|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D|n`9yv a  
E$rn^keM  
return l(rhs) = r; =GjxqIv  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 A:ef}OCL  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G?d28p',.  
eW+z@\d9Gz  
template < typename Tp > }45&s9m=  
class constant_t U:xr['  
  { #x&1kHu<  
  const Tp t; mY3x (#I  
public : nQvv'%v0   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [N925?--S  
template < typename T > nlK"2/W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r!etj3  
  { jQ_j#_Vle  
  return t; *A O/$K@Ma  
} (3"V5r`*;  
} ; t*^Q`V wQ  
dGcG7*EX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5>JrTO 5  
下面就可以修改holder的operator=了 $} 7/mS@c  
K9gfS V>]  
template < typename T > i}+K;,Da:8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D'#Wc#b  
  { C jsy1gA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qv=i eU  
} X5527`?e  
' Ky5|4  
同时也要修改assignment的operator()  -}{c;pT  
3xh~xE  
template < typename T2 > U*=ebZno  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sUcx;<|BC  
现在代码看起来就很一致了。 /N7j5v(  
u:3~Ius  
六. 问题2:链式操作 O!kBp(?]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [L"(flY(E  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 R-"A* /A 2  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {d(@o!;Fi  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  =h\,-8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [F/>pL5U$  
7g cr$&+e  
template < typename T > B3]q*ERAo  
struct result_1 \SS1-UbL  
  { ! &Vp5]c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U`D/~KJ{Y  
} ; G@ XKE17  
>Q#_<IcI  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: xg k~y,F  
r:2G11[  
template < typename T > WrQe'ny  
struct   ref Tf) qd\  
  { v{"$:Z ow  
typedef T & reference; hMh8)S  
} ; Q}2aBU.f  
template < typename T > _$]3&P  
struct   ref < T &> ^+^#KC8]W  
  { i<l_z&  
typedef T & reference; p?2 \9C4  
} ; 9^,MC&eb  
UR44 iA]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w xKlBx7  
/qa{*"2Qo  
template < typename T > DpH+lpC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lM~ 3yBy  
  { I{U7BZy  
  return l(t) = r(t); oOlqlv  
} FCnOvF65  
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。 I !=ew |  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xr}3vJ7  
DJvmwFx  
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 w{l}(:xPp  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: uT:'Kkb!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Zvz Zs  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 E1IT>_  
最后的布局是: YEH /22  
                Add #m=TK7*v  
              /   \ n@xC?D:t*  
            Divide   5 S-l<+O1fy  
            /   \ <ZO"0oz%  
          _1     3 $`,10uw  
似乎一切都解决了?不。 #@FMH*?xX6  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 $p:RnH\H1  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 @lpo$lN0R  
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: '/8{Mx+  
 @oE^(  
template < typename Right > 5My4a9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3,`I\>No  
Right & rt) const g>` k9`  
  { Q*4{2oQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uH*moVw@5  
}  ac  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #&0G$~  
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。 >TI/W~M  
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。 )oqNQ'yZ  
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。 tVfZ~q J  
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。 ^m0nInH  
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? O-P'Ff"}t  
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: |wbXu:  
u@&e{w~0  
template < class Action > J9aqmQj('  
class picker : public Action m\zCHX#n  
  { 75v7w  
public : Fnqj^5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2P35#QI[)  
  // all the operator overloaded /{6&99SJcc  
} ; P^(uS'j)+  
,~Y[XazT  
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。 B*Z}=$1j  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: h2jrO9  
J497 >w[  
template < typename Right > Vh?5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const d+45Y,|  
  { -%fc)y&$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E!A+J63zsw  
} q$7w?(Lk  
hZIbN9)8A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ly46S  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 dzk1!yy  
.R^R32ln  
template < typename T >   struct picker_maker jXPf}{^  
  { mX/'Fta  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -M6#,Ji  
} ; _ <Ip0?N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]qb>O:T  
  { 8q]_> X  
typedef picker < T > result; -e\OF3 Td  
} ; %E8HLTEvl  
ZAJ~Tbm[f  
下面总的结构就有了: -!lSk?l  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 %MCJ%Ph  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 63`5A3rii  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w-];!;%  
至此链式操作完美实现。 &t U&ZH  
QVF561Yz  
P^aNAa  
七. 问题3 !k<k]^Z\  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 yxtfyf|9 '  
FM=XoMP q  
template < typename T1, typename T2 > }0Q T5   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FKtG  
  { /hur6yI8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ')T*cLQ><  
} +TW,!.NBG  
^S`N\X  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !<&To  
9ec>#Vxx  
template < typename T1, typename T2 > 6<%b}q9Mo  
struct result_2 >]HvXEdNZ|  
  { ,V9 r2QY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; R2==<"gq  
} ; y1h3Ch>Y  
G?^w <  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 4Wu(Tps  
这个差事就留给了holder自己。 ?e%u[Q0  
    Qe0?n  
%(S!/(LWW  
template < int Order > [s[!PlazX  
class holder; 4av  
template <> `46|VQAx  
class holder < 1 > _&N:%;9uD  
  { M96Nt&P`  
public : u/CR7Y  
template < typename T > 7:zoF], s  
  struct result_1 R|k!w]  
  { pJ x H  
  typedef T & result; f[*g8p  
} ; /eBcPu"[Vb  
template < typename T1, typename T2 > E*yot[kj  
  struct result_2 #^_7i)=~  
  { Bw<$fT`  
  typedef T1 & result; Odm1;\=Eg+  
} ; 9%dO"t$-q  
template < typename T > 1lsg|iVz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Snq0OxS[v  
  { PWV+ M@  
  return (T & )r; l xP!WP  
} 'N&s$XB,  
template < typename T1, typename T2 > 1`1Jn*|TI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CX7eCo  
  { QZ5%nJme_  
  return (T1 & )r1; QvzE:]pyi  
} m[w~h\FS  
} ; (9)uZ-BF,  
q#0yu"<  
template <> tbB.n  
class holder < 2 > m;<5QK8f  
  { G[ q<P  
public : ?'$} k  
template < typename T > m.U&O=]5  
  struct result_1 V'AZs;  
  { <2\Q Y  
  typedef T & result; 6a6N$v"  
} ; ?`B6I!S0[  
template < typename T1, typename T2 > ?o d*"M  
  struct result_2 ab5i7@Ed  
  { LfsOGC  
  typedef T2 & result; i,/Q.XL  
} ; zENo2#{_N  
template < typename T > s=XqI@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #~6X9,x=  
  { "'c =(P  
  return (T & )r; e)4L}a  
} Byns6k  
template < typename T1, typename T2 > .:;#[Z{-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HTP~5J  
  { ~ [=2d a  
  return (T2 & )r2; .Tc?9X~4  
} ":Pfi!9Wl  
} ; 1<f,>BQ+  
-\~x^5K  
LMYO>]dg  
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> >。 gd;e-.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: r)Iq47Uiw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: bhT:MW!  
mvBUm-X  
return l(i, j) = r(i, j); g8;JpPw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0Yc#fD  
j=w`%nh4"f  
  return ( int & )i; @33-UP9o  
  return ( int & )j; xW'(]Z7_  
最后执行i = j; u}KEH@yv  
可见,参数被正确的选择了。 ,:/3'L  
2a:JtJLl  
rxAb]~MMp  
i9y&<^<W  
3.I:`>;EO  
八. 中期总结 @c{b\is2  
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: nYO4JlNP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #3Jn_Y%P.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0Bhf(5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l050n9#9p  
L-(.v*  
T=->~@5  
b$'}IWNV  
k-\RdX)E  
.TetN}w  
九. 简化 /CN`U7:E  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ].<B:]:,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]Syr{|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Sj<WiQ%<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 m%km@G$  
  +-*/&|^等 :*/`"M)'  
2. 返回引用。 -?68%[4lm_  
  =,各种复合赋值等 2Fsv_t&*>  
3. 返回固定类型。 Ox1#}7`0>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) JA~v:ec  
4. 原样返回。 pe$l'ur  
  operator, Ljjuf=]  
5. 返回解引用的类型。 $Y5m"wySZ  
  operator*(单目) :vkTV~  
6. 返回地址。 [q{[Avqf  
  operator&(单目) 7}e73  
7. 下表访问返回类型。 B#K{Y$!v  
  operator[] 3@/\j^U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ? @Y'_f  
  operator<<和operator>> /&#Gh?z  
|B;tv#mKD  
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。 t\$P*_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Yq?FiE0  
u 6(O;  
template < typename Left > 6eh\-+=  
struct value_return z.q^`01/H  
  { %`[Oz[V  
template < typename T > &6`h%;a/&  
  struct result_1 i/%+x-#  
  {  bK|I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A+&^As2  
} ; wjm_bEi  
z_^Vgb]  
template < typename T1, typename T2 > +q/ j  
  struct result_2 y7quKv7L}  
  { ~<?+(V^D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #Jo#[-r  
} ; dC7YVs_,#  
} ; tJ NJ S  
%&RF;qa2xu  
AUm"^-@x#>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e bSG|F  
 Ip0~  
下面我们来剥离functor中的operator() \L"Vx9xT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: KTm^0:V[Oy  
2+7r Lf`l  
return l(t) op r(t) gua +-##)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y\Z$8'E5W  
return op l(t) IezOal  
return op l(t1, t2) 9Q<8DMX^  
return l(t) op McRAy%{z  
return l(t1, t2) op avmuI^LLs  
return l(t)[r(t)] D+Ke)-/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,dTRM  
gkJL=,  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: kPm{tc  
单目: return f(l(t), r(t)); [\ M$a|K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \DG 6  
双目: return f(l(t)); aL9 yNj}2  
return f(l(t1, t2)); 0UJ% tPS  
下面就是f的实现,以operator/为例 lTe7n'y^^  
.$r=:k_d  
struct meta_divide INi9`M.h  
  { xpJ6M<O{8  
template < typename T1, typename T2 > Fgf5OHX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kK27hfsw  
  { uANG_sX^n  
  return t1 / t2; "$->nC.  
} hV(>}hb  
} ; WIe7>wkC  
oNyVRH ZH  
这个工作可以让宏来做: JnW G_|m)  
#JmVq-)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c>_tV3TDA  
template < typename T1, typename T2 > \ *>lh2ssl L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; i++a^f  
以后可以直接用 {:D8@jb[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) BB x359  
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 qXOWCYqs  
(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。。。) C 2f=9n/  
m#}41<  
[~3[Tu( C  
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 Lro[ |A  
:y/1Jf'2f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e\0vphS6  
class unary_op : public Rettype scf.> K2  
  { eb6Ux  
    Left l; )\S3Q  
public : QKW\z aG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {iGy@?d)zt  
b^*9m PP  
template < typename T > wbIgZ]o!/;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .3X5~OH  
      { (yx^zW7  
      return FuncType::execute(l(t)); jW,b"[  
    } q,i&%  
VjI=5)+~  
    template < typename T1, typename T2 > "QKCZ8_C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ; _ziRy  
      { GI se|[p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _#UiY ffa*  
    } ^n|yfvR  
} ; lm;Dy*|<  
D6$*#D3U  
`rLcJcW  
同样还可以申明一个binary_op ]9 JLu8GO  
5*O*p `Ba  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z#[PTqD-_  
class binary_op : public Rettype Y>/T+ub  
  { D-/q-=zd  
    Left l; P<%}!Y  
Right r; J dM0f!3  
public : yTxrbE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o7r7HmA@  
0.aIcc  
template < typename T > Q$yMU [l)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2 rFjYx8D!  
      { h-f`as"d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r4isn^g  
    } =*5< w  
^ Fnag]qQ  
    template < typename T1, typename T2 > th1;Ym+Ze  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4St-Q]Y _  
      { b9xvLR8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $a01">q&y  
    } V0<g$,W=  
} ; ~.<QC<dN  
sTxgU !_  
5|jsv)M+  
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 @DNwzdP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bess b>=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {E;oirv&  
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。 }G)2HTaZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (KLhF  
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。。。 ~n~j2OE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yW)r`xpY  
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) rJT YCe1*  
下面是修改过的unary_op k%TBpG:T  
:jf/$]p  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T)I\?hqTB  
class unary_op x[y}{T  
  { @__m>8wn  
Left l; !,^y!+,Qy  
  %Z3B9  
public : I 6'!b/  
&P,uK+C4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S"t\LB*'Ls  
vqAEF^HYry  
template < typename T > ([dwZ6$/J  
  struct result_1 BM{*5Lf  
  { vGnFX0?h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /9A6"Z  
} ; @uz(h'~  
r1Hh @sxn  
template < typename T1, typename T2 > l;r A}?,.^  
  struct result_2 I+F >^4_d  
  { [C/{ru&E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cMrO@=b;  
} ; :-WNw n  
{<$tEj:  
template < typename T1, typename T2 > yk'L_M(=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fi'ZId  
  { L]%!YP\<T  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,c-*/{3  
} O+|ipw*B%  
}Q*J!OH  
template < typename T > }d>Xh8:%)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $@vB<(sk  
  {  gnkeJ}K  
  return OpClass::execute(lt(t)); !RPE-S  
} ($!uBF-b  
C=(Q0-+L|  
} ; vcCNxIzEG  
3d]~e  
0y t36Du  
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 k ~Q 5Cs  
好啦,现在才真正完美了。 M7T*J>i  
现在在picker里面就可以这么添加了: -LT!LBnEkf  
g\?v 5  
template < typename Right > LEOri=?RF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^eyVEN  
  { 71>,tq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vQp'bRR  
} 'sXrtl7{^  
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。 "G~!J\  
^pH8'^n  
&ds+9A  
)hl7)~S<  
V ?'p E  
十. bind ;N(L,  
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。 D/Ok  
先来分析一下一段例子 uY(8KW  
m?4hEwQxf  
:<bhQY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} MU sF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 maDWV&Db  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 NtM ? Jh  
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。 gKl9Nkd!R  
我们来写个简单的。 k7Qs#L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [OTn>/W'  
对于函数对象类的版本: I|c!:4  
8B &EH+  
template < typename Func > XVqkw@Ia4!  
struct functor_trait _Y ;tD  
  { |&{S ~^$  
typedef typename Func::result_type result_type; GS=E6  
} ; >qOG^{&x  
对于无参数函数的版本: [T,^l#S1  
|hw.nY]J  
template < typename Ret > %cg| KB"l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P`{$7ST'Hh  
  { ,b&h Lht  
typedef Ret result_type; /hu>MZ(\  
} ; 1P[x.t#  
对于单参数函数的版本: =f y|Dm74  
%Z<{CV  
template < typename Ret, typename V1 > O^=+"O]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Li} 5aK  
  { _~;%zFX  
typedef Ret result_type; l*z% Jw  
} ; Lo_+W1+  
对于双参数函数的版本: )dX(0E4Td/  
B7[d^Y60B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > GW'v\O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mi<Q3;m  
  { 7`;f<QNo  
typedef Ret result_type; Pb>/b\&JS  
} ; dt:$:,"   
等等。。。 Z3hZy&_I  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  {Ba&  
7~QI4'e  
template < typename Func > C 5gdvJN  
struct func_return (1[59<cg]  
  { jhf3(hx&F  
template < typename T > GW;%~qH[,  
  struct result_1 vio>P-2Eho  
  { ltgtD k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^_|kEvk0  
} ; 9/{zS3h3  
; $80}TY '  
template < typename T1, typename T2 > Rv9jLH  
  struct result_2 i,*m(C@F}  
  { i cTpx#|=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y /_CPY  
} ; nS%jnp#  
} ; A_oZSUrR  
`e =IXkt  
&;d N:F;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (^ EuF]  
`T[@-   
template < typename Func, typename aPicker > ulIEx~qP  
class binder_1 NUltuM  
  { ZAgXz{!H(  
Func fn; X>o9mW  
aPicker pk; g) u%?T  
public : q%d G>!  
-Y/i h(I^  
template < typename T > ,<tJ` ,0X  
  struct result_1 BM,hcT r?  
  { bJ!\eI%ld  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &[-(=43@  
} ; !Rl|o^Vw>{  
El<*)  
template < typename T1, typename T2 > fx_#3=bXi  
  struct result_2 V[nPTYO4  
  { N2}SR|.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w I_@  
} ; ~U&NY7.@  
b]4dmc*N+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sh$-}1 ;  
j1K3|E  
template < typename T > }%jF!d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OT])t<TF6  
  { XA2Ld  
  return fn(pk(t)); ^U_T<x8{  
} .c"nDCFVR  
template < typename T1, typename T2 > `Y?VQ~ci>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'K,\  
  { 4!Js="  
  return fn(pk(t1, t2)); m;OvOc,  
} k5S;G"i J  
} ; `$6o*g>:  
LlQsc{ Ddf  
;?2)[a  
一目了然不是么? k6Kc{kY  
最后实现bind X( N~tE  
6Xvpk1  
X8|H5Y:  
template < typename Func, typename aPicker > XQ]K,# i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +94)BxrY  
  { 2zBk#c+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +vh|m5"7I7  
} l76=6Vtb  
Xul`>8y|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4 mX(.6  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 7*5B  
smn"]K  
十一. phoenix -/Q5?0z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9z7_D_yN2  
Y <6|z3  
for_each(v.begin(), v.end(), V"/.An|  
( 0j$\k|xFXZ  
do_ ]>n{~4a  
[ ='7m$,{(Q[  
  cout << _1 <<   " , " ;wv[';J  
] 4 2Z:J 0  
.while_( -- _1), 'oa.-g5  
cout << var( " \n " ) MP%#)O6  
) r&u1-%%9[  
); B>2=IZ  
QK-aH1r  
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: o0H^J,6gV  
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 ;d?BVe?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Rh'z;Gyr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `Skvqo(5:  
s9?mX@>h  
 ?8>a;0  
template < typename Cond, typename Actor > d^v#x[1msZ  
class do_while eR!# 1ar  
  { e{)giJY9  
Cond cd; b_x!m{  
Actor act; M Kyj<@[  
public : Jf^3nBZ  
template < typename T > }z]d]  
  struct result_1 uYC^&siS<s  
  { -laH^<jm5  
  typedef int result_type; x\yM|WGL  
} ; {v"f){   
m$8siF{<q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @-q,%)?0}=  
4H8r[  
template < typename T > NEBhVh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i\xs!QU  
  { 8lk/*/} =<  
  do @nH3nn  
    { Xu{y5 N  
  act(t); !'$*Z(  
  } 1hbQ30  
  while (cd(t)); >N^<Q4%2  
  return   0 ; S'x ]c#  
} Zg+.`>z  
} ; `I7s|9-=  
:!i=g+e]  
-jjB2xP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1d<?K7%^  
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。 d V%o:@Z  
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。 ,2AulX 1  
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。 AD   
下面就是产生这个functor的类: P2'c{],3V  
4~ x>]  
AQ-PHv  
template < typename Actor > EW$drY@  
class do_while_actor v&:[?<6-  
  { AO<T6 VK  
Actor act; bK "I9T #  
public : B7Ket8<J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5Sl"1HL  
F2YBkwI  
template < typename Cond > AMrYT+1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; yz [pF  
} ; s}JifY`  
R&1>\t  
sm##owI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gV)/lDEM5  
最后,是那个do_ /5 z+N(RFC  
#8jiz+1 _  
:r{-:   
class do_while_invoker /[c_,G" "  
  { MTt8O+J?P~  
public : g_4%M0&AX  
template < typename Actor > Q]5_s{kiz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;)ay uS sQ  
  { 2Ys=/mh  
  return do_while_actor < Actor > (act); FqyxvL.  
} 2-m@-  
} do_; S^R dj ]  
 XY)X-K$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Vu_oxL}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #2|biTJ  
最后来说说怎么处理break和continue ")ys!V9  
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。 \<I&utn  
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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