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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >D';i\2j&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wHQyMq^  
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, Z'%k`F  
7[l "=  
?hu$  
>F zu]G4]  
  class filler !/w<F{cl  
  { Q6cF <L`bW  
public : #_tixg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N[~"X**x  
} ; ACg5"  
/&>6#3df-  
cD6$C31Y]  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: .[-d( #l{l  
x. 7Ln9  
RhG9Xw9  
o3hsPzOQx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J`ia6fy.I  
3N) bJ  
HNA/LJl[VU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 su}> >07  
Y9TaU]7]  
(8<U+)[tPy  
-vXX u;frt  
二. 战前分析 3wEVjT-  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 -*sDa6L  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 R}Ih~zw  
CQo<}}-o  
a X>bC-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BzqM$F( L,  
  /* --------------------------------------------- */ ?~e 8:/@  
vector < int *> vp( 10 ); ,X&lVv#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @<ba+z>"~4  
/* --------------------------------------------- */ -d+q+l>0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lPh>8:qFM  
/* --------------------------------------------- */ ;zD1#dD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .`84Y  
  /* --------------------------------------------- */ _MfB,CS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +'$=\d^  
/* --------------------------------------------- */ n"dC]&G'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'H<0:bQ=I  
CT@JNG$<"  
#h@/~xr  
W9~vBU  
看了之后,我们可以思考一些问题: n|vIo)  
1._1, _2是什么? NhyVX%qt:  
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。 m4{F-++dk  
2._1 = 1是在做什么? 5!r?U  
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。 zg!;g`Z@S  
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。 3 T$gT  
1!"0fZh9U  
)+c4n]  
三. 动工 )W!8,e+%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: XV+s 5 C  
u@\]r 1  
UdmYS3zs  
gG0P &9xz  
template < typename T > #`5{?2gS9  
class assignment PsTPGK#S  
  { =PiDZS^"  
T value; oHkF>B [  
public : ,[}5@cS  
assignment( const T & v) : value(v) {} @Iz vObK  
template < typename T2 > MP\$_;&xB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F#KO!\iA+  
} ; KH)(xB=  
&Avd  
JPQ[JD^]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |?n=~21"1O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C`c;I7  
w#w lZ1f  
l@Vl^f~P  
woJO0hHR  
  class holder `y; s1nL  
  { M7 &u_Cn?  
public : cg$@x\fJ  
template < typename T > > $0eRVL  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _D:#M  
  { %j%}iM/(<  
  return assignment < T > (t); 1>OfJc(K  
} $ Scb8<  
} ; sw{,l"]<  
8;YeEW 5  
)&}\2NK6L  
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: l/,O9ur-  
oR>o/$z$)g  
  static holder _1; U7d%*g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z5PFppSQ  
OJ ng  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2Q`@lTUv  
而不用手动写一个函数对象。 S+>1yvr),  
lwhAF, '$  
R9Wh/@J]  
>VnkgY  
四. 问题分析 DQM\Y{y|3  
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。 7q*L-Xe]k  
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。 f>i6f@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 = R|?LOEK+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 qt5CoxeJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^'Wkb7L  
0lR/6CB  
五. 问题1:一致性 B RF=TL5Z  
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?| r+fR^hv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D4[1CQ@}4D  
elCDPZTf  
struct holder }:C4T*|  
  { =s`\W7/;{-  
  // z5-vx`  
  template < typename T > Z.+-MNWV  
T &   operator ()( const T & r) const 6>ZUx}vYj  
  { <d~P;R(@  
  return (T & )r; Dk4Jg++  
} +HNY!fv9  
} ; `2\vDy1,j  
\D(6t!Ox  
这样的话assignment也必须相应改动: az@{O4  
I#QBJ#  
template < typename Left, typename Right > v# ab2  
class assignment ;Pik},  
  { l-4T Tg  
Left l; ?ihkV? ;)  
Right r; 7ET^,6  
public : Xk%92Pto  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sh(G{Yz@  
template < typename T2 > preKg $U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1lZl10M:f  
} ; (yWU9q)5  
GFasGHAw  
同时,holder的operator=也需要改动: ss'#sPX  
:RR<-N5+  
template < typename T > CrC1&F\dq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +c5z-X$^]  
  { p@]\ N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); IBWUXG;  
} z><=F,W  
cmF&1o3_  
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。 8<ZxE(v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 XL>v$7`#  
@G< J+pm  
return l(rhs) = r; 8B;wn<O  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @ qWgokf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6j{9\ R  
7?<.L  
template < typename Tp > BYuF$[3ya&  
class constant_t r4/G&m[V  
  { p x1y#Q  
  const Tp t; VAf"B5 R  
public : T!e ]=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d;O16xcM/  
template < typename T > U<J4\|1?7'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^6s<  
  { 8 hx4N  
  return t; fH? e9E4l  
} 5BnO-[3  
} ; Br.$:g#  
>2l1t}"\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Xh"JyDTj3  
下面就可以修改holder的operator=了 >2tQ')%DJ  
-b+VzVJZ  
template < typename T > !Kr|04Qp#x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const x? 3U3\W  
  { o-\ K]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j\& `  
} c?B@XIl  
f tW-  
同时也要修改assignment的operator() D@ut -J(.  
AE!DftI  
template < typename T2 > [:<CgU9C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9}4P%>_  
现在代码看起来就很一致了。 Jm&7&si7  
bb}zn'xC  
六. 问题2:链式操作 >+y[HTf-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -Yx'qz@  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  gSQq  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 }&A!h  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 RGFanP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct i[1K~yXq:  
|}s)Wo  
template < typename T > -N;$L~`iAt  
struct result_1 6L[Yn?;  
  { \'Oi0qo>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^=:e9i3u  
} ; _u TaN  
("-Co,4ey  
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: vAWJP_;J  
{`,dWjy{%  
template < typename T > |O3wAxc3W  
struct   ref CY~]lQ  
  { As0E'n85  
typedef T & reference; ;hb;%<xqT  
} ; wdg,dk9e$  
template < typename T > Q\.~cIw_AQ  
struct   ref < T &> x`n$4a'7b  
  { 2F9Gx;}t5=  
typedef T & reference; J%ng8v5ex  
} ; 4po zTe  
V45A>#?U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 87WIDr  
Kn-cwz5  
template < typename T > "ee:Z_Sz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qv\n]M_&  
  { R-8>,  
  return l(t) = r(t); \]RPxM:_>  
} iAD'MB  
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。 _8x:%$   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u#(VR]u\7  
0#1hkJ"  
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 "B`k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {8+FxmH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ROcI.tL  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 IoO tn  
最后的布局是: $yxwB/O(  
                Add d%+oCoeb  
              /   \ vbEAd)*S  
            Divide   5 .Z%y16)T  
            /   \ eC`} oEz  
          _1     3 nE.w  
似乎一切都解决了?不。 4WCWu}  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 pG"pvfEl9f  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 SSG57N-T  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: sa8JN.B  
+tOmKY  
template < typename Right > qw^kA?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WUOoK$I~K  
Right & rt) const A^lJlr:_`  
  { c;siMWw;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <Y%km[Mh  
} 38ac~1HjE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7{jB!Xj  
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。 2to~=/.  
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。 Fg` P@hC  
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。 f</'=k  
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。 ]q!,onJ  
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? 9*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: Y9V%eFY5E  
K1y]  
template < class Action > TCShS}q;%  
class picker : public Action bloe|o!  
  { 2gP^+.  
public : ^a+W!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} MnToL@  
  // all the operator overloaded z =m Dd  
} ; {Hc [H-  
FPAy.cljJ  
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。 r 0m A  
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: m~7[fgN2  
]QM{aSvXA  
template < typename Right > a'zXLlXgGd  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @4sEHk 3  
  { E2.@zY|:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4pU|BL\j  
} :+?eF^ 5  
KWuc*!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Eo h4#fZ\N  
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。 _#f+@)vR  
`)i'1E[9  
template < typename T >   struct picker_maker Y dgDMd-1  
  { kdmmfw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :Q\Es:y  
} ; <HYK9{Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > LYTx8  
  { {?X#E12vf  
typedef picker < T > result; Y9}5&#  
} ; ~vL7$-:  
<]: X  
下面总的结构就有了: ,[gu7z^|  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 lI,lR  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Q4~/Tl;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `vbd7i  
至此链式操作完美实现。 SynL%Y9)|,  
w_gFN%8  
@^q|C&j  
七. 问题3 YgiLfz iT  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 D./!/>@f  
RC[mpR ;2  
template < typename T1, typename T2 > <[*%d~92z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,Z3 (`ftC  
  { mZ%"""X\Ei  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4O I''i  
}  5yA1<&z  
*s=jKV#  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: G 51l_  
"c+j2f'f  
template < typename T1, typename T2 > ]t2zwHo#  
struct result_2 OEZ`5"j  
  { +ConK>;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &XvSAw+D@  
} ; ! .q,m>?+  
wP|Amn+;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 'R-Ly^:Qd  
这个差事就留给了holder自己。 UrC>n  
    h4iz(*  
Y5dt/8Jo  
template < int Order > |qOoL*z  
class holder; E*B6k!:  
template <> Sa8KCWgWh  
class holder < 1 > K3Sa6"U  
  { S]"U(JmW\  
public : P0mY/bBU  
template < typename T > uT Z#85L `  
  struct result_1 _VjfjA<c8  
  { ]J '#KT{  
  typedef T & result; %pJRu-D  
} ; fen~k#|l  
template < typename T1, typename T2 > Bd++G'FZ  
  struct result_2 t^k^e{,q#  
  { y^u9Ttf{  
  typedef T1 & result; `] fud{  
} ; e> zv+9'Q  
template < typename T > eb ` !  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ',_E;(  
  { Tr6J+hS  
  return (T & )r; %&Fsk]T%:  
}  /# FU"  
template < typename T1, typename T2 > NMy+=GZu^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HL`=zB%  
  { :-[y`/R  
  return (T1 & )r1; hvFXYq_[O  
} 7]8nW!h;  
} ; &s{" Vc9]  
_8z gaA  
template <> t@#l0lu$  
class holder < 2 > 2 -C*RHRx  
  { I$y6N"|  
public : pzcl@  
template < typename T > o5(~nQ  
  struct result_1 F ]x2;N  
  { W"meH~[Cp  
  typedef T & result; hI#1Ybl  
} ; v'e5j``=  
template < typename T1, typename T2 > G u4mP  
  struct result_2 n OQvBc  
  { .7K<9K+P  
  typedef T2 & result; llE_-M2gH  
} ; [Yyb)Qf  
template < typename T > >^Z==1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LkwjEJQf  
  { ;1MRBk,  
  return (T & )r; |19zjhl  
} svWQk9d  
template < typename T1, typename T2 > /QW-#K|S&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w9aLTLv-  
  { tb1w 6jaU  
  return (T2 & )r2; -Pt']07E  
} = }!4%.$  
} ; 3 q^^Os  
K;'s+ZD  
DGJt$o=&@  
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> >。 |Bhj L,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -}G>{5.A  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i.5?b/l0  
}~O`(mnD}K  
return l(i, j) = r(i, j); \:5M0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 45(n!"u65  
+?%L X4Y  
  return ( int & )i; [dIlt"2fV  
  return ( int & )j; .kqH}{hf  
最后执行i = j; N]|P||fC  
可见,参数被正确的选择了。 l\DcXgD x  
Q~-MB]'  
2 )F~  
w7e+~8|  
"/g\?Nce  
八. 中期总结 DlF6tcoI  
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: zf.&E3Sn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 + d289"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "V3f"J?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [9H986=  
d8Sr,t+  
y3Q2d7G  
G9AQIU%ii  
M@a=|N~  
XNaiMpp'  
九. 简化 ><DXT nt'x  
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。 u}(K3H3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !g2 ~|G  
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: P/Zp3O H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;hZ^zL  
  +-*/&|^等 5tUN'KEbN  
2. 返回引用。 ]1dnp]r  
  =,各种复合赋值等 P^-daRb  
3. 返回固定类型。 egn9O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5`A^"}0  
4. 原样返回。 5-B %08T  
  operator, S7kZpD $  
5. 返回解引用的类型。 &Ndq ^!e  
  operator*(单目) E%e2$KfD  
6. 返回地址。 w(cl,W/w  
  operator&(单目) F- l!i/  
7. 下表访问返回类型。 h 7  c  
  operator[] .[:2M9Rx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VI(2/**  
  operator<<和operator>> c W^  
A[8vD</}_  
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。 bo_Tp~ j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %Q.|qyq  
)mh,F# "L  
template < typename Left > jr3FDd]  
struct value_return k3VRa|Y")  
  { %"=qdBuk  
template < typename T > "]kq,j^]  
  struct result_1 b Sm*/Q  
  { Cp!Qd e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8=DZ;]XD.  
} ; e;r?g67  
mNdEn<W  
template < typename T1, typename T2 > "3e1 7dsY  
  struct result_2 QQW]j;'~  
  { oeF0t'%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1 R,?kUa  
} ; D]*<J"/]d  
} ; gK",D^6T*Y  
0oNy  
K['Gp>l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +I[Hxf~  
5 K[MKfT  
下面我们来剥离functor中的operator() !Jk|ha~r  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f6U i~  
t(r}jU=qw  
return l(t) op r(t) ^/:G`'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x!;;;iS  
return op l(t) $Y=xu2u)  
return op l(t1, t2) TBu[3X%  
return l(t) op r~Vb*~U"  
return l(t1, t2) op *]+5T-R% $  
return l(t)[r(t)] rpM jDjW  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Og/@w&  
*^s^{0Ad  
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: WEsX+okj  
单目: return f(l(t), r(t)); Nny#}k Bt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =DLVWz/<  
双目: return f(l(t)); :Lh`Q"a  
return f(l(t1, t2)); K/IG6s;Xj  
下面就是f的实现,以operator/为例 @*"H{xo.U  
Rpou.RrXR7  
struct meta_divide 8%#pv}  
  { =P7!6V\f  
template < typename T1, typename T2 > lL6W:Fq@(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Rw]lW;EN<  
  { CoTe$C7  
  return t1 / t2; bd[%=5  
} Fh U*mAX)  
} ;  ie4BE'  
1<$z-y'  
这个工作可以让宏来做: :7 OhplI  
\ ix& U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;^9y#muk  
template < typename T1, typename T2 > \ gf^XqTLs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jQ&82X%m  
以后可以直接用 "e@?^J)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YAJr@v+Ls  
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 uraT$Q}  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) -_+,HyJP  
R,f"2 k  
,!Q^"aOT:  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 fUa[3)I  
4elA<<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CCp&+LRvR  
class unary_op : public Rettype ql2O%B.6?  
  { _}3NLAqg  
    Left l; =VvQ 2Y0h8  
public : %(i(Cf8@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5sI9GC  
#{x4s?   
template < typename T > AroYDR,3+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y_}jf,b4  
      { _8ubo\M~  
      return FuncType::execute(l(t)); i2 7KuPjC  
    } P^J#;{R  
T)tf!v3v  
    template < typename T1, typename T2 > EB2 5N~7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !bQqzny$R  
      { 2{I+H'w8:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ix!4s613w  
    } a`_w9r+v  
} ; *Y<1KXFU  
_>4Qh#6K  
Ot([5/K  
同样还可以申明一个binary_op E-"b":@:  
Xot2L{EIUE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +~f5dJyk`  
class binary_op : public Rettype !7y:|k,ac  
  { Y7WU4He L  
    Left l; z\r29IRh  
Right r; Yu_` >so  
public : rO7[{<97m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /\ u1q<  
_&}z+(Ug  
template < typename T > I W5N^J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xY$@^(Q\  
      { w .+B h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |jJ9dTD8/  
    } W $EAo+V  
JsV-:J  
    template < typename T1, typename T2 > H0?Vq8I?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &7Lg) PG  
      { BZ}_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); NW`L6wgl  
    } +MvO+\/  
} ; ;k5B@z/<S  
0S$6j-"  
OoOr@5g  
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 $0P7^4)w:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,<O|Iis  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^Kfm(E  
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。 ;noZmPa  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]Yx&  
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。。。 8Q\ T,C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,pR.HCR#Y  
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) IXof- I%8  
下面是修改过的unary_op @lTd,V5f  
I6RF;m:Jw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r l>e~i  
class unary_op B'!I{LC  
  { s]Qo'q2  
Left l; Fd1jElt  
  Ys+NIV#Q  
public : 1}"Prx-  
Bl/Z _@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I|R;)[;X  
N`rz>6,k1  
template < typename T > *rv7#!].  
  struct result_1 hL}AgY@  
  { Cm~z0c|T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uE-|]QQo  
} ; ~U<=SyZYo  
JE ''Th}  
template < typename T1, typename T2 > ^+rI=c 0  
  struct result_2 5"2pU{xmK  
  { a}5/?/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l }WvO]  
} ; w'zSV1  
EKf!j3  
template < typename T1, typename T2 > *r].EBJ\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (%SKTM  
  { Wz)@k2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); HA]5:ck  
} T/iZ"\(~w  
-E>LB\[t)  
template < typename T > RLR\*dL1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a&%v^r[  
  { cxc-|Xori  
  return OpClass::execute(lt(t)); z\c$$+t  
} %hN7K  
J{e`P;ND  
} ; 6h{>U*N"&d  
[,Fu2j]  
Ob@HzXH  
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 &*9 ' 0  
好啦,现在才真正完美了。 AGK{t+`  
现在在picker里面就可以这么添加了: "V{v*Aei0  
QW= X#yrDO  
template < typename Right > p"d_+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e1Bqd+  
  { /A1qTG=Br  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  .F/0:)  
} bEli!N$  
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。 +XpQ9Cd  
:YM1p&|fS  
~%QI#s?|  
O[W/=j[  
I T gzD"d  
十. bind SshjUNx  
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。 ~vB dq Yj  
先来分析一下一段例子 ?v}S9z  
w<Ot0&&  
O ~D]C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ASUL g{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?$~5ti#\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 e7M6|6nb  
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。 tLzKM+Ct#  
我们来写个简单的。 A0 $ds  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b{a\j%  
对于函数对象类的版本: 67]!xy  
*_/n$& I%&  
template < typename Func > ]^I[SG,  
struct functor_trait H' %#71  
  { _6]c f!H  
typedef typename Func::result_type result_type; 8B7~Nq'  
} ; -~ H?R  
对于无参数函数的版本: {C5-M!D{<  
=PYS5\k  
template < typename Ret > Hgbrlh  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <Y+>a#T  
  { x bD]EC  
typedef Ret result_type; #BwOWra  
} ; j W/*-:  
对于单参数函数的版本: 1-~sj)*k  
y;=/S?L.:  
template < typename Ret, typename V1 > e,Sxu[2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *&tv(+P  
  { T4h&ly5 f  
typedef Ret result_type; :&BE-f  
} ; :ioD  *k  
对于双参数函数的版本: DsH#?h<-o  
CtE <9?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gfQ1p?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?b xa k  
  { )}1S `*J/O  
typedef Ret result_type; Y InPmR  
} ; 1;JH0~403  
等等。。。 nHl{'|~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _[,7DA.qc  
xP $\ }  
template < typename Func >  S)x5.vo^  
struct func_return {!xDJnF;  
  { z?  Ck9  
template < typename T > qL~|bfN  
  struct result_1 /A93mY[  
  { Y@limkN:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #]z_pp:  
} ; \CrWKBL  
ASUleOI79(  
template < typename T1, typename T2 > [U_  
  struct result_2 VvTi>2(.  
  { qKk|2ecTB5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PGhYkj2  
} ; |nmt /[  
} ; 91M5F$  
]}L tf,9  
I 8VCR8q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 WT jy"p*  
);d"gv(]D  
template < typename Func, typename aPicker > g)nT]+&  
class binder_1 3c[]P2Bh  
  { l!j,9wz7  
Func fn; 0ni/!}YP_  
aPicker pk; Aaz2._:/-m  
public : xM**n3SZ`  
gmN$}Gy}  
template < typename T > 'M,O(utGv  
  struct result_1 LN`Y`G|op  
  { `_!R;f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `NCH^)  
} ; Dr5AJ`y9A  
eDY)i9"W  
template < typename T1, typename T2 > G#j~8`3X  
  struct result_2 3ICMH  
  { G(gZL%M6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bp>M&1^KY  
} ; S#nW )=   
1!Afq}|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3|=L1Pw#  
c+501's  
template < typename T > 8dwKJ3*.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [wn! <#~v  
  { C sCH :>  
  return fn(pk(t)); (: @7IWZf@  
} w+iI ay  
template < typename T1, typename T2 > ^y[- e9O|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i9D<jkc  
  { nhRpb9f`1@  
  return fn(pk(t1, t2)); }ZJJqJ`*e  
} d[oHjWk  
} ; f7:}t+d  
TNlOj a:  
m(Iy W734I  
一目了然不是么? xc,Wm/[  
最后实现bind J$i.^|hE/  
7KN+ @6!x  
Xo3@-D_c!c  
template < typename Func, typename aPicker > z@v2t>@3k  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  VM<$!Aaz  
  { sBLOrbo  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `o?PLE;)p  
} #@J{ )  
vQy+^deW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z/wwe\ a5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 X=V2^zrt  
5 Q/yPQN  
十一. phoenix 8wMwS6s:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <YvW /x  
jmF)iDvjuZ  
for_each(v.begin(), v.end(), 2^y*O  
( 'cA(-ghY/E  
do_ <[?ZpG  
[ f([d/  
  cout << _1 <<   " , " DA>TT~L  
] [F 24xC+  
.while_( -- _1), h_6c9VI  
cout << var( " \n " ) pd-I^Q3-  
) h)Ol1[y`  
); +asO4'r  
.$o A~  
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: *z&hXYm  
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 u>/Jb+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +0) H~ qB\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: kAq#cLprG  
v^B2etiX_  
p3 V?n[/}  
template < typename Cond, typename Actor > onl,R{,`0  
class do_while (U@$gkUx}G  
  { ~l]g4iEp  
Cond cd; Q9i[?=F:z  
Actor act; EAlLxXDDh  
public : XrI$@e*  
template < typename T > f$qkb$?]}  
  struct result_1 a}X. ewg  
  { B_* Ayk  
  typedef int result_type; OoQLR  
} ; c$x >6&&L  
`eeA,K_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >4J(\'}m|  
51;[R8'w  
template < typename T > "[0.a\ d<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C8D`:k  
  { +G)a+r'0Q  
  do 6zI}?KZf  
    { Ey% KbvNv  
  act(t); nH B  
  } ?}#Iu-IA  
  while (cd(t)); 'V\V=yc1  
  return   0 ; ZS[Ut  
} D"exI]  
} ; )KOIf{  
*MQ`&;Qa,  
\2CEEs'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Yr[& *>S  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。  HlEHk'  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 C7K]c4T  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 e'->Sg  
下面就是产生这个functor的类: M0$E_*  
je%D&ci$  
^bq,+1;@Q  
template < typename Actor > )iFXa<5h  
class do_while_actor J$lfI^^  
  { ;SX~u*`R  
Actor act; !+]KxB   
public : '4CD }  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C[5dhFZ  
';v1AX}5q  
template < typename Cond > GJ F &id  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; MjWxfW/  
} ; Hbn78,~ .  
O{ 0it6  
eD7qc1*G  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mtdy@=?1Y  
最后,是那个do_ i!gS]?*DH  
vM50H  
F x^X(!)~]  
class do_while_invoker XlnSh<e  
  { P#D|CP/Cu  
public :  tq?a3  
template < typename Actor > 8H|ac[hXK2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _3.rPS,s  
  { )?pnV":2Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); UmY{2 nzY  
} `F3wO!  
} do_; zQ#* O'-n  
_?bO /y_y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M&)\PbMc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _EJPI  
最后来说说怎么处理break和continue D c;k)z=  
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。 JW )f'r_f  
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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