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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Sb}=j;F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0Ld"df*  
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, j&q%@%Gm  
H6lZ<R{=  
+.uQToqy  
VWk{?*Dp  
  class filler f`[E^ zj  
  { *De'4r 2  
public : BP1<:T'.q`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &@w0c>Y  
} ; U[Lr+nKo\  
_KZ TY`/*  
lx> ."rW  
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: lnK#q .]  
5!Ovd O}g  
YU\k D  
vb9C&#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  k =O  
a&7uRR26  
O<MO2U+^x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Y<_;8%S  
zu 7Fq]zD  
[n3@*)q's  
q w @g7  
二. 战前分析 s? 2ikJq  
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。 :BB=E'293  
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 @E>I<j,D  
gSe3S-Lt  
v^Rw9*w{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $KP&#;9  
  /* --------------------------------------------- */ y~Mu~/s  
vector < int *> vp( 10 ); k:N/-P&+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); UtR wZ(09  
/* --------------------------------------------- */ iV!V!0- @  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B`)bo}h  
/* --------------------------------------------- */ TYCjVxfu$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q(x/&]7=V  
  /* --------------------------------------------- */ -&lD0p>*g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }L=Qp=4  
/* --------------------------------------------- */ ,vAcri 97  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s@ 6Jz\<E  
"/%o'Fq  
2WE01D9O  
x0lAJaG  
看了之后,我们可以思考一些问题: pnXwE-c_  
1._1, _2是什么? MSB/O.  
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 =-~qBw  
2._1 = 1是在做什么? IsDwa qd|  
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。 ]<S{3F=  
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。 )4> 7X)j>  
ARG8\qU  
S 8)!70  
三. 动工 P(a}OlG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %D~Mij  
R \]C;@J<  
Lyit`j~yH  
FrE#l.)?!  
template < typename T > JEF;Q  
class assignment x~K79Mya  
  { #7KR`H  
T value; tYhcoV  
public : g{f7 } gTG  
assignment( const T & v) : value(v) {} /QQjb4S}  
template < typename T2 > R iFUa $  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bD-OEB  
} ; B>@l(e)b  
Y~?Z'uR  
EK&0Cn3z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PKQ.gPu6*@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "8~PfLJ+  
,H1K sN  
~YByyJG   
dnh~An 9  
  class holder N|3#pHm@  
  { }Kn l  
public : CTxP3a9]  
template < typename T > {qOqtkj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const CyXaHO  
  { c e; zn\  
  return assignment < T > (t); lQy-&d|=#^  
} 9'@G7*Yn  
} ; G&YcXyH  
+r&:c[  
6;wKL?snO  
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: S#<y_w%  
2'-84  
  static holder _1; |sEuhP\A3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F!p;]B  
cDK)zD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Vhr6bu]  
而不用手动写一个函数对象。 6YV"H  
N(2M  w:}  
%F^,6y  
 +cKOIMu9  
四. 问题分析 #on ,;QN  
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。 kt=& mq/B  
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。 .Lu3LVS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $\|Q+7lQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?[P>2oz  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 oB~V~c}8x  
a6O <t;&  
五. 问题1:一致性 *adznd  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| `r-3"or/$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $cU7)vmK`  
6 N:Ps8Hg  
struct holder Zo }^"u  
  { X(\L1N  
  // e m0 hTxb  
  template < typename T > !~vx|_$#  
T &   operator ()( const T & r) const pMAP/..+2  
  { /Z,hQ>/  
  return (T & )r; ~qIr'?D  
} f^ZhFu?  
} ; Dwr 9}Z-]  
Bf6i{`!G  
这样的话assignment也必须相应改动: Z`U+ a  
Tu5p`p3-j  
template < typename Left, typename Right > Rjv;[  
class assignment 4O/IT1+A  
  { X8-x$07)  
Left l; ?~(#~3x  
Right r; /+8VW;4|I  
public : KY%{'"'u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rs( e  
template < typename T2 > f re5{=@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } : @eHV=|+>  
} ; )xKW  
5G$ ,2i(  
同时,holder的operator=也需要改动: Y*\N{6$2  
f=u +G  
template < typename T > Z0<s -eN:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .U44p*I  
  { S#r|?GYua  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); es~1@Jb  
} 3^xq+{\)  
+l.LwA  
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。 cc:$$_'L  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MvnQUZ  
= ^Vp \  
return l(rhs) = r; 6(uZn=  
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。 wG9aX*(n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9qgs*]J  
`@v;QLD"d<  
template < typename Tp > 4>a(!h t  
class constant_t f-ceDn  
  { xSNGf@1b  
  const Tp t; c!'\k,ma<9  
public : &I(\:|`o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qxsHhyB_n;  
template < typename T > BW}M/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r4DHALu#)  
  { qvK/}  
  return t; <;O^3_'  
} (DS"*4ty  
} ; SbzJeaZv  
kFC*,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 nc\2A>f`  
下面就可以修改holder的operator=了 zSU,le  
oif|X7H;  
template < typename T > 4*Gv0#dga  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 41s\^'^&  
  { v Y0ESc{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8DY:a['-d  
} pek=!nZ  
4d}=g]P  
同时也要修改assignment的operator() !c1M{klP  
".waCt6  
template < typename T2 > +^&i(7a[?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Bz kfB:wr  
现在代码看起来就很一致了。 F|qMo|  
DV[FZ  
六. 问题2:链式操作 -mn/Yv  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &R?to>xr \  
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。 6H5o/)Q~  
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。 pe2:~}WB  
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。 VJT /9O)Z|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y_n3O@,  
{"%a-*@%  
template < typename T > QB!_z4UJ_;  
struct result_1 3\ ,t_6}  
  { c5b }q@nH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,\cV,$  
} ; 32?'jRN(ue  
/ o I 4&W  
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: /3K)$Er  
NsSZ?ky  
template < typename T > l|E4 7@#  
struct   ref 5J|S6x\  
  { v'b%m8  
typedef T & reference; 9==4T$nM[  
} ; Tsj/alC[  
template < typename T > ~cfXEjE6  
struct   ref < T &> *w O~RnP  
  { wy#>Aq  
typedef T & reference; &Tj7qlP\  
} ; jZPGUoRLg  
5pe)CjE:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1"75+Q>D  
WFFQxd|Z  
template < typename T > ~:o$}`mW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'SoBB:  
  { 5`+9<8V  
  return l(t) = r(t); w,vnpdT  
} ]+3M\ ib  
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。 C;K+ITlJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )lJAMZ 5xp  
c%^B '  
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 \k`9s q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^v'0\(H?P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1'Q6l  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Rvx 7}ZL!  
最后的布局是: !ehjLFS?_  
                Add 1iLo$  
              /   \ 2IRARZ,3  
            Divide   5 ?[m1?  
            /   \ AWx@Z7\z"g  
          _1     3 k{{3nenAG  
似乎一切都解决了?不。 KV|D]}  
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。 oy5K* }  
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。 Skg/iH"(  
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: D&2NO/ R  
o{fYoBgr  
template < typename Right > U5H%wA['m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const TK[[6IB  
Right & rt) const njg0MZBqA  
  { `[(XZhN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >yXhP6  
} :i& 9}\|,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4K~=l%l  
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。 Ky,upU  
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。 `PL}8ydZ  
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。 ng9e)lU~*b  
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。 ]= %qm;  
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? buN@O7\  
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: wv."  
^uN[rHZ*u  
template < class Action > a{Y|`*7y  
class picker : public Action 3en6 7l  
  { l5Ko9CG  
public : d~%7A5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y*{zX=]l<  
  // all the operator overloaded gN:F50   
} ; 7x>^ip"7  
Q2r[^Z  
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。 ;*j K!  
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: Z'y&11  
r(uo-/7z  
template < typename Right > `x#S. b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R@z`  
  { 2p\xgAW?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wn!=G~nB  
} E z}1Xse  
f7\X3v2W}3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O!f37n-TB  
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。 4c 8{AZ  
l1'v`!  
template < typename T >   struct picker_maker RH<2f5-sC!  
  { =Q<7[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; + c3pe4  
} ; ]bh%pn  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i]? Eq?k  
  { 5;" $X 1{  
typedef picker < T > result; v+in:\Dv  
} ; WA43}CyAe  
7:pc%Ksq  
下面总的结构就有了: (1^;l;7H  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 F%o!+%&7  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4jTO:aPh_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y-nv#Ejr  
至此链式操作完美实现。 L{&2 P  
Q~Mkf&s  
?Ce=h+l  
七. 问题3 S@u46X>  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 0m*b9+q  
)AkBo  
template < typename T1, typename T2 > &T0]tzk*,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6wWhM&Wd  
  { X5/fy"g&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6[ 3 K@  
}  "q M  
i56Rdb  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: FsWp>}o  
WVpx  
template < typename T1, typename T2 > G6a 2]  
struct result_2 /96lvn]8lO  
  {  dV :}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \u[}  
} ; 7AT8QC`u  
}#ta3 x  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? IS(F_< .  
这个差事就留给了holder自己。 QR"+fzOL  
    9G SpDc  
Qe _{<E  
template < int Order > >xS({1A}  
class holder; nfHjIYid  
template <> bk<Rp84vL  
class holder < 1 > b<~8\\ &  
  { ^`id/  
public : uBt ]4d*  
template < typename T > pIC'nO_  
  struct result_1 +vxf_*0;  
  { TBPu&+3  
  typedef T & result; I1':&l^O  
} ; 7<e}5nA/  
template < typename T1, typename T2 > &-Ch>:[  
  struct result_2 J(d+EjC  
  { 9MZ)-  
  typedef T1 & result; hDB(y4/  
} ; 3WQa^'u  
template < typename T > uGC5XX^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .uauSx/#4  
  { TaYl[I  
  return (T & )r; V;MmPNP|  
} ;a1DIUm'  
template < typename T1, typename T2 > qCcLd7`$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [HWVS  
  { qsoq1u,?  
  return (T1 & )r1; uXFI7vV6P  
} /mz.HCs  
} ; Ro9:kEG$  
6Y ]P7j  
template <> h'&<A_C-7  
class holder < 2 > ~%=%5}  
  { W[Q<# Ju  
public : T~/>U&k}J  
template < typename T > GIE QD$vy  
  struct result_1 & tT6.@kH  
  { `WL3aI":  
  typedef T & result; ~$K{E[^<  
} ; DL4`j>2Ov  
template < typename T1, typename T2 > BuRsz6n  
  struct result_2 _h ^.`Tz,  
  { /+%aSPQ  
  typedef T2 & result; $}tF66d  
} ; kEC^_sO"  
template < typename T > "*<vE7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "}xIt)n%;  
  { `K+%/|!  
  return (T & )r; su=MMr>  
} Nkj$6(N=zJ  
template < typename T1, typename T2 > U"8Hw@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #2%V  
  { 0~BaQ, A @  
  return (T2 & )r2; 7O*Sg2B  
} Cn 5"zDK$  
} ; ;E 9o%f:o  
fK=0?]s}I  
qypF}Pw  
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> >。 *s 4Ym  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I ]o|mjvs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %/e'6g<  
AYY(<b  
return l(i, j) = r(i, j); | 8mWR=9fs  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) akr2Os  
:]F66dh+  
  return ( int & )i; WcSvw  
  return ( int & )j; Nm&'&L%Ch  
最后执行i = j; *cWHl@4  
可见,参数被正确的选择了。 &PV%=/ -J  
 N#9N ^#1  
a+lNXlh=  
;yN Y/  
|%5Aku0`s  
八. 中期总结 ({Md({|  
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: \jk* Nm8;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l2 n`fZL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vS~tr sI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t^MTR6y+8  
AcnY6:3Y|  
YFu,<8"swe  
bi}aVtG~z  
dF51_Kk  
5TpvJ1G  
九. 简化 ,^e2ma|z  
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。 $s}w23nB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3AdYZ7J  
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: =\2gnk~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 am? k  
  +-*/&|^等  tM\BO0  
2. 返回引用。 =PA?6Bm  
  =,各种复合赋值等 t|oIzjKE/  
3. 返回固定类型。 hzqgsmT)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !l#aq\:}~e  
4. 原样返回。 i?pd|J  
  operator, Dom]w.W5  
5. 返回解引用的类型。 ,\ 1X\  
  operator*(单目) 30WOH 'n  
6. 返回地址。 9teP4H}m  
  operator&(单目) 0/] h"5H3  
7. 下表访问返回类型。 D`G;C  
  operator[] `~d7l@6F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 RYvdfj.ij  
  operator<<和operator>> DRRQ] eK0  
7{M&9| aK  
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。 (|AZO!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Jf= V<  
#]1 jvB  
template < typename Left > |)>+& xk  
struct value_return u =L Dfn  
  { Kh=\YN\E<  
template < typename T > y-H9fWi8Y&  
  struct result_1 EZiLXQd_  
  { P-T@'}lW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +`"Tn`O  
} ; j<!dpt  
a Tm R~k  
template < typename T1, typename T2 > ML|?H1m>  
  struct result_2 UZFs ]z!,k  
  { AEj%8jh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O95gdxc  
} ; aKW-(5<JW  
} ; :D3:`P>,c  
 1hi  
/8]K}yvR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -32P}58R  
'")'h  
下面我们来剥离functor中的operator() `"ks0@^U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6FUcg40Y  
p8j4Tc5tQ>  
return l(t) op r(t) M]Vi]s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NL|c5y<r  
return op l(t) PJm@fK(j  
return op l(t1, t2) a,4GE'  
return l(t) op Zp[>[1@+  
return l(t1, t2) op WPr:d  
return l(t)[r(t)] #w5%^ HwO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `Mg3P_}=  
KAE %Wwjr  
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: /0k'w%V{n  
单目: return f(l(t), r(t)); }sqFvab<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /,~]1&?}1  
双目: return f(l(t)); ,f)+|?wz  
return f(l(t1, t2)); X6B,Mply  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]vR Ol.  
ex~"M&^  
struct meta_divide }U>K>"AZl  
  { }@ U}c6/  
template < typename T1, typename T2 > ;s$4/b/~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D0bpD  
  { ]Q.S Is  
  return t1 / t2; T; [T`  
} d, i4WKp   
} ; fO5L[U^`  
(  -q0!]E  
这个工作可以让宏来做: $tW E9_  
%}N01P|X>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  y"Fu=  
template < typename T1, typename T2 > \ -0;{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !Y|xu07  
以后可以直接用 )R<93`q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,@ p4HN*  
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 7~1Fy{tc  
(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。。。) Rq2bj_j  
h*<`ct xL  
.#tA .%  
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 !a V:T&6  
N@Ap|`Ei  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T:%0i8p  
class unary_op : public Rettype D` cy.},L  
  { 5IzCQqOPgX  
    Left l; T,/<'cl"  
public : ;^E\zs  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l_04b];  
;mD!8<~z.  
template < typename T > KU/QEeqbrp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P^Og(F8;  
      { B/Q>i'e  
      return FuncType::execute(l(t)); u#u/uS"  
    } d7g$9&/q  
o:5mgf7  
    template < typename T1, typename T2 > hqHk,#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K0'p*[yO/j  
      { V1nqEdhk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &q-P O  
    } ,=@WE> ip  
} ; d8 v9[ 4  
V$$9Rh  
<ldArZ4C4  
同样还可以申明一个binary_op \(^]R,~*!b  
VJ&-Z |  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9.~ _swkv  
class binary_op : public Rettype ]CU)#X<J  
  { [zP}G?(  
    Left l; Pu!C,7vUQ  
Right r; "tmu23xQ  
public : 1p/_U?H:|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d"3x11|  
$*XTX?,'  
template < typename T > ^^uY)AL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6 P(jc  
      { ) .V,zmI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); X?r$o>db  
    } e&(Wn2)o  
qgWsf-di=  
    template < typename T1, typename T2 > if1)AE-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .hf%L1N%F  
      { 06pY10<>X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :zfMRg  
    } RcR-sbR  
} ; D&N3LH  
Q0 ezeo  
0iMfyW:  
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^]UK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 PK{FQ3b2{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) HDE5Mg "  
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。 ]d|M@v~c4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R5},E  
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。。。 O#8lJ%?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 X,8Zn06M  
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) _-v$fDrz  
下面是修改过的unary_op 7oL:C  
3-0jxx(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3s*mq@~1X  
class unary_op b?M. 0{"H  
  { D iHj!tZN  
Left l; t B}W )Eb  
  Ms%C:KG  
public : %f&Bt,xEo  
^s=F<_{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yRhD<*  
@@!]Raj=  
template < typename T > {pRa%DF  
  struct result_1 c~\^C_  
  { [>Zg6q|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $['`H)z  
} ; %N7G>_+  
ady SwB  
template < typename T1, typename T2 > &MrG ,/  
  struct result_2 PUd/|Rc/}  
  { #7J3,EV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0o.h{BN  
} ; xTZJ5iZ17  
i MS4<`  
template < typename T1, typename T2 > zJ8jJFL+Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S~g "  
  { $qoal   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Y\(?&7Aax  
} `RqV\ 6G+  
0V2~  
template < typename T > p+2%LYR u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z`dnS]q9  
  { :`@W`V?6-  
  return OpClass::execute(lt(t)); `;Fs  
} u<+RA  
OtT*)8*c  
} ; aMgg[g9>t  
EY:EpVin  
M?ElD1#Z  
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 xaIe7.Z"xo  
好啦,现在才真正完美了。 ciPq@kMV  
现在在picker里面就可以这么添加了: FlH=Pqc  
.MxMBrM  
template < typename Right > 7:C2xC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;Q lb].td  
  { ) d=&X|S>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ao *{#z   
} 'GZ,  
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。 cyI:dvg  
WD 7T&i  
 n4AQ  
ugW.nf*O  
vb\R~%@T,  
十. bind f(-3d*g  
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\ Xijy  
先来分析一下一段例子 dpcv'cRfw  
"[ >ql1t{b  
Op iVQr:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lYrW"(2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  ixF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0n)UvJ  
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。 6"bdbV=t  
我们来写个简单的。 Hg[AulNna  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~</H>Jd  
对于函数对象类的版本: WTC/mcS  
oJ 0 #U  
template < typename Func > w 1O)  
struct functor_trait yjChnp Cc  
  { pH?"@  
typedef typename Func::result_type result_type; m8v=pab e  
} ; :\#/T,K"  
对于无参数函数的版本: ]=5D98B  
ZV:0:k.x  
template < typename Ret > g\?7M1~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > kQtnT7  
  { I9 jzR~T  
typedef Ret result_type; Z&y9m@  
} ; /}-LaiS  
对于单参数函数的版本: &?SU3@3|  
` H|#l\  
template < typename Ret, typename V1 > [PU0!W;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !~f!O"n)3r  
  { #_fL[j&  
typedef Ret result_type; ?OWJUmQ  
} ; TSP#.QY  
对于双参数函数的版本: |?uUw$oh  
X>rv{@KbL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {(`xA,El  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '.tg\]|  
  { '$be+Z32  
typedef Ret result_type; nnnq6Z}  
} ; -(![xZ1{K  
等等。。。 C5'#0}6i  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;rh@q4#  
iED gcg7  
template < typename Func > gA DF  
struct func_return " [K>faV  
  { GMoE,L  
template < typename T > Nc[u?-  
  struct result_1 K(p6P3Z  
  { %>k$'UWzK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5 ]@"f/  
} ; ;PX>] r5U0  
lhx]r}@'MC  
template < typename T1, typename T2 > A{QA0X!p  
  struct result_2 gLPgh%B4  
  { s4{>7`N2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +,ojlTVlt  
} ; vBjrI*0  
} ; wO ?A/s  
."JtR  
%$SO9PY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [NIaWI,>  
i;}mIsNBY  
template < typename Func, typename aPicker > +`~6Weay  
class binder_1 l)( 3]  
  { A<s9c=d6  
Func fn; qCgoB 0  
aPicker pk; SpX6PwM  
public : kG$U  
vTUhIFa{  
template < typename T > H~r":A'"*  
  struct result_1 Lkl ^ `  
  { Mi&jl_&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $|bdeQPr\  
} ; &>%9JXU  
R3%&\<a)9  
template < typename T1, typename T2 > 5\eM3w'd  
  struct result_2 ; )J\k2  
  { nf9NJ_8}4H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 16R0#Q/{+*  
} ; l|&DI]gw  
0P_3%   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^5BQ=  
\J,pV  
template < typename T > '?MT " G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z`Sbq{Kx  
  { L4-v'Z;  
  return fn(pk(t)); :LEC[</yvl  
} MF/@Efjn ]  
template < typename T1, typename T2 > tEHgQto  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ae|j#!~oi  
  { K/ 5U;oC  
  return fn(pk(t1, t2)); 'PVxc %[  
} Rk@xv;t;  
} ; 2VyJ  
l's*HExR  
b;%>?U`>p  
一目了然不是么? :927y  
最后实现bind &pZn cm  
tDIQ=  
d/Y#oVI  
template < typename Func, typename aPicker > wmnh7'|0u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A 2Rp  
  { X(*MHBd  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wPrqFpf  
} /[RO>Z9  
#:LI,t  
2个以上参数的bind可以同理实现。  d| OEZx  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %d"d<pvx  
C6{\^kG^j2  
十一. phoenix 5>u,Qh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #9ZHt5T=$  
x|lX1Mh$  
for_each(v.begin(), v.end(), }*9mNE  
( \olYv!f  
do_ dNfME*"yN  
[ >s|zr S)  
  cout << _1 <<   " , " X/' t1  
] 'sT7t&v~  
.while_( -- _1), EwKFT FL  
cout << var( " \n " ) {kNV|E  
) N(=Z4Nk5  
); f*46,` x  
%UokR"  
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: 1E]TH/JK  
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 * faG0le  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <Po$|$_~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ATscP hk  
5Sv;a(}  
JsD|igqF-  
template < typename Cond, typename Actor > ?3=y]Vb+  
class do_while tqXr6+!Q  
  { fobnK~2  
Cond cd; @Tz}y"VG  
Actor act; [H5BIM@{  
public : h1REL^!c  
template < typename T > OH/!Ky\@  
  struct result_1 6Mh"{N7  
  { Z b}U 4  
  typedef int result_type; r"xs?P&/$  
} ; f 6 k=ew  
hYB3tT  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !M@jW[s  
PB(I3R9  
template < typename T > $QB/n63  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <kOdd)X  
  { PQJw"[N/YM  
  do &5d~ODO  
    { ;(r,;S_`0  
  act(t); 6%L#FSI  
  } !j%MN{#a  
  while (cd(t)); 51-@4E2:l:  
  return   0 ; kr>4%Ndm7  
} :erfs}I  
} ; V 0z`p"  
r@u8QhD  
K;j0cxl  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 45A|KaVpg  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 gJBw6'Z  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 v+(-\T\i  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 "el}9OitC  
下面就是产生这个functor的类: Xb2.t^ ]f  
7.FD16  
_?v&\j  
template < typename Actor > !q!5D`  
class do_while_actor h,|. qfUk  
  { >["X( %&w  
Actor act; *b8AN3!  
public : K(r@JW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *3\N j6  
vR4omB{  
template < typename Cond > 7!/!a*zg  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e?_uJh"  
} ; !xvAy3  
W$xW9u8@+(  
F4PWL|1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t Z@OAPRx  
最后,是那个do_ {4eI} p<  
:hTmt{LjN  
2@,rIve  
class do_while_invoker EslHml#  
  { N"8'=wB  
public : Y^tUcBm\  
template < typename Actor > ;a 6Z=LB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [*U.bRs  
  { H5Bh?mw2  
  return do_while_actor < Actor > (act); RA1K$D ?A  
} nxMZd=Y  
} do_; BU.O[?@64  
:!yPR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~s*kuj'%+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &} r-C97  
最后来说说怎么处理break和continue qs {wrem  
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。 >|aVGY  
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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