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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8!Q0:4Vb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W^dRA xVX  
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, ?XO}6q<tM  
7' TXR[   
gPr&9pHU  
$ iU~p  
  class filler ;q" ,Bs  
  { }7/Ob)O  
public : &^@IAjxn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y'M}lv$sa  
} ; j:'!P<#  
r2>y !Q?  
\DRYqLT`  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: O<6!?1|KP  
~aRcA|`  
7\JA8mm  
~n!7 ?4%U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C~:!WRCz  
e+P|PW  
%~YQl N  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bL18G(5  
>`+-Yi$(\  
R3} Z"  
aW#_"Y}v'  
二. 战前分析 m4kUA"n5  
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。 ^tKJ}}  
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 VWcR@/3  
1F }mlyS  
O,!4 W\s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6'vt '9  
  /* --------------------------------------------- */ 2[$` ]{U  
vector < int *> vp( 10 ); <t4l5nr#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Wy,Tf*[  
/* --------------------------------------------- */ ?u /i8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ue]GHJ2  
/* --------------------------------------------- */ _K|513I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]mmL8%B@_  
  /* --------------------------------------------- */ NI% ()  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e+>&? x  
/* --------------------------------------------- */ &fWYQ'\>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); OL)M`eVQ'  
^LJ?GJ$g  
J0"<}"  
_gi?GQj  
看了之后,我们可以思考一些问题: L[9]Ez$2+  
1._1, _2是什么? 9{V54ue;  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 JIyIQg'5i  
2._1 = 1是在做什么? gEQevy`T%c  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Cn(0ID+3f  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 @ 6{U*vs  
ce P1mO  
*ocbV`  
三. 动工 9b*1-1"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: aj*%$!SU+  
dsJHhsu6  
Uw5`zl  
^YG.eT6iG  
template < typename T > 1]j_4M14aA  
class assignment &`4v,l^Zi6  
  { a uz2n  
T value; 1u0 NG)*f  
public : j(maj  
assignment( const T & v) : value(v) {} u6(>?r-  
template < typename T2 > ,l_n:H+"F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -KG3_kE  
} ;  a7UfRG  
S\O6B1<:  
O<v9i4*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p6'wg#15  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *S@0o6v  
mf)o1O&B  
(l3P<[[?  
sS|N.2*  
  class holder _GK3]F0  
  { kGSB6  
public : @}cZxFQ!C  
template < typename T > `Dco!ih  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mME a*9P  
  { h^KLqPBt{  
  return assignment < T > (t); e.IKmH]z  
} =K2mR}n\;  
} ; D*R49hja{  
hup< U+p  
zbDM+;  
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: I5J9,j  
 Gp/yr  
  static holder _1; q={\|j$X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 SlZ>N$E  
Qm X(s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N yK7TKui  
而不用手动写一个函数对象。 s~(iB{-  
Ih.6"ISK}  
" '/$ZpY  
&zYo   
四. 问题分析 ,??%["R  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 C%csQ m  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 l;dZJ_Ut$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v*7lJNN.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?Q)z5i'g#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >9.xFiq<  
fscAG\>8  
五. 问题1:一致性 ~D)!zQkD  
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?| $3Ct@}=n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I(dMiL  
Z) zWfv}  
struct holder ~agzp`!M  
  { &&;ol}W  
  // ]' F{uDm[  
  template < typename T > 5Go&+|cvJ  
T &   operator ()( const T & r) const 'MHbXFM  
  { =U5lPsiv,3  
  return (T & )r; xED`8PCfu  
} 89@e &h*  
} ; )k8=< =s  
lnFOD+y9  
这样的话assignment也必须相应改动: ~\%MJ3  
A qKl}8  
template < typename Left, typename Right > GP5Y5 )  
class assignment pCQB<6&1N  
  { _Z|s!~wdz  
Left l; vRLkz4z   
Right r; i~dW)7  
public : aNpeePF)z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [*j C  
template < typename T2 > 6N&S3<c4JO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $GyO+xF  
} ; "bRg_]\q6  
[y73 xF   
同时,holder的operator=也需要改动: onM ~*E  
bqXCe\#  
template < typename T > AFWcTz6#d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Hb3+$vJ^  
  { Q)c $^YsI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); BHE((3  
} a<%WFix  
28;D>6c  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 pHFh7-vj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &rX..l  
_be*B+?2t  
return l(rhs) = r; W%f:+s}cI  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 s7C oUd2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Hut au^l  
zn T85#]\@  
template < typename Tp > "-4V48ci  
class constant_t 66?!"w  
  { mAFqA  
  const Tp t; l[O!_bH  
public : 2roPZj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k[l+~5ix  
template < typename T > h94SLj]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const WYQJ +z5  
  { FX"%  
  return t; aXyu%<@k  
} EOrWax@k$}  
} ; ~(tZW  
K h9$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 : z^ p s0  
下面就可以修改holder的operator=了 :".:Wd  
ObIi$uJX  
template < typename T > S<f&?\wK=v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w~EXO;L2  
  { z= -u89]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); mf'N4y%  
} oh`I$  
`e0U-W]kF  
同时也要修改assignment的operator() sB_o HUMH6  
!ZbNW4rIP  
template < typename T2 > n37C"qJ/i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]<q{0.  
现在代码看起来就很一致了。 $V~r*#$.  
kx 'ncxN~  
六. 问题2:链式操作 &J_|P43  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 YNbs* i&  
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。  O+1 e  
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。 +vkqig  
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。 Qw^nN(K!>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hA?j"y0?  
+15j^ Az  
template < typename T > h:(Jes2  
struct result_1 xTX\% s|  
  { * eL%[B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; l/yLSGjM  
} ; EA2BN}  
_Kx  /z  
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: S(5.y%"<  
iYA06~ d  
template < typename T > [kzcsJ'/e  
struct   ref $nQ; ++  
  { Q{!lLka  
typedef T & reference;  M}}9  
} ; MQ2gzKw>  
template < typename T > {o7ibw=E)  
struct   ref < T &> h[3N/yP  
  { =/J4(#Xb  
typedef T & reference; z.eqOPW  
} ; +DM+@F  
AqvRzi(Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?V#%^ 57p  
bK; -Xcm  
template < typename T > &Z5$ 5,[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1j6ZSE/*|  
  { 'g#Ml`cm  
  return l(t) = r(t); -:m;ePK  
} 4QK([q  
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。 H|T:_*5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &qFdP'E;$  
kjN9(&D  
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 @y->4`N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q^Lj)zmnK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^o"9f1s5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 JGf6*D"O  
最后的布局是: 8nQlmWpJ  
                Add VZF/2d84&w  
              /   \ *D F5sY  
            Divide   5 ('W#r"  
            /   \ eg) =^b  
          _1     3 }_0?S0<#  
似乎一切都解决了?不。 9M~EH?>+[  
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。 S D] d/|y  
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。 IoJkM-^H&)  
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: 'Y6{89y  
W<yh{u&,  
template < typename Right > Q5r cPU>A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const KwWqsuju  
Right & rt) const TxwZA  
  { Pf6rr9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /J3e[?78u  
} X.,SXNS+B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5bv(J  T  
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。 XYWGX;.=  
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。 jN 5Hku[?  
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。 tHXt*tzq  
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。 dI-=0v-|  
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? Vfp{7I$#6"  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: u7fae$:&  
Mc~(S$FU$  
template < class Action >  nq8mzI  
class picker : public Action ]ss0~2  
  { ;:cU/{W  
public : ,\[&%ph  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FM0)/6I'x  
  // all the operator overloaded "f~S3?^!2  
} ; u q:>g  
~({aj|Y  
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。 ]0xbvJ8oK  
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: [xk1}D  
Ws4aCH1  
template < typename Right > W )q^@6[d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rYeFYPS  
  { QgEG%YqB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bL!NT}y`  
} f'aUo|^?  
jIZQ/xp8_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !V Zl<|  
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。 nmc=RK^cM  
:De}5BMy  
template < typename T >   struct picker_maker Z5[ t/  
  { 4Me*QYD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; % &4sHDP  
} ; E0>4Q\n{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @;fdf3ian  
  { ov#/v\|0  
typedef picker < T > result; 5ts8o&|   
} ; XkCbdb  
d'kQE_y2.  
下面总的结构就有了: tu6c!o,@  
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。 z++*,2F  
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。 ^g~Asz5]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &y mfA{s  
至此链式操作完美实现。 C:_!zY'z  
%xyt4}-)m  
K4N~ApLB+  
七. 问题3 r=s ,Ath  
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。 oA"t`,3  
st|$Fu  
template < typename T1, typename T2 > E4HG`_cWb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u\ytiGO*  
  { t=~al8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); J Q%e'  
} 6t *pV [  
-/B}XN W  
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: CP|N2rb  
lK9us  
template < typename T1, typename T2 > $[VKM|Zjw  
struct result_2 ><TuL7+  
  { c|:H/Y2n|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Od>Ta_  
} ; SvAz9>N4  
:'f#0ox  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? zr\I1v]?1#  
这个差事就留给了holder自己。 l\ts!p4f$  
    PX(.bP2^Lq  
j S')!Wcu  
template < int Order > c*1t<OAS~  
class holder; /.aZXC$]  
template <> a_L&*%;  
class holder < 1 > f&js,NU"  
  { 1G=1FGvP  
public : ^%)'wDK  
template < typename T > H-nk\ K<|  
  struct result_1 <)uUAh  
  {  ;B^G<  
  typedef T & result; 7cK#fh"hvg  
} ; {Rc/Ten  
template < typename T1, typename T2 > &%>l9~F'~  
  struct result_2 s59v* /  
  { z=N'evx~  
  typedef T1 & result; YnNB#x8|  
} ; { e<J}-/?  
template < typename T > (%oZgvM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G>M# BuU  
  { f:B+R  
  return (T & )r; &AU%3b  
} ` *&*jdq&i  
template < typename T1, typename T2 > B$ +YK%I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Nw+0b4{  
  { S?D|"#-,  
  return (T1 & )r1; zob^z@2  
} ^a[7qX_B  
} ; %?<C ?.  
<[Q#}/$"  
template <> (VO) Q  
class holder < 2 > w_ kHy_)  
  { IwZn%>1N  
public : {e/12q  
template < typename T > n (C*LK  
  struct result_1 GL cf'$l  
  { d?oupW}uu  
  typedef T & result; 1 C{n!l  
} ; y/$WjFj3"  
template < typename T1, typename T2 > !qV{OXdrB  
  struct result_2 gLsl/G  
  { zg.'  
  typedef T2 & result; !<h*\%;  
} ; (Vf&,b@U_  
template < typename T > T8GxoNm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0<>I\UN0b  
  { Tt `|26/  
  return (T & )r; x4CrWm  
} sw[1T_S>  
template < typename T1, typename T2 > L oe!@c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o*_[3{FU  
  { ^ W eE%"  
  return (T2 & )r2; W|NzdxCY  
} X)e6Y{vO  
} ; N0O8to}V  
glH&v8  
$LRvPan`  
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> >。 -w1U /o.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _UT>,c;h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Dq)V] Zx  
@g }r*U?  
return l(i, j) = r(i, j); *Y?rls`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <T)9mJYr  
I+kGEHO}  
  return ( int & )i; V()s! w  
  return ( int & )j; <*V%!pwIG  
最后执行i = j; '\(Us^Ug  
可见,参数被正确的选择了。 MBIt)d@Ix  
N|O/3:P<,U  
N$aLCX  
T6=c9f?7  
.>zXz%p  
八. 中期总结 cWl  
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: B# |w}hj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $ii/Q:w T"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Om0Z\GP=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @.yp IE\  
'v GrbmK  
Y#V`i K  
jX-v9eaA  
M`-#6,m3  
elG<\[  
九. 简化 U; JZN  
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(qv(T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F-R4S^eV  
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: 1#qyD3K  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D.kLx@Z  
  +-*/&|^等 p[4KN(PyK  
2. 返回引用。 3 q^3znt  
  =,各种复合赋值等 %E}f7GT 4  
3. 返回固定类型。 6%sX<)n%]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -%E+Yl{v  
4. 原样返回。 y))d[ 1E  
  operator, m=jxTZK  
5. 返回解引用的类型。 -|\V'  
  operator*(单目) c~3OK_k  
6. 返回地址。 V2Q2(yvdJ  
  operator&(单目) sWX iY  
7. 下表访问返回类型。 OCnQSkj  
  operator[] a x4V(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \L>3E#R-Q  
  operator<<和operator>> RZ#b)l  
5 < wIJ5t  
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。 1//d68*"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: NYA,  
~2@+#1[g8z  
template < typename Left > LX[<Wh_X(  
struct value_return @;_xFL;{g  
  { K'kWL[Ut!  
template < typename T > "_WOt Jr  
  struct result_1 =+% QfuK  
  { S@* lI2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [~m@'/  
} ; "#\\p~D/<  
:*u .=^  
template < typename T1, typename T2 > 9gVu:o 1/  
  struct result_2 v^1_'P AXu  
  { k%YvJXL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ShbW[*5  
} ; V]dzKNFi  
} ; lK;|ciq"c7  
= &jLwy  
=Y Je\745  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait h}r.(MVt  
U2 m86@E  
下面我们来剥离functor中的operator() m>B^w)&C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hg[ob+"  
o9& 1Ct  
return l(t) op r(t) hC2@Gq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ! eXDN  
return op l(t) L lOUK2tZ  
return op l(t1, t2) _Cn[|E  
return l(t) op zO)A_s.6K  
return l(t1, t2) op n`gW&5,,z  
return l(t)[r(t)] `1k0wT(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] MWTzJGRT  
OZ##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: ,'w9@A  
单目: return f(l(t), r(t)); x8 :  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bwN>E+  
双目: return f(l(t)); 8WU_d`DF  
return f(l(t1, t2)); p?F%a;V3  
下面就是f的实现,以operator/为例 Xy/lsaVskX  
]yI~S(  
struct meta_divide +)YU/41W  
  { tk=~b} 8  
template < typename T1, typename T2 > Af y\:&j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) F|9:$Jpw!  
  { 4UP#~  
  return t1 / t2; 6?\X)qBI  
} 0} v_usP  
} ; ?=$=c8xw  
(jhDO7  
这个工作可以让宏来做: Jd#g"a>zZ  
zv/owK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y,0D+sO4  
template < typename T1, typename T2 > \ K@d,8[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; vU|=" #  
以后可以直接用 |hGi8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) kD1[6cJ!=.  
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 +9Vp<(  
(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。。。) )~@iM.}S2  
L WwWxerZ  
p+6L qk<  
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 P(h[QAM  
^}Vx5[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VaKBS/y"  
class unary_op : public Rettype X'[93 C|K  
  { sX_6qKUH  
    Left l; a(cZ]`s]*  
public : JSO'. [N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w K)/m`{g  
>Vp #   
template < typename T > oY Y?`<N#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e:2e5gz  
      { +7%}SV 2)  
      return FuncType::execute(l(t)); 4l)Q  
    } |a! y%R=  
\ct7~!qM  
    template < typename T1, typename T2 > ;F3#AO4(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Ee[rAVGp  
      { lJ y\Ky(*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A\xvzs.d  
    } M{)7C,'  
} ; f\c m84  
2$S^3$k'  
fT$Fv  
同样还可以申明一个binary_op FH Hi/yh  
(c3%rM m]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >U4hsr05  
class binary_op : public Rettype w&U>w@H^  
  { 4<c #3]  
    Left l; (>.+tq}  
Right r; C{g Y*+  
public : LS(J%\hMDm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6KpG,%2L#  
b`%(.&  
template < typename T > 22`N(_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .|d2s  
      { Fqr}zR)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  v7Q=  
    } 6xfG`7Az  
"V7 SB   
    template < typename T1, typename T2 > 6|{$]<'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Kdr-aC  
      { vBRW5@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s"jNS1B  
    } T][r'jWQ  
} ; cx_.+R  
aNcuT,=(?8  
estDW1i)  
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 Qx{[#[Da  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z#Q)a;RA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xW hi>  
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。 a d,0*(</  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! iD/r8_}  
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。。。 0qdgt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 heF<UMI  
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) QAI!/bB  
下面是修改过的unary_op vbn'CY]QU  
Gd= l{~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > PNn- @=%  
class unary_op 4R8W ot  
  { +|SvJ  
Left l; Po+tk5}''5  
  c <T'_93  
public : VlLc[eVV  
!"dn!X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9[L@*7A`m  
?M02|8-  
template < typename T > UN,y /V  
  struct result_1 fxR}a,a  
  { $ 2/T]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BAQ;.N4  
} ; 4t Z. T9d  
Wd0$t    
template < typename T1, typename T2 > #!h +K"wX  
  struct result_2 hhZU E]  
  { "-tTN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P@RUopu,i  
} ; lMcSe8LBQa  
vW\|% @hW,  
template < typename T1, typename T2 > W@:a3RJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :zL.dJwa  
  { ":o1g5?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); GNv5yWQ@  
} pPezy:  
C6"bGA  
template < typename T > 4Pm+0=E   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Aj22t   
  { WecJ^{g>r{  
  return OpClass::execute(lt(t)); *C0gpEf9S  
} CYxrKW l:'  
SdI/  
} ; N]p|c3D  
<;?&<qMo,P  
aD5G0d?u  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug X?F$jX|c  
好啦,现在才真正完美了。 uy,ySBY  
现在在picker里面就可以这么添加了: A{7N#-h_  
~6hG"t]:  
template < typename Right > w|1Gb[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .QhH!#Y2D  
  { !iOuIYjV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V r0-/T  
} D(GAC!|/]  
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。 r7I,%}k  
j&S8x|5  
4't@i1Ll(  
>v+ia%o  
Z~Mq5#3F  
十. bind 7 %P?3  
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。 z~g7O4#  
先来分析一下一段例子 ,8F?v~C  
>%"Q]p  
vd5"phn 3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3x 9O(;k  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zn4Yo  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t?-7Z6  
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。 j=^b'dyL  
我们来写个简单的。 J6!t"eB+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }/Wd9x  
对于函数对象类的版本: g>[|/z P  
W biUz2)  
template < typename Func > UeRx ^  
struct functor_trait =](c7HEQf  
  { kUJ\AK  
typedef typename Func::result_type result_type; GQ-o wH]  
} ; #0-!P+c[  
对于无参数函数的版本: JuGQS24  
*5i~N}  
template < typename Ret > c-INVA)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > t;DZ^Z"{  
  { !d1}IU-h  
typedef Ret result_type; D&WXa|EOK  
} ; -S=Zsr\  
对于单参数函数的版本: HA{-XPAWZ  
_ +,2b:D:  
template < typename Ret, typename V1 > `9Qr kkG+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > dkV%Pyj  
  { n\2VrUQ)M  
typedef Ret result_type; cLQvzd:h=  
} ; /~_Cb= 7  
对于双参数函数的版本: YkcX#>,  
'_n{+eR74  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dt"[5;_P`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > VA _O0y2  
  { 5L<}u` 0J  
typedef Ret result_type; ?=<vC  
} ; }P$48o VY  
等等。。。 YbC6&_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &DX9m4,y  
#lyvb.;  
template < typename Func > t|*PC   
struct func_return  ?4 `K8  
  { @j$tpz  
template < typename T > S,5>g07-`  
  struct result_1 ^uW!=%D  
  { KJa?TwnC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?ng?>!  
} ; 7"f$;CN?~  
`07u}]d8  
template < typename T1, typename T2 > VI%879Z\e  
  struct result_2 /Q"nQSG  
  { M* W=v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o'Q)V  
} ; ^zGgvFf>  
} ;  "7!K'i  
]lF'o&v]  
jlER_I]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :^SpKe(7  
I~S`'()J  
template < typename Func, typename aPicker > .2hQ!)+  
class binder_1 f8! PeQ?  
  { l;L&ijTQD  
Func fn; (Jf i 3 m  
aPicker pk; v&(X& q  
public : 2 G_*Pqc  
a#1LGH7E8  
template < typename T > 8\8uXOS  
  struct result_1 gQ h0-Dnw  
  { ]Bs ?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5;V#Z@S  
} ; r2.87  
/U1GxX:P,  
template < typename T1, typename T2 >  Be2@9  
  struct result_2 o})4Jt1vj  
  { uw+v]y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8Es]WR5 ^  
} ; b]s=Uv#)  
TE*$NxQ 2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0+8ThZ?n  
%_1~z[Dv  
template < typename T > t1B0M4x9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6mEW*qp2F  
  { `q eL$`  
  return fn(pk(t)); U:MkA(S%c  
} Ii*v(`2b  
template < typename T1, typename T2 > N{/q p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X3]E8)645N  
  { |.:O$/ Tt[  
  return fn(pk(t1, t2)); )1j~(C)E8  
} ;ijJ%/  
} ; e=Kv[R'(M  
c6s(f  
5S$HDO&  
一目了然不是么? t2OXm  
最后实现bind Rv q_Zsm  
GU'5`Yzd9  
;lX:EU  
template < typename Func, typename aPicker > D{.%Dr?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @D"#B@j  
  { q) /;|h  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *8/Q_w  
} ^i-%FY_i5}  
\9se~tAl3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j Xi<ZJ  
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。 ynM{hN.+H  
o^&; `XOd  
十一. phoenix T|ZZkNP|6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: I2j;9Qcz  
"MC&!AMv  
for_each(v.begin(), v.end(), h%+8}uywZ  
( Z6>:k,-Ot  
do_ )\^o<x2S  
[ :v{ $]wg  
  cout << _1 <<   " , " #TW$J/Jb  
] 9z'</tJ`  
.while_( -- _1), V.Xz n  
cout << var( " \n " ) ~JLqx/[|s  
) cw"x0 RS  
); _gC<%6#V`r  
EemKYcE@Nr  
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: c#"\&~. P  
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 _5 tw1 >  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5B2x# m|8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: bHS2;K~  
ZFW}Vnl  
{K3\S 0L  
template < typename Cond, typename Actor > dN |w;|M  
class do_while //ZB B,[@  
  { tx5_e [  
Cond cd; 308w0eP  
Actor act; ?]9uHrdsN}  
public : aE#ZTc=  
template < typename T >  h *%T2  
  struct result_1 7U.g4x|<  
  {  N%r}0  
  typedef int result_type; 0E\R\KO$>  
} ; D<++6HN&#  
Mh+'f 93  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >j`*-(`2fa  
0^ E!P>  
template < typename T > :WA o{|&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {tR=D_5  
  { @%\ANM$S  
  do +o'. !sRH  
    { o4~ft!>  
  act(t); 3sp*.dk  
  } {f^30Fw  
  while (cd(t)); Ac7`nvI=  
  return   0 ; "E''ZBLO~  
} V'K$:9^x[8  
} ; XIjSwR kYJ  
GE5@XT  
4`8.\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _a<PUdP  
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。 3Vw%[+lY9  
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。 J1R%w{  
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=gnT   
下面就是产生这个functor的类: -|)[s[T~m  
(6h7'r $  
JyB>,t)  
template < typename Actor > bLV@Ts  
class do_while_actor 4uftx1o   
  { t&P5Zw*B  
Actor act; ~:t2@z4p  
public : p\-.DRwT`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oC7#6W:@w  
cF(9[8c{  
template < typename Cond > 4tuEC-oh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \~?s= LT  
} ; ~ml\|  
FwW%@Y  
\pzvoj7{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _-!6@^+  
最后,是那个do_ CIaabn  
23OV y^b  
6op\g].P  
class do_while_invoker RDqC$Gu  
  { /GeS(xzQ  
public : |Q I3H]T7  
template < typename Actor >  +;!w;t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const WX=+\`NyJ(  
  { P)\f\yb  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3\WES!  
} RsOK5XnQn  
} do_; " LxJPt\  
@2$8o]et  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }`M6+.z3F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4xYo2X,B  
最后来说说怎么处理break和continue X_YD[  
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。 V3+%KkN  
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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