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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gv(MX ;B#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4/ q BD  
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, WYcZD_  
Znh;#%n|  
"WbKhE  
qa8?bNd'f  
  class filler $?[pcgv  
  { 1L?W+zMO  
public : P"@^BQ4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gt~u/Z%  
} ; R'atg 9  
INCD5dihJ  
CkV -L4Jq  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: mGmZ}H'{  
y;P%=M P  
G"Ey%Q2K  
'9&@?P;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); WV p6/HS  
:gRVa=}=  
43rV> W,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *#?9@0b@  
>-w# &T &K  
iVmy|ewd  
;.R) uCd{=  
二. 战前分析 I58$N+#  
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。 jj ' epbA  
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(1} PZ  
[W3sveqj&  
:n%&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 34_ V&8  
  /* --------------------------------------------- */ qIh9? |`U  
vector < int *> vp( 10 ); wqzpFPk(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @s,kx.S  
/* --------------------------------------------- */ A2P.5EN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :}gEt?TUhs  
/* --------------------------------------------- */ 3m$Qd#|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |fgh ryI,  
  /* --------------------------------------------- */ iYlkc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); giesof  
/* --------------------------------------------- */ -<" ;|v4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r-]%R:U*  
:6o|6MC!  
:wUi&xw  
s<3M_mt  
看了之后,我们可以思考一些问题: Cyo:Da  A  
1._1, _2是什么? h1f 05  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 .>1Y-NM  
2._1 = 1是在做什么? T~g`;Q%i  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 IaO&f<^#o  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 L{&Yh|}  
TWfk r  
^D ;EbR  
三. 动工 )gAqWbkB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  &!wtH  
t7,$u-  
/^X)>1)j  
>CHb;*U  
template < typename T > HJlxpX$_  
class assignment M.EL^;r  
  { 6k {gI.SG  
T value; >Y|P+Z\7  
public : nXjSf  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ies` !W^  
template < typename T2 > DH4IF i>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,VzbKx,  
} ; ,F "P/`i'  
s'Qmr s a  
<vxTfE@>bp  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f=7[GZoDn  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]c6h'}  
H%i [;  
{Wfwf  
"}oo`+]Cq  
  class holder P=s3&NDD  
  { /1Ss |.  
public : Id8e%)  
template < typename T > <KE%|6oER  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const HLL=.: P  
  { ,)VAKrSg  
  return assignment < T > (t); =p:~sn#  
} gQ<{NQMzvd  
} ; iI &z5Q2  
;*=7>"o'`  
G 6xN R  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: XQtV$Lw  
#wkSru&LS  
  static holder _1; bHXoZix  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Mf7 [@#$  
O:imX>|u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  D@]/%;  
而不用手动写一个函数对象。 \c!e_rZ  
RS@G.|  
aa dw#90  
cxx8I  
四. 问题分析 @3~Wukc  
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。 TKVS%//  
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。 Q:'r p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }?HWUAL\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xmfZ5nVL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /)?qD  
lAGntYv  
五. 问题1:一致性 t[AA=  
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?| R0|4KT-i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 64^l/D(  
Tr;&bX5]H  
struct holder ,|j\x  
  { v] m`rV8S[  
  // w$ ""])o,  
  template < typename T > D u_ ;!E  
T &   operator ()( const T & r) const c6iFha;db  
  { ~B7<Yg  
  return (T & )r; R0G!5>1i  
} 3T[zieX  
} ; z f >(Y7M  
!P":z0K4  
这样的话assignment也必须相应改动: Bw9O)++  
xU(b:D Z  
template < typename Left, typename Right > o>&-B.zq  
class assignment 5v sn'=yN  
  { =Wz)(N  
Left l; Zv9%}%7p  
Right r; 0C6T>E7  
public : p<y \ ^a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _{GD\Ai_W  
template < typename T2 > m @)Ya*=<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } p[;@9!t  
} ; aY DM)b}  
x1" 8K  
同时,holder的operator=也需要改动: oxJAI4{y 4  
?KE:KV[Y  
template < typename T > ):n'B` f}z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !LsIHDs4  
  {  "Id 1H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); IBW-[lr7  
} A-h[vP!v|  
o)'06FF\$  
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。 >D_)z/v?"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V@\u<LO0G  
UlPGB2B  
return l(rhs) = r; v|@EuN14<  
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。 3ik~PgGoKQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mILCC} Kt  
&4*f28 s  
template < typename Tp > Fz5eCe\B  
class constant_t /!60oV4p0  
  { s=Kz9WLy  
  const Tp t; O8-Z >;  
public : 29&F_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} a|k*A&5u2  
template < typename T > ET%F+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TxTxyYd  
  { 7 4hRG~  
  return t; }|j#C[  
} /74)c~.W  
} ; DW)X3A(^  
^Of\l:q*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  gOp81)  
下面就可以修改holder的operator=了 $- Y8@bw  
Vw`%|x"Xz  
template < typename T > KXBTJ&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (aB:P03  
  { +Q"XwxL<6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xFA`sAucr  
} wp@6RJ  
Zj0h0Vt  
同时也要修改assignment的operator()  }s8xr>  
%~0]o@LW7  
template < typename T2 > ;)ERxMun  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fr8';Jm  
现在代码看起来就很一致了。 N1U.1~U  
${97G#  
六. 问题2:链式操作 ppeF,Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1\/~>  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 SE$l,Z"[*b  
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。 ler$HA%F]  
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。 "Q{7X[$$^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8sq0 BH  
"po;[ Ia2  
template < typename T > %PPkT]~\  
struct result_1 x@|10GC#:  
  { v(,YqT>q@U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; GxE`z6%[  
} ; y"H(F,(N  
BM87f:d  
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: D<[kbt 5^7  
WJ\,Y} J  
template < typename T > 9|K :\!7  
struct   ref ,,?XGx  
  { gU?M/i2  
typedef T & reference; )H&ZHaO,_  
} ; >&T J  
template < typename T > +5%ncSJx  
struct   ref < T &>  7uzc1}r  
  { hl,x|.f}4Y  
typedef T & reference; (T.j3@Ko  
} ; }G"bD8+  
UAC"jy1D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cxIAI=JK  
"a<:fEsSE  
template < typename T > ^Jc|d,u;s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =vL >&$  
  { 41+@!`z7  
  return l(t) = r(t); NkAu<> G _  
} ]hbrzv o  
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。 |}d+BD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O81'i2M J9  
 3X9  
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 }'uV{$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: k?_uv  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Lv#}Gm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j<h0`v  
最后的布局是: 0.B'Bvn=s2  
                Add ?VyiR40-Cx  
              /   \ i~m;Ah,#  
            Divide   5 +0:]KG!Zs.  
            /   \ 4v`;D,dIu  
          _1     3 G6X5`eLQ  
似乎一切都解决了?不。 Qo80u? *  
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。 :T#f&|Gg;  
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。 Z_Y gV:jc  
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;).| .}P  
qh6Q#s>tH  
template < typename Right > T t$] [  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -hGLGF??  
Right & rt) const pc;`Fz/`7  
  { Na+3aM%%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1:q`KkJx  
} ZD4:'m`T/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zSBR_N51  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 1gX$U00:  
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。 AzSmfEaU0  
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。 ~@"H\):/  
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。 z#d*Odc  
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? t*Z4&Sy^  
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: *~zB{  
} ;d=  
template < class Action > M|UCV_omN  
class picker : public Action -E.fo._L5  
  { HzAw rC  
public : i`!>zl+D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} b\UE+\a&  
  // all the operator overloaded PD-*rG `  
} ; ~8)l/I=`);  
,be$ ~7qS  
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。 +*wo iSD  
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: g2YE^EKU~  
HgTBON(  
template < typename Right > 9x#T j/5%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @={ qy}  
  { $ou/ Fn  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7MhaLkB_6  
} )c<[@ ::i  
$?DEO[p.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FW3uq^  
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。 $|I hO  
{O4&HW%  
template < typename T >   struct picker_maker NZ% v{?  
  { OZ&SxR%q4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `6v24?z  
} ; w3"%d~/[x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u0%bv\$m  
  { _D8:p>=  
typedef picker < T > result; {`9J8qRY  
} ; y]uBVn'u  
Z OqD.=O(  
下面总的结构就有了: P&*e\"{  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 lN*"?%<x>  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )4n]n:FjN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }&^1")2t  
至此链式操作完美实现。 ob9=/ R?i  
1+xi1w}3a  
8TYoa:pZ  
七. 问题3 P8 R^46  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 I:YE6${k!  
Wli!s~c5Fo  
template < typename T1, typename T2 > 5IbCE.>iU  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p@wtT"Y  
  { )O>M~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l=47#zbpZ]  
} xj JoWB  
SGpe\P]k  
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: Z*.rv t  
8L*#zaSAf  
template < typename T1, typename T2 > ,t39~w  
struct result_2 ~l*[=0}  
  { 1vCVTuRF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5[P^O6'  
} ; <4N E)!#  
B. #-@  
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? U:8cz=#  
这个差事就留给了holder自己。 <SRo2rjRa  
    [!4V_yOb  
J,k.*t:  
template < int Order > LftzW{>gI"  
class holder; F/"lJ/I  
template <> /Ur]U w  
class holder < 1 > %4w#EbkSS  
  { rWJKK  
public : 3Q_)Xs r`  
template < typename T > l;h5Y<A%?  
  struct result_1 avUdv V-  
  { @`HW0Y_:  
  typedef T & result; t!0 IQ9\[*  
} ; ^vTp.7o~5  
template < typename T1, typename T2 > F`o"t]AD-a  
  struct result_2 'N/u< `)  
  { 3 op{h6  
  typedef T1 & result; *?o 'sTH  
} ; ge% tj O  
template < typename T > la`f@~Bbr1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cq8JpSB(  
  { MFqb_q+  
  return (T & )r; b3q&CJ4|  
} s2 $w>L  
template < typename T1, typename T2 > ![m6$G{y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aF.fd2k  
  { ^C;ULUn3  
  return (T1 & )r1; HcHwvf6y  
} nsu RG  
} ; (_fovV=  
O66b^*=N}x  
template <> *Q;?p hr  
class holder < 2 > ~P"o_b6,k  
  { E+Dcw  
public : aX.//T:':?  
template < typename T > LPkl16yZ  
  struct result_1 7~VDk5Z6  
  { c=p!2jJ1K~  
  typedef T & result; B9]bv]  
} ; )&ucX  
template < typename T1, typename T2 > "MyMByomQ  
  struct result_2 -K6y#O@@  
  { o>HGfr,N  
  typedef T2 & result; fiLlOr%r  
} ; zEw~t&:e  
template < typename T > !'>,37()  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <A&Zl&^1  
  { cpphnGj5  
  return (T & )r; 2j$~lI  
} h/*@ML+bB8  
template < typename T1, typename T2 > lF\2a&YRbn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Raf-I+  
  { ~Sx\>wBlc  
  return (T2 & )r2; @su!9]o  
} Fp>nu_-"  
} ; J@qLBe(v  
x::d}PP7  
#j"GS/y"  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 54oJ MW9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >".@;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *O7PH1G  
Us% _'}(/U  
return l(i, j) = r(i, j); dEam|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9rT"_d#  
"_:6v64Gx  
  return ( int & )i; M%7|7V<o)^  
  return ( int & )j; )-25?B  
最后执行i = j; \xmDkWzE  
可见,参数被正确的选择了。 kR{$&cE^  
So4#n7  
2%) ~E50U  
6sT( t8[  
+R"n_6N  
八. 中期总结 7t+H94KG7  
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: h7AO5"6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [C@ Ro,mI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]hZk #rp}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +P.JiH`\=  
$_gv(&ZT  
0f9U:)1z  
Z 4c^6v  
Q+Eqaz`  
|7!Bk$(vA  
九. 简化 T#HF! GH]  
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。 4G RHvA.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V@K^9R,|  
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: ::@JL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S KGnx  
  +-*/&|^等 u@Bgyt7Y  
2. 返回引用。 hPUZ{#;n  
  =,各种复合赋值等 &LQfs4}a,  
3. 返回固定类型。 &iT^IkA{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _B\87e  
4. 原样返回。 TJuS)AZ C  
  operator, ]-l4  
5. 返回解引用的类型。 m;S%RB^~H  
  operator*(单目) D2zqDo<+;  
6. 返回地址。 b(> G  
  operator&(单目) jJ?G7Q5 l  
7. 下表访问返回类型。 muO;g&  
  operator[] 4x.I"eW~&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 FPEab69  
  operator<<和operator>> !k#N] 9D3  
Ld=6'C8ud  
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。 WL3J>S_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @== "$uRw  
~O 4@b/!4  
template < typename Left > B9'2$s+Z;  
struct value_return \3)U~[O>:  
  { Ah zV?6e  
template < typename T > 7 *4i0{]  
  struct result_1 2-^ ['R  
  { <XzRRCYQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; h9 rrkV9  
} ; s+v$sF  
Apkb!"}>  
template < typename T1, typename T2 > yaAg!mW  
  struct result_2 V_KHVul  
  { sO)!}#,   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0p'g+ 2  
} ; p&HkR^.S  
} ; }mS+%w"j  
<O{G&  
SnoEi~Da  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l Ng)k1  
j0S[JpoF  
下面我们来剥离functor中的operator() y <P1VES  
首先operator里面的代码全是下面的形式: mQ\oR|  
b+$-f:mj  
return l(t) op r(t) $ccCI \  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W;8}`k  
return op l(t) %3q7i`AZ  
return op l(t1, t2) %i&\ X[  
return l(t) op ; $UB@)7%  
return l(t1, t2) op dkZ[~hEQG-  
return l(t)[r(t)] Qq\hD@Z|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^1XnnQa  
l+?sR<e?!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Zy6>i2f4f  
单目: return f(l(t), r(t)); S|_lb MZM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [V;Q#r&+  
双目: return f(l(t)); Q5;EQ .#  
return f(l(t1, t2)); ET|4a(x  
下面就是f的实现,以operator/为例 wA6<Buj D  
Ft8ii|-  
struct meta_divide (@xr/9:i  
  { 2X=*;r"{J  
template < typename T1, typename T2 > wr2F]1bh@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Gdlx0i  
  { lI+KT_|L  
  return t1 / t2; `~LaiN.  
} _"qX6Jc  
} ; M532>+A]Za  
|exjrsmM*  
这个工作可以让宏来做: 9Oc(Gl5az  
w5mSoK b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QkY;O<Y_  
template < typename T1, typename T2 > \ -)E6{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0+_:^z  
以后可以直接用 PL7_j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1Gk'f?dw  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 -}Gk@=$G  
(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。。。) )n$RHt+:>  
CS Isi]H  
50`<[w<J q  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 gOn^}%4.I  
(s!cd]Qa.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3HB(rTw  
class unary_op : public Rettype U9yR~pw  
  { >^d+;~Q;  
    Left l; I#](mRJ6  
public : FQikFy(YY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SWMi+)  
i>AKXJ+  
template < typename T > 08;t%[R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const __,}/|K2  
      { #W=H)6  
      return FuncType::execute(l(t)); ?1/wl;=fm  
    } "?Xb$V7  
=VDtZSa!$^  
    template < typename T1, typename T2 > ;NrU|g/ksX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5\P3JoH:Yg  
      { >[TJ-%V>oR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ih5F\eM  
    } gX *i"Y#  
} ; K7gqF~5x~  
|>AHc_:$$  
rTLo6wI  
同样还可以申明一个binary_op . g95E<bd  
_;`g*Kx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >PK\bLEo  
class binary_op : public Rettype rJ_fg$.<  
  { O=w u0n  
    Left l; [[9XqD]  
Right r; RF.8zea{O`  
public : 9x[|75}l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F5;x>;r  
5K %  
template < typename T > Dh{sVRA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $4*k=+wS  
      { 6?(vXPpT$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k=qb YGK  
    } V61.UEN  
=f{YwtG  
    template < typename T1, typename T2 > U `<?~Bz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !aub@wH3  
      { k->cqtG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \LZVazXD  
    } h$eVhN &Vv  
} ; CNF3".a  
pUXszPf  
jFMf=u&U  
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 a)GT\1q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p[lciWEW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @G;\gJT*  
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。 4P\?vz"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KQ(7%W  
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。。。 W6[# q%o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 kan4P@XVS  
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) lwuslt*E/  
下面是修改过的unary_op 8h| 9;%  
3m9ab"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 49m}~J=*  
class unary_op G*lkVQ6?  
  { ($ l t@j  
Left l; QL4BD93v  
  p+>vX X  
public : rF8n z:8  
d*{NAq'9X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8bIwRVA2\  
nm597WeZp  
template < typename T > 0cBk/x^s  
  struct result_1 ?pJUbZ#J  
  { 8S_v} NUm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  + Y  
} ; 6#rj3^]  
2'6:fr=R  
template < typename T1, typename T2 > ?nya;Z-~Hc  
  struct result_2 ADQ#qA,/  
  { <(U :v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &7CAxU;i3  
} ; m|5yET  
T@ecWRro  
template < typename T1, typename T2 > CkJ\v%JAW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L~])?d  
  { -Ob89Z?2A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }L1 -2  
} &CEZ+\bA  
,`ZIW  
template < typename T > `Ko6;s#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &XnbZ&_  
  { (3>Z NTm  
  return OpClass::execute(lt(t)); aF~ 0\XC  
} s28rj6q  
4x'N#m{p  
} ; ,?Bo x  
#6%9*Rh  
V!Q1o!J  
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 !h "6h  
好啦,现在才真正完美了。 i9FHEu_  
现在在picker里面就可以这么添加了: Nd"4*l;  
"$VqOSo  
template < typename Right > 7Q(5Nlfcz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const P ;#}@/E  
  { E9L)dMZSpj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);   vZQ'  
} HJn  
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。 =h4* ^NJ  
(\Qk XrK  
`n# {}%  
_FET$$>z N  
G:]w UC\  
十. bind CqRG !J  
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。 Q599@5aS  
先来分析一下一段例子 St6U  
j(`L)/|O  
\Ami-<T  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j5,vSh~q;'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U2DE"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pL {h1^O}  
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。 u49v,,WGw  
我们来写个简单的。 bk**% ]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m{/?6h 1  
对于函数对象类的版本: M mjeFv  
5s >UM@})  
template < typename Func > zF6]2Y?k%  
struct functor_trait _oB!-#  
  { ov{  
typedef typename Func::result_type result_type; ZR~ *Yofy  
} ; bN6FhKg|  
对于无参数函数的版本: !18M!8Xea  
iI2 7N'g  
template < typename Ret > [dK5kO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r.5}Q?  
  { Q)\~=/L b  
typedef Ret result_type; =kp-[7  
} ; W?5u O  
对于单参数函数的版本: jXBAo  
!^dvtv`K  
template < typename Ret, typename V1 > _]~gp.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Hoaf3 `n  
  { M(l>^N8W8  
typedef Ret result_type; @O7hY8",  
} ; %<|w:z$vp  
对于双参数函数的版本: |fx*F}1  
[MmOPm}@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > U2=PmS P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;+%(@C51GE  
  { 9V]\,mD=  
typedef Ret result_type; _H:mBk,,  
} ; x \.q zi  
等等。。。 28KS*5S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy : Gp,d*M  
oT5 N_\  
template < typename Func > nu1s  
struct func_return WUQlAsme  
  { 7V6gT}R  
template < typename T > oUMY?[Wp  
  struct result_1 n+db#qAj5  
  { UN7>c0B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1gEeZ\B-&  
} ; TA=VfA B  
K&zp2V  
template < typename T1, typename T2 > Xsvf@/]U  
  struct result_2 -^m]Tb<u  
  { -r%3"C=m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g$c\(isY;  
} ; ,J|8P{ZO  
} ; 86c@Kk7z  
o ]UG*2  
5&WYL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l6^IX0&p  
Byx8`Cx1  
template < typename Func, typename aPicker > q*,g  
class binder_1 1wX0x.4d  
  { [89qg+z  
Func fn; & 5!.!Z3  
aPicker pk; !,f{I5/  
public : w)A@  
3<ikMUq&  
template < typename T > {H FF|Dx  
  struct result_1 E1(2wJ-3"  
  { ;Kq/[$~0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,G,'#]  
} ; >syQDB  
vs3px1Xe#  
template < typename T1, typename T2 > Xr54/.{&@  
  struct result_2 zJE$sB.f  
  { =+K2`=y;WF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a2l\B~n  
} ; 1'q llkT  
1Ner1EKGp  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t{\,vI  
$3aq+w:  
template < typename T > }}AooziH9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A#:5b5R  
  { GfEg][f  
  return fn(pk(t)); "I"(yiKD  
} mK!73<p_  
template < typename T1, typename T2 > 8Vcg30_+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7M~w05tPh  
  { s bf\;_!  
  return fn(pk(t1, t2)); de.!~%D  
} 9$-V/7@)  
} ; m'|{AjH z6  
yDwG,)m 4s  
9EryHV|  
一目了然不是么? < I}O_:%  
最后实现bind ^rz8c+ly  
A"wor\(  
$S~e"ca1  
template < typename Func, typename aPicker > GEr]zMYG[A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <t9#~x#'b  
  { q&.SB`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *], ]E;  
} 7x *]  
;Drt4fOxX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j5lSu~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 [cSoo+Mlx  
tvH{[e$  
十一. phoenix Yb57Xu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fD8A+aA  
_e/>CiN/  
for_each(v.begin(), v.end(), wyqXD.o f  
( joa|5v'  
do_ ^rd]qii"  
[ HtWuZq; w  
  cout << _1 <<   " , " '%&i#Eb  
] wgm?lfX<  
.while_( -- _1), L_Q1:nL-0  
cout << var( " \n " ) F<wwuCbF  
) S^}@X?v  
); mz\d>0F U.  
+we3BE.  
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: ?zwPF;L*  
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 !b<c*J?f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j(Tt-a("z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8 Zy`Z  
C^]y iR-U  
^cO^3=  
template < typename Cond, typename Actor > &M$s@FUY  
class do_while wy3{>A Z(  
  { {}ks[%,_\  
Cond cd; x%kS:!  
Actor act; 9o7E/wP  
public : g0@i[&A@{  
template < typename T > /p| ]*={  
  struct result_1 #`P4s>IL1  
  { 0( fN  
  typedef int result_type; (dO, +~  
} ; $Bd{Y"P@6  
sMh3IL9(*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z2d,J>-  
y"= j[.  
template < typename T > x|/zn<\^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E7E>w#T5  
  { Bor_Kib  
  do a@_.uD  
    { \N1 G5W  
  act(t); <'H^}gQow  
  } Cg NfqT0  
  while (cd(t)); Q5'DV!0aSv  
  return   0 ; aagN-/mgm  
} Qn> 0s  
} ; B9;dX6c  
$Oa} U3  
XBv:$F.>$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Mfjj+P  
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。 ; 2K_u  
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。 `A O_e4D0i  
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。 X)iQ){21V  
下面就是产生这个functor的类: |}paa  
r (Ab+1b  
wJA`e)>  
template < typename Actor > >jU.R;H5  
class do_while_actor 0sW=;R2  
  { 6Zwrk-,A  
Actor act; ^]}UyrOn  
public : @ ]u nqCO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hR" j[  
=}5;rK  
template < typename Cond > Y85M$]e,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w[Ee#Yaj.-  
} ; MKSiOM  
8"R; axeD  
HgJ:Rf]  
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-gg,ttnA  
最后,是那个do_ !kZ9Ox9^  
!P7&{I,e  
4f/2gI1@B  
class do_while_invoker Eh\0gQ=  
  { h?[3{Z^  
public : 5tI4m#y2  
template < typename Actor > 0,*clvH\;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :eqDEmr>  
  { }MAvEaUd  
  return do_while_actor < Actor > (act); !|K~)4%rj  
} K:&FWl.  
} do_; Fl\X&6k  
T-x1jC!B'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FWqnlK#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 42mi 7%f  
最后来说说怎么处理break和continue L<bZVocOb_  
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。 /Y:1zLs%  
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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