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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g/~XCC^F?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 O o8qyW  
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, CMW,slC_3  
G2:%g(  
mi,&0xDe a  
9\JQ7$B  
  class filler SA;#aj}rV  
  { Y?K{(szo ?  
public : xY<{qHcX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }TB(7bbd;  
} ; A+getdr  
2;2}wM[  
,7_4 z]jK  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: h-#1U3d  
LP];x3  
"V& I^YSc>  
|[$~\MU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); x/ *-P b-_  
+4))/` DA  
o0bM=njok  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BU|#e5  
HKDID[d0  
!RW `3  
@? c2)0  
二. 战前分析 _S}A=hK'  
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。 V  ~@^`Gd  
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 . pzC5Ah  
z (?=Iv3  
c;2#,m^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YW/QC'_iC  
  /* --------------------------------------------- */ he(A3{'  
vector < int *> vp( 10 ); 3qL>-%):*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z4X}O {  
/* --------------------------------------------- */ $za8"T*I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -n80 &  
/* --------------------------------------------- */ m908jI_So  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); v'!a\b`9  
  /* --------------------------------------------- */ ^T::-pN*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); iBTYY{-wF  
/* --------------------------------------------- */ S! v(+|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t. ='/`!N  
#S]ER907  
qOih`dla  
q 11IkDa  
看了之后,我们可以思考一些问题: )3Z ^h<"j  
1._1, _2是什么? Ej ".axjT  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Uu 8,@W+  
2._1 = 1是在做什么? #Lv2Zoi>G  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 6 Orum/|h  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 *z*uEcitW  
c2t=_aAIPQ  
Y_woKc*  
三. 动工 G3G#ep~)vC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F8:vDv  
G 0%6ch^%  
%w7u]-tR  
*37uy_EpV  
template < typename T > %h?x!,q Y  
class assignment W\&8au ds  
  { x^4xq#Bb7  
T value; Qx;\USv  
public : }XO K,Hw  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0Z[oKXm1p  
template < typename T2 > FCi U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [I!6PGx  
} ; 2EZb )&Q  
.qMOGbd?  
3b'QLfU&#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m< _S_c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3 @ak<9&  
'u4<BQVV[  
}by;F9&B  
 ks$JP6  
  class holder u/cg|]x&T  
  { q\m2EURco  
public : $,+O9Et  
template < typename T > ),G=s Oo  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  #wL  
  { 'EDda  
  return assignment < T > (t); T}V!`0vKw  
} x=ul&|^7D  
} ; 91 =OF*w  
TT =b79k  
]E\n9X-{  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: F a'k0/_j  
T!Hb{Cg*  
  static holder _1; Og,$ sH}`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Llr>9(|  
&boOtl^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Hemq +]6^  
而不用手动写一个函数对象。 WI?oSE w  
u%w`:v7Yo(  
nqInb:  
v?KC%  
四. 问题分析 \"X!2  
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。 bGc~Wr|  
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。 Vx~,Uex0+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b0lq\9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :<}=e@/~|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >-H {Z{VDd  
:x tXQza"-  
五. 问题1:一致性 ?VP8ycm  
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?| N5a*7EJv+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?OkWe<:4  
sBr_a5QQ#  
struct holder a)wJT`xu  
  { .zi_[  
  //  o4|M0  
  template < typename T > 1oc3$A  
T &   operator ()( const T & r) const |&RU/a  
  { N<~t3/Nm  
  return (T & )r; 28 ?\  
} &l!4mxwr`  
} ; O^oWG&Y;v  
z^'gx@YD*v  
这样的话assignment也必须相应改动: 9I6a"PGDb  
H Z'_r cv  
template < typename Left, typename Right > 0u;4%}pD  
class assignment |Y?H A&  
  { zd @m~V  
Left l; 19w*!FGX  
Right r; 7Zlw^'q$:L  
public : M7pOLP_1jB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WA+iYLx@H  
template < typename T2 > ,yiX# ;j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `$ 6rz  
} ; ~_/(t'9  
vN`klDJgW[  
同时,holder的operator=也需要改动: ibj87K  
vX/T3WV  
template < typename T >  C uB`CI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const I}1NB3>^  
  { wOU_*uY@6'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kM,C3x{A  
} 9[<)WQe6M  
RW<D<5C  
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。 <g"{Wv: h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Y$"O VC  
bbE!qk;hEP  
return l(rhs) = r; U~:-roQ(\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 4 o Fel.o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h&KO<>  
j0oR) du  
template < typename Tp > _h{C_;a[_  
class constant_t sB7# ~p A  
  { Zy`m!]G]80  
  const Tp t; h2G$@8t}I  
public : Q+[n91ey**  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :tV*7S=)  
template < typename T > x(1:s|Uyp{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o~`/_ +  
  { nLXlU*ES  
  return t; fdFo#P  
} `sn^ysp  
} ; 4h|c<-`>t  
pR=@S>!|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z?h~{Mg  
下面就可以修改holder的operator=了 Ayxkv)%:@)  
6^]+[q}3  
template < typename T > !|^|,"A)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const b3=rG(0f  
  { 0XE4<U   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); eA2@Nkw~)  
} %)1y AdG 8  
CsGx@\jN  
同时也要修改assignment的operator() bCRV\myd`  
,E S0NA  
template < typename T2 > C5o#i*|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y]'Z7<U}*E  
现在代码看起来就很一致了。 Va"0>KX  
<^#,_o,!  
六. 问题2:链式操作 ;U/&I3dzV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ag [ZW  
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。 */`ki;\A  
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。 t}r ' k/[  
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。 01t1Z}!y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e"{{ TcNk  
&."iFe  
template < typename T > u^^[Q2LDU}  
struct result_1 BC^ :=  
  { b RFLcM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y%"{I7!A  
} ; DX#Nf""Pw  
<cps2*'  
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: ~Y^+M*   
Sc]B#/~B  
template < typename T > +}Dw3;W}m  
struct   ref xQ7l~O b  
  { |jGf<Bf5  
typedef T & reference; IaSR;/  
} ; <FV1Wz  
template < typename T > 3c-GY:VkLM  
struct   ref < T &> <sb~ ^B  
  { }bb;~  
typedef T & reference; {'7B6  
} ; - YEZ]:"  
b/+u4'"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G/)O@Ugp  
6AAz  
template < typename T > BX`{73sw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D+rxT: d  
  { bQg c8/  
  return l(t) = r(t); t% d Z-Ym  
} 0yk]o5a++  
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。 rD*jp6Cl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (nQ^  
p $S*dr  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ;AG8C#_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y6(Z`lx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u|\1h LXX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3#LlDC_WC  
最后的布局是: %z=le7  
                Add E>6MeO  
              /   \ zVViLUwG  
            Divide   5 KjD/o?JUr  
            /   \ {&&z-^  
          _1     3 ?g_3 [Fk  
似乎一切都解决了?不。 W: z6Koc0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 'TTLo|@"-  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Xr,1&"B&t  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: G<L;4nA)  
yuh *  
template < typename Right > zYH&i6nj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sA+ }TNhq  
Right & rt) const /:cd\A}  
  { g@d*\ P)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {i;r  
} M H|Og84  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #|uCgdi  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 )HEa<P^kJl  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 [:7'?$  
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。 xK>*yV  
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。 3(>B Ke  
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? )*u8/U  
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: `}p0VmD{NE  
7y.kQI?3  
template < class Action > iDpSj!x/_  
class picker : public Action mVj9, q0  
  { * ` JYC  
public : z0 d.J1VW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /4yo`  
  // all the operator overloaded sU=H&D99  
} ; D(~U6SR  
%Tfbsyf%f  
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。 ]=\].% >  
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: H%[eV8  
C"y(5U)d  
template < typename Right > dn& s*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #NQMy:JHD)  
  { .j ?W>F  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,V7nzhA2  
} 0 j^Kgx  
B`EJb71^Xy  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {B~QQMEow  
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。 9=s<Ld  
ko!)s  
template < typename T >   struct picker_maker kXViWOXU^  
  { EfqX y>W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 21n?=[  
} ; v_yw@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t$`r4Lb9/  
  { `~cqAs}6]Q  
typedef picker < T > result; ___~D dq  
} ; Mc)}\{J  
aEB_#1  
下面总的结构就有了: <;lkUU(WT2  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 b]e"1Y)D-  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 VMZMG$C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sWhZby7  
至此链式操作完美实现。 Lw1Yvtn  
82+r^t/.  
!M(xG%M-V  
七. 问题3 8C40%q..  
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。 hWjc<9  
 -uS!\  
template < typename T1, typename T2 > &bS ,hbDt  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <|HV. O/!  
  { h0EEpL|\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #`^}PuQ  
} )+#` CIv  
[+^1.N  
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: p:&8sO!m  
"MeVE#O  
template < typename T1, typename T2 > ,CJWO bn3  
struct result_2 *tA1az-jO  
  { a .#)G[*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :@Pl pF K  
} ; Q3'llOx  
+w`2kv  
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? w?L6!)oiz  
这个差事就留给了holder自己。 b1I]>\  
    #<fRE"v:Q  
p%ki>p )E|  
template < int Order > gt) I(  
class holder; g>%o #P7  
template <> Xg6Jh``  
class holder < 1 > JtE M,tK  
  { G/E+L-N#`  
public : }CSDV9).S  
template < typename T >  1~gnc|?  
  struct result_1 l$KA)xbI  
  { t 9lPb_70  
  typedef T & result; j^*dmX  
} ; <sbu;dQ`  
template < typename T1, typename T2 > )$2QZ qX  
  struct result_2 HZE#Ab*L  
  {  }FROB/  
  typedef T1 & result; r `=I  
} ; '@v\{ l  
template < typename T > @?sRj&w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E:68?IJ  
  { gT. sj d  
  return (T & )r; C[cbbp  
} .^`{1%  
template < typename T1, typename T2 > yX>K/68  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u,ho7ht3(  
  { WCZjXDiwJ  
  return (T1 & )r1; :U|1xgB  
} B`)BZ,#p  
} ; |d2SIyUc  
dFxIF;C>/  
template <> DeVv4D:}@  
class holder < 2 > ),%%$G\  
  { K8|r&`X0  
public : q>_.[+6  
template < typename T > XSB"{H>&  
  struct result_1 6_o*y8s.  
  { 5vQHhwO50k  
  typedef T & result; s[>,X#7 y  
} ; mthA4sz  
template < typename T1, typename T2 > n&4N[Qlv,  
  struct result_2 <dWv?<o  
  { XX TL..  
  typedef T2 & result; K!%+0)A  
} ; #lo6c;*m5  
template < typename T > KfEx"94  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0],r0  
  { NG=-NxEcN  
  return (T & )r; :`#d:.@]o@  
} QO:!p5^:  
template < typename T1, typename T2 > /{J4:N'B>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d'gfQlDny  
  { F~vuM$+d  
  return (T2 & )r2; R_cA:3qc~  
} C3f' {}  
} ; ! I:%0D  
Tk[ $5u*,  
p$c6<'UqH  
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> >。 e)k9dOR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bHnT6Icom  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e2Pcm_Ahv*  
q9K)Xk$LF  
return l(i, j) = r(i, j); qBQ?HLK-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) G$"h&Xy1c  
?4}h&/  
  return ( int & )i; Qy<P463A(l  
  return ( int & )j; wU36sCo  
最后执行i = j; ~vhE|f  
可见,参数被正确的选择了。 p`dU2gV  
y14;%aQN  
6Pnjmw.HV  
1-uxC^u?|#  
76Cl\rV  
八. 中期总结 :S83vE81WK  
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: ~Ffo-Nd-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :RTC!spy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4Z=_,#h4.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >2)OiQ`zg  
 DPxM'7  
r,3DTBe  
?3,:-"(@p  
jOunWv|  
ZQsJL\x[UK  
九. 简化 1=c\Rr9]  
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。 ZU4nc3__  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,-c6dS   
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: OZF rtc+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M)+H{5bt  
  +-*/&|^等 /Iy]DU8  
2. 返回引用。 A`$%SVgFV^  
  =,各种复合赋值等 !Pvf;rNI1T  
3. 返回固定类型。 VcYrK4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ek\ xx  
4. 原样返回。 rU:`*b<  
  operator, /t57!&  
5. 返回解引用的类型。 R?|.pq/Ln  
  operator*(单目) /SR*W5#s  
6. 返回地址。 _Ey9G  
  operator&(单目) [({nj`  
7. 下表访问返回类型。 %N6A+5H  
  operator[] 2#]#sZmk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~$cV: O7  
  operator<<和operator>> Lx1FpHo  
KP^V>9q  
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。 `2WFk8) F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )[6U^j4  
ZY={8T@  
template < typename Left > <?6|.\&  
struct value_return #U4F0BdA  
  { Gr'  CtO  
template < typename T > 1CD+B=pQG  
  struct result_1 34O `@j0-3  
  { nwe* BVp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 85$m[+md  
} ; dr}`H,X"3  
6r0krbN  
template < typename T1, typename T2 > |bHelD|  
  struct result_2 -UEZ#Q  
  { TDKki(o=~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; BLdvyVFx  
} ; ItVWO:x&v  
} ; }O5i/#.lR  
PI)+Jr%L  
(O?.)jEW(.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d#Y^>"|$.  
P>C~ i:4n  
下面我们来剥离functor中的operator() z"L/G  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W~; `WR;.  
Lc,Pom  
return l(t) op r(t) ~9]hV7y5C  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w~A{(- dx  
return op l(t) hGe/ ;@%  
return op l(t1, t2) dJoaCf`w  
return l(t) op ~s*)f.l  
return l(t1, t2) op `Bp.RXsd*  
return l(t)[r(t)] )gIKH{JYL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^WgX Qtn  
Xm}/0g&7  
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: jDfC=a])  
单目: return f(l(t), r(t)); S>6 ~lb8G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L|:`^M+^w  
双目: return f(l(t)); nZyX|SPk  
return f(l(t1, t2)); [Cz-i  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q5`*3h6p=  
kQSy+q  
struct meta_divide /QWvW=F2<  
  { ay ;S4c/_  
template < typename T1, typename T2 > u@UMP@"#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) VcO0sa f`  
  { 61>.vT8P  
  return t1 / t2; )e+>w=t  
} ^z IW+:  
} ; R6.hA_ih  
ci.+pF  
这个工作可以让宏来做: $?Hu#Kn,(  
2B[X,rL.pX  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ jyUjlYAAv`  
template < typename T1, typename T2 > \  :D6 ON"6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m)t;9J5  
以后可以直接用 b9J_1Gl]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )._;~z!  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 z6=Z\P+  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Oi'5ytsES  
_[c0)2h  
=JEv,ZGT3  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 6:[dj*KGmT  
VU(v3^1"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EF[@$j   
class unary_op : public Rettype {_[N<U:QT&  
  { 'Ym9;~(@R  
    Left l; vXf!G`D  
public : feDlH[$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t ;;U}  
|O|V-f{l  
template < typename T > |!3DPA(_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  4iazNl#  
      { w !-gJmX>  
      return FuncType::execute(l(t)); O|{d[eX  
    } F3@phu${  
{OkV%Q<  
    template < typename T1, typename T2 > pYZmz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .+3g*Dv{&  
      { yy^q2P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); '4+ ur`  
    } -hGk?_Nqa/  
} ; 6 l|DU7i  
9k '7832u  
30#s aGV  
同样还可以申明一个binary_op /tx]5`#@7]  
XH4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %+W{iu[|  
class binary_op : public Rettype |^"1{7)  
  { )Xz,j9GzJS  
    Left l; JxdDC^> 0  
Right r; s 8jV(P(O  
public : 7hD>As7`/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _ @NL;w:!  
kzQ+j8.,U  
template < typename T > X; \+<LE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a od-3"7[  
      { |}s*E_/[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b.JuI  
    } VK\X&Y3l  
jKAEm  
    template < typename T1, typename T2 > DZ'P@f)]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {0Yf]FQb-a  
      { y*jp79G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jjB~G^n  
    } h,u, ^ r  
} ; PB\(=  
B[Ku\A6&  
)1J R#  
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 n`B:;2X,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {Qf=G|Ah  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H7&8\ FNa  
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。 FF`T\&u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! by1<[$8r  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Olt?~}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 urs,34h  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .LnGL]/  
下面是修改过的unary_op q.^;!f1  
8?#/o c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rK6l8)o  
class unary_op i4Q@K,$  
  { O'p9u@kc  
Left l; Uou1mZz/  
  #?aPisV X>  
public : mUAi4N  
a8e6H30Sm  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 93 )sk/j  
.]Y$o^mf  
template < typename T > ;C9_?u~#  
  struct result_1 4<w.8rR:A  
  { 6RU~"C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #>("CAB02T  
} ; ~|D Ut   
iJ)_RSFK  
template < typename T1, typename T2 > oj m @t  
  struct result_2 >UTBO|95y  
  { #K_ii)n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !7O+ogL  
} ; T@H ^BGs  
vFzRg5lH  
template < typename T1, typename T2 > ^qvZXb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7FP*oN?  
  { $D~0~gn~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !3c\NbU  
} 1Z/(G1  
13$%,q)  
template < typename T > u OmtyX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cN-?l7  
  { gS!:+G%  
  return OpClass::execute(lt(t)); t9GR69v:?  
} z3{G9Np  
TPQ%L@^ L+  
} ; wv>^0\o  
htO +z7  
Y!aSs3c  
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 kUL' 1!j7  
好啦,现在才真正完美了。 RtkEGxw*^  
现在在picker里面就可以这么添加了: r!|6:G+Q  
WH#1 zv  
template < typename Right > > ym,{EHK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const P[G)sA_"  
  { kf\PioD8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); l?v86k  
} jodIv=C  
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。 #X+JHl  
T8?Ghbn  
0mYXv4 <  
;RZ )  
Di,^%  
十. bind P8OaoPj  
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。 M~Tuj1?  
先来分析一下一段例子 f <Zxz9  
PV.X z0@R  
"=HA Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B {n,t}z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 D=A&+6B@-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 v ,i%Q$  
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。 Si4!R+4w  
我们来写个简单的。 #ZUI)9My@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p#ZCvPE;uH  
对于函数对象类的版本: CCs%%U/=  
$8)+XmsCr  
template < typename Func > ~TF:.8  
struct functor_trait ^2:p|:Bz!l  
  { Y Vt% 0  
typedef typename Func::result_type result_type; OR P\b  
} ; X~b X5b[P  
对于无参数函数的版本: CImWd.W9~  
\Gef \   
template < typename Ret > Y,qI@n<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hk;5w{t}}  
  { }?$F}s-  
typedef Ret result_type; ; }I:\P  
} ; |MTnH/|  
对于单参数函数的版本: >>4qJ%bL  
sU<Wnz\[  
template < typename Ret, typename V1 > }`@vF|2L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h6Ub}(Ov  
  { :^lI`9'*R  
typedef Ret result_type; LRxZcxmy  
} ; i]c!~`  
对于双参数函数的版本: h:))@@7MJ  
,hDW Ps2S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4Co6(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B6+khuG(  
  { +zqn<<9  
typedef Ret result_type; 7uqzm  
} ; A;q9rD,_  
等等。。。 3oj' ytxN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J/`<!$<c  
Y sC>i`n9  
template < typename Func > ,C\i^>=  
struct func_return Gq)]s'r2  
  { DaQ?\uq  
template < typename T > .fqN|[>  
  struct result_1 c1(RuP:S  
  { .|KyNBn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BiLY(1,  
} ; kM l+yli3c  
G<z wv3  
template < typename T1, typename T2 > EmWn%eMN  
  struct result_2 AG nxYV"p  
  { f3l&3hC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zy?|ODM  
} ; 5:[0z5Hww  
} ; [C 7^r3w  
88O8wJN  
]"As1"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 r.=K~A  
l+K'beP  
template < typename Func, typename aPicker > tPWLg),  
class binder_1 c% -Tem'#  
  { jxJ8(sr$  
Func fn; >{n,L6_ t  
aPicker pk; VOsR An/N  
public : IxN9&xa  
='r!g  
template < typename T > f1RWP@iar  
  struct result_1 ;vR4XHl|  
  { 5J.bD)yrP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #6aW9GO  
} ; #<"~~2?  
JPI3[.o  
template < typename T1, typename T2 > BQHVQs   
  struct result_2 mkk6`,ov  
  { dh\'<|\K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G^|:N[>B  
} ; .[KrlfI  
m]0;"jeL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A/$QaB,x  
e`_LEv  
template < typename T > St9?RD{4;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1Faf$J~7|  
  { @Ns Qd_e  
  return fn(pk(t)); w$iX.2|9%u  
} @Sn(lnlB  
template < typename T1, typename T2 >  :A_@,Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vkV0On  
  { a 7 V-C  
  return fn(pk(t1, t2)); 2DDtu[}  
} 'W^YM@  
} ; cxC6n%!;y  
8U"v6S~A%Q  
)T2Caqs2  
一目了然不是么? z6\UGSL  
最后实现bind ;%9|k U  
9!\B6=r y4  
!X#OOqPr=  
template < typename Func, typename aPicker > !;v|'I  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) m4Qh%}9%  
  { <8&au(I,vB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Hyl%mJ  
} .p3,O6y2(F  
3BJ0S.TF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Xza(k  
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。 >Eto( y"q  
K#d`Hyx  
十一. phoenix ;(Or`u]Dr  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: CNyIQ}NJ  
DU'`ewLL7  
for_each(v.begin(), v.end(), CAWNDl4  
( BoWg0*5xb  
do_ dt]-,Y  
[ R4cM%l_#W  
  cout << _1 <<   " , " ~L\z8[<C  
] _4So{~Gf1  
.while_( -- _1), &i6mW8l  
cout << var( " \n " ) $szqy?i 0?  
) 5r|,CQ7o  
); OX!tsARC@  
n5NsmVW\x  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: hd<c&7|G'  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor g-bK|6?yz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4N3R|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !9r$e99R  
$k%2J9O  
7(8;t o6(  
template < typename Cond, typename Actor > <{cQM$ #  
class do_while \'D0'\:vz  
  { @o _}g !9=  
Cond cd; mR:uj2*  
Actor act; =s2*H8]  
public : osAd1<EIC  
template < typename T > f}f9@>.  
  struct result_1 sIGMA$EK  
  { S`0(*A[W*  
  typedef int result_type; Jhhb7uU+  
} ; 7,o7Cf2z  
IfAZn_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9}<ile7^  
<0&*9ZeD  
template < typename T > xF'EiX~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q dBrQC  
  { zKJ#`OhT  
  do IueFx u  
    { )23H1  
  act(t); )~JHgl  
  } *C*U5~Zq7:  
  while (cd(t)); %_W)~Pv{+  
  return   0 ; ucW-I;"  
} kfY}S  
} ; 3$>1FoSk  
VU]`&`~J  
|N7M^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). N +_t-5  
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。 xy[3u?,&s!  
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。 | rtD.,m   
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。 oIzj,v8$  
下面就是产生这个functor的类: y I  
,f'CD{E  
9F;>W ET  
template < typename Actor > 6}Ci>_i4#  
class do_while_actor ag[wdoj  
  { H=vUYz  
Actor act; `0gyr(fES  
public : nT$SfGFj8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} WO>nIo5Y  
D8?Vn"  
template < typename Cond > s$`0yGmQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; D'PI1 0t  
} ; c]o'xd,T8\  
{]@= ijjf  
=K[yT:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [<yaXQxl  
最后,是那个do_ P{>!5|k  
>jLY"  
O-hAFKx  
class do_while_invoker L\"d  
  {  |TH\`U  
public : sBg.u  
template < typename Actor > %pL''R9VF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0znR0%~  
  { _8UU'1d  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'S&zCTX7j  
} wE`]7mA  
} do_; 16(QR-  
AH7}/Rc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7.j?U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E4/Dr}4  
最后来说说怎么处理break和continue 2eY_%Y0  
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。 bwMm#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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