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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <U$x')W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $CRu?WUS]'  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 7S}NV7  
UM3}7|  
_-$(=`8|<{  
=YOq0  
  class filler 5$d>:" >  
  { MA6(VII  
public : VMXccT9i!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b<n*wH  
} ; jH({Qc,97  
fX2sjfk  
#Ipi3  
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: Vo"Wr>F  
Z8%?ej`8  
pE,2pT2>  
d)1 d0ES  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); SFv'qDA  
3f@@|vZF  
-U.>K,M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9sJ=Nldq  
Q V)>+6\  
gNUYHNzDM(  
L 4V,y>  
二. 战前分析 ose(#n40  
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。 nm Y_)s  
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`NY^  
aS=-9P;v  
z{`K_s%5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JuQwZ]3ed  
  /* --------------------------------------------- */ 3:C)1q  
vector < int *> vp( 10 ); g[';1}/B4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1-0tG+  
/* --------------------------------------------- */ SMoJKr(:w#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ' Dcj\=8  
/* --------------------------------------------- */ >mJH@,F:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y)vK=,"  
  /* --------------------------------------------- */ <-;/,uu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \Kr8k`f  
/* --------------------------------------------- */ 2*Zk^h=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G%iT L"6  
%e^GfZ  
=gNPS 0H  
l0 =[MXM4  
看了之后,我们可以思考一些问题: }@x!r=O)I  
1._1, _2是什么? mX 3p   
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。 >m]LV}">O  
2._1 = 1是在做什么? ;`Nh@*_  
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。 h?[|1.lJx(  
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。 ~-R%m  
ttOk6-  
G?kK:eV  
三. 动工 MH=7(15R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: P q0 %oz  
.V4-  
)Zf1%h~0r  
0vX4v)-^u  
template < typename T > 7UIf   
class assignment {Y-~7@  
  { `+z^#3l  
T value; A]Bf&+V  
public : 5skxixG  
assignment( const T & v) : value(v) {} m ww<Xm'  
template < typename T2 > vAp<Muj(a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <qg4Rz\c]  
} ; n,U?]mr  
ZDg(D"  
KpA1Ac)T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?4A/?Z]ub  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &AN1xcx\  
B (Ps/  
cbN;Kv?ak}  
*Nm$b+  
  class holder ,qx^D  
  { I4W@t4bZ  
public : !O,Sq/=.  
template < typename T > _%q~K (::  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Jsl2RdI  
  { c {/J.  
  return assignment < T > (t); sUF9_W5z  
} ]{oZn5F  
} ; \yl|*h3  
@- }*cQ4u?  
!_vxbfZO  
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: SE'!j]6jI  
+D@5zq:5  
  static holder _1; \ ?pyax8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  D|)a7_  
OvAhp&k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +$|fUn{  
而不用手动写一个函数对象。 @/F61Ut  
K>dB{w#gS  
/a'1 W/^2  
N0H=;CIQ  
四. 问题分析 V"m S$MN  
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。 #F`A(n  
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。 V(_1q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o:D,,MkSw  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %Yj%0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J91[w?,  
< Hkq  
五. 问题1:一致性 B2e"   
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?| /TyGZ@S>m  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d{"-iw)t  
]I[~0PCSX  
struct holder @(Y!$><Is  
  { TjyL])$  
  // 8 q@Z  
  template < typename T > pZ& ,YX  
T &   operator ()( const T & r) const <%HRs>4  
  { 4b:|>Z-  
  return (T & )r; [ n7>g   
} 7 p{Pmq[  
} ; 7 !$[XD  
0V4B Q:v  
这样的话assignment也必须相应改动: n:,mo}?X  
&^r>Q`u  
template < typename Left, typename Right > OvtE)u l@  
class assignment z Fo11;*D  
  { f<NR6],}  
Left l; f#= c=e-A  
Right r; G 5;6q  
public : ?@ F2Kv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x;17}KV  
template < typename T2 > q0iJy@?A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O\6U2b~  
} ; _dJ(h6%3  
V5 w1ET  
同时,holder的operator=也需要改动: Nob(D'vSr  
$@>0;i ::  
template < typename T > u.gg N=Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const BDT L5N  
  { rW:krx9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); );$99t  
} TaN{xpo  
/8FmPCp}r  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 .\n` 4A1z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +n)n6} S  
T.4&P#a1  
return l(rhs) = r; @1MnJP  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "9wD|wsz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Dwp,d~z  
`7CK;NeT  
template < typename Tp > [d: u(  
class constant_t 0B}4$STOo[  
  { H$KO[mW}  
  const Tp t; +(W1x C0  
public : FJ:^pROpm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w&q[%(G_  
template < typename T > 0NXH449I=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |A%9c.DG.  
  {  lN,?N{6s  
  return t; j]Jgz<  
} FACw;/rW  
} ; Y@UkP+{f=  
j3gDGw;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  !+eH8  
下面就可以修改holder的operator=了 vADiW~^Q^  
Oynb "T&8  
template < typename T > `*C=R  _  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^[M{s(b  
  { gc9R;B1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); E>!=~ 7.  
} bMyld&ga  
F5h/>  
同时也要修改assignment的operator() FSIiw#xzH  
CKYg!\g(:  
template < typename T2 > +0'F@l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fw%`[( hK  
现在代码看起来就很一致了。 !%iHJwS#  
E TT46%Y  
六. 问题2:链式操作 Ld4U  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 UB/> Ro  
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。 M+)a6ge  
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。 1( pHC  
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。 Wg']a/m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lW+mH=  
-(qRC0V  
template < typename T > NRi5 Vp2=  
struct result_1 c-a,__c?hx  
  { CXa[%{[n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; eb62(:=N6  
} ; ?=VvFfv%  
>STtX6h  
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: ]A*}Dem*5  
Q7 BbST+  
template < typename T > fB+L%+mr8  
struct   ref y&/IJst&aq  
  { b;k+N`  
typedef T & reference; !"rPSGK*  
} ; xa>| k>I  
template < typename T > =>jp\A  
struct   ref < T &> J:xGEa t  
  { B,%Vy!o  
typedef T & reference; dY*q[N/pO  
} ; [q <'ty  
kv+%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sV\_DP/l  
G t w>R  
template < typename T > $Ome]+0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2jsbg{QS#_  
  { *FlPGBjJ  
  return l(t) = r(t); "6B7EH  
} $v^hzC  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 -@orIwA&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %TB(E<p`  
I6>J.6luF9  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 .iXN~*+g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R>< g\{G]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8Zv``t61  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g@.$P>Bh  
最后的布局是: y.rN(  
                Add (eHyas %X  
              /   \ @:lM|2:  
            Divide   5 nM,:f)z  
            /   \ O'y8q[2KE  
          _1     3 i+_LKHQN  
似乎一切都解决了?不。 q7R]!zk  
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。 gFDnt  
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。 ]%Q!%uTh  
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: /jbAf]"F;  
?t#wK}d.  
template < typename Right > Ey6R/M)?:y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !l:GrT8J  
Right & rt) const ;nY#/%f  
  { V%Uj\cv  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,_[x|8m  
} ><V*`{bD9)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "M I';6  
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。 A1WUK=P  
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。 F3tps jQ  
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。 d*(aue=  
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。 1b,a3w(:1  
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? e8m,q~%#/  
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: 5>k:PKHL  
@u~S!(7.Wi  
template < class Action > baxZ>KNi  
class picker : public Action nm'l}/Ug  
  { dC11kq qj  
public : _z\/{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /d`"WK,  
  // all the operator overloaded ^^y eC|~N:  
} ; Sg#XcTG  
G7Nw}cVJ)  
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。 zWsr|= [  
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: i\R0+ O{  
ui8 Q2{z  
template < typename Right > Y\|#Lu>B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &C 9hT  
  { 3h@]cWp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .~z'm$s1o  
} 9shf y4?k  
gI+8J.AG=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FG?Mc'r&  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 la!]Y-s)'4  
.[|UNg  
template < typename T >   struct picker_maker SZykG[  
  { iD^,O)b  
typedef picker < constant_t < T >   > result; IwYeKN6s  
} ; rK3kg2H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }^"6:;,  
  { .;#T<S "  
typedef picker < T > result; q=1 N&#R G  
} ; c-LzluWi  
N& _~y|  
下面总的结构就有了: Ni$'# W?t  
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。 Epzg|L1)  
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。 fF Q|dE;cF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 TlG>)Z@/  
至此链式操作完美实现。 N&9o  1_}  
2HbnE&  
e UPa5{P  
七. 问题3 &L o TO+  
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。 g \mE  
[Nyt0l "z  
template < typename T1, typename T2 > 4kOO3[r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #-{<d% qk  
  { U,P_bz*)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); k.J%rRneN  
} ofvR0yV  
UwN Vvo  
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: `L1,JE` q  
C]^Ep  
template < typename T1, typename T2 > i'~-\F!  
struct result_2 xR7ZqTcw  
  { :]3X Ez  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Vl^(K_`(  
} ; !_I1=yi  
spK8^sh  
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? I-#H+\S  
这个差事就留给了holder自己。 F(")ga$r  
    hlVye&;b8  
}=R]<`Sj.j  
template < int Order > \#sD`O  
class holder; ZOK!SBn^?  
template <> 5_yQI D%Sq  
class holder < 1 > 6opin  
  { D9rQ%|}S  
public : *TOdIq&z  
template < typename T > .i0K-B  
  struct result_1 kpOdyn(  
  { hp dI5  
  typedef T & result; A40DbD\^ad  
} ; >e]g T  
template < typename T1, typename T2 > o3WOp80hz  
  struct result_2 ChBf:`e  
  { >P6"-x,["  
  typedef T1 & result; oFk2y^>u  
} ; a~o <>H  
template < typename T > XF`2*:7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P^Hgm  
  { h]7_ N,  
  return (T & )r; c:Ua\$)u3,  
} 2+]5}'M  
template < typename T1, typename T2 > ,EqQU|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "Ih3  
  { HU0.)tD  
  return (T1 & )r1; #G9 W65f  
} sz7*x{E  
} ; d0J /"<  
! j~wAdHk  
template <> DP_b9o \5  
class holder < 2 > Iix,}kzss  
  { r&=ulg  
public : Bfb~<rs[  
template < typename T > ct+F\:e  
  struct result_1 $QbJT`,mr  
  { W'G|sk  
  typedef T & result; c r=Q39{  
} ; gC7!cn  
template < typename T1, typename T2 > `Fqth^RK?p  
  struct result_2 RB>=#03  
  { K)SWM3r  
  typedef T2 & result; #*A'<Zm  
} ; uHbg&eW  
template < typename T > 7H H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~E}kwF  
  { %0\@\fC41  
  return (T & )r; Sv=YI  
} 6@]o,O  
template < typename T1, typename T2 > $q!A1Fgk0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (Tx_`rO4VY  
  { 0aT:Gy;  
  return (T2 & )r2; m:BzIcW<\  
} ]2zM~  
} ; Jv~R/qaaD  
+%5L2/n7  
rzY)vC+ZT  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 aIgexi,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =%_=!%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0nc(2Bi  
hB [bth  
return l(i, j) = r(i, j); vNi;)"&*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^}  {r@F  
*F$@!ByV  
  return ( int & )i; TE`5i~R*  
  return ( int & )j; Va!G4_OT  
最后执行i = j; T CT8OU|  
可见,参数被正确的选择了。 74^v('-2  
Iv6 lE:)  
n"iS[uj,  
<Bo\a3Z  
b'4a;k!rS  
八. 中期总结 a\sK{`|X*  
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: ]($ \7+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2EgvS!"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -TD\?Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }L0 [ Jo:  
(bm^R-SbB  
MqJTRBs%  
EBhdP  
^f[6NYS?  
8Qi)E 1n  
九. 简化 Bzz|2/1y  
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。 &l6@C3N$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $Sc_E:`]  
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: ]m_x;5s $  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9hr7+fW]t  
  +-*/&|^等 2poo@]M/  
2. 返回引用。 n bxY'`8F  
  =,各种复合赋值等 hpf0fU  
3. 返回固定类型。 j_C"O,WS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #7;?Ls  
4. 原样返回。 fz=8"cDR  
  operator, Byq VNz0L  
5. 返回解引用的类型。 H*]Vs=1  
  operator*(单目) cGm3LS6]*  
6. 返回地址。 <zCWLj3  
  operator&(单目) -9vNV:c  
7. 下表访问返回类型。 ?I]AE&4'  
  operator[] [IHo ~   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *iB&tWv  
  operator<<和operator>> P'wo+Tn*  
y`9#zYgqA  
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。 k"#gSCW$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :uo)-9_  
=`x }9|[  
template < typename Left > /mwUDf6x  
struct value_return J4+WF#xI2  
  { "{8j!+]4i  
template < typename T > JuZkE9C,${  
  struct result_1 Mbc&))A  
  { qu^g~"s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !aSj1 2J  
} ; Oj-\  
?Uq"zq  
template < typename T1, typename T2 > pPa]@ z~O  
  struct result_2 HGAi2+&  
  { s(py7{ ^K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'goKYl#1Q  
} ; {|>'(iqH"w  
} ; + yI$4MY  
Muwlehuq  
Cu`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait # fqrZ9:@  
TG;[,oa  
下面我们来剥离functor中的operator() Q z(n41@`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G,>YzjMY`  
\k5"&]I3  
return l(t) op r(t) U!uPf:p2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ma!  
return op l(t) (F^R9G|  
return op l(t1, t2) dC,C[7\  
return l(t) op %GTFub0 F  
return l(t1, t2) op R?u(aY)P  
return l(t)[r(t)] a/ uo)']B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] eL~xS: VT  
'IY?=#xr'`  
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: \ Bj{.jL  
单目: return f(l(t), r(t)); &]YyV.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ck#e54gJX  
双目: return f(l(t)); T1q27I  
return f(l(t1, t2)); $y6 <2w%b  
下面就是f的实现,以operator/为例 U;/2\Ii  
QM8Ic,QFvo  
struct meta_divide R*vQvO%)h  
  { ,c"J[$i$  
template < typename T1, typename T2 > gy@=)R/~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0g30nr)  
  { TC-Vzk G|  
  return t1 / t2; qkKl;Z?Y:  
} Iuz_u2"C  
} ; ~*bfS}F8I  
/[dMw *SRz  
这个工作可以让宏来做: p _[,P7  
FzEs1hpl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9287&+,0r  
template < typename T1, typename T2 > \ {@CQ (  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -+{[.U<1jk  
以后可以直接用 l<XYDb~op  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ntLEk fK{  
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 8\68NG6o  
(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。。。) H?O5 "4a  
6!>p<p"Ns  
XfE0P(sE  
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 %SB4_ r*<  
PwW$=M{\.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z=KDkpV  
class unary_op : public Rettype `E1G9BbU  
  { C jf<,x$  
    Left l; 6HZtdRQF  
public : FB wG3x  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q;bw }4  
Ea S[W?u}  
template < typename T > 2!0tD+B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^+Nd\tp  
      { \t)va:y  
      return FuncType::execute(l(t)); Hy4;i^Ik <  
    } +z nlf-  
F oC $X  
    template < typename T1, typename T2 > |;NfH|43;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *-PjcF}Y  
      { e4Nd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^7 \kvW  
    } @*|VWHR  
} ; g;=VuQuP|  
xI{fd1  
t3<8n;'y:  
同样还可以申明一个binary_op 27N;>   
)qb'tZz/g_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OW#0$%f  
class binary_op : public Rettype 6&0@k^7~  
  { 5@+?{Cl  
    Left l; <[\I`kzq  
Right r; +# 'w} P  
public : d)1gpRp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AE>W$x8P  
Bk\Y v0  
template < typename T > msgR"T3'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o3hgkoF   
      { ;Tr,BfV|Bf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5e. aTW;U  
    } >BO$tbU5b  
|hxiARr4  
    template < typename T1, typename T2 > ld ]*J}cw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :0:Tl/))  
      { %B\x %e ;P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'UhHcMh:  
    } Fn .J tIu  
} ; _|["}M"?  
ss%,  
pWKE`x^  
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 WfaMu| L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9[zxq`qT}+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g>h/|b w4  
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。 2|^@=.4\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pDlrK&;\z  
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。。。 BL 1KM2]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '>t&fzD0  
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) OM0r*<D"!  
下面是修改过的unary_op aGC3&c[Wx  
rs?Dn6:;B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =gI41Y]  
class unary_op OJpfiZ@Q_  
  { R`@T<ob)  
Left l; l+@;f(8}  
  iOg4(SPci  
public : ]uox ^HC  
x3&gB`j-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} GGEM&0*  
iGhvQmd(/*  
template < typename T > e:Y+-C5  
  struct result_1 vQLYWRXiA  
  { x7/Vf,N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Oe;#q  
} ; w"?Q0bhV9y  
*"WP*A\1  
template < typename T1, typename T2 > ywJ [WfCY  
  struct result_2 J-tqEK*  
  { 4+q,[m-$(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :41Y  
} ; 3h:~NL  
jzV"(p!  
template < typename T1, typename T2 > 73rme,   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3[u- LYW  
  { lo>9 \ Po  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); - $<oY88  
} ) n O ^Ay  
}R<t=):  
template < typename T > t9U6\ru  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V?S}%-a  
  { je^VJ&ac  
  return OpClass::execute(lt(t)); qm!cv;}c1  
} Lbrl CB+  
7he,(V  
} ; ^nNY| *  
?@4Mt2Z\  
AB/${RGf+  
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 |K1S(m<F  
好啦,现在才真正完美了。 a6n@   
现在在picker里面就可以这么添加了: > pb}@\;:  
nrKAK^  
template < typename Right > 1"Oe*@`pV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V8 8u -  
  { &zF>5@fM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UDr 1t n  
} ]%D!-[C%1  
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。 Pv5S k8  
F%-@_IsG#  
`f}s<At  
z )hK2JD  
 _C5i\Y)  
十. bind ,WWd%DF)  
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。 }{N#JTmjB#  
先来分析一下一段例子 k_]'?f7Z  
S.`y%t.GP  
IW!x!~e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "<0!S~]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +h"i6`g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "qq$i35x  
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-t_S  
我们来写个简单的。 &D M3/^70  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `3\U9ZH23  
对于函数对象类的版本: I%r7L  
E>QS^)ih  
template < typename Func > S|tA%2z  
struct functor_trait k*;U?C!  
  { f?. VVlD  
typedef typename Func::result_type result_type; KX~ uE6rX  
} ; .t\J @?Z  
对于无参数函数的版本: L;opQ~g  
ra*|HcLD  
template < typename Ret > 6<W^T9}v@/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h>!h|Ma  
  { &6CDIxH{  
typedef Ret result_type; A[m?^vk q  
} ; YaS!YrpI  
对于单参数函数的版本: Q.$8>)  
R?)Yh.vi=t  
template < typename Ret, typename V1 > OE(y$+L3_I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D Z*c.|W  
  { Vwp>:'Pu  
typedef Ret result_type; y/S3ZJY  
} ; ,]0BmlD  
对于双参数函数的版本: <fHHrmZ#/.  
T%%EWa<a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  P s>Y]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  dHx4yFS  
  { [xM&Jdf8  
typedef Ret result_type; ,M`1 k  
} ; #9(+)~irz`  
等等。。。 {D8opepO)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +ZjDTTk  
25Z} .))  
template < typename Func > W]Xwt'ABz  
struct func_return T4:H:  
  { MMrN#&r  
template < typename T > @Pc7$qD%  
  struct result_1 OiA uL:D  
  { $MDmY4\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GCYXDovh  
} ; |e#W;q$v  
^!^M Gzu  
template < typename T1, typename T2 > -sv%A7i  
  struct result_2 r jn:E  
  { 392(N(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UUz{Qm%  
} ; ;V~x[J|x  
} ; olQP>sa  
W>!:K^8]  
dn'|~zf.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Sm {Sq  
VTL_I^p  
template < typename Func, typename aPicker > [H\0 '  
class binder_1 r[ k  
  { <[ dt2)%L>  
Func fn; " TCJT390  
aPicker pk; h(kPf ]0  
public : wclj9&k  
`%[m%Y9h  
template < typename T > On O_7'4 t  
  struct result_1 F/J s K&&  
  { H5d@TB, `  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =4+2y '  
} ; , SUx!o  
3>3t(M |  
template < typename T1, typename T2 > rhOxy Y0  
  struct result_2 U= GJuixy  
  { =W')jKe0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t|V5[n!  
} ; j8Q_s/n  
eptw)S-j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} XC<'m{^(m  
\'g7oV;>cI  
template < typename T > p5rq>&"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 93Gj#Mk  
  { IIMf\JdM  
  return fn(pk(t)); < (9 BO&  
} %ho?KU2j  
template < typename T1, typename T2 > LR.]&(kyd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !_+FuF"@  
  { U7U&^s6`  
  return fn(pk(t1, t2)); *eXs7"H  
} OSuQ7V  
} ; KgYQxEbIW  
IX 6 jb"  
}Uj-R3]}K  
一目了然不是么? CEkf0%YJ  
最后实现bind p);[;S  
eCJtNPd  
<}&J|()  
template < typename Func, typename aPicker > !b0A %1W;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yo_zc<  
  { gZ>&cju  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n=DmdQ}  
} #(}{*d R  
FDF DB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'Kmf6iK>[  
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。 {pXX%>  
c'?EI EP  
十一. phoenix "<egm^Yq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RI'}C`%v  
Z8h;3Ek  
for_each(v.begin(), v.end(), MsIaMW_  
( V`/c#y||  
do_ D)4#AI  
[ n|.eL8lX.<  
  cout << _1 <<   " , " :Id8N~g  
] .+8#&Uy  
.while_( -- _1), ^Q0=Ggh  
cout << var( " \n " ) `:ZaT('h  
) mV}8s]29  
); _o?aO C  
t#f-3zd9  
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: w"kBAi&  
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 X/%!p<}:'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9^sz,auB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |w~*p N0  
WuWOC6^  
xG4 C 6s  
template < typename Cond, typename Actor > 2GigeN|1N  
class do_while x^`P[>  
  { C.u) 2[(  
Cond cd; Tsu\4 cL]  
Actor act; /i!/)]*-  
public : ae0Mf0<#)  
template < typename T > R-iWbLD  
  struct result_1 Sd I>  
  { jv29,46K  
  typedef int result_type; UY *Z`$  
} ; 66W J=? JV  
;l `(1Q/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !*qQ 7  
M_$;"NS+}  
template < typename T > j~in%|^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ p0_I7  
  { 6m(+X M S  
  do |1!OwQax  
    { iH)vLD  
  act(t); Lrt~Q:z2u  
  } j}}as  
  while (cd(t)); oO &%&;[/A  
  return   0 ; %t.\J:WN;  
} e9k$5ps  
} ; S}/ZHo  
Y)S f;  
QUXr#!rPY|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XGnC8Be{4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 h=au`o&CG  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 SrdCLT8  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 "5sUE!)f  
下面就是产生这个functor的类: 44B9JA7u  
[--] ?Dr  
@[$q1Nm  
template < typename Actor > n#P?JyGm1g  
class do_while_actor 5NK yF  
  { }&Xf<6  
Actor act; IQ~EL';<w  
public : Hb$wawy<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J rYL8 1  
cKwmtmwB  
template < typename Cond > nl-tJ.MU"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L6=5]?B=  
} ; 9M[   
uF*tlaV6  
:G<~x8]k0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gHvkr?Cg  
最后,是那个do_ t<p4H^  
XPi5E"  
NQbgk+&wD  
class do_while_invoker Es:oXA  
  { ]MMXpj,9h  
public : RL"hAUs_1  
template < typename Actor > @G>&Gu;5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Oh1a'&  
  { i@YM{FycX  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;ejtP #$  
} j{%'A  
} do_; 8;,(D# p  
`C*psS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \xk8+=/A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3=lQZi<]%  
最后来说说怎么处理break和continue cn$0^7?  
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。 p!LaR.8]  
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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