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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KvS G;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 buC{ r,  
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, {g6%(X\r.r  
y`Fw-!'o  
!>tL6+yj  
d9ihhqq3}  
  class filler Bvj0^fSm  
  { 2%1hdA<  
public : rqq1TRg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :k"]5>(^  
} ; Dq xs+  
s2?&!  
L];b< *d  
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: Ac6=(B  
%y@AA>x!  
ysN3  
2 c}E(8e]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Rcv9mj]l  
<3iMRe  
0(I j%Wi,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )jj0^f1!j  
J,G lIv.A  
)0MB9RMk1  
\v{=gK  
二. 战前分析 V~bD)?M  
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。 X]=t>   
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 ;<5q]/IHK  
R]dg_Da  
d-m7 }2c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l:%GH  
  /* --------------------------------------------- */ 0YzpZW"+  
vector < int *> vp( 10 ); V)^+?B)T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +p^u^a  
/* --------------------------------------------- */ neh(<>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "b[5]Y{ U  
/* --------------------------------------------- */ l, wp4 Ll  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5f/`Q   
  /* --------------------------------------------- */ 5xde;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l0] EX>"E  
/* --------------------------------------------- */ 4 :=]<sc,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); DlT{`  
2:R+tn(F  
*I'yH8Fcn  
kT?J5u _o  
看了之后,我们可以思考一些问题: v<;Md-<  
1._1, _2是什么? Jwp7gYZ  
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。 'S~5"6r  
2._1 = 1是在做什么? ~ 1pr~  
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。 (t.Nk[  
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。 x"(KBEK~  
edV\-H5<  
=xrv~  
三. 动工 /=h` L ,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zQA`/&=Y  
H"KCK6  
OB7hlW  
r>\bW)e  
template < typename T > '|4!5)/K  
class assignment 2tLJU  Z1  
  { eQ"E   
T value; h~26WLf.  
public : N7_"H>O$0U  
assignment( const T & v) : value(v) {} S$3JMFA  
template < typename T2 > M;NX:mX9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7.T?#;'3  
} ; C?Ucu]cW  
X.V~SeS  
__@BUK{q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 YP9^Bp{0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9cgU T@a  
zJXplvaL;  
C>~TI,5a3  
/>Nt[o[r  
  class holder uMv1O{  
  { .o8t+X'G  
public : &R siVBA  
template < typename T > q =Il|Nb>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H[UlY?&+  
  { w*!aZ,P  
  return assignment < T > (t); RyNs6  
} I|J/F}@p  
} ; f-d1KNY  
|'.  
uocGbi:V';  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8[>zG2  
W`&hp6Jq  
  static holder _1; L(o15  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e*!kZAf  
V,9cl,z+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3[&Cg  
而不用手动写一个函数对象。 .G^YqJ 4  
+ )?J#g  
fQ98(+6  
Th[dW<  
四. 问题分析 d"NLE'R  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 �{x7,  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 L]Mo;kT<Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *qMY22X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v}(WaO#S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s79r@])=  
y?0nI<}}HK  
五. 问题1:一致性 <1%$Vq  
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?| `-&K~^-cH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Df#l8YK#  
I0a<%;JJW  
struct holder &OBkevg  
  { MW{8VH6+  
  // T>GM%^h,7-  
  template < typename T > XUw/2"D'?  
T &   operator ()( const T & r) const e|9 A716x  
  { c"Sq~X  
  return (T & )r; #[a*rD%m  
} fzA9'i`  
} ; X jX2]  
xKC[=E>z  
这样的话assignment也必须相应改动: yEoV[K8k  
JCaOK2XT;  
template < typename Left, typename Right > 0;ji65  
class assignment C-[1iW'  
  { tl].r|yl  
Left l; ;>YzEo  
Right r; BB'OCN  
public : frQ{iUx  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +MLVbK  
template < typename T2 > :aQt;C6Z>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m6djeOl  
} ; Wm3X[?V  
9,tej  
同时,holder的operator=也需要改动: km40qO@3  
XrPfotj1  
template < typename T > T#)P`q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const A9JdU&  
  { }T$p)"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~,~eoW7  
} k'"%.7$U!  
@R  6@]Dm  
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。 U?=Dg1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9E tz[`|  
-]=@s  
return l(rhs) = r; ((I%'   
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。 N!|wo:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: YF:L)0H'O  
@v B!u[{  
template < typename Tp > 39|MX21k  
class constant_t &I406Z f7y  
  { ;'Nd~:-]  
  const Tp t; QwJyY{O`  
public : d M-%{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9E6R0D}  
template < typename T > 4{l,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3t6 LT  
  { 9I/N4sou  
  return t; 5^KWCS7@  
} OC:T O|S:4  
} ; 3Hm/(C  
7`YEH2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lPJ\-/>$z  
下面就可以修改holder的operator=了 l$'wDhN*  
EyLuO-5  
template < typename T > V/;B3t~f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Wr5V`sM  
  {  {>%&(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~WN:DXn  
} d'I"jZ  
TW>WHCAm  
同时也要修改assignment的operator() *|E[L^  
XS BA$y  
template < typename T2 > uOGw9O-d9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ilva,WFa^  
现在代码看起来就很一致了。 fg{n(TE"8  
X~i<g?]  
六. 问题2:链式操作 hiw|2Y&`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pO.2<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8h4'(yGQQW  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Yir [!{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  0{ [,E.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C{b gkzr  
,'iE;o{Tu  
template < typename T >  gRT00  
struct result_1 8'r[te4,  
  { PJ'E/C)i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Cs ifKHI  
} ; ;]jNk'oa  
%9RF   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: !#" zTj  
 =4!e&o  
template < typename T > C\/L v.  
struct   ref O<;3M'y\  
  { 0,8okA H  
typedef T & reference; |id <=Xf  
} ; j9OG\m  
template < typename T > d&s9t;@=  
struct   ref < T &> O5t[  
  { O s.4)  
typedef T & reference; 4I?^t"  
} ; M {Q;:  
wIBO ^w\J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8Dm%@*B^b  
K:Q<CQ2  
template < typename T > iRi-cQVy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %-e 82J1  
  { ~**.|%Kc  
  return l(t) = r(t); AjgF6[B  
} [=^3n#WW  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 R+,u^;\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KFkoS0M5|  
XNu^`Ha  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 f:.I0 ST  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X/M4!L}\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _OC<[A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *GN# r11d  
最后的布局是: Clb@$,  
                Add 5RpjN: 3  
              /   \ 3gj+%%!G\  
            Divide   5 ;?g6QIN9  
            /   \ ^Zy% fv,  
          _1     3 y {<9]'  
似乎一切都解决了?不。 M_w<m  
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。 `P;s 8~  
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。 7;(UF=4  
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: 3J438M.ka  
yD6[\'%  
template < typename Right > gy9U2Wgf|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _1L![-ac  
Right & rt) const }:*]aL<7_  
  { x*&|0n.D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ziu]'#  
} nSAdCJ;4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wtV#l4  
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。 fCobzDy  
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。 g]yBA7/S"  
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。 fku<,SV$O4  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 4^OY C  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? %lGfAYEM=  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: p >t#@Eu|  
JNUt$h  
template < class Action > zeC RK+-  
class picker : public Action u4%Pca9(=  
  { 6ez<g Uf  
public : M$8^91%4B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} oW Nh@C  
  // all the operator overloaded tWa) _y  
} ; :s6o"VkW  
r[Hc>wBv  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 t; {F%9j{  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 'V=P*#|SR  
=j*$ |X3W  
template < typename Right > Eq\M;aDq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const QM#4uI55B  
  { K$_0 `>[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aC.~&MxFC  
} 9dUravC7  
O ,h;hQZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :| 8M`18lZ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 i`$*T y"x  
I \JGs@I   
template < typename T >   struct picker_maker KOuCHqCfq  
  { Q & K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 28J^DMOW  
} ; ,lA  s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6@0OQb  
  { Fv<F}h?6  
typedef picker < T > result; .KUv( -  
} ; Z%/=|[9i  
}YNR"X9*)/  
下面总的结构就有了: NI [ pp`  
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。 hPePB=  
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。 364`IC( a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9g"2^^wD  
至此链式操作完美实现。 ssxzC4m  
y6, /:qm  
9!}8UALD  
七. 问题3 $!yW_HTx  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 1@1U/ss1  
=i*;VFc  
template < typename T1, typename T2 > ]4]6Qki  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %)I{%~u0  
  { h*$y[}hDuv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); b8SHg^}  
} AKyUfAj3  
a (b#  
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: lqZ5?BD1  
m?fy^>1  
template < typename T1, typename T2 > ZR?yDgL  
struct result_2 )PuFuf(wz  
  { ?>rW>U6:P  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~W+kiTsD?  
} ; j=aI9p  
DLMM/WJg@  
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? uIZ-#q  
这个差事就留给了holder自己。 o`P %&  
    Y M\ K%rk  
zhRB,1iG  
template < int Order > 8a'.ZdqC?  
class holder; ( _)jkI \  
template <> J| bd)0  
class holder < 1 > 1@R Db)<V  
  { d>fkA0G/9!  
public : P} SCF  
template < typename T > 72y0/FJ  
  struct result_1 z>Hgkp8D"  
  { $gy*D7  
  typedef T & result; Qqvihd  
} ; W!&'pg  
template < typename T1, typename T2 > f@DYN!Z_m  
  struct result_2 h=kh@},  
  { `A^"% @j  
  typedef T1 & result; C:C}5<fk x  
} ; DB:+E|vSD  
template < typename T > /.MN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !0@Yplj  
  { U4-g^S[  
  return (T & )r; K]0:?h;%Ld  
} f[a}aZ9)  
template < typename T1, typename T2 > ahOMCZF|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,Pjew%  
  { *q".-u!D[  
  return (T1 & )r1; <|+Ex  
} $yYO_ZBiy  
} ; db6b-Y{   
lfz2~Si5A  
template <> fb8g7H|  
class holder < 2 > s4SG[w!d  
  { 9qz6]-K  
public : af+IP_6 .  
template < typename T > 80/F7q'tn  
  struct result_1 .#Z%1U%P.  
  { e5B Qr$j  
  typedef T & result; ~ga`\% J  
} ; TXk?#G\o  
template < typename T1, typename T2 > &[/w_| b  
  struct result_2 )Es"LP]  
  { Jjv=u   
  typedef T2 & result; M|qteo  
} ; H {k^S\K  
template < typename T > * %M3PTY\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ( ?{MEwHG  
  { Q=T&  
  return (T & )r; RUT,Y4 b  
} FPI;Jx6W'  
template < typename T1, typename T2 > ^[XYFQTL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NchXt6$i9  
  { ?5 cI'  
  return (T2 & )r2; mvZw  
} &n?^$LTPY  
} ; 9 ;Ox;;w  
Upd3-2kr&J  
w1"nffhO  
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> >。 &c%g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g(J&m< I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /)(#{i*  
;Tc`}2  
return l(i, j) = r(i, j); aKuSd3E@#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h{p=WWK  
>ByXB!Wi+  
  return ( int & )i; aZ'Lx:)R  
  return ( int & )j; p2udm!)J  
最后执行i = j; )5U[o0td  
可见,参数被正确的选择了。 Kt|1&Gk  
/_Z652@  
r*_ZJ*h[  
ux3<l+jv^  
.Pw\~X3!  
八. 中期总结 .0O2Qqdg  
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: 3*)ig@e6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  S"$m]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yH*6@P4:0=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ve!fU  
D{d>5P?W  
HnCzbt@  
m"jV}@agX  
) ^3avRsC  
(tGY%oT"  
九. 简化 P(73!DT+  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 oK%K}{`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <xC#@OZ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: z;wELz1L{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hk;7:G  
  +-*/&|^等 (BfgwC)  
2. 返回引用。 /2Bi@syxK  
  =,各种复合赋值等 /E5 5Pec  
3. 返回固定类型。 _}VloiY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )V:]g\t  
4. 原样返回。 i'wAE:Xe  
  operator, g9WGkH F  
5. 返回解引用的类型。 |{ PI102  
  operator*(单目) ['*8IWg  
6. 返回地址。 w{90`  
  operator&(单目) z7Eg5rm|QZ  
7. 下表访问返回类型。 !G}+E2fDA  
  operator[] `o?Ph&p}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1=a>f "cyf  
  operator<<和operator>> +_xOLiu  
YxinE`u~  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 S^<g_ q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L%c0Z@[~  
b2=0}~LK  
template < typename Left > *"r~-&IL  
struct value_return o9S+6@  
  { Kmv+1T0,  
template < typename T > a~!G%})'a  
  struct result_1 -yg?V2  
  { VA%Un,5h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CZt \JW+"  
} ; ;6{@^  
N**g]T 0`  
template < typename T1, typename T2 > ee#): -p  
  struct result_2 fb:j%1WF  
  { /q$,'^.A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (?! ,p^  
} ; P?]aWJ  
} ; ~ Yngkt  
I1>N4R-j  
^T,Gu-2>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H'UR8%  
T,OwM\`.X{  
下面我们来剥离functor中的operator() Uyr3dN%*r  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fiN3xP]V  
d/e|'MPX  
return l(t) op r(t) LJTQaItdqJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) d{de6 `  
return op l(t) )& <=.q  
return op l(t1, t2) w7n373y%  
return l(t) op y tf b$;|  
return l(t1, t2) op \yGsr Bl  
return l(t)[r(t)] !GQ\"Ufs>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] r]Ff{la5  
\Ro^*4B  
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: KyO8A2'U  
单目: return f(l(t), r(t)); $VQtwuYt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =FT98H2*|  
双目: return f(l(t)); n7YEG-J  
return f(l(t1, t2)); {gaai  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?[MsQQd~  
tD Cw-  
struct meta_divide `[YngYw  
  { }O4se"xK  
template < typename T1, typename T2 > Ep4Hqx $  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `O8b1-1q~  
  { eV cANP  
  return t1 / t2; AisN@  
} [J0 v&{)?  
} ; N8`4veVBx'  
q(5+xSg"gK  
这个工作可以让宏来做: P0-Fc@&Y  
x/ :4 {  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :ECi+DxBK  
template < typename T1, typename T2 > \ M8b4NF_&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @v*/R%rv t  
以后可以直接用 5Fm=/o1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `j9$T:`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 m3g2b _;  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `ZaT}# Y  
M#@aB"@J>  
35*\_9/#  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 LN_OD5gZ  
WWZ9._  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VNtPKtx\  
class unary_op : public Rettype ,[nm_^R*\  
  { S-nlr@w8  
    Left l; :9|W#d{o  
public : g3%t8O/M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ro[Y-o5Q0  
Fequm+  
template < typename T > -n? g~(/P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .M4IGOvOS  
      { 5b6s4ZyV  
      return FuncType::execute(l(t)); ,s^<X85gp\  
    } Zzl,gy70  
-)y%~Zn  
    template < typename T1, typename T2 > ib0g3p-Lc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #9LzY  
      { ksjUr1o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jAsO8  
    } t%r :4,  
} ; ?oiKVL"7  
@oG)LT  
~H}en6Rc  
同样还可以申明一个binary_op H_IGFZCh  
)hj|{h7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qYp$fmj  
class binary_op : public Rettype mEuHl>  
  { s2v(=  
    Left l; yO>V/5`  
Right r; WnAd5#G  
public : hD<f3_k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XL}<1- }  
L6i|:D32p  
template < typename T > %E27.$E_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~-F?Mc  
      { 6b Z[Kt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #rYENR[  
    } u; TvS |  
WIh@y2&R  
    template < typename T1, typename T2 > lg1PE7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jll-X\O`-  
      { O hR1Jaed  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G(1 K9{i$  
    } c~dM`2J,  
} ; tO.$+4a  
swpnuuC-  
(5uJZ!m  
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< hQ|p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 } IlP:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]5v:5:H  
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。 #cwCocw  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Nl8 gK{  
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。。。 q?~Rnv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ZcryAm:I  
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) 0D)`2W  
下面是修改过的unary_op <kD#SV%"  
y?N Nz0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > LN!W(n(  
class unary_op mPVE?jnR^0  
  { ?|t/mo|K?  
Left l; -'C!"\%  
  9|!j4DS<  
public : }&G]0hCT!  
IvW@o1Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?G/hJ?3  
+CTmcbyOi  
template < typename T > Ds5N Ap:x  
  struct result_1 ^@}#me@  
  { Eqphd!\#6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; GH3#E*t+[  
} ; < `Z%O<X  
cINHH !v  
template < typename T1, typename T2 > H|+tC=]4IZ  
  struct result_2 5iWe-xQ>  
  { {:Vf0Mhb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TvrwVL)  
} ; Gidkt;lj  
~|) 9RUXr>  
template < typename T1, typename T2 > 4S *,\q]q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !z=pP$81  
  { & QY#3yj=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  ]R Mb,hJ  
} qiNliJ>40E  
\mXqak,y  
template < typename T > }h~'AM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~5t?C<wo  
  { xtJAMo>g  
  return OpClass::execute(lt(t)); _IYY08&(r  
} t>U!Zal"  
gEKO128  
} ; X7e/:._SAH  
sA_X<>vAKJ  
kQ}s/*  
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 +?e}<#vd'?  
好啦,现在才真正完美了。 &LU'.jY  
现在在picker里面就可以这么添加了: jpO38H0)  
IH3FK!>6  
template < typename Right > <-|SIF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I>((o`  
  { VC=6uB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `$9L^Yg,4  
} 31 ] 7z  
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。 4Vx+[8W  
uiK:*[  
!Y%D 9  
>0T3'/k<H  
#^\}xn" [  
十. bind $j !8?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !3KPwI,  
先来分析一下一段例子 z^~U]S3  
.S|-4}G(6  
3LrsWAz'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j_pw^I$C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &HxT41pku  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 WLy7'3@  
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。 B,0+HoP  
我们来写个简单的。 .cw=*<zeg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |Qu_E  
对于函数对象类的版本: `Xqy  
l\U*sro<  
template < typename Func > ;qT5faKB3J  
struct functor_trait `GkRmv*  
  { M+UMR+K  
typedef typename Func::result_type result_type; kh&_#,  
} ; e3rfXhp  
对于无参数函数的版本: R1 qMg+  
td/5Bmj  
template < typename Ret > nCB[4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 36i_D6  
  { ]n1D1  
typedef Ret result_type; 7xR|_+%~K  
} ; Fc{((x s  
对于单参数函数的版本: J=L`]XE  
GG>Y/;^  
template < typename Ret, typename V1 > A[RN-R,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > eH `t \n  
  { %o-jwr}O{  
typedef Ret result_type; 7 NUenCdc  
} ; WFpl1O73  
对于双参数函数的版本: 6)+9G_  
&"O_wd[+:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4I1K vN<A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Znq(R8BMW  
  { +cw{aI`a8  
typedef Ret result_type; U;>B7X;`E4  
} ; > ";%2 u1  
等等。。。 [Z% l.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <mn-=#)  
vF+YgQ1H  
template < typename Func > t*rp3BIG  
struct func_return aKD;1|)  
  { ^s.oZj q  
template < typename T > ec`>KuY  
  struct result_1 8ipW3~-4  
  { z,os MS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9`,,%vdj  
} ; C*]AL/  
,FS?"Ni  
template < typename T1, typename T2 > T*p|'Q`  
  struct result_2 _dY:)%[]  
  { o8mo=V4j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $;ch82UiX  
} ; HWOek"}Z[  
} ; kEx8+2s=M  
\c FAxL(  
i~ROQMN1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 taBO4LV  
3lyQn "  
template < typename Func, typename aPicker > _i.({s&_9  
class binder_1 I@+lFG   
  { ,$o-C&nC  
Func fn; _4~k3%w\`l  
aPicker pk; gnYnL8l`J  
public : e=-YP8l  
j5'.P~  
template < typename T > 2;O  c^  
  struct result_1 T?Z OHH8  
  { Bac?'ypm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _RgxKp/d  
} ; `$f\ %  
%d ZM9I0  
template < typename T1, typename T2 > JPHUmv6  
  struct result_2 E#8J+7  
  { .!!79 6hS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q^u6f?B  
} ; -.^@9 a>  
?V.ig  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W6h NJb  
'wegipK~R  
template < typename T > [p2g_bI8yK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q1K"%  
  { B<rPvM7a  
  return fn(pk(t)); rrW! X q  
} 1g+LF[*-~  
template < typename T1, typename T2 > q`h7H][(A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ry z /rf  
  { #^"hqNwA  
  return fn(pk(t1, t2)); (}VuiNY<3  
} U[blq M  
} ; @F>[DW]O  
nm<L&11  
p, !1 3X  
一目了然不是么? #}nBS-+  
最后实现bind J!ln=h  
|Tj`qJGVw  
@+[Y0_  
template < typename Func, typename aPicker > 3AX?B~s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2#,8evH  
  { =mDy@%yx!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IJ+O),'  
} ~:R4))qpg  
-t;?P2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \CP*i_:"  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Oz_b3r  
B/kcb(5v  
十一. phoenix &3!i@2d;3f  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Xcs8zT  
 gvvFU,2  
for_each(v.begin(), v.end(), PEMxoe<+  
( bkJwPs  
do_ x(exx )w  
[ o}5'v^"6,  
  cout << _1 <<   " , " TG""eC!E  
] >\N$>"~a  
.while_( -- _1), wY."Lw> 6  
cout << var( " \n " ) [~zE,!  
) ju @%A@s  
); H@VBP Q}Q  
Y j ,9V],  
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: &Z;Eu'ia  
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%vP~vy_}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >b[4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: KFCQYdI`d  
tyBg7dP  
F(0pru4u  
template < typename Cond, typename Actor > a,en8+r ]  
class do_while #c8"  
  { C?_t8G./_  
Cond cd; Pl`Bd0  
Actor act; W$x K^}  
public : >KH(nc$  
template < typename T > !XG/,)A  
  struct result_1 { &6l\|  
  { V}3~7(   
  typedef int result_type; 6%Cna0x:&  
} ; $~;6hnr m  
_R>s5|_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?STI8AdO  
*,Aa9wa{  
template < typename T > fSgGQ D4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0  /D5  
  { IJL^dXCu  
  do [kU[}FT  
    { 7KYF16A4  
  act(t); uWM4O@Qn)d  
  } g[uE@Gaj&  
  while (cd(t)); x<)!$cg  
  return   0 ; see'!CjVo2  
} dNS9<8JX  
} ; R[2[[M  
RMs1{64:  
A `H]q5d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z=1,<ydKV  
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。 r&LCoe'\{i  
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。 3l41r[\  
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。 c qU$gKT  
下面就是产生这个functor的类: 1bFEx_  
GtGyY0  
k_.j%  
template < typename Actor > tL|L"t_5x  
class do_while_actor p]J]<QaZD  
  { Cys/1DkE  
Actor act; u8$~N$L  
public : PhI{3B/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .*clY  
42H#n]Y  
template < typename Cond > -qr:c9\px  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'p{Y{ $Q  
} ; E!oJ0*@  
o 2$<>1^  
d<^6hF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8?]%Q i   
最后,是那个do_ =-#iXP@  
_cnrGi}T  
1&x0+~G  
class do_while_invoker %'p|JS  
  { ,m_&eF  
public : &Funao>  
template < typename Actor > ,YzC)(-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :5qqu{GL  
  { e>s.mH6A  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^AC+nko*  
} NJz*N%VWD  
} do_; WA)lk>(+  
\&|w;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? vb4G_X0S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q@=#`746e  
最后来说说怎么处理break和continue !15@M|,OL  
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。 !IrKou)/_  
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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