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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <E2n M,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VQ R E ]  
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, k)3b0T@b  
2_/H,  
lXT+OJF  
>z'T"R/  
  class filler [QwBSq8)  
  { gLDO|ADni  
public : ^P!(* k#T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  JT,[;  
} ; ngt?9i;N  
'?Jz8iu-  
Z|#G+$"QV  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +vr|J:  
gAudL)X  
^)nIf)9}7  
*'-[J2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); We`6# \Z X  
kC_Kb&Q0  
7&hhKEA  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 EXF|; @-"  
zhC#<  
rq#\x{l  
h@2YQgw`  
二. 战前分析 g`Kh&|GU  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ` t6|09e  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 [mcER4]}  
;RW0Dn)Q  
&cpqn2Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _x`oab0@  
  /* --------------------------------------------- */ 8{- *Q(=/  
vector < int *> vp( 10 ); <WiyM[ ep  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D7lRZb  
/* --------------------------------------------- */ TWeup6k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); H5eGl|Z5]^  
/* --------------------------------------------- */ H3xMoSs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u2E}DhV  
  /* --------------------------------------------- */  vWH)W?2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W^,(we  
/* --------------------------------------------- */ 9dO. ,U*`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7~qyz]KkE  
Yq-Vwh/  
{9XN\v=$"*  
?APCDZ^  
看了之后,我们可以思考一些问题: &SW~4{n:  
1._1, _2是什么? pwg\b  
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。 hnnVp_<]  
2._1 = 1是在做什么? 8x`E UJ  
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。 Ods~tM  
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。 c }7gHud  
M:*)l(  
u.@B-Pf[Eo  
三. 动工 x+bC\,q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @@3%lr71   
zq'KX/o  
h:=W`(n5u  
{+^&7JX  
template < typename T > Rn$TYCO  
class assignment ._[uSBR'  
  { Zs|m_O G  
T value; STL+tLJ  
public :  GUps\:ss  
assignment( const T & v) : value(v) {} z7s}-w,  
template < typename T2 > veAdk9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Eh+m|A  
} ; [{q])P;  
tiPZ.a~k  
{U)q)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ou]!@s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q"s]<MtdS  
$ vBFs]h  
\'6%Ld5km  
9>6?tb"f*H  
  class holder ?$6(@>`f&t  
  { ] 1s6=  
public : i<M F8 $  
template < typename T > YJF|J2u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /^9=2~b  
  { ?/fC"MJq?  
  return assignment < T > (t); ,R}9n@JI^Y  
} ncpNesB  
} ; wz{&0-md*'  
S@ @#L  
U E-1p  
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: N (0%C?  
Y?V.O  
  static holder _1; X- j@#Qb  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F):1@.S  
ODxCD%L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eyuQ}R  
而不用手动写一个函数对象。 7 &iav2q  
J|u_45<  
1oI2  
Z4dl'v)9  
四. 问题分析 pwVaSnre`  
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。 39bw,lRPV  
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。 @2~;)*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M Al4g+es  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Eih6?Lpu  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 PU-L,]K  
'3=@UBs  
五. 问题1:一致性 a(AYY<g  
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]mY cu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m>f8RBp]'  
0|| 5 r#  
struct holder 32p9(HQ  
  { ,rX|_4 n*  
  // ~Kt2g\BSok  
  template < typename T > 9vBW CCf  
T &   operator ()( const T & r) const GsoD^mjY  
  {  V*W H  
  return (T & )r; xk7VuS *  
} _Mi*Fvj  
} ; > .K  
lv#L+}T  
这样的话assignment也必须相应改动: ?(Xy 2%v  
HHL7z,%f  
template < typename Left, typename Right > eyy%2> b  
class assignment L\q-Z..  
  { y$9XHubu  
Left l; yeLd,M/I  
Right r; S;tvt/\!Z  
public : _FkH;MGWS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IM_SZs  
template < typename T2 > M%OUkcWCk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ZyV^d3F@$  
} ; 13A~."b  
Zfd `Fu  
同时,holder的operator=也需要改动: X2`n&JE  
oK3PA  
template < typename T > 23X-h#w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const NbK67p:  
  { I:M15  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^sF(IV[>  
} p: u@? k  
l4 YTR4D  
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。 y>c Yw!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y m?uj4I{  
drJUfsxV  
return l(rhs) = r; usw(]CnH  
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。 !O4)Y M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TiKfIv  
LCqWL1  
template < typename Tp > S& F;~  
class constant_t x_- SAyH  
  { t')%; N  
  const Tp t; >VJ"e`  
public : QO %;%p*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,L; y>::1  
template < typename T > nnTiu,2R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A3|X`X  
  { qmtH0I7)  
  return t; 4JL]?75  
} |$[.X3i  
} ; xu@+b~C\  
vBV_aB1{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ah;`0Hz;  
下面就可以修改holder的operator=了 X.AE>fx*h  
(Ft#6oK"  
template < typename T > SqVh\Nn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ' /3\bvZ  
  { _pkmHj(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A27!I+M  
} ^xq)Q?[{  
]'<"qY  
同时也要修改assignment的operator() EME}G42KN  
|N|[E5Cn  
template < typename T2 > - H`, ` #{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } j rg B56LL  
现在代码看起来就很一致了。 OpmPw4?}  
OG^#e+  
六. 问题2:链式操作 1 0tt':  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 = cI> {  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 [x0*x~1B  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 w}U'>fj  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 cRSgP{hy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %F(lq*8X  
?>mpUH  
template < typename T > cK75Chsu  
struct result_1 V=E5pB`Pr  
  { j3fq}>=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B %  
} ; AIw~@*T  
OKnpG*)u=g  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 2 ;Q|h$ n  
jWK>=|)=c  
template < typename T > [ub)`-6 u  
struct   ref 58]t iP"  
  { [jTZxH<  
typedef T & reference; )Mh5q&ow  
} ; {"_V,HmEF+  
template < typename T > ]:Pkh./  
struct   ref < T &> 1n#{c5T  
  { )H{OqZZYD  
typedef T & reference; ;pG5zRe  
} ; <<&SyP  
cUwR6I9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {<Xl57w-Q  
ZFtN~Tg  
template < typename T > h_B  nQZ\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Efu/v<  
  { |9mGX9q  
  return l(t) = r(t); P UC:Pl77  
} ;W3c|5CE  
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。 u+ 8wBb5!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5yf`3vV|3@  
Lt {&v ^y  
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 uf`/-jY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wpOM~!9R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @"afEMd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \o5/, C  
最后的布局是: *a` _,Q{x  
                Add FB O_B  
              /   \ wdRk+  
            Divide   5 >viLvDng  
            /   \ |^O3~!JP(>  
          _1     3 e*39/B0S  
似乎一切都解决了?不。 XXb,*u 3  
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。 AZnFOS  
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。 Rc}#4pM8  
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: 3# idXc  
G$jw#a[L  
template < typename Right > gh% Q9Ni-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T8Ye+eP}  
Right & rt) const q]v{o8:U  
  { 2 '8I/>-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Sv[+~co<l  
} Obc wmL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {mA#'75a#  
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。 M2M&L,/O  
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。 /?S,u,R  
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。 "gt*k#  
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。 c/,B?  
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? u4Z Accj  
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: !lI1jb"  
<\L=F8[  
template < class Action > L F!S`|FF  
class picker : public Action MYUL y2)  
  { muKjeg'b  
public : (~^KXJ{->  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7+m.:~H3}  
  // all the operator overloaded FeJKXYbk<  
} ; ^;;gPhhWV  
Fb^,%K:  
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。 8CRwHDB  
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: F ZfhiIf  
^Fwdi#g  
template < typename Right > 8%;]]{(B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const K# h7{RE  
  { VB~Do?]*k%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3MoVIf1  
} yXro6u?rC  
r?WOum  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8VMD304  
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。 "O%xQ N  
p:Zhg{sF  
template < typename T >   struct picker_maker u7 {R; QKw  
  { KvlLcE~`o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !8o;~PPVl  
} ; 1P/4,D@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > IKnXtydeI}  
  { qhNYQ/uS  
typedef picker < T > result; /z4n?&tM  
} ; 8[u$CTl7a  
SOvo%L@  
下面总的结构就有了: $WbfRyXi7'  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 %Pk@`t(3  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 }M${ _D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 NJ(H$tB@  
至此链式操作完美实现。 YF13&E2`\  
CjU?3Ag  
oTf^-29d  
七. 问题3 |]OI)w*  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ,h'omU7  
'e7;^s  
template < typename T1, typename T2 > 8LlWXeD9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const / KxZ+Ww>v  
  { um$L;-2:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K[9{]$(Z  
} 86~q pN  
_8OSDW*D5t  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 7niI65  
 -to3I  
template < typename T1, typename T2 > ^j7]> I  
struct result_2 "= *   
  { U_5\ FM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E1>zKENN;  
} ; &=l aZxe  
UvVq#<-  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? f/g-b]0  
这个差事就留给了holder自己。 Cx ;n#dn*  
    [K`d?&  
LS4E.Xdn  
template < int Order > .Yxf0y?uv  
class holder; iIU>:)i  
template <> "ax"k0  
class holder < 1 > DZV U!J  
  { oqy}?<SQ  
public : Q5tx\GE  
template < typename T > e`Tssa+  
  struct result_1 O+o_{t\R  
  { ~Q5 i0s%  
  typedef T & result; 8[H)t Kf8  
} ; /@]@Tz@'  
template < typename T1, typename T2 > pAc "Wo(Q  
  struct result_2 GD }i=TK  
  { 3 ~\S]  
  typedef T1 & result; o`\@Yq$.  
} ; (?~*.g!  
template < typename T > [2nPr^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TRQH{O\O  
  { :tBZu%N/N  
  return (T & )r; d ]Mjr2h  
} _~uYNvmg  
template < typename T1, typename T2 > oCuKmK8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G1/  
  { aT PmW]w6  
  return (T1 & )r1; 1#^r5E4  
} n}4Lq^$  
} ; NU!B|l  
O:W4W=K  
template <> d# q8-  
class holder < 2 > &BQ%df<y\  
  { LArfX,x3i  
public : ph=U<D4  
template < typename T > bd3q207>  
  struct result_1 S&;D  
  { |=ljN7]!  
  typedef T & result; 3ypf_]<  
} ; firiYL"=44  
template < typename T1, typename T2 > Be2yS]U  
  struct result_2 BI 0 A0  
  { Qb&gKQtt@  
  typedef T2 & result; F[==vte|  
} ; RTvzS]  
template < typename T > oHkjMqju  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qn~:B7f  
  { Y(P <9 m:  
  return (T & )r; ?K^~(D8(  
} 2^=.jML[  
template < typename T1, typename T2 > nAW`G'V#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]LZ,>v  
  { a1# 'uS9W  
  return (T2 & )r2; ;U$EM+9  
} ]$?\,`  
} ; f)!7/+9>  
%R LGO&  
f2RIOL,  
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> >。 o:Q.XWa@MG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jd?NN:7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {-)*.l=  
]eIV'lP,j/  
return l(i, j) = r(i, j); ~3s\Q%   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =hB0p^a  
7NDjXcuq  
  return ( int & )i; 8S7 YVsDz"  
  return ( int & )j; ouR(l;  
最后执行i = j; 9>HCt*|_8  
可见,参数被正确的选择了。 /V)4B4  
-[.A6W  
\t@4)+s/)  
#[ch?K  
{ aq}Q|?/  
八. 中期总结 g\foBK:GE  
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: k;?E,!{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L64cCP*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X"3Za[9j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor h5.AM?*TNd  
]~-vU{  
,Frdi>7 ~  
)m[dfeqd +  
"=\@ a=  
.>{I S4  
九. 简化 c-hhA%@Wq  
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。 _=;ltO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ug,23  
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: zV"oB9\9O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;#Pc^Yzc1  
  +-*/&|^等 DB;Nr3x  
2. 返回引用。 Jsp>v'Qvq  
  =,各种复合赋值等 %H'*7u2  
3. 返回固定类型。 Q XV8][  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h`b[c.%  
4. 原样返回。 *]RCfHo\=  
  operator, a #4 'X*  
5. 返回解引用的类型。 Seb J}P1x  
  operator*(单目) N_),'2  
6. 返回地址。 Ig M_l=  
  operator&(单目) F(#~.i  
7. 下表访问返回类型。 AV*eGzz`  
  operator[] m5rJY/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wx%TQ!  
  operator<<和operator>> -C<Ni  
bem-T`>'  
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。 7JHS8C<]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Kk_h&by?  
XT0:$0F  
template < typename Left > t?:Q  
struct value_return  V_-{TGKX  
  { $(U}#[Vie  
template < typename T > 7f\@3r  
  struct result_1 A T'P=)F@  
  { zm('\KvT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K?:wX(JYT  
} ; F_&bE@k  
0[T>UEI?  
template < typename T1, typename T2 > WbP*kV{  
  struct result_2 nfbqJ  
  { /)E'%/"A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; du k:: |{F  
} ; KGoHn6jM  
} ; l`A4)8Y@  
Lb} cjI:  
4]/i0\Vbam  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  p3YF  
=ap6IVR  
下面我们来剥离functor中的operator() 3 JR1If  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Lc:DJA  
oK3aW6  
return l(t) op r(t) 78i"3Tm)w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Hz6yy*  
return op l(t) }th^l*g  
return op l(t1, t2) }475c{  
return l(t) op @lnM%  
return l(t1, t2) op x6c#[:R&  
return l(t)[r(t)] <7%4=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Y?>us  
XgmblNp1  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: N2x!RYW  
单目: return f(l(t), r(t)); Vt!<.8&`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,$qqHSd1M  
双目: return f(l(t)); qm&Z_6Pw  
return f(l(t1, t2)); 4/B n9F  
下面就是f的实现,以operator/为例 %g<J"/  
}_{QsPx9  
struct meta_divide (s\":5 C  
  { 0fd\R_"d.  
template < typename T1, typename T2 > 66+y@l1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t9Nu4yl  
  { * (4TasQu  
  return t1 / t2; Y/1,%8n  
} GqrOj++>  
} ; A|esVUo<3^  
9IRvbE~2  
这个工作可以让宏来做: _\tGmME37  
GK/Q]}Q8pZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U8 b1 sz  
template < typename T1, typename T2 > \ J '^xDIZX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *KXg;777  
以后可以直接用 -Jtx9P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6^ DsI  
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 ;I+"MY7D  
(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。。。) b:iZ.I  
MK<VjpP0(  
9A4h?/  
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 @-ma_0cZQ  
joN}N}U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +HK)A%QI  
class unary_op : public Rettype WSY&\8   
  { B !(t<W8cu  
    Left l; ffQ%GV_  
public : BU="BB/[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  yq ?_#r  
_0rHxh7}q  
template < typename T > v^lR]9;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ` tkd1M  
      { ZQ^kS9N i  
      return FuncType::execute(l(t)); $nOd4{s_  
    } F)0I7+lP  
a#0G mK  
    template < typename T1, typename T2 > Qn7l-:`?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1x07ua@(v  
      { .=>T yq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P'Fy,fNg  
    } 4R U1tWQ%  
} ; 8O]U&A@  
4nhe *ip  
#&1Y!kbdd  
同样还可以申明一个binary_op LaE;{jY  
%}=$HwN)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I~R<}volu  
class binary_op : public Rettype w jmZ`UMz  
  { bw7!MAXd  
    Left l; n(Up?_  
Right r; $l&&y?()  
public : ~?}/L'q!b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (/_Q r2KfC  
P#H#@:/3  
template < typename T > gKZ{O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r<oI4px  
      { 6bg+U`&g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0NSn5Hq  
    } $p4aNC  
{zGIQG9  
    template < typename T1, typename T2 > DJE/u qE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wS2iyrIB  
      { >:]fN61#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xQ7n$.?y@  
    } j8os6I  
} ; Ar sMqb  
34C ^vBp  
LIH>IpamN  
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 ucj)t7O   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %6 <Pt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O#7ldF(  
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。 2t { Cpw  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! s8|#sHT  
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。。。 A*pihBo7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F$ .j|C1a  
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) |Z;w k&  
下面是修改过的unary_op $EJ*x$  
|?Q(4(D`*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u,F d[[t  
class unary_op .bl0w"c^qq  
  { +&\TdvNI4  
Left l; l@*/1O)v  
  J'O`3!Oy/  
public : x=B+FIJ  
) Q=G&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Gx ZQ{ \  
*vhm  
template < typename T > 8{+~3@T  
  struct result_1 @sKAsn  
  { 16N8h]l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _3p:q.  
} ; l``1^&K  
FA^x|C=$  
template < typename T1, typename T2 > ~+7yi4(i  
  struct result_2 g}^ /8rW  
  { |/fbU_d  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [/uKo13  
} ; |V 9%@ Y?  
,H[AC}z2X  
template < typename T1, typename T2 > * Kzs(O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @@|E1'c7  
  { M]` Q4\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); G P1>h.J  
} a`pY&xq::  
eZHzo  
template < typename T > <Awx:lw.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0K3FH&.%  
  { ($(1KE  
  return OpClass::execute(lt(t)); *vAOUqX`x  
} o m_&|9B)  
h.=B!wKK  
} ; J|FyY)_  
['km'5uZ^  
Rg[e~##  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug >!)VkDAG  
好啦,现在才真正完美了。 P)ZSxU  
现在在picker里面就可以这么添加了: jZ D\u%  
aJ)5DlfLR  
template < typename Right > V2FE|+R%g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M<$l&%<`G  
  { ` `;$Kr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,Vs:Lle  
} }BogE$tc  
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。 .hJ8K #r  
_SP u`=~K  
^LU[{HZV  
k13/yiv  
+~fu-%,k  
十. bind M.8!BB7\8e  
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。 w|nVK9.  
先来分析一下一段例子 EhFhL4Xdn  
mTP.W#N  
[d&Faa[`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Fcr@Un'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 fd,~Yj$R?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 oM7^h3R  
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。 2mlE;.}8  
我们来写个简单的。 $GO'L2oLwn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^p7(  
对于函数对象类的版本: =hs@W)-O  
PRz oLzr  
template < typename Func > ,xh9,EpBk  
struct functor_trait &vF"I'V  
  { )(L&+DDy  
typedef typename Func::result_type result_type; <@vE 3v;  
} ; ;ZqFrHI M`  
对于无参数函数的版本: AX,Db%`l,  
tJu<#h X  
template < typename Ret > sMS`-,37u  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  yY| .  
  { 3QHZC0AY  
typedef Ret result_type; {PVu3 W  
} ; ,){0y%c#y  
对于单参数函数的版本: $Tur"_`I;  
.E}});l  
template < typename Ret, typename V1 > aXJe"IT.u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Y@4vQm+  
  { XP`kf]9  
typedef Ret result_type; v4zd x)  
} ; 5,c`  
对于双参数函数的版本: u9gr@06  
*"CvB{XF&Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @Hf }PBb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k`AJ$\=  
  { >gSerDH8\  
typedef Ret result_type; ~+np7  
} ; ". 0W8=  
等等。。。 H\k5B_3OU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy piG1&*  
$~YuS_sYg  
template < typename Func > c~'kW`sNV  
struct func_return @iRVY|t/  
  { 1}uDgz^  
template < typename T > z )pV$  
  struct result_1 heKI<[8l  
  { 2$o[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0/ Ht;(  
} ; 'oHR4O*  
_Nn!SE   
template < typename T1, typename T2 > 0l=}v%D  
  struct result_2 EC~t 'v  
  { ;9PM?Iy[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vRq xZN  
} ; DsX>xzM  
} ; ZH(.| NaH  
1;P\mff3Y  
eI}VHBAz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 HIq1/)  
]2(c$R  
template < typename Func, typename aPicker > ??m7xH5u1  
class binder_1 ifs*-f  
  { =eqI]rVj^  
Func fn; g,:N zb  
aPicker pk; CP#79=1  
public : eC$v0Gtq  
F&*M$@u5  
template < typename T > S0+zq<  
  struct result_1 OVyy}1Hx  
  { 88>Uu!M=f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z~(XyaN  
} ; RNdnlD#P  
y2R=%EFh6  
template < typename T1, typename T2 > $P(nh'\  
  struct result_2 ]CZLaID~  
  { vVYduvw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V8yX7yx  
} ; FZnH G;af  
M: "ci;*$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rl%Kn^JJ~  
9>R|k$`  
template < typename T > 6EU4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?i~/gjp  
  { }BJ1#<  
  return fn(pk(t)); 5Mr;6 ]I<  
} :6?&FzD`  
template < typename T1, typename T2 > 3- bcY4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  W6O.E  
  { ikhX5 &e  
  return fn(pk(t1, t2)); ku;nVV  
} l,u{:JC  
} ; V@:=}*E  
 ^qqHq  
?Q)Z..7  
一目了然不是么? winJ@IYW  
最后实现bind C/waH[Yzan  
UWp8I)p!\O  
l _ O~v?  
template < typename Func, typename aPicker > DH9?2)aR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ? SP7vQ/  
  { 9Nu#&_2R  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |V\.[F2Fe  
} *'YNRM\}  
1ckw[0d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;CMC`h9,  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 23$hwr&G\  
|u"R(7N*  
十一. phoenix  #>jH[Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8MeXVhM  
gVU\^KN]  
for_each(v.begin(), v.end(), pMp9 O/u%  
( 3Z:!o$  
do_ htYrv5q=M  
[ -Y=c g;  
  cout << _1 <<   " , " d:pm|C|F  
] % `T5a<  
.while_( -- _1), M3@fc,Ch  
cout << var( " \n " ) 6Y )^)dOi  
) !* Z)[[  
); e K1m(E.=  
pE/3-0;}N  
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: d4>-a^)V  
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 eBTedSM?t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7(8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %C6zXiO"  
'&:x_WwVrO  
8+a<#? ;  
template < typename Cond, typename Actor > yr9A0F0  
class do_while 0nz@O^*g(  
  { bC>>^?U1m  
Cond cd; pt%~,M _  
Actor act;  +wW  
public : _@pf1d$  
template < typename T > kqigFcz!Y  
  struct result_1 &@utAuI  
  { X,EYa>RSy_  
  typedef int result_type; a/<pf\O  
} ; csX*XiDWm  
gQd=0"MV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} d<GG (  
tD7C7m  
template < typename T > cvV?V\1f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3b)T}g  
  { VgsCwJ9w  
  do 2<o[@w  
    { [G[{l$Eit  
  act(t); O|OSE  
  } a^\- }4yR  
  while (cd(t)); P tQ#  
  return   0 ; renmz,dJ,  
} Be>c)90bO_  
} ; O<Sc.@~  
_HHJw""j  
VWA-?%r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2PP-0 E  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 BdB`  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Q`p}X&^a  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 _l!U[{l*d  
下面就是产生这个functor的类: )-?uX.E{  
J%f=A1Q  
},EUcVXk  
template < typename Actor > y)^CDe2xU  
class do_while_actor />^`*e_  
  { -=[o{r`  
Actor act; 6 ,pZRc  
public : N<Z)b!o%u  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7{+Io  
`b#nC[b6|v  
template < typename Cond > X:SzkkVl7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 18p3  
} ; *VC4s`<  
Hu9-<upc&  
 sx(l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 z^!A/a[[!  
最后,是那个do_ j&[3Be'pQ  
J'&B:PZObB  
!/Bw,y ri<  
class do_while_invoker Av v  
  { =Mu'+,dT  
public : ~0[G/A$]  
template < typename Actor > \/'#=q1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X\p`pw$  
  { 3 !>L?  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0(U3~ k6  
} V>>) 7E:Q  
} do_; ]IHD:!Z-=  
+NLQYuN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^{fi^lL=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4-d99|mv  
最后来说说怎么处理break和continue zN)|g  
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。 dW{o+9nw  
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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