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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &3SQVOW ~T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 G8y:f%I!b  
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, 1q])"l"<  
Q!%4Iq%jr  
5w\>Whbd  
39|4)1e  
  class filler b>B.3E\Pc  
  { N6"b Ox J(  
public : {c'2{`px 5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vgc #IEx@  
} ; B>hC8^.S|w  
F ;o ^.  
z"b}V01F#  
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: oA^aT:o +  
SIBNU3;DL  
bOt6q/f  
oJcDs-!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .o(XnY)cgJ  
C6=P(%y  
_Ra$"j  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Vt {uG  
'w?*4H  
k* ayzg3F>  
lzQmD/i*  
二. 战前分析 . C g2Y  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 6^vMJ82U  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 JF%eC}[d  
I.[2-~yf  
&i&k 4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QJL%J  
  /* --------------------------------------------- */ DS@ZE Q`F  
vector < int *> vp( 10 ); lG\6z"K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tSr.0'CE  
/* --------------------------------------------- */ )%4%Uo_Xm  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6*] g)m  
/* --------------------------------------------- */ -R^OYgF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Svs!C+:le  
  /* --------------------------------------------- */ ?R  4sH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =*VKp{5=  
/* --------------------------------------------- */ p[Pa(a,B7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {bxTODt@  
}klET   
J YA  
 k3[%pS  
看了之后,我们可以思考一些问题: +1Qa7 \  
1._1, _2是什么? 5J d7<AO_  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 EJM6TI"  
2._1 = 1是在做什么? gWxpGW^eZ~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 MZyzc{c,  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,t`u3ykh  
Y:GSjq  
VJK?"mX  
三. 动工 :^c ' P<HM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #J 1vN]g  
FKTdQg|NZ  
J}Q4.1WG$  
*hhPCYOm  
template < typename T > LL|uMe"Jb  
class assignment qSB]Zm<  
  { w4m -DR5  
T value; 'W!N1W@  
public : 8oM]gW;J~  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?-40bb  
template < typename T2 > |\yVnk!c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9n#Q1Xq  
} ; q .[hwm  
%^e~;i=2  
[0M2`x4`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4fK(<2i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment > 3<P^-9L  
,/d R  
CdxEY  
4eZ  
  class holder &d"c6il[  
  { L/2{}l>D  
public : T=/GFg'  
template < typename T > qb^jcy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]g#ur@Y%  
  { |'w_5?|4  
  return assignment < T > (t); S,9}p 1  
} 8<,b5  
} ; PNm WZW*  
>EVlMt27'  
c4]/{!4 Q  
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: "A_,Ga  
]2^tV.^S^  
  static holder _1; e,Ih7-=Er,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +Dg%ec  
XCQS_'D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0* G5Vd  
而不用手动写一个函数对象。 !1i(6?~#4  
9.<dS  
c$X0C&m  
BXNt@%  
四. 问题分析 >d.o1<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ``%uq)G=D  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 AJ0qq  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Oeua<,]Z~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4WK@ap-~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BUH~aV  
KmuE#Ia  
五. 问题1:一致性 ~Wh} W((L  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| qo1eHn4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6XVr-ef  
[iJU{W  
struct holder 5hNjJqu  
  { 1J}i :i&  
  // )_*<uSl  
  template < typename T > d2b  L_  
T &   operator ()( const T & r) const +UzFHiGy#  
  { ]SNA2?q  
  return (T & )r; ZTCzD8  
} d3A= (/>D  
} ; cR; zNS  
5k0r{^#M  
这样的话assignment也必须相应改动: W$&kOdD!$  
/u9Md3q*'  
template < typename Left, typename Right > x/nlIoT  
class assignment f1c Q*#2~  
  { %s.hqr,I  
Left l; Ql1HaC/5)-  
Right r; /:]`TlAb,  
public : k+X=8()k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =[wVRQ?  
template < typename T2 > wzX 1!?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } RX-qL,dc  
} ; UQGOCP_  
"][MCVYP  
同时,holder的operator=也需要改动: UjmBLXz@T  
oY!nM%z/  
template < typename T > 44H#8kV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 13oR-Stj|  
  { nC^|83  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); V^ O dTM  
} owClnp9K  
j, SOL9yg  
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。 (kpn"]^'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zYf `o0U  
y`"b%P)+T  
return l(rhs) = r; !olvP*c"  
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。 Yjv[rH5v  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f wN  
ahagt9[,:F  
template < typename Tp > (!h%) _?.l  
class constant_t sOc<'):TK  
  { 7U#`^Q}  
  const Tp t; L2s)B  
public : }}a<!L,{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @\[UZVmBw  
template < typename T > ld~8g,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 19)fN-0Z  
  { liEb(<$a  
  return t; DlB"o.  
} hZ0p /Bdv  
} ; FA 1E`AdU  
LOY+^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U#oe8(?#  
下面就可以修改holder的operator=了 R} nY8zE  
;Qpp`  
template < typename T > S~WsGLF s  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [ m*=Q  
  { n\v\<mVTb7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :Jp$_T&E  
} z7+y{-{Z  
#(o 'G4T  
同时也要修改assignment的operator() !!Tk'=t9"3  
0 S3~IeJ  
template < typename T2 > Ndj9B|s_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7g(,$5  
现在代码看起来就很一致了。 ;6N@raP7  
9*!C|gC9Ia  
六. 问题2:链式操作 <v<TsEI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nQ\ +Za==  
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。 lQs|B '  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 bP;cDQ(g  
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。 8i!~w 7z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uq;,h46ki  
H \ $04vkR  
template < typename T > F(E3U'G  
struct result_1 ,|?-\?I  
  { 9moenkL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }8E//$J  
} ; ?}*A/-Hx0U  
'T54k  
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: Y21,!$4gb  
5TlPs_o  
template < typename T > '>:mEXK}w  
struct   ref sa\v9  
  { xwxMVp`|o  
typedef T & reference; yb BLBJb  
} ; XcJ'w  
template < typename T > }Sa2s&[<  
struct   ref < T &> ?9qA"5  
  { J~z;sTR  
typedef T & reference; Ya] qo]  
} ; YH`/;H=$G/  
zn5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4kO[|~#  
9OB[ig  
template < typename T > =~YmM<L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $rf4h]&<  
  { dbGW`_zQ4  
  return l(t) = r(t); }?B=R#5  
} \nV|Y=5  
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。 t5h]]TOz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ['pk/h  
X<s']C9c  
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 2-821Sf#h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \(_FGa4j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <Vp7G%"'W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 jqHg'Fq  
最后的布局是: X#mm Z;P  
                Add Z(AI]wk3<  
              /   \ 11}fPWK  
            Divide   5 .?b2Bd!MC  
            /   \ Oqzz9+  
          _1     3 ~o`I[-g)  
似乎一切都解决了?不。 -ecP@,  
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。 6L~@jg~0A[  
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。 \RZFq<6>  
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: HxJKS*H;  
^=Rqa \;  
template < typename Right > 0 1[LPN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _xign 3  
Right & rt) const #ej^K |Qx  
  { FKflN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yn<z!z%mz  
} H<|I&nV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 eW)(u$C|qL  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 KU[eY}   
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 6~\z]LZ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 uf,4GPo,  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 N$J)Ow  
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? a#W:SgE?Y  
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: wL,b.]  
}*l V  
template < class Action > ~I6Er6$C^  
class picker : public Action >jAr9Blz]  
  { )F 6#n&2  
public : /=4P< &J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yG58?5\9  
  // all the operator overloaded #5O'XH5_  
} ; V%&t'H{  
-CW&!oW  
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。 Xg.'<.!g0  
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: /E(H`;DG  
2XrPgq'  
template < typename Right > "Iu[)O%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $DC*&hqpt  
  { BM{GSX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ")7,ZN;  
} L f[>U  
{e[S?1t=l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [@[!esC  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !o &+  
k%#`{#n i  
template < typename T >   struct picker_maker O!='U!X@P  
  { xbrxh-gV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ay<'Z6`  
} ; m` cw:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dz.]5R  
  { iC&=-$vu  
typedef picker < T > result; HTI1eLZ2  
} ; .z+?b8Q\  
%*P59%  
下面总的结构就有了: IjN3 jU  
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。 ';??0M  
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。 1Nx.aji  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 vTjgW?9  
至此链式操作完美实现。 R|H9AM ~E  
0Mt2Rg}  
OlhfBu)~  
七. 问题3 PRl\W:_t  
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。 +O3zeL  
=25q Y"Mf  
template < typename T1, typename T2 > 6cSMKbgZJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zfL$z,zgf  
  { (,Yb]/O*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ws tI8">  
} I#@iA!  
#(h~l> r  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: )eGGA6G  
0"o<( 1  
template < typename T1, typename T2 > H ~1laV  
struct result_2 >b,o yM  
  { ([UuO}m-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; JY0t Hs  
} ; Y+<C[Fiq  
(w]w 2&Y D  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? FQB)rxP  
这个差事就留给了holder自己。 0IBVR,q  
    :gY$/1SYD  
zB\g'F/  
template < int Order > V4qHaG  
class holder; k);z}`7  
template <> y&9S+  
class holder < 1 > &T]+g8''  
  { j>eL&.d  
public : rB?u.jn0T  
template < typename T > #NNj#  
  struct result_1 rui}a=rs  
  { 3/:O8H  
  typedef T & result; ?+GbPG~  
} ; - t4"BD  
template < typename T1, typename T2 >  ?1r@r  
  struct result_2 PqPLy  
  { qyUcjc%[  
  typedef T1 & result; |`s}PcV  
} ; MTb}um.($  
template < typename T > *x`z5_yfO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2iI"|k9M  
  { dJ?VN!B0  
  return (T & )r; CB_(9T72H  
} VbM5]UT/  
template < typename T1, typename T2 > yt>Pf <AI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `NXyzT`:K  
  { p1v:X?  
  return (T1 & )r1; _XXK1H x  
} kR^7Z7+#*  
} ; Jkpw8E7  
kBIF[.v(\  
template <> ce2d)FG}e  
class holder < 2 > i0-!!  
  { vbqI$F[s  
public : )g:UH Ns  
template < typename T > z:u`W#Rf  
  struct result_1 Ou2H~3^PL  
  { #H O\I7m  
  typedef T & result; Lj*F KP\{  
} ; P)1@HDN==  
template < typename T1, typename T2 > -/x +M-X#  
  struct result_2 |GK [I  
  { edGV[=]F  
  typedef T2 & result; aU^>kRGc  
} ; l]WV?^*  
template < typename T > C$*`c6R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?[RG8,B  
  { QIi*'21a+  
  return (T & )r; n/$BdFH  
} U%oI*  
template < typename T1, typename T2 > *!Am6\+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4bAgbx-^  
  { &=HM}h  
  return (T2 & )r2; KNY<"b  
} rFx2 S  
} ; X'k w5P!sq  
dC(6s=4  
.Z_U]_(  
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> >。 .&sguAyG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: am%qlN<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4 T^M@+&|  
n:*+pL;  
return l(i, j) = r(i, j); jb7=1OPD_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,1~Zqprn  
#jZ:Ex  
  return ( int & )i; HhqqJEp0  
  return ( int & )j; $35Oyd3s<  
最后执行i = j; $hKgTf?  
可见,参数被正确的选择了。 RLKO0 #  
a@8knJ|  
hA@X;Mh^w  
z 9D2,N.  
M  j5C0P(  
八. 中期总结 9&d BL0  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: R=e`QMq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &Mc mA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :lE7v~!Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Yt#($}p  
}K*ri  
~(Tz <  
'@fk(~|  
PN'8"8`{  
78.sf{I  
九. 简化 JHQ8o5bEQp  
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。 ?DRC! 9o^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 TWs|lhC7!  
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: :w];N|48s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 kqyMrZ#  
  +-*/&|^等 t =*K?'ly  
2. 返回引用。 c^bA]l^a  
  =,各种复合赋值等 8odVdivh  
3. 返回固定类型。 HhpP}9P;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;=7z!:)  
4. 原样返回。 r[,KE.^6~#  
  operator, I}q-J~s  
5. 返回解引用的类型。 R80R{Ze  
  operator*(单目) xv*mK1e  
6. 返回地址。 jqLyX  
  operator&(单目) }UO,R~q~  
7. 下表访问返回类型。 6 %=BYDF  
  operator[] wH`@r?&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7d<v\=J}  
  operator<<和operator>> T9$U./69-L  
gON6jnDO  
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。 $e_ps~{7$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p']AXJ`Z  
F#PJ+W*h  
template < typename Left > 6,7omYof  
struct value_return MvW>ktkU  
  { KF'M4P  
template < typename T > N<{ `n;  
  struct result_1 g\l;>  
  { l<HRD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6+FON$8  
} ; O`u!P\  
<oO,CXF  
template < typename T1, typename T2 > S?{5DxilO  
  struct result_2 WAa?$"U2  
  { c`+ITNV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &8pXkD#A  
} ; W<4\4  
} ; ZFON]$Zk  
Lm?*p>\Q  
H6I #Xj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bxN;"{>Xz  
2tv40(M:<  
下面我们来剥离functor中的operator() Q#N+5<]J)#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Kzb@JBIF  
64lEB>VNm  
return l(t) op r(t) nADd,|xD3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @NIypi$T  
return op l(t) T]W -g  
return op l(t1, t2) 2X*<Fma3C  
return l(t) op V.#8-?z  
return l(t1, t2) op FT;JYkO  
return l(t)[r(t)] p5l$On  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !_) ^bRd  
3~Ln:4[6ID  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: w#T,g9  
单目: return f(l(t), r(t)); qJA.+q.e$e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f 99PwE(=  
双目: return f(l(t)); t {"iIz_S  
return f(l(t1, t2)); kKM%    
下面就是f的实现,以operator/为例 d mz3O(]$  
\zU5G#LQ  
struct meta_divide }^[@m#  
  { \2pFFVT  
template < typename T1, typename T2 > A232"p_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E5 oD|'=WA  
  { =LxmzQO#  
  return t1 / t2; }NCvaO  
} W~3tQ!  
} ; K]8wW;N4  
l*Ei7 |Z  
这个工作可以让宏来做: <&:&qn gg  
pXv[]v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ YSo7~^1W"  
template < typename T1, typename T2 > \  ~C/KA6H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >8fH5  
以后可以直接用 fR4l4 GU?)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o2d~  
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 5Kj4!Ai  
(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。。。) k{jw%a<Sc  
':D&c  
_a$DY ,;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 VtiqAh}4  
O/9%"m:i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WG !t!1p  
class unary_op : public Rettype ]t)M}^w  
  { *g4Cy 8$  
    Left l; ]A$^ l,  
public : Treh{s  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e[mhbFf-  
,'CWt]OS'  
template < typename T > 7&V^BW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M#]|$\v(  
      { J xm9@,  
      return FuncType::execute(l(t)); 9C}aX}`  
    } /Jf`x>eiH  
s9kLB.  
    template < typename T1, typename T2 > t"/"Ge#a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3 9{"T0  
      { ?lDcaI>+n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); KHecc/,,S  
    } CKt|c!3 7  
} ; &rztC]jF  
8o7]XZE=)  
I49l2>  
同样还可以申明一个binary_op h2"|tTm,a  
K= Z]#bm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MIlCUk  
class binary_op : public Rettype MAe<.DHY  
  { 7s8<FyFsjd  
    Left l; E[3FdX8  
Right r; w}W@M,.^  
public : iCnUnR{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I0w@S7  
#EmffVtY  
template < typename T > mE^tzyh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nKjeH@&#  
      { VyoE5o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B2G5h baA  
    } ?$J7%I@  
L_U3*#Zdz7  
    template < typename T1, typename T2 > 2&gVZz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l0caP(  
      { }^pQbFku  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cCh0?g7nV  
    } ~w1{zxs  
} ; s0)qlm*  
W"-EC`nP  
sm2p$3v  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 qX p,d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 V5yxQb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g<2lPH  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 //X e*0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^p"4)6p-W  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3{Ek-{ 9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v?YdLR  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) us\%BxxI9  
下面是修改过的unary_op mEB2RLCM  
z;bH<cQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > HzD>-f  
class unary_op .#=j <&  
  { V@#*``M,3  
Left l; *xX( !t'  
  mJ8{lXq3!  
public : 4f4 i1i:  
r^w\9a_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P Pwxk;  
8 zQ_xE  
template < typename T > fa!3/X+  
  struct result_1 +A8=R%&b)[  
  { tC2 )j7@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]z-']R;  
} ; 9RG\UbX)^|  
Bs+c2R  
template < typename T1, typename T2 > H$~M`Y9I~  
  struct result_2 ~vW)1XnK  
  { jIAW-hc]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S2J#b"Y  
} ; j~,h )C/ v  
c;c:Ea5  
template < typename T1, typename T2 > ]j& FbP)3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +(;8@"u  
  { k~0#'I9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \We"?1^  
} 98ca[.ui  
6#E]zmXO2  
template < typename T > K#GXpj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |7rR99  
  { P['X<Xt8  
  return OpClass::execute(lt(t)); O24Jj\"  
} b7,  
.cw!ls7d  
} ; OOCQsoN  
;EK(b  
:fxWz%t  
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 iKg75%;t  
好啦,现在才真正完美了。 = y?#^  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~_ *H)|  
LWD.  
template < typename Right > V3## B}2[Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const uVN.=  
  { 8ou e-:/a  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t Y{; U#9  
} M6# \na  
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。 'b8R#R\P  
KuA>"X  
6dF$?I&  
D ~Z=0yD  
[!^cd%l  
十. bind ows^W8-w  
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。 $np=eT)  
先来分析一下一段例子 SV&kWbS  
doLkrEm&  
<#>Oy&E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?p(kh^z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z,3 CC \  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <lFdexH"T  
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。 W3^.5I  
我们来写个简单的。 |,3l`o k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:   7krh4  
对于函数对象类的版本: EY]a6@;  
QO@6VY@  
template < typename Func >  for {  
struct functor_trait sN-oEqS  
  { ]5N zK=2{  
typedef typename Func::result_type result_type; X&s7% ]n+  
} ; 3 :UA<&=s  
对于无参数函数的版本: U M@naU  
q'.;W@m  
template < typename Ret > M2dmG<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i!L;? `F{  
  { Fqo&3+J4  
typedef Ret result_type; P 4QkY#v  
} ; lDC}HC  
对于单参数函数的版本: 82|q7*M*.  
zwnw'  
template < typename Ret, typename V1 > Oo kxg *!5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i-,'.w  
  { pzg&/m&F`  
typedef Ret result_type; u^l*5F%DK  
} ; 7gm:ZS   
对于双参数函数的版本: z`OkHX*+2|  
ZY)%U*jWU  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > AQe!Sqg'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  [@<G+j  
  { rhIGOk1k  
typedef Ret result_type; [.a;L">  
} ; -Un=T X  
等等。。。 847 R   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z>|)ieL  
*="m3:c'J  
template < typename Func > 8[~~gYl  
struct func_return jXWNHIl)@  
  { fe';b[q)#  
template < typename T > O~6Q;qP  
  struct result_1 *0~M  
  { E+z18Lf?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <raG07{!*  
} ; ~0ooRUWU7  
U{}!y3[wK  
template < typename T1, typename T2 > <BPRV> 0X  
  struct result_2 qOi5WX6F/  
  { &n|*uLn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TP{Gt.e  
} ; (Xo SG  
} ; MRs,l'  
f>z`i\1oO  
.LObOR 5J7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D%U:!|G  
 U(~U!O}  
template < typename Func, typename aPicker > _q)!B,y-/N  
class binder_1 7)J6/('  
  { |1l&@#j!2  
Func fn; l E^*t`+  
aPicker pk; s}ADk-7  
public : e:OyjG5_  
Q]rqD83((  
template < typename T > [@3SfQ  
  struct result_1 b+@D_E-RJ  
  { G52Z)^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]*;F. pZ  
} ; M3(k'q7&:  
ZXt?[Ll  
template < typename T1, typename T2 > #6W,6(#^#  
  struct result_2 w<t,j~ Pr#  
  { `c(\i$1JY)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CCqT tp  
} ; "- eZZEl(  
xo  Gb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -e ml  
V"#Jk!k9k  
template < typename T > NfwYDY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OOB^gf}$'  
  { O>V(cmqE`  
  return fn(pk(t)); l}}UFEA^  
} 9?EVQ  
template < typename T1, typename T2 > 8!zb F<W9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \.<KA  
  { -$YJfQE6G  
  return fn(pk(t1, t2)); ~R.dPUr  
} zOGR+Gq_Z  
} ; T?npQA07=  
*)>do L  
<I2z&  
一目了然不是么? BU6Jyuwn  
最后实现bind 6y  Wc1  
s[AA7>]3  
+a$|Sc  
template < typename Func, typename aPicker > 3nFt1E   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;7rv  
  { &q>zR6jne  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |LmSWy*7  
} p=gX !4,9<  
Hwu4:^OL|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @-"R$HOT  
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。 9y~"|t  
w%xCTeK[  
十一. phoenix s-?fUqA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m 22wF>9  
AyVrk 8G  
for_each(v.begin(), v.end(), !wh&>3~  
( 'fY9a(Xt.  
do_ HI!4  
[ OW`STp!  
  cout << _1 <<   " , " Gv~p  
] T PYDs+U  
.while_( -- _1), ]b}B2F'n  
cout << var( " \n " ) &erm`Ho  
) DDw''  
); (-"`,8K 2}  
pbn\9C/  
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: y=H@6$2EQ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor '*!L!VJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 IOEM[zhb$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Z'M`}3O  
#Ufo)\x  
PW)aLycPK  
template < typename Cond, typename Actor > ngUHkpYS5  
class do_while Z[ZDQ o1  
  { &; >4N"]  
Cond cd; !'W-6f  
Actor act; l[YEKg  
public : C1fyV]  
template < typename T > '^}+Fv<O  
  struct result_1 c K<)$*  
  { {9'M0=  
  typedef int result_type; rC }}r!!  
} ; _T*AC.  
geGeZ5+B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oH-8r:{  
fN[8N$1-  
template < typename T > L *Y|ey  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m#H_*L0  
  { c`kQvXx  
  do tZ8e`r*  
    { 4v.d-^  
  act(t); IXq(jhm8bL  
  } $>w/Cy  
  while (cd(t)); D>kD1B1  
  return   0 ; GYK\LHCPd  
} M_1;$fWq  
} ; , =y#m- 9  
3S"] u}  
-%m3-xZA  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y(VO.fVJK  
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。 kb #^lO  
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。 GozPvR^/  
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。 n=!uNu7  
下面就是产生这个functor的类: ^T079=$5  
.C!vr@@]  
k<Sl1v K  
template < typename Actor > 3V;gW%>  
class do_while_actor p>kq+mP2bc  
  { iRw&49  
Actor act; Yl({)qK{  
public : ;y1Q6eN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S!Jh2tsg`-  
Z4q~@|+%  
template < typename Cond > -5Utl os  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <hvRP!~<)  
} ; *e{PxaF!C  
$G !R,eQ  
;Icixu'O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Vxdp|  
最后,是那个do_ I.V:q!4*  
"/+zMLY  
aMwB>bt  
class do_while_invoker 7P**:b  
  { P+(i^=S  
public : 8q^o.+9  
template < typename Actor > j8$Zv%Ca%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sC7/9</  
  { ^&[+H8$  
  return do_while_actor < Actor > (act); [EZYsOr.  
} C"eXs#A  
} do_; \8v91g91f  
p]&j;H.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^k/i-%k0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 FN87^.^2S  
最后来说说怎么处理break和continue elO<a]hX  
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。 -_0?_Cb  
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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