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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )8C`EPe  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 X|a{Z*y;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, :%h1Q>F  
9jjeZc'  
w(V%EEk  
(B4)L%  
  class filler i?!9%U!z4  
  { b,+Sa\j)(  
public : av!;k2"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C4(xtSJSd!  
} ; q\<l"b z  
%nkP" Z#  
;D~#|CB  
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: NWn*_@7;  
1Of(O!  
B<I(t"s  
hZ1enej)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lNxP  
|p/ *OFC6  
/p<9C?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `o#(YEu  
inU5eronuj  
x\Q}fk?{t  
A8.noV  
二. 战前分析 6m$X7;x}  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 <KX9>e  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 LY0f`RX*&  
9HJYrzf{%  
i975)_X(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?7NSp2aq2A  
  /* --------------------------------------------- */ T{ @@V  
vector < int *> vp( 10 ); .L^*9Y0)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); WkiT,(i  
/* --------------------------------------------- */ 9;LjM ~Ct  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _fS\p|W(E  
/* --------------------------------------------- */ =W7-;&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); gfK_g)'2U  
  /* --------------------------------------------- */ OpaRQ=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :j`f%Vg~x  
/* --------------------------------------------- */ ML>M:Ik+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #; !@Pf  
32K& IfV  
FXo.f<U  
z@VL?A(3  
看了之后,我们可以思考一些问题: "9P @bA  
1._1, _2是什么? 4vbGXb}!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 lOcFF0'  
2._1 = 1是在做什么? -]^JaQw  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ; +\h$  
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。 b|-)p+ba  
MtL<)?HQ  
%j^QK>%  
三. 动工 8$~oiK%fw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @ovaOX  
we _CF*zj  
]AA|BeL?|  
!AXLoq$SY  
template < typename T > >0@w"aKn  
class assignment R|*0_!O:[  
  { E@C.}37R  
T value; :oy2mi;  
public : G4c@v1#%.  
assignment( const T & v) : value(v) {} *KNfPh#wi}  
template < typename T2 > /%;J1 {O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } BeFyx"NBg  
} ; bhpaC8|  
f~W+Rt7o  
1av#u:jy~>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 JL4E`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C:No ^nH>  
=-Hhm($n  
Tl yyJ{~  
?<jWEz=  
  class holder w=fWW^>bP  
  { 2z{B  
public : >bWpj8Kv  
template < typename T > FNUs .d"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'GezIIaH  
  { ,oH\rrglf  
  return assignment < T > (t); $B?8\>_?  
} <eEIR  
} ; B](R(x>L  
jywS<9c@  
3!F^ vZ.  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: }IWt\a<d  
Yr{hJGw[  
  static holder _1; E+i(p+=4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *@bz<{!  
H<!q@E ;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gOnZ#  
而不用手动写一个函数对象。 DX!dU'tj  
Ra53M!>]  
<5%*"v  
0V-jOc  
四. 问题分析 CN(-Jd.b  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 b;D  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7yu-xnt3s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B?&0NpVD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3PvxU|*F  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U;iCH  
&-FG}|*4M  
五. 问题1:一致性 :ILpf+`yY  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| kntY2FM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J>#hu3&UOQ  
^U,iDK_  
struct holder @8{8|P  
  { o5J6Xi0+  
  // i. )^}id  
  template < typename T > tJu:N'=Dy  
T &   operator ()( const T & r) const m7NWgXJ  
  { G9-ETj}  
  return (T & )r; > }f!. i  
} o]tfvGvU*  
} ; 7:F0?l*  
:Ni#XZ{F-/  
这样的话assignment也必须相应改动: LhKbZ oPp  
hzk!H]>E  
template < typename Left, typename Right > 4A"nm6  
class assignment ;bG?R0a  
  { jMBM qQNU  
Left l; j5R0e}/r  
Right r; p,k1*|j  
public : wz3X;1l`c  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Jc?zX8>Ae:  
template < typename T2 > 3mofp`e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } nygGI_[l  
} ; /-!Fr:Ox>  
O)V;na  
同时,holder的operator=也需要改动: #Tzs9Bkaca  
~Y f8,m  
template < typename T > l"[.Q>d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B&B4 P  
  { %6@)fRw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Tv'1IE  
} pHb,*C</  
6X9$T11Vc  
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。 |APOTQV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Y?1T XsvF  
ZzBaYoNy[0  
return l(rhs) = r; +}at#%1@  
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。 V?*fl^f  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v+xrn z  
8J&9}@y  
template < typename Tp > z[ ;n2o|s  
class constant_t +C;;4s)  
  { !21G $ [H  
  const Tp t; UVLS?1ra  
public : CLZ j=J2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >0:3CpO*  
template < typename T > O[$X36z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?glx8@  
  { N:Q.6_%^  
  return t; 0sSBwG  
} NUb$PT  
} ; ~sn3_6{  
?s>_^xfD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 QqF*SaO>  
下面就可以修改holder的operator=了 zqU$V~5;rG  
$X:,Q,?  
template < typename T > EP;ts  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c{to9Lk.#  
  { Cp!9 "J:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :(OV{ u  
} WwoT~O8R  
 * ;Q#UH  
同时也要修改assignment的operator() H@zZ[  
0Y* "RbG  
template < typename T2 > |UlR+'rl  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } + AjV0#n  
现在代码看起来就很一致了。 [E<A/_z  
c]VK%zl  
六. 问题2:链式操作 0=7Ud<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _&q&ID  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 @G#`uoD  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 RB*z."  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 R~A))4<%%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3ONWu  
i@P= *lLD  
template < typename T > "Ltp]nCR  
struct result_1 &<#1G u_  
  { ,0HID:&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;W+1 H !  
} ; :#sBNy  
%#4;'\'5  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: qooTRqc#,  
7o+VhW<|5  
template < typename T > 3Jd a:  
struct   ref &q4~WRnzJk  
  { _}\KC+n8  
typedef T & reference; ~FI} [6Dd  
} ; cuG;1,?b  
template < typename T > l0yflFGr  
struct   ref < T &> y#Nrq9r:  
  { S]T71W<i  
typedef T & reference; p}GTOJT}  
} ; ;>>:7rdYt  
H.n|zGQTB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: GRL42xp'*D  
{ ~{D(k  
template < typename T > Yx. t+a-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #0*I|gfV  
  { n|=yw6aV'  
  return l(t) = r(t); p8F$vx4,  
} V^.Z&7+E`_  
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。 : +^`VLIf  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 26_PFHQu4  
;$!0pxL)s  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 MD1d  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <;+QK=f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Lrx"Hn{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 RM2feWm  
最后的布局是: } -hH2  
                Add \sVzBHy d  
              /   \ EG=U](8T  
            Divide   5 },5LrX`L  
            /   \ [A!=Hv_$  
          _1     3 H lFVc  
似乎一切都解决了?不。 {![E)~  
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。 bDw\;bnG  
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。 b1e)w?n  
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: :SF8t`4`  
R*dXbI&,e  
template < typename Right > |SJ%Myy  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^CDh! )  
Right & rt) const Bt\V1)  
  { I.6#>=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =`(\]t"I  
} ^=cX L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /xA`VyHO  
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。 h*[sV  
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。 W89J]#v)k  
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)H2X  
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。 wE <PXBl\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? M@.?l=1X  
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: qP%[ nY  
T5-'|+  
template < class Action > |>I4(''}  
class picker : public Action %s%e5hU  
  { QmPHf*w[  
public : TlQ5'0&I  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p_3VFKq>0  
  // all the operator overloaded 5bK:sht  
} ; Zq}Cl'f  
sD XJXJZ  
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。 X.)1>zk  
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: #>$w9}gFi  
| qf8y  
template < typename Right > vs.}Bou]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LrV4^{9(  
  { q p1rP#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LTD;  
} <8Q?kj  
!%C&hH\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '&xRb*  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ZcN%F)htm  
O >&,h^  
template < typename T >   struct picker_maker WgV[,(  
  { +7)/SQM5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w\.z-6G  
} ; <J1$s_^`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !3at(+4  
  { dNs<`2m  
typedef picker < T > result; KI<Vvc m  
} ; BtWm ZaKi  
j\@|oW0  
下面总的结构就有了: hRN>]e,!  
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。 f['pHR%l2$  
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。 L@5g#mSl  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Zo(QU5m0  
至此链式操作完美实现。 7\;gd4Ua1  
?K?v64[  
flfE~_  
七. 问题3 RE:$c!E!  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Riz!HtyR  
&4l >_  
template < typename T1, typename T2 > 9=^4p=1J  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t3$+;K(  
  { .We"j_ }  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !g-19at  
} X=OJgyO/  
W>7o ec  
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: ) /<\|mR  
B,dKpz;kFg  
template < typename T1, typename T2 > _9zydtw  
struct result_2 u%Yr&u  
  { qg@Wzs7c~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  TBqJ.a  
} ; s*pgR=dZZ  
"Q@ZS2;A  
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? !tD,phca~  
这个差事就留给了holder自己。 {YgB?kt5  
    7_#i,|]58  
=i)k@w_(x  
template < int Order > 7^:0?Q  
class holder; 3~!PJI1  
template <> eqE%ofW  
class holder < 1 > U~8 oE_+  
  {  ,  
public : XmoS$ /#"  
template < typename T >  %sLij*  
  struct result_1 APksY!  
  { &ExYul  
  typedef T & result; !Q5ip'L  
} ; `#~HCl  
template < typename T1, typename T2 > q[SUYb;,  
  struct result_2 G?6[K&w  
  { =#<TE~n2(  
  typedef T1 & result; #zcnc$x\  
} ; [0e}%!%M  
template < typename T > VXAgp6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zZ=.riK  
  { P1 `-OM  
  return (T & )r; Gv}h/zu-  
} 9m fYB  
template < typename T1, typename T2 > e$^O_e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7L:$Amb_F  
  { ;-d :!*  
  return (T1 & )r1; M -df Gk  
} i'%:z]hp9  
} ; q|%(47}z  
^\<1Y''  
template <> xe6 2gaT  
class holder < 2 > `QlChxd  
  { nNFZ77lg  
public : WVf>>E^1  
template < typename T > ~l@SGHx  
  struct result_1 cwxO| .m  
  { G =+sW  
  typedef T & result; i=<N4Vx  
} ; %G$KahxV>  
template < typename T1, typename T2 > jibrSz  
  struct result_2 ^8nK x<&5  
  { ,wlh0;,  
  typedef T2 & result; )S|}de/a2  
} ; bewi.$E{  
template < typename T > 1qb 3.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p' FYK|  
  { Bk 1Q.Un  
  return (T & )r; .Go3'$'v  
} 9)QvJ87e@7  
template < typename T1, typename T2 > V< @]Iv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |:tFQ.Z'2  
  { W/uaNp  
  return (T2 & )r2; 08S|$_  
} f[!Q R  
} ; SL/ FMYdd  
O(otI-Lc  
#IP<4"Hf  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 W<3nF5!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3L4lk8Dd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fV_(P_C  
, c/\'k\K)  
return l(i, j) = r(i, j); _Ucj)Ud k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;ePmN|rq;  
*"Ipu"G5?  
  return ( int & )i; dQt*/]{q  
  return ( int & )j; LRv-q{jP;  
最后执行i = j; o=2y`Eq  
可见,参数被正确的选择了。 !G#3jh:kiY  
J+LFzl07q  
}9Z?UtS  
% j7lLSusX  
r 8,6qP[  
八. 中期总结 EpCUL@+  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Mnaoh:z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 81/Bn!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2`l$uEI3oJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F#Oqa^$(  
E q.?Ga  
(CH F=g  
5_nkN`x  
b'^ -$  
gR(*lXm5w  
九. 简化 M,PZ|=V6a  
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。 Bj J$I^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Fp06a!7<  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: >b |l6 #%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yKa}U!$   
  +-*/&|^等 lBL;aTzo  
2. 返回引用。 ^;$f-e  
  =,各种复合赋值等 e4ajT  
3. 返回固定类型。 h.g11xa  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9QI\[lT&  
4. 原样返回。 | 9!3{3  
  operator, <Dt,FWWkv'  
5. 返回解引用的类型。 Ni{ (=&*=  
  operator*(单目) } CJQC  
6. 返回地址。 U,+kV?Z  
  operator&(单目) EZc!QrY  
7. 下表访问返回类型。 p/'C v  
  operator[] u /cL[_Q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v/Z}|dT"  
  operator<<和operator>> g{f1JTJ7  
\A5cM\-  
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。 >wM%|j'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: SA{A E9y  
ZsUxO%jP  
template < typename Left > Cfb/f]*M  
struct value_return zpIl'/ i  
  { 2:/'  
template < typename T > 2 ,;+)  
  struct result_1 EH]5ZZ[Z  
  { 6U7z8NV&[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I [0od+K  
} ; F1)Q#ThF\  
,$sq]_t  
template < typename T1, typename T2 > Sy'/%[+goJ  
  struct result_2 l8%x(N4  
  { iH( K[F /  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W UdKj  
} ; *6q8kQsz^1  
} ; czb(&><  
QO7 > XHn  
Yq#I# 2RD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait y^hpmTB3"  
lVXgp'!#j  
下面我们来剥离functor中的operator() J~DP*}~XK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7~eo^/Pb S  
 #d*mG =  
return l(t) op r(t) brNe13d3~"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V@8 4Cb  
return op l(t) u sR19_E-  
return op l(t1, t2) z>&Py(  
return l(t) op #:vosVqG  
return l(t1, t2) op WMZa6cH  
return l(t)[r(t)] =q^o6{d0"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =5%jKHo+9z  
~5`rv1$  
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: g 6>R yjN  
单目: return f(l(t), r(t)); c$?qN&X_K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eP'e_E  
双目: return f(l(t)); nPfVZGt  
return f(l(t1, t2)); <hdR:k@ #  
下面就是f的实现,以operator/为例 //e.p6"8h  
_w^p~To^  
struct meta_divide /+sn -$/"i  
  {  rc*3k  
template < typename T1, typename T2 > 5gGYG]*l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W&z.O  
  { >?b/_O  
  return t1 / t2; c"H4/,F  
} GfJm&'U&  
} ; U-3KuR+0  
&EXql']  
这个工作可以让宏来做: WaN0$66[:  
;#3!ZB:}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U v[:Aj  
template < typename T1, typename T2 > \ 23pHB |X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `wB(J%w  
以后可以直接用 sryujb.,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0UWLs_k:  
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 W}WGg|ug  
(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。。。) _myam3[W  
!;'U5[}8  
EZIMp8^  
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 jLD=EJ  
{NKDmeg:D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y= cBpC  
class unary_op : public Rettype [_L:.,]g8  
  { ?_m;~>C  
    Left l; %I(N  
public : =^q:h<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O<iE,PN)  
r&1N8o  
template < typename T > e@Z(z^V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6N~~:Gt  
      { yXppu[=  
      return FuncType::execute(l(t)); ^%#v AS  
    } OjE wJ$$  
/_x?PiL  
    template < typename T1, typename T2 > +%?_1bGX>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bu>srX9f  
      { #?!)-Q%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4zpprh+`K  
    } /r[0Dw  
} ; 'e7<&wm ia  
` B : Ydf  
g?^o++  
同样还可以申明一个binary_op HP. j.  
6;I&{9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UG&/0{j5XV  
class binary_op : public Rettype G}BO!Z6  
  { Tp)-L0kD_k  
    Left l; YmB z$  
Right r; FFR_1Vf  
public : K$ #(\-M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -g;iMqh#  
-7'>Rw  
template < typename T > {{SQL)yJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G0CmY43  
      { _s|C0Pt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HR\yJt  
    } < I8hy$+6  
{/XzIOO;b  
    template < typename T1, typename T2 > .FqbX5\p,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !wJ~p:vRdY  
      { B6MMn.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ysGK5kFz  
    } d=xU f`^  
} ; O6Xu/X]  
4}W*,&_  
d01bt$8>  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4@/[aFH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h[ba$S,T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z1T.\mzfX  
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。 BtVuI5*h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5mnIQ~psR  
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。。。 E2LpQNvN%g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <[8at6;  
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) ?bmP<(N5/  
下面是修改过的unary_op T.`EDluG  
.N5}JUj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5``/exG>  
class unary_op u~bk~ 3.I  
  { l yF~E  
Left l; DN;g2 R`f  
  flR6^6E  
public : <^ @1wg  
la</IpC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,wlF n  
XcR2]\  
template < typename T > 9y>dDNM\<  
  struct result_1 GBHv| GO  
  { b5No>U) /  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +a"MSPC4w  
} ; x`WP*a7Fk]  
x: `oqbd  
template < typename T1, typename T2 > P`@d8 %*;  
  struct result_2 ;&s`g   
  { ?E^~z-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  pzg|?U  
} ; "n}J6   
'.c [7zL  
template < typename T1, typename T2 > Ldf<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :+bQPzL  
  { F7Mf>."  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &UEr4RK;I  
} c] $X+  
}XX)U_ x  
template < typename T > i`z1if6O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?y>P  
  { vYKKv%LE  
  return OpClass::execute(lt(t)); Urm&4&y  
} [v^T]L  
CJz2.yd  
} ; 5qt]~v%y  
zFN:C()ig  
mHM38T9C%  
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 b" 1a7   
好啦,现在才真正完美了。 FF0N{bY  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3yszf Wr  
D\}^<HW  
template < typename Right > K9njD#/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *Cz>r}W  
  { dPc*!xrq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %nSm 32/t3  
} ;ug& v C  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4&r[`gL  
Xx~OZ^t&Vn  
hxP%m4xF +  
5k)QjZo  
}rj.N98  
十. bind 4c_TrNwP  
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。 V: fz  
先来分析一下一段例子 W-qec  
"T=Z/@Vy  
 "_eHK#)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E/v.+m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <4ccTl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ` .|JTm[  
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。 [a:yKJ[  
我们来写个简单的。 GbUw:I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5Ev9u),D+v  
对于函数对象类的版本: ]JVs/  
t3|If@T  
template < typename Func > k@L},Td  
struct functor_trait /BjM&v(5/  
  { lr'h  
typedef typename Func::result_type result_type; !8lG"l|,l  
} ; cfBq/2I  
对于无参数函数的版本: VCSHq&p8  
wzVx16Rvc  
template < typename Ret > B 7zyMh   
struct functor_trait < Ret ( * )() > Bi;D d?.  
  { t~H'Ugv^  
typedef Ret result_type; j]U sb_7  
} ; 29("gB  
对于单参数函数的版本: 8n+&tBq1  
N: ?UA  
template < typename Ret, typename V1 > ]VtVw^ir  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mk(O..)2  
  { 4y\qJw)~U  
typedef Ret result_type; W/!M eTU&E  
} ; }Qyuy~-&^  
对于双参数函数的版本: ~P8 6=Vw  
^,*ED Yz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ` Fnl<C<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t2skg  
  { !~Gx@Ro  
typedef Ret result_type; I@Pp[AyG  
} ; -sO[,  
等等。。。 sU!h^N$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Rah"La  
Cuu yG8  
template < typename Func > d` %8qLIW  
struct func_return ^0)Mc"&{  
  { r<VZE bm)  
template < typename T > Oxo?\ :T  
  struct result_1 fFDI qX  
  { O'm><a>8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `B6*wE-|  
} ; 7ss Y*1b  
2;Vss<hR4A  
template < typename T1, typename T2 > uu ahR  
  struct result_2 jr[(g:L   
  { 5&?[ Vt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [Jv0^"]  
} ; "yaz!?O>  
} ; '!eg9}<  
FvYgpbEZ  
|osu4=s|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XJg8-)T#  
rPhx^ QKH2  
template < typename Func, typename aPicker > \ #<.&`8B  
class binder_1 EQe!&;   
  { "NEg]LB5  
Func fn; }L mhM  
aPicker pk; !d nCrR  
public : <A|X4;  
YnM&t ;TX  
template < typename T > w-iu/|}  
  struct result_1 X$*MxMNs  
  { Pq\ `0/4_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; kY>jp@w V  
} ; mzw`{Oy>L  
w>#{Nl7gz  
template < typename T1, typename T2 > ]oT8H?%*Y  
  struct result_2 Dz d[<Qln  
  { F1_s%&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w O H{L  
} ; 0s9-`nHen|  
o>|&k]W/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g)?Ol  
D5Zgi!  
template < typename T > /{1sU}k-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y yPQ^{zD  
  { "PgVvm#w'  
  return fn(pk(t)); MB7UI8  
} ~6{iQZa1Y  
template < typename T1, typename T2 > 6HroKu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9S 'u 1%  
  { 6U.A/8z  
  return fn(pk(t1, t2)); OaTnQ|*  
} x,wXR=H  
} ; V52>K$j  
@JW HG1qJ  
(g" {A  
一目了然不是么? 0gRj3al(  
最后实现bind 8Z&M}Llk  
,LE15},  
G)|Xj70  
template < typename Func, typename aPicker > *y+N-uq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1G}f83yR  
  { I+oe{#:.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [8C|v61Y  
} vHJOpQmt~  
T`?7z+2A  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6jw9p+.  
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。 Xr:gm`[  
6ZO6 O=KD  
十一. phoenix #ovausK[7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6a*?m{  
J\@|c.ws  
for_each(v.begin(), v.end(), [}Q_T.4)E  
( $-D}y:  
do_ Yg /g9$'  
[ ]I,(^Xq3a(  
  cout << _1 <<   " , " V0)bPcS/  
] "Jahc.I  
.while_( -- _1), 2LfiaHO  
cout << var( " \n " ) n;@.eC,T/  
) oACbZ#/@n  
); 6|mHu2qXm  
!hs33@*u~  
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: 2jf73$F  
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< XAvg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?^whK<"]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,? >{M  
( ]E0fjk  
#fYRsVQ  
template < typename Cond, typename Actor > K`=9"v'f+  
class do_while |,bP` Z  
  { &\>=4)HB;  
Cond cd; ) $`}~  
Actor act; Y#,&Tu  
public : s.X .SJ  
template < typename T > N \~}`({  
  struct result_1 ')Q  
  { c@E;v<r'  
  typedef int result_type; MzFFWk  
} ; v9\U2j  
5cvvdO*C0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +\doF  
)/t&a$[  
template < typename T > (*M*muk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l k sNy  
  { lfAiW;giJ  
  do TU6(Q,Yi|  
    { $`A{-0=x\U  
  act(t); S$O5jX 0  
  } L6?~<#-m\M  
  while (cd(t)); !/ a![Ne  
  return   0 ; YQ$LU \:  
} sYq:2Wn>8Q  
} ; yV~TfTJ  
A`--*$8\  
+CVB[r#hu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Dm@h'*  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Z0/$XS9|h;  
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。 &^UT  
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。 PNo9.-@G  
下面就是产生这个functor的类: ew \WV "  
O$nW  
]xkh"j+W  
template < typename Actor > <~*[OwN  
class do_while_actor vM@8&,;  
  { vX7U|zy  
Actor act; fN1b+ d~*6  
public : Vx}e,(i  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6HguZ_jC  
soRY M  
template < typename Cond > DfU]+;AE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; P L7(0b%  
} ; QuP)j1"X  
q@G}Hjn  
o}&{Y2!x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m-qu<4A/U|  
最后,是那个do_ B"sB0NuT/$  
AdpJ4}|0  
b^STegz  
class do_while_invoker YQ@2p?4m  
  { h<Ct[46,S  
public : A^E 6)A=  
template < typename Actor > S n<X   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const EJP]E)  
  { -e_|^T"  
  return do_while_actor < Actor > (act); QH,Fw$1  
} x=Aq5*A0  
} do_; .l hS  
,1g_{dMx  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?@z/#3b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9Trk&OB  
最后来说说怎么处理break和continue V.9p4k`  
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。 I94-#*~I  
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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