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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :Z%-&) F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @.)WS\Cv#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, p(>D5uN_}5  
s}qtM.^W  
p~WX\;   
"^Vnnb:Z*o  
  class filler &6e A.  
  { .;F%k,!v  
public : m$bYx~K  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \NTVg6>qN  
} ; X2T_}{  
i&KBMx   
} `Cc-X7  
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: <!=:{&d%  
GC`/\~TM  
0SR[)ma  
-e O>d}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U1Y0G[i)  
k%R(Qga  
qnFg7X>C,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j1 H eX  
` ZBOaN^if  
^EJ]LNk }  
@ 3rJ$6W  
二. 战前分析 3"Zc|Ck <?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 O"}O~lZ[6T  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +w?-#M#  
ka@yQV  
%$_Y"82  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QtA@p  
  /* --------------------------------------------- */ MxOIe|=&  
vector < int *> vp( 10 ); &z05h<]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4C[kj  
/* --------------------------------------------- */ 2 ?F?C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Rrrq>{D  
/* --------------------------------------------- */ 4-BrE&2f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rgo!t028^  
  /* --------------------------------------------- */ (%'`t(<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P~84#5R1  
/* --------------------------------------------- */ z))rk vL%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N)/7j7c~;  
c*r@QmB:  
9a#Y D;-p  
F. I\?b  
看了之后,我们可以思考一些问题: EMPujik-  
1._1, _2是什么? 0ybMI+*  
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。 BoXPX2:  
2._1 = 1是在做什么? =zR9^k  
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。 Wcbm,O4u  
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。 drvz [ 9;  
HQSFl=Q  
\*M;W|8aB  
三. 动工 ^fV-m&F)K*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \E6 0  
`_sKR,LhB  
XqGa]/;}  
I+QM":2  
template < typename T > #r,!-;^'p  
class assignment cd`P'GDF  
  { r`$P60,@C  
T value; c_t7<  
public : Wngc(+6O&  
assignment( const T & v) : value(v) {} _q4Yq'dI  
template < typename T2 > Fr-Vq =j&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } k(xB%>ns  
} ; %XQJ!sC`  
ZFtJoGaR  
vXZ )  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \O]kf>nC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Qb7&S5m  
Q9c*I,O j  
N/[!$B0H@  
3vkzN  
  class holder "MD 6<H  
  {  c& $[a%s  
public : mKoDy`s  
template < typename T > i*8j|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l3+G]C&<  
  { 3sgo5D-rMI  
  return assignment < T > (t); (:^YfG~e  
} {P3gMv;  
} ; (Q.tH  
sX ]gL  
36Lf8~d4"h  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: W.59Al'  
(1[Z#y[  
  static holder _1; lR/Uboyy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~.#57g F"  
_bRgr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0>"y)T3   
而不用手动写一个函数对象。 11Uu5e!.  
pU<GI@gU  
S~W;Ld<>fB  
efuiFN;  
四. 问题分析 AF, ;3G  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 wc#k@"2AZb  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 r*ziO#[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [ {HTGz@(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 TxH amI l  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 og_ylCh:  
: rudo[L  
五. 问题1:一致性 'UTMEN&  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| b>9?gmR{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 JE#H&]  
^F- 2tc  
struct holder s@g _F  
  { b!`6s  
  // YDZB$?&a  
  template < typename T > Js.G hTs  
T &   operator ()( const T & r) const +HjSU2  
  { (!?%"e  
  return (T & )r; 3HNm`b8G4m  
} i~3\dp  
} ; brK7|&R<  
$GOF'  
这样的话assignment也必须相应改动: 7\X_%SM%  
ulk/I-y  
template < typename Left, typename Right > s){VU2.ra  
class assignment 'H"!%y{:i  
  { ?m9=Me  
Left l; ,|]k4F  
Right r; I,"q:QS+  
public : b2RW=m-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9!0-~,o  
template < typename T2 > vP_mS 4X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Xc&J.Tw#4*  
} ; 'Tskx  
LoSrXK~0~J  
同时,holder的operator=也需要改动: LMN`<R(q]  
YRv}w3yQ  
template < typename T > Hn/V*RzQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4^9qs%&  
  { s=1k9   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "Y"`'U=v  
} 9JeT1\VvHY  
Z`Jt6QgW  
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。 BAG#YZB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nITkgN:s  
|x=(}g  
return l(rhs) = r; ,#9i=gp  
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。 +i}uRO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: MlLM $Y-@  
,Ww.W'#P  
template < typename Tp > bIzBY+P  
class constant_t &'/bnN +R  
  { 1uEM;O  
  const Tp t; QtcYFf g  
public : DYrci?8Ith  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #MviO!@  
template < typename T > b/tc D r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Zrew}0  
  { cV7a, *  
  return t; BqavI&1=  
} AmUH]+5KT  
} ; MM&qLAa"f  
~wcp&D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K_;?Sr=  
下面就可以修改holder的operator=了 [<}W S} .  
zFY$^Oz"_  
template < typename T > +x?8\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]; eJ'#  
  { d" a\`#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9)n3f^,Oj*  
} aU#r`D@0  
!, sQB_09C  
同时也要修改assignment的operator() 'oM=ZU8wo  
Wd7qpWItjQ  
template < typename T2 > X@/wsW(kM\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q9\(<<f|  
现在代码看起来就很一致了。 umpa!q};  
n" vO?8Sx  
六. 问题2:链式操作 6aWNLJ@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V<U9Pj^?^  
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。 q AsTiT6r  
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。 1l^ `  
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。 SP vKq=,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z}IuR|=  
a4]=4[(iu>  
template < typename T > Y$fF"p G?  
struct result_1  {+gK\Nz  
  { )/z+W[t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; l {\k\Q!4  
} ; <! *O[0s  
@mcP-  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =`!# V/=  
RGBntp%  
template < typename T > Q.V+s   
struct   ref  ~!e(e2  
  { n0uL^{B  
typedef T & reference; VT;cz6"6b4  
} ; _z#S8Y  
template < typename T > mhNgXp)_56  
struct   ref < T &> y#nyH0U  
  { Nig)!4CG  
typedef T & reference; < [17&F0  
} ; !3"Hn  
("=B,%F_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A8ClkLC;I  
#-PUm0|  
template < typename T > g{hbq[>X]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D&6.> wt .  
  { Zj)A%WTD,  
  return l(t) = r(t); kcP&''  
} Gd|jE  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ZCDXy  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cejD(!MKe  
"Fxw"I <  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 p(yHB([8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G.^^zmsM`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J& D0,cuk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j^Ln\N]^  
最后的布局是: iUS?xKN$~-  
                Add \~T&C5  
              /   \ G%%5lw!y'  
            Divide   5 c}2"X,  
            /   \ )2F%^<gZ#  
          _1     3 `t7GYmw^#  
似乎一切都解决了?不。 |W SvAM3  
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。 ?u{D-by%&  
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。 f%%'M.is  
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: D)eRk0iC  
6h&i<->  
template < typename Right > ~tB9kLFG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %kk~qvW  
Right & rt) const TEbE-h0)]  
  { hNF,sA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sv#/78~|  
} ? Lr:>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l YjPrA]TC  
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。 KwxJ{$|xH  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 G+ NTn\  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 7K/t>QrBtU  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 (2/i1)Cq  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? }G<A$*L1  
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: aY %{?8PsB  
#o(@S{(NZ  
template < class Action > +F^X1  
class picker : public Action /$UWTq/C7  
  { l^v,X%{Iz  
public : lH>6;sE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #3-hE  
  // all the operator overloaded C+-sf  
} ; q94*2@KV  
n:JG+1I  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 i]0$ 7s9!  
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: LhKUZX,P8  
D!bi>]Yd  
template < typename Right > <-!' V,c  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )umW-A  
  { [Ib17#74  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u6/;=]0   
} 0Pg@%>yb~  
:LD+B1$y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^bXCYkx  
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。 R-\"^BV#Z  
SXmh@a"*\  
template < typename T >   struct picker_maker 4$4n9`odE  
  { .u;'eVH)a}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^I!gteU;  
} ; iBqIV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > / gE9 W  
  { `e+eL*rZ~  
typedef picker < T > result; 9`DY6qfly  
} ; [Ny'vAHOj  
Z DnAzAR  
下面总的结构就有了: 5K|s]Y;  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 `,6^eLU  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 w%f51Ex  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P)hawH=  
至此链式操作完美实现。 x_x|D|@wM  
O9)k)A]`O  
* 9}~?#b  
七. 问题3 q<A,S8'm  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 7x`4P|Uu  
"'6R|<u=:  
template < typename T1, typename T2 > 2$oGy  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CIf""gL9  
  { ]w9syz8X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s _`y"' ^  
} KnYHjJa  
^Kh>La:>O  
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: BsN~Z!kd  
uszMzO~  
template < typename T1, typename T2 > Redxg.P  
struct result_2 ^s?i&K,!  
  { {>.qo<k  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F2["AkNM  
} ; Rj,M|9Y)o  
r7N% onx  
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? #>qA&*+{n  
这个差事就留给了holder自己。 ,NQ>,}a0  
    x:IY6  l  
p2o6 6t  
template < int Order > IR*:i{  
class holder; 3S1`av(tD  
template <> +4Lj}8,  
class holder < 1 > lV2MRxI  
  { )1]LoEdm`  
public : h3kBNBI )  
template < typename T > v:@ud,d<  
  struct result_1 =v/x&,Uj@6  
  { +PkN~m`  
  typedef T & result; .(zZTyZr  
} ; 7)a u#K6  
template < typename T1, typename T2 > '#x<Fo~hT  
  struct result_2 }@w Xm  
  { DR#[\RzNI  
  typedef T1 & result; Z(fhH..T`  
} ; &SK=ZOKg^  
template < typename T > CI,xp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (Zu V5|N  
  { ` G.:G/b%H  
  return (T & )r; <2R xyoDL6  
} _yVF+\kQ  
template < typename T1, typename T2 > +l_$}UN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sR*JU%  
  { {1`n^j(>  
  return (T1 & )r1; .[#bOp*  
} \Rvsy;7  
} ; Bn{0-5nj  
j<* `?V^  
template <> 64qQ:D7C  
class holder < 2 > Yg14aKZl  
  { MEn#MT/Cz  
public : &:)e   
template < typename T > x+5y287#  
  struct result_1 T89VSB~  
  { N\ dr_   
  typedef T & result; SvGs?nUU  
} ; s *1%I$=@  
template < typename T1, typename T2 > E|Z7art  
  struct result_2 ._z[T@!9  
  { pvJPMx  
  typedef T2 & result; S~DY1e54GF  
} ; 6WnGP>tc.  
template < typename T > 7 }sj&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6KI< J*Wz`  
  { )hai?v~g  
  return (T & )r; ;M Z@2CO  
} [M6/?4\  
template < typename T1, typename T2 > xF3H\`{4x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /q8?xP.   
  { >w=xGb7  
  return (T2 & )r2; 7'xds  
} ,W/D0  
} ; S+YbsLf  
~cEr <mzR  
>K;'dB/m;1  
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> >。 MhpR^VM'.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q<cpU'-#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )ozN{&B6  
0Ti>PR5M  
return l(i, j) = r(i, j); *oX~z>aE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )WFSUZ~  
zdUi1 b  
  return ( int & )i; XP-4=0zd  
  return ( int & )j; 6Pa jBEF  
最后执行i = j; QP e}rQnm  
可见,参数被正确的选择了。 \;A\ vQ[  
%C[ ;&  
&j7l#Urq  
ai ,Mez  
]jzINaMav  
八. 中期总结 $0zH2W  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: gZs8BKO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  Dk fw*Oo  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TY|]""3 f9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1xo<V5  
prY9SQd  
]X)EO49  
^$y_~z3o#7  
BE }qwP^  
lA<IcW  
九. 简化 k|7XC@i]%  
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。 'm=9&?0S  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r8 M/E lbk  
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: $*H>n!&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 m H'jr$ ?  
  +-*/&|^等 STmCj  
2. 返回引用。 +:[dviyPt  
  =,各种复合赋值等 ca_8S8lv  
3. 返回固定类型。 UmU=3et<Wj  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y*6r&989  
4. 原样返回。 :LFw J  
  operator, |C S[>0mV!  
5. 返回解引用的类型。 BI=Ie?  
  operator*(单目) mlgdwM  
6. 返回地址。 8C=Y(vPk2  
  operator&(单目) F77[fp  
7. 下表访问返回类型。 ?^&!/,  
  operator[] ls6ywLP{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s^9N7'  
  operator<<和operator>> [zR raG\  
JCZJ\f*EZ  
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。 f(?`PD[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +Z[%+x92  
0p$?-81BJ  
template < typename Left > ? xX`_l  
struct value_return "O|fX\}5  
  { 4#=!VK8ZH  
template < typename T > );;UNO21+  
  struct result_1 Z-H Kdv!d  
  { u6jJf@!ws  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (s{%XB:K  
} ; Af0E_  
a@,tf'Sr  
template < typename T1, typename T2 > S-yd-MtQp  
  struct result_2 xMhR;lKY  
  { YKl!M/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Hv0sl+  
} ; p9_45u`u2  
} ; A Sy7")5  
zAB-kE\ )  
[;5HI'px  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qg6Hk:^r  
,l7ty#j  
下面我们来剥离functor中的operator() 6aQ{EO-]'=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ok({Al1A,w  
60AX2-sdJ,  
return l(t) op r(t) ~rY<y%K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wQnr*kyza  
return op l(t) K{>O. 5  
return op l(t1, t2) ^"+cJ)  
return l(t) op AD?^.<  
return l(t1, t2) op dGh<R|U3  
return l(t)[r(t)] 5'V'~Q%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] r?/>t1Z  
PD/JXExK  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: fBd +gT\S  
单目: return f(l(t), r(t)); TJsT .DWW~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9f,HjRP  
双目: return f(l(t)); E4y"$U%.  
return f(l(t1, t2)); ! 2Y, a  
下面就是f的实现,以operator/为例 l/rhA6kEU  
gYzKUX@  
struct meta_divide 9fl !CG  
  { {Y'_QW1:2  
template < typename T1, typename T2 > YN>#zr+~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]P<&CEk  
  { /e{Oqhf[n  
  return t1 / t2; ( v ~/glf  
} Z^GriL  
} ; p6}jCGJ  
*%)L?*  
这个工作可以让宏来做: vlj|[joXw  
ha8do^x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -U/& 3  
template < typename T1, typename T2 > \ J;T_ 9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6lWO8j^BN  
以后可以直接用 i,yK&*>JJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $V~%$  
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 ax>c&%vo  
(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。。。) @fE^w^K7  
cF vGpZ  
(c[h,>`@:  
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 *.nqQhW  
^*{ xTB57  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @#Xzk?+  
class unary_op : public Rettype Ha+FH8rZ  
  { D *LZ_  
    Left l; E!Fy2h>[Z  
public : 0|^x[dh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m/6oQ  
y:|7.f  
template < typename T > Bxa],inuZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?4lAL  
      { nM0nQ{6  
      return FuncType::execute(l(t)); G0]n4"~+?  
    } 10}Zoq|)n  
hCxL4LrF  
    template < typename T1, typename T2 > g:o\r (  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nev*TYY?A  
      { }lxvXVc{I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "!Qhk3*  
    } H`Z4a N  
} ; #!`zU4&2  
IYCKF/2o  
-I_lCZ{Nbi  
同样还可以申明一个binary_op ,-b{oS~u  
vy"Lsr3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;!~;05^iD  
class binary_op : public Rettype dIpt&nH&$  
  { 'Vrev8D  
    Left l; /e7'5#v  
Right r; /t9w%Y  
public : ^g[])2",  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,^<+5TYM7  
f$ Ap\(.  
template < typename T > mJsYY,b8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Iiy:<c  
      { ynDx'Q*N'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e:,.-Kvzp`  
    } x1}q!)e  
q;>BltU  
    template < typename T1, typename T2 > d#b{4zF"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h3)KT+7.  
      { x!$,Hcph,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D1j 7iv  
    } !}3`Pl.(r  
} ; pJv?  
C`jP8"-  
<HzAh<_@F  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 bL&]3n9Rwu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )Xh_q3=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5PPy+36<~  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 eY(usK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! U1"t|KW8  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @B'Mu:|f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W8P**ze4)  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Gz6GU.IyQy  
下面是修改过的unary_op {//F>5~[  
8uGPyH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ffxk] o&%c  
class unary_op qIqk@u  
  { Y(:OfC?  
Left l; O)5PUyC:H  
  3w9 ]@kU  
public : M|v.5l#   
ipzUF o<w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u:S@'z>  
XOeh![eMX  
template < typename T > hv"toszj\  
  struct result_1 6>L.)V  
  { tZ@ +18  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t!T}Pg(Bo  
} ; F889JSZ%  
jF3!}*7,  
template < typename T1, typename T2 > 8x9kF]=  
  struct result_2 )>Q 2G/@  
  { dq8 /^1P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p;7 4 +q  
} ; 38m%ifh)  
x7@WWFF>  
template < typename T1, typename T2 > r~}}o o4K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ) *A,L%  
  { '<0q"juXE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  q%k+x)  
} TN %"RL  
bSr 'ji  
template < typename T > 6oP{P_Pxi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h3kHI?jMWG  
  {  (v`;ym  
  return OpClass::execute(lt(t)); #8z,'~\  
} . ?p}:  
2 &Byq  
} ; R2$U K  
Vf?#W,5>=  
t>wxK ,  
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 /,Rca1W  
好啦,现在才真正完美了。 nFfCw%T?  
现在在picker里面就可以这么添加了: }91mQ`3  
H<;Fb;b  
template < typename Right > *!'&:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const mU=6"A0 U  
  { |\a:]SlH  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ib2@Wi   
} KCk?)Qv  
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。 S(J\<)b  
mei_aN7zW  
RGO:p]t|  
| sFe:TX  
|nEV Oy>'  
十. bind s\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。 M?B(<j1Ri  
先来分析一下一段例子 ` (D4gPW  
'%EZoc/U  
d# 3tQ*G/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m I zBK]@^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %<?ciU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w`}9/s;$  
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。 s1vrzze  
我们来写个简单的。 Z) Xs;7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M_1Tx  
对于函数对象类的版本: e_=pspnZ  
Z02s(y=k1  
template < typename Func > b.4Xn0-M  
struct functor_trait \5P.C  
  { qu ~|d}0  
typedef typename Func::result_type result_type; Fd[h9 G  
} ; %?f:"  
对于无参数函数的版本: $a^isd4  
$G_Q`w=jM  
template < typename Ret > ,Us2UEWNv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >J}n@MZ  
  { 5!ubY 6Ph  
typedef Ret result_type; HJ qQlEq  
} ; z"K( bw6  
对于单参数函数的版本: q{GSsDo-:V  
p%"yBpSK  
template < typename Ret, typename V1 > ^v!im\ r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }E5#X R  
  { ay(!H~q_U  
typedef Ret result_type; )E:,V~< 8  
} ; Iz )hz9k  
对于双参数函数的版本: P/pjy  
QP%kL*=8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6!B^xm.R@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (kC} ,}  
  { tQ~<i %;  
typedef Ret result_type; ~g1, !Wl  
} ; X B*}P  
等等。。。 m*!f%}T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4C1FPrh  
14D 7U/zer  
template < typename Func > *w/WHQ`xI  
struct func_return /u)Rppu  
  { :B=8_M  
template < typename T > NGD*ce"w  
  struct result_1 ^5]u BOv  
  { qon{ g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tKZ&1E  
} ; ole|J  
y?#9>S >:\  
template < typename T1, typename T2 > f>r3$WKj  
  struct result_2 rer|k<k;]G  
  { voV:H[RD9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -+}5ma  
} ; T;!ukGoFP  
} ; \E@s_fQ]  
'_qQrP#  
rKzlK 'U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 P>Q{He:  
%l} Q?Z  
template < typename Func, typename aPicker > 0)AM-/"  
class binder_1 BF36V\  
  { HK0::6n{  
Func fn; 's[BK/  
aPicker pk; \2Og>{"U  
public : Xlv#=@;O]  
-\kXH"%  
template < typename T > a jQqj.  
  struct result_1 efjO8J[uk-  
  { .Z=Ce!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8geek$FY x  
} ; bar0{!Y"  
5g``30:o  
template < typename T1, typename T2 > WRD A `  
  struct result_2 2@ 9pr  
  { W|dpFh`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qO-C%p [5  
} ; k&) K(  
CV&zi6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8/3u/  
9?;@*x  
template < typename T > JI"/N`-?;b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^/>Wr'w   
  { 4\N_ G @  
  return fn(pk(t)); 6F`qi:a+  
} #JA}LA"l  
template < typename T1, typename T2 > 5"JU?e59M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F7{R~mS;  
  { c>ad0xce6  
  return fn(pk(t1, t2)); |2)Sd[ q  
} dEASvD'  
} ; lC#RNjDp/~  
TDlZ!$g(  
e?V,fzg  
一目了然不是么? ~G>jw"r  
最后实现bind TbLe6x  
Q,.By&  
3;*z3;#}  
template < typename Func, typename aPicker > ?7 #7:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6b?`:$Cw3)  
  { <EMkD1e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =m}TU)4.  
}  I>A^I  
]gu1#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6Rcu a<;2P  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ~TDzq -U)  
; XG]Q<S\  
十一. phoenix BhKO_wQ?:J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L=,OZ9aA  
}YQ:6I  
for_each(v.begin(), v.end(), &=6%>  
( mD7}t  
do_ *z0K%@M  
[ D(Qa>B"1  
  cout << _1 <<   " , " W57&\PXYn  
] TPHYz>D]  
.while_( -- _1), |olNA*4  
cout << var( " \n " ) 0p-#f|ET  
) FV A UR  
); IX9K.f  
Z>8eD|m%2  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: "B#Y-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor A 4j<\xL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3gpo %  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c45tmul  
sAi&A9"*   
`(!NYx  
template < typename Cond, typename Actor > j 1(T )T  
class do_while _gKu8$o=-  
  { $A`xhh[  
Cond cd; !.EcP=S  
Actor act; )1f+ld%R  
public : o/cr{>"N  
template < typename T > c3] C:t+  
  struct result_1 XLm@etf  
  { I}+;ME|<2  
  typedef int result_type; FI{AZb_'  
} ; lUv=7" [  
1}!L][(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  \~>e_;  
ExCM<$,  
template < typename T > WL l_'2h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T~X41d\  
  { q#N R32byF  
  do 'wZ_4XjD  
    { mc ZGg;3  
  act(t); D{p5/#|r  
  } e1unzpWN  
  while (cd(t)); \ZS TKi?  
  return   0 ; *| YU]b;W  
} "Sjr_! u  
} ; ! _{d)J  
\jyjQ,v)  
=&Xdm(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0|XKd24BN  
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。 b`CWp;6Y  
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。 ; 0ko@ \Lq  
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。 %/T7Z; d  
下面就是产生这个functor的类: ^s{hs(8%R  
:p>hW!~  
Ma6W@S  
template < typename Actor > ]p]UTCo!'  
class do_while_actor Hx %$ X  
  { ?TpUf  
Actor act; #Fs|f3-@  
public : & [_ZXVva~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} YT=eVg53  
& Kmy}q  
template < typename Cond > yNa;\UF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ff E#^|  
} ; GK?4@<fY  
YEv Lhh  
k_aW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 DM),|Nq"  
最后,是那个do_ c?K~/bx.  
40#9]=;}  
5HKW"=5Cf  
class do_while_invoker .Evy_o\^  
  { 6~8F!b2  
public : %NajFjBI  
template < typename Actor > nt ,7u(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *1^$.Q&  
  { -M4p\6)Ge  
  return do_while_actor < Actor > (act); >72JV; W]  
} 30Drrno7Io  
} do_; dE5D3ze  
>xg5z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pQWHG#?7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #NNewzC<*  
最后来说说怎么处理break和continue NfzF.{nh  
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。 =o^|bih  
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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