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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g$mMH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +~YoP>  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ^b~ZOg[p  
_t;^\"\  
-IVWkA)7  
OGLA1}k4  
  class filler _1O .{O  
  { qhG2j;  
public : l&e{GHz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} op2Zf?Bx{+  
} ; -DJ ,<f*$  
z79oj\&[  
As5l36  
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: /&G|.Cx  
ltU{P|7!E  
P.Cn[64a+@  
6Y6t.j0vN.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y1>OhHuN  
q&3(yhx  
_*g.U=u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !mWm@ }Ujg  
_<2{8>EVf  
AB0}6g^O  
Gg GjBt  
二. 战前分析 -R1;(n)  
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。 w(Tr ,BFF  
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 uVhzJu.  
jA2%kX\6//  
tI^[|@,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )mI>2<Z!  
  /* --------------------------------------------- */ Wi5Dl=  
vector < int *> vp( 10 ); Isvb;VT9L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); pbqk  
/* --------------------------------------------- */ T*Ge67  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4JXvP1`  
/* --------------------------------------------- */ w'_|X&@H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fWWB]h  
  /* --------------------------------------------- */ GV ) "[O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ts_|7Ev  
/* --------------------------------------------- */ xT* 3QwK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?-o_]!*v0/  
ME!P{ _/  
dblf , x  
d:vc)]M>f{  
看了之后,我们可以思考一些问题: xL<c/B`-:  
1._1, _2是什么? ^?\|2H  
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。 9An \uH)mL  
2._1 = 1是在做什么? U6wy^!_X9  
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。 ]Lg~ I#/#  
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>LSP$  
~#VDJ[Z  
9vW]HOK  
三. 动工 [g: cG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y4 ]5z/  
#u+qV!4  
s:_j,/H0A}  
pmurG  
template < typename T > 2h]CZD4  
class assignment [4bE"u  
  { %|:j=/_  
T value; ,CPAS}kS  
public : {[/A?AV;F  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?dv-`)S&  
template < typename T2 > mea} 9]c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @x A^F%(  
} ; :yi} CM4  
|=~mRqG  
lfd-!(tXD  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 JV4fL~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #h9Gl@|  
t;PG  
U7g,@/Qx  
&w`Ho)P  
  class holder w@6y.v1I{  
  { eTw9 c }[  
public : .!lLj1?p  
template < typename T > ,!,M'<?"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =oiz@Q@H  
  { o$U{.#  
  return assignment < T > (t); qe e_wx  
} m J$[X  
} ; r| \""  
YSfJUB!I  
Fo%`X[?  
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: m!^$_d\%~  
=(P$P  
  static holder _1; v_v>gPl,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =b1 y*?  
X&rsWk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ySDo(EI4  
而不用手动写一个函数对象。 N'l2$8  
7)2Q  
Rg46V-"d,@  
(Jj xrZ+L  
四. 问题分析 9` VY)"rJ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 :9x]5;ma  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 aTvLQ@MQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }y J,&N'p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U,fPG/9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vo)W ziHh  
(Nd)$Oq[4  
五. 问题1:一致性 hPGDN\#LD  
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?| " s_S!;w@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oOubqx  
Z0'LD<  
struct holder mF4OLG3L0  
  { )$a6l8  
  // EKN<KnU%  
  template < typename T > K&gE4;>  
T &   operator ()( const T & r) const $83Qd  
  { T/%Y_.NtU  
  return (T & )r; ,VUOsNN4\  
} KIWHn_ :  
} ; -*ZQ=nomN  
RF -c`C  
这样的话assignment也必须相应改动: /n$R-Q  
E&L ml?@  
template < typename Left, typename Right > HB*BL+S06  
class assignment 'Ce?!U O  
  { d$E>bo-\   
Left l; 0a@tPskV  
Right r; Ky8,HdAq  
public : $/(``8li_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -!M>;M@  
template < typename T2 > Q.V@Sawe5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W>&*.3{v  
} ; 8NE[L#k  
Uqj$itqUQ  
同时,holder的operator=也需要改动: =eDC{/K  
i=rA;2>  
template < typename T > | "M1+(k7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const e8xNZG;  
  { n? =O@yq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cf"!U+x  
} ,Tx38  
~-%z:Re'_  
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。 ZdPqU \G^q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _ogN   
%X%f0J  
return l(rhs) = r; )7P>Hj  
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。 *g:Dg I 2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Gb"kl.j  
Y=<zR9f`  
template < typename Tp > #KHj.Vg  
class constant_t B !rb*"[  
  { VtU2&  
  const Tp t; ^AZv4H*~  
public : P-yVc2YH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C+t|fSJ  
template < typename T > ^)|tf\4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const LUpkO  
  { 4[%_Bnv#AJ  
  return t; LRS,bl3}/  
} KRP6b:+4L  
} ; P~x4h{~Gd  
Zk|PQfi+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M A%g-}  
下面就可以修改holder的operator=了 sdd%u~4,X  
{S@, ,  
template < typename T > h+YPyeAs  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wsAb8U C_  
  { ku>Bxau4>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =t~]@?]1D  
}  N PqO b  
|GPY bxzc  
同时也要修改assignment的operator() K 4{[s z  
h*Mi/\  
template < typename T2 > Pe11a zJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {D,- Whi  
现在代码看起来就很一致了。 C9FAX$$^(Y  
x%W~@_  
六. 问题2:链式操作 ds{)p<LpT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?01ru5ys/o  
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!h'rX=_-  
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。 PBL=P+  
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。 ;uZeYY?   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ye}86{l  
`Uvc^  
template < typename T > G \$x.  
struct result_1 =4!m] *y  
  { ^0I"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fX1Ib$v  
} ; `:0Auw9h  
C8(0|XX  
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: "0z4mQ}>N  
XN3'k[  
template < typename T > 9%MgAik(  
struct   ref $}0\sj%  
  { nVP|{M  
typedef T & reference; s4=EyBI  
} ; =#{q#COK$  
template < typename T > :#N]s  
struct   ref < T &> T/hz23nH  
  { #.,LWL]  
typedef T & reference; $L]M3$\9  
} ; &v:[+zw  
%qVD-Jln  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }%y5<n*v\  
5OAb6k'  
template < typename T > ezm*9Jc~p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N6*FlG-  
  { 5+(Cp3  
  return l(t) = r(t); Tj6Czq=*%T  
} ZF<$6"4N  
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。 tq*6]q8c>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }Cb-7/  
@FRas00)|  
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 I(/*pa?m{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ? Z2`f6;W4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j5~~%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8\?H`NN  
最后的布局是: Z:,`hW*A6  
                Add }+)q/]%  
              /   \ e%=SgXl2t  
            Divide   5 |`AJP  
            /   \ g-/ }*m l  
          _1     3 g6?5  
似乎一切都解决了?不。 N{a=CaYi+  
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。 oC3W_vH.%  
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。 Juk'eH2^s  
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: 5n e&6  
| `?J2WGe  
template < typename Right > @ykl:K%ke  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Nr*o RYY  
Right & rt) const V'K:52  
  { fUq #mkq}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d^5x@E_Td  
} nM!_C-yX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $?;)uoAg  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 +h1X-K:I  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 yy`XtJBWWs  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 n<A<Xj08T9  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 >5 2%^ ?  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? py%:,hi  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 8rLhOA  
6R#igLm  
template < class Action > ?lU(FK  
class picker : public Action AU8sU?=  
  { 8/"C0I (G  
public : !~xlze   
picker( const Action & act) : Action(act) {} /.t1Ow  
  // all the operator overloaded kJCeQK:W  
} ; wEU=R>j.  
b4(,ls  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 {s:"mkR  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: n8z++ T&  
2r@9|}La  
template < typename Right > sy(.p^Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rG%8ugap  
  { 59X XmVg  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Wo5%@C#M  
} H=mFc@fh  
p?4,YV|#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *y|zF6  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 A,?6|g`q'  
{r#uD5NJ/  
template < typename T >   struct picker_maker d@ ] N  
  { [<wpH0lNoy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *rYPjk6g[  
} ; UsdMCJ&G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5eM{>qr}  
  { nL]eGC  
typedef picker < T > result; 6$H`wDh#(&  
} ; _Ec"[xW  
FyNm1QNy^  
下面总的结构就有了: D&OskM60  
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。 ({cWb:+r  
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。 D"IxQ2}k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m\MI 6/  
至此链式操作完美实现。 3XDuo|(  
1aPFpo!  
'#jZ`  
七. 问题3 !Yz CK*av1  
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。 ^AoX|R[1%  
eZ 7Atuv  
template < typename T1, typename T2 > #9{2aRCJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b&RsxW7  
  { >1` '5A}s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :G &:v  
} _.I58r  
dt/-0~U  
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: "@t bm[  
&%u m#XE  
template < typename T1, typename T2 > C)QKodI  
struct result_2 ;/)$Cm&e  
  { _\{/#J;lN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; & u6ydN1xe  
} ; 9I''$DVf  
7R,;/3wWjG  
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? Uz%ynH  
这个差事就留给了holder自己。 % pAbkb3m  
    q(v|@l|)yO  
bEmzigN[  
template < int Order >  6NSSuK3  
class holder; .eyJ<b9  
template <> ;Nd'GA+1;(  
class holder < 1 > JkKbw&65  
  { 8fK/0u^`d  
public : Qkc 9X0J!  
template < typename T > |\94a  
  struct result_1 }]^/`n  
  { 3#eAXIW[  
  typedef T & result; -vc ,O77z"  
} ; t[MM=6|Wb  
template < typename T1, typename T2 > imB/P M  
  struct result_2 alBnN<UM  
  { w}e_ 17A  
  typedef T1 & result; Q% ^_<u  
} ; Z/ L%?zH  
template < typename T > K#VGG,h7Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const { _Y'%Ggh  
  { \C{Zqo,  
  return (T & )r; ]@}o"Td  
} t. DnF[  
template < typename T1, typename T2 > }ktK*4<k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3ug~m-_  
  { _nSEp >]L  
  return (T1 & )r1; 3_]QtP3  
} qx*N-,M%k(  
} ; AtxC(g m 1  
ubc k{\.  
template <> 4M+f#b1  
class holder < 2 > sejT] rJ  
  { 6P)DM  
public : ,k(B>O~o  
template < typename T > <&bBE"U4  
  struct result_1 (0rcLNk{|  
  { 8G3.bi'q   
  typedef T & result; )}Cf6 m}  
} ; lI@Z)~  
template < typename T1, typename T2 > '$5d6?BC`3  
  struct result_2 }g:'K  
  { ?[%.4i;-h  
  typedef T2 & result; @q{.  
} ; .')^4\  
template < typename T > wNUcL*n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  '{cFr  
  { =5uhIU0O  
  return (T & )r; wB+F/]]|N  
} 3} C-Hg+gt  
template < typename T1, typename T2 > s!1/Bm|_T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a)7&2J  
  { T7l,}G  
  return (T2 & )r2; p4kK" \ln  
} 7Q,<h8N\5  
} ; u#Bj#y!  
]I]G3 e  
B~,?Gbl+g  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /;xrd\du  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +?{LLD*2e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /AY q^  
=`Ky N/  
return l(i, j) = r(i, j); #Yy5@A}`o  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3_T'0x\FP  
u=E &jL5U  
  return ( int & )i; #MbY+[Y@v  
  return ( int & )j; #jO2Zu2`}  
最后执行i = j; iTF%}(  
可见,参数被正确的选择了。 yA7O<p+  
\Rha7O  
= \K/ulZo  
|:u5R%  
x}x)h3e  
八. 中期总结 )*7{%Ilq  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 4`7~~:W!M5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #G\-ftA&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ki%)LQAg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D%=&euB  
;6?,Yhk$h  
>4HB~9dKU  
cBHUa}:  
j J54<.D  
)0Vj\>  
九. 简化 c)q=il7ef  
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。 -x?|[ +%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z+4Mo*#  
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: +?5Vuc%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 vY[ u;VU  
  +-*/&|^等 %f(4jQ0I  
2. 返回引用。 kHQn' r6  
  =,各种复合赋值等 WMFn#.aY5  
3. 返回固定类型。 ;#*.@Or@Ah  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h645;sb0  
4. 原样返回。 L$jii  
  operator, `];ne]xM  
5. 返回解引用的类型。 }R:oWR  
  operator*(单目) `[ZA#8Ma  
6. 返回地址。 [G[{?{  
  operator&(单目) V=+p8nE0  
7. 下表访问返回类型。 TaKCN   
  operator[] "`'+@KlE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ur]WNk8bN  
  operator<<和operator>> [T,Df&  
DYe w6B-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 dLf ;g}W  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: TBHd)BhI.  
s,D GFK  
template < typename Left > H/*i-%]v+(  
struct value_return ")fgQ3XZ  
  { -ilhC Y@M  
template < typename T > vJW`aN1<I3  
  struct result_1 7mb5z/N  
  { m 7+=w>o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <&4~Z! O  
} ; -'i[/{  
h[ C XH"  
template < typename T1, typename T2 > Aiqb*v$  
  struct result_2 ]0{,P !  
  { =E~_F>SD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h5^We"}+  
} ; kC'm |Y@T  
} ; jank<Q&w  
j\.e6&5%SS  
^Je*k)COn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D9n+eZ  
-{yG+1  
下面我们来剥离functor中的operator() T{BGg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0+A#k7c6p  
f1d<xGx  
return l(t) op r(t) u#->?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fo I:`]2"*  
return op l(t) W5&KmA  
return op l(t1, t2) (c[DQSj  
return l(t) op <F| S<\Y.  
return l(t1, t2) op *Ym+xu_5  
return l(t)[r(t)] ?X7nM)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >.REg[P  
 uHTm  
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: gOaK7A  
单目: return f(l(t), r(t));  7re4mrC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X0KUnxw  
双目: return f(l(t)); ;!m_RQPFF  
return f(l(t1, t2)); \,`iu=YZv  
下面就是f的实现,以operator/为例 /EvT%h?p  
6p 14BruV  
struct meta_divide Rr\fw'  
  { vLCm,Bb2L  
template < typename T1, typename T2 > 73!])!SVI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <*p  
  { H#bu3*'  
  return t1 / t2; F+V[`w*k  
} "2I{T  
} ; #Vm)wH3  
z}p*";)A  
这个工作可以让宏来做: }5?|iUH|  
b+71`aD0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ck8Qs08  
template < typename T1, typename T2 > \ TG.\C8;vFh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; WVL\|y728s  
以后可以直接用 57$/Dn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) g;y*F;0@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 5WtI.7r  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) &hzr(v~;  
1_LGlu~&  
o6r ^  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 r;fcBepO  
8sL+ik"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ITjg]taD  
class unary_op : public Rettype "%=K_WJ?  
  { 4o@^._-R  
    Left l; yLt>OA<X  
public : VO*fC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} yIS&ZtBA  
ab<7jfFIa  
template < typename T > 77G4E ,]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ude)$PAe%  
      { P;e@<O  
      return FuncType::execute(l(t)); ?/KkN3Y_j[  
    } H"|oI|~  
;{g>Z|  
    template < typename T1, typename T2 > A@w9_qo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v<?k$ e5  
      {  PO=A^b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8noo^QO  
    } pz/vvH5  
} ; 75']fFO@!  
;B"S*wYMN  
&F +hh{  
同样还可以申明一个binary_op {^K&9sz  
e73zpF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HOVzpj  
class binary_op : public Rettype p2 m`pT  
  { Wt! NLlN8  
    Left l; E%)3{# .z  
Right r; o31pF  
public : wpm $?X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <U""CAE  
5VlF\-  
template < typename T > Vj_z"t7q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T'VKZ5W  
      { TK%MVLTK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qTnk>g_oS&  
    } y~+U(-&.  
Eb\SK"8  
    template < typename T1, typename T2 > IN!IjInaT@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Je~<2EsQ  
      { %XZdz =B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0I>[rxal  
    } a]R1Fi0n  
} ; 7vK}aOs0  
WR4\dsgCU  
#pp6 ycy  
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 >J@hqW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }9(:W</}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a(eUdGJ  
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。 {;Y2O.lV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tje   
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(qy>x-BI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e/V8lo  
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) GAcU8  MD  
下面是修改过的unary_op EX,)MU  
HVcd< :g0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > uVV;"LVK~  
class unary_op ] _P!+5]<  
  { 8w4cqr4m  
Left l; ,W~a%8*  
  ADN  
public : m=%WA5c?  
Ptv=Bwg  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 28PT1 9&  
t0gLz J  
template < typename T > 5oE!^bF?  
  struct result_1 (8OaXif  
  { EU-=\Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; TZ%u;tBH:  
} ; 6/eh~ME=  
F;_L/8Ov1  
template < typename T1, typename T2 > ?W4IAbT\G  
  struct result_2 [#6Eax,j  
  { ^H UNq[sQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E;^~}  
} ; <eG8xC  
*%xmCP J  
template < typename T1, typename T2 > X3;|h93.a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const or1D 6 *'  
  { &B5@\Hd;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )6:nJ"j#  
} g{?]a'?  
{(!j6|jK  
template < typename T > F;^GhiQVS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $^4URH  
  { C@L8,Kj ~.  
  return OpClass::execute(lt(t)); GT} =(sD L  
} X(ZouyD<  
.I&]G  
} ; Y!|* `FII  
@I^LmB9*  
tMWsgK.B  
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 MH,vn</Uw  
好啦,现在才真正完美了。 @ \(*pa  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]OKs 65  
vo_m$/O  
template < typename Right > P I0[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +TnRuehtk  
  { %XieKL  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 71ctjU`U2  
} ?`%)3gx|  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 jP9)utEm6  
[EETx-  
A12#v,  
"##Ylq("  
A<zSh }eh6  
十. bind  #{8n<sE  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 EJrn4QOs  
先来分析一下一段例子 JtrLTo  
,U#$Qb 12  
w1+xlM,,9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r-$SF5uv  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |?Z;tAF!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `|i[*+WC  
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。 oX9rpTi  
我们来写个简单的。 L-lDvc?5c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z?^~f}+  
对于函数对象类的版本: 76rNs|z~  
i|5K4Puu  
template < typename Func > Gdd lB2L)x  
struct functor_trait {-( B  
  { =gb.%a{R  
typedef typename Func::result_type result_type; Ol9'ZB|R  
} ; wtDy-H n  
对于无参数函数的版本: ` qqUuFMM  
C=6Vd  
template < typename Ret > [p+6HF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]_yk,}88d  
  { `4'['x  
typedef Ret result_type; [D=3:B&f  
} ; )o<rU[oD]C  
对于单参数函数的版本: #lM :BO  
pbe" w=<  
template < typename Ret, typename V1 > 'W/E*O6BY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lth t'|  
  { DV(^h$1_  
typedef Ret result_type; XO*62 >Ed  
} ; JR1/\F<}  
对于双参数函数的版本: 9:!<=rk  
P7;=rSW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (dxkDS-G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _[8BAm  
  { 4  |E`  
typedef Ret result_type; Xx~XW ^lsh  
} ; NX^%a1D!  
等等。。。 OYEL`!Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy VQ/<MY C  
|.x |BJ  
template < typename Func > ;=IGl:  
struct func_return zice0({iJ  
  { fD#VI   
template < typename T > piE9qXn  
  struct result_1 W[]N.d7G  
  { 5sD\4g)HK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _N5$>2  
} ; C%8jWc  
?\ C7.of  
template < typename T1, typename T2 > #TLqo(/  
  struct result_2 C< GS._V&  
  { lZ5 lmsCU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d`U{-?N>  
} ; 7dXR/i\  
} ; + j._NRXRH  
/h=:heS4$  
V/Q~NX N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t'bzhPQO)f  
H1H+TTZr  
template < typename Func, typename aPicker > * _puW x  
class binder_1 &}P{w  
  { D=U"L-rRs  
Func fn; ^w eU\  
aPicker pk; @tvAI2W  
public : iEG`+h'  
fdIk{o  
template < typename T > A`|OPi)  
  struct result_1 ,4hQ#x  
  { ZW$PJmz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rAK}rNxI  
} ; L`%v#R  
)]"aa_20]  
template < typename T1, typename T2 > Zs _Jn  
  struct result_2 I^pD=1Y]  
  { /jdq7CF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B1]dub9  
} ; V#:`:-$$+  
 hfpSxL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A+Nf]([  
v:c_q]z#B  
template < typename T > DGMvYNKTj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SG1fu<Q6J  
  { t&+f:)n  
  return fn(pk(t)); "oX@Z^  
} / lh3.\|  
template < typename T1, typename T2 > _Y '+E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kK2x';21  
  { &u-H/C U%  
  return fn(pk(t1, t2)); JHpaDy*  
} @GzEhv  
} ; R=jIVw'  
">QNiR!  
yDBS : \  
一目了然不是么? #<20vdc  
最后实现bind H-GlCVq~  
X kZ82w#b  
@G  0k+  
template < typename Func, typename aPicker > \'I->O]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .80^c  
  { R8a4F^{*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]2kgG*^n"  
} =vx iqRm  
;EZ$8|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }Wf\\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 qF m=(J%  
9s\;,!b  
十一. phoenix lYkm1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5a1)`2V2M  
iGmBG1a\  
for_each(v.begin(), v.end(), >'3J. FY  
( 1?\ #hemL  
do_ ^;0.P)yGA  
[ 3dG[dYj  
  cout << _1 <<   " , " ^a~^$PUqI  
] ~W'>L++  
.while_( -- _1), wehZ7eqm  
cout << var( " \n " ) A+d&aE }3V  
) _ F&BSu  
); %\8E{M:  
iOI8'`mk  
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: m\~{l=jIS  
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 ,"!t[4p=f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 eC:?j`H -  
那么我们就照着这个思路来实现吧: FBpf_=(_1  
Nq|b$S[4  
<$)F_R~T3  
template < typename Cond, typename Actor > f8um.Xnp6  
class do_while PzThVeJ+  
  { )h-Qi#{  
Cond cd; N:Yjz^Jt  
Actor act; {e4`D1B  
public : :4]^PB@dl  
template < typename T > Pl4$`Qw#y  
  struct result_1 4J3cQ;z  
  { X_Vj&{  
  typedef int result_type; Op^r}7  
} ; $OK}jSH*v)  
%lsk> V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a=3?hVpB  
c` ^I% i  
template < typename T > J{"<Hgb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YK Nz[x$|  
  { Jwzkd"D  
  do z>$AZ>t%J$  
    { K@u\^6419  
  act(t); ;E0Xn-o_  
  }  S^;D\6(r  
  while (cd(t)); A;E7~qOG  
  return   0 ; Qzbelt@Wx  
} l :\DC  
} ; lI HSy  
R1Jj 3k  
)*_4=-8H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CCp&P5[67  
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。 m{itMZ@  
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。 0#f;/ c0i  
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。 D^1H(y2zp  
下面就是产生这个functor的类: aKdi  
|U}al[  
.\1{>A  
template < typename Actor > XKqUbi  
class do_while_actor o<T_Pjp  
  { 4O Lq  
Actor act; *G)=6\  
public : jFYv4!\ju  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /I@nPH<y  
@&!HMl  
template < typename Cond > ,<]X0;~oB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p-QD(+@M  
} ; fyat-wbb  
-x i]~svg  
ghq#-N/t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [hU5ooB  
最后,是那个do_ VY }?Nb<&  
i6F`KF'i&  
?rqU&my S  
class do_while_invoker bN-ljw0&  
  { /lBx}o'  
public : >W%tEc  
template < typename Actor > #SiOx/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gKK*` L~  
  { )sg@HFhY'  
  return do_while_actor < Actor > (act); NbyVBl0=  
} cY1d6P0  
} do_; F.:B_t  
{L 7O{:J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qF!oP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 iYE:o{  
最后来说说怎么处理break和continue '{9nQ DgT  
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。  h"<-^=b  
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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