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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ln=>@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 UXwB$@8  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, FE+7X=y  
J 0Hm)*  
VX;zZ`BJ  
) \-96 xd  
  class filler cophAP  
  { g=xv+e  
public : au~]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -VWCD,c  
} ; 6Lg!L odu  
@A2/@]HBm  
)WVItqQKV  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: eu}Fd@GO  
B;GxfYj  
L1 9 MP  
fW.GNX8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,@Fgr(?'`>  
9fP) Fwih  
=R&)hlm  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }dX/Y /  
~v2V`lxh  
r(: 8!=~K  
2cCWQ"_,  
二. 战前分析 /v"6BU  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Kc%n(,+%"  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ovd^,?ib  
5pRY&6So  
h L]8e>a?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z;dcAdz9  
  /* --------------------------------------------- */ k,,!P""  
vector < int *> vp( 10 ); gX@nPZjg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); psIkG0 &  
/* --------------------------------------------- */ Hz}+SAZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xH<'GB)  
/* --------------------------------------------- */ +{xMIl_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G{kj}>kS_  
  /* --------------------------------------------- */ ^:4L6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D =r-  
/* --------------------------------------------- */ H>?:U]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); J>=1dCK  
)=jT_?9b   
908ayfVI  
T8$%9&j!UE  
看了之后,我们可以思考一些问题: v"u7~Dw# 1  
1._1, _2是什么? Fn:.Y8%-  
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。  VQ`,#`wV  
2._1 = 1是在做什么? K??1,I  
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。 ~ HK1X  
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。 8[{|xh(  
[_WI8~g Y  
g4N%PV8  
三. 动工 jHAWK9fa  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s$DGd T)  
i2$*}Cu  
NW{y% Z  
bh6d./  
template < typename T > >0PUWr$8  
class assignment 8f?rEI\0GD  
  { m@ i2#  
T value; hPa n  
public : S8O)/Sg=  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9>N\sOh  
template < typename T2 > u4:\UC'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $ !v}xY  
} ; m!<X8d[bD  
$ZQ"({<w<g  
F9MR5O"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Yeqvv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q*L ]  
4,2(nYF  
1g1?zk8zO  
4P|$LkI  
  class holder 6|,e%  
  { i90}Xyt  
public : Q[M (Wqg  
template < typename T > (lb6]MtTHY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const '!!e+\h#  
  { 9C_*3?6  
  return assignment < T > (t); s=MT,  
} -b cG[W3  
} ; k, f)2<  
=H[\%O~?b  
[s~JceUyX  
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: )ZGYhE  
wW-Ab  
  static holder _1; *=Doe2(!C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :$=|7v  
rFo\+//  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }sv!=^}BY3  
而不用手动写一个函数对象。 ejVdxVr\7  
F\5X7 ditD  
WSQ[.C  
#+9rjq:v#]  
四. 问题分析 ]}kI)34/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 R'SBd}1  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ,eDD:#)$}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R :"+ #Sq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z!= L   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Go1(@  
eJ)1K  
五. 问题1:一致性 RU0i#suiz  
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?| SB TPTb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :X_CFW  
\eQ la8s  
struct holder vQ 4}WtvA  
  { Q"%QQo}}  
  // Z?17Pu'Dp  
  template < typename T > 0#QKVZq2>  
T &   operator ()( const T & r) const 9RQU?  
  { !tU'J"Zy  
  return (T & )r; !6H uFf  
} FEF"\O|Q  
} ; i^*M^P3m  
/s:w^ g~  
这样的话assignment也必须相应改动: n#BvW,6J  
)CLf;@1  
template < typename Left, typename Right > y;nvR6)  
class assignment r| f-_D  
  { ca(U!T68  
Left l;  `?|Rc  
Right r; EUy(T1Cl&&  
public : #--olEj!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O|I+],  
template < typename T2 > :?=Q39O9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XA)'=L!^  
} ; mG2VZ>  
rVH6QQF=\  
同时,holder的operator=也需要改动: ~-_i  
q\R q!7(  
template < typename T > ydQ!4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wiJRCH  
  { }3Y <$YL"R  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _A{+H^,  
} ZQAO"huk]  
,[isib3  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 @'i+ff\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;F5"}x  
R)oB!$k  
return l(rhs) = r; *%\mZ,s"  
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。 S/4r\6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @vRwzc\   
]78!!G[`  
template < typename Tp > r|GY]9  
class constant_t W;zpt|kAH  
  { XA<ozq'  
  const Tp t; *}cSE|S%  
public : 7+nm31,<O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :+ Jt^ 6  
template < typename T > E  T:T7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {\G `]r-cM  
  { +;Cr];b3  
  return t; Icx7.Y  
} mnjs(x<m  
} ; u5Up&QE!>q  
0{+.H_f`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +q{[\#t5  
下面就可以修改holder的operator=了 /=)L_  
e[1>(l}Ss  
template < typename T > 6e&$l-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c8Z A5|  
  { Qz,|mo+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); rrqQCn9  
} gEwd &J  
*geN [ [  
同时也要修改assignment的operator() 0[xpEiDx  
y$b]7O  
template < typename T2 > `Ye8 Q5v"]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HYCuK48F[_  
现在代码看起来就很一致了。 qMP1k7uG)  
iWA|8$u4gm  
六. 问题2:链式操作 ; s|w{.<:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 eC! #CK  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 -*B`]  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 m$wlflt  
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。 ]~0}=,H$N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mwC=o5O  
bsS:"/?>  
template < typename T > SeEw.;Xw  
struct result_1 n~.*1. P  
  { %m&@o~+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &~~wX,6+  
} ; 8wK ~ i  
}%TPYc  
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: t"vRc4mf  
hyg8wI  
template < typename T > PuL<^aJ  
struct   ref Z=?aEU$7  
  { X~oK[Nf'9  
typedef T & reference; ik.A1j9oN  
} ; 0 1V^L}  
template < typename T > Y32 "N[yw  
struct   ref < T &> R=]d%L8  
  { F;q#&  
typedef T & reference; Kibr ]w  
} ; a5jL7a?6]  
-WJ?:?'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o!c] (  
!do?~$Og  
template < typename T > +B}0=Ex$t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #%lo;W~IY  
  { YA:nOvd@O  
  return l(t) = r(t); o0bM=njok  
} 5!X1G8h)uy  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 O|kOI?f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T,%j\0  
W-efv  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 n.}E5 %qK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?jx1R^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p-GAe,2q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >&:NFq-  
最后的布局是: XH}'w9VynR  
                Add PG~$D];  
              /   \ a<~77~"4wn  
            Divide   5 72W s K"  
            /   \ O%8EZyu  
          _1     3 a^U~0i@[S  
似乎一切都解决了?不。 TZR)C P5  
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。 %McE` 155  
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。 eWJ`$"z  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: @p6<Lw_E  
kM8{C w  
template < typename Right > dG7OqA:9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g%[c<l9  
Right & rt) const p5r]J+1  
  { 06q(aI^Ch@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?a(L.3 E  
} Gh.[dF?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6( CDNMzj  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Jg}K.1Hs  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 BZ!v%4^9  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ZyrI R  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 (xHf4[[u  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? h:Gu`+D>W  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: z`UhB%-?  
:a ->0 l  
template < class Action > ngohtB^]  
class picker : public Action f y:,_#  
  { myl+J;,]  
public : )G^ KDj"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C?Bl{4-P}*  
  // all the operator overloaded #|&Sc_#4)  
} ; !$-\;<bZw  
YG [;"QR  
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。 #9-P%%kQ  
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: (0YZZ93  
/='. 4 v  
template < typename Right > InXn%9]p]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VXIP0p@  
  { z|EEVNFd&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Sz- J y:j  
} p2Zo  
WmY``  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~cTN~<{dq  
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。 +_XzmjnDd  
.A sv%p[W  
template < typename T >   struct picker_maker %LVm3e9  
  { Dn&D!B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; EkgE_8  
} ; &e 6CJ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &wD;SMr<  
  { C{gyj}5  
typedef picker < T > result; v\m ]A1  
} ; =R*qP;#  
3)\8%Ox  
下面总的结构就有了: MrZh09y  
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。 t2,A@2DU 2  
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。 P"B0_EuR<T  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ):i&`}SY  
至此链式操作完美实现。 CC#;c1t  
BZ zrRC  
~HOy:1QhE=  
七. 问题3 oE#d,Z  
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。 GrUCZ<S  
`c<;DhNO  
template < typename T1, typename T2 > _%5R o6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]]Cb$$Td  
  { O8B\{T1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &f ^,la  
}  =-IbS}3  
#Q2Y&2`yGT  
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: Y.g59X!Ub2  
J ]nohICe  
template < typename T1, typename T2 > U2bjFLd"  
struct result_2 cWoPB _  
  { %Ev4]}2C1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tmQH|'>>  
} ; 8 7D*-Gw  
/YZr~|65  
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? E\Rhz]G(  
这个差事就留给了holder自己。 x>Zn?YR,"  
    b )B? F  
{q"OM*L(  
template < int Order > "?V0$-DR  
class holder; DRcNdO/1E  
template <> ;kY(<{2  
class holder < 1 > &*+'>UEe5  
  { `DV.+>O-1  
public : C?lcGt!H  
template < typename T > Y;?{|  
  struct result_1 _lamn }(x0  
  { V5UF3'3;}  
  typedef T & result; !\7!3$w'8,  
} ; ogyTO|V=  
template < typename T1, typename T2 >  Vh_P/C+  
  struct result_2 i\,-oO  
  { 3j\1S1  
  typedef T1 & result; ,6-:VIHQ  
} ; Wk)OkIFR  
template < typename T > \O2Rhz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3B84^>U<  
  { U4d:] z  
  return (T & )r; IZpP[hov  
} vEJWFoeEFm  
template < typename T1, typename T2 > 0cj>mj1M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e 9;~P}  
  { !@}wDt  
  return (T1 & )r1; I}1NB3>^  
} wOU_*uY@6'  
} ; kM,C3x{A  
9[<)WQe6M  
template <> RW<D<5C  
class holder < 2 > <g"{Wv: h  
  { Y$"O VC  
public : %5(I/zB  
template < typename T > jYk&/@`Ly  
  struct result_1 Dfmjw  
  { hb}+A=A=+  
  typedef T & result; g:hjy@ w  
} ; 5>[u `  
template < typename T1, typename T2 > Z&1\{PG3*  
  struct result_2 ~"nxE  
  { .+$ Q<L  
  typedef T2 & result; 'Gj3:-xqL  
} ; 9Z4nAc  
template < typename T > RoPRQCE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3}}38A|4  
  { I>W=x'PkLn  
  return (T & )r; 6 (]Dh;gC  
} _852H$H\  
template < typename T1, typename T2 > p{T*k'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  y3@H/U{  
  { s~^5kgPA  
  return (T2 & )r2; ;r<^a6B  
} F1*>y  
} ; ItNz}4o|d  
d3\qKL!~  
pM4 :#%V  
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> >。 Mk"^?%PxT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H?yK~bGQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %)1y AdG 8  
CsGx@\jN  
return l(i, j) = r(i, j); v[1aW v:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ! >FYK}c7  
xi~?>f  
  return ( int & )i; ekWD5,G  
  return ( int & )j; O%Xf!4Z  
最后执行i = j; d; boIP`M;  
可见,参数被正确的选择了。 s6 uG`F"  
ztcp/1jIvS  
jeoz* Dz  
(C\]-E>  
f6hnTbJ  
八. 中期总结 I|qo+u)  
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: )_HA>o_?C:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &."iFe  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -r`.#c4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u^^[Q2LDU}  
BC^ :=  
M\uiq38  
3l rT3a3vV  
11 Q1AN  
Ag-(5:  
九. 简化 8\&X2[oAD  
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。 XO.jl"xu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <? q?Mn  
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: *#,7d"6W5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n(1l}TJy  
  +-*/&|^等 @LF,O}[2J  
2. 返回引用。 R0KPZv-  
  =,各种复合赋值等 ?gA 8x  
3. 返回固定类型。 PxvyN_B#>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) P) Jgs  
4. 原样返回。 L +b6!2O,  
  operator, X _q\Sg  
5. 返回解引用的类型。 q+yQwX{  
  operator*(单目) f\|w '  
6. 返回地址。 n@<YI  
  operator&(单目) }|h# \$w  
7. 下表访问返回类型。 i1}:8Unxf  
  operator[] G|bT9f$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f z'@_4hg  
  operator<<和operator>> LBw1g<&  
g];!&R-  
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。 I ce~oz)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^9v4OUG  
l!D}3jD  
template < typename Left > ~[t[y~Hup  
struct value_return zfJT,h-{  
  { b6,iZ+]  
template < typename T > Z@4Ar fl  
  struct result_1 ` 'DmDg  
  { `+]Qz =}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .Y tKS  
} ; OIGY`   
Zu*F#s!tUI  
template < typename T1, typename T2 > m+ =] m_  
  struct result_2 8SMxw~9$  
  { {5Q!Y&N.%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E^ B'4  
} ; L^1NY3=$  
} ; ( >LF(ll  
ju8> :y8  
1KU! tL  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )v'WWwXY>  
l0|5t)jF-  
下面我们来剥离functor中的operator() LP.]9ut  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ki;*u_4{  
g_;\iqxL  
return l(t) op r(t) /J]5H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jk;j2YNPw  
return op l(t) P0;n9>g  
return op l(t1, t2) /p/]t,-j2  
return l(t) op |Tv#4st  
return l(t1, t2) op z<MsKD0Q  
return l(t)[r(t)] 9Gvd&U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [*Z;\5&P  
=}~hWL  
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: (Lbbc+1m  
单目: return f(l(t), r(t)); =O~_Q-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4S7v:1~xe  
双目: return f(l(t)); J"0`%'*/  
return f(l(t1, t2)); Sh/08+@+L:  
下面就是f的实现,以operator/为例 Lc}y<=P@  
 0HZ{Y9]  
struct meta_divide !Lu2  
  { Fn wJ+GTu  
template < typename T1, typename T2 > i}cRi&2[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ncaT?~u j  
  { {B~QQMEow  
  return t1 / t2; 9=s<Ld  
} ko!)s  
} ; kXViWOXU^  
EfqX y>W  
这个工作可以让宏来做: [CY9^N  
&eJfGt5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ pJ>P[  
template < typename T1, typename T2 > \ &j;wCvE4+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ez7A4>/  
以后可以直接用 R8K&R\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %:i7s-0w  
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 ;xy"\S]  
(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。。。) [|v][Hwv  
\P[Y`LYL  
VMZMG$C  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 sWhZby7  
xH ]Ct~ md  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Lw1Yvtn  
class unary_op : public Rettype 82+r^t/.  
  { !M(xG%M-V  
    Left l; 6W/`07 '  
public : %O;:af"Ja8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W"scV@HKu  
EAUEQk?9  
template < typename T > YqscZ(L:y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `Gs9Xmc|  
      { ?4YGT  
      return FuncType::execute(l(t)); a,,exi  
    } H8=N@l  
IW5,7.  
    template < typename T1, typename T2 > e1yt9@k,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e[1hz_v  
      { nkPh,X\N0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =F|{# F  
    } /'SNw?&  
} ; U4'#T%*  
@NR>{Eg  
. '6gZKXY  
同样还可以申明一个binary_op 7g^]:3f!   
XPc^Tq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Lj({[H7D!  
class binary_op : public Rettype PI {bmZ  
  { .xCZ1|+gG  
    Left l; x>K Or,f  
Right r; 4Z3su^XR  
public : 1C+13LE$U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /|}EL%a  
iqsCB%;5  
template < typename T > cVv=*81\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `bq<$e  
      { w7L{_aom  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b! t0w{^w  
    } kdiM5l70  
f_OQ./`  
    template < typename T1, typename T2 > \doUTr R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G[PtkPSJ  
      { #\{l"-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E_rI?t^  
    } 4> K42m  
} ; =jN.1}  
b=C*W,Q_#  
zpn9,,~u  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 , >a&"V^k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fgTg7 m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qz_7%c]K[  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 RNk\.}m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kt#fMd$  
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。。。 u[;\y|75  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 NWESP U):w  
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) 0D.Mke )  
下面是修改过的unary_op Oi.C(@^(  
tAd%#:K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,L2ZinU:  
class unary_op P8:dU(nlW  
  { |l^uEtG  
Left l; b#%hY{$j  
  7~h<$8Y(T  
public : C^Yb\N}S  
-m zIT4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +HpA:]#Y  
 tU5zF.%  
template < typename T > a=_g*OK}D  
  struct result_1 o'aEY<mZ7  
  { QE+g j8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1ba~SHi  
} ; 5DU6rks%  
=j_4S<  
template < typename T1, typename T2 > %A/0 '  
  struct result_2 1t~G|zhX  
  { n+9=1Oo"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NN{?z!  
} ; tKuwpT1Qc  
"S]0  
template < typename T1, typename T2 > X,% 0/6*]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4"(Bu/24  
  { EWhK0Vej=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9rX&uP)j^#  
} $99n&t$Y  
oCv.Ln1;Z  
template < typename T > {w O|)|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wis~$"  
  { 3pROf#M  
  return OpClass::execute(lt(t)); n38p!oS  
} ub0.J#j@  
Z clQ  
} ; <$$yw=ef  
 %\#8{g  
$)i")=Hy  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Et_bH%0  
好啦,现在才真正完美了。 ^Z+?h &%%  
现在在picker里面就可以这么添加了: eQm1cgMdz  
(8DC}kckE  
template < typename Right > -7[@R;FS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7F7 {)L  
  { RLXL&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,-LwtePJ0  
} NA`SyKtg_  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Q8tL[>Xt  
UgSB>V<?  
O6 3<AY@  
qr^3R&z!}  
ZQsJL\x[UK  
十. bind 1=c\Rr9]  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ZU4nc3__  
先来分析一下一段例子 ,-c6dS   
OZF rtc+  
M)+H{5bt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /Iy]DU8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 SM#]H-3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !Pvf;rNI1T  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 gfd"v  
我们来写个简单的。 g)[V(yWu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8W(*~}ydYY  
对于函数对象类的版本: Vb;*m5,?:  
2;`1h[,-^  
template < typename Func > #Y`~(K47  
struct functor_trait ? (Oy\  
  { N)|yu1S  
typedef typename Func::result_type result_type; 6<SAa#@ey  
} ; %lhEM}Sm  
对于无参数函数的版本: c|y(2K)o[=  
/{ l$sBUL  
template < typename Ret > }OR@~V{Gj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G6P?2@  
  { H5B:;g@  
typedef Ret result_type; ,eW%{[g(  
} ; ^ogt+6c  
对于单参数函数的版本: GW@;}m(  
jXx<`I+]  
template < typename Ret, typename V1 > Yui3+}Ms  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > F#Ryu~,"  
  { 3{64 @s  
typedef Ret result_type; #4% ]o%.  
} ; %P/Jq#FE .  
对于双参数函数的版本: {SPq$B_VR  
)p0^zv{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l`{\"#4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l"T44CL;  
  { ]=I@1B;_m  
typedef Ret result_type; +F` S>U  
} ; qvsd5PeCO  
等等。。。 W ]1)zO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P>C~ i:4n  
.Iw AK/QS  
template < typename Func > qp }Cqi  
struct func_return O2E/jj  
  { ~9]hV7y5C  
template < typename T > w~A{(- dx  
  struct result_1 hGe/ ;@%  
  { rig,mv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o Q2Fjj  
} ; `Bp.RXsd*  
*uf'zQ<9  
template < typename T1, typename T2 > 8 &LQzwa  
  struct result_2 +b<FO+E_  
  { $E~`\o%Ev  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X,_2FJv  
} ; cWaSn7p!X  
} ; I\{ 1u  
u#$]?($}d  
Y|f[bw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mt{nm[D!Xp  
0/MtYIYk  
template < typename Func, typename aPicker > pfDc9PMj  
class binder_1 - t'jNR'  
  { Y'S%O/$  
Func fn; - q1?? u  
aPicker pk; @Z %ivR:  
public : Y0@"fU35  
GqvpA# i  
template < typename T > '&tG?gb&  
  struct result_1 zuad~%D<I  
  { T{.pM4Hd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?m}s4a  
} ; 3>AMII  
/{aj}M0kN  
template < typename T1, typename T2 > `l ^9/_g'6  
  struct result_2 L-WT]&n_  
  { )._;~z!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z6=Z\P+  
} ; Oi'5ytsES  
_[c0)2h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8,4"uuI  
{ ]{/t-=  
template < typename T > VU(v3^1"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :'-/NtV)o?  
  { gjwn7_  
  return fn(pk(t)); ^e_hLX\SW  
} x7&B$.>3  
template < typename T1, typename T2 > wr/"yQA]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qZtzO2Mt  
  { !mJ"gg  
  return fn(pk(t1, t2)); 3 *"WG O5  
} {0wIR_dGX  
} ; DS(}<HK{  
l'-Bu(  
s4y73-J^.v  
一目了然不是么? 5h=}j  
最后实现bind %~H-)_d20  
?}tFN_X"  
*=/ { HvJ  
template < typename Func, typename aPicker > qs6]-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p Z|V 3  
  { x_N'TjS^{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x;P_1J%Q  
} .\ULbN3Z  
2ozax)GY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 XFHYQ2ME2  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 yiXSYD  
S]e|"n~@  
十一. phoenix _~l5u8{^6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WdH$JTk1  
;>EM[u  
for_each(v.begin(), v.end(), >=I|xY,  
( #4Rx]zW^%  
do_ TCwFPlF|  
[ o4F2%0gJ  
  cout << _1 <<   " , " +s,=lL  
] 3=P]x ;[ba  
.while_( -- _1), 6 6EV$*dRL  
cout << var( " \n " ) NqazpB*  
) w7.V6S$Ga  
); +K:Dx!9  
D09Sg%w  
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: EPI4!3]  
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 #C74z$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T= y}y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,GbR!j@6  
UJAv`yjG  
}I+E\ <  
template < typename Cond, typename Actor > Jy`B!S_l  
class do_while Fx_z6a  
  { |PCm01NU!  
Cond cd; VX0 %a@ur  
Actor act;  ul6]!Iy  
public : K,;E5  
template < typename T > ~tS Z%q  
  struct result_1 F4-$~ v@  
  { TVtvuvQ2K  
  typedef int result_type; TTX5EDCrC  
} ; ok"k*?Ov  
Y|F9}hj(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I#Y22&G1  
E1aHKjLQ  
template < typename T > O_ muD\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const njB;&N)I  
  { oQ/E}Zk@  
  do (&Kk7<#`  
    { 5FPM`hLT  
  act(t); &v/dj@   
  } MO]F1E?X  
  while (cd(t)); 6RU~"C  
  return   0 ; #>("CAB02T  
} ~|D Ut   
} ; UawyDs  
:gv{F} ##  
$u6"*|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Fh&G;aEq  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 +6M}O[LP  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 HTv2#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 }<0BX\@I  
下面就是产生这个functor的类: }^ ~F|  
`!3SF|x&  
@|Cz-J;D  
template < typename Actor > hn7# L  
class do_while_actor #'nr Er <  
  { P+ 3G~Sr  
Actor act; xf\C|@i  
public : e9Wa<i 8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hE'-is@7  
4$HhP, gL=  
template < typename Cond > ) yi E@ X  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <Uk}o8E  
} ; P-9)38`5  
kr^P6}'  
z>1Pz(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lne4-(DJ  
最后,是那个do_ X&.ArXn*  
*2>&"B09`  
;>U2|>5V  
class do_while_invoker '2A)}uR  
  { 3V+] 9;  
public : L~(j3D* 3  
template < typename Actor > !]A  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0I-9nuw,^;  
  { ^&9zw\x;z  
  return do_while_actor < Actor > (act); [NjXO`5#]  
} k{R>  
} do_; 60^`JVGWH  
p;`>e>$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {K~'K+TPu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 nY[WRt w  
最后来说说怎么处理break和continue !,_u)4  
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。 hIYNhZv  
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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