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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  s.&ewf\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q]9H9?}N?  
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, fz#e4+oH  
R h zf.kp  
vU0j!XqE  
xZZW*d_b  
  class filler Is&z~Xy/  
  { ESp)%  
public : ~n9BN'@x  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L!s/0kBg  
} ; [ R1S+i  
-f IX6  
t"k6wv;Tq  
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: z6 2gF|Uj  
F#>?i}  
?3~]H   
S7&w r@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P -0  
UhQ[|c  
XF(0>-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L/dG 0a@1X  
j3jf:7 /\  
2V %si6  
#D~atgR  
二. 战前分析 >Vz Gx(7q  
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。 (~}IoQp>  
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 >U.TkB  
|3`Sd;^;  
)/kkvI()l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F!OVx<  
  /* --------------------------------------------- */ S'm&Ll2i@  
vector < int *> vp( 10 ); G,I[zhX\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); a]XQM$T$  
/* --------------------------------------------- */ c+chwU0W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t &XH:w&j  
/* --------------------------------------------- */ .^j6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X-&t!0O4}`  
  /* --------------------------------------------- */ # le<R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b-R!oP+vP  
/* --------------------------------------------- */ g((glr)6M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M&o@~z0  
aZEi|\VU  
"Opk:;.  
I:l<t*  
看了之后,我们可以思考一些问题: LN}eD\  
1._1, _2是什么? Nr)v!z~y   
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。 l]D?S]{a  
2._1 = 1是在做什么? Lh.?G#EM  
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。 ?;Dh^mc  
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。 5>+>=)*  
ZD\`~I|gp  
YCZl1ry:V=  
三. 动工 Y-\/Y*;cd  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &TYTeJ]  
q8%T)$!  
D# |+PG7  
$/^DY&  
template < typename T > ~?i;~S  
class assignment Si#I^aF`%  
  { KPO?eeT.WZ  
T value; ZYDLl8  
public : sUA==k  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9a}rE  
template < typename T2 > F|p&v7T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )N h67P3X"  
} ; j}R!'m(P'  
G?$|aQ0j  
?u.&BP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 , 6 P:S7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |@#37  
_)s<E9t2N  
fa7Z=:a G  
hbm%{*d  
  class holder ^UI{U1N~Bz  
  { 70bI}/u  
public : d l_ h0  
template < typename T > x_Zi^]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const NH&/=  
  { -U/"eVM  
  return assignment < T > (t); Sc03vfmo"N  
} }z{2~ 0,  
} ; l_tr,3_w  
\HX'^t`  
W" >[sn|  
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: Za68V/Vj  
y)iT-$bQ  
  static holder _1; wBz?OnD/D  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +-tvNX%IJ  
^<X+t&!z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N~7xj?  
而不用手动写一个函数对象。 !$&k@#v:  
jo 0 d#  
'z$BgXh\  
r}kQ<SRx  
四. 问题分析 &)`xlIw}  
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。 >i^8K U  
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。 On x[}x  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 zAT7 ^q^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 '&/ 35d9|*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qxS=8#-`(  
egQB!%D  
五. 问题1:一致性 W4n;U-Hb  
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?| {A2EGUmF2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H",w$$e F  
Zzy!D  
struct holder %Jy0?WN  
  { ]WlE9z7:8  
  // ~2 L{m[s|  
  template < typename T > `4^-@}  
T &   operator ()( const T & r) const J2A+x\{<  
  { _<tWy+.  
  return (T & )r; :|cC7, S  
} "|P8L| @*  
} ; irj{Or^k  
g/Q"%GN,  
这样的话assignment也必须相应改动: G.v zz-yG  
_,*ld#'s  
template < typename Left, typename Right > P$LHsg]  
class assignment o,o,(sII  
  { l 2&cwjc  
Left l; nx{_^sK  
Right r; QTZf e<m0  
public : *12,MO>go  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -|E|-'  
template < typename T2 >  mZGAl1`8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5G5P#<Vv  
} ; zTA+s 2  
&'%b1CbE  
同时,holder的operator=也需要改动: ]2O52r  
dkTewT6'  
template < typename T > hcWYz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #4hxbRN  
  { },r30`)Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <}e2\x  
} )qXl8HI  
@9-/p^n1  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2.''Nt6|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fL^+Qb}  
9A|deETa-  
return l(rhs) = r; vo48\w7[  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 5]C}044  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TNwBnMe  
jUny&Alj  
template < typename Tp > ,3 !D(&  
class constant_t )6K Q"*  
  { p)_v.D3i  
  const Tp t; J\7ukm"9  
public : tG!ApL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S b0p?  
template < typename T > ,'=Tf=wq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const CM$q{;y  
  { 3&H#LGoV$  
  return t; LjZvWts?  
} D@jG+k-Lm  
} ; 2hZ>bg  
KDx~^OO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  :{#%_^}k  
下面就可以修改holder的operator=了 \}CQo0v  
|%wgux`z  
template < typename T > lqD.epm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const t9zPUR  
  { f~U~f}Uw4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); AH*{Bi[vX  
} l,z# : k  
_hM #*?}v  
同时也要修改assignment的operator() F.9SyB$  
M5$YFGGR  
template < typename T2 > %}< e;t-O  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } VD=}GY33=  
现在代码看起来就很一致了。 z"cF\F  
&/%A 9R,  
六. 问题2:链式操作 q. i2BoOd  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m 2tw[6M  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 6??o(ziK$  
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。 d4y?2p ?3  
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。 5U%J,W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b=V"$(Q  
, 7` /D  
template < typename T > !Q-h#']~L  
struct result_1 V L^.7U  
  { kzMul<>sl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %[1\d)  
} ; Y}db<Cz X  
c~_nO d  
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: 96L-bBtyY  
1|]IWX|  
template < typename T > Vjv~RNGF  
struct   ref 1 _A B; ^  
  { nC-=CMWWr  
typedef T & reference; k,) xv?  
} ; zWN/>~}U \  
template < typename T > tyEa5sy4  
struct   ref < T &> (s:ihpI  
  { cr}T ? $\K  
typedef T & reference; v|\<N!g  
} ; (lNV\Za  
B =EI&+F+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: M @|n"(P  
IJWUNKqo=  
template < typename T > H2f!c{t$p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const jkTh)Bm|'  
  { P}YtT3. K  
  return l(t) = r(t); *u?QO4>  
} 2#<)-Cak  
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。 kTC'`xv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :K:oH}4oh  
:htz]  
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 bc+~g>o  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: JbV\eE#KrC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (d> M/x?W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cRR[ci34k  
最后的布局是: {6_M$"e.  
                Add 8R3x74fL  
              /   \ pUGFQ."\  
            Divide   5 W6e,S[J^FY  
            /   \ i~};5j(  
          _1     3 ]lX`[HX7  
似乎一切都解决了?不。 xz$-_NWW  
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。 C:*=tD1  
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。 %anY'GK   
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: fU6O:-  
{Xw6]d  
template < typename Right > {D6p?TL+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9.:]eL  
Right & rt) const Su4&qY  
  { Aof)WKo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R6(sWN-  
} \ F\ /<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e_<'zH_1  
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。 W2$MH: j  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ;\N )RZ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Rm&^[mv  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Z[ NO`!<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ;S&PLgZ  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: mp !S<m  
.S5%Qa [uW  
template < class Action > '-,$@l#  
class picker : public Action ^"\3dfzKM  
  { 0[# zn  
public : _#dBcEH[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s%& /Zt  
  // all the operator overloaded KT 4h3D`,  
} ; Gu#Vc.e  
O(R1D/A[  
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。 TR<M3,RG#%  
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: G!u+~{g  
{Vw\#/,  
template < typename Right > 6>yfm4o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~nVO%IxM4J  
  { azs lNL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gNWTzz<[f>  
} [%0{7pz}  
rN3qTp  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \&6^c=2=  
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。 @#j?Z7E|  
iL$~d@AEn  
template < typename T >   struct picker_maker FI(iqSJ6  
  { d3[O!4<T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >=6 j:  
} ; h 7P<3m}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > n@JZ2K4  
  { '^{:HR#i  
typedef picker < T > result; +55+%oGl  
} ; M+L8~BD@  
S"@/F- 81  
下面总的结构就有了: >1$ vG  
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。 :Rroz]*  
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%_r3W  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sTS Nu+  
至此链式操作完美实现。 > u!# 4  
U.GRN)fL4  
0Ym_l?]m[  
七. 问题3 G%HuB5:u  
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。 ^H(,^cVN  
0| }]=XN^  
template < typename T1, typename T2 > "c5bz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 61@;3yV  
  { pBxyq"z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); W5^<4Ya!  
} ${F4x"x  
+F4SU(T  
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: q`0wG3  
-cONC9 =  
template < typename T1, typename T2 > BN~gk~t_  
struct result_2 S8dX8,qg  
  { d7]~t|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Yo*.? Mq'  
} ; E]0}&YG  
QFNw2:)  
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? [["az'Lrk?  
这个差事就留给了holder自己。 IA;'5IF  
    c gOkm}h  
\Q!I;  
template < int Order > &cSZ?0R  
class holder; RYyM;<9F  
template <> p.|M:C\xL  
class holder < 1 > q2e=(]rKE{  
  { 9 S4bg7  
public : $X_A 74 (  
template < typename T > KCl85Wi'  
  struct result_1 di4>Ir~]  
  { M(Tlkr  
  typedef T & result; 'JRYf;9c  
} ; >X_5o^s2s  
template < typename T1, typename T2 > =#>F' A  
  struct result_2 }{S+C[:_  
  { h0aK}`/a  
  typedef T1 & result; p9-s'F|@i  
} ; rQsYt/  
template < typename T > eUVhNg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 63fg l+  
  { $.F.xYS9IJ  
  return (T & )r; -(lCM/h  
} fc<~R  
template < typename T1, typename T2 > ' 4.T1i,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $4:Se#nl  
  { Db K(Rh_ K  
  return (T1 & )r1; Yv/T6z@  
} .z, ot|  
} ; {fI"p;|  
H(gETRh  
template <> 045_0+r"@  
class holder < 2 > `LOW)|6r`  
  { sXwa`_{  
public : F #)@ c  
template < typename T > E<[ Y KY  
  struct result_1 fZavZ\qU  
  { Q;?rqi ,  
  typedef T & result; Ih<.2  
} ; _$P1N^}Zs  
template < typename T1, typename T2 > 0^83:C ^{  
  struct result_2 NHQi_U  
  { rK[;wD<  
  typedef T2 & result; t Uk)S  
} ; b!JrdJO,DP  
template < typename T > 'Bwv-J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x K ;#C  
  { mu{\_JX.A  
  return (T & )r; [tk6Kx8a  
} M.9w_bW]#D  
template < typename T1, typename T2 > cBtQ2,<6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uI\6":/u  
  { WXQ+`OH7  
  return (T2 & )r2; %+iAL<S  
} \YPv pUg  
} ; {u[_^  
PJL [En*  
D@)L?AB1f  
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> >。 57Bxx__S4`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: s8  5l  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lx<!*2 -^  
Om(Ir&0  
return l(i, j) = r(i, j); Ez / W$U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) MNf^ml[  
1G8,Eah  
  return ( int & )i; Vt(s4  
  return ( int & )j; `>& K=C?  
最后执行i = j; k_`h (R  
可见,参数被正确的选择了。 U&W/Nj  
snYyxi  
j@R"AP}  
* .g[vCy  
9y*2AaxW  
八. 中期总结 t 7D~JAx6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: .q<5OE(f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 eig{~3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 i`w)dS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t=fr`|!  
w!jY(WK U  
PlR$s  
e5d STc`  
{dYz|O<  
$;rvKco)%  
九. 简化 trZU_eouI  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 c{j)beaS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 uann'ho?q  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: s6k(K>Pl  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S1#5oy2  
  +-*/&|^等 c8Nl$|B  
2. 返回引用。 7c!#e=W@B  
  =,各种复合赋值等 owx0J,,G  
3. 返回固定类型。 mFmxEv  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tL M@o|:  
4. 原样返回。 gwbV$[.X  
  operator, Z*'<9l_1  
5. 返回解引用的类型。 |G/U%?`  
  operator*(单目) kqjj&{vPFJ  
6. 返回地址。 3Ww 37V>h  
  operator&(单目) iB5q"hoZC  
7. 下表访问返回类型。 KQ^|prN?y  
  operator[] .hJcK/m  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]&s@5<S[  
  operator<<和operator>> *M.,Yoj  
n#sK31;yb  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 QO:Z8{21So  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X\kWJQ:  
??f,(om  
template < typename Left > (+SL1O P  
struct value_return :j? MEeu  
  { 6xFchdMG{m  
template < typename T > Dutc#?bT  
  struct result_1 PZVH=dagq  
  { <{j;']V;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; h; 6G~D  
} ; vSR5F9  
CjEzsjqe<I  
template < typename T1, typename T2 > ' g d=\gV  
  struct result_2 UOyM=#ipY  
  { J%lrXm(l{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^r,0aNzAs  
} ; }0sLeGJ!  
} ; 5"ooam3  
..5. ":  
MnlD87x@X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b~2LD3"3  
6z]y =J  
下面我们来剥离functor中的operator() _sn<"B%>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1'P4{T0 [  
bokr,I3  
return l(t) op r(t) z4(`>z2a  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T-h[$fxR_  
return op l(t) +F.@n_}p-I  
return op l(t1, t2) SLNq%7apx  
return l(t) op YP[8d,  
return l(t1, t2) op ^\[c][fo  
return l(t)[r(t)] N,UUM|?9_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "MK2QIo  
$)~:H-  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: %{rPA3Xoy  
单目: return f(l(t), r(t)); _SkiO }c8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9Vl}f^Gn  
双目: return f(l(t)); {|@}xrB  
return f(l(t1, t2)); x3sX=jIW_  
下面就是f的实现,以operator/为例 wR,}#m,  
' 6)Yf}I  
struct meta_divide O{\%{XrW  
  { W>qu~ak?x  
template < typename T1, typename T2 > j3H_g ^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yo8mfH_,  
  { s>W :vV@  
  return t1 / t2; *U}-Y*  
} eSHsE 3}h  
} ; {|<yZ,,p  
7rYBFSp  
这个工作可以让宏来做: =oM#]M'G+(  
=l:k($%%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ L)4~:f)B  
template < typename T1, typename T2 > \ @t0T+T3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |Qcj +HH.  
以后可以直接用 &8yGV i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "G,,:H9v  
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 s}-j.jzB{  
(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。。。) $j8CF3d.6  
fP6\Ur  
=M}tet }  
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 It<VjN9  
bxzx@sF2l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e"*1l>g  
class unary_op : public Rettype $:# :"  
  { w~&#:F?  
    Left l; 6(x53 y__  
public : ;Qi!~VsP;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vxug>2  
=qbN?a/?2  
template < typename T > VFMn"bYOB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'p78^4'PL  
      { X&h?1lMJ /  
      return FuncType::execute(l(t)); PVIZ Y^64  
    } q[+ h ~)  
G B,O  
    template < typename T1, typename T2 >  NEPK   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;nJ2i?"  
      { NpCQ4 K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H:OpS-b  
    } s5 {B1e  
} ; X|/RV4x@Cq  
Pt cq/f  
fmJK+  
同样还可以申明一个binary_op cr|]\  
CU*TY1%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t)uxW 7  
class binary_op : public Rettype kr@!j@j$  
  { 3,`M\#z%K  
    Left l; KhP_U{)D  
Right r; 8)1=5 n  
public : CBNt _y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mIp> ~  
~:PM_o*6  
template < typename T > oO`a{n-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4)>UTMF  
      { )Vrp<"v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~kj96w4eAR  
    } ?m+];SJk  
jKo9y  
    template < typename T1, typename T2 > ; yE.R[I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WPrBK{B`o  
      { E:k]Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e igVT4  
    } FCOa|IKsN  
} ; %W$b2N{l  
.o5K X*  
VbMud]40F  
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 hOkn@F.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,grx'to(X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^^*L;b>I  
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。 i(.V`G=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A.@wGy4  
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。。。 _cC1u7U9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1 0.Z Bfn  
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) r NKeY48\  
下面是修改过的unary_op AWPgrv/  
S8+l!$7   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ya5HAs  
class unary_op Iz83T9I&  
  { aMxj{*v7  
Left l; ~l?c.CS d  
  N$v_z>6Z  
public : ,fTC}>s4  
>mpNn  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m+:JNgX6  
"EA =auN{  
template < typename T > %`K{0b  
  struct result_1 63_#*6Pv28  
  { Ayv:Pv@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V6_5v+n  
} ; cH$( *k9%M  
dtTfV.y4w  
template < typename T1, typename T2 > ]Hq,Pr_+  
  struct result_2 akPd#mf  
  { W`c$2KS?DO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N 3O!8A_  
} ; _?y3&4N)  
|Kjfh};-C  
template < typename T1, typename T2 > 8B-mZFXpK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'p\&Mc_Gu  
  { Cg%Owe/E?0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ki}Li*)7  
} Y~Vc|zM^(  
kOdpW  
template < typename T > kP/<S<h,g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y2tBFeWY  
  { ?u;m ],w!  
  return OpClass::execute(lt(t)); #@5VT* /7  
} .fhfb\$  
QVkji7)ZT  
} ; b<#zgf  
SK&1l`3  
F(Zf=$cx  
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 iPY)Ew`Im  
好啦,现在才真正完美了。 ]dl.~;3~~  
现在在picker里面就可以这么添加了: "#gS?aS  
Z__fwv.X[  
template < typename Right > | oM`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k%\y,b*  
  { )F\kGe  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fv+d3s?h  
} <HTz  
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。 pDJN}XtjT  
r#_0_I1[  
R]Z#VnL@qz  
!>ZBb\EyK  
f x4#R(N  
十. bind ]q4LN o  
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。 ZREy I(_  
先来分析一下一段例子 {Y=k`t,  
q4Bw5 ~n  
*?C8,;=2r  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4M|C>My  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {06ClI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fF>hca>  
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。 i92Z`jiR  
我们来写个简单的。 ]N0B.e~D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ) ?B-en\  
对于函数对象类的版本: $I/ !vV  
4 #KC\C  
template < typename Func > w S?Kc^2O  
struct functor_trait .I]v D#o  
  { Mae2L2vc  
typedef typename Func::result_type result_type; iRcac[uV  
} ; C`3 XOth  
对于无参数函数的版本: sa/9r9hc+  
[+CFQf>  
template < typename Ret > ]\>MDH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c&%3k+j  
  { <^Y #q  
typedef Ret result_type; tn _\E/Q  
} ; `s\[X-j]  
对于单参数函数的版本: kB5y}v.3 S  
7h!nt=8Y  
template < typename Ret, typename V1 > EbVC4uY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /NR*<,c%  
  { QhAYCw2  
typedef Ret result_type; oa5L5Zr,A  
} ; j jv'"K2  
对于双参数函数的版本: F3$8l[O_  
BILZ XMf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Mh3L(z]/E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |HJ`uGN<b  
  { ) k[XO  
typedef Ret result_type; `WxGU  
} ; N>sT@ > )  
等等。。。 W np[8IEU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy X|g5tnsj`  
qC& xuu|  
template < typename Func > 4DP<)KX  
struct func_return OI:=>Bk  
  { t1oTZ  
template < typename T > FEopNDy@y  
  struct result_1 NU{eoqaT  
  { 0pB'^Q{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; : 4lR`%  
} ; 3BLH d<  
t4~?m{  
template < typename T1, typename T2 > 2v4&'C  
  struct result_2 B VH)!]m0  
  { qX6zk0I a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; VC Ay~,  
} ; dvY3=~'  
} ; sT<h+[2d  
'&gUAt  
j\Fbi3H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ZD$I-33W  
B tJF1#f  
template < typename Func, typename aPicker > ~"wnlG-:  
class binder_1 [{T/2IGq  
  { %4#ChlXB  
Func fn; ntL%&wY  
aPicker pk; 673G6Nk  
public : :'fK`G 6  
{+kWK;1  
template < typename T > L+lye Ir'  
  struct result_1 AGVipI #  
  { aK,\e/Oo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; m{lS-DlRg  
} ; $SniQ  
@}+B%R  
template < typename T1, typename T2 > -wNhbV2  
  struct result_2  Spo[JQ%6  
  { ,s@S`KS0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; chE}`I?  
} ; P;&U3i  
NX]6RZr-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} SokU9n!  
3rX8H`R  
template < typename T > )D]LPCd[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T0\[": A  
  { #\z"k<{*  
  return fn(pk(t)); *s2 C+@ef  
} 1'k,P;s  
template < typename T1, typename T2 > =)Goip  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const : :/vDUDc  
  { y>g`R^^  
  return fn(pk(t1, t2)); x^pHP|<3`  
} N$Tzxs  
} ; ]tbl1=|  
}k8&T\V!  
_.,"`U; H  
一目了然不是么? ~%: TE}  
最后实现bind +]VW[ $W  
:?#wWF.  
0J= $ A  
template < typename Func, typename aPicker > BT5~MYBl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,/Y$%.Rp  
  { _9iF`Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R_:-Z .  
} h#|Ac>fz  
sNC~S%[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 VOp+6ho<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 M3)Id?|]6  
"+4r4  
十一. phoenix z}7U>y6`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E `%*lGu_  
P$`k* v  
for_each(v.begin(), v.end(), &=.7-iC|W  
( + j6^g*  
do_ s! sG)AR.J  
[ j2%#xZ{33  
  cout << _1 <<   " , " mi sPJO&QD  
] DJRr  
.while_( -- _1), )Vx C v  
cout << var( " \n " ) 6wyhL-{:  
) 42DB0+_wz  
); ob(~4H-  
k@2@%02o9C  
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: ]5eZLXM  
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 yf e4}0}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0:>C v<N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Yp9%u9tNq  
_qS4Ns/4s  
.OF2O}  
template < typename Cond, typename Actor > uF-Rl## >  
class do_while UTuOean ]'  
  { 62/tg*)  
Cond cd; )7N$lY<  
Actor act; yrrP#F  
public : Y2y = P  
template < typename T > BUEV+SZ4  
  struct result_1 mDIN%/S'  
  { =$vy_UN  
  typedef int result_type; RsP^T:M}$  
} ; 95  X6V  
KWT[b?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DGx<Nys@B  
"& q])3h=  
template < typename T > 3#c0p790  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t3aDDu  
  { L>2gx$f  
  do 4:XVu  
    { kS(v|d  
  act(t); aaesgF  
  } C6}`qD  
  while (cd(t)); T:EUI]  
  return   0 ; Jd/XEs?<q  
} K;(t@GL?  
} ; JuXuS  
dw< b}2  
!tv+,l&L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0[SrRpD  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 BQ77 n2(@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ]Y6y ]u  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 'xc=N  
下面就是产生这个functor的类: o7s<G8;?  
UL\gcZ Zkl  
Vb8{OD3PK  
template < typename Actor > :.NCS`z_  
class do_while_actor hc5iIJ]  
  { AU H_~SY  
Actor act; H-Or  
public : EN2/3~syO-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} UNKXfe(X9  
CKRnkTTiV  
template < typename Cond > F%e5j9X`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uze5u\  
} ; Je;HAhL  
g 2&P  
CjlA"_!%E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ao)8ie  
最后,是那个do_ RB/;qdqR  
2o9IP>#u  
D,;6$Pvg^  
class do_while_invoker FPXB>D'  
  { }h`ddo  
public : bjGQ04da  
template < typename Actor > 1 gx(L*y,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {'eF;!!Dy  
  { ]5i]2r1  
  return do_while_actor < Actor > (act); (e6KSRh2fF  
} _'DZoOH|VE  
} do_; \jThbCb  
7 `& NB]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? WCZeY?_^c  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sD`OHV:  
最后来说说怎么处理break和continue UG<`m]  
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。 S.A|(?x  
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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