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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3T)GUzt`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wLyQ <[$  
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, =\;yxl  
Q@B--Omfh  
9aYDi)  
:<$B o  
  class filler y{CyjYpz^  
  { |_q:0qo  
public : : tKa1vL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~^#F5w"  
} ; #jdo54-  
tmM8YN|  
6E~T$^Q}  
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: zrD];DP  
&?\'Z~B4  
^MJTlRUb  
1<Fh aK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hs'J'~a  
rO8Q||@>A  
NHKIZx8sR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n3w(zB  
?' F>DN  
.I%p0ds1r  
sU>!sxW  
二. 战前分析 HZ$q`e  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 gG;d+s1  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 `uRf*-   
V\k?$}  
L`E^BuP/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V_Owi5h  
  /* --------------------------------------------- */ S}zh0`+d'Z  
vector < int *> vp( 10 ); pAwmQS\W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C1 qyjlR  
/* --------------------------------------------- */ a&yIH;-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); XEd|<+P1  
/* --------------------------------------------- */ %si5cc?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JN;92|x  
  /* --------------------------------------------- */ V. sIiE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~I^}'^Dbb  
/* --------------------------------------------- */ 1 o5DQ'~n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9y/gWE  
1]eh0H  
4h:R+o ^H^  
Yv0;UKd  
看了之后,我们可以思考一些问题: qkX}pQkG)h  
1._1, _2是什么? s':fv[%  
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。 H` !%"  
2._1 = 1是在做什么? yl63VX8w}  
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。 XAN{uD^3\%  
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。 7/*a  
n7UZ&ab  
Qg]8~^ Q<  
三. 动工 nsChNwPX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Jz(!eTVs  
W`zY\]  
#@h3#IC  
(GnwK1f  
template < typename T > ,BuN]9#  
class assignment -!]Ie4"  
  { QW ~-+BD  
T value; *ml&}9  
public : J7. }2  
assignment( const T & v) : value(v) {} FS.z lk\D=  
template < typename T2 > _;*|"e@^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =}@m$g  
} ; F12tOSfu*  
xW84g08_,  
]s lYr8m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~'/I[y4t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment h'8w<n+%)  
7Gb(&'n  
0(9]m)e  
N7lWeF  
  class holder LM_/:  
  { Pw4j?pv2  
public : %,9iY&;U"  
template < typename T > *|c*/7]<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U'i L|JRF  
  {  .*H0{  
  return assignment < T > (t); ^/+0L[R  
} r30t`o12i  
} ;  *,9.Bx*  
2i);2>HLG  
% I]?xe6  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: y]OW{5(  
T7W*S-IW  
  static holder _1; \Fh k>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _#c^z;!  
4uip!@$K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5- Q`v/w;  
而不用手动写一个函数对象。 H!dUQ  
%9|=\# G  
A@/DGrZX  
}K=T B}yY  
四. 问题分析 J90q\_dY.  
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。 jjgY4<n  
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。 $q}}w||e~0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *!De(lhEc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 x/$s:[0B#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WWF#&)ti  
Y =3:Q%X  
五. 问题1:一致性 "4FL<6  
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?| e=t?mDh#E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C~M~2@Iori  
uNLB3Rdy}  
struct holder [c?']<f4  
  { S3"js4a  
  // M%7H-^{  
  template < typename T > !M~p __  
T &   operator ()( const T & r) const  z"BV+  
  { Y[8w0ve- g  
  return (T & )r; J.x>*3< l  
} D5X;hd  
} ; H3 _7a9  
FAu G`zu  
这样的话assignment也必须相应改动: }I7/FqrD  
;??wLNdf-  
template < typename Left, typename Right > 6l#1E#]|  
class assignment fSp(}'m2L  
  { 3mn0  
Left l; +j5u[X  
Right r; &?3?8Q\  
public : 1QRE-ndc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P9J3Ii!  
template < typename T2 > 8|[\Tp:;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 78tWzO  
} ; :V2j'R,  
<p(&8P  
同时,holder的operator=也需要改动: Pf oAg*  
D%LM"p  
template < typename T > *?oQ6g(Nz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v8Ncquv  
  { aDa}@-F&a  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o}5:vi]  
} Yfy6o6*:  
$4kc i@.  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 XKp%7;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1Qf21oN{  
k>{i_`*  
return l(rhs) = r; ( DwIAO/S  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @1P1n8mH]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s<qSelj  
: o$ R@l  
template < typename Tp > G*BM'^0+  
class constant_t h~elF1dG  
  { xtjTU;T  
  const Tp t; 9Q :IgY?T  
public : ,$3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \E.t=XBn  
template < typename T > e%G- +6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .]ZM2  
  { {mL/)\  
  return t; f7X#cs)a  
} &tZ?%sr  
} ; UA,&0.7  
MCQ>BP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lf|e8kU\f  
下面就可以修改holder的operator=了 U6X~]|o  
'KQ]7  
template < typename T > W<2%J)N<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uYL6g:]+ZC  
  { *D<S \6=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); LF%1)x  
} (W+9 u0Zq  
*wp'`3y}  
同时也要修改assignment的operator() !U>"H8}dv  
aJMh>  
template < typename T2 > W _b $E =  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (uOW5,e7  
现在代码看起来就很一致了。 [CPZj*|b  
}p t5.'l  
六. 问题2:链式操作 _DC/`_'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g)$Pvfc  
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。 OJ UM Y<5  
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。 =&"Vf!7YR7  
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。 D0i84I`Z%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bS/`G0!  
ENC_#- 1x  
template < typename T > =(v!pEF  
struct result_1 F.A<e #e?  
  { ^&&dO*0{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; g) v"nNS  
} ; O%o#CBf0  
NG'VlT  
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: ErESk"2t  
PR|Trnd&D  
template < typename T > Z55,S=i  
struct   ref lha )'   
  { Ef,@}S  
typedef T & reference; '0 ( Bb  
} ; _$ixE~w-!  
template < typename T > *, *"G?  
struct   ref < T &> FZ=6x}QZ  
  { cYR6+PKua  
typedef T & reference; />ob*sk/Y  
} ; .?I!/;=[  
A ws#>l<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V"$t>pAG  
Sa,N1r  
template < typename T > =V5.c+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .yTk/x ?  
  { sF+0v p  
  return l(t) = r(t); IJ4"X#Q/  
} %- A8`lf<  
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。 2)j\Lg_M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1.,mNY^UN  
t C6c4j  
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 FG#j0#|*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "rX=G=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]3={o3[:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G)# ,39P  
最后的布局是: R1Pnj  
                Add (X>y)V  
              /   \ @0 -B&w  
            Divide   5 j%p~.kW5  
            /   \ ]`. d%Vx  
          _1     3 Z}NAH`V`:+  
似乎一切都解决了?不。 cJA :vHyw  
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。 # Jdip)  
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。 5?O/Aub  
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: Q`vyDoF  
?>%u[g   
template < typename Right > k5/nAaiVE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,x Tbt4J  
Right & rt) const Y~vTFOI  
  { U~H'c p  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ep?a>\  
} 0'py7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \^#1~Kx  
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。 DGd&x^C  
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。 L//sJe  
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。 (VOKa  
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。 fwq|8^S@  
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? ^mJvB[ u|  
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: 8W$="s2  
3LXpe8$lJ  
template < class Action > ("lcL2Bq  
class picker : public Action Vbj?:29A  
  { PzV(e)~7  
public : '^/E2+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Bw_Ih|y,w  
  // all the operator overloaded /ruf1?\,R  
} ; 6~!YEuA  
8^R>y  
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。 8m1zL[.8g  
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: z=K5~nU  
,B#Y9[R  
template < typename Right > ^m+W  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vlPE8U=  
  { J,D{dYLDD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &U=f,9H  
} YAPD7hA  
/GXO2zO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0l:5hD,)F  
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。 eXOFAd]>u  
(C3d<a\:  
template < typename T >   struct picker_maker (D l"s`UH~  
  { bv+e'$U3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; * QR7t:([  
} ; UpIf t=@P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u}:O[DG  
  { Tb)x8-0  
typedef picker < T > result; {30<Vc=  
} ; X,fTzkGj  
p|FX_4RjX  
下面总的结构就有了: kdHql>0  
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。 L|Ydd!m  
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。 sN g"JQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `UI)H*GA8  
至此链式操作完美实现。 gK<-*v  
)m'_>-`^:  
P\AH9#XL  
七. 问题3 UF%5/SiVX  
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。 3LxJ}>]TO  
|X.z|wKT6  
template < typename T1, typename T2 > q#a21~S<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,9pi9\S  
  { )KuvG:+9W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?oJ~3K g  
} \\lC"Z#J`  
R:xmcUq} (  
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:  vXvV5Oq  
Kje+Niz7  
template < typename T1, typename T2 > -J30g\  
struct result_2 \k,bz 0  
  { M/DTD98'N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9F+bWo_m  
} ; >ahj|pm  
j41:]6  
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? i\ Vpp8<B  
这个差事就留给了holder自己。 NN:TT\!v  
    {DK:"ep  
>YfOR%mS4  
template < int Order > BJE <~"  
class holder; bT8UmR98  
template <> =_H39)|T  
class holder < 1 > ul%bo%&~  
  { \nHlI=!P  
public : :A'!u r=\  
template < typename T > kwL) &@  
  struct result_1 Ih7Eq/iu  
  { d0=nAZZ  
  typedef T & result; a82mC r  
} ; G8s`<:9*  
template < typename T1, typename T2 > 0/6&2  
  struct result_2 ]]Z,Qu#<-  
  { [o.zar82  
  typedef T1 & result; C|I 1 m  
} ; s z\RmX  
template < typename T > 16>uD;G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^%d{i'9?  
  { XZInu5(  
  return (T & )r; 3DHm9n+/:  
} xAjQW=  
template < typename T1, typename T2 > ~ YK <T+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ` Z/ IW  
  { 9CNHjs+-}s  
  return (T1 & )r1; K_5&_P1  
} IebS~N E  
} ; l0&8vhw8k  
8joQPHkI\  
template <> )ziQ=k6d6  
class holder < 2 > nB5[]x'  
  { <J)A_Kx[57  
public : 3ngLEWT  
template < typename T > sb @hGS  
  struct result_1 s=TjM?)  
  { -T?IkL)  
  typedef T & result; PNKT\yd  
} ; Oi0;.< kX  
template < typename T1, typename T2 > JY2 F-0t)  
  struct result_2 j''Iai_  
  { ? iX=2-  
  typedef T2 & result; "Y!dn|3  
} ; gDub+^ye>/  
template < typename T > -W_s]oBg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .Y|\7%(  
  { V,+[XB  
  return (T & )r; xp&!Cl>C3\  
} S=}~I  
template < typename T1, typename T2 > 9oP{Al  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *d@Hnu"q  
  { /[? F1Q  
  return (T2 & )r2; ~vGtNMQg  
} `z_7[$\~  
} ; &HK s >  
!C#RW=h9  
C._sgO  
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> >。 jw[BtRW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _vdxxhJ=P3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4Aew )   
&=Zg0Q  
return l(i, j) = r(i, j); Yp]G)}'R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Pp_3 n yQ  
nb_^3K]r  
  return ( int & )i; 2<G1'7)  
  return ( int & )j; q|X4[E|{Q  
最后执行i = j; qffSq](D.  
可见,参数被正确的选择了。 nV3 7` I  
Tr0V6TS7  
&H&P)Px*_  
k |3(dXLG  
Mlw9#H6  
八. 中期总结 <aaDW  
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: mRH]'d lD7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WKl'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kqW<e[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0;v~5|r  
5 ek %d  
Sz|CreFK16  
g&3#22z  
uq4s bkP  
SrtVoe[  
九. 简化 qW~ R-g]  
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。 cIvYfgIo9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5u_4lNJ&  
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: Gd-.E7CH!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 RLz`aBT  
  +-*/&|^等 ZQ9oZHUm  
2. 返回引用。  6b]d|  
  =,各种复合赋值等 h ^h-pd  
3. 返回固定类型。 GR ?u?-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U|7Qw|I7  
4. 原样返回。 |3:=qpT-  
  operator, 8I\eromG  
5. 返回解引用的类型。 $U1kP?pR  
  operator*(单目) Ws*PMK.0  
6. 返回地址。 bo;pj$eR3R  
  operator&(单目) n [Xzo}  
7. 下表访问返回类型。 Ik5jwfz  
  operator[] s#4ew}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Zng` oFD  
  operator<<和operator>> iQ!  
z8(R.TB  
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。 y)/$ge _U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: };m7FO  
!""!sFx)R  
template < typename Left > Z ;y}gv/ {  
struct value_return As'M3 9*V  
  { ^T&u!{82j  
template < typename T > Z!-<rajl  
  struct result_1 gZ"{{#:}  
  { !@Sf>DM"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r\n h.}s  
} ; VuMDV6^Z  
sRyw\v-=P  
template < typename T1, typename T2 > sIRrEea  
  struct result_2 K%c ATA3  
  { U=i8>6V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; R;E"Qdt  
} ; k<'vP{  
} ; ^s@*ISY  
JNFT6T)T15  
?gR\A8:8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nG ^M 2)(8  
2b4pOM7W  
下面我们来剥离functor中的operator() J7?)$,ij%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C*s0r;  
rF'^w56  
return l(t) op r(t) R'9@A\7#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) IN|i)?r h  
return op l(t) JQ@`EV9,  
return op l(t1, t2) 9<A\npD  
return l(t) op HcBH!0  
return l(t1, t2) op j,56Lh%1  
return l(t)[r(t)] Vr-3M+l=O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^wO_b'@v  
UJz4>JF  
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: Wl !!5\  
单目: return f(l(t), r(t)); Y!a+#N!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); a0?iR5\  
双目: return f(l(t)); t$y&=v  
return f(l(t1, t2)); !HR2Rfl  
下面就是f的实现,以operator/为例 lNaez3  
Ie2w0Cs28  
struct meta_divide .hQ3A"  
  { =tf@4_  
template < typename T1, typename T2 > [)H,zpl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Vgqvvq<S  
  { [^U;  
  return t1 / t2; xV,4U/ T  
} c#n4zdQd]5  
} ; /+4^.Q*  
FU5LY XCs  
这个工作可以让宏来做: Z9"{f)T  
\2R`q*a+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4h;f>BG  
template < typename T1, typename T2 > \ {V%%^Zhwy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q+N7:o!;<b  
以后可以直接用 k,;lyE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Pu$kj"|q*[  
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 *CH!<VB/  
(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。。。) 5y(t`Fmt  
d(X\B{  
F8uRT&m B0  
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 [>$\s=` h  
. QQ?w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zL)1^[%O9  
class unary_op : public Rettype lTV@b&  
  { o5=)~D{/G3  
    Left l; 4T==A#Z  
public : uG=t?C6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^ J#?hHz  
;/?Z<[B  
template < typename T > FI?gT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %Ye)8+-  
      { b:FEp'ZS  
      return FuncType::execute(l(t)); ot@|blVC8  
    } 3@PUg(M  
B?$01?9V  
    template < typename T1, typename T2 > yD3bl%uZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,30FGz^i  
      { #.E\,N'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 24H^ hN9  
    } B_SZ?o  
} ; @tr&R==([  
|TB@@ 2Ky&  
lBlSNDs  
同样还可以申明一个binary_op $PatHY@h  
'w`SBYQ5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~t{D5#LVHa  
class binary_op : public Rettype 9{)Z5%Kz  
  { l~]hGLviJE  
    Left l; [Krm .)  
Right r; t4f (Y,v  
public : Vqa5RVnI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U{T[*s  
>W`S(a Mn  
template < typename T > 6CcB-@n4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WZ^{zFoZ  
      { Y|%anTP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $i,6B9  
    } DO7- =74=  
G0I~&?nDa  
    template < typename T1, typename T2 > TJHN/Z/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8%;}LK  
      { <Jwi ~I=^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z>cIiprX  
    } F^.om2V|9  
} ; K-2.E  
BW'L.*2  
tt+>8rxF:;  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 cr76cYq"Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 dV5PhP>6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'ox0o:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 [kPD`be2#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! QuSV&>T\  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 &_"ORqn&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 SX1X< 9  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) o2;(VSKhS  
下面是修改过的unary_op |RR"'o_E  
~hS3*\^~M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > SQh+5  
class unary_op :d;[DYFLxb  
  { 69t7=r  
Left l; F;IP3tD  
  ,9=gVW{  
public : >%9^%p^  
J?._/RL8-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} lbQ6 a  
AI&qU/}  
template < typename T > \bU`  
  struct result_1 yJDeX1+,  
  { /3Jz3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; f=t:[ < )  
} ; 7)B&(2D&  
Iq)(UfaSve  
template < typename T1, typename T2 > ctp?y  
  struct result_2 {/-y>sm  
  { mbF(tSy  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rei 8LW  
} ; dX_!0E[c  
Wt>J`  
template < typename T1, typename T2 > x|.v{tQa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fx<FIj7  
  { sB?2*S"X)<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8$\Za,)g  
} 6tOCZ'f  
Dq?E\  
template < typename T > RTK}mhnV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const inYM+o!Ub  
  { i][f#e4  
  return OpClass::execute(lt(t)); F 4GP7]  
} Dt W*n1Bt  
8jRs =I  
} ; /r276Q  
-7k[Vg?  
DeH0k[o  
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 8h@q  
好啦,现在才真正完美了。 },rav]  
现在在picker里面就可以这么添加了: e,EK,,iY5  
|)9thIQF  
template < typename Right > 1hR (N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const OFL|RLiD  
  { -^yXLa;D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); kB8 Mi  
} N*Yy&[  
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。 /dLA`=rZx  
$ K})Q3FNi  
d]8_l1O  
K]X` sH:  
yk<VlS  
十. bind ^ pj>9%  
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。 qB:AkMd&  
先来分析一下一段例子 ,I ZqLA  
.hKhrcQp  
a.?v*U@z@#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~F;CE"3A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $`pd|K`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =ai2z2z  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 N&"QKd l  
我们来写个简单的。 "# 2pT H~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @}(SR\~N]  
对于函数对象类的版本: _lXt8}:+  
zDB" r  
template < typename Func > dXl]Pe|v  
struct functor_trait |k6Ox*  
  { |=O1Hn  
typedef typename Func::result_type result_type; R"Kz!NTB  
} ; L x.jrF|&  
对于无参数函数的版本: '99@=3AB:`  
GzdRG^vN  
template < typename Ret > fYB*6Xb,w  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .$Y? W<  
  { oE1M/*myS  
typedef Ret result_type; 34z+INkX  
} ; X]!D;7^  
对于单参数函数的版本: i E9\_MA  
m<{"}4'  
template < typename Ret, typename V1 > /Pk:4,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O=aw^|oj]  
  { +i.u< T  
typedef Ret result_type; } ~F~hf>s  
} ; /g@^H/DO  
对于双参数函数的版本: p>q&&;fe  
7(Cx!Yb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > lm$;:Roj*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P`EgA  
  { #-{N Ws\  
typedef Ret result_type; [(ygisqt  
} ; L+.H z&*@  
等等。。。 M\9F:.t=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cvfUyp;P  
IE;\7 r+h  
template < typename Func > F+uk AT  
struct func_return Q_]~0PoH  
  { Ux}W&K/?'  
template < typename T > |gv{z"  
  struct result_1 Efx=T$%^&  
  { FaY_ 0G;y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \0?$wIH?  
} ; 3+>OGwfQ  
a8Uk[^5  
template < typename T1, typename T2 > J4>;[\%m  
  struct result_2 |@RpWp>2  
  { b9uBdo@o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vd (?$  
} ; ARF\fF|<2  
} ; 1k[GuG%/K  
6{=_718l`  
vk'rA{x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8eJE>g1J  
Y5Z!og  
template < typename Func, typename aPicker > #!})3_Qc(y  
class binder_1 ^=+e?F`:{  
  { YJ,*(A18  
Func fn; }G'XkoI&  
aPicker pk; ubbnFE&PD  
public : G;s"h%Xw98  
O~PChUU*Y  
template < typename T > 0Z HDBh  
  struct result_1 &94W-zh  
  { ?3q@f\fZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; M'2r@NR8  
} ; g)R1ObpZ  
pOA!#Aj)  
template < typename T1, typename T2 > BpH%STEN  
  struct result_2 VEs5;]#<2D  
  { G\=_e8(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,lm=M 5b  
} ; Z\ )C_p\-  
%;|0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h5GU9M  
:(, mL2[  
template < typename T > 1nI^-aQ3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LZ<[ll#C  
  { ~3CVxbB^<  
  return fn(pk(t)); IQnIaZ  
} z9DcnAs  
template < typename T1, typename T2 > x2W#ROfg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $1Z6\G O  
  { U>F{?PReA?  
  return fn(pk(t1, t2)); cyQBqG  
} =a$Oecg?  
} ; Ew$I\j*  
mgQIhXH5L  
vzXag*0  
一目了然不是么? ] fwZAU  
最后实现bind {( tHk_q  
Ri)uq\E/#  
S3Y2O x  
template < typename Func, typename aPicker > P@0Y./Ds  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |"]PCb)!  
  { I=Ij dwbH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  tR)H~l7q  
} )D/ 6%]O  
+Xy*?5E;C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P^)q=A8Z#  
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。 jc:s` 4  
\/5RL@X}  
十一. phoenix |+}G|hx@9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $yu?.b 9H#  
}]6f+  
for_each(v.begin(), v.end(), f p[,C1U  
( qCPmbg  
do_ %d;ezY'2  
[ (sTuG}  
  cout << _1 <<   " , " t ls60h  
] 1m@^E:w  
.while_( -- _1), FN^FvQ  
cout << var( " \n " ) ~*.-  
) '@=PGpRF  
); T!|=El>  
KbW9s,:p  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ST dNM\+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ~Z)/RT/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W|5_$p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Um.qRZ?  
ae+*=,  
yj_4gxJ\  
template < typename Cond, typename Actor > w_wslN,)  
class do_while iG<Som  
  { l"+J c1\X  
Cond cd; SA"8!soY3  
Actor act; J'T=q/  
public : ]$b2a&r9  
template < typename T > *rh,"Zo  
  struct result_1 s:>\/[*>0c  
  { L.'}e{ldW  
  typedef int result_type; h2Bz F  
} ; 6iA( o*'Yn  
"Cz<d w]D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "TOa=Tt{,  
kg97S  
template < typename T > d+fSo SjX8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,,4 GNbBC  
  { |`/TBQz:r  
  do #0Ds'pE-  
    { 9Ul(GI(  
  act(t);  jN*:QI  
  } 4JyM7ePND}  
  while (cd(t)); %; "@Ah  
  return   0 ; 9jir* UI  
} SPkn 3D6  
} ; ipE ]}0q  
[<c&|tfl  
ci9R.U)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #q\x$   
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。 vX|UgK?2^  
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。 #]Y>KX2HG  
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。 mN_Z7n;^eh  
下面就是产生这个functor的类: /RnTQ4   
#FxPj-3(ix  
jM)C4ii.-$  
template < typename Actor > k@mVxnC  
class do_while_actor 4=8QZf0\  
  { kFLB> j97  
Actor act; GX{XdJD  
public : Fr2N[\>s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K4ZolWbU  
eOT+'[3"  
template < typename Cond > s%4M$ e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qQ]]~F  
} ; ]; $] G-  
5*g]qJF  
9LC&6Q5O&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xg@NQI@7   
最后,是那个do_ ),}AI/j;zY  
rVnd0K  
"2ru7Y"  
class do_while_invoker ne}+E  
  { oXsL9,  
public : E0n6$5Uc?  
template < typename Actor > b \7iY&.C|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l`9t}  
  { 0#o/^Ah  
  return do_while_actor < Actor > (act); k(VB+k"3  
} ,5 j"ruZ  
} do_; q!~ -(&S  
a?h*eAAc.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Hh;:`;}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gY-5_Ab  
最后来说说怎么处理break和continue |OO in]5  
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。 W#fZ1E6  
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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