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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda c^y 1s*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~@JC1+  
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, & j43DYw4  
7}k8-:a%  
hr5)$qZW  
30@ GFaab  
  class filler ^ dqEOW  
  { 9&cZIP   
public : `Z-`-IL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j7&l&)5  
} ; {Y Ymt!Ic  
@V)WJ {  
q]x@q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 'Nh^SbD+_|  
bd4q/w4q  
`Nj|}^A  
Bh?;\D'YC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); KXJHb{?  
k&b>-QP6  
}8HLyK,4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i7FEjjGtG  
:z\STXq  
1*fA>v  
RulIzv  
二. 战前分析 (yfTkBy  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 q<VhP2R  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 (P?9Jct  
`;;!>rm  
- g0>>{M'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :&m(WZ \  
  /* --------------------------------------------- */ #=rR[:M  
vector < int *> vp( 10 ); L6^h3*JyD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s6B@:9  
/* --------------------------------------------- */ ]G:xTv8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kbY@Y,:w  
/* --------------------------------------------- */ [C$ 0HW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5 S 1m&s5k  
  /* --------------------------------------------- */  <CFu r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $dR%8@.H  
/* --------------------------------------------- */ XebCl{HHp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'g#GUSXfj  
{% P;O ?  
<  -Nj  
l _:%?4MA  
看了之后,我们可以思考一些问题: )7^jq|  
1._1, _2是什么? KjadX&JD  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 c\Dv3bF  
2._1 = 1是在做什么? utr_fFu  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 om1 / 9  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 XL:7$  
* XJSa  
rhrlEf@  
三. 动工 ]Uu/1TTf  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +~-|( y  
DcOLK\  
g=)@yZ3>v  
;bX{7j  
template < typename T > r$KDNa$/a  
class assignment xInWcQ  
  { mWh:,[o  
T value; L-XTIL$$  
public : S'txY\  
assignment( const T & v) : value(v) {} STI8[e7{  
template < typename T2 > >2a~hW|,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Yr+&|;DB  
} ; n#*cVB81  
,0~=9dR  
T4[eBO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 { }z7N~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r* U6govky  
PJ'l:IU  
B4kIcHA  
+mJAIjH  
  class holder >_@J&vC  
  { IoC,\$s,  
public : [K5afnq`  
template < typename T > vQ;Z 0_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4 QWHGh"  
  { t?\osPL  
  return assignment < T > (t); {S?.bT%&  
} m*1=-" P  
} ; C<3An_Dy  
' {Q L`L  
^#nAS2w7U  
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: 6Pz\6DU,I  
u URf  
  static holder _1; y=t -/*K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 mwt3EV5  
&:rf80`z.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); EB \\ F  
而不用手动写一个函数对象。 F J)la9  
J&Ah52  
n}"MF>zDK  
^Kn}{m/3Y  
四. 问题分析 hQ9VcS6=gD  
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。 +:b| I'S  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 r_QWt1K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 },l3N K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }q^CR(h (R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |.YL 2\  
+7=3[K  
五. 问题1:一致性 B9]KC i  
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?| (uSfr]89'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 S;Vj5  
3oh(d. Z  
struct holder 1c]GS&(RP  
  { @sP?@< C  
  // WkT4&|POJ  
  template < typename T > xT%CY(:9X  
T &   operator ()( const T & r) const )Ipa5i>t  
  { N*eZ4s'  
  return (T & )r; DUaj]V{_^  
} KyjN'F$  
} ; _s^sZ{'2_  
Kg 56.$  
这样的话assignment也必须相应改动: 2vynz,^ET  
ig6F!p  
template < typename Left, typename Right > bYiaJ  
class assignment 8q_nOGd  
  { `On%1%k8  
Left l; 2TdcZ<k}J  
Right r; cf96z|^C  
public : J=  T!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  W+e  
template < typename T2 > ikUG`F%W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8< R#}  
} ; 8/k* "^3  
F8q|$[nH  
同时,holder的operator=也需要改动: ^5OR%N)  
U2;_{n*g%  
template < typename T > WmeV[iI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k/>k&^?  
  { Z<`QDBN"4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v81<K*w`P  
} $%ps:ui~X  
y\S}U{*Z'  
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。 n*uT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3>ytpXUEGx  
@PutUYz  
return l(rhs) = r; <d8 Yk>R  
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_/ CJ6s  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rOX\rI%0+  
dW6sA65<Y  
template < typename Tp > MGK%F#PM  
class constant_t T)MKhK9\Ab  
  { `$05+UU  
  const Tp t; H+` Zp  
public : Pa+%H]vB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {;q zz9 |  
template < typename T > cJMp`DQzc  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Nzf tc  
  { Lc=t,=OhGe  
  return t; m;'ebkq  
} /; w(1)B  
} ; 13kl\ <6  
fC&hi6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vkp_v1F%+  
下面就可以修改holder的operator=了  _->d41  
EJrP{GH  
template < typename T > .r 4 *?>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const N:_.z~>%  
  { ]v=A}}kS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PY[nnoF"|  
} 0l;TZf=H  
,?S1e#  
同时也要修改assignment的operator() +87|gC7B  
PKJw%.-  
template < typename T2 > dSkMA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \I (g70  
现在代码看起来就很一致了。 ;X, A|m$(  
8MU+i%hd  
六. 问题2:链式操作 lxf+$Z`~:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *lc|iq\  
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。 u^, eHO  
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。 ?L x*MJZ  
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。 W^k95%zBM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fS?}(7  
^VOFkUp)  
template < typename T > evjj~xkte  
struct result_1 T\q:  
  { >P@g].Q-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a5cary Z"z  
} ; r'8qZJgm  
HAwdu1$8  
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: >cJix 1  
0fu*}v"  
template < typename T > VkFMr8@|  
struct   ref cDS \=Bf  
  { u:.w/k%+  
typedef T & reference; -Gy=1W`09  
} ; Y \Gx|  
template < typename T > R"W5R-  
struct   ref < T &> Y O&@  
  { ]n}aePl}oU  
typedef T & reference; }k;wSp[3  
} ; 7cB/G:{  
B`|f"+.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F%P"T%|  
$7" Y/9Y  
template < typename T > gu|=uW K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Wn2'uZ5If  
  { ox*1F+Xri  
  return l(t) = r(t); .J <t]  
} 0CO@@`~4  
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。 ml@;ngmp.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `J] e.K  
#lR-?Uh  
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 $Q"D>Qf{G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P?p]sLrP  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |M`'   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [;H-HpBaa  
最后的布局是: kM J}sS  
                Add $GP66Ev  
              /   \ j"K^zh  
            Divide   5 C#-HWoSi  
            /   \ i-PK59VZ8f  
          _1     3 p4V*%A&w  
似乎一切都解决了?不。 EQN)y27poW  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 tk]D)+{u&c  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 i\<S ;  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: k4a51[SYBK  
?Z2`8]-E  
template < typename Right > Unvl~lm6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \3OEC`  
Right & rt) const ; [G:  
  { Q3Pu<j}Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {n|ah{_p|  
} "AU.Eh"-1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 f0vO(@I  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 #9gx4U  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 KLvAe>#,  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 >TMd1? ,  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 )$RV)  
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? 8OKG@hc  
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: qg{gCG  
^D<CoxG  
template < class Action > L&c & <+0T  
class picker : public Action :.4O Hp1  
  { KCO.8=y3  
public : E*O($tS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `6)(Fk--"  
  // all the operator overloaded *?BY+0  
} ; +j{(NwsX  
sC.b '1P  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Q7rBc wm5  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: qCg<g  
u$ yXuFj/  
template < typename Right > & XmaGtt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f";pfu_FZ  
  { 6#7hMQ0&;O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H1f='k]SZ  
} ,VS(4  
)7 q"l3e"u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bn )1G$0|  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 k:I,$"y4  
OHi.5 (  
template < typename T >   struct picker_maker +}O -WX?  
  { #B<EMGH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }[Z'Sg]s  
} ; {;DAKWm@T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S=ZZ[E_~S  
  { 9v_s_QkL2  
typedef picker < T > result; ||JUP}eP  
} ; o`QNZN7/}  
x(._?5  
下面总的结构就有了: E{EO9EI  
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。 KJRAW]?{  
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。 +!0K]$VZs  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }%p:Xv@X!  
至此链式操作完美实现。 I% u 2 ce  
"Yh;3tI4*  
GQ;0KIN  
七. 问题3 @oE 5JM  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 xRe`Duy:  
RI@\cJ\}  
template < typename T1, typename T2 > T/\RViG3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vx(*OQ  
  { /1MmOB  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "aOs#4N  
} 0K[]UU=P=  
BbI%tmA7  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: :a6LfPEAX  
d!E_EoOi  
template < typename T1, typename T2 > tsAV46S  
struct result_2 H0;Iv#S!  
  { !{g<RS( c  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rz@q W2  
} ; &J)<1!|  
3Rc*vVnI  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? )[ A-d(y=  
这个差事就留给了holder自己。 d #1Y^3n  
    H"FK(N\  
sqrLys_S  
template < int Order > l::q F 0  
class holder; R3~,&ab  
template <> B:T s_9*  
class holder < 1 > EY)2,  
  { ZU73UL  
public : j:h}ka/!p  
template < typename T > sq!$+=1-X  
  struct result_1 HohCb4do  
  { rS{}[$Zpl  
  typedef T & result; pR$(V4>  
} ; D`T;j[SsS#  
template < typename T1, typename T2 > 6N#hN)/  
  struct result_2 U?#wWbE1  
  { oT-gZedW(  
  typedef T1 & result; |Y>Jf~SN  
} ; ^O18\a  
template < typename T > I.n,TJoz4J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xvV";o  
  { {4D`VfX_  
  return (T & )r; i)?7+<X  
} SXk.7bMV6  
template < typename T1, typename T2 > k ucbI_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Kcm+%p^  
  { 6nZ]y&$G-k  
  return (T1 & )r1; 4yxQq7 m,  
} 0G+Q^]0  
} ; nF@**,C Q  
@|\9<S  
template <> R9U{r.AA  
class holder < 2 > #7i*Diqf9  
  { )i~AXBt}  
public : iApq!u,  
template < typename T > & Q3Fgj  
  struct result_1 ,AP0*Ln  
  { ~w? 02FU  
  typedef T & result; e$J>z {  
} ; C^L+R7  
template < typename T1, typename T2 > M]s\F(*ib  
  struct result_2 pR61bl)  
  { wtw=RA  
  typedef T2 & result; w"v!+~/9  
} ; e$Ksn_wEq  
template < typename T > BS9VwG <Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7%y$^B7{  
  { $ln8Cpbca  
  return (T & )r; BpZ~6WtBq  
} lL}NiN-)t  
template < typename T1, typename T2 > 'X;cgAq8(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (`1i o  
  { G-d7}Uz ?  
  return (T2 & )r2; QQrldc(I  
} "'U^8NA2  
} ; 4>d4g\Z0L  
$G".PWc  
aV\i3\da  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Vu3DP+u|i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UzxL" `^7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: YzESV Th  
GbSCk}>  
return l(i, j) = r(i, j); P8eCaZg?(3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) C[L 5H  
NoiB9 8g  
  return ( int & )i; EhxpMTS  
  return ( int & )j; ?9`j1[0  
最后执行i = j; 1Gsh%0r3  
可见,参数被正确的选择了。 2_q/<8t  
%e~xO x  
{<42PJtPY  
DpRMXo[  
W_W!v&@E=  
八. 中期总结 'H5 30Y\  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: |0n )U(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6 9>@0P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g(@F`W[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^Hx}.?1  
7hHID>,o9%  
0V:H/qu8>  
|'h (S|  
OG5{oH#K  
t#^Cem<  
九. 简化 1SExl U  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 7kLu rv  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )ros-d p`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: LCivZ0?|X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g88k@<Y  
  +-*/&|^等 jZA1fV  
2. 返回引用。 tm~9XFQ<  
  =,各种复合赋值等 0>28o.  
3. 返回固定类型。 ;/Hr ZhOE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "*bLFORkq'  
4. 原样返回。 K(+=V)'Dz  
  operator, cXq9k!I%  
5. 返回解引用的类型。 L^JU{\C  
  operator*(单目) QLJ\>  
6. 返回地址。 ]64Pk9z=  
  operator&(单目) C m:AU;  
7. 下表访问返回类型。 y\??cjWb]  
  operator[] |/Vq{gxp+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i]ZGq7YJ%  
  operator<<和operator>> U1YqyG8  
.RroO_H   
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7h\is  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <f>77vh0  
Y2L{oQ.C2  
template < typename Left > NfoHQU <n  
struct value_return MSCH6R"5  
  { \l/(L5gY  
template < typename T > jwI2T$  
  struct result_1 Q`k;E}x_-  
  { &{Z+p(3Gj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DGHSyB^+1  
} ; c}@E@Y`@w  
K*:=d }^  
template < typename T1, typename T2 > T\gs  
  struct result_2 Fl)nmwO c  
  { %e:+@%]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; EID-ROMO  
} ; >g$iO`2  
} ; 1)~|{X+~  
OC&BJNOi  
EB3/o7)L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f&vMv.  
!KI^Z1dP(  
下面我们来剥离functor中的operator() Fg`<uW]TFZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p*<Jg l  
a4s't% P  
return l(t) op r(t) \|>% /P  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lat5n&RP Y  
return op l(t) n.l#(`($4  
return op l(t1, t2) /`m* PgJ  
return l(t) op ;Rv WF )  
return l(t1, t2) op o(tJc}Mh+(  
return l(t)[r(t)] @fA{;@N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CbZ;gjgY*  
|eRE'Wd0  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: zfop-qDOc  
单目: return f(l(t), r(t)); kwp%5C-S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'd N1~Pa  
双目: return f(l(t)); ozY$}|sjDT  
return f(l(t1, t2)); H^'%$F?Ss  
下面就是f的实现,以operator/为例 G ]h  
Ry +?#P+  
struct meta_divide @x1cV_s[  
  { uihH")Mo  
template < typename T1, typename T2 > OG{*:1EP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =Htt'""DN  
  { p-j6H  
  return t1 / t2; +&\. ]Pp  
} Kb ]}p  
} ; ,~3rY,y-  
^P,Pj z  
这个工作可以让宏来做: "EpH02{i  
,x\qYz+7|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %vO(.A+  
template < typename T1, typename T2 > \ `\@n&y[`7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :?UcD_F  
以后可以直接用 qb;b.P?~D$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @tSB^&jUWu  
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 |cd "cx+  
(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。。。) W$X/8K bn  
azFJ-0n@"  
Gd|kAC g  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 e;v"d!H/  
%e[E@H7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #|T"6jJaQ  
class unary_op : public Rettype t;+b*S6D  
  { j3&q?1  
    Left l; "$N$:B@U  
public : Q&0`(okb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F=Xb_Gd`  
3rK\ f4'  
template < typename T > 8GBKFNR 8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E q4tcZ  
      { #6a!OQj  
      return FuncType::execute(l(t)); 8d$|JN;)  
    } xbi\KT`~  
ZklO9Ox(  
    template < typename T1, typename T2 > |*48J1:1y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *04}84?:  
      { ekY)?$v3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6*B%3\z)  
    } xq.kH|bH  
} ; 5`3 x(=b  
r?u4[ Oe#  
}8AH/  
同样还可以申明一个binary_op tQG'f*4  
GH':Yk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5=*i!c _m  
class binary_op : public Rettype <#8}![3Q  
  { +UWv}|  
    Left l; 'C}ku>B_r  
Right r; -'O|D}  
public : \A^8KVE!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Syseiw  
_8r'R  
template < typename T > q{V e%8$"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /t`|3Mw  
      { ..Dm@m}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /&\ V6=jA1  
    } Pm#/j;  
iz^a Qx/  
    template < typename T1, typename T2 > -J=6)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r]-n,  
      { Ae=JG8Ht~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hlre eXv  
    } <V)z{uK  
} ; NA$)qX_  
u`wD6&y*  
QDj%m%Xd  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 KaMg [ G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )-"<19eu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]35`N<Ac  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 MA_YMxP.'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! M._E$y,5  
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。。。 "c} en[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 CT_tJ  
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) v6DjNyg<x  
下面是修改过的unary_op >l8?B L  
 RSj8T<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;o)'dK  
class unary_op x0)=jp '  
  { OYxYlUq  
Left l; U:99w  
  Y5 ;a  
public : *.eeiSi{  
P7T'.|d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f99"~)B|  
A",}Ikh='`  
template < typename T > oj.J;[-  
  struct result_1 &\ca ? #  
  { ]#DCO8Vk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lO|LvJyx  
} ; y+Nw>\|S  
FO(QsR=\s  
template < typename T1, typename T2 > -rYb{<;ST  
  struct result_2 L<oQKe7Q:  
  { T~$Eh6 D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z  #  
} ; (Z @dz  
MCTJ^g"D  
template < typename T1, typename T2 > D^>d<LX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (e5Z^9X  
  { ^w%%$9=:r  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wbOYtN Y@  
} !w UznyYwt  
IhK SwT  
template < typename T > h}'Hst  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q2F `q. j  
  { Lp"OXJ*es  
  return OpClass::execute(lt(t)); i,"Xw[H*s  
} 9i 9 ,X^=  
JFc, f  
} ; ud(0}[  
w%TrL+v  
 |15!D  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug iku*\,6W  
好啦,现在才真正完美了。 Gjq7@F'  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2o9B >f&g  
CG@Fn\J  
template < typename Right > 49>b]f,Vc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4a& 8G  
  { XXX y*/P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ld#x'/  
} M]k Q{(  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 xMQ>,nZ  
%{IgY{X  
# "c'eG0  
6ERMn"[_w  
#wT6IU1  
十. bind xx1lEcj  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 I+twI&GS  
先来分析一下一段例子 LHx ")H?,  
6q'Q ?Uw^  
,6MJW#~]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |xZu?)M4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `peR,E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0+qC_ISns  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 xv2c8g~vD  
我们来写个简单的。 ^/}4M'[w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;{H Dz$  
对于函数对象类的版本: 0U/[hG"DKN  
(x/:j*`K  
template < typename Func > zd8A8]&-  
struct functor_trait p{_*<"cfYn  
  { |S).,B  
typedef typename Func::result_type result_type; gCsN\z  
} ; 6 %aaK|0  
对于无参数函数的版本: 2G-"HOG  
/kyO,g$9  
template < typename Ret > H;_Ce'oU(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Jb$G  
  { 12L`Gi  
typedef Ret result_type; z]hRc8 g}d  
} ; ?mC'ZYQI  
对于单参数函数的版本: #r"|%nOfY  
h4K Mhr  
template < typename Ret, typename V1 > zOMxg00  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -,;woOG  
  { Kv1~,j6  
typedef Ret result_type; zRLJ|ejMP  
} ; ;CS[Ja>e  
对于双参数函数的版本: ^1c7\"{  
RFS} !_t+|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aqk$4IG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6~ y'  
  { KC; o   
typedef Ret result_type; [/*;}NUv  
} ; SX'NFdY  
等等。。。 h*JN0O<b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Go:(R {P  
!nJl.Y$  
template < typename Func > am3JzH  
struct func_return #E=8kbD7  
  { i" u|119  
template < typename T > i Pr(X  
  struct result_1 VfJ{);   
  { A9SL|9Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n2-+.9cY  
} ; ami>Pp  
OW=3t#"7Kp  
template < typename T1, typename T2 > g8'8"9:xC  
  struct result_2 tvVf)bbz  
  { H!}L(gjEG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z}-R^"40  
} ; D}}?{pe  
} ; >*O5Ry:4  
d)biMI}<5  
rq7yNt  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3k>#z%//  
!wd wo0  
template < typename Func, typename aPicker > wDoCc:  
class binder_1 c-NUD$  
  { &@{`{  
Func fn; dVMl;{  
aPicker pk; Ca?w"m~h  
public : sl$y&C-  
^Lfwoy7R  
template < typename T > ZBY}Mz$  
  struct result_1 L3Y2HZ  
  { %nq<nfDT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2P'Vp7f6 Y  
} ; :+QNN<  
.j,xh )v"  
template < typename T1, typename T2 > Hr}"g@ <  
  struct result_2 WhH60/`  
  { Gl w|*{$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MW +DqT.h  
} ; BHgs,  
N#-. [9!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =bJ$>Djp  
@,Dnl v|?  
template < typename T > -*w2<DCn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "#0P*3-c  
  { RWM~7^JA  
  return fn(pk(t)); yVn%Bz' [  
} =z9,=rR4  
template < typename T1, typename T2 > 7|dm"%@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U,yZ.1V^:  
  { }0 H<G0   
  return fn(pk(t1, t2)); S3U]AH)C  
} -b+)Dp~$p  
} ; D1>*ml  
@|ZUyat  
b|x B <  
一目了然不是么? x%@M*4:&  
最后实现bind GadY#]}(  
V#b*:E.cA  
b9i_\  
template < typename Func, typename aPicker > B$s6|~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a}VR>!b  
  { OraT$lV)_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N@k' s   
} @(x]+*)  
AZNo%!)o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :&z!o"K  
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。 ^hEN  
V?^qW#AG  
十一. phoenix Xu_1r8-|=b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r:0RvWif  
Dvz 6 E  
for_each(v.begin(), v.end(), hTby:$aCg  
( J'=s25OWU  
do_ c; .y  
[ ]moBVRd  
  cout << _1 <<   " , " 3bC-B!{;g  
] d@JavcR  
.while_( -- _1), gV':Xe  
cout << var( " \n " ) fWfhs}_  
) k8}'@w  
); $`0^E#Nl  
K]>4*)A:  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: u\xrC\Ka  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor G5 )"%G.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c??m9=OX1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Wx;%W"a  
fIx|0,D&7L  
h;} fdk  
template < typename Cond, typename Actor > ZZ!6O/M  
class do_while 'i3-mZ/|8  
  { O@H D'  
Cond cd; w\Q(wH'  
Actor act; Oa@SyroF=  
public : MB>4Y]rtU  
template < typename T > y\iECdPU  
  struct result_1 u5U^}<}y}  
  { d@Bd*iI<  
  typedef int result_type; \Z%_dT}  
} ; !VG ]~lc  
=.m/ X>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} srImk6YD  
#z_.!E  
template < typename T > (l2n%LL]*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \:n<&<aVSr  
  { ZS_  z  
  do T|YMU?4  
    { Z>1yLt@ls  
  act(t); 98zJ?NaD&  
  } UNrO$aX!1'  
  while (cd(t)); ph2 _P[S'  
  return   0 ; Vn/FW?d7  
} 4uE/!dT  
} ; ;uZq_^?:9&  
%_5?/H@%3z  
iY sQ:3s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). a{By U%  
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。 ), VF]  
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。 9a1R"%Z  
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。 \)MzUOZn  
下面就是产生这个functor的类: Esj1Vv#  
$Zrc-tkV  
(h@~0S  
template < typename Actor > *a(GG  
class do_while_actor G [yI[7=d  
  { kOel !A  
Actor act; Y{4nBu  
public : #iD`Bg!VXc  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} PEKXPF N  
BH$hd|KD<  
template < typename Cond > URr{J}5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V3 ~&R:Z9e  
} ; YZ->ep}  
raP9rEs  
FPE6H:'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [-)BI|S:  
最后,是那个do_ ?%Pi#%P  
vhU $GG8  
Q?Xqf7y  
class do_while_invoker 56Lt "Z F  
  { a63Ud<_a7  
public : 01%0u8U  
template < typename Actor > gHWsKE  %  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m{yq.H[X  
  { NeewV=[%  
  return do_while_actor < Actor > (act); W{}M${6&  
} 2rf#Bq?7  
} do_; K1- 3!G  
sa"!ckh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~Bt >Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )o::~ eu  
最后来说说怎么处理break和continue u@4khN: ^p  
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。 0SZ:C(]  
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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