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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zJOyr"B'8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U?EXPi61Z  
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, d-I=xpB  
D8b9 T.[(  
*#GX~3A  
H8E#r*"-m  
  class filler _OK!/T*FBt  
  { m5W':vM  
public : 7b R[.|T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i3>_E <"9  
} ; >=3oe.$)  
w; :{  
+77j2W_0  
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: :2~2j-m  
#6#%y~N  
^ JU#_  
G}nj 71=H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mw83pU6  
~SwGZ  
gj }Vnv1[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xk^`4;  
unr`.}A2>  
mlz|KI~\F;  
2TQ<XHA\  
二. 战前分析 S4!B;,?AxN  
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。 }3-`e3  
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 WHRBYq_  
j(c;r>  
)t,efg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `mquGk|)  
  /* --------------------------------------------- */ ]zI*}(adu  
vector < int *> vp( 10 ); ;NGSJfn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~^o YPd52*  
/* --------------------------------------------- */ m;vm7]5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); l_ LH!Tu  
/* --------------------------------------------- */ HUel  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q@C  y\l  
  /* --------------------------------------------- */ ! z5Ozm+}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I"D}amuv  
/* --------------------------------------------- */ ;20sh^~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); JRDIGS_~  
^+Vf*YY 8  
/^`d o3a}  
LXRIo2ynuw  
看了之后,我们可以思考一些问题: $Ut1vp1$  
1._1, _2是什么? DyRU$U  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 e )]  
2._1 = 1是在做什么? =b Q\BY#  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Bey9P)_Of  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 C0&ZQvvy1:  
~Vc`AcWP  
Qn@[{%),4  
三. 动工 _ujhD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (,RL\1zJ  
Yb'%J@T}  
&#'.I0n  
t;t;+M|W  
template < typename T > Q776cj^L  
class assignment &E-q(3-  
  { pc;`Fz/`7  
T value; T~d_?UAw$  
public : UvL=^*tm  
assignment( const T & v) : value(v) {} rW*[sLl3  
template < typename T2 > 2Xv$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6<YAoo  
} ; t]ID  
mwF{z.t"  
!" @<!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =V:Al   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <{z-<D;  
N\fj[?f[  
Wyb+K)Tg  
}?9A:&  
  class holder ]5e|W Q>*X  
  { Hr*xAx  
public : 2xv[cpVi  
template < typename T > Q|7m9~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )p{,5"0u  
  { &HqBlRo  
  return assignment < T > (t); f/sLQdK,  
} z:A_  
} ; :VX2&*  
$]J<^{v  
s =<65  
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: a@C}0IP)  
^a7a_M  
  static holder _1; kXO c)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lXutZ<S[  
M'@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wjHH%y  
而不用手动写一个函数对象。 g2YE^EKU~  
HgTBON(  
9x#T j/5%  
@={ qy}  
四. 问题分析 $ou/ Fn  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 }eSrJgF4M  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 vJ>o9:(6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ##s :Ww  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  *1 *i5c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m1RjD$fM  
=Nr?F '<  
五. 问题1:一致性 Q3[nS(#Z/=  
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?| r%`3*<ALV)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Xc<Hm  
hwSxdT6  
struct holder ?2K~']\S  
  { .lGN Fx  
  // D4T(Dce  
  template < typename T > 4 i`FSO  
T &   operator ()( const T & r) const .qCI!%fg  
  { 8`Tj*7Y=  
  return (T & )r; ksyQ_4^SO  
} _:KeSskuO  
} ; D&D-E~b^  
-=qHwcId  
这样的话assignment也必须相应改动: S>d7q  
)gk tI!  
template < typename Left, typename Right > !z]{zM%  
class assignment %]o/p_<  
  { &jh17y  
Left l; /{-J_+u*%  
Right r; -`PLewvX  
public : !y3XIbdS"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3o#K8EL  
template < typename T2 > eyos6Qi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 72= 4#  
} ; =h/61Bl3  
cea e~  
同时,holder的operator=也需要改动: n]3Z~HoZ  
<m%ZDOMa  
template < typename T > m" ]VQnQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const zRB LkrC  
  {  K"Gea`I  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'K|F{K  
} 4Dasj8GsV  
pJ/{X=y  
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。 <,J O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u`pw'3hY  
[+qB^6I+P%  
return l(rhs) = r; rfV{+^T;  
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。 B+2.:Zn6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2>m"CG  
G~/*!?&z  
template < typename Tp > 1{G@'# (  
class constant_t (Vt5@25JW  
  { R4S))EHg  
  const Tp t; UK .=Y9  
public :  }S}%4c>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -$`q:j  
template < typename T > 0"i QHi  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2nSK}q  
  { 0SJ(Ln`0K  
  return t; y_T%xWK5  
} h@Ix9!?+  
} ; 0,6! 6>BOT  
wIF)(t-):  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \ (U|&  
下面就可以修改holder的operator=了 hfs QAa  
bUc ++M  
template < typename T > {T3wOi  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X @X`,/{X  
  { X rut[)H  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); . Fm| $x  
} x6Q_+!mnk  
\psO$TxF=  
同时也要修改assignment的operator() T;3B_ lu]  
0&c<1;  
template < typename T2 > Rd|^C$6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J$ &2GAi  
现在代码看起来就很一致了。 Cf@N>N#t)  
3vEwui-5  
六. 问题2:链式操作 +xNq8yS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /.(F\2+A  
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。 F mQiy+.|  
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。 QG09=GQ  
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|@et{ ]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Srrzj-9^)K  
v5.KCc}"  
template < typename T > 5E2T*EXSh  
struct result_1 R%Xz3Z&|  
  { ZsGJ[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; LqS_%6^  
} ; %/RT}CBBsW  
c\rP"y|S};  
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: rC6EgWt<V  
wLo<gA6;  
template < typename T > IC-W[~  
struct   ref BuS[(  
  { ePTxuCf>  
typedef T & reference; >vNE3S_  
} ; ZJHaY09N  
template < typename T > v5*JBW+c*  
struct   ref < T &> 2D"aAI<P  
  { 8>(/:u_x  
typedef T & reference; aF.fd2k  
} ; I%CrsEo  
(1%A@ 4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H~W=#Cx  
GsIqUM#R  
template < typename T > nsu RG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const JC7:0A^  
  { H)5"<=]  
  return l(t) = r(t); ?F|F~A8dr  
} C%"aj^u  
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。 Om2w+yU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 66scBi_d  
O?iLLfs  
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 ;V84Dy#b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e,l-}=5* P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i_p-|I:hQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 a!, X@5  
最后的布局是: n{"a 0O  
                Add UFyk%#L  
              /   \ iO}KERfU  
            Divide   5 "fu@2y4^  
            /   \ *4c5b'u  
          _1     3 K/8TwB?I  
似乎一切都解决了?不。 4 Z&KR<2Z  
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。 seZb;0  
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。 ^_uCSA'X  
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: E*QLw* H  
;+lsNf  
template < typename Right > :13u{5:th  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V/yj.aA*@  
Right & rt) const Sea6xGdq  
  { fiLlOr%r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Bx|h)e9  
} rf]x5%ij  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (dHjf;  
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。 0+KSD{  
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。 2Vx x  
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。 >*$Xbj*  
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。 )<.y{_QUN  
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? '-P+|bZW4  
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: dAi.^! !  
WLCr~r^  
template < class Action > G'{&*]Z\:  
class picker : public Action  |?ZNGPt  
  { ?)7UqVyq  
public : 2fP;>0?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ij:yTu   
  // all the operator overloaded N: 5 N}am  
} ; l$m}aQ%h  
7hT@,|(j  
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。 @I?: x4  
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: j)#GoU=w  
rGay~\  
template < typename Right >  =sk#`,,:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y.% Vvg4z3  
  { ]^<\a=U  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^[Y/ +Q.J  
} 8qoA5fW>  
z<8VJZd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ei89Ngp\}  
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。 X=Jt4 h 9  
D0h6j0r 5  
template < typename T >   struct picker_maker C{,Vk/D-0  
  { T75N0/teS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4K,S5^`Gx  
} ; $}=r 45e0K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > M%7|7V<o)^  
  { T NF  
typedef picker < T > result; \ZBz]rh*  
} ; WnA Y<hZ|  
$ SZIJe"K  
下面总的结构就有了: <Ik5S1<h$H  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 kkXe=f%  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 w4l]rH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4|DN^F~iut  
至此链式操作完美实现。 JY3!jtv  
(t,mtdD#1  
:0Fc E,1  
七. 问题3 nI8zT0o  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 1D%E})B6  
8tzL.P^  
template < typename T1, typename T2 > a>k9& w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yGH')TsjD  
  { \8USFN~(Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Is9.A_0h  
} 38%"#T3#  
CiTWjE?|7  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: " +hUt  
fyxc4-D  
template < typename T1, typename T2 > ^1Bk*?Yx\x  
struct result_2 y(=0  
  { ,C|aiSh0-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )))AxgM  
} ; Hro)m"  
4G RHvA.  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Cj J n  
这个差事就留给了holder自己。 Sp]ov:]%f  
    Y@+9Ukd/  
P=X)Ktmv  
template < int Order > OXZx!h  
class holder; !e('T@^u6u  
template <> ,I:[-|Q  
class holder < 1 > boZ/*+t  
  { ;HiaX<O!  
public : -?Cu-'  
template < typename T > LYTnMrM  
  struct result_1 }TDq7-(g  
  { zR?1iV.]  
  typedef T & result; qipS`:TER  
} ; {vur9L  
template < typename T1, typename T2 > MPLeqk$;  
  struct result_2 tZ:fOM  
  { &?k`rF9  
  typedef T1 & result; ){w!< Lb  
} ; a&[>kO  
template < typename T > (A-Uo   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [5Zi\'~UH)  
  {  nWUau:%  
  return (T & )r; epcvwM/A  
} muO;g&  
template < typename T1, typename T2 > ^tVIPH.R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +y][s{A  
  { In*0.   
  return (T1 & )r1; {fMo#`9=  
} Z1wfy\9c8  
} ; ;XXEvRk  
4 &0MB>m  
template <> ,,-j5Y  
class holder < 2 > M->#WGl\B  
  { f|2QI ~R  
public : ~O 4@b/!4  
template < typename T > i(xL-&{  
  struct result_1 z'0 =3  
  { S(:|S(  
  typedef T & result; Az/P;C=  
} ; k0xm-  
template < typename T1, typename T2 > @"m+9ZY  
  struct result_2 9xL` i-7]  
  { Htep3Ol3  
  typedef T2 & result; 1h`#H:  
} ; fmFs  
template < typename T > .L ^F4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hq,znRz~`  
  { ;9qwB  
  return (T & )r; qnO/4\qq  
} 5'EoB^`8N~  
template < typename T1, typename T2 > yaAg!mW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jjg&C9w T  
  { w# ;t$qz}  
  return (T2 & )r2; l!IN#|{(  
} #vTF:r  
} ; 6>h"Lsww  
XOEf,"  
kZ!&3G9>-  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 e(9K.3 @{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: e{.P2rnh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xP 3>8Y  
SnoEi~Da  
return l(i, j) = r(i, j); ,;yaYF 6|/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) t<cWMx5ra  
UBx0Z0Y  
  return ( int & )i; Q|Nw @7$`  
  return ( int & )j; >8injW3 52  
最后执行i = j;  8vUq8[[  
可见,参数被正确的选择了。 "p&4Sn3T2?  
Dj w#{WR  
5=;'LWXCJ  
2F:X:f  
z{qn|#}  
八. 中期总结 Bc}e ??F  
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: M2nZ,I=l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'A/ f>W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x^ sTGd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lsVg'k/Z!  
q{7+N1 "  
5_SxX@fW %  
u)l[*";S  
^0 /!:*?  
kqLpt  
九. 简化 [O6JVXO>  
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。 "mcuF]7F  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _61tE  
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: Q>\9/DjUp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0|?DA12Z  
  +-*/&|^等 QW&@>i  
2. 返回引用。 {;hR FQ^b  
  =,各种复合赋值等 NaeG)u#+  
3. 返回固定类型。 YTfMYH=}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) JwUz4  
4. 原样返回。 b>| d Q  
  operator, Na`vw  
5. 返回解引用的类型。 q?# w%0}  
  operator*(单目) z!^3%kJJ>  
6. 返回地址。 9RY}m7  
  operator&(单目) `_M&zN  
7. 下表访问返回类型。 kk aS&r>  
  operator[] lI+KT_|L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y IVN;:B.  
  operator<<和operator>> Ce PI{`&,  
Mey=%Fv  
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。 }do=lm?/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UujKgL4  
OI)/J;[-e  
template < typename Left > {-s7_\|p(  
struct value_return MG$Df$R  
  { #:nds,   
template < typename T > !^w}Sp  
  struct result_1 }vQ Y+O  
  { R<ZyP~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; HuajdC~  
} ; 1!2,K ot  
:UDe\zcd "  
template < typename T1, typename T2 > *l'5z)]  
  struct result_2 tVAH\*a,/  
  { wU5= '  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; QBTjiaYGa'  
} ; K<"Y4O#]  
} ; 9 icy&'  
:4S~}}N  
5~xv"S(E}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4+a u6ABy  
/Y*6mQ:  
下面我们来剥离functor中的operator() Evq^c5n>{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Vxim$'x!  
M"z3F!-j  
return l(t) op r(t) NSQf@o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Su[f"2oR  
return op l(t) Y_M3-H=0  
return op l(t1, t2) (k>I!Z/&2  
return l(t) op M!] g36h[  
return l(t1, t2) op U( "m}^  
return l(t)[r(t)] gz`P~7-w:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !T26#>mV  
1&JB@F9!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: _6MNEoy?  
单目: return f(l(t), r(t)); _<;westq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {@3p^b*E)1  
双目: return f(l(t)); (J\Qo9Il  
return f(l(t1, t2)); <@H=XEn  
下面就是f的实现,以operator/为例 X:gE mcXc  
m-}6DN  
struct meta_divide ZbLN:g}  
  { _iW-i  
template < typename T1, typename T2 > O.wk*m!9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -'::$ {  
  { )Xd2qbi  
  return t1 / t2; F5/,H:K\  
} kI#yW!  
} ; h%(0|  
8nHFNOv6  
这个工作可以让宏来做: Ed&M  
;p2a .P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4Awl  
template < typename T1, typename T2 > \ j{;IiVHnR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /? HLEX  
以后可以直接用 ryoD 1OE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) . g95E<bd  
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 FR1se  
(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。。。) `1)n2<B  
7%Ii:5Bp  
(%f2ZNen  
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 (= ,w$  
rQD7ZN_ R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,#QLc  
class unary_op : public Rettype gIaPS0Q  
  { }e0)=*;l  
    Left l; Zk75GC  
public : ,[0rh%%j  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <{b#nPc!,#  
IBe0?F #  
template < typename T > 334tg'2]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9x9~u8j  
      { lhhp6-r  
      return FuncType::execute(l(t)); $4*k=+wS  
    } z9[BQ(9t  
4?9cyv4H  
    template < typename T1, typename T2 > 4+_r0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dzwto;  
      { ~V<62"G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h"5!puN+  
    } b py576GwA  
} ; )nJh) {4\  
M4(`o^n  
ITu5Y"x  
同样还可以申明一个binary_op  Gu P1  
60&4?<lR4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9a0ibN6m  
class binary_op : public Rettype d 1bx5U  
  { dTW3mF4=  
    Left l; q2KWSh5  
Right r; $mp'/]  
public : Ik74%x7G`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I4"U/iL51  
QnNddCiu=  
template < typename T > X:Z*7P/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6t(I.>-  
      { dY%>C75O  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >,. x'{  
    } .8.LW4-ff  
vD*9b.*  
    template < typename T1, typename T2 > >X!A/; $  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Swg%[r=p=  
      { D,J yb0BW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -YHyJs-bU  
    } lGAKHCs  
} ; ^`XTs!.  
k+FiW3-  
*yxn*B_xZ  
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 ;iMgv5=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 El)WjcmH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G*lkVQ6?  
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。 SYsbe 5j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !Cv:,q  
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。。。 I>L@ P`d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,>Lj>g{~  
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) RRH[$jk  
下面是修改过的unary_op 9!06R-h  
ai,Nx:r   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5*W<6ia  
class unary_op F ak"u'~  
  { =`MU*Arcs[  
Left l; Lu@'Ee!>G  
  6$|!_94>*)  
public : g`BtG  
&=d0'3k>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1SYBq,[])  
9 L^:N)-  
template < typename T >  + Y  
  struct result_1 U F ]g6u  
  { XV> )[Nd\H  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P,@ :?6  
} ; NlnmeTLO5  
Y uo  
template < typename T1, typename T2 > atA:v3"  
  struct result_2 s,|s;w*.  
  { ;=[~2*8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m|5yET  
} ; bez_|fY{T  
$WV N4fg  
template < typename T1, typename T2 > ]7ZY|fP2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c<gvUVHIxR  
  { _PR> <L_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); OAhCW*B  
} bq<DW/  
>x$.mXX{  
template < typename T > f*}H4H EO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (f*0Wp;  
  { 17nONhh  
  return OpClass::execute(lt(t)); a8Q=_4 l  
} 6GZ zNhz  
Bco_\cpt]z  
} ; &>. w*  
(IY= x{b  
gADEjr*H  
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 R} #6  
好啦,现在才真正完美了。 c5t],P  
现在在picker里面就可以这么添加了: >pV|c\  
`zJTVi4  
template < typename Right > >sL"HyY#H  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `V1D &}H+G  
  { 'kz[Gh*8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V!Q1o!J  
} Alsr6uLT1  
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。 -%*w&',G  
8"\g?/  
C/w!Y)nB=  
m:1f7Z>  
Ew|VDD(.  
十. bind ' N@1+v=  
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。 ]hxE^/87  
先来分析一下一段例子 (KF=v31_m  
?u`TX_OsB  
IC6}s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ; iK9'u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b:,S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N<\U$\i  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ]ctlK'.  
我们来写个简单的。 *0 0K3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -R[ *S "  
对于函数对象类的版本: xgi/,Nk '  
0m|$ vb  
template < typename Func > W\tSXM-Hg  
struct functor_trait $1h,<$5H  
  { Y!8Ik(/~i  
typedef typename Func::result_type result_type; -2dk8]KB]  
} ; <3;Sq~^  
对于无参数函数的版本: ) DzbJ}  
Fj`6v"h  
template < typename Ret > (>E 70|T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =psX2?%L  
  { HW)4#nLhh  
typedef Ret result_type; )4hb%U  
} ; )@ /!B`  
对于单参数函数的版本: i5>]$j1/  
yX:*TK4  
template < typename Ret, typename V1 > O+Zt*jN;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 39w|2%(O.  
  { ]0VjVU-  
typedef Ret result_type; ?~;8Y=O  
} ; i9NUv3#  
对于双参数函数的版本: Wq+6`o  
/GK1}h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *)V1Sd#m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d8|bO#a%9  
  { (qDu|S3P  
typedef Ret result_type; p#~Dq(Q  
} ; `@acQs;0  
等等。。。 Qg\OJmv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q.q'pJ-  
ccUq!1  
template < typename Func > ?3Ytn+Py  
struct func_return =+T$1  
  { Qz+hS\yx  
template < typename T > pV>M, f  
  struct result_1 s/,wyxKd  
  { kAF[K,G G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4v"9I(  
} ; <Ct b^4$  
p?mQ\O8F  
template < typename T1, typename T2 > ohHKZZ  
  struct result_2 3aL8 gE  
  { zqaz1rt[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =kp-[7  
} ; X  8V^  
} ; Z\{"/( Hi  
Ut;, Z  
".9 b}}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nMK,g>wp  
HMQi:s7%  
template < typename Func, typename aPicker > q1Ja*=r  
class binder_1 ?h;Zdv>`xz  
  { ~bp^Q| wM  
Func fn; jpl"KN?X  
aPicker pk; CH6^;.  
public : fa7I6 i  
Pd99vq/  
template < typename T > w&eX)!  
  struct result_1 vjy59m  
  { yw|O,V<4N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3x=f}SO&  
} ; <+1d'VQ2  
hrpql_9.  
template < typename T1, typename T2 > #S57SD  
  struct result_2 =Fq"lq %  
  { "t4$%7L]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k^ CFu  
} ; eIz T(3(  
vZHm'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} de?Bn+mvi.  
]]\\Y|0  
template < typename T > *C~O[:6D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Voi`OCut  
  { fdIO'L_  
  return fn(pk(t)); > .L\>  
} 1 m)WM,L  
template < typename T1, typename T2 > JG%y_ Qy?K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '%@fW:r~  
  { ,O[HX?>  
  return fn(pk(t1, t2)); jG"n);WF  
} wI!>IV(5  
} ; ?U~9d"2=  
<P)vx  
K,7IBv,B[  
一目了然不是么? /8\gT(@  
最后实现bind 1epj/bB&  
50 :gk*hy  
;aJBx  
template < typename Func, typename aPicker > S&y(A0M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iw!kV  
  { ~_SoP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); H"_ZqEg  
} @Sxb}XI!f  
i%m]<yElm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kW"6Gc&HUN  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ;++CMTza]  
5&WYL  
十一. phoenix ).[Mnt/Ft  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (^fiw%#  
C]ev"Am_)  
for_each(v.begin(), v.end(), W 7k\j&x  
( 1+1Z]!nG#!  
do_ "0JG96&\  
[ %F'*0<  
  cout << _1 <<   " , " 7^}np^[HB  
] Y`5(F>/RQG  
.while_( -- _1), h|^RM*x  
cout << var( " \n " ) Zi&qa+F  
) Nf.6:=  
);  `Pa)H  
cNi)[2o7  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: M_wqb'=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor {H FF|Dx  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8lAs~c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gOkq>i_  
jmgU'w-s  
{\!_S+}{  
template < typename Cond, typename Actor > 3urL*Fw,  
class do_while %:bTOw[4r  
  { ][b_l(r$?  
Cond cd; !a"RHg:HO  
Actor act; 0^l|W|.Z  
public : L*TPLS[lh  
template < typename T > xz1jRI$  
  struct result_1 ][ri A  
  { zKycd*X  
  typedef int result_type; 's.%rre%  
} ; UZ8 vZ  
8!a6)Zeux  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q;m:o8Q5  
#/u%sX`#y  
template < typename T > &/K:zWk3mx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7X \azL  
  { ! &f(X s  
  do Ba=P  
    { `m N*"1p-  
  act(t); =|lw~CW  
  } |P{K\;-  
  while (cd(t)); A^/$ |@  
  return   0 ; MO7:ZYq  
} Vo@[  
} ; 9,h'cf`F  
?T+Uu  
fv1pA+zN[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6$"gm$3O]  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 o)_;cCr)q  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?LP&VU1  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 7_,)"J2^  
下面就是产生这个functor的类: "c[ D 0{\{  
9$-V/7@)  
DOi\DJV!  
template < typename Actor > C_>dJYM  
class do_while_actor t@K N+ C  
  { h^{D "  
Actor act; (E'f'g  
public : Ne^md  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %O$4da"y  
u`Ew^-">  
template < typename Cond >  2=X\G~a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?NV3]vl  
} ; ^j"*-)R  
m2!y;)F0  
gwvy$H   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q+d9D1b  
最后,是那个do_ pNY+E5  
!{@!:m3w  
*], ]E;  
class do_while_invoker wYTF:Ou^5~  
  { 7O3\  
public : a78&<  
template < typename Actor > [I*BEJ;W'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .Rq|F  
  { Jf<+VJ>t  
  return do_while_actor < Actor > (act); (A.%q1h  
} <"|BuK  
} do_; ~HbZRDcJc  
O2[uN@nY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :Oz! M&Ov  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -rYOx9P4  
最后来说说怎么处理break和continue *,w9#?2x  
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。 'je=.{[lWt  
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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