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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~'0ZW<X.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1X`,7B@pz  
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, >M!LC  
jN'h/\  
L, #|W  
'*&dP"  
  class filler { o5^nd  
  { I}5e{jBB  
public : ](8F]J ,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1|!)*!hu  
} ; L|:CQ  
P,a9B2  
Q4/BpKL  
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: ^W9O_5\g4a  
_Gaem"k|  
arRU`6?  
>;bym)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =$L+J O  
cDzb}W*UM  
}<@-=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1-N+qNSD`  
~K;hXf  
-:"KFc8A  
EY3F9h3xM|  
二. 战前分析 4\p%|G^hU  
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。 mk^, {D  
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 dKC*QHU  
7:Rt) EE2  
3 =c#LUA`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;m>/tD%  
  /* --------------------------------------------- */ wfEL .h  
vector < int *> vp( 10 ); ~e]B[>PT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }&v-<qC^  
/* --------------------------------------------- */ HwZl"!;Mry  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HC1<zW[  
/* --------------------------------------------- */ nCp_RJu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); e57R6g)4  
  /* --------------------------------------------- */ <|?)^;R5!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k9<UDg_ Y  
/* --------------------------------------------- */ E i>GhvRM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); WiB~sIp  
d!}oS<6  
V=th-o3[  
FE^/us7r  
看了之后,我们可以思考一些问题: GG<0k\RN  
1._1, _2是什么? zS|4@t\__  
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。 Njr;Wa.r+  
2._1 = 1是在做什么? <?}pCX/O  
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。 +:=FcsY  
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。 a~a:mM > p  
L-S5@;"  
{X{S[(|  
三. 动工 m&D I2he  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @9n|5.i  
w0Ex}  
~Dz:n]Vk/  
}o7-3!{L!  
template < typename T > O"EL3$9V  
class assignment #1\`!7TO3  
  { Bos} `S![  
T value;  U#K4)(C  
public : ~o|sma5.  
assignment( const T & v) : value(v) {} o@_i&4[MW  
template < typename T2 > ]B3+& g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2yZ~j_AF[  
} ; m ie~. "  
XTk :lzFH  
<nG}]Smd7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 OHj>ufwVq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )\VuN-d  
cn/&QA"  
'[%Pdd]! E  
3`{;E{  
  class holder DEhR\Z!  
  { Ta/zDc"e  
public : UR=s=G|  
template < typename T > Y3FFi M[s~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7][fciZN  
  { T,uF^%$@AQ  
  return assignment < T > (t); 5pDE!6gQ  
} 2-N7%]h  
} ; a73VDQr I  
.m8l\h^3  
KnA BFH  
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: @NL<v-t  
2)\MxvfOh  
  static holder _1; { pQJ.QI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Qt{V&Z7  
`AvK8Wh<+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5 -|7I7(G$  
而不用手动写一个函数对象。 C9MK3vtD.  
Qjnh;uBO  
IA Ma  
2Q]W  
四. 问题分析 '%ZKvZ-  
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。 _Li.}g@Bd  
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。 He4HI Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K0C"s 'q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k}E_1_S(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0F![<5X  
qNHI$r'  
五. 问题1:一致性 l<4P">M!.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| N}NKQ]=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a?GXVQ  
&Z!y>k%6  
struct holder yih|6sd$F  
  { 2Og5e  
  // ,xrA2  
  template < typename T > cT@| $A  
T &   operator ()( const T & r) const >eo[)Y  
  { ||TZ[l  
  return (T & )r; ):Z #!O<  
} oMLs22Do?  
} ; p^q/u  
+cYDz#3%  
这样的话assignment也必须相应改动: V4}jv7>A  
N#RC;  
template < typename Left, typename Right > 1,$"'lKwt  
class assignment X[$|I9  
  { %g5#q64  
Left l; M=95E$6  
Right r; O`%F{&;29  
public : -bdWG]w"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <8? F\x@  
template < typename T2 > &nVekE:!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L>g6 9D !  
} ; X )Tyxppf'  
+e*C`uP!  
同时,holder的operator=也需要改动: dyf>T}Iy  
V6_":L"!  
template < typename T > -:'%YHxX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  q"T?  
  { )F&.0 '  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |@1(^GX  
} 0g=vMLi  
2_3os P\Z  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 v5pkP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 c /^:vTF  
F;_o `h  
return l(rhs) = r; Qx|HvT2P  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 5%QYe]D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [:(O`#  
K re*~ "  
template < typename Tp > eFf9T@  
class constant_t 5izpQ'>  
  { m*jE\+)=^  
  const Tp t; o$%KbfXO]  
public : TNN@G~@cm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xZ%3e sp  
template < typename T > K8-1?-W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Kf(Px%G6K  
  { U,T#{  
  return t; iR{@~JN=)  
} 4G;KT~Cgb  
} ; |T"j7  
+/[Rvh5WZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5W|wDy  
下面就可以修改holder的operator=了 FYE(lEjxi  
(6mw@gzr  
template < typename T > ThW9=kzQW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const mAW(j@5sp  
  { Bfdfw +  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _7;G$\^&.  
} LX&O"YY  
yil5 aUA  
同时也要修改assignment的operator() l*w'  O  
b%"/8rK  
template < typename T2 > ` -SC,qHw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DoO ;VF  
现在代码看起来就很一致了。 f>cUdEPBb  
lB/ ^  
六. 问题2:链式操作 >j ].`T  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hR2 R  
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。 ('j'>"1H  
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。 r oG<2i F  
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。 b5jD /X4  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct | a i#rU  
>QN-K]YLL  
template < typename T > ,-k?"|tQ  
struct result_1 U61 LMH  
  { Zm++5b`W/[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [h' 22 W  
} ; b">"NvlB  
AA ~7"2e  
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: 47*2QL^zj  
E#tfCM6  
template < typename T > l<S3<'&  
struct   ref $I#~<bW,  
  { %t1Z!xv_  
typedef T & reference; >,k2|m  
} ; ngd4PN>{4  
template < typename T > i Pl/I  
struct   ref < T &> zp'hA  
  { ?;5/"/i  
typedef T & reference; |d6/gSiF  
} ; ;O,&MR{;|n  
=)i^E9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y Kp@ n8A  
L.K|]]u  
template < typename T > a5pM~.]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Pjvb}q=  
  { eL)m(  
  return l(t) = r(t); iny/K/5bf  
} %zEy.7Ux  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 %'=TYvB 2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U Lq`!1{   
QJR},nZ3  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 O)&ME  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: uP8 cW([  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k`[>B k%b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P$AHw;n[R  
最后的布局是: }waZGJLN  
                Add eDNY|}$}v  
              /   \ HJ"sK5Q  
            Divide   5 "iK'O =M  
            /   \ 0lYP!\J3]%  
          _1     3 |rhB@k  
似乎一切都解决了?不。 &n83>Q  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 &,l7wK  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 )M[FPJP}  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 9T`YHA'g  
zI(uexxPqd  
template < typename Right > Ly v"2P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tN.BI1nB  
Right & rt) const ,5t_}d|3C=  
  { @ZV>Cl@%2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -\ew,y  
} b!"qbC1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &js$qgY  
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。 4{6,Sx  
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。 0s}gg[lj  
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。 juM~X5b  
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。 ci 22fw0  
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? ~WB-WI\  
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: E J6|y'  
 _qt  
template < class Action > a~-k} G5  
class picker : public Action ^tjM1uaZ5(  
  { K3rsew n  
public : %/s+-j@s:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qCm%};yt  
  // all the operator overloaded .0X 5Vy  
} ; ?$/W3Xn0%  
_71I9V&  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 D42!#  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [e:ccm  
AVc|(~V  
template < typename Right > YQO9$g0% ~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =`V9{$i  
  { r6 pz(rCs}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SvQj'5~<  
} ^Ri ; vM  
ET6}V"UD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7#26Smv  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 kH62#[J)yM  
D;DI8.4`N  
template < typename T >   struct picker_maker ]XfROhgP=  
  { vFgnbWxG  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8&#)}A}x  
} ; ~llw_ w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %b ^.Gw\L  
  { 6bbzgULl  
typedef picker < T > result; Reg%ah|$/=  
} ; F @Wb<+0  
QUc&f+~  
下面总的结构就有了: k3e?:t 9  
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。 iN+&7#x;/  
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。 r5!Sps3B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 FWpb5jc)3  
至此链式操作完美实现。 &[-b #&y  
Jn1(-  
4Mj cx.21  
七. 问题3 SRyot:l   
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。 !O/(._YB`  
Uv=hxV[7y  
template < typename T1, typename T2 > /2]=.bLwz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4VlQN$  
  { { Em fw9L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *JY2vq  
} E&2mFg  
Cn8w}) B  
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: jb!15Vlt"  
os`#:Ao5  
template < typename T1, typename T2 > gn4 Sz")  
struct result_2 @:G#[>nKe  
  { An3%@;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B pl(s+  
} ; aQ.mvuMa7'  
3Qoa ?*  
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? >=3ay^(Y2D  
这个差事就留给了holder自己。 dIRSgJ`  
    +Zo&c}  
P{h$> 6c  
template < int Order > t(.xEl;Ma  
class holder; g{$F;qbkO  
template <> AU/L_hg  
class holder < 1 > jM|-(Es. )  
  { "A%JT3  
public : i slg5  
template < typename T > dQH9NsV7g  
  struct result_1 *u`[2xmuYf  
  { |c5r&oM&m  
  typedef T & result; IA?v[xu  
} ; 0 P-eC|0  
template < typename T1, typename T2 > K#<cuHGC  
  struct result_2 f<aJiVP  
  { u'Ua ++a\  
  typedef T1 & result; O!#bM< *  
} ; sT|FgB  
template < typename T > 0]^ke:(#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NT<> LWo  
  { ZpTT9{PT=:  
  return (T & )r; g4 G?hv`R  
} fu6Ir,  
template < typename T1, typename T2 > h TY7`m">  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ] M#OS$_O@  
  { } :8{z`4H  
  return (T1 & )r1; ^;]Q,*Q  
} PQFr4EY?i  
} ; XAf,k&f3  
f mQ`8b  
template <> Ps!~miN|>  
class holder < 2 > P7`sJ("#  
  { */JMPw&  
public : Y &"rf   
template < typename T > TUV&9wKXo  
  struct result_1 "TboIABp:H  
  { LmQS;/:  
  typedef T & result; ^dF?MQA<@  
} ; +vh 4I  
template < typename T1, typename T2 > o> i`Jq&  
  struct result_2 W~e/3#R\=  
  { Z} Ld!Byz  
  typedef T2 & result; & NO:S  
} ; _:0  
template < typename T > v0}R]h~>\H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ui\yY3?  
  { -'iV-]<  
  return (T & )r; N-O"y3W}  
} fxKhe[;  
template < typename T1, typename T2 > mlmp'f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?onTW2cG;  
  { FnFJw;:,{  
  return (T2 & )r2; |6d0,muN  
}  A/zZ%h  
} ; Rt^~db  
@1UC9}>  
~Kr_[X:d5  
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> >。 nr t3wqJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: r(#]Z   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9+o`/lk1  
.7|kxJq  
return l(i, j) = r(i, j); #o]/&T=N=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !b0ANIp  
U)n+j}vi  
  return ( int & )i; O*8 .kqlgt  
  return ( int & )j; `Z 3p( G  
最后执行i = j; A*r6  
可见,参数被正确的选择了。 r#xq 8H=_m  
T3W?-,  
Jbrjt/OG#I  
\<bar ~  
cn~M: LW23  
八. 中期总结 )_\ZUem  
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: 6ofi8( n[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3{wmKo|_X  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 pW>?%ft.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d 1 8>0R  
l,pI~A`w_  
~x:B@Ow  
CE'd`_;HLn  
>8*J ;(:W  
A+:X  
九. 简化 t69C48}15  
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。 G{ 9p.Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,'E+f%  
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: #H;yXsR `  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y]5c!N %8  
  +-*/&|^等 *}hx9:9\B  
2. 返回引用。 srbU}u3VZ  
  =,各种复合赋值等 E mUA38  
3. 返回固定类型。 =68CR[H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z,"fr%*,N  
4. 原样返回。 ZT \=:X*e  
  operator, {b<;?Dus^  
5. 返回解引用的类型。 dZ1/w0<M2  
  operator*(单目) yv@td+-"D  
6. 返回地址。 + ~6Nq(kV  
  operator&(单目) &ZmHR^Flz  
7. 下表访问返回类型。 91 ]"D;NN  
  operator[] V@QWJZ"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xTy[X"sJ  
  operator<<和operator>> yMQZulCWE  
R*v~jR/   
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。  yO7xAb  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l Wa4X#~.  
Xlw8> .\  
template < typename Left > `pHlGbrW  
struct value_return Fjc4[ C  
  { w;RG*rv  
template < typename T > Q9UBxpDV:  
  struct result_1 E7_)P>aS5  
  { x2^Yvgc-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K,VN?t <h  
} ; WxN@&g(  
y}'c)u  
template < typename T1, typename T2 > 1qR[& =/  
  struct result_2 ugZ-*e7  
  { @dy<=bh~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J^Dkx"1GD  
} ; X"S-f; b#  
} ; [ _jd  
v-V#?+#  
]w3-No  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q'07  
:YZqrcr}  
下面我们来剥离functor中的operator() -QUr|:SK:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?r~|B/ ]  
duCso M/  
return l(t) op r(t) }b// oe7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j89C~xP6  
return op l(t) h  0EpW5  
return op l(t1, t2) {,Y?+F  
return l(t) op (<= &#e?  
return l(t1, t2) op Km5#$IiP;  
return l(t)[r(t)] C^}2::Qu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `zr%+  
$6W o$c%  
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: aoLYw 9  
单目: return f(l(t), r(t)); 6`KAl rH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :UjF<V  
双目: return f(l(t)); ZnX]Q+w  
return f(l(t1, t2)); rf2+~B{$,  
下面就是f的实现,以operator/为例 d?j_L`?+  
Z9:erKT   
struct meta_divide uF xrv  
  { ;#3l&HRKH1  
template < typename T1, typename T2 > fl{wF@C6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K#j<G]I( @  
  { (dOC ^i  
  return t1 / t2; `yjHLg  
} fS08q9,S/  
} ;  xc%\%8C}  
K;%P_f/KJP  
这个工作可以让宏来做: #cG7h(!  
UL81x72O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7M#eR8*[se  
template < typename T1, typename T2 > \ ?(9/V7HQ.5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; t> D|1E"  
以后可以直接用 ]7 qn&(]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) SZO$#  
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 8MHYk>O~{G  
(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。。。) H4s^&--  
AXUSU(hU  
_:hrm%^  
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 o:H^ L,<Tl  
nXgnlb=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Yp_ L.TTb  
class unary_op : public Rettype #) eI]  
  { 8]@)0q {r  
    Left l; Z`5jX;Z!  
public : X$o$8s  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oF1{/ERS  
Kjw4,z%\94  
template < typename T > `1|#Za~e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8@Zg@>,  
      {  %2 A-u  
      return FuncType::execute(l(t)); M2K{{pGJ[&  
    } V$y6=Q <c  
i/ED_<_ Vg  
    template < typename T1, typename T2 > 0GUm~zi1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P`/;3u/P  
      { yc4?'k!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -__RFxG  
    } 9`83cL  
} ; 8(yZX4OH>  
hu?Q,[+o  
z >EOQe  
同样还可以申明一个binary_op tDWW 4H  
kq;1Ax0 {  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P}So>P~2  
class binary_op : public Rettype }ll&qb  
  { W'aZw9  
    Left l; UKYQ @m  
Right r; F32N e6Y6"  
public : 8v$ 2*$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~SI`%^L  
!VaKq_W  
template < typename T > 'q158x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F.zx]][JV  
      { _|f1q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4 &r5M  
    } c$Vu/dgx  
sK)fEx  
    template < typename T1, typename T2 > {FYWQ!L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;E Z5/"T  
      { 9YpgzCx Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); KpHt(>NR  
    } 8Ld`$_E  
} ; U GA_^?4  
4?+K:e #F  
t=,ZR}M1`  
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 |l4tR  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4Zz%vY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) fL0dy[Ch@  
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。 W''%{A/'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [/h3HyZ.  
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。。。 9v\x&h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ew13qpt)<L  
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) -L4fp  
下面是修改过的unary_op Nk.m$  
\a<7DTV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e"Y ( 7<  
class unary_op :;Lt~:0b~  
  {  H7`JqS  
Left l; 3,ihVVr&P  
  TLcev*  
public : #'DrgZ)W  
:G.u{cw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @nC][gNv  
b 7XTOB_HO  
template < typename T > ;jgk53lo  
  struct result_1 s ;3k#-w  
  { ?*oBevUnCY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6tx5{Xl-o  
} ; 4*AkUkP:T  
NO)Hi)$X6Y  
template < typename T1, typename T2 > 6o5NeKZ  
  struct result_2 +9^V9]{Vo  
  { Vy.gr4Cm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [Rj_p&'  
} ; ^sF/-/ {?U  
7 XNZEi9o  
template < typename T1, typename T2 > 2X X-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @AB}r1E2  
  { c-GS:'J{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ojc m%yd  
} ftb .CPWI  
8"'Z0 Ey  
template < typename T > A#o ~nC<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )r0XQa]@$  
  {  ff;9P5X  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0hN gr'  
} < `Xt?K  
(]@yDb4  
} ; &Z3u(Eb  
|e QwI&  
#+"1">l  
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 3wYhDxY1  
好啦,现在才真正完美了。 [PIh^ DhK  
现在在picker里面就可以这么添加了: E%b*MU  
XLgp.w;  
template < typename Right > LJgGX,Kp  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const g`Kh&|GU  
  { c{"qrwLA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (ri eg F  
} CcJ%; .V,T  
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。 \H4$9lPk  
l!*!)qCB(S  
6/dP)"a('  
Q{o]^tN  
gWIb"l  
十. bind (|2:^T+  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Xk(p:^ R  
先来分析一下一段例子  ~LF/wx>  
LOEiV  
8x`E UJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `'E(L&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ="('  #o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gSk0#Jt  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 adtgNwg  
我们来写个简单的。 p_B5fm7#6W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nu `R(2/  
对于函数对象类的版本: {O!B8a    
^2`*1el  
template < typename Func > j a'_syn  
struct functor_trait ,UNnz&H+f  
  { -PCF Om"  
typedef typename Func::result_type result_type; 1wy?<B.f  
} ; O?f?{Jsx  
对于无参数函数的版本: XD%GNZ  
b?j\YX[e  
template < typename Ret > +F92_a4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r]deVd G  
  { G.~Ffk  
typedef Ret result_type; x"P@[T  
} ; 6SF29[&  
对于单参数函数的版本: zwJ\F '  
!PfdY&.)  
template < typename Ret, typename V1 > owzcc-g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X- j@#Qb  
  { cDq*B*e  
typedef Ret result_type; .wPI%5D  
} ; Zg3 /,:1  
对于双参数函数的版本: +W"DN5UV  
T*%O\&'r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6eQa @[.Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > E/2_@&U:}  
  { %-L T56T  
typedef Ret result_type; z:;yx  
} ; MxqIB(5k  
等等。。。 |`pDOd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >J_(~{-sNG  
1cS*T>`  
template < typename Func > };g<|v*o  
struct func_return G%>{Z?!B  
  { t;}`~B  
template < typename T > )T@?.J`  
  struct result_1 ;( (|0Xa  
  { \s6 VOR/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T%yGSk  
} ; < =!FB8 .  
"%w E>E  
template < typename T1, typename T2 > U^kk0OT^  
  struct result_2 w&*oWI$i  
  { <l< y R?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i.gagb  
} ; 'u9y\vUy  
} ; 9?uU%9r5P  
6$t+Q~2G!  
GHQm$|3I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |<JBoE]3B  
H#3Ma1z  
template < typename Func, typename aPicker > d wku6lCk  
class binder_1 ,MUgww!.  
  { !`dMTW  
Func fn; I7+yu>  
aPicker pk; Nv=&gOy=  
public : 7w}]9wCN?  
W^i[7 r  
template < typename T > Nk<H=kw+  
  struct result_1 eC@b-q   
  { xmejoOF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; CUx-k|\  
} ; q! WiX|P  
kR <\iT0j  
template < typename T1, typename T2 > 5Vr#>W  
  struct result_2 =3=8oFx8  
  { C_&ZQlgQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K@?K4o   
} ; 7 b{y  
XdE|7=+s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s0'6r$xj  
SP4(yJy&  
template < typename T > y24/lc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xu@+b~C\  
  { HE-ErEtGB  
  return fn(pk(t)); jpZ 7p ;  
} |<#yXSi  
template < typename T1, typename T2 > (d['f]S+&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wu)An  
  { SqVh\Nn  
  return fn(pk(t1, t2)); ' /3\bvZ  
} _pkmHj(  
} ; A27!I+M  
^xq)Q?[{  
C|RC9b  
一目了然不是么? cXNR<`   
最后实现bind mcWN.  
b@B\2BT  
|AS9^w  
template < typename Func, typename aPicker > /5~j"| U'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G1:"Gxja  
  { i<!1s%i}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @Py?.H   
} ufN`=IJ%  
L(}/W~En  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4 ;^  
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。 h5lngw  
$ Zj3#l:rK  
十一. phoenix @eP(j@(^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w}?,N  
1_> w|6;e  
for_each(v.begin(), v.end(), 54Vb[;`Kkb  
( n66b(6"mO2  
do_ "sed{?  
[ ?Skv2!X|  
  cout << _1 <<   " , " Dk}txw}#  
] >[g.8'hI  
.while_( -- _1), <<&SyP  
cout << var( " \n " ) `m\ ?gsw7  
) nbBox,zW  
); )jMk ~;'r  
pz]KUQ  
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: k>#-NPU$  
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 !X1 KOG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rGzGbI=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8< z   
>~uKkQ_p  
>(W\Eh{J  
template < typename Cond, typename Actor > wdRk+  
class do_while _ !k\~4U  
  { G4"n`89LK  
Cond cd; 2lxA/.f  
Actor act; [k=LX+w@  
public : c  
template < typename T > JiGS[tR  
  struct result_1 sbV_h;<  
  { Q S<)*  
  typedef int result_type; ! ;R}=  
} ; >n5Kz]]%  
'3B7F5uLx"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `91?^T;\F  
!uhh_3RH  
template < typename T > ($[@'?Z1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _:G>bU/^  
  { Yz>8 Nn'_  
  do 6g"qwWZp  
    { <4*)J9V^s=  
  act(t); )NlxW5  
  } WU6F-{M"?  
  while (cd(t)); TWU1@5?Ct  
  return   0 ; 'L2[^iF9  
} Jy0(g T  
} ; ?IR+OCAA  
LHq*E`  
<^adt *m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). f4^\iZ{`G  
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。 {QT:1U \.  
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。 sl*&.F,v=  
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。 Oma G|2u  
下面就是产生这个functor的类: 1pTQMf a  
];Y tw6A  
V.w!]{xm  
template < typename Actor > |L6 +e *  
class do_while_actor VpB+|%@p  
  { *m&(h@l  
Actor act; @Cl1G  
public : $wqi^q*)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m[A$Sp_"-h  
,sn 9&E  
template < typename Cond > ZV`o: Gd  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I_ na^s h*  
} ; ^/7Y3n!|3  
% &i Wc_"  
0V'XE1h  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9<"l!noy  
最后,是那个do_ ]Waa7)}DM  
}?Tz=hP  
z_87 ;y;=  
class do_while_invoker 9j$J}=y  
  { s5oU  
public : yu=(m~KX   
template < typename Actor > f6%7:B d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )IGx3+I ,  
  { ^%/d]Zwb  
  return do_while_actor < Actor > (act); b+THn'2  
} 8-q4'@(  
} do_; k; vhQ=  
@BqSu|'Du,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A@n//AZM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9w$+Qc  
最后来说说怎么处理break和continue M;E$ ]Z9  
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。 iuEQ?fp  
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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