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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f9&D1Gh+w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^%<v| Y(X  
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, =_wgKXBFa  
f/ =0  
IBuuZ.=j2h  
Q2NS>[  
  class filler +(P;4ZOmB  
  { G_o/ lIz"  
public : Onc!5L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G!Uq#l>  
} ; s/T5aJR  
Dnp^yqz*  
huQ1A0(no  
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: pH*L8tT  
O{dx+f  
2N]y)S_<V  
Ny~;"n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); TQEZ<B$  
kNjbpCE\!  
}5]NUxQ_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *i n_Z t3  
HK-?<$Yc  
o?X\,}-s  
gr S,PKH  
二. 战前分析 :4Y|%7[  
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。 fDRQ(}  
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 bk7miRIB  
%v|,-B7Yx  
F(w>lWs;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h?R-t*G?  
  /* --------------------------------------------- */ 6iTDk  
vector < int *> vp( 10 ); Fj5^_2MU:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 97BL%_^k  
/* --------------------------------------------- */ SEuj=Vie#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O/<jt'  
/* --------------------------------------------- */ V]<dh|x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); lS,Hr3Lz  
  /* --------------------------------------------- */ c '(]n]a%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j[z\p~^  
/* --------------------------------------------- */ <D 5QlAN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0P)c)x5  
te:VYP  
w"sRK  
I#mT#xs6  
看了之后,我们可以思考一些问题: :*8@Mj Z4  
1._1, _2是什么? Z2`e*c-[E  
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 ,?MG  
2._1 = 1是在做什么? NH?s  
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。 z;3}GxE-si  
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。 xA-G&oC]<T  
{:rU5 !n  
())|x[>JS+  
三. 动工 oZ=e/\[K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G>!"XK:fB  
J:Qp(s-N^:  
S1=c_!q%9  
r|P4|_No  
template < typename T >  dxU[>m;  
class assignment l p? h~  
  { I,#U _  
T value; \"lzmxe0p  
public : Z c"]Cv(  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7_{x '#7  
template < typename T2 > 7.=u:PK7kM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ``Nj Nd  
} ; CHLMY}O0  
Kc(_?`  
c"QI`;D_c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 MBg^U<t8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^*0;Z<_  
VVf~ULZ-  
g$:2c7uL  
\q,w)BE  
  class holder %%f=aPw  
  { %bv<OMD  
public : A]n !d}?  
template < typename T > #{]=>n)j  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Vxw?"mhP  
  { !k[ zUti  
  return assignment < T > (t); M 35}5+  
} 6qw_|A&g  
} ; [Y:HVr,  
- -]\z*x  
d }]b  
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: 5}By2Tx  
K@d`jb4T  
  static holder _1; ElYHA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 fG.w;Aemv5  
NyGF57v[M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bLUn0)c  
而不用手动写一个函数对象。 hMDyE.X-  
D_8hn3FH  
Jv7M[SJ#x  
|Rl|Th  
四. 问题分析 u!X 2ju<  
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。 mq "p"iI  
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。 A#p@`|H#B  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1%+0OmV&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Llzowlfe  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 P"~ B2__*  
:b ;5O3:B  
五. 问题1:一致性  %k2zsM  
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?| X~R qv5@-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0!?f9kJq  
|e\:0O?  
struct holder `6M(`*Up  
  { F4PD3E_#  
  // z=u4&x|xA  
  template < typename T > M0]fh5O  
T &   operator ()( const T & r) const 11)~!in  
  { ht=yzJ9Pr  
  return (T & )r; =6 [!'K  
} )XNcy"   
} ; bM!`C|,[s  
|l ~ADEg  
这样的话assignment也必须相应改动: !O.B,  
+\E\&^ZQ  
template < typename Left, typename Right > Oc8+an1m  
class assignment ?W|POk}  
  { 1ri#hm0x\  
Left l; &iSQ2a!l8b  
Right r; Wd%j;glG  
public : h&Sl8$jVp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >LNl8X:Cz*  
template < typename T2 > FKzqJwT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \Z~m6;  
} ; oW8[2$_N+  
D2hvf ^g'*  
同时,holder的operator=也需要改动: M,[ClQ 9  
R0+m7mx#E  
template < typename T > !7w-?1?D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Sj*H4ZHD<&  
  { s}A]lY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Obd!  
} `W/6xm(X5;  
wgufk {:  
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。 y_nh~&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7X.1QSuE  
ar{e<&Bny  
return l(rhs) = r; >Te{a*`"m:  
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。 7eO8cPy  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I?:V EN:  
|;].~7^  
template < typename Tp > Lf,gS*Tg?  
class constant_t 68d@By  
  { kj[[78  
  const Tp t; U]P;X~$!  
public : vD*KJ3(c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [;b9'7j'  
template < typename T > a#{a{>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;J _d%  
  { J) (pGS@  
  return t; B[*i}k%i  
} c9& 8kq5  
} ; RXP"v-  
\K4m~e@!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %1lLUgf3G/  
下面就可以修改holder的operator=了 ^hgpeu   
9hq7:  
template < typename T > 3)7'dM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1n,JynJ  
  { 6-^+btl)#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  "3v%|  
} d,>l;l  
V2bod=&Lc  
同时也要修改assignment的operator() ~:0h o  
.=NK^  
template < typename T2 > I 7TMv.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $@<\$I2s  
现在代码看起来就很一致了。 U-Iwda8v  
J|>P,x#G  
六. 问题2:链式操作 iGp@P=;m  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 FkS{Z s  
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。 i7p3GBXh[  
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。 $;">/ "7m  
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。 ~p8!Kb6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O 8fh'6  
|ST&,a$(  
template < typename T > =]"PSY7p  
struct result_1 |?0C9  
  { L2:C6Sc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %URyGS]*  
} ; <;Xj4 J  
rUuM__;d  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 0lEIj/u  
3j3AI 7c  
template < typename T > 9K&b1O@Aj  
struct   ref yb]a p  
  { O[m+5+  
typedef T & reference; +Y \#'KrA  
} ; l>:?U  
template < typename T > "kL5HD]TC  
struct   ref < T &> +Gjy%JFp  
  { eC3ZK"oJ  
typedef T & reference; }b{N[  
} ; 1\3n   
7+z%O3k'I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )i?wBxq'MA  
$DQMN  
template < typename T >  g6~uf4;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h;Bol  
  { :xA'X+d/'  
  return l(t) = r(t); SAqX[c  
} 6dNo!$C^  
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。 ;+5eE`]a/L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7[K$os5al  
%8v?dB;>x`  
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 ,,6e }o6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /1^%32c  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [k.<x'#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v3[ 2!UXq  
最后的布局是: 7N:,F9V<  
                Add |+[ bKqI5  
              /   \ 5bAy@n  
            Divide   5 !W6]+  
            /   \ [#.QDe  
          _1     3 .NPai4V'  
似乎一切都解决了?不。 m*(8I=]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。 ed617J  
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。 ]v+\v re  
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: VJPt/Dy{  
Vdjca:`  
template < typename Right > +DU}f;O8v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t n}9(Oa)  
Right & rt) const vb$k/8JK  
  { N (43+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @NNN&%  
} m7d? SU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (l$bA_F \  
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。 X09& S4  
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。 x&7!m  
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。  ]@<O!fS  
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。 Bq\%]2;eo{  
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? ? 1_*ct=g9  
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: khyV uWN  
y0z}[hZ  
template < class Action > jPFA\$To  
class picker : public Action U/TF,JUI  
  { yJ?4B?p(  
public : h>fY'r)DAx  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m. XLpD  
  // all the operator overloaded Xp%JPI {  
} ; RCsd  
+H+OYQ>^  
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。 9/0<Z_b2  
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: [5,#p$R  
7q(RQQp  
template < typename Right > >y2gfD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0(64}T)  
  { QV"  |  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p6sXftk  
} k3u3X~u  
/9i2@#J}W1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 38rC; 6  
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。 ?*Jv&f#  
&,bJ]J)8O  
template < typename T >   struct picker_maker !x&/M*nBE  
  { [X;yJ$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; cE[4CCpy  
} ; X62GEqff  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g }5lGz4  
  { T,5]EHea  
typedef picker < T > result; N5o jXX!l%  
} ; 0<fN<iR`  
meE&, {  
下面总的结构就有了: 3!#d&  
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。 6=iz@C7r  
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。 f7\$rx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 JZ9w!)U  
至此链式操作完美实现。 <&Y7Q[  
8I`>tY  
  Lxs  
七. 问题3 EW|bs#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。 PjDYdT[  
h>q& X4-  
template < typename T1, typename T2 > }c$Zlb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XZ}]H_, n  
  { Q.@9"&)t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YG$Y4h" @"  
} jq%Qc9y  
#T&''a  
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: 0)+F}SyyD  
gm(`SC?a  
template < typename T1, typename T2 > P @G2F:}  
struct result_2 R>yoMk/u  
  { E&/#Ov  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; T5Yu+>3  
} ; KHI-m9(  
4uwI=UUB  
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? DFcgUEq  
这个差事就留给了holder自己。 EH=[!iW;  
    X6kCYTJYF  
4Un(}P'   
template < int Order > S&q@M  
class holder; Mnc9l ^  
template <> b:SjJA,HM  
class holder < 1 > nd}[X[ay  
  { w9G (^jS6  
public : pxDkf|*   
template < typename T > Et}S*!IS  
  struct result_1 i]Njn k  
  { *?:V)!.2z  
  typedef T & result; W9+H /T7!  
} ; I r]#u]Ap  
template < typename T1, typename T2 > OWx-I\:  
  struct result_2 j]Kpwf<NS  
  { B<%cqz@  
  typedef T1 & result; 0Q`Dp;a5&  
} ; UP'~D]J  
template < typename T > .nl!KzO6g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F0(P 2j  
  { uB_8P+h7  
  return (T & )r; H`d595<=i;  
} @y ] ek/  
template < typename T1, typename T2 > VKqIFM1b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #ueWU  
  { oR}cE Sr  
  return (T1 & )r1; i&=I5$  
} <Nwqt[.  
} ; JFewOt3  
])`w_y(>  
template <> % Ya%R@b}  
class holder < 2 > W8,4LxH  
  { Ve)P/Zz}^  
public : GJS3O;2*  
template < typename T > D~P3~^  
  struct result_1 <N KmLAfX  
  { D`d*bNR  
  typedef T & result; A#k(0e!O  
} ; !?)ky `S3  
template < typename T1, typename T2 > VokIc&!Uz  
  struct result_2 g\%;b3"#  
  { /Z^"[Ke  
  typedef T2 & result; Mu: y9o95  
} ; }:+SA  
template < typename T > QP>tu1B|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G5A:C(r  
  { EdcbWf7  
  return (T & )r; QiKci%=SX  
} BA(erf>  
template < typename T1, typename T2 > GBeWF-`B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?TWve)U  
  { *^ aEUp6&  
  return (T2 & )r2; h @AKfE!\~  
} )SU\s+"M  
} ; hQ7-m.UZw  
4*Uzomb?q  
*yl?M<28  
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> >。 #z6[ 8B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G`D rY;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: yxk:5L \A  
%B}<5iO  
return l(i, j) = r(i, j); >^:*x_a9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) WoV"&9y  
Z=ZTSl   
  return ( int & )i; pmwVVUEQ  
  return ( int & )j; c~``)N  
最后执行i = j; f4 k  
可见,参数被正确的选择了。 e'I/}J  
(/gv U80  
_ ck)yY?7  
11VtC)  
`^v=*&   
八. 中期总结 |qs8( 5z0  
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: *jR4OY|DXH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +P! ibHfP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 MpK3+4UMa  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ES}V\k*}  
2]of 4  
t| PQ4g<  
o|kiwr}Y  
{'8td^JEE  
o%yfR.M6$  
九. 简化 !),eEy  
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。 v*";A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;NMv>1fI  
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: ]SC|%B_*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R?t_tmKXC!  
  +-*/&|^等 <uYrYqN  
2. 返回引用。 YjCHKI"e  
  =,各种复合赋值等 q@Aw]Kh  
3. 返回固定类型。 6,;dU-A+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `.z"Q%uz  
4. 原样返回。  \OJam<hZ  
  operator, k=W~ot &  
5. 返回解引用的类型。 )-\C{>  
  operator*(单目) ]-j.\+(*  
6. 返回地址。 oBO4a^D  
  operator&(单目) S;0z%$y  
7. 下表访问返回类型。 n1U!od  
  operator[] \wV^uS   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O=[Q >\p  
  operator<<和operator>> N_^PoX935O  
5,\-;  
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。 m#Ydq(0+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @cr/&  
O llS  
template < typename Left > )2 lB  
struct value_return ?6W v["%  
  { q4ttmL8  
template < typename T > :5sjF:@  
  struct result_1 g#k@R'7E  
  { \ 5.nr*5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o:'@|(&<  
} ; EQWRfx?d  
< z#.J]  
template < typename T1, typename T2 > XJ!?>)N .  
  struct result_2 )1 f%kp#]  
  { ]]o?!NX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wz..  
} ; %4wEAi$I  
} ; aUF{57,<  
eQz.N<f"  
%[, R Q">v  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =8v NOvA  
KE.O>M ,I.  
下面我们来剥离functor中的operator() U!{~L$S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hg %iv%1B'  
8J#xB  
return l(t) op r(t) 0&u=(;Dr\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) bY-koJo  
return op l(t) !gJTKQX4  
return op l(t1, t2) K?nQsT;3p  
return l(t) op @d5$OpL$%  
return l(t1, t2) op J&Db-  
return l(t)[r(t)] RBz"1hRo`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2n+ud ?|l  
Im?/#tX  
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: @SH[<c  
单目: return f(l(t), r(t)); &q&~&j'[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $Zr \$z2  
双目: return f(l(t)); &pQ[(|=(  
return f(l(t1, t2)); h3bQ<?m  
下面就是f的实现,以operator/为例 {qGXv@ I6  
rd>>=~vx=/  
struct meta_divide \2!.  
  { k`#E#1niN  
template < typename T1, typename T2 > |$;4/cKfy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w/ ^_w5  
  { b*W,8HF4,  
  return t1 / t2; oxBTm|j7  
} VX*+:  
} ; T X iu/g(  
] g<$f#S  
这个工作可以让宏来做: }3, 4B -8!  
S\]9mHJI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .820~b0  
template < typename T1, typename T2 > \ VDro(?p8Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,RDWx  
以后可以直接用 9_?<T;]"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {Q[ G/=mx  
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 :f:&B8  
(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。。。) lI%RdA[  
Yecdw'BW?  
{sxdDl  
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 )3A+Ell`  
eIy:5/s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fs yVu|G  
class unary_op : public Rettype w_V A:]j4  
  { s$zm)y5  
    Left l; ]&;In,z  
public : TQ:h[6v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0i"2s}^+_  
{\`y)k 7  
template < typename T > uF|Up]Z G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AFM+`{Cq  
      { "N ">RjJ"  
      return FuncType::execute(l(t)); U'msHF  
    } T{2)d]Y  
!Pz#czo  
    template < typename T1, typename T2 > FGPqF;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ps?su`  
      { ~%lA! tsek  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); tK@7t0  
    } V;g) P  
} ; -+u}u=z%  
=>lX brJ  
; wxmSX9  
同样还可以申明一个binary_op |'&$VzA  
5Ok3y|cEx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x4PzP  
class binary_op : public Rettype bI3GI:hp  
  { 3.Yg3&"Z  
    Left l; d2NFdBoI  
Right r; j/Y]3RSMp  
public : ~ES%=if~Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AbhR*  
{qlcTc  
template < typename T > }ng?Ar[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <KK.f9^o(  
      { x_I*6?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #_x5-?3  
    } GRJ6|T$!?$  
VwRZgL  
    template < typename T1, typename T2 > E%;$vj'2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !Y r9N4  
      { ,;5%&T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7QnWw0  
    } mA$86 X_  
} ; 1=5HQ~|[TO  
Z9NND  
3bXfR,U  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 7.Z-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h)fsLzn]Tf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <,0/BMz  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 v&(=^A\eN  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >&:}L%  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。  [B`4I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]cv|dc=  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) B6;>V`!  
下面是修改过的unary_op d(XOZF  
_&\'Va$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QcX\z\'vg  
class unary_op f8SO:ihXL  
  { IY8<^Q']  
Left l; i].E1},%  
  TmftEw>u  
public : z;P#  
F!g1.49""  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U^|T{g+O  
U}DE9e{/!  
template < typename T > %FM26^  
  struct result_1 ab2Cn|F  
  { -BI!ZsC'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9d^m 7}2  
} ; J=78p#XUg  
)+'=Zvgej=  
template < typename T1, typename T2 > [<{r~YFjWW  
  struct result_2 rm ;U' &{  
  { N%>h>HJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9B;WjXSe  
} ; jIr\.i  
Q0Do B  
template < typename T1, typename T2 > ^`i z%^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R4VX*qkB  
  { 5@r6'Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u-y?i`  
} ,SNrcwv  
Ipq0 1 +  
template < typename T > /YUW)?o!^N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kppi>!6  
  { QEbf]U=  
  return OpClass::execute(lt(t)); A D<>)(  
} nyqX\m-  
AZ4?N.X?  
} ; 7gV9m9#  
-C(Yl=  
$:oC\K6  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug MZX)znO  
好啦,现在才真正完美了。 =No#/_  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~GX ]K H  
oy#(]K3`O  
template < typename Right > QICxSk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T?f{.a)  
  { P (7Q8i'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); VpY D/Oj4;  
} r5UV BV8T  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;` Xm?N  
%z1^  
!ry+{v+A  
p&V64L:V  
4G' E< ab  
十. bind [jlum>K  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 %X.g+uu  
先来分析一下一段例子 {wA8!5Gu  
Hcg7u7M{  
S'qT+pP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >g>r_0.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r<n:o7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2cQ~$  
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。 6lg]5d2CD  
我们来写个简单的。 n{M Th_C4n  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =^rp= Az  
对于函数对象类的版本: onRTX|#  
T:'JA  
template < typename Func > 5yK#;!:h  
struct functor_trait d9U)O6=  
  { u0arJU_.)  
typedef typename Func::result_type result_type; ]i6* $qgma  
} ; \+sa[jK  
对于无参数函数的版本: LI3L~6A>  
)P b$  
template < typename Ret > h9im S\gfr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W!\%v"  
  { &}Wi@;G]2  
typedef Ret result_type; ^yc8is'`  
} ; )4qspy3  
对于单参数函数的版本: S .x>w/  
?)(/SZC0  
template < typename Ret, typename V1 > ]o"E 4Vht  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |hi,]D^Kc  
  { Kf[.@_TD<1  
typedef Ret result_type; 6pS}\aD  
} ; sCY  
对于双参数函数的版本: XI[n!)3  
/1{:uh$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )h 6w@TF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f&^"[S"\f  
  { DjN1EP\Xx  
typedef Ret result_type; M\k[?i  
} ; u&S0  
等等。。。 9#hp]0S6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |y0k}ed  
tw<Oy^ i  
template < typename Func > ak_y:O|  
struct func_return p6BDhT(RS  
  { xFThs,w  
template < typename T > i?M-~EKu  
  struct result_1 h x5M)8#+  
  { CYE[$*g6y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T{^mh(3/"  
} ; Qb)c>r  
~/JS_>e#6P  
template < typename T1, typename T2 > gfIS  
  struct result_2 Z&iW1  
  { YuVlD/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AhA&=l i;  
} ; +HUy,@^ Pa  
} ; B/@LE{qUn  
V3cKdlu Na  
DBaZcO(U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y>E:]#F  
6QT&{|q=  
template < typename Func, typename aPicker > }ff^^7_  
class binder_1 >jmHe^rH  
  { wy:Gy9\  
Func fn; sm{0o$\Z  
aPicker pk; Uvc$&j^k  
public : t}Td$K7  
aj1,h)P  
template < typename T > dr&G>  
  struct result_1 DMDtry?1:  
  { ^J hs/HV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cU ?F D  
} ; (X\]!'A  
: KFK2yD  
template < typename T1, typename T2 > V0 Z8VqV  
  struct result_2 (j@c946z""  
  { Z+6WG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5HHf3E [  
} ; (=WYi~2v  
F|m &n&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,\&r\!=  
z3L=K9)  
template < typename T > 0n2H7}Uq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rf]z5;  
  { Hu6Qr  
  return fn(pk(t)); . IY@Q  
} ey9hrRMR  
template < typename T1, typename T2 > mP6}$ D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5+oY c-  
  { 8:S+*J[gSn  
  return fn(pk(t1, t2)); FMF  mn|  
} k%Tp9x$  
} ; 2TB'HNTFx  
|"%OI~^%  
>iK LC  
一目了然不是么? 8Ara^Xh}q  
最后实现bind pYAKA1F  
}m^^6h  
r 9M3rj]  
template < typename Func, typename aPicker > 3$P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }TZM@{;  
  { gk?H@b*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 80g}<Lwc  
} 4B[pQlg  
+eH`mI0f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n<FUaR>q}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ZQ`4'|"  
|k]]dP|:'  
十一. phoenix WwWOic2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: os;9 4yd )  
)[ UYCx'  
for_each(v.begin(), v.end(), 9SA%'  
( %rrD+  
do_ %WR"qd&HSh  
[ {%k[Z9*tO  
  cout << _1 <<   " , " *5s*-^'#!  
] Z{l`X#':  
.while_( -- _1), `# !>}/m  
cout << var( " \n " ) 4:O.x#p  
) 1GkoE  
); ' CJ_&HR  
GoX<d{  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: <1lB[:@%U  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 37 ?X@@Z=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >f^kp8`3{Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ) Kl@dj  
.L1[Rv3  
KI*b We  
template < typename Cond, typename Actor > (gvnIoDl0  
class do_while 3"my!}03  
  { NW;_4g4qE  
Cond cd; >b0 Bvx-  
Actor act; />:$"+gKo  
public : n.NWS/v_{  
template < typename T > r7}KV| M  
  struct result_1 $}S0LZ_H  
  { Yg&/^  
  typedef int result_type; 2{ l|<'  
} ; W;!V_-:  
:iE`=( o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T 8 ]*bw  
kt_O=  
template < typename T > \Jc}Hzug  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %cDTq&Q  
  { Si23w'T  
  do n|Y}M]u,  
    { G#NbLj`h  
  act(t); _*sd#  
  } !~7lY]_U  
  while (cd(t)); [GK## z'5  
  return   0 ; ,d.5K*?aI  
} `{yI| Wf  
} ; {`)o xzR  
m8b-\^eP7  
&jg>X+;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n++ak\  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Unt]=S3u  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 fo>_*6i74  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 @J^ Oy 3z  
下面就是产生这个functor的类: &IDT[J  
9Ou}8a?m"  
Y Fj#{C.  
template < typename Actor > ;F%EW`7  
class do_while_actor B2_fCSlg  
  { oL>o*/  
Actor act; (+zU!9}I1  
public : m`xYd  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "5N$u(: b  
l`X?C~JhJ  
template < typename Cond > r~,3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9]G~i`QQ  
} ; vGJw/ij'X  
E"/k"1@  
XS&;8 PO  
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 MQwc  
最后,是那个do_ |KPNl\%ID  
YReI|{O$c  
|?f~T"|>  
class do_while_invoker {m,LpI0wG  
  { >8vq`,e  
public : CSWA/#&8>  
template < typename Actor > ZN'B @E=p  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const # M3d=  
  { _|MK0'+f  
  return do_while_actor < Actor > (act); E2.!|u2  
} M[iWWCX  
} do_; 37tJ6R6[  
YF;2jl Nm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4@ny%_/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J=O_nup6C  
最后来说说怎么处理break和continue `tKs|GQf  
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。 23bTCp.d  
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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