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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^uCZO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AQ)DiH  
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, Sv#S_jh  
b=$(`y  
UiE 1TD{  
Bjc<d,]  
  class filler Q0j4 c  
  { Crg@05Z  
public : vRI0fDu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !pJd^|4A]  
} ; ?"@`SEdnU2  
]=Tle&yM+T  
aGz$A15#  
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: tS[@3h  
cqd}.D  
$:}sm0;  
z%lLbKSe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); i8nzPKF2$3  
BbC aIt  
+{b3A@f|F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]yAOKmS  
,v@C=4'm  
3'jH,17lWV  
dTTC6?yPXf  
二. 战前分析 ]tsp}M@  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ,^n5UA`PK  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &x.n>O  
YQ$Wif:@(n  
eeM$c`Y<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YiGSFg  
  /* --------------------------------------------- */ c,L{Qv"n{  
vector < int *> vp( 10 ); Ljs4^vy <J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); v!WkPvU  
/* --------------------------------------------- */ =6O<1<[y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); opIbs7k-  
/* --------------------------------------------- */ w l#jSj%pd  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {b,#l]v  
  /* --------------------------------------------- */ P9f,zM-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ox%.We 5  
/* --------------------------------------------- */ ]_js-+w6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3uy^o  
W*WSjuFr2  
J#) %{k_  
X%R)  
看了之后,我们可以思考一些问题: "lnI@t{o  
1._1, _2是什么? W6&mXJ^3L  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 g;-6Hg'  
2._1 = 1是在做什么? w:3CWF4q]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 OhW o  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 L|y 9T {s  
*-,jIaL;  
H$)__V5I,q  
三. 动工 "QLp%B,A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #>_5PdO  
?Zh,W(7W  
XY)I~6$Y  
IfzW%UL  
template < typename T > =@*P})w5.  
class assignment Eoh{+>:6  
  { q Oyo+hu  
T value; "?Yf3G:\0  
public : *wl&Zzx  
assignment( const T & v) : value(v) {} #-7m@EU;O  
template < typename T2 > b{(= C 3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pT<}n 9yB5  
} ; ,7os3~Mk9  
e\95X{_'  
X$(YCb  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \H {UJ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $Ma*qEB  
KYM%U" jD  
A|<i7QVY  
/#Lm)-%G  
  class holder Sej(jJX1  
  { 8T"8C  
public : @$R^-_m  
template < typename T > \rSofn#c  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const p"|0PlW  
  { ?F^O7\rw  
  return assignment < T > (t); 6QX2&[qWS  
} z|v/h UrD  
} ; 5-! Zm]  
{1L{   
u,`cmyZ  
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&UGr971  
kn= fW1  
  static holder _1; 2'-o'z<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RN ~pC  
ppR; v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L8~zQV$h  
而不用手动写一个函数对象。 b@ OF  
PwS7!dzH-  
ve*m\DU  
& d@N3y  
四. 问题分析 [;$9s=:[  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ;t \C!A6  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 # 5b   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6g 5Lf)yG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v{O(}@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &H:2TL!  
k{E!X  
五. 问题1:一致性 r%FfJM@!  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| l5<&pb#b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qMmhVUx  
tE]Y=x[Ux  
struct holder .*{0[  
  { OY,iz  
  // >*"1`vcxF  
  template < typename T > wj-z;YCV  
T &   operator ()( const T & r) const d 6zfP1lQ  
  { G%XjDxo$I  
  return (T & )r; !BEl6h  
} ftccga  
} ; OYj~"-3y)  
_.+2sm   
这样的话assignment也必须相应改动: T3In0LQ  
H&=fD` Xq  
template < typename Left, typename Right > g&fq)d  
class assignment 3) _(t.$D  
  { @  Br?  
Left l; c+.?+g  
Right r; Dz<vIMLF{  
public : Q)93 +1]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W3]?>sLE*  
template < typename T2 > 6GsB*hW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2<TpNGXM_  
} ; E=RX^ 3+}  
KCi0v  
同时,holder的operator=也需要改动: gmdA1$c  
>L,Pw1Y0W[  
template < typename T > VdF<#(X+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 25/M2u?  
  { ?;ovh nY)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4rH:`494  
} F+285JK  
m?`?T   
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。 r@ v&~pL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 DNGj81'c  
1aS66TS3  
return l(rhs) = r; Vy@0Got5=  
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。 W7?f_E\>W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I2e@_[ 1  
a4x(lx&  
template < typename Tp > `+5,=S  
class constant_t VZCCMh-  
  { K yDPD'  
  const Tp t; \KkAU6  
public : \><v1x>;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i1DJ0xC]  
template < typename T > A?ij  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \ 3FOI  
  { M1_1(LSU  
  return t; P>qDQ1  
} 6+W`:0je  
} ; 'WcP+4c  
{7d\du&G  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V[avV*;3i  
下面就可以修改holder的operator=了 +uB.)wr  
}<mK79m  
template < typename T > mecm,xwm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5sguv^;C5  
  { ^u$?& #  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1wt(pkNk  
} >f-*D25f%  
qTrb)95  
同时也要修改assignment的operator() 1Gh3o}z  
f/tJ>^N5  
template < typename T2 > J:G~9~V^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '-vzQd@y  
现在代码看起来就很一致了。 <XH,kI(%  
f]DO2 r  
六. 问题2:链式操作 ZGC*BP/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V J]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。 =6< Am  
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。 t[HA86X  
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。 %C~LKs5oH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k/.a yLq  
!R3ZyZcX  
template < typename T > Y!fgc<]'&  
struct result_1 xL} ~R7  
  { m$80D,3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; < SvjvV  
} ; F8>J(7On  
w0Y V87  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 31`Eq*Y)4  
lWWy|r'il  
template < typename T > I9g!#lbl  
struct   ref 8 CCA}lOG  
  { v)-:0 f  
typedef T & reference; y4`uU1=  
} ; )~=g}&  
template < typename T > N^xk.O_TO  
struct   ref < T &> 7f#r&~=  
  { } DQ KfS  
typedef T & reference; P= nu&$;  
} ; ^^{7`X u  
<v[UYvZvY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ZFa<{J<2  
[FN4_  
template < typename T > ;ep@ )Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wH0Ks5  
  { 2qe]1B;  
  return l(t) = r(t); a@niig  
} uM74X^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。 MH h;>tw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rLJjK$_x  
sq1v._^s  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 >%Nqgn$V  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: khS >  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 boWaH}?0'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~pve;(e=  
最后的布局是: 5_E,x  
                Add YCS8qEP&  
              /   \ dXewS_7  
            Divide   5 I>(-&YbC  
            /   \ >w)A~ F<  
          _1     3 #Oq~ZV|<l  
似乎一切都解决了?不。 hH*/[|z  
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。 *8#]3M]  
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。 3iv;4e ;  
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: 3{R7y  
:9f/d;Mo3  
template < typename Right > xa$p,_W:'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >do3*ko A  
Right & rt) const &#DKB#.2  
  { 6Cz%i 6)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3,$G?auW  
} 04P!l  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3Q_L6Wj~  
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。 '?j,oRz^T  
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。 ,G%?}TfC)  
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。 -:NFF'  
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。 |"o/GUI~  
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? Ld$e  -dB  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ?^3Q5ye  
a+#Aitd  
template < class Action > yjB.-o('  
class picker : public Action DqbU$jt`  
  { +y\mlfJ.-b  
public : ua HB\Uc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HVkq{W|w  
  // all the operator overloaded %MUh_63bB  
} ; EhK5<v}  
XX;MoE~MM  
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。 XTPf~Te,=  
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: 2nA/{W\hC  
kNDN<L  
template < typename Right > -eSZpzp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  0gOB $W  
  { ';.n#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iqh"sx{5bp  
} z*BGaSX %  
pG0Ca](  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "j] r   
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 O0cKmh6=  
t) h{ w"v  
template < typename T >   struct picker_maker ?K/N{GK%{  
  { W^Z#_{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; UKfpoDhEe  
} ; A<|]>[ax  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,)](h+zl_6  
  { l d@B  
typedef picker < T > result; ]5`Y^hS_g  
} ; <$ oI  
ed6eC8@  
下面总的结构就有了: &R~)/y0]  
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。 IolKe:'>@  
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。 :HTV8;yc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^DWhIxBh  
至此链式操作完美实现。 :jU u_s}  
_q /UDf1  
6nP-IKL  
七. 问题3 3I%F,-r  
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。 @ - _lw  
Weu%&u-  
template < typename T1, typename T2 > P@pJ^5Jf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cW*p}hD  
  { Wp0L!X=0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !w #x@6yq  
} Rd^X.  
-|aNHZr  
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: ZclZD{%8J  
6y d/3k  
template < typename T1, typename T2 > 0b~{l;  
struct result_2 0CFON2I  
  { syR +;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :L'U>)k  
} ; Y,;$RV@g  
Sx|)GTJJ|-  
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? )Fw{|7@N  
这个差事就留给了holder自己。 xKW`m  
    [>y0Xf9^  
bQelU  
template < int Order > Se>"=[=  
class holder; 1e(Q I) ~  
template <> w +~,Mv\  
class holder < 1 > x8q3 Njr  
  { |r%lJmBB  
public : rW<sQ0   
template < typename T > $b=4_UroS  
  struct result_1 s`E^1jC  
  { %A ^qm  
  typedef T & result; e+ckn   
} ; Ja(>!8H>@  
template < typename T1, typename T2 > [sF z ;Py]  
  struct result_2 oiL^$y/:;z  
  { NL76 jF  
  typedef T1 & result; 5Dv ;-G;  
} ; s)<^YASg  
template < typename T > m\O|BMHn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5o P 3 1  
  { ;DXcEzV  
  return (T & )r; %e,X7W`'2  
} B[Gl}(E  
template < typename T1, typename T2 > dD{{G :V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]BiLLDz(  
  { map#4\  
  return (T1 & )r1; g k.c"$2  
} \Rff3$  
} ; JDA:)[;  
p[Yja y+  
template <> WP b4L9<  
class holder < 2 > K9 tuiD+j  
  { EX.`6,:+2  
public : fZ)M Dq  
template < typename T > se:lKZZ]  
  struct result_1 =|_{J"sv  
  { gPrIu+|F  
  typedef T & result; f3u^:6U~  
} ; M*x1{g C/  
template < typename T1, typename T2 > PIxd'B*MF  
  struct result_2 A,4|UA?-  
  { {vL4:K  
  typedef T2 & result; lm 1Mz  
} ; o;D[ F  
template < typename T > tnCGa%M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k25:H[   
  { =eNh))]  
  return (T & )r; 3TS(il9A  
} "\]NOA*  
template < typename T1, typename T2 > y>DvD)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'Lb- +X,  
  { ?z]h Ysy  
  return (T2 & )r2; %Gk?f=e  
} =ZaTD-%id  
} ; ee0)%hc1t  
vg6 ' ^5S7  
jZX2)#a!  
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> >。 hCcAAF*I;5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #A RQB2V  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V&75n.L  
j~)GZV  
return l(i, j) = r(i, j); uR:@7n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @},25"x)  
p[zKc2TPk  
  return ( int & )i; ?k*%r;e>  
  return ( int & )j; +v7mw<6s  
最后执行i = j; {d%% nK~  
可见,参数被正确的选择了。 H(~:Ajj+zQ  
?^< E#2a  
c[I4'x  
)zR(e>VX  
\UF/_'=K  
八. 中期总结 }eO{+{D +  
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: Z"T#"FDIr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 yG`J3++ S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `<z"BGQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Wt%+q{  
*h `P+_Q7  
88GS Bg:YH  
z!<X{& e  
*QIlh""6  
#9a\Ab  
九. 简化 k[`9RGT  
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。 W8$ky[2R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v%=@_`Ht  
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: 0^L>J "o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 007(k"=oV  
  +-*/&|^等 mYy{G s7  
2. 返回引用。 LL}|# %4d  
  =,各种复合赋值等 r}1.=a  
3. 返回固定类型。 j<HBzqP%6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) oVK3=m@ {  
4. 原样返回。 S{qc1qj  
  operator, 1j9R^  
5. 返回解引用的类型。 - DO  
  operator*(单目) Ob+Rnfx37  
6. 返回地址。 X &z|im'd  
  operator&(单目) f[AN=M"B"s  
7. 下表访问返回类型。 nF Mc'm  
  operator[] d=q&% gqN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 M_+"RKp  
  operator<<和operator>> w Bi'KS  
$hn=MOMc  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 j0XS12eM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y2j>@  
R0l5"l*@+  
template < typename Left > 'K L" i  
struct value_return nI63Ns  
  { (&W&1KT  
template < typename T > C[Ap&S  
  struct result_1 ]r^/:M  
  { #}8l9[Q|M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w[5uX>  
} ; /{[Y l[{"<  
DxFmsjX[L  
template < typename T1, typename T2 > S^Lu RF]F  
  struct result_2 rW8.bMmM  
  { *Va;ra(V2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =Ts3O0"[  
} ; x e~lV  
} ; *WHQ1geI8  
n7J6YtUwP  
eVXlQO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?>p (*  
9ff6Apill  
下面我们来剥离functor中的operator() e|t@"MxvC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X3bPBv  
U/W<Sa\`  
return l(t) op r(t) Hd/|f;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) YT*_ vmJV  
return op l(t) d'oh-dj %^  
return op l(t1, t2) p-6Y5$Y  
return l(t) op pdz_qj!Z  
return l(t1, t2) op ?=bqya"Y  
return l(t)[r(t)] va>u1S<lO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X\ -IAv  
_V jfH2Y  
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: r~q(m>Ct6  
单目: return f(l(t), r(t)); - kGwbV}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K-a~Kr  
双目: return f(l(t)); 0gLl>tF[H  
return f(l(t1, t2)); _i/x4,=xv  
下面就是f的实现,以operator/为例 (mNNTMe  
0:CIM  
struct meta_divide a7]wPXKq  
  { nRE(Rb Re  
template < typename T1, typename T2 > Q.]$t 2J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s9Tp(Yr,k  
  { ""; Bq*Y#  
  return t1 / t2; nmH1Wg*aW  
} sRMz[n 5k  
} ; !T'`L{Sj  
ag_RKlM3  
这个工作可以让宏来做: sbju3nvk  
;*H@E(g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D?Mj<||  
template < typename T1, typename T2 > \ RjcU0$Hi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )V6Bzn}9  
以后可以直接用 fLtN-w6t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vj_[LFE  
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 sU|\? pJ  
(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。。。) M_OvIU(E  
cbton<r~  
?ufX3yia  
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 !LunoC>B  
+E7Os|m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nT;Rwz$3  
class unary_op : public Rettype **D3.-0u&  
  { NMM$ m!zg  
    Left l; K&\ q6bU  
public :  W0&x0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )F$<-0pT  
#[uDVCM  
template < typename T > ]gw[ ~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const InAx;2'A:  
      { dr[sSBTY"  
      return FuncType::execute(l(t)); ?xRx|_}e  
    } wm'a)B?  
m\0Xh*  
    template < typename T1, typename T2 > 5}+&Em":  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yMd<<:Ap  
      { o#^(mGj_.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Bh#?:h&f  
    } *\n-yx]  
} ; h:4Uv}Z  
~ \{a<-R  
ki8;:m4  
同样还可以申明一个binary_op fK0VFN8<I  
JZo18^aD"'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [J{M'+a  
class binary_op : public Rettype z AZ+'9LB  
  { Hdn%r<+c  
    Left l; ev{;}2~V  
Right r; k(]R;`f$W  
public : mnG\qsKNLK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BQ;F`!Hx?  
>, 9R :X(  
template < typename T > Rs +),  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F%]Z yO9  
      { <TDp8t9bU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -5 Q gJ  
    } B&M-em=  
Jn#05Z  
    template < typename T1, typename T2 > Z)7|m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Wwcd8d  
      { ;h-W&i7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QMz6syn4u  
    } vg"$&YX9"  
} ; g0Ff$-#7  
:kU-ol$  
#H5i$ o  
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 Fmd^9K  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !1b4q/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?=dp]E{  
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。 MB!_G[R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [wO|P{8\"  
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。。。 blk4@pg  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +W7#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) <b,oF]+;z  
下面是修改过的unary_op =-m"y~{>3  
&*JU N}86  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &Rp/y%9  
class unary_op )ZQ>h{}D  
  { gic!yhsS_  
Left l; mH,L,3R;R  
  JS^QfT,zE  
public : E5+-N  
|b+ZKRW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !!\x]$v  
8{f~tPY  
template < typename T > Gm.sl},  
  struct result_1 hRFm]q  
  { u(Kof'p7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sA|!b.q  
} ; {@7xOOAw  
/)-OK7x  
template < typename T1, typename T2 > y(fJ{k   
  struct result_2 2gM/".|{  
  { tYk!Y/O}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GpZ}xY'|w,  
} ; @4]} J-3  
JGRL&MG4  
template < typename T1, typename T2 > unB`n'L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 579<[[6~d2  
  { xo.k:F  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); iRIO~XVo  
} )7jJ3G*  
6>Z)w}x^  
template < typename T > np6R\Q!&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q{:=z6&  
  { U(rY,4'  
  return OpClass::execute(lt(t)); nSr_sD6"  
} gtwUY$  
{y%cTuC=  
} ; '5r\o8RjN  
^B!cL~S*I  
l8~s#:v6X  
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 %E k!3t  
好啦,现在才真正完美了。 hqW),^\>'  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6.'j \  
bP)( 4+t~  
template < typename Right > RA$%3L[A!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c2RQwtN|  
  { xh:A*ZI=7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dI?x&#(vw  
} p&$O}AX|  
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。 m FgrT  
Z'!i"Jzq|{  
35KRJY#  
:lBw0{fP  
)C>8B`^S  
十. bind #;])/8R%  
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。 NyR,@n1  
先来分析一下一段例子 H{et2J<H  
B(1WI_}~  
cfC}"As  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V)Sw\tS6g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7SJbrOL4Q-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;u*I#)7  
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。 \&MJ(F>vJ  
我们来写个简单的。 Pq(7lua7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .2{*>Dzi  
对于函数对象类的版本: +:kMYL3  
Y.b?.)u&  
template < typename Func > jYk5]2#A  
struct functor_trait WYm<_1  
  { {l9gYA  
typedef typename Func::result_type result_type; r7jh)Q;BbR  
} ; GCj[ySCD  
对于无参数函数的版本: ' >k1h.i  
,}:}"cl  
template < typename Ret > *_sSM+S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dlRTxb^Y>u  
  { .x'?&7#(  
typedef Ret result_type; -A^o5s  
} ; jRN>^Ur;g  
对于单参数函数的版本: f=IF_|@^S  
):]5WHYg  
template < typename Ret, typename V1 > vyvb-oz;u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L]* 5cH  
  { D4O^5?F)|  
typedef Ret result_type; )8`i%2i=  
} ; -)Hc^'.  
对于双参数函数的版本: {_R{gpj'  
64qqJmG 3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (_3QZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > UB,0c)   
  { gE9x+g  
typedef Ret result_type; m(w9s;<  
} ; +Kp8X53  
等等。。。 ()W`4p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sV;q(,oru  
D]twid~OS  
template < typename Func > 3vHkhhYQ  
struct func_return nyL$z-I)  
  { .sSbU^U  
template < typename T > H5(: 1  
  struct result_1 ](^FGz  
  { &S39SV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I23"DBR3  
} ; ~(`&hYE  
NQcNY=  
template < typename T1, typename T2 > aMJJ|iiU  
  struct result_2 vDIsawbHD  
  { QIfP%,LT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 88VI _<  
} ; /*(&Dmt>  
} ; D67z6jep(  
Md&K#)9,(  
%6la@i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u s8.nL/  
\olY)b[  
template < typename Func, typename aPicker > SB`xr!~A]  
class binder_1 '=(D7F;  
  { 8Oa+,?<0x  
Func fn; ?u5jX J0L  
aPicker pk; LRR)T: e}q  
public : LbuhKL}VN  
OQVo4yl"  
template < typename T > y!T8(  
  struct result_1 ]*D~>q"#\  
  { 0J6* U[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; IP^1ca#<  
} ; t$b5,"G1  
<Y"HC a{  
template < typename T1, typename T2 > U, 8mYv2|  
  struct result_2 BKV:U\QZ  
  { 6]mAtA`Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d4)0G-|  
} ; MkWbPm)  
p*l=rni4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S{Zf}8?6$  
iI3,q-LA  
template < typename T > w,j;XPp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _p?s[r*  
  { j Y(|z*|  
  return fn(pk(t)); 4]ko  
} 89{`GKWX  
template < typename T1, typename T2 > zYM0?O8pJ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -XnOj2  
  { 4?]s%2U6  
  return fn(pk(t1, t2)); -wVuM.n(Z  
} eh8lPTKil  
} ; Lj/  
sq@c?!'  
(wvU;u  
一目了然不是么? Z*IW*f&0>1  
最后实现bind a`zHx3Yg  
%r&36d'  
Tfx-h)oP3  
template < typename Func, typename aPicker > >*\yEH9"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g1 =>u  
  { nW`] =  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^V7)V)Z;0  
} f ~bgZ  
P0RtS1A  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >Bu _NoM  
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。 wxN&k$`a  
S4rm K&  
十一. phoenix DQ&\k'"\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0Hx'C^m72  
_:FD#5BZ1  
for_each(v.begin(), v.end(), )P,pW?h$  
( cM\BEh h  
do_ mex@~VK  
[ P.jy7:dB,  
  cout << _1 <<   " , " %/BBl$~ji  
] WO6+r?0M2  
.while_( -- _1), b;nqhO[f}  
cout << var( " \n " ) DR]4Tcz#  
) /B|"<`-H  
); h>p,r\X  
":qS9vW  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ,c 0]r;u!  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5bd4]1 gj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 VV sE]7P ]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Lhrlz,1  
t^}"8  
y|NY,{:]  
template < typename Cond, typename Actor > _Fe=:q  
class do_while Qz"//=hC|H  
  { 0#ON}l)>  
Cond cd; J(A+mYr{:  
Actor act; KFy|,@NI  
public : PZ#aq~>w  
template < typename T > mo,"3YW  
  struct result_1 L0w2qF  
  { 4G hg~0  
  typedef int result_type; L">m2/ HG  
} ; c._!dq&#R  
EfkBo5@Qi  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M:L-j{?y_  
v- p8~u1N  
template < typename T > >FJK$>[1:p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RRzLQ7J  
  { l@]Fzl  
  do rrq7UJ;  
    { ;bL?uL  
  act(t); a&dP@)  
  } r{_1M>F D!  
  while (cd(t)); >GzH_]  
  return   0 ; T'9M  
} qD /h/  
} ; r"p"UW9og  
o{ccO29H/  
:9(w~bB9$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L(X}37  
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。 lQ"t#b+  
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。 P ?96;  
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。 7HL23Vr k  
下面就是产生这个functor的类: LX #.  
*Wcq'S  
aC<fzUD;  
template < typename Actor > jpOcug`f  
class do_while_actor $$*0bRfd4=  
  { |!1iLWQ  
Actor act; ldc`Y/:{  
public : (a~V<v"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E.-2 /'i  
)}vUYTU1  
template < typename Cond > tf1Y5P$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Mko,((>I1  
} ; }uO2 x@  
4{b/Nv:b  
v+dT7* ^@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 l1%*LyD  
最后,是那个do_ ZmI#-[/  
QkLcs6)R  
NH1ak(zHW  
class do_while_invoker $-6[9d-N  
  { IVeA[qA0  
public : .Np!Qp1*  
template < typename Actor > 4 XGEw9`3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Zc*#LsQh.`  
  { ?+$EPaC2  
  return do_while_actor < Actor > (act); Fl"LK:)  
} n@S|^cH  
} do_; ^ ,[gO#hgz  
};*&;GFe  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $. sTb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =,&{ &m)  
最后来说说怎么处理break和continue e'=#G$S?g  
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。 `qZ@eGZ z  
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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