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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `hJSo?G>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0`y;[qAG[  
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, yf5X=f.%@  
)Nv$ SH  
f~nAJ+m=  
"uK`!{  
  class filler E{_$C!.  
  { &aD ]_+b  
public : 3%c{eZxG=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9nIBs{`/Ac  
} ; lB_&Lq 8G  
l'h[wwEXm{  
NgH"jg-  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: *p )1c_  
K& / rzs-  
U)mg]o-VE  
=<~/U?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `}uOl C]I  
,#;%ILF4%  
2Hltgt,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "7Qc:<ww  
0{u31#0j  
^ ]Mlkd:  
} ti+tM*  
二. 战前分析  J`F][ A  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :i'jQ<|wZN  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 1~X~"M  
)<W6cDx'H+  
F=}-ngx8&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 38(Cj~u=3  
  /* --------------------------------------------- */ LZC)vF5  
vector < int *> vp( 10 ); &Z Ja}5k!r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?Uz7($}  
/* --------------------------------------------- */ 'J*)o<%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \VJ7ahg[\  
/* --------------------------------------------- */ f?xc-lX5R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9AJMm1 _  
  /* --------------------------------------------- */ 49Sq)jd<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _ElA\L4g%  
/* --------------------------------------------- */ <3]Qrjl ,b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &j2fh!\4  
^ 'jJ~U  
8GC(?#Kb  
5|zISK%zHS  
看了之后,我们可以思考一些问题: Id->F0x0  
1._1, _2是什么? 5$SO  
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。 iM'{,~8R5  
2._1 = 1是在做什么? {UX[SAQ  
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。 3PS( 1  
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。 q r12"H  
XsE] Z4  
:{pJ  
三. 动工 []e*Io&[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \A-w,]9^V  
DFvLCGkDk  
~ $I2{I#W  
[3":7bB 'E  
template < typename T > M[9]t("  
class assignment y7 tK>aD}  
  { C`|'+  
T value; {eR,a-D!7  
public : d9/YW#tm  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y)% CxaO `  
template < typename T2 > [[fhfV+H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K<`"Sr  
} ; |Tz/9t  
>icK]W  
(+g!~MP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +*OY%;dQ7@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4qw&G  
z1oikg:?4  
i2<dn)K[~-  
z` b. ~<P  
  class holder @C),-TM  
  { 41swG  
public : 4v#3UG  
template < typename T > v5i?4?-Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,nMc. G3  
  { $~,]F  
  return assignment < T > (t); qwka77nNT  
} H^s@qh)L  
} ; >j]*=&,7  
Q7PqN1jTE  
%;,D:Tv=&  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |0Kj0u8T  
; *G[3kk  
  static holder _1; TI -#\v9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .^s%Nh2jM  
 5" U8|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7. y L>  
而不用手动写一个函数对象。 A/NwM1z[o)  
"yMr\jt~-  
6"Tr$E  
A{hwT,zV:  
四. 问题分析 Q$iGpTL  
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。 ku,Y-  
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。 o5+N_5OE}E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Hl&]r'bK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >iP>v`J  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i>bFQ1Rdx  
$jb3#Rj4  
五. 问题1:一致性 tYt/m6h  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| _96hw8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 O2{_:B>K[  
x9PEYhL?  
struct holder !F{5"$  
  { * wN+Ak q  
  // UP:+1Sp9  
  template < typename T > Q!>8E4Z  
T &   operator ()( const T & r) const S<+_yB?  
  { (JC -4X_  
  return (T & )r; dL"$YU9 z  
} {]-nYHGL  
} ; jr" ~  
]zVe%Wa  
这样的话assignment也必须相应改动: ih1s`CjG  
[_j.pMH/P  
template < typename Left, typename Right > FE1dr_i  
class assignment kl[bDb1p  
  { %>cc%(POO  
Left l; Uc e#v)  
Right r; `xbk)oW#  
public : )|/t}|DIx  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /= P!9d {  
template < typename T2 > <R~(6krJwZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,<zZKR_  
} ; ja2LQe@ Q  
nZQZ!Vfj  
同时,holder的operator=也需要改动: C78d29  
^sH1YE}0  
template < typename T > ;D]TPBE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (JFa  
  { kYs2AzS{d  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); hmkcW r`  
} <2y~7h:  
FQi"OZHq  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 RCNqHYR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V&KH{j/P  
xPqpNs-,  
return l(rhs) = r; Z<y +D-/  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ?MeP<5\A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ik~hL/JD\  
)@Xdr0  
template < typename Tp > 7 pg8kq@  
class constant_t Uy ;oJY  
  { I}Q3B3Byg  
  const Tp t; ]5td,2E C  
public : Mz]LFM  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /H^bDUC :r  
template < typename T > Q}]:lmqH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3v:RLnB  
  { ]-{T-*h:  
  return t; z[qM2  
} hFa\x5I5  
} ; @]*z!>1  
/]]\jj#^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1; L!g*!E  
下面就可以修改holder的operator=了 6?}8z q[  
R|NmkqTK~(  
template < typename T > bz H5Lc{%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2~h)'n7Mw  
  { x)#k$ QU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }9P)<[>  
} U$VTk  
;?inf`t  
同时也要修改assignment的operator() |c8p{)  
jopC\Z  
template < typename T2 > \/K>Iv'$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 40%p lNPj  
现在代码看起来就很一致了。 9FK:lFGD  
zZ-e2)1v  
六. 问题2:链式操作 9'//_ A,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @zfeCxVOA  
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。  Mw'd<{  
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。 :g<dwuVO  
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。 ,\}V.:THF  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;5y4v  
=NJb9S&8A  
template < typename T > 3CQpe  
struct result_1 @292;qi  
  { #C%<g:F8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o/)\Q>IY  
} ; (a7IxW  
w #(XiH*  
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: '{( n1es  
!c1 E  
template < typename T > ew?UHV  
struct   ref S2jo@bp!  
  { NV9=~c x  
typedef T & reference; C UBcU  
} ; *+p'CfsSka  
template < typename T > d2X#_(+d  
struct   ref < T &> V=(4 c  
  {  ]g?G 0m  
typedef T & reference; _IpW &  
} ; (2qo9j"j/Y  
HTx7._b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o ]Vx6  
0TA/ExJ-LT  
template < typename T > nsgNIE{>gO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Vp5qul%  
  { $#Ji=JX  
  return l(t) = r(t); u> >t"w  
} 0HxF#SlKM  
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。 -JwH^*Ad  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fngZ0k!  
Fd'Ang6"  
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 8a?V h^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <B u*:O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $$qhX]^ ~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J)g(Nw,O  
最后的布局是: _5 y)m5I  
                Add >!WJ{M0  
              /   \ }P}l4k1W  
            Divide   5 p3x(:=   
            /   \ ?6j@EJ<2q  
          _1     3 $g|g}>Sc  
似乎一切都解决了?不。 QT%&vq  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 &]z2=\^e  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 |u;5|i  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: V<nzThM\  
Zqam Iq  
template < typename Right > R!$j_H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _TX.}167;-  
Right & rt) const |y'q`cY  
  { s 6hj[^O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MF E%q  
} i, RK0q?>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o~GhV4vq  
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。 C!Tl?>Tt  
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。 RPp_L>&~<  
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。 $k!@e M/R  
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。 'm/b+9?.  
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? g]d"d  
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: =ARI*  
#),QWTl3  
template < class Action > oN _% oc  
class picker : public Action _r,# l5~U  
  { kc "U)>  
public : PiH#9X B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [|F.*06SK  
  // all the operator overloaded Uw)K [T  
} ; "sHD8TUX  
Bq@G@Qi  
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。 $6oLiYFX;  
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: bt j\v[D  
9Xm"kVqd/  
template < typename Right > |`O7> (h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F` ?pZ  
  { V@Po}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o} %  
} fYCAwS{  
+p43d:[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Vx#xq#wK  
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。 iWtWT1n8n  
E|^a7-}|  
template < typename T >   struct picker_maker 9'4cqR  
  { ~sA}.7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R(q fP  
} ; Y@.:U*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C(gH}N4  
  { &2) mpY8xQ  
typedef picker < T > result; .eeM&n;c  
} ; 74Kl!A  
WnIh( 0  
下面总的结构就有了: PqP)<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。 myJsRb5  
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。 fitm*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ke/o11LP  
至此链式操作完美实现。 f 8uVk|a  
;#j/F]xG  
q+m&V#FT%  
七. 问题3 -i;#4@^t  
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。 7v\OS-  
khEHMvVH  
template < typename T1, typename T2 > h<uRlTk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W~7q&||;C  
  { u|w[ b9^r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d ch(HB}[  
} cPtP?)38.  
hy6px  
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: #FeM.k6  
mirMDJsl%  
template < typename T1, typename T2 > Z~P5SEg  
struct result_2 2#py>rF(  
  { vwT?Bp  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rN>f"/J |  
} ; CP={|]>+S  
n7Re@'N<  
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? &Wn!W  
这个差事就留给了holder自己。 @h$7C<  
    8cW]jm  
& d~6MSk  
template < int Order > fM8 :Nt$  
class holder; q|Ga   
template <> >B3_P4pW9  
class holder < 1 > xEZvCwsb  
  { Wk$%0xZ7  
public : jI y'mGaG  
template < typename T > Q4Cw{2r  
  struct result_1 `VS/ Xyp  
  { 30B! hj$C  
  typedef T & result; =k&'ft  
} ; , {]>U'-  
template < typename T1, typename T2 > ThFI=K  
  struct result_2 %7hYl'83  
  { aA\v  
  typedef T1 & result; |~uCLf>  
} ; L-$GQGk{  
template < typename T > *!B,|]wq=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^IC|3sr   
  { GV%ibqOpQj  
  return (T & )r; <.:B .k  
} ^#_@Kq%th  
template < typename T1, typename T2 > zR]l2zL3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1tfm\/V}ho  
  { R|5w:+=z  
  return (T1 & )r1; +VzR9ksJj  
} i\N,4Fdor  
} ; sdrE4-zd  
QhN5t/Hr  
template <> Knn$<!>  
class holder < 2 > M<Eg<*  
  { Wny{qj)=  
public : ?HU(0Vgn'  
template < typename T > ?n[+0a:8E  
  struct result_1 UXe@c@3  
  { %/~Sq?f-9@  
  typedef T & result; &Tl3\T0D  
} ; *n}{ )Ef  
template < typename T1, typename T2 > >a]{q^0  
  struct result_2 X $J  
  { d+z8^$z"  
  typedef T2 & result; OCF= )#}qd  
} ; -k!UcMWP  
template < typename T > ld}- }W-cq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O-q [#P  
  { i]YH"t8GY  
  return (T & )r; ^|OxlfS  
} !.kj-==s{7  
template < typename T1, typename T2 > _PQQ&e)E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F DXAe-|Q  
  { 0(HUy`]>  
  return (T2 & )r2; 0riTav8  
} _sx]`3/86  
} ; $Z$BF  
Br;1kQ%eC  
yA =#Ji  
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> >。 ,uK }$l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $M#G;W5c  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N9idk}T  
O*T(aM3r  
return l(i, j) = r(i, j); ,D;d#fJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +>Y2luR1  
$,F1E VJ  
  return ( int & )i; '\=aSZVO  
  return ( int & )j; `BF+)fs  
最后执行i = j; ~xkcQ{  
可见,参数被正确的选择了。 -=@d2LY  
_KLKa/3  
8+^q9rLii  
`l'z#\  
PA&Ev0`+  
八. 中期总结 1H{J T op  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Jf9a<[CcV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o4\\q66K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yIA- +# r[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6||zfH  
k_/*> lIZY  
'de&9\  
K>N\U@@8i  
0EKi?vP@y7  
k`_sKr]9  
九. 简化 2.qEy6  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 b<n*wH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jH({Qc,97  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: fX2sjfk  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #Ipi3  
  +-*/&|^等 @j=:V!g2O  
2. 返回引用。 _h6SW2:z!E  
  =,各种复合赋值等 "A6m-xE~  
3. 返回固定类型。 QVJq%P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,` 6O{Z~  
4. 原样返回。 2Jo|]>nl}u  
  operator, "m4. _4U  
5. 返回解引用的类型。 <Z5-?wgf9  
  operator*(单目) j4k\5~yzS  
6. 返回地址。 ";yey]  
  operator&(单目) u0zF::  
7. 下表访问返回类型。 q HaH=g%  
  operator[] @IhC:Yc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lE'3UqK  
  operator<<和operator>> ,)@njC?J  
JuQwZ]3ed  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 _wH>h$E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VkdGGY  
Vdd HK  
template < typename Left > d<K2 \:P{}  
struct value_return r2yJ{j&s  
  { ti'B}bH>'  
template < typename T > WX6}@mS.  
  struct result_1 %;_94!(hC  
  { Xdh2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4a}[&zm(5  
} ; VK286[[fv  
@QteC@k  
template < typename T1, typename T2 > 0v+ -yEkw  
  struct result_2 l0 =[MXM4  
  { }@x!r=O)I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mX 3p   
} ; >m]LV}">O  
} ; J?{@pA  
_NefzZWUJ  
:aQ.:b(n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hh8Grl;  
]-8WM5\qJM  
下面我们来剥离functor中的operator() @@JyCUd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *:bexDH  
h4Wt oE>i  
return l(t) op r(t) d|?Xo\+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UodBK7y  
return op l(t) !7Eodq-0  
return op l(t1, t2) ;/:Sx/#s  
return l(t) op 5`Q j<   
return l(t1, t2) op t:MSV?  
return l(t)[r(t)] v5>A1\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [?%q,>F  
m< H{@ZgN(  
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: n,U?]mr  
单目: return f(l(t), r(t)); ZDg(D"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); IjGPiC  
双目: return f(l(t)); |Dt_lQp#  
return f(l(t1, t2)); (\0 <|pW  
下面就是f的实现,以operator/为例 Nv=78O1  
&1(- 8z*  
struct meta_divide XNgcBSD  
  { _Jy7` 4B.  
template < typename T1, typename T2 > F~q(@.b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1U% /~  
  { {{jV!8wK  
  return t1 / t2;  ^M{,{bG  
} JIhEkY  
} ; 84vd~Cf 9  
aaP_^m O  
这个工作可以让宏来做: NV7k@7_{B  
!_vxbfZO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ SE'!j]6jI  
template < typename T1, typename T2 > \ Z\?2"4H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N_I KH)  
以后可以直接用 D/?Ec\ t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3pg=9*{  
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 *,mI=1  
(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。。。) AHRJ7l;a  
ak7kb75o  
3 P9ux  
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 DY -5(6X  
3/>7b (  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1rJ2}d\y  
class unary_op : public Rettype |GtvgvO,  
  { y{S8?$dU$:  
    Left l; d2V X\  
public :  V\o7KF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V:$+$"|  
RN[I%^$"  
template < typename T > SRwD`FF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #8|LPfA  
      { i|J%jA  
      return FuncType::execute(l(t)); <XIIT-b[  
    } /M_$4O;*@  
$c9-Q+pZ  
    template < typename T1, typename T2 > XEgJ7h_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]QhTxrF"  
      { W7^[W.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Xx"<^FS[zC  
    } G@.MP| 2  
} ; x2rAB5r6  
< cvh1~>(  
0V4B Q:v  
同样还可以申明一个binary_op n:,mo}?X  
e"ehH#i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _p^ "l2%D/  
class binary_op : public Rettype {uj_4Ft  
  { vd{QFJ  
    Left l; 9<6q(]U  
Right r; ovdJ[bO  
public : ")T\_ME  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LWyr  
g w" \pD  
template < typename T > N-gYamlQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u.|Z3=?VG  
      { F!]Sr'UA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ot2o=^Ng  
    } y3zP`^  
Ix5&B6L8  
    template < typename T1, typename T2 > rW:krx9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const );$99t  
      { TaN{xpo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "j@\a)a  
    } 5&ku]l+  
} ; K]hp-QK<  
$"r9U|6kk  
c-sjYJXKM*  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ,~1"50 Hp@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d9K8[Q5^3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qhEv6Yxfw6  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 98>GHl'lM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T$I_nxh[)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。。。 Mfj82rHg  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,%M[$S'  
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) T3X'73M  
下面是修改过的unary_op +(W1x C0  
FJ:^pROpm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w&q[%(G_  
class unary_op !sb r!Qt  
  { UFG_ZoD+  
Left l; uu9M}]mDl  
  # ]7Lieh[5  
public : *\sPHz.  
;2p+i/sVj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z0F~?  
,#K/+T  
template < typename T > n0xGIq  
  struct result_1 Oynb "T&8  
  { `*C=R  _  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Vw;Z0_C  
} ; '<R>cN"  
R4m {D  
template < typename T1, typename T2 > 5*AXL .2ih  
  struct result_2 eU[g@Pq:Y  
  { o*S_"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \^x{NV@v42  
} ; $ik*!om5  
P {TJ$  
template < typename T1, typename T2 > cHs3:F~~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8xAV[i  
  { Mo,&h?VOM?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :D D<0  
} Lo%n{*if  
WYw#mSp  
template < typename T > -V2\s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N3%X>*'  
  { 2 !s&|lI  
  return OpClass::execute(lt(t)); %rzPh<>e  
} "Ms;sdjg}&  
W>K^55'  
} ; XKoY!Y\  
rUiYR]mV  
Lc*>sOm9  
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 <ql,@*Y  
好啦,现在才真正完美了。 #b/qR^2qW  
现在在picker里面就可以这么添加了: '7Gv_G_  
h051Ol\v*  
template < typename Right > I;(3)^QH#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const at: li  
  { 3S^0%"fY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $></%S2g  
} ?'a8QJo  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 JMb_00r  
oQ$yr^M  
p0+^wXi)  
EBj^4=b[  
(WM3(US|  
十. bind aurs~  
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。 2u"lc'9v  
先来分析一下一段例子 1F@k9[d~  
=BJe)!b  
<W4F`6`x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fz&B$1;8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 OQVrg2A%(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }9~^}99}  
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。 7=!9kk0  
我们来写个简单的。 wPA^nZ^}9c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: __=H"UhWv  
对于函数对象类的版本: wQ}r/2n|^  
RBX<>*  
template < typename Func > .E4* >@M5  
struct functor_trait nbi7r cT  
  { {o=?@$6C  
typedef typename Func::result_type result_type; NGx3f3 9  
} ; 6TtB3;5  
对于无参数函数的版本: La4S/.  
v}B%:1P4  
template < typename Ret > Ve,g9I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i "8mrWb  
  { [>=!$>>;8  
typedef Ret result_type; rP@#_(22  
} ; p>6`jr  
对于单参数函数的版本: bO '\QtW9  
V%Uj\cv  
template < typename Ret, typename V1 > ,_[x|8m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s|[>@~gXk  
  { WK ~H]w  
typedef Ret result_type; hW^,' m  
} ; x 7j#@C  
对于双参数函数的版本: %)ho<z:7U  
K,b M9>}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3DU1c?M:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P3M$&::D-  
  { 6{Wo5O{!\  
typedef Ret result_type; f :c'j`  
} ; 8|u4xf<  
等等。。。 Z;BS@e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |P|B"I<?  
s#2t\}/  
template < typename Func > %fS9F^AK  
struct func_return Oy6fl'FIt  
  { n3^(y"q  
template < typename T > i\R0+ O{  
  struct result_1 OM*_%UF  
  { ua\t5M5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kaG/8G(  
} ; BZR{}Aj4pa  
0[;2dc  
template < typename T1, typename T2 > X>q`F;W  
  struct result_2 lu8G $EQI  
  { rfXxg^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fi+}hGj(r  
} ; .[|UNg  
} ; h2l;xt  
C2 N+X(  
c9(3z0!F ?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ] V D  
-<iP$,bq72  
template < typename Func, typename aPicker > @[GV0*yz$  
class binder_1 6j#JhcS+  
  { d2\ !tJm  
Func fn; Ni$'# W?t  
aPicker pk; f?3-C8 hU  
public : NOb`)qb  
m|*B0GW  
template < typename T > _O9V"DM  
  struct result_1 rb*|0ST  
  { te_2"Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "c^!LV  
} ; c`6c)11K  
%X}ZX|{O  
template < typename T1, typename T2 > ?h<4trYcv  
  struct result_2 4kOO3[r  
  { #-{<d% qk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U,P_bz*)  
} ; k.J%rRneN  
[4)Oi-_Y>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} b3(* /KgK  
9A .RD`fg  
template < typename T > ( ?FH`<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [%W'd9`>  
  { 86&M Zdv6  
  return fn(pk(t)); KK|w30\f  
} 1wSAwpz  
template < typename T1, typename T2 > \Z{tC$|H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uvys>]+  
  { iP:i6U]  
  return fn(pk(t1, t2)); |vI*S5kn6A  
} \#sD`O  
} ; 05UN <l]  
F^!D[:;jK  
3m1g"  
一目了然不是么? JWVV?~1  
最后实现bind JK,MK|  
#w$Y1bjn  
{Jr1K,  
template < typename Func, typename aPicker > &L|oqXE0L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q'3{M]Tk  
  { mz?<t/$U  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d^=BXC oC  
} >w,L=z=  
>XN[KPTa  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7iB!Uuc  
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。 oO}g~<fYG  
[4KQcmJc#  
十一. phoenix u@a){ A(P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c:Ua\$)u3,  
h>Kx  
for_each(v.begin(), v.end(), 1" '3/MFQ8  
( Ple.fKu  
do_ n ]%2Kx  
[ B|`?hw@g+  
  cout << _1 <<   " , " |x[I!I7.F  
] X><C#G  
.while_( -- _1), 8 $FH;=  
cout << var( " \n " ) 4&)sROjV=  
) r6<;bO(  
); _[:6.oNjIe  
g)Z8WH$;H3  
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: q(sTKT[V  
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 i4D(8;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 bpu`'Vx  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Iu'9yb  
<,vIN,Kl8/  
MGdzrcF  
template < typename Cond, typename Actor > "M%R{pGA7  
class do_while 8t+eu O  
  { ;`AB-  
Cond cd; U32$ 9"  
Actor act; 7H H  
public : ~E}kwF  
template < typename T > %0\@\fC41  
  struct result_1 HcRw9,I'  
  { dCx63rF`G  
  typedef int result_type; uYW4$6S 3  
} ; >`QBN1 Y  
l5z//E}W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _{|a<Keq|  
hY}Q|-|  
template < typename T > M1jT+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _|~Dj)z  
  { =<\22d5L  
  do R~<N*En~  
    { :>-zT[Lcn  
  act(t); XQ1]F{?/H  
  } 18$d-[hX  
  while (cd(t)); H3wJ5-q(  
  return   0 ; \p^V~fy7rU  
} G1|1Z5r  
} ; i0M6;W1T  
+!).'  
\((MoQ9Qk  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Iv6 lE:)  
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。 FDo PW~+[  
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。 txEN7!  
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。 Z% +$<J  
下面就是产生这个functor的类: 4*_jGw  
lHiWzt u  
~[H8R|j "  
template < typename Actor > h!tpi`8\z  
class do_while_actor 2EgvS!"  
  { @@R Mm$  
Actor act; ]*dYX=6  
public : s|IBX0^@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} MqJTRBs%  
Zo UeLU  
template < typename Cond > B*/!s7c.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; DG&'x;K"$  
} ; 8Qi)E 1n  
 }$oS /bo  
c[ 2t,+O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3ynkf77cn  
最后,是那个do_ |bk9< i ?  
CU=sQfE  
D5gj*/"  
class do_while_invoker `%YMUBaI  
  { |s3;`Nxu7  
public : m|NZ093d  
template < typename Actor > u|KjoO   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Na@bXcz)  
  { Z?P^Y%ls  
  return do_while_actor < Actor > (act); jCY~Wc  
} +~n:*\  
} do_; 9]Jv >_W*  
e&sH<hWR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <F^9ML+'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $9%F1:u  
最后来说说怎么处理break和continue Y:CX RU6eD  
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。 l8~(bq1  
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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