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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a `Q ot  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $:s`4N^  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, Ey[On^$  
cE'L% Z  
y3u+_KY-  
0U/,aHvhP  
  class filler B@YyQ'  
  { PCrU<J 7  
public : }G<T:(a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 58xnB!h\}  
} ; %(/!ljh_  
z&8un% Jt  
`6Qdfmk=  
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: QnouBrhO  
d)o!5L  
Ck =;1sGh  
G9P!_72  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '\#EIG  
,Tagj`@bHc  
oB1>x^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vl E z9/H  
 $!@\  
\!50UVzm)  
EpJ4`{4  
二. 战前分析 lK'Rn~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 h0vob_Fdl  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 [P4$Khu$  
e?0q9W  
L)QE`24  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }ArpPU :]  
  /* --------------------------------------------- */ {Rq1HH  
vector < int *> vp( 10 ); b^c9po  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f$HH:^#  
/* --------------------------------------------- */ YZ$ZcfXDW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); NG&_?|OmV  
/* --------------------------------------------- */ 2Se?J)MN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7IlOG~DC  
  /* --------------------------------------------- */ `fXyWrz-k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %?C8mA'w  
/* --------------------------------------------- */ J<gJc*Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h&3YGCl  
ZSy?T  
X.F^$  
''OfS D_g  
看了之后,我们可以思考一些问题: lS^(&<{  
1._1, _2是什么? =,!\~`^  
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。 "<+ih0Ma  
2._1 = 1是在做什么? T=a=B(  
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。 f;SC{2f  
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。 H1" q  
DciwQcG  
_M[,! {C  
三. 动工 {%v-(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n(nBRCG)o  
Y<"7x#AB!  
cV{%^0? D  
vP@v.6gS,  
template < typename T > %%ae^*[!n  
class assignment ^I mP`*X  
  { }U w&Ny  
T value; wu9=N ^x  
public : o'<^LYSnB  
assignment( const T & v) : value(v) {} bOp54WI-g  
template < typename T2 > y7i%W4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } FSuAjBl0-  
} ; iJxQB\x  
h0Z{,s}  
g$:Xuw1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Si 9Z>MR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q^K"8 ;  
^[-el=oKn0  
Hy"x  
39F O f  
  class holder ^taBG3P  
  { OU4pjiLx  
public : juF{}J2  
template < typename T > |]Z:&[D]i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e pCLM_yA  
  { x.0p%O=`  
  return assignment < T > (t); R1:k23{  
} if;71ZE  
} ; >>Ts??  
Cp`j/rF  
MF3b{|Z  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: e^YHJ>@  
gG%V 9eOQ  
  static holder _1; '1fNBH2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }0`nvAf  
wfvU0]wk}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lDC$F N  
而不用手动写一个函数对象。  O|A_PyW  
;R=.iOn  
BG^C9*ZuP  
R .[Z]-X  
四. 问题分析 &0TVi  
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。 :M{Y,~cP  
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。 "TV(H+1,z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !J*,)kRN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {HC@u{K -  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %u^ JpC{E  
-5>-%13  
五. 问题1:一致性 wfL-oi'5  
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?| 8E&XbqP+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qQi.?<d2"s  
thO ~=RB  
struct holder iz(u=/*\  
  { 0yx3OY  
  // N!Qg;(  
  template < typename T > =ItkFjhBc  
T &   operator ()( const T & r) const z)XRx:YU;$  
  { b5IA"w  
  return (T & )r; 9%ii '{  
} FEPXuCb  
} ; {u!)y?}I-  
&~UJf4b|A  
这样的话assignment也必须相应改动: nhSb~QqEh  
)5JU:jNy  
template < typename Left, typename Right > &|%6|u9  
class assignment ]`g <w#  
  { fl Jp4-nx  
Left l; YJs|c\eq?  
Right r; ~A<H9Bw  
public : xR"M*%{@0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2Nxm@B` {  
template < typename T2 > :{'k@J"| a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U7xmC  
} ; +9O5KI?P  
{ 74mf'IW  
同时,holder的operator=也需要改动: 7:]Pl=:X  
J`IDlGFYp  
template < typename T > Z=4{Vv*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,y9iKkg  
  { lT\a2.E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /!}'t  
} 04J}UE]Ww  
2#X4G~>#h  
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。 5!C_X5M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e&MC|US=\  
(qn2xrV  
return l(rhs) = r; /2{5;  
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。 .yT8NTu~0j  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mD:IO  
FtufuL?JS  
template < typename Tp > a"/#+=[  
class constant_t Y=Z1Tdxa|  
  { ]maYUKqv}'  
  const Tp t; 5#3W5z  
public :  I~,G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Vh3Ijn  
template < typename T > &Gm$:T'~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +,:^5{9{  
  { R j~  
  return t; TUT][ =.=  
} ^1:U'jIXO  
} ; oIGrA-T}  
~zm 7?_"@]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jUj<~:Q}3o  
下面就可以修改holder的operator=了 TGuiNobD  
V~GWl1#7  
template < typename T > ,=(Z00#(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xE}VTHFo'  
  { >$gG/WD?KR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }],Z;:  
} WqxUXH  
*BD=O@  
同时也要修改assignment的operator() lcON+j  
*5sBhx  
template < typename T2 > JO&JP3N1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } UE _fpq  
现在代码看起来就很一致了。 _u"nvgVz9  
2LCB])X  
六. 问题2:链式操作 M)?dEgU}M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lX:|iB  
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。 OE)~yKy  
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。 +u@aJ_^  
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。 X.ONa_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2c<&eX8"  
NT%W;)6m9  
template < typename T > :J}t&t  
struct result_1 z s Qo$p  
  { <1w/hy&mWN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C0.'_  
} ; eZ a:o1y  
-3Avs9`5  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: [LT^sb  
|6J ?8y  
template < typename T > 4@ILw  
struct   ref 4vK8kkW1  
  { Zn:R PMk*  
typedef T & reference; y`e4;*1  
} ; f0+2t.tj  
template < typename T > JXiZB 8}  
struct   ref < T &> VS#wl|b8  
  { QYXx:nIrg  
typedef T & reference; 0YH+B   
} ; {"*VU3%q  
"`}~~.q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: DPe]daF  
^x*nq3^h\  
template < typename T > 4A{|[}!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nU+tM~C%a  
  { ?:^mBb) T  
  return l(t) = r(t); n?#!VN3  
} 0)YbI!  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Nd:R" p*8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \u`)kJ5o1  
|1Dc!V'?"  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 +i `*lBup$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L~{_!Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LiDvaF:@L!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dGZntT 2D  
最后的布局是: W [[oSqp  
                Add gOT+%Ab{_  
              /   \ J?)RfK|!  
            Divide   5 LCXO>MXN  
            /   \ 3zuF{Q2P<  
          _1     3 @e~]t}fH  
似乎一切都解决了?不。 OwzJO  
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。 di9!lS$  
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。 ,O=a*%0rt  
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: \8uo{#cL8  
KHKS$D  
template < typename Right > !=Y;h[J.p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~Y= @$!Uq  
Right & rt) const ?tf&pgo  
  { VvByHcLv  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;y?);!g  
} _\5~>g_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 71FeDpe  
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。 6XEZ4QP}  
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。 `U!y&Q$,  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 GYRYbiwqdi  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 O@8pC+#`Z  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? W:&R~R  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: k!jNOqbb  
~CRSL1?  
template < class Action > K5 3MMH[q#  
class picker : public Action VCNT4m  
  { qg z*'_S  
public : NCeaL-y7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} OQ/<-+<w  
  // all the operator overloaded XCB?ll*^  
} ; r'/;O  
rt]S\  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 oqkVYlE  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: *#>F.#9  
c"YXxA J  
template < typename Right > g]mtFrP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const s}M= oe  
  { :@ uIxa$[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wyc D>hc  
} )\/ =M*  
yT OyDm-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > XR# ;{p+b  
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。 6@;ha=[+  
TDK@)mP  
template < typename T >   struct picker_maker wWW~_zP0  
  { Q.-*7h8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *ck}|RhR  
} ; huFz97?y(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > H{ M)-  
  { `%K`gYhG1  
typedef picker < T > result; W-2i+g)  
} ; noVa=aU^  
U SOKDDm  
下面总的结构就有了: _fTwmnA  
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。 ";3*?/uM  
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。 `hh9"Ws%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H! r &aP  
至此链式操作完美实现。 ;uI~BV*3  
hP?fMW$V  
^~ =9  
七. 问题3 A//?6O Jx?  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 l?N`{ ,1^  
>.9eBz@  
template < typename T1, typename T2 > _v5t<_^N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]o.vB}WsY  
  { \9c$`nn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZwI 1* f  
} jrJR1npB  
X'sEE  
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: A;K(J4y*  
g9tu %cIkR  
template < typename T1, typename T2 > %Tcf6cK"  
struct result_2 -<f/\U  
  { 0Vv9BL{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  I?Y d   
} ; 54p tP  
%5</ d5.  
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? R|,7d:k  
这个差事就留给了holder自己。 O;XG^s@5  
    w*LbH]l<-  
Evu=M-?  
template < int Order > /"AvOh*  
class holder; K!{5 [G  
template <> WnxEu3U  
class holder < 1 > '8Wv.X0`  
  { _."E%|5  
public : *$,+`+  
template < typename T > i s"vekC  
  struct result_1  y).P=z  
  { V 2znU  
  typedef T & result; =v-2@=NJ`K  
} ; \3Jq_9Xv  
template < typename T1, typename T2 > a% ,fXp>  
  struct result_2 q=c/B(II!  
  { /lD?VE  
  typedef T1 & result; M]_E  
} ; jp<VK<s]  
template < typename T > iLq#\8t^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lglYJ,  
  { !e8i/!}^S  
  return (T & )r; I lG:X)V%  
} cy3ww})  
template < typename T1, typename T2 > @ RR\lZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R9dP,<2  
  { BA+_C]%ZJ  
  return (T1 & )r1; L'kq>1QWf  
} us{nyil1  
} ; hY8#b)l~lu  
 WR.x&m>  
template <> bkQ3c-C<  
class holder < 2 > mN1Ssq"B  
  { +uQB rG  
public : ijZ>:B2:  
template < typename T > *Zkss   
  struct result_1 rY70 ^<z  
  { vZjZb(jlN  
  typedef T & result; : }?{@#Z  
} ; #s"B-sWE  
template < typename T1, typename T2 > #}o<v|;  
  struct result_2 'Ji+c  
  { 2w1tK  
  typedef T2 & result; M []OHw  
} ; jMU9{Si  
template < typename T > }B)jq`a?|\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const it}-^3A M  
  { LpWI>sNv  
  return (T & )r; H?:Jq\Ba0  
}  4#rAm"H  
template < typename T1, typename T2 > 960qvz!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HHS45kg[c  
  { !IA KVQ  
  return (T2 & )r2; 1L[S*X  
} Jp ]T9W\  
} ; 1D1b"o  
N/{?7sG&  
0n5UKtB  
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> >。 @>O&Cpt  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v]bAWo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: f=ib9WbR#  
TETsg5#  
return l(i, j) = r(i, j); 0|C[-ppr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) YvTA+yL  
`"Dy%&U  
  return ( int & )i; gMZ&,n4  
  return ( int & )j; u%opY<h  
最后执行i = j; <o@)SD~K  
可见,参数被正确的选择了。 2V$9ei6  
F0;1zw  
yiT{+;g^  
|R~;&x:  
*i?.y*g  
八. 中期总结 t<lyg0f  
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: 5Rs?CVVb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r<(kLpOH%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 E^syrEz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ekf2NT  
v MWC(m  
"k>bUe|RG  
~ &~C#yjg1  
FOp_[rR   
d| \#?W&  
九. 简化 {Gkn_h-^  
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。 &7F&}7*c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \X opU"  
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: z(UX't (q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Gg+YfY_  
  +-*/&|^等 n\~yX<;X3  
2. 返回引用。 m|dF 30~A  
  =,各种复合赋值等 rk|a'&  
3. 返回固定类型。 Fe4esg-B<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) w4}(Ab<Y  
4. 原样返回。 >@Khm"/T  
  operator, JS2!)aqc  
5. 返回解引用的类型。 {G.{a d  
  operator*(单目) 6QptKXu7  
6. 返回地址。 yHw!#gWM  
  operator&(单目) bV7QVu8  
7. 下表访问返回类型。 rxkBg0Z`a  
  operator[] [N R1d-Wg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }2xb&6g~o  
  operator<<和operator>> o}R|tOe  
:eLLDp<  
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。 *l q7t2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: },3R%?8 9%  
D4\(:kF\Hg  
template < typename Left > ]Hj`2\KD.d  
struct value_return dh,7iQ s  
  { |ZuDX87  
template < typename T > \]GGVI ;u  
  struct result_1 *EE|?vn  
  { bgXc_>T6_y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2^ kn5  
} ; s.e y!ew  
EzwF`3RjK  
template < typename T1, typename T2 > cbY3mSfn*  
  struct result_2  &s_}u%iC  
  { 96k(X LR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~9]Vy (L  
} ; 1gO//fdI  
} ; IrUpExJ  
9 ?[4i'  
rUhWZta  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )Ep@$Gv|S  
-1dIZy  
下面我们来剥离functor中的operator() yzODF>KJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I%C]>ZZh  
y;*My#  
return l(t) op r(t) A Z]Z,s6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C5d/)aC  
return op l(t) 4t"*)xy  
return op l(t1, t2) !$4Q]@ }  
return l(t) op 9,}fx+^  
return l(t1, t2) op G;Pt|F?c  
return l(t)[r(t)] PP~CZ2Fze  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yRSy(/L^+  
oKZ[0(4<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: WIhIEU7/  
单目: return f(l(t), r(t)); _q2`m  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3BuD/bs  
双目: return f(l(t)); =2Pz$q*ub  
return f(l(t1, t2)); MX%|hIOpr  
下面就是f的实现,以operator/为例 }"!6Xm  
8yNRx iW:  
struct meta_divide B>c[Zg1  
  { ](idf(j  
template < typename T1, typename T2 > 99=[>Ck)G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \Or]5ogT'  
  { 6uv'r;U]  
  return t1 / t2; X:iG[iU*  
} %l0_PhAB  
} ; Z%(Df3~gmm  
j TGS6{E  
这个工作可以让宏来做: !:R^}pMhIk  
U]1>?,Nk'3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N GX-'w  
template < typename T1, typename T2 > \ b*9m2=6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :C}KI)  
以后可以直接用 $L $j KNwf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) S+4I[|T]Y  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ;5zjd,  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) pO@k@JZ  
+^o3}`  
]a &x'  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @8T Vr2uy  
qhv4R|)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > il 8A&`%  
class unary_op : public Rettype vUA)#z<  
  { d7n4zx1Hh  
    Left l; Rq~ >h99M  
public : n:{-Vvt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6ba2^3GH  
W,L>'$#pM  
template < typename T > U/ v"?pg[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lk$Je O  
      { S.?\>iH[  
      return FuncType::execute(l(t)); |>m# m*{S  
    } !ds"88:5^  
1VPfa  
    template < typename T1, typename T2 > j.G.Mx"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h|Teh-@A5  
      { I=3B 5u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ".Q!8j"@f  
    } 'IqK M  
} ; .j]OO/,  
D{3 x}5  
;Fwm1ezx0  
同样还可以申明一个binary_op nATfmUN L  
R-0_226  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 071E%u,  
class binary_op : public Rettype NC[GtAPD3  
  { SFXfo1dqH  
    Left l; [f0oB$  
Right r; )e <! =S  
public : zN8&M<mTl  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^`B##9g~  
E?;T:7.%  
template < typename T > _sCJ3ZJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wtzj;GJj  
      { $=S'#^Z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); cVv4gQD\  
    } 8 MACbLY  
WPh |~]by<  
    template < typename T1, typename T2 > m}'t'l4 c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6=`m   
      { kxKnmB#m-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3T.M?UG>  
    }  el*pYI  
} ; W> -E.#!_  
7.Kjg_N#Tr  
s5Bmv\e.i5  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4jyr\=42F'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wshp{ y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qyG636i  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 e8ig[:B>+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! u^4"96aXJ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 s poWdRM2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (fI&(";t  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) p'w"V6k('~  
下面是修改过的unary_op U!-+v:SF  
"3>*i!i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?H86Wbz  
class unary_op )su <Ji*  
  { IP4b[|ef  
Left l; H2pXJ/XF  
  &s}@7htE  
public : %(7wZ0Z  
<:yq~?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6^z \;,p  
ff5 Lwf{{  
template < typename T > i4n%EDQ  
  struct result_1 ?M{ 6U[?  
  { BC0c c[x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6/WK((Fd  
} ; K1wN9D{t'  
pGcx jm  
template < typename T1, typename T2 > re 1k]  
  struct result_2 g:3'x/a1  
  { A>1p]#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]3 8<ly7  
} ; j7HlvoZV  
~RLx;  
template < typename T1, typename T2 > ))+9 8iU1s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <[B[  
  { =rO>b{,hs  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o:Os_NaD  
} 8KELN(o$ 7  
8iH;GFNJ7'  
template < typename T > L) nVpqm   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BnnUUaE  
  { i11GW  
  return OpClass::execute(lt(t)); <W[8k-yOV`  
} sq6%=(q(?  
Sph"w08  
} ; (l!D=qy  
sq (063l  
`zOAltfd  
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 <B{VL8IA>  
好啦,现在才真正完美了。 Wv*BwiQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: $^D(%  
(>5VS  
template < typename Right > /zP)2q^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const iYQy#kO  
  { huD\dmQ:]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W;}u 2GH  
}  |ukdn2Q  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 7 te!>gUW  
~Z/`W`  
~JRu MP  
8sjHQ)<  
6l]?%0[*  
十. bind Jz3<yQ-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 x^#{2}4u  
先来分析一下一段例子 BNoCE!  
_M4v1Hr48  
LW 3J$Am  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }(%}"%$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `L[32B9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 p1gX4t]%}a  
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。 y!c7y]9__2  
我们来写个简单的。 =v`&iL~m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y^|3]G3  
对于函数对象类的版本: j%y+W{Q[  
l )V43  
template < typename Func > KXbYv62  
struct functor_trait adr^6n6 v  
  { F$yFR  
typedef typename Func::result_type result_type; h \cK  
} ; 0BP~ 0z  
对于无参数函数的版本: | xI_aYv*  
} fMFQA)  
template < typename Ret > dv}R]f'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N$a-i  
  { ;Kb[UZ1  
typedef Ret result_type; $>s@T(  
} ; 7MJ)p$&  
对于单参数函数的版本: n ~i4yn=  
QM=436fq  
template < typename Ret, typename V1 > kc']g:*]Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > WK)k-A^q  
  { R.'Gg  
typedef Ret result_type; _p2<7x i   
} ; @O0 vh$3t0  
对于双参数函数的版本: Nv]/L +i  
QN a3S*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g UAPjR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #_sVB~sn@  
  { "EkO>M/fr  
typedef Ret result_type; >5:e1a?9  
} ; fTtSx_}3H  
等等。。。 aNU%OeQA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6}lEeMRW  
Q>g$)-8  
template < typename Func > F(fr,m3  
struct func_return H0NyxG<  
  { dY` J,s  
template < typename T > Ijro;rsEKM  
  struct result_1 (lsod#wEMg  
  { 7TY"{? ~O5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #l% \}OC  
} ; /j\TmcnU^  
v86`\K*0Y  
template < typename T1, typename T2 > x&b-Na3Xi  
  struct result_2 '=Y~Ir+  
  { SFNd,(kB*z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DOU?e9I2  
} ; 7+r5?h|  
} ; .[85<"C  
buyz>IC P  
b:I5poI3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 CnA)>4E*'  
emIbGkH  
template < typename Func, typename aPicker >  o*1`,n  
class binder_1 {X"]92+  
  { dg8\(G  
Func fn; 9Bw5 t@  
aPicker pk; 1/J*ki+?  
public : <bppu>&  
r:Cid*~m  
template < typename T > \1_&?( pU  
  struct result_1 t ?'/KL  
  { S|w] Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7)wq9];w  
} ; y~1php>2f1  
M<pgaB0  
template < typename T1, typename T2 > ?y@pR e$2  
  struct result_2 DTVnQC  
  { qiJ{X{lI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8?pZZtad  
} ; hIr^"kVK  
q2i~<;Z)9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} HjR<4;2  
bvTkS EN  
template < typename T > K%Ml2V   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l6Bd<tSH  
  { Bn:sN_N  
  return fn(pk(t)); >;?97'M  
} <2A'   
template < typename T1, typename T2 > a,9GSKXo1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nuq/_x  
  { "S#hzrEdYI  
  return fn(pk(t1, t2)); z H4#\d  
} &>t1A5  
} ; aX:$Q }S  
6* w;xf  
_ RT}Ee}Y  
一目了然不是么? nzDY!Y  
最后实现bind mn` Ae=  
HEN9D/O=  
U %l{>*q  
template < typename Func, typename aPicker > (Cd `~*5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,r4af<  
  { a@1gMZc*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `r Ql{$9IC  
} \C|06Bs $  
e0 EJ[bG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F4Z0g*^x  
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。 ,/9|j*9H  
Mq$=zsj  
十一. phoenix (#k#0T kE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Pw{+7b$  
TUr}p aw_  
for_each(v.begin(), v.end(), aH~"hB^e  
( j]^]p; An  
do_ p(%x&*)f  
[ U"Oq85vY  
  cout << _1 <<   " , " 7]bq s"t  
] 0T;WN$W|  
.while_( -- _1), =h{2!Ah7 X  
cout << var( " \n " ) dI|/Xm>  
) z>~3*a9&  
); krU2S-  
|{Q,,<C  
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: .jw)e!<\N  
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 =Y0m;-1M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MvFXVCT#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +a;j>hh  
i|Wn*~yFOO  
4F?1,-X  
template < typename Cond, typename Actor > qZG >FC37  
class do_while [ Ma9  
  { ]W,g>91m  
Cond cd; ) |a5Qxz  
Actor act; Vy $\.2=  
public : ~Ji A  
template < typename T > _u; UU$~  
  struct result_1 HL]?CWtGP  
  { \Qn8"I83AV  
  typedef int result_type; P2kZi=0  
} ; MiRB*eA  
:QNEA3Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &$[{L)D  
Xqk$[ peS  
template < typename T > oGZ9@Y)(T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3-D!ZS&  
  { =%p{ " <  
  do B^{DCHu/  
    { sYzG_* )  
  act(t); @@QU"8q  
  } <[bDNe["?  
  while (cd(t)); I\_R& v  
  return   0 ; XA68H!I  
} YX(%jcj*  
} ; W%o){+,  
x4K5  
V<7Gd8rDMM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A 3l1$t#w  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 4w,}1uNEf  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 "yumc5kt  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 !p$V7pFu6  
下面就是产生这个functor的类: .IgQn|N  
jQhf)B  
PZs  
template < typename Actor > ?W(f%/B#  
class do_while_actor c=gUY~Rl  
  { EMo6$(  
Actor act; $O#h4L_  
public : kH'Cx^=c6h  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gE&f}M-  
Jz6PqU|=  
template < typename Cond > `}bUf epMJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g=.5*'Xlp  
} ; c/u;v69r  
lMP7o&  
F-6* BUqJ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?#'qY6 ^  
最后,是那个do_ j.K yPWO  
,\M'jV"S K  
t65!2G"<  
class do_while_invoker IO4 IaeM  
  { SO%5ts  
public : *VU Xw@  
template < typename Actor > fITml6mbE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Vswi /(  
  { _ :z~P<%s  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7]Egu D4  
} U6Qeode  
} do_; {2nXItso  
:A$6Y*s\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^$(|(N[;   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]k Pco4  
最后来说说怎么处理break和continue Dj|S  
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。 R8E<;^?j  
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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