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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GJuD :  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SWGa%6|  
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, w${=dW@K  
C/vLEpP{(/  
jlP7'xt1%  
,q HG1#^  
  class filler ).S<{zm7  
  { 9]w0zUOL6  
public : ^U?(g0<"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9M=K@a  
} ; c\'pA^m 6  
ri;M7rg`.{  
Zs{R O  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Tz-cN  
iQIw]*h^  
`;qZ$HH  
:&-}S>pC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :Ir:OD# o  
.:raeDrd  
T ?? aVe]c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *;d)'7<  
<`*P/V  
#]N9/Hij#g  
^k(eRs;K  
二. 战前分析 . R}y"O\  
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。 bLzuaNa'  
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 |K-lg rA  
y m{/0&7  
~b[4'm@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @(?4g-*E  
  /* --------------------------------------------- */ m wCnP8:K  
vector < int *> vp( 10 ); 8} k,!R[J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X&~Eo  
/* --------------------------------------------- */ <^_?hN8.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @]tGfr;le&  
/* --------------------------------------------- */ 15:@pq\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); TjK5UML  
  /* --------------------------------------------- */ 90ag!   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jq)|7_N  
/* --------------------------------------------- */ P0(~~z&%[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PZR%8 m}]u  
@R&D["!  
|Z^g\l.j{  
` W>B8  
看了之后,我们可以思考一些问题: E|;5Z*  
1._1, _2是什么? &RrQ()<as  
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。 5O W(] y|  
2._1 = 1是在做什么? tQaCNS$=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 piotd,  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 hF7mJ\  
PcHFj+:  
wT= hO+  
三. 动工 B[B<U~I}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;j>d"i36&  
cgeS)C7  
mRY6[*u  
uW9M&"C~  
template < typename T > 4Z9 3 g {  
class assignment mVAm^JK  
  { J\$l3i/I  
T value; R<HZC;x  
public : [5*-V^m2  
assignment( const T & v) : value(v) {} UjOhaj "h  
template < typename T2 > |I5?5 J\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *m@w^In^  
} ; 786_QV  
}t3FAy(%  
WbWW=(N'd  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 MxEAs}MDv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %=8(B.I!  
J8BT%  
:_a]T-GL  
1 " 7#|=1/  
  class holder cu?(P ;mQi  
  { tB=D&L3  
public : N pND/  
template < typename T > Sw@,<4S  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &E riskI  
  { sg"D;b:X  
  return assignment < T > (t); Zt2@?w;  
} 9Pp|d"6]y  
} ; ]N"F?3J 8  
X7d.Ie  
fP1OH&Ar  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: sVdK^|j  
?EQ^n3U$  
  static holder _1; 3e6Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q;zf|'&*7C  
tq:tY}:4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %=4ak]As  
而不用手动写一个函数对象。 9r+O!kF(  
q+n1~AT  
UdW(\%  
y*b.eO  
四. 问题分析 dX@A%6#?  
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。 {Y:ZY+  
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。 .7gE^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Qb't*2c%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r82o[+$u0K  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 o $`kpr  
UnWGMo?JEi  
五. 问题1:一致性 _d| 62VS  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 1 j^c  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -A%?T"  
H'GYJ ?U"  
struct holder km\ld&d]$  
  { .e2A*9,  
  // %;\G@q_p{  
  template < typename T > `$sY^EX  
T &   operator ()( const T & r) const 1H4Zgh U  
  { /3[ 9{r  
  return (T & )r; 42>m,fb2[  
} iqednk%  
} ; ^_KD&%M6  
bxdXZB n  
这样的话assignment也必须相应改动: iE^a%|?}  
V}|v!h[O8  
template < typename Left, typename Right > zYG,x*IH  
class assignment "8muMa8Q%  
  { 3[=`uO0\7  
Left l; aR)en{W  
Right r; V9E6W*IE  
public : H[7cA9FI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x:?a;muf  
template < typename T2 > '#N5i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #jLaIXms  
} ; ?S&w0}R  
sVZZp  
同时,holder的operator=也需要改动: ljJz#+H2_  
/"Yx@n  
template < typename T > TA0D{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const lg onR  
  { Rz zFhU#r  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9S1Ti6A  
} ?YO =J  
%]<RRH.w  
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[D7}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3IK(f .  
%7]XW2u  
return l(rhs) = r; .b#9q6F-/  
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。 2b#(X'ob  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wVp4c?s  
(}C^_q:7d  
template < typename Tp > $,;S\JmWP  
class constant_t '>e79f-O)  
  { P*SCHe'  
  const Tp t; (H8C\%g:  
public : >nhE%:X>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <4Q12:  
template < typename T > !b7'>b'J<1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k%l_N)38  
  { =F'M~3M   
  return t; f#v#)Gp+  
} Jh\: X<q  
} ; j6e}7  
7rdw`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {x[;5TM  
下面就可以修改holder的operator=了 X7H'Uk9:  
`8Jq~u6_Z  
template < typename T > kG$E tE#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '(*&Ax  
  { AbF(MK=i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); om}/f`  
} Zlk,])9Q  
5c]}G.NV  
同时也要修改assignment的operator() /^'Bgnez  
MyH[vE^b  
template < typename T2 > Q sg/ V]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5 o#<`_=J  
现在代码看起来就很一致了。 {Z#e{~m#  
>I4p9y(u  
六. 问题2:链式操作 ^XBzZ!h|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^Ti_<<X  
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。 -^iUVO`z  
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。 $Ns,ts(ng  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 rBD(2M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2$ |]Vj*Zs  
3I"NI.>*  
template < typename T > *K(k Kph  
struct result_1 +}^|dkc  
  { W|25t)cJ8h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^sifEgG*d  
} ; Qz@IK:B}  
?< cM^$lI>  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: `/O`OrZ1K  
Tm)GC_  
template < typename T > OJP5k/U$  
struct   ref <b d1  
  { gB>imr#e&  
typedef T & reference; sno`=+|U]  
} ; ~)q g  
template < typename T > \ ]   
struct   ref < T &> 4M}|/?<Br  
  { +VCo$o  
typedef T & reference; r{\BbUnf)  
} ; uf)W-Er6~  
y=AsgJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -AjH}A[!  
oW 1"%i%  
template < typename T > ~x|aoozL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~:>AR` 9G  
  { #:J: YMv  
  return l(t) = r(t); *@_u4T7|{  
} {p`mfEE (  
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。 7]Al*)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e74zR6  
%K[daXw6E8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 :O $@shV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: J I<3\=:+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .,3Zj /  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 kE/`n],1U  
最后的布局是: 7J9l.cM3  
                Add Hm%g_Mt  
              /   \ DY9fF4[9a  
            Divide   5 :{LAVMG&^  
            /   \ 2fl4h<V  
          _1     3 &E bI Op  
似乎一切都解决了?不。 6M ^IwE  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Ji;SY{~kv  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ]3*P:$Rq  
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: ha*X6R  
~>V-*NT8  
template < typename Right > $<B +K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1O |V=K  
Right & rt) const |G(1[RNu  
  { 8-7dokg>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zv //K_  
} qM %O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 F4Zn5&.)  
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。 i+f7  
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。 UVB/vqGg  
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。 2-++i:, g  
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。 t|}O.u-&;~  
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? aG%kmS&fv  
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: 5m4DS:&  
!(Krf  
template < class Action > (;a B!(_  
class picker : public Action [,=d7*b(l  
  { _%Bz,C8  
public : Lf. 1>s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CSL#s^4T  
  // all the operator overloaded gv#4#]  
} ; Ia2(Km  
C.~ j'5N  
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。 $>*Yhz `  
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: rH&G<o&,  
aD9rp V  
template < typename Right > 79ckLd9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Sk:2+inU  
  { AoYaVlKG8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IdPn%)>6  
} "O*x' XhN  
|; $Bb866/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fN-Gk(Ic  
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。 -ynBi;nH  
1dFa@<5  
template < typename T >   struct picker_maker V<8K@/n@  
  { 62[8xn=(%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 740B\pc0  
} ; GWsd| kxU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {.st`n|xz  
  { H}Ucrv:  
typedef picker < T > result;  H;NbQ  
} ; fc@'9- pt  
$X \va?(  
下面总的结构就有了: ["y6b*;x  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 9#7J:PfZ<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 zB*euHIqZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L@RIZu>ZW+  
至此链式操作完美实现。 @o>EBZ7MS  
22 &'@C>  
.2.qR,"j  
七. 问题3 u-JpI-8h  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 #)s!}X^  
Fj1NN  
template < typename T1, typename T2 > h >-'-Hx+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |;+qld[4z  
  { a?F!,=F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PU1,DU  
} h[kU<mU"T  
x5}lgyt  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: )I`if(fG  
rn8cdM N  
template < typename T1, typename T2 > xzsdG?P  
struct result_2 IA4N@ijRxh  
  { .2W"w)$nuq  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mT @ nn,  
} ; d"E^SBO&  
0*8TS7.3  
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? C!+I>J{4f  
这个差事就留给了holder自己。 qmglb:"  
    #(KDjnP[  
Ooc\1lX  
template < int Order > tIc 7:th  
class holder; PT'MNH  
template <> >oGiIYq  
class holder < 1 > O^Q ,-=tA\  
  { |A\a4f 'G  
public : "?3`  
template < typename T > !E2W\chi  
  struct result_1 }rq9I"/L  
  { IXpc,l `  
  typedef T & result; jq-l5})h  
} ; eF~dQ4RZ  
template < typename T1, typename T2 > j+rG7z){K  
  struct result_2 r^0F"9eOL  
  { yVX8e I  
  typedef T1 & result; D:"{g|nW}  
} ; GIyF81KR 3  
template < typename T > ),(V6@Z?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /(hUfYm0  
  { iEm ?  
  return (T & )r; E5</h"1  
} u 8^{  
template < typename T1, typename T2 > SJ?cI!=x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O hVs#^  
  { CrC =A=e  
  return (T1 & )r1; dY(;]sxFr  
} Qkcjr]#^$  
} ; 7f3O  
6gH{ R$7L=  
template <> cl@g  
class holder < 2 > k^\pU\J  
  { k&/OU:7Y  
public : .uF[C{RnO  
template < typename T > nXy>7H[0  
  struct result_1 Q>Qibr  
  { "4o=,$E=  
  typedef T & result; ea'&xs#GK  
} ; H[ m <RaG8  
template < typename T1, typename T2 > P 43P]M2  
  struct result_2 0[Ht_qxb  
  { rx0~`cVV:  
  typedef T2 & result; -' g*^  
} ; a u7.4ln>Y  
template < typename T > piy`zc- yu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q%Yn;g|_  
  { up>c$jJ  
  return (T & )r;  asHxL!  
} :,B7-kBw  
template < typename T1, typename T2 > X] %itA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *v ?m6R=)h  
  { A A^{B  
  return (T2 & )r2; 2ZcKK8X;7  
} #|[ M?3  
} ; 6eFp8bANN#  
7 aV%=_  
<-'$~G j  
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> >。 lVOu)q@l7g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F$BbYf2i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1y#D?R=E  
i4JqT\q  
return l(i, j) = r(i, j); UT0){%2@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >P6BW  
VTy9_~q  
  return ( int & )i; kF(n!2"W  
  return ( int & )j; GZI`jS"lU  
最后执行i = j; vM:cWat  
可见,参数被正确的选择了。 Hso|e?Z  
I[)%,jd  
;OqB5qd  
A,  3bC  
L:XC  
八. 中期总结 n3A aZp[  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: }\J2?Et{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P3$Q&^?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 OnQdq^UB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .7K7h^*F  
`]Q:-h  
V"c 6Kdtd  
Z}$TKO*u  
)W/;=K  
Pj}6 6.  
九. 简化 VD_$$Gn*q  
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。 -py@DzK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FEVEp  
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: PDs@?nz,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $Y69@s%f  
  +-*/&|^等 QQWadVQo  
2. 返回引用。 pe^u$YE  
  =,各种复合赋值等 ULMu19>  
3. 返回固定类型。 I f\fLhM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6DH~dL_",%  
4. 原样返回。 ggJO:$?$L  
  operator, *S2ypzwRZ,  
5. 返回解引用的类型。 O,Cb"{qH8  
  operator*(单目) 9eH$XYy  
6. 返回地址。 u~A6bK*  
  operator&(单目) ,l<6GB2\  
7. 下表访问返回类型。 'Lu__NfN  
  operator[] '7XIhN9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z`:lcF{V  
  operator<<和operator>> (J z1vEEV  
`@nl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Q ]}Hd-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Lhqz\o  
)wT-8o  
template < typename Left > :j+ ZI3@  
struct value_return @`gk|W3  
  { h5(4*$%  
template < typename T > Hy^N!rBxfO  
  struct result_1 8ji_#og  
  { y3fGWa*7e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U&?v:&c#&n  
} ; w@{=nD4p  
'FDef#P<  
template < typename T1, typename T2 > =weSyZ1~  
  struct result_2 @)fd}tV  
  { ouuuc9x]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J:Qa5MTWp  
} ; Z'\h  
} ; 8P|D13- Q  
DAXX;4  
e J6$-r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =>_\fNy  
Q\ 0cvmU  
下面我们来剥离functor中的operator() #3gp6*R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1,% R;7J=g  
{GQ^fu;q  
return l(t) op r(t) INJEsz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cLLbZ=`  
return op l(t) iv4H#rJ  
return op l(t1, t2) `hQ5VJo  
return l(t) op Fvbh\m ~  
return l(t1, t2) op 4rLL[??  
return l(t)[r(t)] ]@phF _  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] sG F aL  
]x(!&y:h  
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: {0WHn.,2Y  
单目: return f(l(t), r(t)); $42{HFGq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~XO Ts  
双目: return f(l(t)); xCc[#0R{  
return f(l(t1, t2)); fTK3,s1=  
下面就是f的实现,以operator/为例 vkri+:S3  
Zcx`SC-0  
struct meta_divide e]zBf;9 J  
  { C$XU%5qi  
template < typename T1, typename T2 > PamO8^!G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 67Th;h*sh  
  { OWg(#pZk  
  return t1 / t2; QC}CRkp  
} ZZzMO6US0  
} ; pC@{DW;V6R  
{#@W)4)cA  
这个工作可以让宏来做: "i[@P)  
vVFy*#I#_[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +l<5#pazx  
template < typename T1, typename T2 > \ [q8 P~l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )QU  
以后可以直接用 ! t?iXZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :% ,:"  
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 8|l\E VV6  
(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。。。) L?mrba y  
JehrDC2N  
klT@cO-9  
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 HMh"}I2n  
.uMn0PE   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o<pf#tifv  
class unary_op : public Rettype  +|n*b  
  { JR@`2YP-  
    Left l; hG12ZZD  
public : EVsC >rz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G}b]w~ML ~  
#Y a4ps_  
template < typename T > ix)M`F%P3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $QN"w L||  
      { wsI`fO^A8  
      return FuncType::execute(l(t)); \o*5  
    } b*c*r dTx  
s %j_H  
    template < typename T1, typename T2 > .6+Z^,3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z`ID+  
      { (MxQ+D\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P3+5?.p.  
    } R{<kW9!  
} ; Q ayPo]O  
8]/bK5`  
v3~?;f,l  
同样还可以申明一个binary_op hKL4cpK4  
f!Y?S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5YE'L.  
class binary_op : public Rettype DgId_\Ze  
  { sBvzAVBL  
    Left l; `{3<{wgw  
Right r; CQF:Rnb  
public : x[ ~b2o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u8&Z!p\  
4xjPiHd<  
template < typename T > {Aw#?#GPW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iT3BF"ZqBO  
      { /R]U}o^/(%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CkOz  
    } c|e~BQdRw  
[%y';`( x  
    template < typename T1, typename T2 > [1g8*j~L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zy/@ WFPE  
      { a*lh)l<KV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i [7\[  
    } ^}/PGG\~r  
} ; le|~BG hL  
89pEfl j2  
%g{X?  
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 h7G"G"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 V_ :1EBzz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4;e5H_}Oo  
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。 p& y<I6a,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! x kx^%3dV  
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。。。 81? hY4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nLbFg0?+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) h \fjBDU^  
下面是修改过的unary_op ^ Edfv5  
X5zDpi|Dq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +rd|A|hRq  
class unary_op vyNxT*,[K  
  { kbX8$xTM  
Left l; }7|1  
  Yb|c\[ %  
public : 2b}t,&bv?  
Hq'`8f8N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PxWT1 !  
e24WW^S  
template < typename T > o[Q MTP  
  struct result_1 XKj|f`  
  { ]#)()6)2v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q 3hKk$Y  
} ; I667Gz$j5  
kJ'!r  
template < typename T1, typename T2 > :;t:H] f  
  struct result_2 0gW"i&7c  
  { q6McGHT  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &N2N6&Ta/  
} ; ;#g"(  
U6glp@s  
template < typename T1, typename T2 > UdT *E: 6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %a>&5V  
  { Si2k"<5 U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \tf <B\oa  
} !`Fxa4i>  
>K_(J/&p  
template < typename T > [_R~%Yh+'E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,k +IPkN+  
  { CpUk Cgg  
  return OpClass::execute(lt(t)); [\^ n=  
} 8g@<d ^8@  
<GS^  
} ; q(  
1-8mFIK  
dP9qSwTa  
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 b6 cBg  
好啦,现在才真正完美了。 d~9A+m3b_  
现在在picker里面就可以这么添加了: I&D5;8  
,?J!  
template < typename Right > \j@OZ   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $t$ShT)  
  { 'F+C4QAq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [<lHCQXJ/  
} 5V?& 8GTe  
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。 {% rA1g  
;v}GJ<3  
j$M h + 5  
q}i]'7  
F|S Xn\  
十. bind dPW#C5dm  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 tqz3zIQ  
先来分析一下一段例子 3+)J @(a  
3 ]5^r}  
#3i3G(mQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} H[6:_**?o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]~Rho_mq#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 JrJo|0Q  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 k KaE=H-x  
我们来写个简单的。 Vh'P&W?[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F%@A6'c  
对于函数对象类的版本: E-T)*`e  
u4t7Ie*Q  
template < typename Func > kYzIp  
struct functor_trait )X1{  
  { !EvAB+`jLI  
typedef typename Func::result_type result_type; !y\'EW3|G  
} ; 4`4kfiS$  
对于无参数函数的版本: Tm~" IB*  
\o z#l'z  
template < typename Ret > -R|,9o^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6hno)kd{=  
  { H`*LBqDk  
typedef Ret result_type; EEEh~6?-e  
} ; =2`[&  
对于单参数函数的版本: vNyf64)  
D>`xzt'.6  
template < typename Ret, typename V1 > R[zpD%CI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $.Qkb@}  
  { ]&o$b]  
typedef Ret result_type; ;;!yC  
} ; NxkGOAOE  
对于双参数函数的版本: ..IfP@  
V pE*(i$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~ 8PZ5;g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > h=W:^@G  
  { %:M ^4~dc  
typedef Ret result_type; ${<%" hR$  
} ; W =D4r  
等等。。。 6|gCuT4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W\>fh&!)  
Cz9xZA{[M  
template < typename Func > ,kyJAju>  
struct func_return $jjfC  
  { 5VfyU8)7X  
template < typename T >  `xKp%9  
  struct result_1 Z_LFIz*c  
  { R}-(cc%5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^PDJ0k/u1  
} ; ?k+xSV  
"H=6j)Cb  
template < typename T1, typename T2 > Jz\%%C  
  struct result_2 '*Z1tDFS  
  { h\$$JeSV]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -z ID x  
} ; @bi}W`  
} ; Y[ j6u\y  
 Fe#  1  
4n#M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z&G+bdA>,  
P9/q|>F  
template < typename Func, typename aPicker > >1.X*gi?-  
class binder_1 )Oq|amvC  
  { OyStqi  
Func fn; )\1QJ$-M&  
aPicker pk; KKb,d0T[  
public : u0}vWkn\4  
L 8c0lx}Nn  
template < typename T > 4(#'_jS  
  struct result_1 ] vz%iv_  
  { a1g,@0s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZFi ee|,q  
} ; ](Xb _xMf  
%@<8<6&q  
template < typename T1, typename T2 > fnpYT:%fG  
  struct result_2 Y@NNrGDkT*  
  { \e:7)R2<!x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m~w[~flgZ  
} ; A9[ F  
R#s )r  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E7WK (  
>Ifr [  
template < typename T > [xbSYu,&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bm:98? [  
  { 3RigzT3  
  return fn(pk(t)); 59 h]UX=  
} 5u,{6  
template < typename T1, typename T2 > 1;JEc9# h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l94b^W}1)W  
  { 1ufp qqk  
  return fn(pk(t1, t2)); J9..P&c\  
} ISzqEi  
} ; $6#CqWhI  
L,HhbTRca  
`A,-@`p  
一目了然不是么? #{6{TFx\  
最后实现bind t DO=P c  
<h!_>:2L  
=R^%(Py  
template < typename Func, typename aPicker > O24m;oHM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 99]R$eT8  
  { 'HO$C, 1]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kF3k7,.8&  
} kc2 PoJ  
Lt2u,9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kT|dUw9G  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 \9.bt:k@OT  
ru'F6?d  
十一. phoenix 9-sw!tKx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gx-2v|pZ  
AL[KpY  
for_each(v.begin(), v.end(), Tg7an&#  
( FX;QG94!  
do_ O 5!7'RZ  
[ goLL;AL  
  cout << _1 <<   " , " 3_C|z,\:  
] pXtl 6K%  
.while_( -- _1), ^Xz@`_I  
cout << var( " \n " ) ?#Ge.D~u  
) x" 7H5<  
); |a8iZ9/D6  
B=U 3  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: y3vdUauOn  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor dR K?~1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 bes<qy  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4M^= nae  
oxr#7Ei0d  
yyR0]NzYUD  
template < typename Cond, typename Actor > pk>^?MO  
class do_while IWk4&yHUAu  
  { QER?i;-wb  
Cond cd; H h4WMZJG  
Actor act; at@G/?  
public : *$#W]bO  
template < typename T > <g-9T-Ky  
  struct result_1 .Q<>-3\K  
  { "x%Htq@  
  typedef int result_type; nz%DM<0$  
} ; %J#YM'g  
G3C~x.(f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "RedK '7g  
/9 3M*b  
template < typename T > ;:iY)}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8bxfj<O,  
  { -Mi p,EO  
  do P=qa::A  
    { >3ZFzh&OYQ  
  act(t); f}6s Q5  
  } o5d%w-'  
  while (cd(t)); tE.FrZS  
  return   0 ; G `+T+  
} A4Rug\p]  
} ; #HYr0Tw6`  
2{D{sa  
85>05 ?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .GbX]?dN  
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。 57aXQ8u{  
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。 88Ey12$  
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。 6e(Qwt  
下面就是产生这个functor的类: 8<5]\X  
rW<KKGsRWQ  
) g0%{dfJ  
template < typename Actor > Y$o< 6[7  
class do_while_actor z__EYh  
  { 4Xgg%@C  
Actor act; >1s* at/h  
public : >/{@C  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9K.Vb1&  
LI'6R=  
template < typename Cond > :v0U|\j8/V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 16w|O |^<  
} ; ,k.3|aZE  
B{/R: Hm  
8Pfb~&X^Ws  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Y5f1lUT  
最后,是那个do_ Q}`0W[a ~  
@>u}eB>Kn  
,NOsFO-`<  
class do_while_invoker ~Io7]  
  { j_/>A=OD  
public : vN Vox0V  
template < typename Actor > ?fiIwF)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =MSr/O2  
  { z-BXd  
  return do_while_actor < Actor > (act); $:BKzHmg  
} l~1Oef#y  
} do_; &]g}u5J!=  
-O1>|y2rU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? au N6prGe  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =FlDb 5t{  
最后来说说怎么处理break和continue Z|%_&M  
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。 r~E=4oB7  
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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