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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [<wpH0lNoy  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 UsdMCJ&G  
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, 5eM{>qr}  
nL]eGC  
rrG}; A  
&<- S-e  
  class filler UUGX@  
  { FgMQ=O2  
public : bicbCC6kC  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'oUTY *  
} ; I |"'  
bR?xz-g%<3  
f @Vd'k<  
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: n8i: /ypB  
 *qFl&*h}  
#S[Y}-]T  
4hkyq>c}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 02-% B~oP  
j_z@VT}y  
E,Xl8rC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S.pXo'}  
}-Jo9dNs  
B) dG:~  
; FHnu|  
二. 战前分析 0#~k)>(7lR  
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。 ;(Az   
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 Y3SV6""y/  
28 zZ3|Z3  
#];ulDq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A f}o/g  
  /* --------------------------------------------- */ ^4et; F%  
vector < int *> vp( 10 ); ]&tcocq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $"?$r  
/* --------------------------------------------- */ (U\D7ItMG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .0MY$0s  
/* --------------------------------------------- */ pdjRakN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [I7=]X  
  /* --------------------------------------------- */ (B03f$8}*_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); E H|L1g  
/* --------------------------------------------- */ s}bLA>~Ta  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $"MGu^0;1  
QvJ29  
xE!b)@>S  
 SWyJ`  
看了之后,我们可以思考一些问题: e7plL^^`  
1._1, _2是什么? pwV~[+SS_  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 D Q c pIV  
2._1 = 1是在做什么? MooxT7  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 D$E#:[  
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。 FU;a { irB  
7\gu; [n  
o'8%5 M@  
三. 动工 }rF4M1+B\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bH!_0+$P  
^oNcZK>  
OjrZ6  
i`?yi-R&  
template < typename T > >:BgatyPH  
class assignment xc7Rrh]}  
  { '}-QZ$|*  
T value; 9Q\RCl_1  
public : F)@zo/u5L  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;Eh"]V,e  
template < typename T2 > VKg9^%#b`[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } FtlJ3fB@  
} ; b;NVvc(  
LLbI}:  
_rz\[{)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mP?}h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )}Cf6 m}  
yw1Xxwc  
'$5d6?BC`3  
}g:'K  
  class holder XXeDOrb  
  { +]0hSpZ"p  
public : }9FWtXAU^1  
template < typename T > L@f&71  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ] v:"    
  { VFm)!'=I  
  return assignment < T > (t); K cW 5  
} qac:"z'9  
} ; r$Ik* R  
$4og{  
^s$U n6v[  
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: S"`{ JCW$  
L=P8;Gj)  
  static holder _1; dCLNZq h6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %/ :&L+q  
Ds{bYK_y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?v'CuWS  
而不用手动写一个函数对象。 735l&(3A\  
LvU/,.$  
3Q2NiYg3  
5glEV`.je  
四. 问题分析 ch0cFF^]  
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。 f lt'~fe  
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。 4ywtE}mp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ZT`" {#L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dF|R`Pa2ML  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1`l(H4  
3_T'0x\FP  
五. 问题1:一致性 u=E &jL5U  
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?| Ec}9R3 m  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #MbY+[Y@v  
#jO2Zu2`}  
struct holder iTF%}(  
  { yA7O<p+  
  // \Rha7O  
  template < typename T > llCE}Vdh  
T &   operator ()( const T & r) const (&, E}{p9  
  { i.7$~}  
  return (T & )r; z`D|O|#q  
} >)mF'w  
} ; {}=5uU2Tu  
^9YS dFH/  
这样的话assignment也必须相应改动: <,H/7Ba  
!#E-p?O.  
template < typename Left, typename Right > A>(EM}\,  
class assignment T~4HeEG>uH  
  { QD1&"T<.d.  
Left l; IWwOP{ <ZQ  
Right r; C[;7i!Dv  
public : F>E_d<m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {xP-p"?p  
template < typename T2 > =c]We:I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i?)bF!J  
} ; T>&dPVmG,  
u!fZ>kS  
同时,holder的operator=也需要改动: !A14\  
- 8jlh  
template < typename T > vi[~Qt  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B =DV!oUg  
  { .dvs&+I  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )5Cqyp~P  
} >z,Y%A  
&?gcnMg$,J  
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/2L9Lcv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Eok8+7g0&  
#}8VUbJ  
return l(rhs) = r; =CL,+  
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。 psS^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w2U]RI\?2  
<Zh\6*3:ab  
template < typename Tp > ]*0t?'go'  
class constant_t 9>_VU"T  
  { ,3)JZM  
  const Tp t; f,BJb+0  
public : ]HRHF'4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #X6=`Xe#  
template < typename T > m5hu;>gt  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;zWiPnX}  
  { 2"o <>d  
  return t; HhzPKd  
} j",*&sy  
} ; <&4~Z! O  
3[~LmA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h[ C XH"  
下面就可以修改holder的operator=了 Aiqb*v$  
]0{,P !  
template < typename T > =E~_F>SD  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'n?"f|G  
  { w}29#F\]R  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HS1{4/  
} kC'm |Y@T  
jank<Q&w  
同时也要修改assignment的operator() j\.e6&5%SS  
N0ZD+  
template < typename T2 > :rvBx"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /&!o]fU1C  
现在代码看起来就很一致了。 TNcMrbWA  
9s*UJIL  
六. 问题2:链式操作 I."s&]FZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #EH\Q%  
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。 TI8E W  
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。 0bGQO&s [  
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。 ![Vrbe P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2J` LZS  
[c99m:*+  
template < typename T > sr:hR Q27  
struct result_1 rj<-sfs  
  { >waA\C}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *Ym+xu_5  
} ; ?1X7jn`,+  
>.REg[P  
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:  uHTm  
gOaK7A  
template < typename T >  7re4mrC  
struct   ref 8#Y_]Z?)  
  { d~b @F&mf  
typedef T & reference; 5%DHF-W)  
} ; +H!aE}  
template < typename T > ASNo6dP 7  
struct   ref < T &> >DW%i\k1V~  
  { <*p  
typedef T & reference; H#bu3*'  
} ; F+V[`w*k  
BkDq9>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CTc#*LJx>j  
t1aKq)?  
template < typename T > ay=f1<a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #;'*W$Wk2  
  { ck8Qs08  
  return l(t) = r(t); y!\q ', F  
} qmnW  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 , w_C~XN$t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1rh2!4)7  
cP0(Q+i7  
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 iM]&ryGB#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2{L[D9c/6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 QmsS,Zljo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /j(<rz"j  
最后的布局是: w1= f\  
                Add QO|jdlg  
              /   \ 4{" v  
            Divide   5 C7Hgzc|U  
            /   \ XJ3aaMh"  
          _1     3 hrbeTtqi  
似乎一切都解决了?不。 3d_g@x#9  
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。 ) KYU[  
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。 6x8lnXtA  
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: qp]s VY  
@Lm(bW  
template < typename Right > Uz7V2r%]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;S+"z;$m  
Right & rt) const FFf ~Vmw  
  { d,t'e?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }cg 1CT5  
} Zb~G&. 2g  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Zg >!5{T  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 g^:7mG6C  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Zor Q2>  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 vu/P"?F  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 LeMo")dk\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? _Tma1 ~Gq  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 0O?!fd n  
R"QWap}  
template < class Action > f<@`{oP@  
class picker : public Action <P c;8[  
  { mmEe@-lE  
public : ^^gV@fz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0ac'<;9]zP  
  // all the operator overloaded X!]p8Q y  
} ; ybgw#jv=  
?w@KF%D  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 jiLt *>I  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Oxh . &  
!p4FK]B/u  
template < typename Right > [JVUa2Sm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "J3n_3+  
  { "ODs.m oq  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RSf*[2  
} l' a<k"  
n UD;y}}n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > g U v`G  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 HQ3kxOT  
+*$@ K'VL  
template < typename T >   struct picker_maker rcjj( C  
  { $C6O<A  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]N1gzHaS  
} ; >2< Jb!f&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0bR})}a+Yg  
  { :FI 4GR*?  
typedef picker < T > result; c(!{_+q"  
} ; 5E\&O%W"  
ro@`S:  
下面总的结构就有了: 'FGf#l<  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 8x<; AL|`  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 |'12Kv]#Xa  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +?bOGUik  
至此链式操作完美实现。 VXu1Y xY  
=tfS@o/n  
`T$CUlt6  
七. 问题3 [Ma d~;  
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。 3 e<sNU?  
Vu1X@@z  
template < typename T1, typename T2 > wqf^n-Ze  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sVT\e*4m}  
  { Kj*:G!r0.:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %%k`+nK~  
} o2NU~Ub  
E3o J;E  
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: LXcH<)  
E.OL_\  
template < typename T1, typename T2 > \BxE0GGky  
struct result_2 v8o{3wJ  
  { %NfbgJcL_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; swT/ tesj  
} ; C<\O;-nHH  
0%<x>O  
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? %$I@7Es>  
这个差事就留给了holder自己。 i.*Utm`1"e  
    qUF}rl S=r  
GOhGSV#  
template < int Order > NhA_dskvo  
class holder; 3_+$x 4%  
template <> [#6Eax,j  
class holder < 1 > Ym "Nj  
  { X'h J&-[P  
public : K~Hp%.  
template < typename T > @-Js)zcl q  
  struct result_1 <hbxerg  
  { MUU9IMFJ  
  typedef T & result; RzLbPSTQ  
} ; Ok&u4'<  
template < typename T1, typename T2 > w6[uM%fHG  
  struct result_2 `l8^n0-  
  { Upkw.`D`  
  typedef T1 & result; jB!Q8#&Q  
} ; Z &R{jQ,  
template < typename T > ;.P9t`*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]za1=~[  
  { +gQoYlso  
  return (T & )r; mOvwdRKn  
} l~V^  
template < typename T1, typename T2 > F2$Z4%x#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }^ j"@{~  
  { L z'05j3!  
  return (T1 & )r1; 2,O;<9au<  
} Lg[_9 `\  
} ; h tn?iLq  
]OKs 65  
template <> RwC1C(ZP  
class holder < 2 > #(G#O1+  
  { e8"?Qm7 J  
public : GY%48}7  
template < typename T > .oFkx*Ln  
  struct result_1 >>C(y?g  
  { HO(9 )sK  
  typedef T & result; U^$o< 2  
} ; *@2?_b}A ^  
template < typename T1, typename T2 > Z@I.socA  
  struct result_2 k6vY/)-S  
  { v&GBu  
  typedef T2 & result; r!vSYgee  
} ; `kd P)lI `  
template < typename T > 3tlA! e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7#BpGQJQ  
  { hw [G  
  return (T & )r; K2glkGK  
} UlN+  
template < typename T1, typename T2 > D20n'>ddg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E|jbbCZy2  
  {  v NJ!d  
  return (T2 & )r2; Z?^~f}+  
} OJL?[<I  
} ; /M;A)z  
MR@*09zP(?  
{-( B  
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> >。 =gb.%a{R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ol9'ZB|R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wtDy-H n  
C1@6 r%YD  
return l(i, j) = r(i, j); <-:gaA`KM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |3?qL  
O)qedy*&  
  return ( int & )i; 'K=n}}&:  
  return ( int & )j; \)?[1b&[_  
最后执行i = j; \?_eQKiZ3  
可见,参数被正确的选择了。 H *gF>1  
G#&R/Tc5N  
G:e 9}  
0N~AQu  
gZ*8F|sg  
八. 中期总结 Jm|eZDp  
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: Ub8|x]ix  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 DV(^h$1_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Gmi w(T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -$#'  
9:!<=rk  
P7;=rSW  
m 4Vh R_  
(q!tI* }  
|7V:~MTkk&  
九. 简化 ]C =+  
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。 &xlz80%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *OT6)]|k  
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: p2;-*D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j"aimjqd3  
  +-*/&|^等 ei>8{v&g  
2. 返回引用。 h5-<2B|  
  =,各种复合赋值等 tc%?{W\  
3. 返回固定类型。 *5bKJgwJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c[4  H  
4. 原样返回。 !Qu)JR  
  operator, /XG4O  
5. 返回解引用的类型。 iD)R*vnAi  
  operator*(单目) ^@'LF T)  
6. 返回地址。 e 'I13)  
  operator&(单目) x(nWyVB  
7. 下表访问返回类型。 w1-/U+0o  
  operator[] -,t2D/xK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Q Fv"!Ql  
  operator<<和operator>> }%B^Vl%ZZ  
~G!>2 +L  
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。 F^Yt\V~T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ewYZ} "o  
T/#$44ub  
template < typename Left > HF9d~7R  
struct value_return ;Zb+WGyj  
  { Y3+GBqP  
template < typename T > jrGVC2*rD  
  struct result_1 )E<<  
  { 1>$ fLbmkI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |0vV?f$  
} ; UwuDs2 t  
_VFxzM9f  
template < typename T1, typename T2 > #\kYGr-G)  
  struct result_2 %Y"@VcN  
  { [:geDk9O#'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Tti]H9g_  
} ; N'nI ^=  
} ; =FkU: q$  
$*ujX,}xG  
zT[[WY4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :^+ aJ]  
K8{Ub  
下面我们来剥离functor中的operator() F2yc&mXyk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |kL^k{=zV  
^Jb=&u$  
return l(t) op r(t) wXv\[z L`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Hn%n>Bnl  
return op l(t) ?:(BkY,K5  
return op l(t1, t2) PSX-b)wb  
return l(t) op t&+f:)n  
return l(t1, t2) op "oX@Z^  
return l(t)[r(t)] / lh3.\|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5UE5;yo  
kK2x';21  
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: &u-H/C U%  
单目: return f(l(t), r(t)); JHpaDy*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T!.6@g`x>  
双目: return f(l(t)); R=jIVw'  
return f(l(t1, t2)); ">QNiR!  
下面就是f的实现,以operator/为例 yDBS : \  
#<20vdc  
struct meta_divide H-GlCVq~  
  { X kZ82w#b  
template < typename T1, typename T2 > @G  0k+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) RI_:~^nO{r  
  { |EuWzhNAO  
  return t1 / t2; R8a4F^{*  
} ]2kgG*^n"  
} ; l][{ #>V  
.l$'%AG:~  
这个工作可以让宏来做: dALJlRo"  
$gm`}3C<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %zx=rn(K  
template < typename T1, typename T2 > \ rWKc,A[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Zi47)8  
以后可以直接用 = 8F/]8_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @[M5$,"  
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 &]gw[ `  
(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。。。) v=15pW  
(;2J}XQvO~  
{64od0:T  
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 /an$4?":~  
2 fp\s5%J}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GQXN1R   
class unary_op : public Rettype f.ku v"  
  { FCv3ZF?K  
    Left l; X(F 2 5  
public : Wu]D pe  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]*a3J45  
(Hqy^EOZ  
template < typename T > Gp.+&\vi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;C=C`$Q  
      { tZR%s  
      return FuncType::execute(l(t)); 5/<?Y&x  
    } vzVXRX  
zj.;O#hW  
    template < typename T1, typename T2 > >]?!c5=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c`w YQUg(  
      { swv 1>52{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M&Aeh8>uX  
    } 9$7tB  
} ; %dMq'j  
y21zaQ  
.du FMJl  
同样还可以申明一个binary_op 5}FPqyK"  
D6 B(6 5Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I%]L  
class binary_op : public Rettype )0Av:eF-+  
  { 2Uf]qQ1  
    Left l; a>jiq8d]4  
Right r; Y#Pl)sRr  
public : ndEW$?W,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1PLxc)LsG  
< &[=,R0 @  
template < typename T > FZTBvdUYp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _]W {)=ap  
      { dx{ZG'@aH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :=u Ku'~  
    } c}K>#{YeB  
R(Y4nw+Y-  
    template < typename T1, typename T2 > Jybx'vZj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >(Mu9ie*`  
      { bgs2~50  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ym~*5|  
    } KF&1Y>t=  
} ; .iFd  
|7XV! D!\g  
DuJbWtA  
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 ,&$w*D%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nzI}w7>VU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _l}"gUtiw  
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。 cX'&J_T+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c%,~1l  
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。。。 *G)=6\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jFYv4!\ju  
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) ^DZ(T+q,  
下面是修改过的unary_op #?h#R5:0  
,<]X0;~oB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z>HeM Mei  
class unary_op N- E)b  
  { Dg]( ?^  
Left l; %j9'HtjEa  
  <a_Q1 l  
public : Bd8,~8  
oW]~\vp^0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^3*k6h [(  
,1+AfI  
template < typename T > :Z0m "  
  struct result_1 S`ms[^-q*  
  { &y-(UOqbkP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q)oO*CnM!-  
} ; tm27J8wPzV  
67zCil  
template < typename T1, typename T2 > !Oj]. WQ  
  struct result_2 F.:B_t  
  { `8$gaA*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kqJ \kd  
} ; kae &,'@JF  
{MK.jw9/  
template < typename T1, typename T2 > 4f+R}Ee7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G?\\k[#,&  
  { ]AjDe]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ar@" K!TS  
} 5[\mwUA  
6`$HBX%.K  
template < typename T > C^>txui8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f"emH  
  { -:w+`x?XaB  
  return OpClass::execute(lt(t)); sYlA{Z"  
} AN ;SRl  
.H,v7L,~88  
} ; uzA"+cV5  
U2  0@B`<  
96Kv!  
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 MpZ #  
好啦,现在才真正完美了。 l*;Isz:  
现在在picker里面就可以这么添加了: V@6,\1#`|  
:sD/IM",},  
template < typename Right > hiKgV|ZD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A1`y_ Aj  
  { =<nx [J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7VWq8FH`  
} 5c*kgj:x  
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。 8I o--Ew3  
WVPnyVDc  
 XI+m  
WJ)( *1  
E3X6-J|  
十. bind rv/O^aL`Y  
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。 KrwG><+j  
先来分析一下一段例子 ;[ UGEi  
pJ*x[y  
@"[xX}xK;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >cm*_26;I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %J`cYn#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a#i;*J  
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。 ":t'} Eg=6  
我们来写个简单的。 &m@~R|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1&_9 3  
对于函数对象类的版本: E3bS Q  
t#pF.!9=  
template < typename Func > x[]}Jf{t  
struct functor_trait (+Ia:D  
  { D@5Ud)_  
typedef typename Func::result_type result_type; Er; @nOyD  
} ; h*J=F0KM  
对于无参数函数的版本: hdZ{8 rP  
D,FX&{TYU  
template < typename Ret > {<f_,Nlc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S%ULGX:@ga  
  { ESdjDg$[u  
typedef Ret result_type; .GG6wL<$?  
} ; )m . KV5K!  
对于单参数函数的版本: .qBL.b_`  
E .2b@  
template < typename Ret, typename V1 > /:-8 ,`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > YKF5|;}  
  { H=2sT+Sp  
typedef Ret result_type; gJYB)LjH"  
} ; Y](kMNUSg  
对于双参数函数的版本: B J,U,!  
2%0J/]n\A"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > j. 1@{H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ` drds  
  { p$r=jF&  
typedef Ret result_type; ~";GH20  
} ; m0XdIC]s  
等等。。。 cuenDw=eC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $]eU'!2)  
^HpUbZpat)  
template < typename Func > xO2e>[W  
struct func_return <=m@Sg{o  
  { ySyA!Z  
template < typename T > @=@7Uu-  
  struct result_1 a`]Dmw8@  
  { U&DD+4+28:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yb)!jLnH  
} ; tqdw y.  
]w2nVC 3  
template < typename T1, typename T2 > 4`(b(DL]  
  struct result_2 fQZ,kl  
  { yk1.fxik'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AcF6p)@_  
} ; N7/eF9  
} ; 1A>>#M=A  
Y", :u@R  
$LxfdSa  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;MD6iBD  
GEJEhwO;H  
template < typename Func, typename aPicker > eBw6k09C+  
class binder_1 QFn .<@  
  { R $vo  
Func fn; p#['CqP8  
aPicker pk; F(j vdq  
public : }= )  
zCOzBL/1q  
template < typename T > g\%vkK&I  
  struct result_1 nP9zTa  
  { ,MH9e!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9 U6cM-p?  
} ; ]xO`c  
+Usy  
template < typename T1, typename T2 > nJEm&"AI  
  struct result_2 JA .J~3  
  { v;!f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z_Tu* F  
} ; "?_r?~sJx  
-ti nL(?3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Aqi9@BH  
~_XJ v  
template < typename T > }E?{M~"<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K,pQ11J  
  { y'gIx*6B@  
  return fn(pk(t)); xMck A<E  
} 9rO,h|L   
template < typename T1, typename T2 > DB1F _!9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 37j-FLbW  
  { 4d\1W?i-  
  return fn(pk(t1, t2)); :%&~/@B  
} 'IR2H{Q  
} ; :i;iSrKy  
)ad-p.Hus  
t)O8ON  
一目了然不是么? s\7]"3:wD  
最后实现bind UOi[#L@N  
y81B3`@  
zUw=e}?:  
template < typename Func, typename aPicker > e MX?x7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "oZ$/ap\  
  { })zYo 7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); lwY2zX&%)/  
} t-, =sV  
U_1syaY!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #q[k"x=c  
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。 *^]lFuX\&E  
:fxG]uf-P  
十一. phoenix U9uy (KOW  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ups] k?4  
#!a}ZhIt  
for_each(v.begin(), v.end(), fu}ZOPu  
( ^ Tr )gik  
do_ Het5{Yb.  
[ h[%t7qo=  
  cout << _1 <<   " , " 3%"r%:fQB/  
] ]!v:xjzT  
.while_( -- _1), @vy {Q7aM  
cout << var( " \n " ) z?9vbx  
)  BKiyog  
); Y|NL #F  
8efQ -^b.  
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: /hNZ7\|P  
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 vMDX  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T B!z:n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _[eAA4h  
;r**`O  
,-55*Rbi  
template < typename Cond, typename Actor > .Xq4QR .  
class do_while 7'pmW,;  
  { n/>^!S  
Cond cd; 8IX:XDEQ  
Actor act; ncF|wz  
public : ^e<"`e  
template < typename T > Pz=x$aY  
  struct result_1 U$-;^=;  
  { "r:i  
  typedef int result_type; D^R=  
} ; X4- _l$j  
**].d;~[l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x/Nh9hh"  
]HpKDb0+  
template < typename T > O.ce"5Y^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C`p)S`d  
  { BtPUUy.  
  do F4Jc7k2  
    { x4r=ENO)q  
  act(t); V3^=Mj2"  
  } R]s\s[B  
  while (cd(t)); N+l 0XjZD9  
  return   0 ; # p?7{"Ep  
} qUZm6)p6[a  
} ; \]@XY_21  
UUE:>[,  
c^4^z"Mo`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,wyfMOGLt  
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。 R F)Qsa  
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。 WcG!6.U>  
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。 F|rJ{=x  
下面就是产生这个functor的类: eU[f6OGqC  
 `PV+.V}  
C4Tn  
template < typename Actor > p "J^  
class do_while_actor T7wy{;  
  { Lc0 U-!{G  
Actor act; Ezvm5~<  
public : s,tZi6Z=%E  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} l'~~hQ{h/  
U}6F B =  
template < typename Cond > r-r)'AAO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B4/0t:^I  
} ; ? iX1;c9  
AGH7z  
C( ay7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Lq-Di|6q  
最后,是那个do_ a\UhOPFF  
)]\?Yyg]  
YY&3M  
class do_while_invoker 3@d{C^\  
  { !I 7bxDzK$  
public : +PCsp'D d  
template < typename Actor > Usa  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eHjna\C  
  { 't3@dz_dG  
  return do_while_actor < Actor > (act); W7j-siWJ  
} P 57{  
} do_; N33{vx  
iva?3.t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rO_|_nV[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r`; "  
最后来说说怎么处理break和continue 01/?  
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。 4yk!T  
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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