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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda BQE|8g'&T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b.JuI  
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, VK\X&Y3l  
jKAEm  
DZ'P@f)]  
{0Yf]FQb-a  
  class filler r;.yz I  
  { *SbMqASv4G  
public : Z*]9E^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vAF "n  
} ; ,F8Yn5h  
Db}j?ik/  
;40/yl3r3[  
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: Fx_z6a  
sk<3`x+  
0y'H~(  
 lHY+}v0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8`B3;Zmm  
wY{-BuXv  
B:yGS*.tu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;s= l52  
 L2[($l  
Q2w_X8  
-n~1C {<  
二. 战前分析 5,lEx1{_  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 hP%M?MKC  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 y{B=-\O]  
e\`&p  
T9E+\D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Tj` ,Z5vy  
  /* --------------------------------------------- */ "yy5F>0Wt  
vector < int *> vp( 10 ); >-RQ]?^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~OYiq}g  
/* --------------------------------------------- */ x*\Y)9Vgy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'A=^Se`=  
/* --------------------------------------------- */ t:x\kp  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); b;B%q$sntC  
  /* --------------------------------------------- */ wtLO!=B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PFlNo` iO  
/* --------------------------------------------- */ \$~|ZwV{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $t'MSlF  
!7O+ogL  
T@H ^BGs  
vFzRg5lH  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^qvZXb  
1._1, _2是什么? 7dTkp!'X-  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 p}z<Fdu 0  
2._1 = 1是在做什么? hn7# L  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ~f&E7su-6+  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 + /4A  
 L^/5ux  
e9Wa<i 8  
三. 动工 hE'-is@7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4$HhP, gL=  
) yi E@ X  
<Uk}o8E  
P-9)38`5  
template < typename T > kr^P6}'  
class assignment z>1Pz(  
  { T$)^gHS  
T value; r..iko]T  
public : L:$ ,v^2  
assignment( const T & v) : value(v) {} U*rcd-@  
template < typename T2 > DD+7V@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :DK {Vg6  
} ; 8?B!2  
z}77Eh<  
.FP$m?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 q<x/Hat)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [NjXO`5#]  
k{R>  
60^`JVGWH  
p;`>e>$  
  class holder {K~'K+TPu  
  { nY[WRt w  
public : 6IN e@  
template < typename T > hIYNhZv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +[6G5cH  
  { /wGM#sFH  
  return assignment < T > (t); '|6]_   
} @(EAq<5{  
} ; TNT4<5Ol6  
F/,NDZN  
wyH[x!QX  
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: 9R!atPz9  
H `XUJh  
  static holder _1; 7y'RFD9@{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 NR$3%0 nC6  
W 8<&gh+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kP=eW_0D  
而不用手动写一个函数对象。 H5/6TX72N  
OR P\b  
@o].He@L<j  
CImWd.W9~  
四. 问题分析 `P@<3]  
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,qI@n<  
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。 hk;5w{t}}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v4a8}G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +qN>.y!Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ; }I:\P  
'0;l]/i.  
五. 问题1:一致性 )NW)R*m~D  
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?| c8 )DuJ#U  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 + )AG*  
aL\PGdgO  
struct holder ~gJwW+  
  { LRxZcxmy  
  // udK%>  
  template < typename T > X;+sUj8  
T &   operator ()( const T & r) const %_H<:uGO%  
  { >%_\;svZG  
  return (T & )r; GhAlx/K  
} N@4w! HpJ  
} ; B&M%I:i  
SBu"3ym  
这样的话assignment也必须相应改动: $j%'{)gK  
Y sC>i`n9  
template < typename Left, typename Right > ,C\i^>=  
class assignment (!u~CZ;  
  { DaQ?\uq  
Left l; u=*FI  
Right r; c1(RuP:S  
public : .|KyNBn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )N{Pw$l_  
template < typename T2 > G{~J|{t\yz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (Bb5?fw  
} ; 5X:AbF  
6D;Sgc5"  
同时,holder的operator=也需要改动: oi7@s0@  
fivw~z|[@  
template < typename T > n t;m+by  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3)wN))VBX  
  { b<[Or^X ]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *uRBzO}  
} =`oCLsz=  
)b L'[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。 0@0w+&*"@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dmtr*pM_  
=osk+uzzG  
return l(rhs) = r; tPWLg),  
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。 & GO}|W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )2KF}{  
S&5&];Ag  
template < typename Tp > H\"sgoJ  
class constant_t [o#oa k{U  
  { q CC.^8  
  const Tp t; h]&GLb&<?  
public : wD}l$ & +  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #6aW9GO  
template < typename T > #<"~~2?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const JPI3[.o  
  { BQHVQs   
  return t; mkk6`,ov  
} sRR( `0Zp  
} ; G^|:N[>B  
.[KrlfI  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m]0;"jeL  
下面就可以修改holder的operator=了 A/$QaB,x  
J$DE"| -  
template < typename T > ;W )Y OT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ij`w} V  
  { MTh<|$   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A0s ZOCky  
} 2eS~/Pq5=i  
=!A_^;NQf  
同时也要修改assignment的operator() %g$o/A$  
^$jb7HMObI  
template < typename T2 > {%5eMyF#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?3`UbN:  
现在代码看起来就很一致了。 @l5"nBs<_:  
(UD@q>c  
六. 问题2:链式操作 k/_ 59@)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dh iuI|?@  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 E?f-wQF  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ;%9|k U  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 9!\B6=r y4  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !X#OOqPr=  
OX7M8cmc+  
template < typename T > Yx%Hs5}8  
struct result_1 a$OE0zn`  
  { X=&ET)8-Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e2TiBTbQaF  
} ; 9d659i C  
Xza(k  
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: &-6Gc;f8  
2 c{34:  
template < typename T > 9ULQrq$?  
struct   ref S!CC }3zw  
  { CAWNDl4  
typedef T & reference; qS$Ox?Bw#u  
} ; (NU NHxi5B  
template < typename T > R4cM%l_#W  
struct   ref < T &> nPl?K:(  
  { `i*E~'  
typedef T & reference; w+|L+h3L7  
} ; *u[BP@vE  
'[:D$q;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~rKrpb]ow  
0RLg:SV  
template < typename T > {rw|#Z>A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :U%W%  
  { ;bib/  
  return l(t) = r(t); .@U@xRu7|  
} ^"2J]&x`G  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Om\vMd@!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *Kg ks4  
LckK\`mh  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Hg izW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: zu{P#~21  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,!y$qVg'\f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PiIpnoM  
最后的布局是: b=NxUd O  
                Add xs bE TP?  
              /   \ WPMSm<[  
            Divide   5 )9`qG:b'  
            /   \ l<LI7Z]A  
          _1     3 AJ`h9 %B  
似乎一切都解决了?不。 BM .~ 5\  
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。 JIOR4'9  
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。 $ @`V  
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: ?M9=yA  
ChPmX+.i_  
template < typename Right > vMH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :q% M_  
Right & rt) const #rfiD%c  
  { UECK:61Me  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f+,qNvBY/  
} [!#L6&:a8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w-MCZwCr)  
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。 q"8e a/  
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。 K=h9Ce  
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。 /]Md~=yNp  
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。 h2]P]@nW;W  
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? c9 _ rmz8  
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: agDM~=#F  
*H2r@)Y[~  
template < class Action > k9 I%PH  
class picker : public Action k)=s>&hl  
  { jcf7n`L  
public : F_{Yo?_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} f+)L#>Gl?  
  // all the operator overloaded C1n>M}b  
} ; 04P}-L,  
,j_i?Ff  
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。 ,m|h<faZL  
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: h]}wp;Z  
#gs`#6 ,'  
template < typename Right > 29] G^f>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e2oa($9  
  { oY3;.;'bk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fxHH;hRfv  
} aSQ#k;T[  
/%1ON9o>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2-v%`fA  
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。 !PQ<04jA!  
y/7\?qfTk  
template < typename T >   struct picker_maker xdt- ;w|  
  { %XQ(fj>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -zeG1gr3  
} ; Jk n>S#SZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wE`]7mA  
  { 16(QR-  
typedef picker < T > result; AH7}/Rc  
} ; 7.j?U  
*P=VFP  
下面总的结构就有了: E4/Dr}4  
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。 xOmi\VbM  
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。 mNTzUoZF'@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;'@9[N9  
至此链式操作完美实现。 0=1T.4+=  
m&,(Jla  
^k">A:E2  
七. 问题3 :OT0yA=U  
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。 Y]2A&0  
qfm|@v|De5  
template < typename T1, typename T2 > n 0L^e  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /7F:T[  
  { })Vi  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YPk fx  
} _A9AEi'.  
z46~@y%k  
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:  d{3QP5  
CkQ3#L<2  
template < typename T1, typename T2 > >0TxUc_va  
struct result_2 f r6 fj  
  { {hrX'2:ClT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lX4 x*  
} ; "@0]G<H  
+iRh  
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? f 6>b|k~  
这个差事就留给了holder自己。 JL{VD /f  
    A$0fKko  
qu{&xjTH8  
template < int Order > ;85>xHK  
class holder; FWgpnI\X|{  
template <> +a{1)nCXe  
class holder < 1 > #.)0xfGW)n  
  { RMu~l@  
public : <R=Zs[9M1  
template < typename T > >_T-u<E  
  struct result_1 s9DYi~/,  
  { g*C7 '  
  typedef T & result; tl^9WG  
} ; }Oq5tC@$G  
template < typename T1, typename T2 > }00BllJ  
  struct result_2 n9ej7oj  
  { Z,Dl` w  
  typedef T1 & result; ^8N}9a  
} ; hT+_(>hT  
template < typename T > VTY 5]|;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .Vvx,>>D  
  { S3 Xl  
  return (T & )r; 'e'cb>GnA  
} @<EO`L)Z  
template < typename T1, typename T2 > {fT6O&br  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z o(rTCZX  
  { z5*'{t)  
  return (T1 & )r1; H8}oIA"b  
} @Qt{jI !  
} ; $}<e|3_  
Si;H0uPO  
template <> MeZf*' J  
class holder < 2 > 5MJS ~(  
  { #BH*Z(  
public : `1IgzKL9  
template < typename T > R`E~ZWC4V  
  struct result_1 $c(nF01  
  { -;WGS o  
  typedef T & result; B>P{A7Q  
} ; )R1<N  
template < typename T1, typename T2 > ^RIl  
  struct result_2 0[W:d=C`a  
  { U26}gT)  
  typedef T2 & result; 5vnrA'BhBU  
} ; ~6LN6}~|.  
template < typename T > @*KZ}i@._  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5 #E`=C%  
  { &`2)V;t  
  return (T & )r; 8$Y9ORs4  
} $X,D(  
template < typename T1, typename T2 > (V2fRv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8XE7]&)];  
  { iSs:oH3l  
  return (T2 & )r2; ~q25Yx9W@  
} /R wjCUf  
} ; l}K37f  
mrtb*7`$  
4ID5q~  
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> >。 +A?U{q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mxdr,Idx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O)r4?<Q  
WOL:IZX%  
return l(i, j) = r(i, j); L$M9w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) cTTL1SW  
{kR#p %E]  
  return ( int & )i; > /caXvS  
  return ( int & )j; )bscBj@  
最后执行i = j; ][Rh28?I{  
可见,参数被正确的选择了。 R~ q]JSIC@  
|Ds1  
-m~#Bq  
PALc;"]O  
:,6\"y-  
八. 中期总结 aO4?m+  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: {;6`_-As%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &6nWzF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~oY^;/ j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \z(gqkc 6  
?^\|-Gr  
oW6XF-yM  
^s"R$?;h  
Y`a3tO=Pd  
{F.[&/A  
九. 简化 nZYBE030  
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。 /f;~X"!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *b\t#meS&  
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: I9ep`X6Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &gx%b*;`L0  
  +-*/&|^等 Qq|57X)P*  
2. 返回引用。 ['iPl/v0  
  =,各种复合赋值等 Q hO!Ma]  
3. 返回固定类型。 YT(AUS5n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) BLD gt~h#  
4. 原样返回。 V1M.JU  
  operator, +@wD qc  
5. 返回解引用的类型。 *(DV\.l`  
  operator*(单目) vUM4S26"NT  
6. 返回地址。 P+/e2Y  
  operator&(单目) zIAD9mQex  
7. 下表访问返回类型。 l2Rb\4  
  operator[] y?4BqgB  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A2Gevj?F$  
  operator<<和operator>> s!$7(Q86R  
XZd,&YiaG  
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._ua>v,f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^k9I(f^c-_  
{3aua:q  
template < typename Left > -ZLJeY L  
struct value_return #KZBsa@p  
  { {R6ZKB  
template < typename T > $6SW;d+>n  
  struct result_1 s?nR 4  
  { (<C3Vts))  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U # qK.  
} ; pFjK}J OF  
@~a%/GQ#n*  
template < typename T1, typename T2 > TarY|P7_  
  struct result_2 1iF1GkLEq  
  { pYf-S?Y/V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Qzw;i8n{  
} ; /mzlH  
} ; P~X2^bw  
EXqE~afm2  
}0Ed ]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait CzrC%xy  
l,5+@i`5i  
下面我们来剥离functor中的operator() t*w/{|yO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7-fb.V9  
}@d@3  
return l(t) op r(t) \,0oX!<YY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2<}%kQ`  
return op l(t) L ~N460  
return op l(t1, t2) h <<v^+m  
return l(t) op IW] rb/H  
return l(t1, t2) op ysY*k`5  
return l(t)[r(t)] lL0APT;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] IJcsmNWm  
6.yu-xm  
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: x7 ,5  
单目: return f(l(t), r(t)); |P?*5xPB  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `r 3  
双目: return f(l(t)); .(k|wX[Fu~  
return f(l(t1, t2)); { 2f-8Z&>  
下面就是f的实现,以operator/为例 S3Jo>jXS "  
(TT}6j  
struct meta_divide \ @2R9,9E  
  { +ami?#Sz*;  
template < typename T1, typename T2 > "E4a=YH_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [ub e6  
  { KF:78C  
  return t1 / t2; \YrUe1  
} ,r_Gf5c  
} ; bW(0Ng  
4;2uW#dG"  
这个工作可以让宏来做: FGBbO\< /  
Yrq~5)%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ PLBr P  
template < typename T1, typename T2 > \  O*P.]d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5*u+q2\F  
以后可以直接用 =>~:<X.,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E|shs=I  
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 8P\Zo8}v  
(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。。。) `C'H.g\>2Q  
j8:\%|  
J\=*#*rJ1  
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 kvu)y`  
&s>Jb?_5Mx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S)"Jf?  
class unary_op : public Rettype YKK*ER0  
  { aV0"~5  
    Left l; ]\HvKCN}  
public : b4Ekqas  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s_p!43\J  
 6(R<{{  
template < typename T > [AJJSd/:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nQ3A~ ()  
      { :e+jU5;]3  
      return FuncType::execute(l(t)); <<O$ G7c  
    } *wjrR1#81x  
-M#Wt`6A  
    template < typename T1, typename T2 > k$:|-_(w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C\hM =%  
      { i SQu#p@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B&"Q\'c  
    } {R{=+2K!|k  
} ; _Y m2/3!  
XW92gI<O  
w5 Li&m  
同样还可以申明一个binary_op X1_5KH  
Bk{]g=DO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vtJJ#8a]  
class binary_op : public Rettype DzRFMYBR  
  { pT6$DB#  
    Left l; =($xG#g`  
Right r; ,|/f`Pl  
public : cPQiUU~W@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &mM0AA'\?H  
ti,d&c_7  
template < typename T > Q\0'lQJdy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E' uZA  
      { */S_Icf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ab;.5O$y  
    } NvX[zqNP_R  
E _|<jy$`  
    template < typename T1, typename T2 > )D%~` ,#pQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @IZnFHN  
      { ~pky@O#b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )fAUum  
    } j![\& z  
} ; ql~J8G9  
%J-GKpo/S  
e&>2 n  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 F_P~x(X  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3o/[t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :[d9tm  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。  /G`]=@~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  ZWm6eD  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 xN'I/@ kb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 a?oI>8*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &uVnZ@o42  
下面是修改过的unary_op RT8 ?7xFc  
5#z1bu  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZYNsHcTY  
class unary_op M D#jj3y  
  { AQ^u   
Left l; a$fnh3j[  
  #T"4RrR  
public : :Llb< MY2  
)QJUUn#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (**oRwr%  
|k9 C/  
template < typename T > B`sAk %  
  struct result_1 ?gXp*>Kg[  
  { 1{.9uw"2S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X5w$4Kj&4l  
} ; QTnP'5y  
ksm~<;td  
template < typename T1, typename T2 > ,`sv1xwd  
  struct result_2 iN.n8MN=I  
  { $<OD31T  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tQ601H>o  
} ; yIE!j %u  
z0 Z%m@  
template < typename T1, typename T2 > !d T4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5~S5F3  
  { .jK4?}]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tT._VK]o&R  
} Ew$C ;&9  
*yGGBqd  
template < typename T > 5`_SN74o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qcRs$-J  
  { f?)-}\[IR{  
  return OpClass::execute(lt(t)); @E8+C8'  
} HE\K@3-  
[_:nHZb  
} ; )YI(/*+]  
A?0Nm{O;3v  
-ze J#B)C  
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 O&hTNIfi  
好啦,现在才真正完美了。 e~(5%CO>#j  
现在在picker里面就可以这么添加了: -7|H}!DFT  
4b`=>X;W  
template < typename Right > .eC1qWZJpd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const UL9n-M =  
  { [.}oyz; }N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;O #>Y  
} T6kdS]4-  
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。 ]K%!@O!  
$`'/+x"%  
M'l ;:  
OB}Ib]  
yF/jFn  
十. bind Z #m+ObHK1  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 .o}v#W+st  
先来分析一下一段例子 wS3'?PRX  
a09<!0Rp  
y~HP>~Oh  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W(/h Vt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HLi%%"'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 XB5DPx  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \.}c9*)  
我们来写个简单的。 9MqGIOQ${j  
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 FBe,'3M  
对于函数对象类的版本: ] }X  
Vf1^4 t  
template < typename Func > '4<1 1(U  
struct functor_trait P1f[% 1  
  { -D~%|).'  
typedef typename Func::result_type result_type; |vzl. ^"-  
} ; K~ EmD9  
对于无参数函数的版本: lk80#( :Z  
e@YK@?^#N  
template < typename Ret > r,2g^ K)6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > rQ snhv  
  { '}#9)}x!  
typedef Ret result_type; Ef{Vp;]  
} ; ~7Ux@Sx;  
对于单参数函数的版本: ;xn0;V'=  
J4U1t2@)9  
template < typename Ret, typename V1 > FXU8[j0P_G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ku M$UYTTX  
  { 0Wp|1)ljA  
typedef Ret result_type; @9|hMo  
} ; PeEj&4k  
对于双参数函数的版本: U,1-A=Og{o  
6D_D';o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > | VDV<g5h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IO:G1;[/2L  
  { FML(4BY,  
typedef Ret result_type; Wh{tZ~c  
} ; (&x['IR  
等等。。。 bi;1s'Y<D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g< .qUBPKX  
vY`s'%WV  
template < typename Func > Ny)X+2Ae  
struct func_return C+&l< fM&  
  { Eu04e N  
template < typename T > BING{ew  
  struct result_1 El"Q'(:/U  
  { zT-_5uZQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lU8Hd|@-  
} ; ENY+^7  
BTrn0  
template < typename T1, typename T2 > ;i+#fQO7Q  
  struct result_2 8DaL,bi*.  
  { ^sWT:BDh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o2\8OxcA  
} ; \xoP)Ub>  
} ; 0#^v{DC  
<1M-Ro?5k  
;t`&n['N>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @7n"yp*"  
0_t!T'jr7  
template < typename Func, typename aPicker > b>JDH1)  
class binder_1 qJUK_6|3  
  { y:l\$ pGC%  
Func fn; ;,e2egC'  
aPicker pk; BIL Lq8)  
public : jWfa;&Ra  
u\JNr}bL  
template < typename T > 3sZ\0P}   
  struct result_1 ,s;Uf F  
  { 5l*&>C[(i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G,w(d@  
} ; Thit  
jo@J}`\Zt  
template < typename T1, typename T2 > wq`Bd  
  struct result_2 }RqK84K  
  { uu687|Pm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H$4:lH&(  
} ; h9W^[6  
/&94 eC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,zY$8y]  
'uEl~> l7  
template < typename T > W5MTD]J   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AYx{U?0p  
  { )K    
  return fn(pk(t)); pyvSwD5t  
} %84rL?S  
template < typename T1, typename T2 > h.t-`k7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u;c?d!E  
  { \)|hogI|f  
  return fn(pk(t1, t2)); !C: $?oU  
} |$b}L7_  
} ; +K4}Dmg  
#;nYg?d=  
[cp+i^f  
一目了然不是么? XpJ7o=?W3  
最后实现bind n ?Nt6U  
92KRb;c  
}`~+]9 <   
template < typename Func, typename aPicker > ^J;bso`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }pu27F)&  
  { LFtt gY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %bfQ$a:  
} <UQbt N-B\  
'."ed%=MC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3$9W%3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 HA>OkA/  
n7-6- #  
十一. phoenix <e</m)j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B`J~^+`[*  
{{p7 3 'u  
for_each(v.begin(), v.end(), Ciz X<Cr}  
( 3/n5#&c\4  
do_ Jze:[MYS  
[ JFk lUgg  
  cout << _1 <<   " , " )P|),S,;Z  
] "LTad`]<Ro  
.while_( -- _1), s!7y  
cout << var( " \n " ) BR yl4  
) }U"&8%PZr  
); W:L AP R  
WI-1)1t  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: '1s0D]  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor :Fvrs( x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 u:_,GQ )\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;;N9>M?b  
OpYY{f  
I9hK} D  
template < typename Cond, typename Actor > kpN)zxfk  
class do_while |8tilOqI  
  { `RL"AH:+  
Cond cd; j#q-^h3H  
Actor act; N[ Og43Y  
public : A2jUmK.&  
template < typename T > q5)O%l!  
  struct result_1 ut7zVp<"  
  { PxDh7{  
  typedef int result_type; ]3.;PWa:  
} ; x+@rg];m  
N5b!.B x-w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ej8^Zg  
iqQD{SRt{  
template < typename T > v #j$;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &FN.:_E  
  { ckE-",G  
  do 2a Q[zK  
    { 8c^TT&  
  act(t); rCdu0 gYT  
  } b2&0Hx  
  while (cd(t)); vnZC,J `  
  return   0 ; U|Ta4W`k\  
} ZX./P0  
} ; `&ckZiq  
]|P iF+  
.jWC$SVR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zue~ce73J  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^sLdAC  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Cd}<a?m,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 VQ9/Gxdeo  
下面就是产生这个functor的类: ) ahA[  
nk' s_a*Z  
sN01rtB(UT  
template < typename Actor > 6zuTQ^pz  
class do_while_actor fHd#u%63K  
  { K^<BW(s  
Actor act; Q:d]imw!O  
public : 0[?Xxk}s0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?QdWrE_  
aQ\$A`?  
template < typename Cond > 57  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [ ~c|mOk  
} ; a'yK~;+_9  
ML56k~"BL  
dk4CpN  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x\G'kEd  
最后,是那个do_ o9yJf#-En  
dn$!&  
z/2//mM  
class do_while_invoker A0 C,tVd  
  { 3eAX.z`D  
public : }Sh?S]]`  
template < typename Actor > mLLDE;7|}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]:k/Y$O2  
  { C 7ScS"~  
  return do_while_actor < Actor > (act); 84zSK)=Y  
} B !L{  
} do_; rlSeu5X6  
~ =2PU$u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? x@;m8z0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4yr'W8X_  
最后来说说怎么处理break和continue ywmo#qYe  
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。 6H WE~`ok6  
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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