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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]_gU#,8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C}Cs8eUn  
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, h[Y1?ln&h  
7n<{tM  
r l%  
&p@O _0nF  
  class filler $s:aW^k  
  { <%eG:n,#  
public : C&%_a~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q|(HsLs  
} ; /([kh~a  
n-;`Cy`k  
^yp{32  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: oG\Vxg*  
P= NDS2  
8nV+e~-w  
a1lh-2x X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Q1 97mN+0  
u6JM]kR  
>kVz49j  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Y$_B1_  
~f98#43  
ZFL~;_r  
:$c |  
二. 战前分析 y<Ot)fa$  
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。 #_p\Ie*rd  
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 q/,O\,  
"chDg(jMZ  
YOO+R{4(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 26h21Z16q  
  /* --------------------------------------------- */ rx|pOz,:  
vector < int *> vp( 10 ); XSLFPTDEc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j\M?~=*w  
/* --------------------------------------------- */ %.|@]!C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Gd85kY@w7  
/* --------------------------------------------- */ bk[!8- b/a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); WNtW|I V  
  /* --------------------------------------------- */ i/Zd8+.n$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d2$IH#~9B  
/* --------------------------------------------- */ Q$"D]!G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); J|73.&B  
cr;da)  
+N U G  
p`qgrI`  
看了之后,我们可以思考一些问题: W"{N Bi  
1._1, _2是什么? (E1~H0^  
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。 ,ig/s2ZG6X  
2._1 = 1是在做什么? G3T]`Atf  
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。 V0mn4sfs  
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。 Q3?F(ER@  
)^hbsMhO  
qHsA1<wg  
三. 动工 @H8EWTZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @=u3ZVD  
vl)l'  
OY({.uVdX  
]Hv[IodJ  
template < typename T > BiBOr}ZQ  
class assignment YS_; OFsd  
  { K3uRs{l|  
T value; *LY8D<:zs  
public : 1o>xEWt:0K  
assignment( const T & v) : value(v) {} `Pnoxm'  
template < typename T2 > N'=gep0V@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <1!O1ab  
} ; >yDZw!C  
TA~{1_l  
,/unhfs1q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k9F=8q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \'j|BJ~L f  
?aMOZn?  
;dhQN }7  
Wc 'H  
  class holder 93hxSRw  
  { f%hEnZv  
public : C7AUsYM  
template < typename T > 9N3eN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5@W j>:w  
  { x,Vr=FB  
  return assignment < T > (t); jc9y<{~x/  
} i!Ga5v8n:  
} ; @KAI4LP  
Z?z.?a r  
:BT q!>s  
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: { (}By/_  
u#SWj,X  
  static holder _1; F6dP,(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {l >hMxij  
"zy7C*)>r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,Y48[_ymm  
而不用手动写一个函数对象。 v.5+7,4  
%~S&AE-  
SX-iAS[<  
_J[P[(ab  
四. 问题分析 p D+k*  
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&47Yn  
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。 3f;>" P}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pD]OT-8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 POR\e|hRT]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 TuqH*{NNy9  
G*v,GR  
五. 问题1:一致性 WMg~Y"W  
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?| -|\ZrE_h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;jTN | i'  
}:#P)8/v>%  
struct holder {FTqu.  
  { HUOj0T  
  // ~^b/(  
  template < typename T > N)>ID(}F1  
T &   operator ()( const T & r) const }4S6Xe  
  { jlg(drTo  
  return (T & )r; 2dgd~   
} gltBC${7wZ  
} ; da~],MN  
2VCI 1E  
这样的话assignment也必须相应改动: NW)1#]gg%  
FU<Jp3<%  
template < typename Left, typename Right > W|(1Y D  
class assignment %;"y+YFdv  
  { G9@0@2aY8  
Left l; o,3a4nH;  
Right r; S>; 5[l 4  
public : VOh4#%Vj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} maR"t+  
template < typename T2 > _t}WsEQ+P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5QO9Q]I#_\  
} ; 8SS|a  
Q.c\/&  
同时,holder的operator=也需要改动: {T~#?v(  
eGbG w  
template < typename T > 9k[9P;"F:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r-/`"j{O!  
  { W'u>#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); mUx+Y]Ep  
} xFg>SJ7]  
iMRwp+$  
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。 26x[X.C:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Nu~lsWyRI5  
&UlWCOo8  
return l(rhs) = r; TrR8?-  
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。 *bpD`s @  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v1,oilL  
d4z/5Oa  
template < typename Tp > N_q|\S>t/  
class constant_t y Fq&8 x<X  
  { K@w{"7}  
  const Tp t; -!]ZMi9  
public : 0%I=d  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V,N%;iB}  
template < typename T > 4x[S\,20  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K8Y=S12Ti  
  { q?/a~a  
  return t; ,L'zRyP  
} vd4ytC  
} ; W-lN>]5}m  
6<(.4a?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Aj]V`B:65  
下面就可以修改holder的operator=了 'K,:j 388  
R@k&SlL'`  
template < typename T > RhLVg~x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *$ %a:q1U  
  { %z 4Nl$\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qPfQy  
} QGmn#]w\\  
hODWB&b  
同时也要修改assignment的operator() 0b(N^$js'  
WU=59gB+jL  
template < typename T2 > ;q6Ki.D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5( HG|  
现在代码看起来就很一致了。 y:qUn!3  
 zi`o#+  
六. 问题2:链式操作 s#=7IH30  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _/5H l`  
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。 F6 flIG&h  
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。 M?uC%x+S$_  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 _[ZO p ~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3HY9\'t6  
:'*~uJrR  
template < typename T > cJ @Wt>YI  
struct result_1 j9+w#G]hV  
  { Z^MNf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; W#WVfr  
} ; agW@ {c  
?o#%Xs  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: n3 r3"~i  
MfQ?W`Kop  
template < typename T > _D(rI#q  
struct   ref .$)  
  { rFYWs6  
typedef T & reference; WKa~[j|-K  
} ; PGV/ h  
template < typename T > GD_hhDyD  
struct   ref < T &> gi _5?$  
  { j*TYoH1  
typedef T & reference; g0ly  
} ; |02gupqqi  
k4y 'b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \<TXS)w]  
>{J(>B\  
template < typename T > 6-B|Y3)B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ' AEE[  
  {   =`s!;  
  return l(t) = r(t); !Bq3Z?xA}  
} Ob`d  
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。 JKmIvZ)8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C-6F]2:  
(uZ&V7l  
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 TXvI4"&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YRN06*hS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l &5QZI0I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $jqq `n_  
最后的布局是: 8jo p_PG'  
                Add 8~z~_TD6m@  
              /   \ kH7(@Pa  
            Divide   5 jeH~<t{  
            /   \ e:n<EnT  
          _1     3 X1-'COQS%&  
似乎一切都解决了?不。 p(`6hWx  
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。 qjdMqoOCjl  
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。 #S*/bao#  
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: v8[I 8{41  
n+q!l&&  
template < typename Right > JJ2_hVU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wL 4dTc  
Right & rt) const _Wq  
  { pRIhFf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WRy aKM  
} ?+W 9az]+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {rH@gz|@i  
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。 r6} |hpJ8  
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。 Cdu4U}^H  
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。 ^N;.cY  
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。 EGzzHIZ`!  
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? ^l=!JP=M=  
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: $oU*9}}Rn  
vV6I0  
template < class Action > _%!c+f7  
class picker : public Action 6dN7_v)  
  { MLje4  
public : XJ` ]ga  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +)<wDDC_  
  // all the operator overloaded 9~mh@Kgv  
} ; :'3XAntZA  
?:8ido#-  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 g Vv>9W('  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: )d1_Wm#B  
V#t%/l  
template < typename Right > )ufg9"\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w' OXlR  
  { +HeTtFo{M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g-H N  
} */|lJm'R  
O[s{ Gk'>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wrbLDod /  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 gp^ 5#  
EQ`(yj  
template < typename T >   struct picker_maker c5l.B#-lY  
  { Lz!,kwg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?hM>mL  
} ; (?`kYTw7g'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > lB4GU y$  
  { 8:>1F,  
typedef picker < T > result; 8x8 uo  
} ; YN2sd G  
KgOqbSJ  
下面总的结构就有了: `m>*d!h=  
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。 s3O} 6  
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。 B}?5]N==]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (TwnkXrR,  
至此链式操作完美实现。 j =WST  
}YMy6eW4  
e~@ [18  
七. 问题3 m&\h4$[kql  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 )V ;mwT!Q  
?~;:jz|9<'  
template < typename T1, typename T2 > n9A7K$ZD@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8` @G;o  
  { W#BM(I  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Y$Y_fjd_  
} {%{ `l-  
CkD#/  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: }!/$M\w  
NqEA4C  
template < typename T1, typename T2 > a,+@|TJ,i  
struct result_2 Tp?y8r  
  { &S]@Ot<z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DrBUe'RH:M  
} ; 8 <7GdCME  
z$GoaS(  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 'XofD}dm  
这个差事就留给了holder自己。 On@<J&%  
    6{+{lBm=y  
q7Dw _<  
template < int Order > t|!j2<e  
class holder; Q~Hh\Lt  
template <> OhmQ,  
class holder < 1 > FwY&/\J7V  
  { P=+nB*hG  
public : A"l?:?rtw]  
template < typename T > MJCzo |w  
  struct result_1 +1!qs,  
  { 6"t;gSt 4  
  typedef T & result; 5qkH|*Z3  
} ; N, *m ,  
template < typename T1, typename T2 > )0e2ic/  
  struct result_2 G4;3cT3'  
  { !>`N$-U X  
  typedef T1 & result; |*Yf.-  
} ; #gaQaUjR  
template < typename T > uy^   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ls`,EFF  
  { { "xln/  
  return (T & )r; o|iYd n\  
} RQB]/D\BO  
template < typename T1, typename T2 > $DC*i-}qFg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fr}Eaa-{^  
  { >'5_Y]h4m|  
  return (T1 & )r1; *;U'[H3Q  
} J~iBB~x.  
} ; {d%&zvJnD  
wpt='(  
template <> ;.Ie#Vr1N  
class holder < 2 > T y@=yA17  
  { deeU@x`f<  
public : X$\i{p9jw  
template < typename T > c$,_>tcP  
  struct result_1 *P!e:Tm)  
  { mNAY%Wn6k  
  typedef T & result; nGf);U#K  
} ; $hVYTy~}  
template < typename T1, typename T2 > EIbXmkHl<  
  struct result_2 lhYn5d)DV  
  { vhT_=:x  
  typedef T2 & result; gbStAr.  
} ; DtWwG C  
template < typename T > Xvok1NM,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !lmWb-v%36  
  { m&oi8 P-6  
  return (T & )r; %_aMl  
} (|fm6$  
template < typename T1, typename T2 > wFIh6[3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "$5\,  
  { ^Ori| 4}'  
  return (T2 & )r2; PaCzr5!~f  
} Y ?r po  
} ; qG9+/u)\  
j#6|V]l  
rn:!dV[  
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> >。 t.hm9}UQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: SnTDLa  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A?"h@-~2  
`wTlyS3[  
return l(i, j) = r(i, j); <;t)6:N\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) GfyX'(ge  
m>e3vu  
  return ( int & )i; "x&C5l}n  
  return ( int & )j; {sv{847V  
最后执行i = j; ^yKY'>T#d  
可见,参数被正确的选择了。 q cA`)j  
Q\J,}1<`6  
7/X"z=Q^|  
7yiJ1K<bIt  
6j8 <Q 2  
八. 中期总结 +MO E  
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: FF Gqa&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y5!b)vke  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lg:y|@Y''  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {lzG*4?  
*R`MMm  
_b4fS'[  
f!-Sz/c#  
U06o ;s(  
Dd2Lx&9  
九. 简化 *"G8  
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。 !Zwf 397  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t&814Uf&\  
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: #Y,A[Y5jX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 abY0)t  
  +-*/&|^等 {.#zHL ;  
2. 返回引用。 ":d*dl  
  =,各种复合赋值等 |r~ uos  
3. 返回固定类型。 ! VRI_c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {u 30r c"  
4. 原样返回。 1BD6 l2y  
  operator, ~Y/z=^  
5. 返回解引用的类型。 "L~@.W!@  
  operator*(单目) a0zG(7.D  
6. 返回地址。 5(}H ?  
  operator&(单目) T~Yg5J  
7. 下表访问返回类型。 @&/\r 7 '  
  operator[] g+Ph6W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =O^7TrM  
  operator<<和operator>> O=O(3Pf>  
o?R,0 -  
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。 WX*cICb5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: KHJ=$5r)  
O~Uw&Bq  
template < typename Left > Z oTNm  
struct value_return >7FSH"8[,  
  { ~&[u]u[  
template < typename T > t+}uIp42<  
  struct result_1 Rc7.M"wzjX  
  { iy 3DX|]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x[m'FsR4  
} ; @dhH;gt.I  
3GWrn ,f  
template < typename T1, typename T2 > p[P[#IeL  
  struct result_2 aT/KT,!  
  { &kq7gCd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pFH?/D/q  
} ; bVmvjY4  
} ; 2 TCRS#z  
}I<N^j=/pO  
y84XoDQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sRil>6QR  
G+Ei#:W,  
下面我们来剥离functor中的operator() zuj;T,R;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <d<RK@2-  
<\xQ7|e  
return l(t) op r(t) fsb=8>}63}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G\IocZ3Gz  
return op l(t) QW:Z[?39^  
return op l(t1, t2) Pb=rFas*C  
return l(t) op i-Ljff  
return l(t1, t2) op "] 9_Fv  
return l(t)[r(t)] a j_:|]j  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Kk56/(_S  
].c@Gm_(  
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: 9/Q S0  
单目: return f(l(t), r(t)); ]LY^9eK)>{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); F_~6n]Sr  
双目: return f(l(t)); [@s=J)H  
return f(l(t1, t2)); O^Dc&w  
下面就是f的实现,以operator/为例 /T4VJ{D  
qIUC2,&g  
struct meta_divide (T`q++  
  { vzQyE0T/  
template < typename T1, typename T2 > D)RdOldr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w-8)YJ Y  
  { l+'`BBh*]  
  return t1 / t2; 5]Z]j[8Y  
} >pJ6{Ip  
} ; Xd5! Ti}  
1pl2;!  
这个工作可以让宏来做: lP-kZA!  
G0^V!0I&O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xBt4~q;#sE  
template < typename T1, typename T2 > \ ?\l!]vu*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V=Ww>  
以后可以直接用 <m:4g ,6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U5 -zB)V  
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 |^\ Hv5  
(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。。。) YGi/]^Nba  
aslNlH6  
y`T--v3mI  
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 "o~N42DLB%  
ktdz@f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T;xHIg4  
class unary_op : public Rettype +YkmLD  
  { |q9,,i}!  
    Left l; fB@K'JQG  
public : DHSU?o#jY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :K!GR  
:$+D 2*(  
template < typename T > 5>0\e_V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wGZ>iLe:  
      { xop-f#U*  
      return FuncType::execute(l(t)); UA1]o5K  
    } z|taa;iM  
RcKQER  
    template < typename T1, typename T2 > &zaW"uy3T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r|u6OF>  
      { m1M;'tT@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >F_qa=t%[  
    } $4#=#aKW.  
} ; YqK+F=0  
5e~ j  
(xjoRbU*  
同样还可以申明一个binary_op ;HD 4~3   
W o<PmSt9i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FkB6*dm-  
class binary_op : public Rettype {Zd)U "  
  { {66Q" H"I  
    Left l; n0>5'm%ES  
Right r; `[g# Mxw  
public : E.En$'BvB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tk] _QX %  
qcpG}o+&D  
template < typename T > bahc{ZC2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u(TgWp5WF  
      { 9!Q $GE?vl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {d *qlztO  
    } &+|jJ{93z  
E#&c]9QM75  
    template < typename T1, typename T2 > %nG~u,_2f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3thG*^C5  
      { CBz(hCaI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :_I wc=  
    } CguU+8 ]  
} ; Sl+jduc  
:"y7Weh  
^bY^x+d  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 inq4CGY  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,/[dmoe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,_TH@0{   
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 v"Ud mv"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m`1}O"<&i  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 "\R@l Ux.Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H*:r>Lm=  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) z wniS6R1  
下面是修改过的unary_op ,*O{jc`(  
hD9' `SQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >8Yrmq  
class unary_op ,& pF:ql F  
  { 3gfV0C\  
Left l; ^r?sgJ  
  VUg~[  
public : 9< 0$mE^:  
y>pq*i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H(*=9  
[gg 7Z|Hu  
template < typename T > | xErA  
  struct result_1 /9vMGef@  
  { U}C#:Xi>$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #uRq] 'P  
} ; v2uS 6  
;^H+ |&$>  
template < typename T1, typename T2 > w|UKMbRMU]  
  struct result_2 +h\W~muR  
  { RWm Q]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9 %.<V_$  
} ; %>*0.)wG  
H* JC`:  
template < typename T1, typename T2 > HDae_.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ dI&> CL  
  { 7.1E mJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Y_ ;i  
} \kJt@ [w%  
Gv2./<{#  
template < typename T > X-) ]lAP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2KNKdV3NK  
  { s)'_{ A"h  
  return OpClass::execute(lt(t)); u g$\&rM>  
} OB I8~k  
(R|FQdH  
} ; ug3lMN4UX  
W/F4wEODY  
^1& LHrT  
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 r+.4|u  
好啦,现在才真正完美了。 =&g}Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: E1 gTrMo  
a>jI_)L  
template < typename Right > ii] =C(e9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YM/3VD  
  { 5 Yibv6:3a  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u|*| RuY  
} x]01j4HJ  
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。 .AI'L|FQ%c  
o0+BQ&A)s*  
G?1V~6  
$=QO_t)?  
+jZg%$Q!#  
十. bind lJ1xx}k{U  
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。 FveK|-  
先来分析一下一段例子 v2X0Px_  
{gHscj;SM  
`} Zbfe~  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  p:>?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8PVs!?Nne  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Dj&bHC5%  
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。 J9t?]9.,:  
我们来写个简单的。 w^6N :]d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !*. nR(>d  
对于函数对象类的版本: '# 2J?f'  
`V2j[Fz  
template < typename Func > 'Mhdw}  
struct functor_trait =WRU<`\  
  { >}(*s^!k  
typedef typename Func::result_type result_type; ew ,edU  
} ; .vF< 3p|  
对于无参数函数的版本: _ll aH  
l0 :xQV`  
template < typename Ret > wyEgm:Vt  
struct functor_trait < Ret ( * )() > MQMy Z:  
  { YHtI%  
typedef Ret result_type; `%I{l  
} ; rX d2[pp  
对于单参数函数的版本: 6]49kHgMhe  
!0+Ex F  
template < typename Ret, typename V1 > b<cM[GaV~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vXZz=E AH  
  {  ,qqV11P]  
typedef Ret result_type; 9f[[%80  
} ; 'MlC 1HEp  
对于双参数函数的版本: +-137!x\q  
)%c)-c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +Z0E?,Oz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )yAPYC  
  { v@SrEmg  
typedef Ret result_type; 'J2P3t  
} ; L%Hm# eFx  
等等。。。 j2n@8sCSO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y_r6T XnGL  
EmoU7iy  
template < typename Func > Db:WAjU  
struct func_return +38P$Koz{r  
  { WF0>R^SpZ  
template < typename T > }TLC b/+  
  struct result_1 Ik)Q0_<a  
  { <p .[E]a2_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'FXZ`+r|  
} ;  e n":  
cK@K\AE  
template < typename T1, typename T2 > =MLL-a1  
  struct result_2 )j*qGsOg  
  { }H.vH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j(2T,WM  
} ;  e:R[  
} ; c:TP7"vG  
yh<aFYdk  
@ U|u _S@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .[A S  
$sJfxh r  
template < typename Func, typename aPicker > q;JQs:U!  
class binder_1 Xs_y!l  
  { [X]o`  
Func fn; 0<k!F3=  
aPicker pk; qo|iw+0Y  
public : XPKcF I=  
(#lS?+w)  
template < typename T > u> Hx#R<*%  
  struct result_1 mD3#$E!A1  
  { M$9h)3(B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; h08T Q=n  
} ; 6 H.Da]hk  
hI 0l2OE  
template < typename T1, typename T2 > #u^d3 $Nj  
  struct result_2 L4%LE/t|e  
  { *uR'eXW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M`'2 a  
} ; Sq%R  
GYO"1PM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g= 8e.Y*Fr  
=j-{Mxb3  
template < typename T > }$jIvb,3?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,@xZuq+K<  
  { u#<]>EtbB  
  return fn(pk(t)); yFjSvm6  
} "^`AS"z'  
template < typename T1, typename T2 > |EunDb[Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const he@swE&  
  { }J1#UH_E  
  return fn(pk(t1, t2)); gC.T5,tn  
} c9V'Zd#  
} ; 6*tGf`Pfdw  
vHmn)d1pl  
q=U=Y n  
一目了然不是么? zQ~nS  
最后实现bind lCXo+|$?s  
%"D-1&%zY  
lOZZ-  
template < typename Func, typename aPicker > !WN r09`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o'G")o  
  { ^)WG c/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rnUe/HjH  
} %y'#@%kO:S  
P$Nwf,d2u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t$b`Am  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 i{.!1i:  
3$_wAt4w  
十一. phoenix U<$|ET'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Onao'sjY  
t5S S]  
for_each(v.begin(), v.end(), pV_2JXM~@  
( ^VD14V3  
do_ NeYj[Q~xy  
[ o}BaZ|iZ2  
  cout << _1 <<   " , " IIzdCa{l  
] #-{4F?DA]y  
.while_( -- _1), se&:Y&vrc~  
cout << var( " \n " ) 9kcAMk1K  
) }0:=)e  
); .M04n\  
|2Q;SaI^\  
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:  5bk5EE`  
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 opKtSF|)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v q|W&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ZDlMkHJ  
 C+_ NG  
Q!c*2hI  
template < typename Cond, typename Actor > f -bVcWI  
class do_while ?g 1%-F+  
  { > #SQDVFf  
Cond cd; l78zS'  
Actor act; |VIBSty2d  
public : S>nM&758  
template < typename T > @X:P`?("^  
  struct result_1 9k1n-po  
  { M^a QH/=:"  
  typedef int result_type; :WE(1!P@  
} ; ?_IRO|  
? r^+-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Jjv, )@yo  
bPWIf*3#  
template < typename T > _&P![o)x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7cH[}v`pn  
  { 5TqX;=B  
  do F]x o*  
    { ,JX/` 7y  
  act(t); u9J;OsnHK  
  } 9 u{#S}c`  
  while (cd(t)); w[t!?(![>  
  return   0 ; KnKV+:"  
} \)pk/  
} ; K[O'@v  
#7GbG\  
xDm^f^}>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >zVj+  
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。 |\J8:b> }  
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。 [;%qxAB/_  
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。 5\lOZYHX  
下面就是产生这个functor的类: vzG(u_,9[  
|}t[- a  
j'g':U  
template < typename Actor > "aHA6zTB  
class do_while_actor B[}#m'Lv  
  { adRvAq]mA  
Actor act; 0& 54xP  
public : {dTtYL$'"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F<VoPqHq  
Mt"j< ]EW  
template < typename Cond > lku}I4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T_i]y4dg  
} ; 2Ck'A0d  
}j;*7x8(  
.IXkdy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CvS}U%   
最后,是那个do_ x8|sdZFxo  
$9)|cO  
80DcM9^t8  
class do_while_invoker Zl^#U c"  
  { $)8b)Tb  
public : ( E;!.=%  
template < typename Actor > lu2"?y[2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >VIb|YA  
  { RsU!mYs:H  
  return do_while_actor < Actor > (act); os 9X)G  
} ziPE(B  
} do_; .sCi9d WR  
qn=~4rg]R  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m_ >+$uL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8$4@U;Vh;  
最后来说说怎么处理break和continue :!Ea.v  
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。 <_(UAv  
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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