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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vXDs/,`r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^~H}N$W"-q  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, h]oUY.Pf  
! UT'4Fs  
;@ePu  
-8n1y[  
  class filler ~tp]a]yV  
  { uos8Mav{E  
public : ]@$^Ju,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rt+4-WuK>  
} ; ~~/,2^   
RAO+<m  
ETHcZ  
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: $wUYK%.  
=*\.zr  
xOTvrX  
_KH91$iW8m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,R{&x7  
Sb`[+i' `  
6^b)Q(Edut  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 64/ZfXD  
*O_fw 0jV  
\L*%?~  
_w\9 \<%  
二. 战前分析 %OBW/Ti  
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。 0<m7:D Gd  
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 & BPYlfB1  
gRY#pRT6d  
<< 6 GE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Cf[tNq  
  /* --------------------------------------------- */ A^OwT#  
vector < int *> vp( 10 ); c]9gf\WW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Zy(i_B-b  
/* --------------------------------------------- */ 5T;LWS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ahl|N`  
/* --------------------------------------------- */ Jh\KVmfXN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &nmBsl3Q.  
  /* --------------------------------------------- */ c-$rB_t+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +fVvH  
/* --------------------------------------------- */ 1bV G%N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D :@W*,  
,%9XG077  
\ja6g  
1ubu~6  
看了之后,我们可以思考一些问题: hV7EjQp  
1._1, _2是什么? ,j%\3g`  
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。 QEJu.o  
2._1 = 1是在做什么? oZ%uq78#[%  
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。 &hWELZe0vv  
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。 NljpkeX'  
(ks>F=vk*  
I*-\u  
三. 动工 8&@=Anc&q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [5P-K{Ko  
hY4#4A`I  
wC{sP"D  
H:(B^uH  
template < typename T > M1Q&)am  
class assignment |P5dv>tb F  
  { 45JL{YRN  
T value; *Dg@fxCQ  
public : Wg}KQ6 6  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9~UR(Ts}l  
template < typename T2 > $>/d)o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H(^Eh v>  
} ; 1clzDwW  
\n_7+[=E  
}_lG2#Ll5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 q2%cLbI F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {-5)nS^_  
(pELd(*Ga  
,buX|  
uc,>VzdB  
  class holder ;u2[Ww~k  
  {  LDg9@esi  
public : &E`Nu (e  
template < typename T > B!&5*f}*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !td!">r46e  
  { n{QyqI  
  return assignment < T > (t); 08ZvRy(Je<  
} V[.{cY ?6  
} ; SWdmej[  
t=7Gfv  
UuIjtqW  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:  9tpyrGv  
ika*w  
  static holder _1; F+*E}QpM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6[t<g=  
~ikp'5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?6 2zv[#  
而不用手动写一个函数对象。 K\-N'M!Z  
v6)QLp  
b()8l'x_|K  
wiI@DJ>E  
四. 问题分析 ^y>V-R/N  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 VESvCei  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 xC< )]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q h@Q6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7#)k-S!B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QbdXt%gZe  
dg|+?M^9`  
五. 问题1:一致性 g+o$&'\  
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?| rai'x/Ut}+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :3M ,]W]  
| co#X8J  
struct holder HK[%'OQ  
  { _&= `vv'  
  // 0j$=KA  
  template < typename T > V_ 6K?~j  
T &   operator ()( const T & r) const 1XN%&VR>^D  
  { O+-+=W  
  return (T & )r; w^L`"  
} pqg2#@F.  
} ; =)bOteWM  
N~|f^#L  
这样的话assignment也必须相应改动: q;AD#A|\  
OG#^d5(  
template < typename Left, typename Right > Y's=31G@  
class assignment }P2*MrkcHB  
  { <x`yoVPiZg  
Left l; E:rJi]  
Right r; @C-dCC?  
public : }<G a e5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (lwV(M  
template < typename T2 > kg Bkwp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I e!KIU  
} ; O[Z$~  
}'<Z&NW6  
同时,holder的operator=也需要改动: moM'RO,M  
K14.!m  
template < typename T > . x$V~t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *`OXgkQ  
  { igOX0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !o| ex+z;  
} f.ua,,P.  
-~.+3rcZ]  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 j&DlI_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tLJ 7tnB  
, JH*l:7  
return l(rhs) = r; @{V`g8P>  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 4=q4_ \_T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ->|eMV'd  
z .lb(xQ  
template < typename Tp > >$}Mr%49  
class constant_t Gad&3M0r  
  { []\-*{^r  
  const Tp t; tqA-X[^  
public : oItC;T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R?:K\  
template < typename T > V,ZRX}O  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const heF'7ezv#  
  { -0(+a$P7e  
  return t; 2;:]Q.g  
} K{y`Sb~k  
} ; i_L u  
Iv7BIK^0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  V13^SVM  
下面就可以修改holder的operator=了 (O ;R~Io  
Q]/g=Nn ^~  
template < typename T > P,S!Z&!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const k5&}bj-  
  { #5;4O{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gd3MP^O1  
} 5UL5C:3R9  
`iuQ.I  
同时也要修改assignment的operator() [9EL[}  
#~*v*F~3  
template < typename T2 > 2wU,k(F_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }`whg8 fZ  
现在代码看起来就很一致了。 'o]}vyz;  
4xx?x/q  
六. 问题2:链式操作 6wiuNGZb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 M9V,;*  
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。 bAY >o  
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。 k="w EZ;Q  
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。 L#vk77  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W[!bF'- 10  
n\JSt}A  
template < typename T > '&/Y}]  
struct result_1 7B _Wz9y  
  { 5;{*mJ:F  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Wi)N/^;n  
} ; @)ozgs@e  
Wbmqf s  
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: PClwGO8'&  
1i Y?t  
template < typename T > Z _<Wr7D  
struct   ref -% B)+yq>  
  { k<*1mS8  
typedef T & reference; ,J*#Ixe}  
} ; :v-,-3AG  
template < typename T > mX SLH'  
struct   ref < T &> :B/u>  
  { 7Il /+l(  
typedef T & reference; .@(MNq{"6  
} ; hEFn>  
A|L-;P NP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nNM)rW  
p'SY 2xq-,  
template < typename T > \LS s@\$ g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bir tA{q  
  { kJXy )  
  return l(t) = r(t); Re\V<\$J  
} "'8o8g  
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。 o AS 'Z|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?IG+U TI  
AQBr{^inH|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 /i~n**HeF?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +fF4]WF P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ``?Z97rH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cMt , 80  
最后的布局是: .9bP8u2B{  
                Add ]s_BOt  
              /   \ Cvs4dd%)i  
            Divide   5 ;S>ml   
            /   \ fl9J  
          _1     3 N'5!4JUI  
似乎一切都解决了?不。 M\9p-%"L  
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。 {u7_<G7  
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。 }WkR-5N  
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: bDcWPwe  
W{'tS{  
template < typename Right > mK7egAo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^nL_*+V`f  
Right & rt) const wmS:*U2sc  
  { $VE=sS.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); } SA/,4/9  
} T;I>5aQ:q4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V@>s]]HMq#  
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。 UD r@  
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。 Q_R&+@ju  
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。 Q[F$6m%o  
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。 zw X 1&rN  
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? w0t||qj^>"  
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: 4THGHS^  
au1(.(  
template < class Action > C@ z^{Z+  
class picker : public Action ^RS`q+g  
  { |N>TPK&Xt  
public : 5SY(:!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} VJ(#FA2  
  // all the operator overloaded A[oxG;9xi  
} ; =:=uV0jX\  
aV8]?E5G  
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。 AUAJMS!m  
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: $'VFb=?XrK  
AA,n.;zy<  
template < typename Right > Q|o~\h<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wN!5[N"  
  { 0l ]K%5#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y;XEC;PXD  
} S(*SUH  
O%kX=6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > h|1 /Q (  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 JuT~~Z  
:AB$d~${M>  
template < typename T >   struct picker_maker 13P8Zmco  
  { ',p`B-dw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; h{cJ S9e}  
} ; toCT5E_0=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > * <_8]C0>  
  { FCEFg)c5=  
typedef picker < T > result; paW7.~3 R  
} ; V"@]PI pr  
(a i&v  
下面总的结构就有了: vN%SN>=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。 (-(sBQa+  
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。 Ol'Ct'_k,"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r6`v-TY(/  
至此链式操作完美实现。 poYO  
C2</.jeLa  
Wf=D'6w  
七. 问题3 x-/`c  
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。 ^J]~&.l  
1yN/+Rq  
template < typename T1, typename T2 > I vQ]-A}N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zj^Ys`nl  
  { Rs cU=oaKi  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \Z^YaKj&  
} Q_F8u!qrZ  
Q=%1@ ,x"  
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: Xo>P?^c4?  
#yv_Eb02  
template < typename T1, typename T2 > >\ :kP>U  
struct result_2 K Zw"?%H[  
  { /t083  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y-93 >Y  
} ; yb#NB)+E@  
M38QA  
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? L= fz:H  
这个差事就留给了holder自己。 nDS mr  
    _kb $S  
>c>f6  
template < int Order > XOzd{  
class holder; :U>o;  
template <> Dxu2rz!li-  
class holder < 1 > uf (`I  
  { G:QaWqUb  
public : @""aNKA^r>  
template < typename T > 7 p(^I*|  
  struct result_1 ^6 F-H(  
  { ;aip1Df  
  typedef T & result; 8-c1q*q)  
} ; YAqv:  
template < typename T1, typename T2 > %+U.zd$  
  struct result_2 #]'#\d#i  
  { 3PLv;@!#j}  
  typedef T1 & result; (8u.Xbdh  
} ; HgP9evz,0  
template < typename T > oq4*m[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aCe<*;b@  
  { O<Rm9tZ8  
  return (T & )r; W|oLS  
} (7G5y7wI"  
template < typename T1, typename T2 > y1!c:&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C&b^TLe  
  { ika/ GG  
  return (T1 & )r1; GQOz\ic  
} A=/|f$s+  
} ; vlAYKtl3]  
%:2<'s2Si  
template <> 0 V:z(r  
class holder < 2 > 'PF?D~  
  { n0:Y* Op  
public : E=.4(J7K  
template < typename T > )pV5l|`  
  struct result_1 j()<.h;'  
  { +(*S@V$c  
  typedef T & result; ;#G)([  
} ; g<VJ4TE6R  
template < typename T1, typename T2 > _6v|k}tW'Y  
  struct result_2 JJ5s |&}  
  { !SAjV)  
  typedef T2 & result; j'#M'W3@  
} ; FOxMt;|M  
template < typename T > sHx>UvN6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pJ7M.C!  
  { {#aW")x^#  
  return (T & )r; > Q+Bw"W<  
} ]42bd  
template < typename T1, typename T2 > u/3 4E=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3>Ts7 wM  
  { 2?h c94  
  return (T2 & )r2; Mvq5s+.  
} g z-X4A"  
} ; V )CS,w  
%y{#fZHc  
2`qO'V3Q  
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> >。 s*.CJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XS5*=hv:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,b2YUb]U  
7yGc@kJ?  
return l(i, j) = r(i, j); m?I$XAE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) i#o:V/Z .  
u/3[6MIp  
  return ( int & )i; iO)FZ%?"  
  return ( int & )j; 4viP lO  
最后执行i = j; 8C1 'g7A<  
可见,参数被正确的选择了。 RM8p[lfX  
'xi[- -  
;Ll/rJ:*  
QZ!;` ?(  
 :feU  
八. 中期总结 XLe8]y=  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ##~";j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Fdsaf[3[v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  'k[O?}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2JNO@  
&eYnO~$!  
@C]]VE  
1oq5|2p  
tJ>|t hk  
jU\vg;nr  
九. 简化 ?;Ck]l#5ys  
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。 Gq_rZo(@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 '|mVY; i[  
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: ))Ws{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0J-]  
  +-*/&|^等 {kGcZf3h  
2. 返回引用。 ]PQ] f*Ik>  
  =,各种复合赋值等 H4[];&]xr  
3. 返回固定类型。 DK8eFyG^2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  AnK-\4  
4. 原样返回。 5g9lO]WDI  
  operator, = WFn+#&^  
5. 返回解引用的类型。 jiS|ara"  
  operator*(单目) Vsh7>|@  
6. 返回地址。 s ~'><ioh  
  operator&(单目) DU9A3Z  
7. 下表访问返回类型。 bqjj6bf'o  
  operator[] sHC4iMIw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P70\ |M0~y  
  operator<<和operator>> DA'A-C2  
\LX!n!@  
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。 )c vA}U.z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M{#  
LgN\%5f-  
template < typename Left > !vNZ- }  
struct value_return 'BY{]{SL  
  { nO{@p_3mi  
template < typename T > Rv R ,V  
  struct result_1 Sn 3@+9J  
  { b'\a 4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t Dx!m~[  
} ; 6")co9  
q:A{@kFq_  
template < typename T1, typename T2 > a%f?OsY  
  struct result_2 'Oyx X  
  { OnGtIY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Hd)z[6u8eT  
} ; c5~d^  
} ; NPjh2 AJm  
hZ_0lX}  
_2*Ryz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait moO=TGG;F  
@Y2"=QVt  
下面我们来剥离functor中的operator() -&87nR(eW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: VT.BHZ  
^<L;"jl%  
return l(t) op r(t) 1 o5DQ'~n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6n9;t\'Gt  
return op l(t) -P!_<\q\l  
return op l(t1, t2) 4h:R+o ^H^  
return l(t) op e~7h8?\.q  
return l(t1, t2) op {)^P_zha[9  
return l(t)[r(t)] 6L--FY>.-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] XI6LPA0%  
>?b<)Q*<  
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: CRsgR)  
单目: return f(l(t), r(t)); F$a?} }  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); UO-<~DgH  
双目: return f(l(t)); FQNw89g  
return f(l(t1, t2)); 0:K4,  
下面就是f的实现,以operator/为例 =X6+}YQ"  
u@!iByVAg  
struct meta_divide CV <@Rgoa  
  { 6*@\Qsp615  
template < typename T1, typename T2 > "52nT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) mG,%f"b0  
  { &=SP"@D  
  return t1 / t2; -OLXRc=  
} 5fGUJ[F=  
} ; @D.]PZf  
1iOQ8hD  
这个工作可以让宏来做: Mp;yvatO  
.BLF7> M1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fneg[K  
template < typename T1, typename T2 > \ Z  Mp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ![H!Y W'  
以后可以直接用 {,r7dxI)`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) JM8 s]&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 dt NHj/\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) d\nBc6  
D}Jhg`9  
IbRy~  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 %\=oy=f  
cE x$cZRMI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !ra CpL9;  
class unary_op : public Rettype mPHn &4  
  { %y zFWDg  
    Left l; C#]%  
public : 6km{= ```  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,}&E=5MF\  
%SV"iXxY  
template < typename T > +cAN4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B"O5P>  
      { hv xvwV1  
      return FuncType::execute(l(t)); !x9j~D'C`  
    } Q ! 5P  
[,_M@g3  
    template < typename T1, typename T2 > U:]b&I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ov{fO  
      { xN t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M,[u}Rf^w  
    } (]BZ8GOx  
} ; *"E?n>b  
UV>^[/^O  
#&\hgsw/T  
同样还可以申明一个binary_op tK&.0)*=  
Z-m,~Hh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SM:SxhrGt  
class binary_op : public Rettype [woR9azC  
  { Xq&x<td  
    Left l; zE V J  
Right r; 8uME6]m i  
public : @URLFMFi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nbYkr*: "t  
P=& Je?  
template < typename T > *VT@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }I7/FqrD  
      { ;??wLNdf-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Mj$dDtw  
    } WNT m  
3mn0  
    template < typename T1, typename T2 > JWG7QH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pt8X.f,iA  
      { zx\N^R;Jq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :>lica_  
    } v>Il #  
} ; WfVkewuPo  
iL1.R+  
/2oTqEqaV  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 vCwDE~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3nBbPP_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ww"ihUX  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 *qg9~/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /qF7^9LtaY  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 O?@1</r^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {xt<`_R  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) yy?|q0  
下面是修改过的unary_op ] K7>R0  
~c!zTe  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > EU,4qO  
class unary_op 6<H[1PI`,G  
  {  e4NT  
Left l; @6GM)N\{[  
  7|6tH@4Ub  
public : w_^&X;0^  
_u}v(!PI  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L{2\NJ"+u  
!?tWWU%P)  
template < typename T > /#$bb4  
  struct result_1 !U]V?Jpi"  
  { $XFG1?L!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  49 3ik  
} ; u0$7k9mE  
sXTt )J  
template < typename T1, typename T2 > HH6b{f@^  
  struct result_2 }M/w 0U0o  
  { w0~iGr}P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k`js~/Xv  
} ; 'xb|5_D  
VO(Ck\i}  
template < typename T1, typename T2 > iyOd&|.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :=~%&  
  { >4\V/ I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l{#m"S7J^  
} <E@ 7CG.=  
GMU<$x8o  
template < typename T > *cp|lW!ag  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #2DH_P  
  { z/fRd6|[  
  return OpClass::execute(lt(t)); N(&FATZUW  
} Nl_!%k:  
qx{.`AaZW  
} ; &7Ixf?e!K  
8<P$E!  
2xe_Q70II  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug kVU|k-?2  
好啦,现在才真正完美了。 OJ UM Y<5  
现在在picker里面就可以这么添加了: =&"Vf!7YR7  
D0i84I`Z%  
template < typename Right > bS/`G0!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ENC_#- 1x  
  { =(v!pEF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SX^fh.  
} 94APjqV6'  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 w^|,[G ^}H  
n{BC m %  
ejo4mQ]a  
j)-D.bY0  
ZX-9BJ`Q  
十. bind Q77qrx3  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  8k J k5  
先来分析一下一段例子 '0 ( Bb  
_$ixE~w-!  
T|.Q81.NE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !u6~#.7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?RpT_u  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {]<D"x ;  
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。 GJO/']k  
我们来写个简单的。 8.pz?{**T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3jS=  
对于函数对象类的版本: <Dm6CH  
+{hxEDz  
template < typename Func > y^@% Xrs  
struct functor_trait 5.?O PK6  
  { )lw7 W9  
typedef typename Func::result_type result_type; m9G,%]4|  
} ; o95O!5 hl  
对于无参数函数的版本: e!4akKw4wD  
~;eWQwD  
template < typename Ret > dt`L}Yi  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =AD/5E,3  
  { %4 SREq  
typedef Ret result_type; 3]N}k|lb%  
} ; M8[YW|VkP  
对于单参数函数的版本: tB_V%qH  
hsqUiB tc6  
template < typename Ret, typename V1 > W$'pUhq\H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > C9=f=sGL  
  { J$e.$ah;  
typedef Ret result_type; K,IOD t  
} ; N7oMtlvL[w  
对于双参数函数的版本: !5B9:p~-  
G4x.''r&Sl  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z;>~<#!4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3~cOQ%#]4  
  { %+I(S`}  
typedef Ret result_type; :/~vaCZ  
} ; w:Lu  
等等。。。 _23sIUN c3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;*Rajq  
NWAF4i&$  
template < typename Func > Xx'>5d>  
struct func_return y5Pw*?kn  
  { gE ,j\M*  
template < typename T > COHJJONR  
  struct result_1 (|[3/_!;v  
  { nZ bg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h[Iu_#HMa  
} ; N\uQ-XOi  
Vbj?:29A  
template < typename T1, typename T2 > PzV(e)~7  
  struct result_2 ?ft_  
  { ~zm/n,Epb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &)X<yd0  
} ; <rC#1wR4  
} ; wP8R=T  
< `r+l5  
KPR{5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *z+\yfOO"  
D{loX6  
template < typename Func, typename aPicker > :mJM=FeJ  
class binder_1 $U8ap4EXM  
  { j2P|cBXu  
Func fn; +%<Jr<~W  
aPicker pk; ;9I#>u  
public : v PGuEfz  
K[kmfXKu  
template < typename T > OeAPBhTmFj  
  struct result_1 z9+94<J  
  { D/:)rj14b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }cPV_^{  
} ; {``}TsN  
?+|tPjg $  
template < typename T1, typename T2 > Bjo&  
  struct result_2 0ay!tS dN  
  { =#V11j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -$0S#/)Z  
} ; (mD]}{>  
SW; b E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]rNfr-  
+[qkG. O  
template < typename T > E, v1F!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const = ]@xXVf/  
  { )/ZSb1!  
  return fn(pk(t)); ZF t^q /pw  
} %nCUct@c  
template < typename T1, typename T2 > J6%op{7/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^KaMi_--  
  { Orb(xLChJ  
  return fn(pk(t1, t2)); kp6x6%{K\  
} K$]QzPXS  
} ; zh.c_>jS  
lET)<V(Y  
P X0#X=$  
一目了然不是么? }dHiW:J>  
最后实现bind amSyGQ2  
Jzdc'3dq  
6~8 RFf"  
template < typename Func, typename aPicker > *]eZ Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1CM1u+<iZ  
  { kb:C>Y8!sC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RnrM rOh  
} ]03ZrZ! PM  
L%0lX$2&\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kwL) &@  
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。 O9_YVE/-]  
B1M/5cr.  
十一. phoenix 2o$8CR;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uqUo4z5T  
kYs|")isj  
for_each(v.begin(), v.end(), _+N^yw,r*  
( X]fw9tZ  
do_ 3DHm9n+/:  
[ KR}0(,Y  
  cout << _1 <<   " , " [:QMnJ  
] *Vl =PNn-  
.while_( -- _1), W.|6$hRl)  
cout << var( " \n " ) gJ&!w8v.  
) 8j'*IRj*q  
); XOCau.#  
is(!_Iv  
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: nnG2z@$-  
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 $dP)8_Z2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qX(%Wn;n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: kYB <FwwB  
'y?|shV{]  
(L >[,YO9  
template < typename Cond, typename Actor > m GhJn  
class do_while IDh`0/i]  
  { Xa@wN/"F  
Cond cd; (UF!Zb]{  
Actor act; Gme$FWa  
public : DANSexW  
template < typename T > GC[{=]}9U  
  struct result_1 .$0Ob<.  
  { bUN,P"  
  typedef int result_type; @q/1m~t  
} ; pK9^W T@  
2?T:RB}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X u):.0I  
dz|*n'd  
template < typename T > pq3  A%|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wzPw; xuG  
  { igrog  
  do X|`,AK Jit  
    { "Y]ZPFh#.  
  act(t); nb_^3K]r  
  } 2<G1'7)  
  while (cd(t)); q|X4[E|{Q  
  return   0 ; qffSq](D.  
} f_!`~`04  
} ; L~{Vt~H9"  
51 0XDl~b  
<aaDW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ox_h9=$-  
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。 y8vH?^:%<  
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。 P\4tK<P|  
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。 +n[wkgFd  
下面就是产生这个functor的类: I#X2 UQzP  
U%DF!~n  
.crM!{<Y  
template < typename Actor > dB+GTq=6f  
class do_while_actor 7NB 9Vu|gD  
  { $p3Wjf:bH  
Actor act; 5u_4lNJ&  
public : Gd-.E7CH!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RLz`aBT  
RzRvu]]8  
template < typename Cond > p=+*g.,O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O^Vy"8Ji}y  
} ; M`P]cX)x  
OawrS{  
N>fYH.c3Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /=m9s  
最后,是那个do_ 'e>sHL  
cNo4UZvr  
C cr+SR2  
class do_while_invoker 46Q; F  
  { 5o| !f  
public : wUCDJY:,1  
template < typename Actor > :"P hkR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7ml0  
  { 4A/,X>W61  
  return do_while_actor < Actor > (act); %HF$  
} NhoS7 y(  
} do_; fuD1U}c  
.Spi$>v  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y8hg8J|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .x!7  
最后来说说怎么处理break和continue StZRc\k  
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。 X;6r $   
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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