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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j,Sg?&"%=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wu?ahNb.`Y  
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,  Q(SVJ  
1xK'1g72  
R"(rL5j  
v-6" *EP  
  class filler YwGc[9=n  
  { qGMM3a)Q  
public : ';` fMcN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ke-Q>sm2Q  
} ; kN uDoo]z  
z9:@~3k.  
$iQ>c6  
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: x_1JQDE  
}*Qd]\fy  
tq=1C=h  
"sLdkd}dj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <4jQbY;  
y7SOz'd  
a2W}Wb+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h"VQFqQy  
Tks;,C  
cT{iMgdI?  
AoHA+>&U  
二. 战前分析 .4={K)kz|F  
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。 ) Kfk\  
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 T=cSTS!P;q  
$,08y   
H3{x; {.b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :QgC Zq  
  /* --------------------------------------------- */ Mq) n=M  
vector < int *> vp( 10 ); E#"QaI8`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \C.%S +u  
/* --------------------------------------------- */ 1A^iUC5)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9dA(f~  
/* --------------------------------------------- */ .lu:S;JSnS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q0WW^jwQ  
  /* --------------------------------------------- */ )gdv!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); || ?B1  
/* --------------------------------------------- */ Ab7hW(/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); / uI/8>p(  
oR}ir  
ulFU(%&  
o;Ijv\Em  
看了之后,我们可以思考一些问题: eux _tyC  
1._1, _2是什么? w?ssV  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 IV^LYu  
2._1 = 1是在做什么? XuJwZN!(  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5_Yv>tx  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 BOJ h-(>I  
oTtmn, T  
vl$! To9R"  
三. 动工 > 7!aZO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _dqjRhu  
Qo  
rh2pVDS  
FW7+!A&F  
template < typename T > Ff>Y<7CQ v  
class assignment pH#&B_S6z=  
  { hM E|=\  
T value; :b>Z|7g?  
public : BEvSX|M>x  
assignment( const T & v) : value(v) {} n? "ti  
template < typename T2 > )ufHk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %Hv$PsSJ  
} ; yb/< 7  
W9 y8dw.  
Orh5d 7+S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yp5*8g5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3M{!yPlj  
j5z, l  
[e)81yZG>  
:w_F<2d0 0  
  class holder 80$P35Q"  
  { ]Oc :x  
public : yP0P-8  
template < typename T > iM2 EEC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y=X"YH|  
  { MSeO#X  
  return assignment < T > (t); wI>JOV7  
} 4 E3@O  
} ; ,-  ]2s_  
{+c/$4 <  
)$q<"t\#P#  
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: 1E$Z]5C9  
==x3|^0y  
  static holder _1; q^sMJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3FUZTX]Q1  
$Br^c< y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P@9>4}r$  
而不用手动写一个函数对象。 ,<hXNN  
)I]E%ut{4,  
.u7d  
S !c/"~X+  
四. 问题分析 ZC"6B(d  
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。 ]+0-$t7Y  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 +^YV>;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _if&a'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?y<n^`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6AUzS4O  
I#eIm3Y?  
五. 问题1:一致性 xHsH .f_{  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| `^AbFV 3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `H$s -PX  
lk.Q6saI1  
struct holder F/j=rs,*|D  
  { k6JB%m\E  
  // 8e\a_R*(|  
  template < typename T > i`&yPw  
T &   operator ()( const T & r) const ]kb%l"&  
  { vzi=[A  
  return (T & )r; C,2IET  
} h83ho  
} ; D\({]oj]  
1+eC'&@Xjt  
这样的话assignment也必须相应改动: -D:J$d 6R<  
W}L =JJo},  
template < typename Left, typename Right > eE7 R d>  
class assignment |Q9S$l]  
  { _?G\^^  
Left l; JS(KCY9  
Right r; ([f6\Pw\ <  
public : hph 3kfR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F!]UaEmV  
template < typename T2 > Rp`}"x9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } );))kYr  
} ; XQj`KUO@  
4] ?  
同时,holder的operator=也需要改动: \!cqeg*53  
d1y(Jt  
template < typename T > *otJtEI>6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8w2+t>?  
  { :Hd?0eZ|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &)s A(  
} =Rb,`%  
Q|5wz]!5Y(  
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`p{R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Eq.c;3  
ZLL0 6p   
return l(rhs) = r; /c'#+!19  
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。 @.0jC=!l  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: W!tP sPM  
I5x/N.  
template < typename Tp > !]kn=7  
class constant_t 1M 3U)U  
  { SF.,sCk  
  const Tp t; a S<JsB  
public : 6 Dg[ b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  h@W}xT  
template < typename T > 1GEE^Eu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;7m>40W  
  { =z=Guvcn`  
  return t; =HoiQWQs`  
} Mm6 (Q  
} ; 7FMHz.ZRE  
%{}Jr`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3tr?-l[N\  
下面就可以修改holder的operator=了 $ng\qJ"HF  
];uvE? 55  
template < typename T > x[(2}Qd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J puW !I  
  { >Y2Rr9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /AMtT%91  
} 5lU`o  
!/jx4 w~R  
同时也要修改assignment的operator() zb;' }l;+  
l>qCT  
template < typename T2 > t#P)KcWOt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HvTi^Fb\a  
现在代码看起来就很一致了。 <M$hj6.tn  
QT|mN  
六. 问题2:链式操作 CS"p[-0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %djx0sy  
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。 ! prU!5-  
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。 dvL'>'g  
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。 -TD6s:'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "V9!srIC  
RisrU  
template < typename T > *K+*0_  
struct result_1 G %#us3x  
  { F5MWxAS,>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; s#d# *pgzh  
} ; 5X`.2q=d  
x(t} H8q  
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: '6xn!dK  
VS}Vl  
template < typename T > gH_r'j  
struct   ref +-.BF"}  
  { 1%-?e``.  
typedef T & reference; MiSFT5$v6  
} ; Ab(bvS8r$  
template < typename T > XkK16aLE  
struct   ref < T &> Q`//HOM,  
  { G)e 20Mst  
typedef T & reference; k~q[qKb8y:  
} ; Wc]Fg9E  
3aDma/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |2oB3 \)/  
[ 0~qs|27  
template < typename T > >K &b,o,[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const '.dW>7  
  { #Kh`ATme  
  return l(t) = r(t); Mq7|37(N[  
} #JW1JCT  
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。 EAq >v t83  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1gt[_P2u  
&c\8` # 6  
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 Yb6\+}th  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZO;]Zt]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v$mA7|(t!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5S7Z]DXiT8  
最后的布局是: CY 7REF  
                Add v(t&8)Uu  
              /   \ lO) B/N&  
            Divide   5 m# SZI}  
            /   \ ~]yqJYiid^  
          _1     3 XSxya .1  
似乎一切都解决了?不。 3 (}?f  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 A5/h*`Q\\  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 t)m4"p7  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 8ziYav  
a%]p*X!  
template < typename Right > 2xnOWW   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V2y[IeSQ  
Right & rt) const P`oR-D  
  { Ec[:6}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6@$[x* V  
} K{iay g!k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *1%g=vb  
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。 pTN_6=Y"  
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。 zCQv:.0L  
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。 TxiJ?sDh*  
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。 B#gmT2L  
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? es6e-y@e  
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: pE`( kD  
+ X ?jf.4  
template < class Action > `C()H@;  
class picker : public Action gTq-\k(  
  { [Dt\E4  
public :  z7K?rgH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "ulaF+  
  // all the operator overloaded 3gM{lS}h#  
} ;  qJK^i.e  
vd ;wQ  
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。 IR>K ka(B  
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: "E8!{  
:#LB}=HQ  
template < typename Right > dHu]wog  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cK258mY  
  { J)-owu;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y.73I83-j  
} 3LTO+>, |"  
'|cuVxcE55  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B8nXWi  
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。 cshUxabB  
|z4/4Y@  
template < typename T >   struct picker_maker H}@|ucM"\  
  { pQ/:*cd+M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L fi]s  
} ; Z5U~g?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PY2`RZ/@  
  { 9w(j2i q  
typedef picker < T > result; >YW>=5_  
} ; V4"AFArI  
.dygp"*  
下面总的结构就有了: 4a 5n*6G!  
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。 >}I}9y+  
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。 }+B7C2_\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 f&`*x t/  
至此链式操作完美实现。 h1Lp:@:|  
\uYUX~}i"  
$ -y+97  
七. 问题3 646ye Q1  
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。 M&K@><6k,k  
J8%|Gd0#4  
template < typename T1, typename T2 > IQ_0[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cjh&$aq  
  { P]TT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 01dx}L@hz  
} EvYw$ j  
V?"^Ff3m!  
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: X XF9oy8  
JC#@sJ4az)  
template < typename T1, typename T2 > Cam}:'a/`  
struct result_2 *Z]| Z4Q/`  
  { oY] VP+b!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7Y)wu$!7}  
} ; ,VZ&Gc  
8x{vgx @M  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? wv7jh~x(4  
这个差事就留给了holder自己。 ~;+vF-]R  
    MJb = +L  
7^; OjO@8  
template < int Order > d#*5U9\z  
class holder; Z^|C~lp;n  
template <> ArEpH"}@  
class holder < 1 > `8-aHPF-  
  { !G,$:t1-=V  
public : ^Pf&C0xXv  
template < typename T > I>xB.$A  
  struct result_1 4"2/"D0  
  { c,qCZ-.Sg  
  typedef T & result; =oTYwU  
} ; U&5zs r  
template < typename T1, typename T2 > SQ!lgm1bA  
  struct result_2 ]UI+6}r  
  { ~ /[Cgh0  
  typedef T1 & result; <7 rK  
} ;  LJ))  
template < typename T > e.+)0)A-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <It7s1O  
  { @}Ixr{t  
  return (T & )r; ^ZlV1G;/W@  
} Rf^cw}jU  
template < typename T1, typename T2 > nsp K.*?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pd1m/:  
  { Psa8OJan  
  return (T1 & )r1; kziBHis!  
} a(~Yr A%~  
} ; u s0'7|{q  
5:d2q<x:{  
template <> 5{a( +'  
class holder < 2 > vw]nqS~N  
  { StL[\9~:  
public : gB(W`:[  
template < typename T > 9O Q4\  
  struct result_1 kn"x[{d  
  { jq]"6/xxb  
  typedef T & result; >l1Yhxd_0*  
} ; IpJv\zH7  
template < typename T1, typename T2 > O)|4>J*B  
  struct result_2 Ltw7b  
  { <`3(i\-X  
  typedef T2 & result; EAB+kY  
} ; @,&m`qzd+  
template < typename T > ?GarD3#A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QL2y,?Mz7  
  { B|=maz:_  
  return (T & )r; aTm.10{^  
} weV#%6=5\  
template < typename T1, typename T2 > pCUOeQL(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zrO|L|F&P  
  { ss{=::#  
  return (T2 & )r2; uq%3;#[0  
} Nj_sU0Dt  
} ; \#jDQ  
/&d`c=nH  
d-sh6q5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 -C}59G8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BmFME0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O`jA-t  
S1`0d9ds#  
return l(i, j) = r(i, j); PJ@,01  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ls\E%d  
6a7iLQA  
  return ( int & )i; {l&2Kd*  
  return ( int & )j; 4_I{Q^f  
最后执行i = j; d`<^+p)oy  
可见,参数被正确的选择了。 =k= 2~ j  
YiuOu(X  
pf@}4PN}  
*.c9$`s  
(I ds<n"  
八. 中期总结 K=?F3tX^  
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: Ju7C?)x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $ cK B+}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zZc@;S#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %OW9cqL>l  
yO;C3q  
DIp:S&q2  
"ue$DyN  
#Rx"L&3Ue  
w LN2`ucC  
九. 简化 ZV]e-  
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。 ,(27p6!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v6-~fcX0G  
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: ' xZPIj+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K}<!{/fi)  
  +-*/&|^等 %)Uvf`Xhh4  
2. 返回引用。 nl9Cdi]o  
  =,各种复合赋值等 : KP'xf.  
3. 返回固定类型。 d3G{0PX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *tM7>  
4. 原样返回。 {&E Z>r-  
  operator, ^=Ct Aa2  
5. 返回解引用的类型。 $:E}Nj]{&  
  operator*(单目) j$8|ym^OX  
6. 返回地址。 hAr[atu87  
  operator&(单目) B/D\gjb  
7. 下表访问返回类型。 ,V]A63J  
  operator[] RvSq KW8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sMS9!{A  
  operator<<和operator>> Wj j2J8B  
sp Q4m  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 z2Y_L8u2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: BZ;}ROmqk  
Ym.l@(  
template < typename Left > Rs F3#H  
struct value_return G(OT"+O,  
  { nN`Z0?  
template < typename T > '<&EPUO  
  struct result_1 X ' #$e{  
  { }\939Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]]=-AuV.  
} ; U 'CfP9=  
myWmU0z/  
template < typename T1, typename T2 > TG63  
  struct result_2 ]fADaw-R  
  { ;*-@OLT_K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _:g GD8  
} ; S $_Y/x  
} ; $EQT"ZX>%i  
[|[sYo  
w38c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait NB3Syl8g  
XiRT|%j  
下面我们来剥离functor中的operator() C9mzg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: MLt'YW^  
EID)o[<  
return l(t) op r(t) <p^*Ydx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) nGv23R(?G  
return op l(t) gR;8ht(pd(  
return op l(t1, t2) uspkn1-  
return l(t) op ;c X^8;F0  
return l(t1, t2) op [-E{}FL|  
return l(t)[r(t)] !2Xr~u7a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Oj"pj:fB  
 !u53 3  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: {\svV 0)~  
单目: return f(l(t), r(t)); -7k|6"EwM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K$<`4#i  
双目: return f(l(t)); 5%QC ][,  
return f(l(t1, t2)); fVH*dX'Jz  
下面就是f的实现,以operator/为例 }$Hs;4|  
\[[TlB>  
struct meta_divide 2q- :p8  
  { bB;~,W&E1  
template < typename T1, typename T2 > Q7 uAf3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *>aZc::  
  { U0h )pdo  
  return t1 / t2; T2 :oWjC3$  
} 8tLT'2+H#  
} ; {=bg5I0|a  
]&C:>  
这个工作可以让宏来做: FDF3zzP0  
<.r ]dCf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qe5tcv}u  
template < typename T1, typename T2 > \ stg30><  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >'} Y1_S5  
以后可以直接用 [y|^P\D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T_@[k  
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 p.rdSv(8'  
(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。。。) lh,ylh  
r~$}G-g  
7P/?wv9+n*  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 x|@1 wQ" 6  
V3>f*Z)xn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s[G |q5n  
class unary_op : public Rettype i?GfY C2q  
  { a^*cZ?Ta  
    Left l; <XQN;{xSa  
public : AI1@-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SY%A"bC  
Io$w|~x  
template < typename T > ZnvEv;P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V!T^wh;  
      { wr$cK'5ZL  
      return FuncType::execute(l(t)); k^H0b\hYY  
    } ydwK!j0y  
'1W!xQ}E  
    template < typename T1, typename T2 > IajD;V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (KT38RhA  
      { 1MbY7!?PG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k{gl^  
    } e[x?6He,$  
} ; A Gv!c($  
rNxrQ  
K\RWC4  
同样还可以申明一个binary_op J+ Jt4  
AMbKN2h1f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `Y\gSUhzS  
class binary_op : public Rettype yGb a  
  { F&=I7i  
    Left l; ; cGv] A+  
Right r; E2^ KK:4s  
public : Uc_jQ4e_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B#FHf Z  
9#v-2QY  
template < typename T > F>(qOH.I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E rr4 %-  
      { YV5Yx-+3w$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l6iw=b[?  
    } 8)L'rW{q#  
EzR%w*F>Q  
    template < typename T1, typename T2 > R[x7QlA;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?qju DD  
      { \Dn&"YG7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); B4`2.yRis  
    } qBT_! )h   
} ; &MCy.(jN  
L +L 9Y}  
# v{Y=$L  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 T"n{WmVQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -glugVq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Rw{$L~\  
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。 IikG /8lP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V?OuIg%=:  
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。。。 {DU"]c/S  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 q_cC7p6t  
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) ~mtTsZc  
下面是修改过的unary_op ~j=xiP  
0CT}DQ._^N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J!rY 6[ t  
class unary_op ?#d6i$  
  { \I?w)CE@R  
Left l; {}V$`L8  
  >xT^RYS  
public : }$l8d/_$[  
Ve)ClH/DW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Eu|sWdmf l  
TI}}1ScA'  
template < typename T > {S G*  
  struct result_1 *D2Nm9sl  
  { t5xb"F   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Rv98\VD"  
} ; 85'nXYN{d  
!{;[xXK4M  
template < typename T1, typename T2 > 1j11|~  
  struct result_2 VM7 !0  
  { $H'8 #:[d_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^7.XGWQ)-  
} ; 1n_;kaY  
Bp :~bHf  
template < typename T1, typename T2 > =-_)$GOI'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <0#^7Z  
  { ;(7-WnU8N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); C\7u<2c  
} ~8TF*3[}[  
T .kyV|  
template < typename T > N#4N?BBP"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {;*}WPYb  
  { ylu2R0] (  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5k]XQxc6_  
} WSRy%#  
JBz}|M D  
} ; z Ct\o  
:}Ok$^5s  
{Bh("wg$Lk  
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 F|Q H  
好啦,现在才真正完美了。 8'_ 0g[s  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1]T|6N?  
{6h|6.S2  
template < typename Right > %]!adro~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const obO}NF*g^  
  { yY Y Nu`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L;S}s, 2x  
} qy ,"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。 ?n.)&ZIx0  
qNxB{0(D  
W m . }Zh  
}x:0os  
-p`L% xj\  
十. bind 4J5pXlzV  
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。 FbAW_Am(  
先来分析一下一段例子 <C'Z H'p  
v`x|]-/M&  
:'}@Al9=>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9C/MRmv`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v>H=,.`0\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D<bI2  
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。 G(/DtY]  
我们来写个简单的。 %?9Ok  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T/l1qcf`wT  
对于函数对象类的版本: Lg4YED9#  
/ylc*3e'4  
template < typename Func > 9[VxskEh  
struct functor_trait /1d<P! H  
  { qM",( Bh  
typedef typename Func::result_type result_type; e"k/d<  
} ;  w_Uh  
对于无参数函数的版本: Z(e ^iH  
?qmp_2:WU  
template < typename Ret > _'!kuE,*1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > GS;%zdH~  
  { x GH1epf  
typedef Ret result_type; )*|(i]  
} ; 8md*wEjk  
对于单参数函数的版本: &^!h}D%T/  
8AL\ST51x"  
template < typename Ret, typename V1 > 6ZOy&fd,Ty  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <??umkV  
  { 6o=G8y  
typedef Ret result_type; gl8Ib<{  
} ; Q`ME@vz  
对于双参数函数的版本: S_ b/DO  
P`(Mk6gE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > lr~0pL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !l 6dg&  
  { X(*!2uS  
typedef Ret result_type; L(G92,.  
} ; 8Lz]Z h=ZU  
等等。。。 B{MaMf)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V'pqxjfd  
jVWK0Zba  
template < typename Func > qf#)lyr<D6  
struct func_return poT&-Ic[  
  { (=u'sn:s  
template < typename T > 94/BG0  
  struct result_1 3<:jx~y>  
  { eSfnB_@x2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y@uh[aS!  
} ; 4w93}t.z  
Z[?mc|*x  
template < typename T1, typename T2 > e,0-)?5R  
  struct result_2 h4)Bs\==mT  
  { [XR$F@o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :TalW~r|  
} ; UvJ; A  
} ; h6v077qG  
b5a.go  
[ f/I2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n3KI+I%nQ  
nw6pV%  
template < typename Func, typename aPicker > -ijC_`>  
class binder_1 vB0RKk}d5  
  { .; Q:p*  
Func fn; `3c CH  
aPicker pk; uLR<FpM  
public : vB'>[jvA|  
6%Mt  
template < typename T > pG3k   
  struct result_1 Cu;5RSr2Z  
  { v,@F|c?_S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?-)I+EAnE  
} ; jgv`>o%<W  
>ut" OL9J  
template < typename T1, typename T2 > }baR5v  
  struct result_2 UL$}{2N,_  
  { j<<3Pr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S \i@s_  
} ; TrS8h^C  
LeOP;#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (Z] HX@"{J  
Kn`M4 O  
template < typename T > >l']H*&B<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (V:E2WR  
  { @(g_<@Jz  
  return fn(pk(t)); baV>N[F&  
} W/$Zvl  
template < typename T1, typename T2 > QS[L~97m2M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PNs~[  
  { =FP0\cQ.  
  return fn(pk(t1, t2)); >$WQxbwM(  
} NoE*/!Sr  
} ; ia@'%8  
v=@TWEE  
FzQTDu9  
一目了然不是么? 8.AR.o  
最后实现bind kRCQv-*  
uo%P+om_}  
b;sVls  
template < typename Func, typename aPicker > :KJ pk:<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \NZIEu)5?  
  { bNs4 5hDP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }@ Z56  
} V" \0Y0  
*iBTI+"]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 a8k;(/  
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。 f5AjJYq1  
1RcSTg  
十一. phoenix U1_@F$mq<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P262Q&.}d  
H,fZ!8(A_)  
for_each(v.begin(), v.end(), v{zMO:3  
( }/tf>?c  
do_ #'D" 'B  
[ eV:9y  
  cout << _1 <<   " , " vX0f,y  
]  xw^R@H  
.while_( -- _1), zi R5:d3   
cout << var( " \n " ) #6Fez`A  
) 'm1N/)F  
); ,mhQ"\+C  
R'EUV0KX>Y  
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: 7w,FX.=;cv  
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 DI+]D~N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d@`M CchCB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: voP7"Dl[  
wN1niR'  
|8> 3`w!  
template < typename Cond, typename Actor > [[PEa-992  
class do_while poGc a1  
  { Nkxm m/Z  
Cond cd; 0"2=n.##  
Actor act; m(RXJORI  
public : *n" /a{6>  
template < typename T > UcBe'r}G  
  struct result_1 r.3/F[.  
  { j 8*ZF  
  typedef int result_type; mMsTyM-f  
} ; +zXEYc  
]8q3>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pyLRgD0 g  
&%})wZ+Dj  
template < typename T > J)P$2#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JJ;[,  
  { zi`b2h  
  do rSXh;\MfB4  
    { 'RRmIx2X  
  act(t); -~?J+o+Pr"  
  } ST\$=  
  while (cd(t)); 0#w?HCx=  
  return   0 ; "Rn 3lj0  
} |D, +P  
} ; @d Jr/6Yx  
a=M\MZK>  
;"(foY"L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Wu4Lxv]B4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 q_-7i  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4`JH&))}  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 iw*Nq,(  
下面就是产生这个functor的类: afYc\-"  
/|xra8?H[  
J7r|atSk  
template < typename Actor > fS~;>n%R  
class do_while_actor oc8:r  
  { =Umw$+fJr  
Actor act; sB;@>NY  
public : (aD_zG=k5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5:'hj$~|\1  
B}PIRk@a1  
template < typename Cond > 8\{^|y9-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X]P:CY  
} ; C@th O  
xg)v0y~  
E<yW\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _YcA+3ZL  
最后,是那个do_ f=)2f =  
M5xCC!  
2W4qBaG$=  
class do_while_invoker JV;OGh>  
  { ]T%rjsN  
public : R {-5Etv  
template < typename Actor > {&"N%;`Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kF/9-[]$g,  
  { rETRTp0HT  
  return do_while_actor < Actor > (act); cJ54s}  
} `Od5Gh  
} do_; ) /z@vY  
Mn)@{^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? mdRU^n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jQ:OKh<Y  
最后来说说怎么处理break和continue d/i`l*  
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。 &197P7&o  
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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