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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda eFiUB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 G,6Zy-Y9  
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,  }FoO  
84uHK)h<%  
pHkhs{/X  
39zwPoN>  
  class filler gkN )`/`*  
  { !YCus;B~  
public : M7 Z9(3Va  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q-,,Kn  
} ; hB:}0@l6p=  
9V5d=^  
K)d]3V!  
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: <R>%DD=v^  
uh_ 2yw_  
x!@P|c1nKC  
Y']D_\y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); rS3* k3  
6 s$jt-bH  
/y<nAGtD&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K@UQ O  
&lp5W)D  
E")g1xGaK  
0~0OQ/>7  
二. 战前分析 Ws>2 S  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 fqcFfz6?x  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]sf1+3  
PfKF!/c B  
u:FFZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); erC)2{m  
  /* --------------------------------------------- */ hL8GW> `a  
vector < int *> vp( 10 ); D)*OQLHW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]J%p&y+6  
/* --------------------------------------------- */ j~a"z40  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6YCFSvA#/  
/* --------------------------------------------- */ 1VD8y_tC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }&h* bim  
  /* --------------------------------------------- */ o : t z_5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); M((]> *g  
/* --------------------------------------------- */ }#h>*+Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q5:8$ C}+  
O5:2B\B  
=Hs[peO*  
s/"?P/R  
看了之后,我们可以思考一些问题: !y{t}|U/d  
1._1, _2是什么? D'! v9}  
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。 v>&sb3I  
2._1 = 1是在做什么? m.K@g1G  
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。 ^XIVWf#`H  
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。 P}kp_l27  
?B!=DC@?H  
A&:i$`m,  
三. 动工 7kZ-`V|\.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3Wl,T5}{  
Fu%%:3_  
j.FW*iX1C  
b+g(=z+  
template < typename T > a9=pZ1QAG  
class assignment K3Wh F  
  { .<Lbv5m  
T value; P e\AH  
public : =(^-s Jk  
assignment( const T & v) : value(v) {} +TQMA >@g<  
template < typename T2 > !k= ~5)x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } TL?(0]H fe  
} ; #`>46T  
{B_pjs  
fuQb h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _ `RCY^t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4R~f   
HZH zjrx  
n4YedjHSN  
 GT)63|  
  class holder 7 q%|-`#  
  { bJz}\[z  
public : keBf^NY  
template < typename T > A* =r~T5B  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [9:'v@Ph  
  { aq|R?  
  return assignment < T > (t); #00k7y>OyD  
} Gw0_M&  
} ; 2'38(wXn#  
nlfu y[oX  
U60jkzIRH  
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: */|Vyp-  
dHtbl\6  
  static holder _1; kYVn4Wq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 soH M5<U  
Eep*,Cnt0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eoC@b/F4  
而不用手动写一个函数对象。 #ZPU.NNT?  
pnvHh0ck_  
)<kI d4E  
kbxy^4"X  
四. 问题分析 @LzqQ [  
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。 ,.cNs5 [t  
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。 i09w(k?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4|Wg lri  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wQ4IQ!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9 NO^ '  
q Z,7q  
五. 问题1:一致性 3y9K'  
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?| 7q'_]$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 x*EzX4$x  
_msV3JBr  
struct holder >|"mhNF  
  { _m  *8f\  
  // Zj*kHjn"  
  template < typename T > (\Iz(N["G  
T &   operator ()( const T & r) const (&w'"-`  
  { rT2gX^Mj&  
  return (T & )r; g `)5g5  
} lE8M.ho\  
} ; Vu%XoI)<KY  
vBM uVpzO  
这样的话assignment也必须相应改动: $ylQ \Y'  
\G3 P[E[  
template < typename Left, typename Right > j=%^CRum  
class assignment HywT  
  { n>_EE w2/  
Left l; <*g!R!  
Right r; b;N[_2  
public : k k&8:;Vj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g=*`6@_=  
template < typename T2 > _:: q S!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =?*6lS}gy  
} ; Lqt.S|  
&nc 0stuL  
同时,holder的operator=也需要改动: cmzu @zq  
(|6Y1``  
template < typename T > LEq"g7YH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v{N4*P.0T  
  { Y1?"Ut  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T,Bu5:@#  
} =aWj+ggd@  
GJUorj&  
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。 ,s%1#cbR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 an4^(SY  
,~R`@5+  
return l(rhs) = r; BVKr 2v  
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。 "5KJ /7q!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g1je':  
 t8 "*j t  
template < typename Tp > )YDuq(g&  
class constant_t RG'Ft]l92N  
  { %TY;}V59b  
  const Tp t; fQ\nK H~  
public : fkprTk^#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p)t1] <,Of  
template < typename T > _h% :Tu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $=x1_  
  { 0Cox+QJt  
  return t; ;B35E!QJ  
} YWV"I|Z  
} ; U{IY F{;@  
7j>NUx=j3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?e`4 s f_~  
下面就可以修改holder的operator=了 -+'fn$  
YL)epi^  
template < typename T > lZY0A#   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AoaRlk-#  
  { E&\dr;{7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >@NH Al  
} uhyw?#f  
0 !D,74r  
同时也要修改assignment的operator() L[]*vj   
F:PaVr3q  
template < typename T2 > 7,i}M  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0ssKZ9Lc  
现在代码看起来就很一致了。 *V\z]Dy-[  
/Hox]r]'e  
六. 问题2:链式操作 iqzl(9o.D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sr0.4VU1  
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。 F{#m~4O  
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。 LQ,RQ~!  
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。 dLtSa\2Hn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +E8Itb,  
4"OUmh9LHB  
template < typename T > E+Jh4$x {  
struct result_1 4G:I VK9  
  { ~?V+^<P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?_\t7f  
} ; >^1|Mg/!>  
+`EF0sux  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:  T4}SF  
xW$F-n  
template < typename T > t/;@~jfr@  
struct   ref \m.ap+dFa  
  { j@kL`Q\&I  
typedef T & reference; /`M> 3q[  
} ; hEO#uAR^Z  
template < typename T > Wq bfZx  
struct   ref < T &> g/)$-Z)Nu  
  { }PZz(Ms  
typedef T & reference; R&w2y$  
} ; c0J=gZiP  
/jR]sC)xs  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k,EI+lCX  
=j)y.x(  
template < typename T > @S/PB[%S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q|E0Y   
  {  R^%uEP  
  return l(t) = r(t); *cjH]MQ0Ak  
}  u/ Os  
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。 ~c e?xr|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [C GFzxz$  
.U8Se+;  
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 zeqP:goy  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: IrJPP2Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pUvbIbg+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Qg)=4(<Hr  
最后的布局是: CYr2~0<g  
                Add G1; .\i  
              /   \ S(7_\8 h  
            Divide   5 b&LfL$  
            /   \ G2FP|mf,  
          _1     3 U Ox$Xwp5&  
似乎一切都解决了?不。 oDyrf"dl  
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。 -Cb<T"7  
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。 aR }|^ex  
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: *wNX<R.  
ryz [A:^G  
template < typename Right > #z|\AmZ\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~[@Gj{6p0  
Right & rt) const bYr;~ ^  
  { e=11EmN9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ];bl;BP  
} Z[.+Wd\)-9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 oB9t&yM  
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。 d^"dL" Q6m  
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。 #!Iez vWf  
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。 'xNPy =#  
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\/:-][  
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? U] 2fV|Hn  
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: +k!Y]_&(:f  
9aLS%-x!+  
template < class Action > &G5=?ub  
class picker : public Action Evz;eobW/  
  { JHY0 J &4s  
public : a:C'N4K  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >*xa\ve  
  // all the operator overloaded }*!7 Vrep  
} ; j1!P:(  
b8V]/  
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。 :Zy7h7P,lT  
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: -+1it  
^*7~ Wxk5  
template < typename Right > S~"1q 0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 32_{nLV$[  
  { ILt95l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zl>l.zJ  
} UOn L^Z}  
qp(F}@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *}9i@DP1,  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 p100dJvq  
20hF2V  
template < typename T >   struct picker_maker xO2S|DH{  
  { Mis t,H7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2#4_ /5(j*  
} ; )oOcV%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @MfuV4*  
  { zcrLd={  
typedef picker < T > result; {;(X#vK}9  
} ; Bp3%*va  
/K mzi9j+  
下面总的结构就有了: (wmMHo|  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 X\SZ Q[gN  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 M\wIpRD,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xCH,d:n=  
至此链式操作完美实现。 L[zg2y  
2[&3$-]  
KlgPDV9mg  
七. 问题3 X!5  
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。 $!c)%qDq  
C24[brf  
template < typename T1, typename T2 > gY AXUM,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .p%p_  
  { QMI&?Q:=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V:h-K`~ /  
} ,s'78Dc$  
KWU ~QAc  
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: &Z682b$  
eTI<WFRc_  
template < typename T1, typename T2 > b _fI1f|  
struct result_2 !FweXFl  
  { %H:uE*WZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [GeJn\C_?  
} ; .I{b]6  
?45kN=%*s  
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? [>"bL$tlo*  
这个差事就留给了holder自己。 6JWCB9$4  
    k%\_UYa  
<{7CS=)  
template < int Order > sDnHd9v<?t  
class holder; &sL(|>N  
template <> @;}bBHQz{p  
class holder < 1 > eqcV70E8cK  
  { %dTkw+J  
public : C+-GE9=  
template < typename T > hR3lo;'  
  struct result_1 l-"c-2-!  
  { "J]_B  
  typedef T & result; nAn/Vu  
} ; o+W5xHe^1  
template < typename T1, typename T2 > ]=p@1  
  struct result_2 'iO?M'0gE#  
  { *loPwV8  
  typedef T1 & result; G#/}_P  
} ; -ea>}S  
template < typename T > 8P r H"pI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @ NGK2J  
  { 0uzm@'^  
  return (T & )r; Ec| Gom?  
} q10gKVJum  
template < typename T1, typename T2 > V,bfD3S3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const THirh6  
  { b:.aZ7+4  
  return (T1 & )r1; &eV& +j  
} W)jO 4,eO  
} ; SU OuayE  
&Zl$7  
template <> $:"r$7  
class holder < 2 > SU;PmG4  
  { <v;;:RB6c  
public : I*R[8|  
template < typename T > _aVrQ@9  
  struct result_1 F)/}Q[o8  
  { JqTkNKi/s  
  typedef T & result; &P&LjHFK  
} ; V6"<lK8"  
template < typename T1, typename T2 > #|fa/kb~  
  struct result_2 vCT5do"C&  
  { fk)ts,p?  
  typedef T2 & result; tS,nO:+x  
} ; ~vnG^y>%  
template < typename T > e2Sm.H '  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LtKiJ.j?A  
  { t3K7W2bz  
  return (T & )r; D.o|pTZ  
} 0 Vv 6B2<  
template < typename T1, typename T2 > trmCIk&Fkj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  lk{  
  { XnrOC|P$  
  return (T2 & )r2; D/jB .  
} G?!b00H  
} ; `HvU_ja;  
9ctvy?53H  
fk4s19;?  
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> >。 IbC(/i#%`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: egboLqn  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @\v,   
/2-S/,a  
return l(i, j) = r(i, j); v!?bEM3D  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H];|<G  
R*IO%9O  
  return ( int & )i; Qj~m;F!  
  return ( int & )j; d_=@1 JM>  
最后执行i = j; 8RWfv}:X  
可见,参数被正确的选择了。 Gwxx W   
|cStN[97%  
}$3eRu +  
K^`3Bg  
#k8bZ?*:  
八. 中期总结 C4],7"Sw  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: BL<.u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Pcut#8?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <y=VDb/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `,d*>  
X=_pQ+j`^  
wEENN_w  
gO%#'Eb2  
A,i.1U"w8  
"Wr5:T-;  
九. 简化 c4ptY5R),  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?D-1xnxep  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !/+ZKx("9  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: y:(OZ%g  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S-{[3$  
  +-*/&|^等 c^vP d]Ed  
2. 返回引用。 \"B?'Ep;  
  =,各种复合赋值等 7l> |G,[c  
3. 返回固定类型。 D].!u{##  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) T:q_1W?h]  
4. 原样返回。 ~4h<nc  
  operator, 6s\niro2  
5. 返回解引用的类型。  S[!K  
  operator*(单目) \$Y Kw0K  
6. 返回地址。 "OF4#a17  
  operator&(单目) :8aa#bA  
7. 下表访问返回类型。 `Bk7W]{L  
  operator[] Y-\hV6v6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }S51yDVG_  
  operator<<和operator>> tFt56/4  
zY~  
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。 5vs~8|aRo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: nf& P Dv1  
;q]Jm  
template < typename Left > dfY(5Wc+f  
struct value_return GL$!JKWp  
  { c7 Sa|9*dR  
template < typename T > j78WPG  
  struct result_1 3~Od2nk(x  
  { uc!j`G*]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S9R(;  
} ; fe PH=C  
.?R~!K{`  
template < typename T1, typename T2 > iSu7K&X9q  
  struct result_2 w>Iw&US  
  { -SZXUN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,?k[<C  
} ; IvGQ7 VLr  
} ; eqbQ,, &  
0+MNu8t  
twElLOE  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -V0_%Smc  
eJA$J=^R;  
下面我们来剥离functor中的operator() Jb~$Vrdy  
首先operator里面的代码全是下面的形式: H'k$<S  
Y,Dd} an  
return l(t) op r(t) 3qJOE6[}%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hw! l{yv  
return op l(t) /ivcqVu]  
return op l(t1, t2) _R&mN\ey5  
return l(t) op `i5U&K. 7  
return l(t1, t2) op .GcIwP'aU-  
return l(t)[r(t)] ^hq+ L^$^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |/<,71Ae  
%B?@le+%  
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: >B>[_8=f@  
单目: return f(l(t), r(t)); abiZ"?(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j8n_:;i*  
双目: return f(l(t)); t80s(e  
return f(l(t1, t2)); _5TSI'@.4  
下面就是f的实现,以operator/为例 V/|).YG2  
:T^!<W4  
struct meta_divide wKOljE6d  
  { _: @~ bHd  
template < typename T1, typename T2 > uQh dg4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X[/>{rK  
  { 0VsQ$4'V^  
  return t1 / t2; ?>c*[>LpZ  
} x` T  
} ; ]<b$k  
Uytq,3Gj6  
这个工作可以让宏来做: sd4eJ  
fkf69,+"]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V]I@&*O~ r  
template < typename T1, typename T2 > \ Gl8D GELl;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nOq?Q  
以后可以直接用 PL$*)#S"$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *D`]7I~}  
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 $pW6a %7  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) iV9wqUkMv  
j>j Zg<}J  
J{>9ctN  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 )9/.K'o,dy  
A!Em J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j"(o>b v7  
class unary_op : public Rettype 9R_2>BDn  
  { 9/A$ 3#wF  
    Left l; j("$qp v  
public : PPoQNW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _Z~cJIEU  
;R[  xo!  
template < typename T > 1 & G0;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |OW/-&)  
      { }/tT=G]91  
      return FuncType::execute(l(t)); 7$3R}=Z`\q  
    } S1jI8 #z}_  
=5:L#` .  
    template < typename T1, typename T2 > z4t.- 9(C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7AwV4r*:  
      { [5[}2 B_t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F`!B!uY  
    } J|*Z*m  
} ; vTnrSNdSE  
(Hk4~v6pqC  
% mP%W<  
同样还可以申明一个binary_op '{]1!yMh  
rP4v_?Zg+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vW6 a=j8  
class binary_op : public Rettype 5cc;8i  
  { J%VcvBaJm  
    Left l; 0$=Uhi  
Right r; ?O(@BT  
public : d)@Hx8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EY3x o-H  
'I$-h<W  
template < typename T > 8: #\g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pe^hOzVv  
      { \YUl$d0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )m8ve)l  
    } [3$L}m  
HCBZ*Z-  
    template < typename T1, typename T2 > FHztF$Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "i jpqI  
      { EY~b,MIL4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $;O-1# ]  
    } #h,7dz.d  
} ; *"cK_MH/o  
Q 6>7{\8l  
#Z;6f{yWf  
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 nsT]Yxo%M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6yDj1PI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g%C!)UbT  
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。 JA]TO (x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0!4;."S  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 G.j  R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S8=Am7D]1  
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) $ghAC  
下面是修改过的unary_op V[9#+l~#  
* SAYli+@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  Om%HrT  
class unary_op 9NUft8QB  
  { \R"}=7  
Left l; 'K|Jg.2  
  k8>(-W"A  
public : }s*H| z  
mT]+wi&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8]SJ=c"}Xf  
$? 'JePC  
template < typename T > %62W[Oh5  
  struct result_1 F4P=Wz]  
  { B#o/3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tKr.{#)  
} ; .`I;qF  
g(X-]/C{  
template < typename T1, typename T2 > 0wFa7PyG?  
  struct result_2 L&D+0p^lI  
  { P<. TiF?@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T/[8w  
} ; xXa* d  
S7|6dwQ&  
template < typename T1, typename T2 > xg:r5Z/|)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 25bbuhss  
  { D\~s$.6B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;N+ v x  
}  {J aulg  
/5x~3~  
template < typename T > }kNbqwVP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]m fI$p%  
  { )^Ha?;TS  
  return OpClass::execute(lt(t)); iTX:*$~I  
} 1\'?.  
tVAWc$3T  
} ; ;f]p`!] 3  
^A&i$RRO  
jwP}{mi*  
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 4jWzYuI&J  
好啦,现在才真正完美了。 g]fdsZv  
现在在picker里面就可以这么添加了: m7dpr$J  
Mz?xvP?z  
template < typename Right > ,H_b@$]n8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L&gC  
  { NZu\ Ae  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `&3hfiI}  
} For`rfR  
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。 |E& F e8  
g431+O0K1  
\t pJ   
PZT]H?  
-dj9(~?^  
十. bind ]q,5'[=~4h  
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。 Lc&LF*  
先来分析一下一段例子 nZ4JI+Q)~  
WFGcR9mN?  
">8]Oi;g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /J0YF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i8h(b2odQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r>>4)<C7J  
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。 U~;Rzoe)q*  
我们来写个简单的。 n]G_# ;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^#6"d+lp  
对于函数对象类的版本: S!LLC{  
U{ZE|b. ?b  
template < typename Func > uG5RE  
struct functor_trait # NoY}*  
  { AX`>y@I  
typedef typename Func::result_type result_type; 8+7n"6GY2/  
} ; tQrF A2F  
对于无参数函数的版本: .C 6wsmQ  
k$ ya.b<X/  
template < typename Ret > }3b3^f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b I%Sq+"}  
  { pBZf=!+E  
typedef Ret result_type; 2qA"emUM  
} ; +t9$*i9`L  
对于单参数函数的版本: Czl4^STiC  
z<3{.e\e  
template < typename Ret, typename V1 > ?Aq \Gr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ].TAZ-4s  
  { Hm>7|!  
typedef Ret result_type; mJ'Q9x"  
} ; (Xak;Xum1  
对于双参数函数的版本: -a[[1  
[Iwb7a0p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m L#%H(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > lmsO 6=I4F  
  { 35;UE2d)<  
typedef Ret result_type; x|7vN E=Q  
} ; {?!0<0  
等等。。。 /k$H"'`j4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'aN`z3T  
bu2@~  
template < typename Func > UY ^dFbJ  
struct func_return _,"?R]MO  
  { )335X wA+  
template < typename T > b0PQ;?R#V  
  struct result_1 wt@Qjbqd8  
  { %',bCd{QW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TKwMgC}<[  
} ; a?d)l nk  
4s:S_Dw  
template < typename T1, typename T2 > @|=JXSr!KY  
  struct result_2 X\=m  
  { ]-rhc.Gk@1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ym]12PAU5  
} ; 5PcN$r"P  
} ; KTmduf7DL  
Ar;uq7c,G  
6Mh;ld@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 F2N)|C<  
F0D7+-9[  
template < typename Func, typename aPicker > 96VJE,^h  
class binder_1 ~!Ar`= [  
  { o94]:$=~  
Func fn; Vgj&h dbd  
aPicker pk; A>bpP  
public : ycD}7  
51)Q&,Mo#  
template < typename T > WGK:XfOBQ  
  struct result_1 !{WIN%O  
  { 342m=7lK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^xNs^wC.  
} ; ,A{'lu  
*GGiSt  
template < typename T1, typename T2 > #GlQwk3  
  struct result_2 c; MF  
  { sOf;I]E|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1DTA Dh0  
} ; t_+Xt$Q7C  
='\Di '*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ./KXElvQ%  
e7$ZA#A_5v  
template < typename T > %XQ!>BeE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IAl X^6s*  
  { liuw!  
  return fn(pk(t)); yu~o9  
} <'N(`.&3C  
template < typename T1, typename T2 > ~vGX(8N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $vR#<a,7>  
  { y-1!@|l0:6  
  return fn(pk(t1, t2)); J^Mq4&  
} v90)G8|q  
} ; C&1()U  
}JWLm.e  
%x]8^vze  
一目了然不是么? h{5K9$9=  
最后实现bind h,!#YG@>  
=dp(+7Va  
%77X/%.Y  
template < typename Func, typename aPicker > z2 m(<zb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l_MF9.z&  
  { </jzM?i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Nr(t5TP^  
} YWK|AT-4  
`a+"[%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;/79tlwq  
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。 er%D`VHe  
)o;oOPT!  
十一. phoenix `zw^ WbCO{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X%sMna)  
6!;eJYj,  
for_each(v.begin(), v.end(), H?a1XEY/  
( l`wF;W!  
do_ RP9jZRDbZ  
[ m) -D rbE  
  cout << _1 <<   " , " JHvawFBN<u  
] A#@9|3  
.while_( -- _1), '  ~F  
cout << var( " \n " ) q\r@x-&g+  
) qx;8Hq(E[  
); d OYEl<!J  
->rr4xaKC  
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: t!285J8tn  
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 kgZiyPcw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c(j|xQ\pE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ox&PFI0Gn  
4owM;y  
Ht,dMt>:  
template < typename Cond, typename Actor > hh1 ?/  
class do_while F3Y/Miw  
  { >2)`/B9f4  
Cond cd; yd>b2 M  
Actor act; +! F+m V9  
public : p7{%0  
template < typename T > Pqtk1=U  
  struct result_1 xk/osbKn  
  { 3&tJD  
  typedef int result_type; CBrC   
} ; A7c*qBt  
<5t2+D]]}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `({ Bi!%i  
pOKs VS%fT  
template < typename T > <,:5d2mM.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PCkQ hR  
  { )b7;w#%q  
  do Jjr&+Q^3Tu  
    { ,'%wadOo  
  act(t); m,X8Cy|vQ  
  } KccIYn~  
  while (cd(t)); e,cSB!7  
  return   0 ; 4Y/kf%]]A  
} AW')*{/(Ii  
} ; Fo:60)Lr  
` v"p""_H  
5IJm_oy  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4b/>ZHFOF;  
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。 >DSD1i+N  
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。 qPvWb1H:  
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。 ~ _G W  
下面就是产生这个functor的类: /T\'&s3D+  
.VG5 / 6zp  
rQLl[a  
template < typename Actor > [~v1  
class do_while_actor 9:v0gE+.  
  { K4w#}gzok  
Actor act; N7l`-y  
public : <u Kd)l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZdsYIRU#  
@GyxOc@6  
template < typename Cond > h|Ah\P?o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; D9 \!97  
} ; !$Whftg  
~e;2gm  
7E]qP 5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 j0q:i}/U,  
最后,是那个do_ =Y]'wb  
VsjE*AJpe  
S9mcThcZ  
class do_while_invoker TR J5m?x  
  { "IuHSjP  
public : lq_(au.  
template < typename Actor > (M;jnQ0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Zjq(]y  
  { SF. Is=b  
  return do_while_actor < Actor > (act); vP @\"  
} RqU^Q*/sF  
} do_; ?igA+(.  
p*5QV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P ?A:0a  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VoG:3qN  
最后来说说怎么处理break和continue 69iY)Ob/  
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。 cME|Lg(J$  
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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