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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda iSfRJ:_&6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 oZ{,IZ45  
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, jaS<*_~#R  
ammi4k/  
fe .=Z&  
5SFr E`  
  class filler :s)cTq|3  
  { If'q8G3]-  
public : 1 UQ,V`y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xU'z>y4V$  
} ; 2H%9l@}u  
18$d-[hX  
H3wJ5-q(  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: q@.>eB'92P  
IIk_!VzT  
jN6V`Wh_  
\zd[A~!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u%-]-:c  
A}fm).Wp@  
hs6pp/h>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M+"6VtZH  
hqRC:p#9  
0 kJ8H!~u  
4*_jGw  
二. 战前分析 Mo/R+\u+Y  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 lpi"@3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _hnsH I!oD  
#H$lBC WI  
~EtGR # N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hcVu`Bn  
  /* --------------------------------------------- */ z|s(D<*w  
vector < int *> vp( 10 ); WcmX"{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^y,h0?Z9  
/* --------------------------------------------- */ aEf3hB*~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TX)W.2u=  
/* --------------------------------------------- */ dv+Gv7&2/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  }$oS /bo  
  /* --------------------------------------------- */ c[ 2t,+O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3ynkf77cn  
/* --------------------------------------------- */ sY<UJlDKT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r8"2C#  
= gF035  
]p|?S[!=  
 |q3X#s72  
看了之后,我们可以思考一些问题: t?hfP2&6  
1._1, _2是什么? x'EEmjJ  
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。 k26C=tlkv"  
2._1 = 1是在做什么? 0 u*a=f=  
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。 08\w!!a:  
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。 EPE_2a}  
NQD5=/o  
H&-3`<  
三. 动工 ByY^d#oE  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d==0 @`  
2n.HmS  
!B`z|#  
F{mUxo#T  
template < typename T > 8#!g;`~ D  
class assignment A%#M#hD/  
  { sOqFEvzo1%  
T value; cB&_':F  
public : -9vNV:c  
assignment( const T & v) : value(v) {} U\%r33L )  
template < typename T2 > RUY7Y?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } kq| !{_  
} ; G#[A'tbKk  
yjT>bu]  
DN:| s+Lz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 AL":j6!OQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 20I`F>-*  
2]kGDeSr  
)>2L(~W  
n1%2 sV)>  
  class holder a&{Y~Og?%  
  { ZH~bY2^;  
public : 4prJ!k  
template < typename T > rC@VMe|0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Mbc&))A  
  { OROvy  
  return assignment < T > (t); $e1.y b%  
} !4Aj#`)  
} ; 7R:j^"I@  
F]M-r{  
"R5G^-<h p  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: YM`T"`f  
p2Khfl6-  
  static holder _1; *AV%=   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Uha.8  
+TbAtkEF*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TG;[,oa  
而不用手动写一个函数对象。 J2}poNmm  
 kNK0KL  
=F|9 ac9X  
5Pf=Uj6D  
四. 问题分析 o2dO\$'  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 1\}XL=BE  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Z,"4f*2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 j7)mC4o:%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %%ouf06.|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 LEM%B??&5z  
a4UwhbH  
五. 问题1:一致性  2d*bF.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| g8cBb5(L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oeg Bk  
dnomnY(*<  
struct holder *%/O (ohs@  
  { Xfg3q.q  
  // t Cb34Wpf  
  template < typename T > (rFiHv5  
T &   operator ()( const T & r) const  <O7!(  
  { S'5)K  
  return (T & )r; /e"iY F  
} WzstO}?P(  
} ; ,KJHYm=Q  
G_?U?:!AC  
这样的话assignment也必须相应改动: S?CT6moXA  
I;Mm+5A  
template < typename Left, typename Right > 3!8(A/YP;  
class assignment  g*a+$'  
  { PP{ 9Y Vr  
Left l; vyDxX  
Right r; _yg;5#3  
public : wH8J?j"5>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _cvX$(Sg  
template < typename T2 > MrzD ah9UG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <Q(E {c3"  
} ; Q>D//_TF  
 >SQzE  
同时,holder的operator=也需要改动: H?O5 "4a  
6!>p<p"Ns  
template < typename T > ?fH1?Z\'K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cO7ii~&%!  
  { @\nQ{\^;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :+6W%B  
} q83^?0WD  
 FkrXM!mJ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 h,FU5iK|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (mp  
oc)`hg2=  
return l(rhs) = r; <=p>0L  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 0 aH&M4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .^*;hZ~4%  
#&T O(bk  
template < typename Tp > k Nc- @B  
class constant_t rX)&U4#[m  
  { v4hrS\M  
  const Tp t; W+ ;=8S  
public : 8OZasf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =q0V%h{  
template < typename T > W6T4Zsg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [3bPoAr\  
  { G+N1#0,q  
  return t; 1iY4|j;ahV  
} 9V1d`]tP  
} ; ic`BDkNO  
)M dddz4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #1U>  
下面就可以修改holder的operator=了 3v\P6  
%JrZMs>  
template < typename T > gdeM,A|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D&F{0  
  { [hSJ)IZh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); keLeD1  
} 1Sz tN3'q  
AE>W$x8P  
同时也要修改assignment的operator() Bk\Y v0  
msgR"T3'  
template < typename T2 > }O7sP^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } UH-873AK  
现在代码看起来就很一致了。 rlR!Tc>  
lXTE#,XVf  
六. 问题2:链式操作 ?'0!>EjY"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 eMnK@J  
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。 mP\V.^  
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。 QNOdt2NN  
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。 jbipNgxkr  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vN^.MR+<  
cy.r/Z}  
template < typename T > 'y; Kj  
struct result_1 _?H3*!>3  
  { A0 Nx?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2|^@=.4\  
} ;  7qy PI  
]O@iT= *3  
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: I3.. Yk%7  
BeLD`4K  
template < typename T > Rm=p}  
struct   ref uKAI->"  
  { <~5O-.G]  
typedef T & reference; : wS&3:h  
} ; =_pSfKR;  
template < typename T > AwNr}9`  
struct   ref < T &> zQulPU  
  { Zpg;hj5_  
typedef T & reference; \"(?k>]E  
} ; ,i6E L  
e:Y+-C5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0\:= KIY.  
<z\SKR[  
template < typename T > |Jn|GnM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fYjmG[4  
  { Q// @5m_  
  return l(t) = r(t); IWu=z!mO  
}  j5/pVXO  
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。 x4_MbUe  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s0dP3tz>  
,Tr&`2w  
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 3`yO&upk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =KHb0d |.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @CzFzVmF"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 boEQI=!j\+  
最后的布局是: S?b&4\:  
                Add N_K9H1 r  
              /   \ O8 .xt|  
            Divide   5 7 2JwG7qh  
            /   \ I}bu  
          _1     3 f;^ +q-Q  
似乎一切都解决了?不。 _ +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。 r%f Q$q>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 %]}JWXo f  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ?pZU'5le`  
5zBA]1PY  
template < typename Right > GP c B(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  Kg';[G\  
Right & rt) const l%2VA  
  { fX`u"`o5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  bUS:c 2"  
} 4Y?2u  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5kw  K%  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Gw3+TvwU+Q  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 [@lK[7 u  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 6:G&x<{  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 GKIzU^f  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? T;(,9>Qsu  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 76rv$z{g^  
ru 6`Z+p  
template < class Action > [<@T%yq  
class picker : public Action `15}jTi  
  { +8zACs{p  
public : U\lbh;9G  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6 8,j~e3-i  
  // all the operator overloaded ,WWd%DF)  
} ; d]e36Dwk  
<8 <P,  
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。 k_]'?f7Z  
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: S.`y%t.GP  
!6=s{V&r1  
template < typename Right > "<0!S~]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +h"i6`g  
  { O80Z7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T+Re1sPr?  
} > Hv9Xz  
]7_>l>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Hj>9#>b  
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。 M}o.= Iqa  
#a=]h}&1?  
template < typename T >   struct picker_maker #6\m TL4vg  
  { \;Q(o$5<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Jn{)CZ  
} ; O~qRHYv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C&Q[[k"kb  
  { lVT*Ev{&.  
typedef picker < T > result; 4ct-K)Ris  
} ; >97YK =  
CbM~\6 R  
下面总的结构就有了: y`zdI_!7  
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。 u W,J5!  
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。 e*T^:2oRl  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0x~+=GUN  
至此链式操作完美实现。 [!%5(Ro_  
t`Bk2Cc)+  
}Q: CZ  
七. 问题3 wqDf\k}'v  
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。 xBxiBhqzF  
L;:PeYPL  
template < typename T1, typename T2 > k?7"r4Vc)S  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EwzcB\m  
  { 3\Xk)a_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }Y7P2W+4?  
} cZN<}n+q  
h!dij^bD  
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: 17'd~-lE  
~s&r.6 DW  
template < typename T1, typename T2 > S Yi!%  
struct result_2 ^ulgZ2BQ|  
  { /95z1e  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !QVhP+l'H  
} ; k^d]EF  
-%J9!(  
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? c=tbl|Cq  
这个差事就留给了holder自己。 }5PC53q  
    f B<Qs.T  
O8#]7\)  
template < int Order > vX>{1`e{S  
class holder; <UO[*_,\  
template <> ^E/6 vG  
class holder < 1 > oX^N>w0F  
  { &<*M{GW'&  
public : ?a,#p  
template < typename T > 6P@K]jy& n  
  struct result_1 C1f$^N  
  { W[I[Xg&  
  typedef T & result; ]+,L/P  
} ; U0 -RG  
template < typename T1, typename T2 > . h)VR 5?j  
  struct result_2 9 D.wW  
  { jjH2!R]^>  
  typedef T1 & result; '['%b  
} ; FUSe!f  
template < typename T > nL^7t7mp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `%[m%Y9h  
  { r ts2Jk7f  
  return (T & )r; <=|^\r !}&  
} 8cZ[Kl%  
template < typename T1, typename T2 > FP&Ykx~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lGahwn:  
  { N>EMVUVS  
  return (T1 & )r1; ,k.")  
} j{FRD8]V  
} ; u `ww  
l$!ExXEZO;  
template <> V"8Go;[  
class holder < 2 > &&$*MHJ  
  { &^&0,g?To  
public : pFMJG<W9,  
template < typename T > ?r|iZKa  
  struct result_1 & +`g~6U  
  { < `;Mf>V  
  typedef T & result; [}Xw/@Uc;  
} ; Wx#l}nD  
template < typename T1, typename T2 > ? Lxc1  
  struct result_2 Z~(X[Zl :  
  { JO]?u(m01  
  typedef T2 & result; 19R~&E's  
} ; &to~#.qc  
template < typename T > b"o\-iUioe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I3.JAoB>!  
  { _0 4 3,  
  return (T & )r; a'HHUii=  
} <~ay4JY  
template < typename T1, typename T2 > U43U2/^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t^B s3;E^  
  { roriNr/ e  
  return (T2 & )r2; TPx0LDk%(  
} SefF Ci%4  
} ; J s33S)  
rvhMu}.  
ZX-A}  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {7X9P<<L7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jEx8G3EL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'p!&&.%  
4+>~Ui_#  
return l(i, j) = r(i, j); pIrL7Pb0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q+a&a]*KL^  
 7a_u=\,  
  return ( int & )i; SsMs#C8u%  
  return ( int & )j; R'F\9eyA  
最后执行i = j; -{A64gfFxT  
可见,参数被正确的选择了。 Xeja\5zB  
zGd[sjL  
!RLXB$@`  
|jH Yf42Q  
lM#/F\  
八. 中期总结 X pK eN2=p  
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: 3^H-,b0^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qOD^ P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w=nS*Qy 2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor eGKvzu  
kG4])qxC'  
j/wQ2"@a  
k;Qm%B  
b:O_PS5h  
\qW^AD(it<  
九. 简化 T|$tQgY^  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /i!/)]*-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 B|^=2 >8s  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: P"Q6wdm  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Wl&6T1A`"  
  +-*/&|^等 +sZY0(|K8  
2. 返回引用。 FD~uUZTM  
  =,各种复合赋值等 ze8MFz'm  
3. 返回固定类型。 'g<FL`iP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) AKLFUk  
4. 原样返回。 Y!c7P,cZ+3  
  operator, `} 'o2oZnG  
5. 返回解引用的类型。 %dd B$(  
  operator*(单目) 1,P2}mYv  
6. 返回地址。 &F0>V o  
  operator&(单目) P 2x.rukT|  
7. 下表访问返回类型。 xOxyz6B\  
  operator[] +:C.G[+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j}}as  
  operator<<和operator>> (L1O;~$  
/_(l :q^  
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。 =td(}3|D Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: BG-nf1K(  
! _ >/ r  
template < typename Left > }*P;kV  
struct value_return ucLh|}jJ5  
  { R6GlQ G  
template < typename T > bV)h\:oC  
  struct result_1 F&+_z&n)  
  { 0x,4H30t(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }lx'NY~(W  
} ; }vF=XA  
apxq] ! `  
template < typename T1, typename T2 > U6nC <3f F  
  struct result_2 KAT^vbR  
  { Hnvs{KC`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o(i?_4 E  
} ; @-1VN;N  
} ; YpSK |(  
a\ MJh+K  
Hs.5@l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q"g4fzCD  
9Pm|a~[m  
下面我们来剥离functor中的operator() =p8iYtI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: We"\nOP  
l2!ztK1^  
return l(t) op r(t) m0Uk*~Gz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]>(pQD  
return op l(t) 2F,?}jJ.K  
return op l(t1, t2) riglEA[^  
return l(t) op FePWr7Ze  
return l(t1, t2) op RDqQ6(e"  
return l(t)[r(t)] :7qJ[k{g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >6zWOYd  
,f~8:LHq  
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: i[e-dT:*R  
单目: return f(l(t), r(t)); w^ 8^0i-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =\jPnov!  
双目: return f(l(t)); h4>q~&Pd  
return f(l(t1, t2)); Ve\!:,(Y_  
下面就是f的实现,以operator/为例 0ARj3   
#|cr\\2*  
struct meta_divide R|7_iMIZ  
  { d6e]aO=g  
template < typename T1, typename T2 > hQJ-  ~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) iS8yJRy  
  { &,=t2_n  
  return t1 / t2; +d8?=LX  
} 5[$Tpn#K7  
} ; % ELf 7~  
YksJ$yH^  
这个工作可以让宏来做: q9m-d-!)  
rgrsNr:1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lH oV>k  
template < typename T1, typename T2 > \ J*f..:m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &G!2T!xx  
以后可以直接用 F!6;< !&h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bdyE9t   
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 5sF?0P;ln  
(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。。。) 7|7sA'1 cM  
JI~@H /j  
- z"D_5  
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 sJcwN.s  
kF"G {5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P*8DM3':  
class unary_op : public Rettype F,$ypGr  
  { T#G (&0J5  
    Left l; <nT).S>+  
public : -]vPF|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ! ^U!T\qDi  
vWpkU<&3|  
template < typename T > <-a6'g2y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^U@E rc#d  
      { j[YO1q*  
      return FuncType::execute(l(t)); 7S]akcT/  
    } !T8h+3 I  
/M8&`  
    template < typename T1, typename T2 > x[H9<&)D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _,9/g^<  
      { C{Er%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d+:pZ  
    } IgU65p  
} ; 0hx EI  
6(.]TEu0  
.6nNqGua1  
同样还可以申明一个binary_op i\u m;\  
N|L Ey  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3XomnL{  
class binary_op : public Rettype 9zK5Y+!  
  { 4^rO K  
    Left l; v %fRq!~  
Right r; F~_)auH  
public : _; ].  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8'X:}O/  
*~%# =o  
template < typename T > ,k5b,}tN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kdHP v=/U  
      { hJ1:#%Qe.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;F!wyTF>}  
    } 2K1odqO#   
H6PS7g"  
    template < typename T1, typename T2 > Pq:GvM`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $5)ZaYx<  
      { =9ISsI\Y6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SXx2   
    } j3`"9bY  
} ; 'YcoF;&[C  
/"M7YPX;  
Tv{X$`%  
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 ZiS<vWa3R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ua]>0\D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5-ju5z?=  
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。 hh!^^emo  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! iX{Lc+u3  
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。。。 @Gj|X>0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g0!{CW  
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) .l->O-=  
下面是修改过的unary_op >dW~o_u'QN  
7EKQE>xj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7]~65@%R-&  
class unary_op P'4jz&4  
  { P7Ws$7x  
Left l; PfI~`ke  
  /k(KA [bS  
public : rU /V ~;#%  
tDl1UX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} JPX5Jm()  
?{ "_9g9  
template < typename T > V+mTo^  
  struct result_1 K 0i[D"  
  { X=<-rFW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; F~cvob{  
} ; 0!c^pOq6  
ly<1]jK  
template < typename T1, typename T2 > 4$+9Wv  
  struct result_2 TqM(I[J7\  
  { j zaC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lkWID  
} ; Q]Fm4  
AiT&:'<UT  
template < typename T1, typename T2 > fXPD^}?Ux4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wsyG~^>  
  { R(c:#KF#8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m8q3Pp  
} i9.~cnk  
%d5;JEgA:g  
template < typename T > B*+3A!{s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W?a2P6mAh  
  { f3>8ZB4  
  return OpClass::execute(lt(t)); K +oFu%  
} S aCa  
qYHAXc}$  
} ; Y~qv 0O6K  
s }]qlg  
"#4p#dM0e  
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 YlW~  
好啦,现在才真正完美了。 1sL#XB$@N  
现在在picker里面就可以这么添加了: D:9/;9V  
}t tiL  
template < typename Right > (~~*PT-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /YbyMj*  
  { ]&za^%q0&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j +j2_\  
} P=:mn>  
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。 yJx{6  
gO*:< B g  
Lw 7,[?,Z  
6N}>@Y5  
(R _#lRaQ  
十. bind SbNs#  
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。 ~c~$2Xo  
先来分析一下一段例子 pA(B~9WQ  
L lmdydC%  
wN[mU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Y}_J@&:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;P9P2&c8c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V[<]BOM\v  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 {shf\pm!o  
我们来写个简单的。 OI3UC=G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {EKzPr/  
对于函数对象类的版本: Y6T1_XG  
yUb$EMo \  
template < typename Func > ]UG+<V ,:  
struct functor_trait K1rF;7Y6  
  { pyEi@L1p  
typedef typename Func::result_type result_type; }cK<2J#  
} ; l0Myem v?z  
对于无参数函数的版本: wYtL1D(  
t:tT Zh  
template < typename Ret > J:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Mp:/[%9Fi  
  { (?SK< 4!  
typedef Ret result_type; G=lcKtMdg  
} ; aa8xo5tIp  
对于单参数函数的版本: 3.q%?S}*  
3,~M`~B  
template < typename Ret, typename V1 > Z:VqBqK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I^iJ^Z]vx  
  { 5Xn+cw*  
typedef Ret result_type; uT8@p8  
} ; {R[FwB^7wJ  
对于双参数函数的版本: Nz`4q %+  
oQgd]| v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Bl5*sfjG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^,L vQW4  
  { I@VhxJh  
typedef Ret result_type; (Dr g  
} ; |zD{]y?S-  
等等。。。 %(a<(3r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ZV}"k_+-  
Z$R6'EUb1  
template < typename Func > 2j_YHv$I  
struct func_return yjZ]_.  
  { ,-PzUR4_Kj  
template < typename T > %u\Oj \8U  
  struct result_1 QFOmnbJg  
  { ea3;1-b:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ju3-ZFUS4  
} ; |;2Y|>=  
|cpBoU  
template < typename T1, typename T2 > w=EUwt  
  struct result_2 |FZ)5  
  { /C(lQs*l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5Hvg%g-c  
} ; o -tc}Aa  
} ; H.EgL@;mb  
8Xpf|? .  
su]CaHU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pEk^;  
~ZeF5  
template < typename Func, typename aPicker > s(*L V2fa  
class binder_1 7%?2>t3~  
  { Xd%c00"U  
Func fn; `>CHE'_  
aPicker pk; %bo0-lnp  
public : 8 wGq:@# =  
Fu4LD-#  
template < typename T > bJc<FL<E  
  struct result_1 Df;EemCh  
  { Wyu$J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n1OxT"tD  
} ; n%; wQ^  
C?@vBM}  
template < typename T1, typename T2 > :V1ttRW}52  
  struct result_2 E$5)]<p! <  
  { +2%ih !  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ([~9v@+  
} ; #<ppiu$  
]h4^3   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }{>)2S  
,lK=m~  
template < typename T > [fF0Qa-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KT1/PWa  
  { 8S2sNpLi-g  
  return fn(pk(t)); 0* Ox>O>  
} *a_U2}N  
template < typename T1, typename T2 > z%xWP&3%"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @Qw~z0PE<l  
  { ^(<Ecdz(  
  return fn(pk(t1, t2)); e~ #;ux  
} &R$6dG4  
} ; Ewjzm,2  
N{L'Q0!  
H&K(,4u^  
一目了然不是么? j#^EZ/  
最后实现bind H;('h#=cD  
 lJaR,,  
j`JY3RDD  
template < typename Func, typename aPicker > W;~ f865  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Dqss/vwV  
  { %@/"BF;r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v&t~0jX,  
} YyOPgF] M  
h`O"]2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Z05kn{<a8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <9zzjgzG{c  
?f@g1jJP  
十一. phoenix DONXq]f:,"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~)!yl. H  
~)5NX 4Po  
for_each(v.begin(), v.end(), p,_,o3@~  
( 2tz%A~}4  
do_ p;;4b@  
[ USF9sF0l  
  cout << _1 <<   " , " Lhg4fuos@)  
] ckR>ps[u  
.while_( -- _1), L$R"?O7  
cout << var( " \n " ) { +d](+$  
) +NML>g#F~z  
); ra87~kj<  
8 xfn$  
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: Y0nnn  
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 pq8XCOllXx  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MBy0Ky  
那么我们就照着这个思路来实现吧: k'O^HMAn!  
VaYL#\;c<  
Swugt"`nN  
template < typename Cond, typename Actor > r6 k/QZT  
class do_while m]C|8b7Y  
  { OIi8x? .~]  
Cond cd; 6T-h("t  
Actor act; X`/3X}<$7  
public : [bE-Uu7q5P  
template < typename T >  Y j[M>v  
  struct result_1 L`sg60z  
  { Po(Y',xI[  
  typedef int result_type; ug?gVK  
} ; UoD S)(i  
A0mj!P9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6"3-8orj   
2x PkQOj3  
template < typename T > NC]]`O2r@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2o8:[3C5  
  { >"LHr&;m&h  
  do ^HS;\8Xvb  
    { PE!/n6  
  act(t); b2L9%8h  
  } @#HB6B  
  while (cd(t)); VU8EjuOetb  
  return   0 ; :/rl \woA>  
} \"]KF8c^_  
} ; n ~c<[  
E[Xqyp!<  
0.pZlv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SB1j$6]OR7  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ;_$Q~X  
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。 j-~x==c-;  
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。 %}.4c8  
下面就是产生这个functor的类: Iax-~{B3AY  
`'W/uCpl  
'=s{9lxn^  
template < typename Actor > ^)J2tpr;]=  
class do_while_actor d_v]mfUF  
  { ko-3`hX`  
Actor act; [j3-a4W u  
public : Za[ ?CA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0o2*X|i(  
;2#9q9(  
template < typename Cond > J&P{7a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7Shau%2C  
} ; Dx)>`yJk$;  
{ ^J/S}L]  
GtuA94=!V&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `!Z0; qk  
最后,是那个do_ Fb2,2Px  
3!l+) g  
lw\+!}8(  
class do_while_invoker \eF _Xk[  
  { 9f#~RY|#m  
public : L/J1;  
template < typename Actor > nrBpq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uOQ!av2"Rf  
  { ]!c59%f=  
  return do_while_actor < Actor > (act); }4uHT.)  
} N>TmaUk  
} do_; "U"phLX  
/M : 7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qw?Wi%t(x8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uI9eUO  
最后来说说怎么处理break和continue `e`}dgf0S|  
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。 D%`O.2T Y|  
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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