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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda u#=Yv |9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q6?+#}  
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, oQ!}@CaN|  
J)(H-xvV  
2^Gl;3  
+T[3wL~  
  class filler @t`| w.]ml  
  { Q(m} Sr4  
public : G 8|[.n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} AG) N^yd  
} ; 9m 56oT'U{  
"hz(A.THi  
s<0yQ-=.?N  
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: Vja' :i  
;}IF'ANA  
~Av]LW  
SqY;2:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #m 3WZ3t$  
"d'xT/l "  
yZI4%fen  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G1B~?i2$ ?  
G~)jk+Qq  
tjkY[  
*sf9(%j  
二. 战前分析 ] d| -r:4  
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。 :YjOv  
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 "Ks%!  
!Dkz6B*  
mh44  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7d/wT+f  
  /* --------------------------------------------- */ n);2b\&  
vector < int *> vp( 10 ); S|;a=K&hS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _5M!ec  
/* --------------------------------------------- */ !_<.6ja  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5WP[-J)  
/* --------------------------------------------- */ 9}X3Q!iFb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mL+}Ka  
  /* --------------------------------------------- */ 8s8q`_.)(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); uW;Uq=UN  
/* --------------------------------------------- */ =B1t ?( "  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4q@o4C<0  
b7v] g]*  
wd*T"V3  
5:|5NX[.b  
看了之后,我们可以思考一些问题: MS^,h>KI  
1._1, _2是什么? u!g=>zEu  
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。 [gzU / :  
2._1 = 1是在做什么? UE7 P =B  
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。 D]y6*Ha  
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。 } 3:TPW5S  
psRm*,*O  
y5a^xRDw  
三. 动工 EN.yU!N.4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f]T1:N*t  
 g/+M&k$  
l@1f L%f  
hl}#bZ8]  
template < typename T > KtEM H  
class assignment /G[y 24 Q  
  { \Qk:\aLR  
T value; y(.WK8  
public : !nVX .m9  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1sc #!^Oo  
template < typename T2 > mm#U a/~1u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } TOMvJ>bF  
} ; g/z9bOgIX  
8f^URN<x  
Kox~k?JK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yF0,}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Z+t?ah00  
c'`7p/l.  
/UyW&]nK  
w0/W=!_  
  class holder l$m^{6IYc  
  { Zy*}C,Z  
public : 3{MIBMA  
template < typename T > e@]cI/j  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oE)c8rE  
  { oK5(,8 (4  
  return assignment < T > (t); 8GlH)J+kq  
} Rz=]KeZu  
} ; D{BH~IM  
4Hzbb#  
^D4b\mF  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: D4#,9?us  
&KR@2~vE  
  static holder _1; 3pDZ}{ZZU  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CQ,r*VAw  
L$jyeFB5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;SC|VcbyH  
而不用手动写一个函数对象。 DvOg|XUU0  
't)j  
fE7WLV2I>  
8-?n<h%8E  
四. 问题分析 Tg:NeAN7(  
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。 3;:xEPb._6  
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。 4zf#zJw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3'/wRKl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ) ]~HjA;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %< j=&  
kI[EG<N1k  
五. 问题1:一致性 38'H-]8q"  
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?| APc@1="#J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 eazP'(rc  
,+'f unH  
struct holder ZN4&:9M  
  { _cGiuxf #  
  // }f-rWe{gs>  
  template < typename T > IL%&*B  
T &   operator ()( const T & r) const  W2^eE9  
  { A{+ZXu}  
  return (T & )r; -;~_]t^a  
} wkm SIN:  
} ; pu>LC6m3a  
~Q%QA._R?  
这样的话assignment也必须相应改动: J7cqnj  
D3^v[>E2  
template < typename Left, typename Right > T >-F~?7Sv  
class assignment xq~=T:>/A  
  { &H+<uYV  
Left l; 5~[ Fh2+  
Right r; *n[Fl  
public : [6|8Gx :  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P2s0H+<  
template < typename T2 > 6kDU}]c:H]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *@BBlkcx  
} ; (Q&z1XK3  
qob!!A14p  
同时,holder的operator=也需要改动: Bf* F ^  
A23Z)`  
template < typename T > )7`~U"r  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0>?mF]M  
  { bg=`   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?b7vc^E&  
} gTQ6B,`/8  
Xs?>6i@$$  
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。 rU~"A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (f.A5~e  
jyT(LDsS  
return l(rhs) = r; VI+Y4T@  
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。 ePY K^D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {MEU|9@ Y  
,`Mlo  
template < typename Tp > b~~}(^Bg  
class constant_t 0WPxzmY  
  { Wex4>J<`/  
  const Tp t; ypifXO;m7  
public : iH$N HfH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i*; V4zh  
template < typename T > dJ;;l7":~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G?V3lQI1n  
  { gSv<.fD"  
  return t; $N ]P#g?Q  
} W ][IHy<   
} ; p,0 \NUC  
7yj2we  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v m$v[  
下面就可以修改holder的operator=了 zld>o3K}  
gI%n(eY  
template < typename T > @6Mo_4)O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r\1*N.O3|O  
  { TDseWdA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); DxD0iJ=W  
} z>&D~0  
d+w<y~\ q  
同时也要修改assignment的operator() jGWLYI=V2  
df)1} /*L  
template < typename T2 > g bh:Y}_FU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } EtcamI*`  
现在代码看起来就很一致了。 Xg)yz~Ug  
axl?t|~I  
六. 问题2:链式操作 +Q9HsfX/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2U+&F'&Q  
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。 0jS/U|0  
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。 3_>1j  
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。 7/yd@#$X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lu}[XN  
LH8?0 N[  
template < typename T > 0t&H1xsxX  
struct result_1 sg y  
  { kO#`m ]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G@'0vYb#  
} ; K_xOY *  
h ^c'L=dR  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Qi}LV"&L  
sDC RL%0QK  
template < typename T > ?|/}~ nj7  
struct   ref f:SF&t*  
  { r6)1Y`K=9  
typedef T & reference; n" ~*9'  
} ; pWp2{G^XB  
template < typename T > S ] &->5"  
struct   ref < T &> K|/a]I":  
  { SrtmpQ  
typedef T & reference; ;n@C(hG  
} ; h.^DRR^S  
mc=*wr$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E.3}a>f  
Rt|Hma  
template < typename T > n\YxRs7 hF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `3KprpE8v  
  { r?TK@^z  
  return l(t) = r(t); }M9al@"  
} N'1~wxd  
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。 :&%;s*-9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #Q"vwek  
Gpu?z- )  
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 6b|`[t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E~P 0}'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $5IrM 7i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !O-+ h0Z  
最后的布局是: @FV;5M:I  
                Add .g~@e_;):  
              /   \ a\w | tf  
            Divide   5 -(.7/G'Vk>  
            /   \  R'/wOE2  
          _1     3 U VKN#"_{  
似乎一切都解决了?不。 &>{>k<z  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 D2p6&HNT  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 j1 <1D@UO  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: )'~FDw\6  
x,dv ~QU  
template < typename Right > G#: !wI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;Y^RF?un  
Right & rt) const 5m42Bqy"  
  { }D+8K  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W6T&hB  
} ([*t.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g-FZel   
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ^mpB\D)q  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ~PnpYd<2  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 8 36m5/kH[  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 \<B6>  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? e9_+$Oo  
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: H>f{3S-%  
@3c#\jx  
template < class Action > E{ s|#  
class picker : public Action ,~xU>L^  
  { xUi!|c  
public : g{hA,-3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]4mj 1g&C  
  // all the operator overloaded .~L4#V{c~  
} ; NRSse"  
~4MjJKzA  
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)&XQ`&  
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: 8$UZL  
vw] D{OBv*  
template < typename Right > tQ JH'YV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [V, ;X  
  { :s '"u]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (B,t 1+%  
} *u'`XRJU/  
Wmxw!   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $S8bp3)  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 OIty ]c  
L"7` \4  
template < typename T >   struct picker_maker a=.db&;vY  
  { 8M+F!1-#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xKST-:c+  
} ; P=[x!}.I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h) PB  
  { o!r4 frP  
typedef picker < T > result; BON""yIC   
} ; !9LAXM  
Y~hd<8 ~  
下面总的结构就有了: -^Km}9g  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 h$ iyclX  
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。 jQeE07g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zMzf=~  
至此链式操作完美实现。 b%f2"e0g  
1=5'R/k  
((>3,%B`  
七. 问题3 vKf;&`^qE  
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。 iH}rI'U.  
Po!JgcJ#\  
template < typename T1, typename T2 > 'Oy5G7^R  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {R!TUQ5  
  { k,iV$,[TF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  Ox*T:5  
} 40d9/$uzh  
I u~aTgHX%  
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: TgE.=`"7  
f9XO9N,hE:  
template < typename T1, typename T2 > :G=1$gb  
struct result_2 rn[}{1I33Q  
  { 1\J1yOL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }:l%,DBw  
} ; 9g5{3N3  
%%,hR'+|  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? '`~(Fkj  
这个差事就留给了holder自己。 `{Di*  
    p9}c6{Wp  
|XA aKZA  
template < int Order > t2%@py*bU  
class holder; 2X;0z$  
template <> y#Za|nt  
class holder < 1 > JS7}K)A2B6  
  { ($ B ]9*  
public : ;7^j-6  
template < typename T > }Oh'YX#[  
  struct result_1 (:bCOEZ  
  { *ez~~ Y  
  typedef T & result; '"fU2M<.  
} ; nP{sCH 1  
template < typename T1, typename T2 > Z=Y_;dS9  
  struct result_2 q,,>:]f#  
  { $s(4?^GP  
  typedef T1 & result; qTa]th;  
} ; lp0T\ %  
template < typename T > ]7R&m)16  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nK%/tdq  
  { n.Eoi4jV'  
  return (T & )r; vb.Y8[  
} CbH T #  
template < typename T1, typename T2 > $h]Y<&('G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uZ`d&CEh  
  { xBE RCO^  
  return (T1 & )r1; GKsL~;8"  
} )bCG]OM7<  
} ; Rw ao5l=x  
:*&9TNU E@  
template <> 73s3-DS,  
class holder < 2 > >[%.h(h/%  
  { `\4JwiPo  
public : Wh'_ slDH+  
template < typename T > ;GgQ@s@  
  struct result_1 2*FWIHyf  
  { d,J<SG&L&  
  typedef T & result; kq}eUY]  
} ; fF9oYOh|  
template < typename T1, typename T2 > ^I0GZG  
  struct result_2 71<PEawL  
  { X?v ^>mA  
  typedef T2 & result; 5)>ZO)F&  
} ; qnk,E-  
template < typename T > 7ru9dg1?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wp]7Lx?F  
  { D_19sN@0m  
  return (T & )r; N}x/&e  
} kG;eOp16R  
template < typename T1, typename T2 > ^2;(2s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pW3)Y5/D  
  { @a.6?.<L  
  return (T2 & )r2; 3e!Yu.q:  
} &DbGyV8d"|  
} ; 0q>NE <L  
$kD`$L@U  
4z0R\tjT  
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> >。 w1"gl0ga$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M8",t{7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8NAWA3^B  
XC/]u%n8](  
return l(i, j) = r(i, j); X\3 ,NR,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |!xfIR>=F  
[`zbf_RyO  
  return ( int & )i; !.2CAL  
  return ( int & )j; uRB)g  
最后执行i = j; e2-70UvW^  
可见,参数被正确的选择了。 (9YYv+GGd*  
|<$<L`xoe  
O2'bNR  
B )1<`nJA  
msqxPC^I  
八. 中期总结 _L:i=.hxN  
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: 5fj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 bDh:!M  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]lB3qEn<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .X LV:6  
2*-ENW2  
yjOu]K:X  
1W}nYU  
kh>SrW]B%  
'!yS72{$2  
九. 简化 g@k#J"Q '[  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 vU8FHVytV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l#5~ t|\  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: B::4Qme  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 x8pbO[_|  
  +-*/&|^等 S`W'G&bCj  
2. 返回引用。 a$xeiy9  
  =,各种复合赋值等 iKF$J3a\2f  
3. 返回固定类型。 dY4k9p8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +C'TW^  
4. 原样返回。 1o;g1Z/  
  operator, 2<6`TA*m  
5. 返回解引用的类型。 "J8;4p  
  operator*(单目) ;Txv -lfS  
6. 返回地址。 u6iU[5  
  operator&(单目) 56bud3CVs  
7. 下表访问返回类型。 EZ%w=  
  operator[] *793H\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T]Tdx.B  
  operator<<和operator>> fd5ZaE#f  
H4 }%;m%  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 l}Q"Nb)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O:5Rp_?^  
uXG`6|?  
template < typename Left > tL={y*  
struct value_return '#,e @v  
  { B0b[p*g Il  
template < typename T > _4.]A 3;}  
  struct result_1 >op:0on]}  
  { c|\ZRBdI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \uU=O )  
} ; (b/A|hl  
.)"_Q/q  
template < typename T1, typename T2 > S1 EEASr!}  
  struct result_2 [5? 4c'Ev  
  { (xZr ]v ]U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ge^zX$.'  
} ; 0kNe?Xi  
} ; =9qGEkd3  
 (kWSK:l  
QQg8+{>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *PSvHXNi  
V-KL%  
下面我们来剥离functor中的operator() bH\'uaJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: N|!MO{sB  
biK)&6|`sa  
return l(t) op r(t) ;ZQ- uz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 74@lo-/LY  
return op l(t) &v5G92  
return op l(t1, t2) r/NSD$-n  
return l(t) op [x2JFS#4  
return l(t1, t2) op ^CZCZ,v  
return l(t)[r(t)] d5@X#3Hd  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] f7XQ~b  
&a%WM   
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: a|DsHZ^6^  
单目: return f(l(t), r(t)); Q^z=w![z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mR{CVU  
双目: return f(l(t)); Y7<zm}=(/  
return f(l(t1, t2)); Vq3gceo'0A  
下面就是f的实现,以operator/为例 }xAie(  
N$\ bg|v  
struct meta_divide YCa@R!M*O  
  { KQG-2oW  
template < typename T1, typename T2 > 7d&DrI@~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) % v;e  
  { d]tv'|E13  
  return t1 / t2; [[:UhrH-  
} r4O|()  
} ; IDy_L;'`*  
>5)<Uv$  
这个工作可以让宏来做: D(y+1^>  
 f~w>v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QWrIa1.JC  
template < typename T1, typename T2 > \ j$3rJA%rN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %KGq*|GUu  
以后可以直接用 yJ!OsD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z[",$Lt  
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 KcC!N{  
(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。。。) %'Zc2h&z  
, N53Iic  
&4,WG  
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 ?Bo?JMV  
OF c\fW#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ojHhT\M`  
class unary_op : public Rettype !Y ( apVQ  
  { t#C,VwMe[  
    Left l; !Eq#[Gs  
public : 7;&(}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \+-zRR0  
+'%@!  
template < typename T > JnfqXbE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4-mVB wq  
      { 3Jk[/ .h  
      return FuncType::execute(l(t)); S_J,[#&  
    } aF!Ex  
b"I~_CL|  
    template < typename T1, typename T2 > LO)GTyzvJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Fbg]'FQ  
      { u*2fP]n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kw*)/$5]  
    } R{HV]o|qk  
} ; R (G2qi  
+a%xyD:.?  
3gAR4  
同样还可以申明一个binary_op xq}-m!nX  
\[yr=X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lsk_P&M  
class binary_op : public Rettype Yu'a<5f  
  { 089 k.WG  
    Left l; -"=)z /S  
Right r; ~W<CE_/]k  
public : H@GE)I>^@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o\Uu?.-<  
I,b9t\(6  
template < typename T > ?v:ZU~i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IV'p~t  
      { c!It ^*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lwc5S `"  
    } we3tx{j  
hq=,Z1J  
    template < typename T1, typename T2 > <47k@Ym   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7h%4]  
      { s=D f `  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }Dn^d}?s||  
    } HTV ~?E  
} ; H3 , ut  
O gmSQ  
DECB*9O ^  
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 xACdZB(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7Y1GUIRa3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %%%S"$t  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 {T=52h=e  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fiVHRSX60  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 )tS-.PrA-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .h4\{|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)  4*TmlY  
下面是修改过的unary_op qTT,U9]:  
Tk*w3c"$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WF2NG;f=  
class unary_op dH\XO-Z7v  
  { >O#grDXb  
Left l; 24u x  
  iXFP5a>|  
public : c pk^!@c  
i^)WPP>4Aw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a8pY[)^c  
n2 {SV  
template < typename T > }s_hD`'  
  struct result_1 [84F0 9HU  
  { T-gk<V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; g JjN<&,  
} ; .m;G$X|3U  
pXu/(&?  
template < typename T1, typename T2 > 2#vv$YD  
  struct result_2 (u hd "  
  { Ql%qQ ZV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n_Onr0EvO  
} ; c0_E_~  
 rkB'Hf  
template < typename T1, typename T2 > oFDz;6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \L # INP4~  
  { S{#cD1>.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); maNW{"1  
} %g3,qI  
C3XmK}h  
template < typename T > &H||&Z[pk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M6rc!K  
  { Qd &" BEs  
  return OpClass::execute(lt(t)); o31Nmy Ni  
} `y^sITr  
-F\qnsZ2  
} ; %0,-.(h  
+oc >S  
jjzA .8?(7  
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 9zBMlc$X  
好啦,现在才真正完美了。 X[](Kj^`<  
现在在picker里面就可以这么添加了: :7g=b%;  
T6#CK  
template < typename Right > WC,+Cn e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 47r&8C+&\  
  { f )Z%pgB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 445o DkG  
} MFt*&%,JX  
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。 V Z y4_v=  
I.'b'-^  
$HJTj29/  
{Qv>q$Q  
;eL9{eF  
十. bind F_;DN: {  
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。 | ?yo 3  
先来分析一下一段例子 &a,OfSz  
5 2_#  
6KZf%)$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} TUIk$U?/I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "O[j!fG8,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N587(wZ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 o>Er_r  
我们来写个简单的。 6w[}&pX"z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j*v40mXl`2  
对于函数对象类的版本: ? "/ fPV-  
Iu@y(wyg  
template < typename Func > -r7]S  
struct functor_trait bzN-*3YE=  
  { w|[RDaAb  
typedef typename Func::result_type result_type; ^].jH+7i*  
} ; E Y<8B3y  
对于无参数函数的版本: a:TvWzX,  
b5G}3)'w  
template < typename Ret > 6 K` c/)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `d]IX^;  
  { cO2& VC  
typedef Ret result_type; !4"^`ors$  
} ; U69u'G:  
对于单参数函数的版本: fBn"kr;  
4Y> Yi*n  
template < typename Ret, typename V1 > (-77[+2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ny- [9S-<  
  { YevyN\,}V!  
typedef Ret result_type; M:KbD|  
} ; G!N{NCq  
对于双参数函数的版本: RyJ 1mAC  
)d\ j I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (>4aibA'P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :~Q!SL N  
  { }R[#?ty;]  
typedef Ret result_type; uMb> xxf  
} ; WEg6Kz  
等等。。。 ;22l"-F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =J-5.0Q\_\  
2T@GA 1G  
template < typename Func > kd`0E-QU  
struct func_return D_mL,w  
  { 7?8wyk|x  
template < typename T > {5r0v#;  
  struct result_1 >T2LEW  
  { .d;Iht,[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @ V08U!  
} ; H=*5ASc  
i,A#&YDl  
template < typename T1, typename T2 > 4/kv3rv  
  struct result_2 `1*nL,i  
  { oI:o"T77sA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2~[@_  
} ; *[ #;j$m  
} ; `@d<n  
8$s9(n-_Y  
tM-^<V&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 VErv;GyV  
h&.wo !  
template < typename Func, typename aPicker > {>LIMG-f  
class binder_1 Pg9hW  
  { t^]$!H  
Func fn; fkSO( C)  
aPicker pk; 7cAXd#sI  
public : E:zF/$tG  
p.}Ls)I  
template < typename T > ]5~s "fnG  
  struct result_1 \!IMaB]  
  { \^(0B8|w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5uq3\a  
} ; Uz cx6sw  
ETp%s{8  
template < typename T1, typename T2 > iwz  
  struct result_2 alh >"9~!  
  { Ol"3a|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -<jL~][S  
} ; g (VNy@  
[7(-T?_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kGpa\c g1  
L9pvG(R%  
template < typename T > )X4K2~k*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PJxH7|GSi  
  { f\'{3I29  
  return fn(pk(t)); !O\;Nua  
} N#lDW~e'  
template < typename T1, typename T2 > 'r(1Nj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -a*K$rnB  
  { [I4ege>  
  return fn(pk(t1, t2)); 1/p*tZP8i  
} {G <kA(Lm  
} ; s yU9O&<  
y/e 2l  
dz~co Z9  
一目了然不是么? ,q(&)L$S  
最后实现bind b jAnaya  
ThPE 0V  
>!_Xgw  
template < typename Func, typename aPicker > ]9}HEu;1M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tm7u^9]  
  { sr@j$G#uW5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r{L4]|(utY  
} QwhRNnE=  
u%'\UmE w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .2J L$"  
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。 VMoSLFp^R  
jx acg^c  
十一. phoenix v]__%_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?+T^O?r|O  
\{Q?^E  
for_each(v.begin(), v.end(), S+TOSjfis  
( \om%Q[F7a  
do_ {3N'D2N  
[ =^H4Yck/5  
  cout << _1 <<   " , " eZ"1gYqy  
] Bgmn2-  
.while_( -- _1), iC iZJ"  
cout << var( " \n " ) RwS@I /  
) T~h5B(J;  
); "c}@V*cO<d  
5*[2yKsTi  
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: 7ugZE93!  
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 O;7)Hjwt  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &uC@|dbC5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [AV4m   
eNiaM6(J  
jA#/Z  
template < typename Cond, typename Actor > [r/k% <  
class do_while s;UH]  
  { hHqh{:q{v  
Cond cd; Kx_h1{  
Actor act; ]Qm]I1P  
public : @ 49nJi  
template < typename T > fDx9iHGv  
  struct result_1 Mi~(aah  
  { eT2*W$  
  typedef int result_type; t>8XTqqi  
} ; h*u`X>!!  
iAa;6mH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "`6n6r42  
(H+'X}1  
template < typename T > Zo>]rKeV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <AJ97MLcc  
  { {BHI1Uw  
  do HHqwq.zIy  
    { Gycm,Cy  
  act(t); dg4vc][  
  } Vf(6!iRP@  
  while (cd(t)); l }XU 59  
  return   0 ; Z$J#|  
} dL|+d:v  
} ; jY_T/233d  
t43)F9!  
)E+'*e{cK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %'0T Xr$  
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。 _=|vgc  
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。 l7De6A"  
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。 Fd*8N8Pi  
下面就是产生这个functor的类: klUQkz |<a  
eW|^tH  
%4HRW;IU  
template < typename Actor > 'U'yC2BI n  
class do_while_actor #nh|=X  
  { zSb PW 6U  
Actor act; :kfp_o+J  
public : [ Bl c^C{f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1#1 riM -  
u+{a8=  
template < typename Cond > i1 RiGS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3P;>XGCxZ  
} ; A=Ss6 -Je  
%c[V  
#pcP!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :T9< d er,  
最后,是那个do_ %u;~kP|S%  
Pb*5eXk  
GKcv<G208  
class do_while_invoker a'\o 7_  
  { Mfv1Os:ST  
public : 41SGWAd#:  
template < typename Actor > q{+_ <2U|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 10H)^p%3+  
  { <oz!H[!  
  return do_while_actor < Actor > (act); zRPeNdX  
} vB+ '  
} do_; .CFa9"<  
Ao/ jt<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |g *XK6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;qBu4'C)T  
最后来说说怎么处理break和continue T9s2bC.z55  
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。 @g G<le6  
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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