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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @3K 4,s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s3G3_&  
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, d\V\,% &.  
.Go3'$'v  
9)QvJ87e@7  
V< @]Iv  
  class filler |:tFQ.Z'2  
  { h2Z Gh  
public : iCIu]6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z rt8ze=Su  
} ; a-,BBM8|  
@"H+QVJ@  
P~:W+!@5v  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ht S5<+Y  
m(8t |~S  
@fbB3  
H0s,tTK8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); g!O(@Sqp1  
m4 *Rr  
cV5Lp4wY?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @qH<4`y.^  
c)M_&?J!5  
HQ+:0" B  
xS,#TU;)Ol  
二. 战前分析 GjA;o3(  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @M"h_Z1#  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 pVw)"\S%  
Q<r O5 -K  
b#.hw2?a`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); - iS\3P.  
  /* --------------------------------------------- */ u[^(s_  
vector < int *> vp( 10 ); ?iUAzM8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8KW}XG  
/* --------------------------------------------- */ L;'+O u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ZSMOq4Y 9  
/* --------------------------------------------- */ %u43Pj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >"S'R9t  
  /* --------------------------------------------- */ `{/z\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); fdN-Zq@'  
/* --------------------------------------------- */ HT5G HkT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ])a?ri  
]RQQg,|D  
A[ZJS   
_#e='~;  
看了之后,我们可以思考一些问题: bI=\n)sEz  
1._1, _2是什么? BRV /7ao="  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 -rlxxLT+  
2._1 = 1是在做什么? z$`=7 afp  
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。 s&M6DFlA  
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。 Q/=L(_1l  
pP)0 l  
/H,!7!6>?  
三. 动工 j+J)S1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: U,+kV?Z  
EZc!QrY  
p/'C v  
\p.Byso,  
template < typename T > {`~{%2ayq7  
class assignment ts%@1Y?  
  { ^gh/$my;  
T value; 2[Q*?N  
public : wI}5[m  
assignment( const T & v) : value(v) {} E'&UWD h  
template < typename T2 > 7##nY3",^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^`\c;!)F<  
} ; IX^k<Jqr  
Jnm{i|6N  
f 7et  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7^Jszd:c08  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }jfU qqFd  
MlsF?"H p  
9 YU7R)  
7 4aap2^  
  class holder $[[6N0}*:  
  { or ~o'  
public : B.K"1o  
template < typename T > qw0tw2|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z(>{"t<C  
  { #v')iR"  
  return assignment < T > (t); {`KgyC W:  
} pR&cdO RsP  
} ; ||}|=Sz  
<Ky\ ^  
s+tS4E?  
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: C%"h1zWE:  
o~gduNG#  
  static holder _1; rr*",a"}m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r[ ' T.yo  
0d:t$2~C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ay'= M`uO_  
而不用手动写一个函数对象。 [={pF q`  
(OYR, [*  
R',|Jf=`  
YurK@Tq7  
四. 问题分析 |I7P 0JqP  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 X`:(-3T  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 xp1 +C{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *WfOB2rU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 + yS"pOT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q uv`~qn  
e&7GW9FSg  
五. 问题1:一致性 ~VUNN[  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| PFG):i-?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z,,Da|edH  
BYVp~!u  
struct holder }%y_Lc L  
  { xh @H@Q\  
  // ?9v!UT&#  
  template < typename T > y*\ M7}](  
T &   operator ()( const T & r) const h^~eTi;c]Q  
  { ~0|~Fg  
  return (T & )r; L`x:Y>C(  
} Fmt5"3B  
} ; \@['V   
rd0BvQ9TK  
这样的话assignment也必须相应改动: aAu upPu  
p4W->AVv$  
template < typename Left, typename Right > T!pWU*aB  
class assignment A]BG*  
  { . ~G>vVb  
Left l; h}z^NX  
Right r; T {(6*^g<B  
public : ?O\n!c  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6VQ*z8wLw  
template < typename T2 > =35EG{W(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #TZYe4#f  
} ; 8_Y{7;<ey  
{TzKHnP  
同时,holder的operator=也需要改动: ]J;^< 4l  
]![ewO@  
template < typename T > C n\'sb{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Puily9#  
  { uMPJ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9:fVHynr  
} > g8;x#  
z:RwCd1\  
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。 Si6%6rAhj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -Qiay/tlu  
kd|@.  
return l(rhs) = r; xlgN}M  
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。 &{x5 |$SD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H]UM2.  
x~j%  
template < typename Tp > \P}~ICZA  
class constant_t vsqfvx  
  { "]*0)h_  
  const Tp t; S=krF yFw  
public : BA A)IQF  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }n:'@}  
template < typename T > b,KQG|k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T9RR. ng  
  { /ta-jOcRH&  
  return t; Q++lgVh)E  
} {G%`K,T  
} ; T"in   
,Ztj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ["MF-tQ5  
下面就可以修改holder的operator=了 22}J.'Zb  
.9lx@6]+  
template < typename T > ]#j]yGV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Rw^4S@~T  
  { '2uQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6}n_r}kNR  
} i)+@'!6  
D7[ 8*^  
同时也要修改assignment的operator()  #XQEfa  
C[&  \Xq  
template < typename T2 > ,hT t]w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } KNQX\-=  
现在代码看起来就很一致了。 b0 PF7PEEQ  
{]Nvq9?  
六. 问题2:链式操作 x}AWWmXv  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y*vs}G'W  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 HS="t3  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 TN.mNl%  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 1 q}iUnR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tP"C >#LO  
xo6-Y=c8  
template < typename T > Iy8Ehwejd  
struct result_1 \uQ(-ji  
  { B3c rms['  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Cbx/  
} ; *S:^3{.m=  
;pBSGr 9  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,kpk XK  
,l&Dt,  
template < typename T > hG uRV|`  
struct   ref dE.R$SM  
  { ?\(E+6tpP  
typedef T & reference; n0>#?ek12  
} ; 9y>dDNM\<  
template < typename T > GBHv| GO  
struct   ref < T &> uPr@xff  
  { +a"MSPC4w  
typedef T & reference; x`WP*a7Fk]  
} ; x: `oqbd  
P`@d8 %*;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;&s`g   
?E^~z-  
template < typename T > ;R@zf1UYA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sn@gchO9s  
  { r[q-O&2&  
  return l(t) = r(t); QPg QM6  
} O:{I9V-=>s  
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。 k_ UY^vz.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ra%RcUf~sh  
[ZZ~^U5  
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 (5cc{zKtR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l"f.eo0@7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d2Z5HFtY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y]Vt&*{JV  
最后的布局是: u+&BR1)C  
                Add 7!]$XGz[  
              /   \ 0 x4Xs  
            Divide   5 K``MS  
            /   \ #OqQD6  
          _1     3 plh.-"   
似乎一切都解决了?不。 I ^?TabL  
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。 Z[)t34EY"  
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。 $k,Z)2  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Ckj2$c~  
g1@zk $  
template < typename Right > Q]S~H+eRy  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l<ag\ d  
Right & rt) const 2RFYnDN  
  { ylUxK{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fFMGpibkM  
} -Ds}kdxw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ['~3"lK^O  
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。 =kp #v  
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。 B: \\aOEj  
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。 Pv17wUB  
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。 ~pO6C*"  
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? yH|[K=?S[  
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: 9E'fM  
P(l$5x]g,  
template < class Action > B5GT^DaT  
class picker : public Action Ew5(U`]  
  { $A;jl`ng  
public : @%d g0F}h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'Ybd'|t{}  
  // all the operator overloaded t3|If@T  
} ; k@L},Td  
/BjM&v(5/  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 12`q9Io"  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 'W(+rTFf!  
%PRG;kR  
template < typename Right > (OwAhjHE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ea kj>7\s  
  { )r3}9J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J3fk3d`2  
} = NHuj.  
/{>$E>N;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cKJf0S:cx-  
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。 cXU8}>qY7  
w#vSZbh  
template < typename T >   struct picker_maker Zyt,D|eWj  
  { HY0q!.qog  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hiq7e*Nsb  
} ; DDxbIkt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Yz(k4K L  
  { YT'G#U1x~  
typedef picker < T > result; a"SH_+T{  
} ; 2~dUnskyy  
{; #u~e(W  
下面总的结构就有了: JL[$B1  
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。 }{T9`^V:h  
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。 )hs"P%Zg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;\ ^'}S|3Z  
至此链式操作完美实现。 Dk8 O*B   
W; yNg  
"O{j}QwY  
七. 问题3 rH*1bDL  
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。 5b>-t#N,  
 yY_(o]k  
template < typename T1, typename T2 > XtY!fo *  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1N6.r:wg)%  
  { +Ysm6n '  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5pSo`)  
} -AnQZy  
2;Vss<hR4A  
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: uu ahR  
jr[(g:L   
template < typename T1, typename T2 > )[fjZG[  
struct result_2 [Jv0^"]  
  { "yaz!?O>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '!eg9}<  
} ; !"1}zeve  
B7 PkCS&X  
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? \|e>(h!l;  
这个差事就留给了holder自己。 `_%U K=m  
    $J6Pv   
t/55tL  
template < int Order > !%MI9Ok  
class holder; V`P8oIOh]  
template <> ]Z\Z_t  
class holder < 1 > f@S n1c,Mk  
  { er@"4R0  
public : s%M#  
template < typename T > W*J_PL9j  
  struct result_1 PLD&/SgP*  
  { kw)( "SQ  
  typedef T & result; bfo..f-0/Y  
} ; v.iHgh  
template < typename T1, typename T2 > kN7 J Z12  
  struct result_2 UWU(6J|Fk  
  { +cH,2^&  
  typedef T1 & result; L& =a(  
} ; J)7\k$D  
template < typename T > 44Dytpvg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AWaptw_p*  
  { /{1sU}k-  
  return (T & )r; &T.d"i  
} A]0A,A0  
template < typename T1, typename T2 > &10l80vj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M3XG s|gw  
  { Fl0(n #L  
  return (T1 & )r1; ?'_Ty`vT  
} Cws;6i*=@  
} ; s!k7Wwj  
\r %y^G  
template <> G^r`)ND  
class holder < 2 > m(>MP/  
  { UY>[  
public : ^}SP,lg'  
template < typename T > SjosbdD  
  struct result_1 bG0 |+k3O  
  { 87!D@Xn  
  typedef T & result; ;X_bDiG$  
} ; I+oe{#:.  
template < typename T1, typename T2 > [8C|v61Y  
  struct result_2 vHJOpQmt~  
  { F u>  
  typedef T2 & result; vYFtw L`  
} ; @%lkRU)  
template < typename T > gB _/(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1JQ5bB"  
  { kM6i{{Q  
  return (T & )r; -L-#-dK'  
} 2[Ofa(mkkp  
template < typename T1, typename T2 > sKy3('5;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <OH{7>V  
  { _0cCTQE  
  return (T2 & )r2; A<h^.{  
} O2pntKI  
} ; q t(+X  
Hs:0j$  
6|mHu2qXm  
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> >。 sL Kk1A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,`Keqfx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e{EC# %x_  
kzE<Y  
return l(i, j) = r(i, j); Z";&1cK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ` 0$i^,}  
/0Jf/-}ovn  
  return ( int & )i; eA{ nwtN  
  return ( int & )j; >&DC[)28  
最后执行i = j; pV8_i7\  
可见,参数被正确的选择了。 nND; lVQSO  
Z~0TO-Q  
`uKsFX M  
vjL +fH<0:  
!>:SPt l  
八. 中期总结 _<E.?K$gbU  
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: lw]uH<v  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 eo@kn yA<&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +\doF  
|(%=zb=?X  
tk)J E^'  
nTtE+~u  
oE.Ckz~*d  
8J#U=qYei  
九. 简化 /[=Yv!  
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。 .@Lktc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )x,/+R]{8l  
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: 2tb+3K1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {RGQX"k  
  +-*/&|^等 7lx" X0w*m  
2. 返回引用。 {Gr"lOi*@  
  =,各种复合赋值等 hgj ]Jr  
3. 返回固定类型。 Gx7bV}&PN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) UX2@eyejQ7  
4. 原样返回。 V3% >TNp  
  operator, S:K$fFcJ  
5. 返回解引用的类型。 BTzBT%mP  
  operator*(单目) 1{ H=The  
6. 返回地址。 b'ZzDYN  
  operator&(单目) O$nW  
7. 下表访问返回类型。 ]xkh"j+W  
  operator[] Pn,>eD*g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {Rdh4ZKh  
  operator<<和operator>> =@nE:uto]  
5DpvMhc_  
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。 !kG|BJ$j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t~H0Qeb[v=  
'3w%K+eJY  
template < typename Left > 5hHLC7tT9  
struct value_return 3ey.r%n  
  { cL<,]%SkE  
template < typename T > X }`o9]y  
  struct result_1 xHCdtloi?I  
  { B"sB0NuT/$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Pl. y9g~  
} ; qSDn0^y  
V'tqsKQ!  
template < typename T1, typename T2 > q;lR|NOh  
  struct result_2 (rc 7Cp3  
  { W}y)vrL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c1q;  
} ; Gshy$'_e  
} ; EJP]E)  
'6kD6o_p1  
Rt5,/Q0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1:iB1TclP  
<-mhz`^  
下面我们来剥离functor中的operator() aNn4j_V(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: UGlHe7  
76o3Sge:  
return l(t) op r(t) 7|o!v);uR  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k*u6'IKi.4  
return op l(t) \#PZZH%  
return op l(t1, t2) l}iQ0v@  
return l(t) op 3GNcnb  
return l(t1, t2) op z9:yt5ar  
return l(t)[r(t)] (&1.!R[X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]bAVOKm-  
=]5f\f6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: +J85Re `  
单目: return f(l(t), r(t)); kS35X)-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j 7^A%9  
双目: return f(l(t)); t-5K dLB  
return f(l(t1, t2)); Go!{@ xx>  
下面就是f的实现,以operator/为例 w=CzPNRHH!  
p>O/H1US;  
struct meta_divide qDTdYf  
  { D66NF;7q  
template < typename T1, typename T2 > fJP *RVz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |VzXcV-"8)  
  { JQ;.+5 N<K  
  return t1 / t2; F\hVunPVx  
} 0VrsbkS  
} ; {n&n^`Em  
Z)IF3{*  
这个工作可以让宏来做: D)bL;h  
xFekSH7[F  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (c&%1bJ  
template < typename T1, typename T2 > \ IBvn q8\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &S`g&  
以后可以直接用 3A{)C_1a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Zwz co  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 x N7sFSV@  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) i6A9|G$H  
AN6Q~%,  
:\I*_00!  
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=j)g  
L,.AY?)+7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SSxz1y  
class unary_op : public Rettype V%)Tu{L  
  { TqL+^:cq  
    Left l; ZDAW>H<  
public : ).IyjHY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vBJxhK-  
TpwN2 =  
template < typename T > 7R7+jL,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Be6+YM5Cl  
      { xkw=os  
      return FuncType::execute(l(t)); u}%6=V  
    } !Vg=l[  
3z, Ci$[  
    template < typename T1, typename T2 > $qr6LIKGw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x;sc?5_`  
      { u#rbc"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); a|= ^   
    } Cl9rJ oT  
} ; ^-Ygh[x  
_yUYEq<`  
S6_:\Q  
同样还可以申明一个binary_op a$h^<D ^  
mhX66R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WR`NISSp  
class binary_op : public Rettype Ll-QhcC$  
  { y3o3G  
    Left l; }#u #m.  
Right r; rjiHP;-t1  
public : jDqG9]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8!cHRtqK  
'<YBoU{ e*  
template < typename T > 79c M _O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ncsh{.  
      { ;9WUt,R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W7b m}JHn  
    } A6 .wXv,  
$.kJBRgV*  
    template < typename T1, typename T2 > L-:@Om!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m2"e ]I  
      { [>r0 (x&.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :b(W&iBWhI  
    } pqb`g@  
} ; |,5|ZpgL  
$H[q5(_~  
5O d]rE  
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 ZZZ9C#hK^9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,OubKcNg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <qpzs@  
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。 R3U|{vgl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @!'}=?`  
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。。。 1%*\*z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7(X z%v   
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) GM'yOJo  
下面是修改过的unary_op YI;iG[T,&  
Hnk&2bY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8{/.1:  
class unary_op D>7J[ Yxg-  
  { J{prI;]K  
Left l; (YYg-@IO  
  GVJ||0D  
public : ;Su-Y!&%  
(DY[OIHI  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Xpn\TD<_I  
[2Zy~`*y{  
template < typename T > 0QW=2rs  
  struct result_1 wiZ  
  { Y8]@y0(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2vLun   
} ; 72"H#dy%U  
;h+~xxu=X  
template < typename T1, typename T2 > [RN]?,  
  struct result_2 5|*`} ;/y  
  { eh<mJL%T  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :&TM0O  
} ; aK - x{  
M @-:iP  
template < typename T1, typename T2 > u "jV#,,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RU4X#gP4Vh  
  { (@5`beEd  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1u7D:h>#  
} ?YS>_ MN  
pKy4***I3  
template < typename T > 6(d6Uwc`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const < A8>To<  
  { 6V]m0{:E  
  return OpClass::execute(lt(t)); :,aY|2si  
} 4jC)"tch  
h2f8-}fsq  
} ; I2}eFz&FE  
?@,EGY <  
F c5t,P  
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 8\{z>y  
好啦,现在才真正完美了。 dB[4NT  
现在在picker里面就可以这么添加了: (~zu4^9w  
)V2W:M  
template < typename Right > #8"oqqYi  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X1`3KqK<9  
  { gh ?[x.U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o4WQA"VxM  
} aMhVO(+FW  
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。 k%cE8c}R;A  
q0VAkVHw4  
s$hO/INr  
v { >3)$1  
FUI*nkZY  
十. bind b;UDgq8v  
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。 pN5kcvQ  
先来分析一下一段例子 HS{Vohy>  
N=<`|I  
CL1*pL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |*NZ^6`@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "nu]3zcd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sb{K%xi%  
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。 zG6l8%q'UE  
我们来写个简单的。 !9_(y~g{N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ftxL-7y%  
对于函数对象类的版本: 4-x<^ ev=  
MVzuE}  
template < typename Func > f1ANziC;i  
struct functor_trait GT<oYrjU  
  { <z,)4z++  
typedef typename Func::result_type result_type; ==m[t- 9x  
} ; #\lvzMjCC  
对于无参数函数的版本: F5 ]<=i  
j9[I6ko5'  
template < typename Ret > $YEm(:v$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "UMaZgI  
  { [A84R04_%  
typedef Ret result_type; n >y,{"J{  
} ; 37zB X~  
对于单参数函数的版本: :,JaOn'  
3Xu|hkK\e  
template < typename Ret, typename V1 > ~ #3{5* M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <N=k&\  
  { W34xrm  
typedef Ret result_type; F1@Po1VTD  
} ; BjvQ6M{Y"+  
对于双参数函数的版本: ~hvj3zC5xz  
~k?rP}>0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 05FGfnq.8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (O0Ry2u k  
  { |z=`Ur@)  
typedef Ret result_type; ct3i^,i  
} ; AuXUD9 -  
等等。。。 z.cDbkf}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H1kI+YJ@  
B&a{,.m&q6  
template < typename Func > FFcCoPX_  
struct func_return Z2$_9.  
  { R|\eBnfI  
template < typename T > hD ~/ywS&  
  struct result_1 d,(y$V+  
  { CwX?%$S   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G)?*BH  
} ; J.1 c,@  
R xITMt  
template < typename T1, typename T2 > \yJ 4+vo2Q  
  struct result_2 rS BI'op  
  { A{zqr^/h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N 3L$"g5^  
} ; h(/? 81:  
} ; PF`uwx@zH  
AfTm#-R  
Df4O~j$U"s  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &IUA[{o~e  
~][~aEat;V  
template < typename Func, typename aPicker > m| ,Tk:xH  
class binder_1 zas&gsl-;  
  { jum"T\  
Func fn; SF:98#pg  
aPicker pk; `Ow]@flLI  
public : VAL? Z  
 ydzsJ+dx  
template < typename T > d*^JO4'  
  struct result_1 ! *sXLlS  
  { iP(MDVg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gFTU9k<  
} ; lKejWT`;  
uy<3B>3~.  
template < typename T1, typename T2 > utZI'5i  
  struct result_2 MT>sRx #  
  { 3HrG^/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7p.8{zQ*  
} ; }U_^zQfaj  
7#E/Q~]'6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z {^!z  
s9wzN6re  
template < typename T > -t4:%-wv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =T[P  
  { cj2Smgw&>  
  return fn(pk(t)); ]eGa_Ld  
} 8UjIC4'  
template < typename T1, typename T2 > CB#2XS>V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^&YtZjV  
  { K:U=Y$x  
  return fn(pk(t1, t2)); b;QgL_w  
} 8`*5[ L~~/  
} ; $ Lstq_x+  
XE2Un1i}j1  
0cHcBxdF  
一目了然不是么? Eg`~mE+a  
最后实现bind M$EF 8   
UmVn:a  
<9pI~\@w  
template < typename Func, typename aPicker > IE\RP!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @H?OHpJ"`  
  { K`N$nOw  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); bW W!,-|R  
} "Y+VNS  
`?$-T5Rr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QgU]3`z"  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 W@AHE?s6g  
w@-G_-6W  
十一. phoenix @JlT*:Dz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )isS^O$qH  
M]5l-i$  
for_each(v.begin(), v.end(), oi0O4J%H  
( n8EKTuy  
do_ Ja3#W K  
[ {Ycgq%1>]  
  cout << _1 <<   " , " 9mD dX  
] -I5]#%eX^  
.while_( -- _1), ,.P]5 lE  
cout << var( " \n " ) K;"H$0 !9  
) WDY\Fj   
); k H65k (  
p_Xfj2E4c  
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: bnfeZR1m_  
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 : _Y^o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %t&Lq }e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h{mzYy} b  
H,KH}25  
$CB&>?~  
template < typename Cond, typename Actor > -J63'bb7oi  
class do_while 'n7|fjX?Y  
  { BPkMw'a:  
Cond cd; s&ox%L4  
Actor act; &G%AQpDW5  
public : i}LQ}35@  
template < typename T > qE2<vjRg  
  struct result_1 R,D/:k'~k  
  { '~ b  
  typedef int result_type; Ut~YvWc9  
} ; -!+i ^r  
Z|@-=S(.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lJAzG,f  
`P\H{  
template < typename T > `{YOl\d_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X#axCDM-  
  { EO+Ix7w  
  do bP$e1I3`  
    { 7x`$ A  
  act(t); eW.qMx#:od  
  } z&!o1uq  
  while (cd(t)); JL_(%._J  
  return   0 ; `GqF/?i  
} XzV>q~I3|E  
} ; hRuiuGC  
!m\By%(  
,Z|O y|+'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). '(r?($s  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 %tkqWK:  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 qX5]\nX&G  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Pq~#SxA~  
下面就是产生这个functor的类: D`n<!"xg@$  
d3EN0e+^  
oa+'.b~  
template < typename Actor > ui8$F "I*  
class do_while_actor ;Uch  
  { C,;<SV2#  
Actor act; 3 a(SmM:  
public : A["6dbvv  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} GAH<  
uu4! e{K  
template < typename Cond > FBP # _"z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7]u_  
} ; ,FYA*}[  
Q +hOW-  
br0\O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 + ,]&&  
最后,是那个do_ q:>`|~MX  
DDIRJd<J  
"c~``i\G   
class do_while_invoker zhE4:g9v  
  { Fc=F2Mo?  
public : D3 +|Os)  
template < typename Actor > e+Mm!\ ;`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const im>/$!&OyI  
  { `o_i+?E  
  return do_while_actor < Actor > (act); i]zh8|">  
} g0~m[[  
} do_; ([JFX@  
+:#g6(P]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? n>^9+Rx|i  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 78T;b7!-C  
最后来说说怎么处理break和continue ]mJ9CP8P1c  
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。 4cm~oZ  
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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