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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k|}S K9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~0>{PD$@  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, p,w6D,h  
Ey "<hAF  
^~dvA)bH  
+(<}`!9M*  
  class filler ~X -.@k'  
  { v+Q# O[  
public : (_lc< Bj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'u2Qq"d+  
} ; Sm%MoFf  
2tqO%8`_  
4x:Odt5  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =`]yq;(C7j  
cAc i2e  
~L'}!' &.  
v+*l|!v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jP";ll|c  
XDJQO /qN  
qlg~W/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {9 Op{bZ  
:I}_  
f 6P5J|'  
g3%t+>$*  
二. 战前分析 ^MWfFpJV!]  
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。 }f6x>  
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 1v&!`^G99j  
? I}T[j  
'm=9&?0S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r8 M/E lbk  
  /* --------------------------------------------- */ $*H>n!&  
vector < int *> vp( 10 ); LHWh-h(s  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A4?_ 0:<  
/* --------------------------------------------- */ &~Q ?k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); JPk3T.qp  
/* --------------------------------------------- */ C6eon4Ut  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); LV 94i  
  /* --------------------------------------------- */ [J+K4o8L<A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "t"=9:_t  
/* --------------------------------------------- */ L$x/T3@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `#X{.  
";e0-t6:  
$sO}l  
7j& l2Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: %;PPu$8K9  
1._1, _2是什么? W3K"5E0ck  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 YAZ=-@]`\  
2._1 = 1是在做什么? bct&ge7YX  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [M2,bc8SJV  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 p$@=N6)I.k  
GKPqBi[rO  
/kVy#sT|  
三. 动工 ?lU]J]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y\ @;s?QL  
TR@$$RrU  
"O|fX\}5  
$(}kau  
template < typename T > DD'<zL[  
class assignment W.n@  
  { R< xxwjt  
T value; ^LT9t2  
public : +.HQ+`8z]  
assignment( const T & v) : value(v) {} m= fmf(  
template < typename T2 > W9V%Xc`LQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } AJ:@c7:eS  
} ; $b$r,mc  
yZFv pw|g  
tQJ@//C\z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +.\JYH=yEr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment '7'cKp  
OG 5n9sx  
rf1nC$Sop  
;Xgy2'3  
  class holder g)&-S3\  
  { uD:O[H-x  
public : INzQ0z-z  
template < typename T > !1"~tA!+p=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `U`Z9q5-  
  { 9LJ/m\bi  
  return assignment < T > (t); nhXa&Nro  
} rmQGzQnun  
} ; 4b3p,$BWS  
<k^9l6@  
WM=kr$/3  
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: >o>'@)I?e6  
o ohf))  
  static holder _1; +bf%]   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |klL KX&  
p dnL~sv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N'm:V  
而不用手动写一个函数对象。 web&M!-  
bJB:]vs$  
=AcbX_[  
KS(T%mk\  
四. 问题分析 sQihyq6U;  
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。 J;q3 fa  
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。 ]P<&CEk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /e{Oqhf[n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ( v ~/glf  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z^GriL  
A7b7IM[  
五. 问题1:一致性 )cs y^-qw  
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?| QTn-n)AE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KI>7h.t  
sCRBKCR?  
struct holder oHi&Z$#!n  
  { `(o1&  
  // dnIBAe  
  template < typename T > g\ *gHHa  
T &   operator ()( const T & r) const P<4jY?.  
  { R?&S]?H  
  return (T & )r; 6/#= dv  
} Q}fAAZ&7h  
} ; q}\\p  
GF/p|I D  
这样的话assignment也必须相应改动: UN>hJN;c  
{&h&:  
template < typename Left, typename Right > Zp__  
class assignment acGmRP9g  
  { wH${q@z_  
Left l; 06Hn:IT18  
Right r; 3&?Tc|F+  
public : y:|7.f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Bxa],inuZ  
template < typename T2 > ?4lAL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } nM0nQ{6  
} ; G0]n4"~+?  
10}Zoq|)n  
同时,holder的operator=也需要改动: hCxL4LrF  
g:o\r (  
template < typename T > -O_UpjR;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !w)Mm P Xb  
  { @$nI\ n?*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Rthu8NKn  
} ;D^)^~7dh  
{YGz=5^  
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。 ?Y hua9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3mm`8!R  
IYQYW.`ly  
return l(rhs) = r; Dh9-~}sW'  
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。 wyc,Ir  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l[fNftT-  
%MjPQ  
template < typename Tp > yh0|f94m  
class constant_t %*19S.=l  
  { +pcj8K%  
  const Tp t; HRb_ZJz  
public : Txfb-f!mv\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (bo bKr  
template < typename T > 1I@4xC #X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M5x!84  
  { pz$$K?  
  return t; NqwVs VL  
} [{{?e6J  
} ; 3,F/i+@  
mm{U5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,jt098W  
下面就可以修改holder的operator=了 TAAsV#l  
eLC&f}  
template < typename T > <#s-hQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O?2<rbx  
  { n7MS{`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); c'|MC[^A  
} 0}^-, Q,  
DS$ _"'g%i  
同时也要修改assignment的operator() Fhsmpe~  
yCkm|  
template < typename T2 > |v1 K@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fN4p G*D  
现在代码看起来就很一致了。 e N-{  
vXnpx}B  
六. 问题2:链式操作 3=<iGX"z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~NcJLU!au  
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。 NuooA  
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。 c df ll+  
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。 xBZ9|2Y s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct kCC9U_dj,  
v|/3Mi9mz  
template < typename T > !:n),sFv45  
struct result_1 8;!Eqyt  
  { jo(Q`oxm!>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C5WCRg5&  
} ; {fb~`=?  
kIfb!  
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: \G=E%aK  
dI 5sqM:  
template < typename T > /-hF<oNQ  
struct   ref hZ'oCRM  
  { QlS5B.h,  
typedef T & reference; x ?V/3zW  
} ; nfJ8Rt   
template < typename T > 3'"M31iA  
struct   ref < T &> *M|\B|A.  
  { ~4>Xi* B  
typedef T & reference; &53#`WgJ  
} ; V- cuG.  
#pe{:f?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mWusRgj+8  
OhW=F2OIV  
template < typename T > 8@fDn(]w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O9|'8"AF  
  { epR~Rlw>2  
  return l(t) = r(t); )PG,K 4z  
} C}h@El  
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。 a`-hLX)~Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ];I|_fXo%  
1SFKP$^  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 XsOOkf\_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C^%zV>o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9_Re,h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p\{+l;`  
最后的布局是: X]yERaJ,i  
                Add 87K)qsv8  
              /   \ ]v{fFmL  
            Divide   5 NVj J/  
            /   \ }m9LyT=~$  
          _1     3 Ke ?uE  
似乎一切都解决了?不。 VRX" @uCD  
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。 bS<@Rd{g  
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。 K7hf m%`N  
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: }K>H S\e  
~t:b<'/  
template < typename Right > Qsntf.fT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P*PL6UQ  
Right & rt) const f^)uK+:.  
  { +2zuIW.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ib2@Wi   
} xplo Fw~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s3M84wz  
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。 x ct U.)p  
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。 Idlu1g  
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。 | sFe:TX  
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。 |nEV Oy>'  
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? s\W  
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: M?B(<j1Ri  
IMGqJc,7  
template < class Action > }iSakq'  
class picker : public Action g&4~nEp  
  { z/KZ[qH\  
public : j#e.rNG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #eC;3Kq#-  
  // all the operator overloaded ;:c%l.Y2  
} ; B Z?W>'B%$  
aEDN]O95?  
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。 zcB 2[eaV  
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: b.4Xn0-M  
\5P.C  
template < typename Right > qu ~|d}0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Fd[h9 G  
  { %?f:"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $a^isd4  
} qd+[ShrhqZ  
}IN_5o((  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {TncqA  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 c,q"}nE8w  
0sd-s~;  
template < typename T >   struct picker_maker +V9B  
  { ^ 6.lb\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *kQCW#y0  
} ; ~B!O~nvdQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z9 w&uZzi  
  { ~u0xXfv#  
typedef picker < T > result; A,gx5!J  
} ; }{8Fo4/  
HB7(  
下面总的结构就有了: -k&{nD|  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 m`$>:B  
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。 V+qJrZ ,i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g6g$nY@Jm  
至此链式操作完美实现。 hoR=%pC*  
3l%,D: ?  
M{xVkXc>  
七. 问题3 @vQa\|j  
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。 GzFE%< 9F  
,<3uc  
template < typename T1, typename T2 > _IL2-c8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3u*hT T  
  { wm=RD98  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =x^l[>sz  
} xb>n&ym?  
NaA+/:  
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: 0[lsoYUq  
 gt_X AH  
template < typename T1, typename T2 > A)z PaXZ  
struct result_2 ADGnBYE  
  { &|N%#pYS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vWl[l -E  
} ; 0zbLc%  
A=%k/  
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? x pTDYF  
这个差事就留给了holder自己。 6z3T?`}Y  
    RxZm/:yuJ.  
Taf n:Nw}  
template < int Order > xP/OsaxN  
class holder; sz/*w7  
template <> @8nLQh^  
class holder < 1 > qWO]s=V!  
  { wn+j39y?ZY  
public : j/9WOIfa  
template < typename T > t'R':+0Vf  
  struct result_1 t<sNc8x  
  { 3@)obb  
  typedef T & result; e40udLH~x  
} ; @Y UY9+D&  
template < typename T1, typename T2 > $J"%I$%X=  
  struct result_2 I1)-,/nEjg  
  { {pDTy7!Hs  
  typedef T1 & result; UP;Q=t  
} ; ivzAlwP  
template < typename T > v**z$5x9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kG1;]1tT#  
  { gF[6c`-s  
  return (T & )r; M!gBmQZ1  
} mz\NFC<  
template < typename T1, typename T2 > R-pH Quu3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gg-};0P-  
  { ?MC(}dF0  
  return (T1 & )r1; h2wN<dJCM  
} \+k, :8s/  
} ; ^/>Wr'w   
4\N_ G @  
template <> J/'M N  
class holder < 2 > wE$s'e  
  { U:]MgZWn  
public : AkrTfi4hC  
template < typename T > ZXsYn  
  struct result_1 QsF4Dl   
  { $PSY:Zz  
  typedef T & result; Q.,DZp   
} ; ( 0i'Nb"  
template < typename T1, typename T2 > n%/i:Whs  
  struct result_2 ImIqD&a-h  
  { 6&89~W{  
  typedef T2 & result; yl-fbYH  
} ; /_V'DJV  
template < typename T > dv;9QCc'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P:sAqvH6  
  { =m}TU)4.  
  return (T & )r; ^m*3&x8  
} E4+b-?PB~  
template < typename T1, typename T2 > $$JIBf8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ll^DY hx}  
  { XHxz @_rw  
  return (T2 & )r2; ]cIu|bRO  
} ~,ynJ]_aJB  
} ; ./l|8o  
.APVjqG  
}A|))Ao|  
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> >。 Wo{K}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0G5'Y;8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x>%joKY[  
E0QPE5_  
return l(i, j) = r(i, j); @(-yrU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =3*Jj`AV  
|rMq;Rgu?  
  return ( int & )i; n)#Lh 7X"  
  return ( int & )j; @\)fzubu  
最后执行i = j; 9e~WK720=  
可见,参数被正确的选择了。 Z_FNIM0f  
 c/ _yMN  
-vV'Lw(  
3DW3LYo{  
BCx!0v?9  
八. 中期总结 `<^*jB@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: u_.HPA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]:&n-&@L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gN?0m4[$i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lEHwZ<je  
/xySwSmh3  
3 >|uF  
J A`H@qE  
f&ytK  
FI{AZb_'  
九. 简化 HT"gT2U+  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 xW>ySEf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P-'_}*wxi  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: "cMNdR1^,y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /7gi/uh~-(  
  +-*/&|^等 ?Ko|dmX  
2. 返回引用。 gg[ 9u-  
  =,各种复合赋值等 D`VFf\7  
3. 返回固定类型。 XJSa]P^B1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) R}r~p?(M  
4. 原样返回。 /b#q*x-b  
  operator, zDDK  
5. 返回解引用的类型。 P16YS8$  
  operator*(单目) )~V }oKk0t  
6. 返回地址。 5Z{_m;I.   
  operator&(单目) 4T`&Sl  
7. 下表访问返回类型。  (#o t^  
  operator[] !v9lk9SV  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )TU<:V  
  operator<<和operator>> h*Je35  
tPU-1by$  
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。 bLbR IY"l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6tn+m54_  
 sTkkM9  
template < typename Left > (a.1M8v+Sg  
struct value_return )eYDQA>J  
  { ewnfeg1  
template < typename T > rbyY8 bX  
  struct result_1 "MnSJ 2  
  { YT=eVg53  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; & Kmy}q  
} ; >w.'KR0L  
`T"rG }c  
template < typename T1, typename T2 > c@R; /m:R  
  struct result_2 \a))  
  { !][F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )(m0cP{7  
} ; 5mgHlsDzu  
} ; y-B=W]E  
*C6D3y  
:#u}.G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait r_U>VT^E:  
oNM?y:O  
下面我们来剥离functor中的operator() cin2>3Z$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |g-b8+.=]  
%8mm Hh  
return l(t) op r(t) + E5=$`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h*w6/ZL1  
return op l(t) T3N"CUk  
return op l(t1, t2) zO~9zlik  
return l(t) op >7b)y  
return l(t1, t2) op ZFvyL8o  
return l(t)[r(t)] mR+Jws'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *1A&'T2  
a#0;==#  
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: rzeLx Wt  
单目: return f(l(t), r(t)); OgCy4_a[f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p&N#_dmlH  
双目: return f(l(t)); oyx^a9  
return f(l(t1, t2)); E m{aM  
下面就是f的实现,以operator/为例 [}2Z/   
2.lgT|p  
struct meta_divide 5`-UMz<]  
  { PaO- J&<  
template < typename T1, typename T2 > qlsQ|/'D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O1P=#l iYX  
  { v]"L]/"  
  return t1 / t2; KE}H&1PjU  
} #sB,1"  
} ; 9&Ne+MY^%  
d]wD[]  
这个工作可以让宏来做: 86qI   
u\1>gDI)|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H!)=y  
template < typename T1, typename T2 > \ x_MJJ(q8g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; CN&  
以后可以直接用 |/`%3'4H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) iwF9[wAft  
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 iL]'y\?lv  
(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。。。) 6'C2SihYp  
Y[ zZw~yx  
r&3pM2Da}  
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 r"{<%e  
pyZ9OA!PD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p9qKLJ*.C  
class unary_op : public Rettype $m| V :/  
  { d 8o53a]  
    Left l; -db75=  
public : \3XqHf3|o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} > m q,}!n  
x/fX`y|(}*  
template < typename T > ;_?MX/w|&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !>$4]FkV  
      { {+.r5py  
      return FuncType::execute(l(t)); |L6&Gf]#5  
    } S:bC[}  
aelO3'UN  
    template < typename T1, typename T2 > _5Bcwa/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &^".2)zU  
      { O;9?(:_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )_7>nuQ6  
    } u1^wDc*xg  
} ; {QAv~S>4  
2 QTZwx  
ZWUP^V  
同样还可以申明一个binary_op 3gZ8.8q3  
3_$w| ET  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jXg  
class binary_op : public Rettype BJ}D%nm}  
  { IE2"rQT  
    Left l;  .) tSg  
Right r; XMIbUbU k-  
public : f9u^R=Ff[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hT g<*  
`# P$ ]:  
template < typename T > S>Yj@L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S$q =;"  
      { 'tgKe!-@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hqvE!Of  
    } Guw}=l--YR  
)cJ#-M2  
    template < typename T1, typename T2 > }_'IE1bA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W_|0y4QOo  
      { / ~ %KVe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .Pndx%X9s  
    } Jju#iwb  
} ; r=uN9ro  
o{qr!*_3  
[Nm4sI11  
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 ?%tMohL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SLL3v,P(7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -fI`3#  
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。 b}^S.;vNj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LpbsYl  
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。。。 v X~RP *  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $ ,Ck70_  
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)  mEG6  
下面是修改过的unary_op ^2D1`,|N  
"ww|&-W9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )-15 N  
class unary_op S0,R_d')  
  { CqMhk  
Left l; Cwa^"r3P1  
  z4%uN |V  
public : ipnV$!z  
HAzBy\M{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |077Sf|  
s9;#!7ms  
template < typename T > 6 gL=u-2  
  struct result_1 Qj{8?lew  
  { |~`as(@Ih  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +d}E&=p_  
} ; kl!wVLE  
p@!nYPr.  
template < typename T1, typename T2 > BF*kb2"GZ6  
  struct result_2 $ i)bq6  
  { ^ 2GHe<Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2,2Z`X  
} ; t.8 GT&p  
2"P 99$"  
template < typename T1, typename T2 > 6k{2 +P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8 ;d$54 b  
  { {'sY|lou  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N[]Hc  
} 1d"Z>k:mn  
XgN` 7!Z  
template < typename T > h+p*=|j`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u@'0Vk0zGH  
  { :NHH Dl  
  return OpClass::execute(lt(t)); K5ZC:Ks  
} l:0s2  
[v7^i_d  
} ; $E<Esf$  
fqX"Lus `=  
ZRxZume<f  
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 00I}o%akO  
好啦,现在才真正完美了。 qf@q]wtar  
现在在picker里面就可以这么添加了: F^"_TV0va  
`e9$,h|4  
template < typename Right > Q?ahr~qo  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4a0:2 kIKa  
  { [${ QzO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MObt,[^W  
} Nk=JBIsKv  
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。 X'.qYsS  
@2pu^k^  
C*U'~qRK  
n55Pv3}C  
v(*C%.M)  
十. bind 9CA^B2u  
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。 f.aSKQD  
先来分析一下一段例子 q{s(.Uq$&  
0q>P~] Ow  
i|w8.}0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Wcb7 ;~K  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 j?y LDLj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5>3}_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 d(vsE%/!  
我们来写个简单的。 EXP%Mk/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =U8a ?0  
对于函数对象类的版本: {Q+gZcu  
)1N 54FNO  
template < typename Func > ul%h@=n  
struct functor_trait ZX ?yL>4  
  { vS\%3A4^+5  
typedef typename Func::result_type result_type; TG}*5Z`  
} ; 0TfS=scT  
对于无参数函数的版本:  tz#gClo  
o,U9}_|A  
template < typename Ret > o7mZzzP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k(zsm"<q  
  { o]nw0q?  
typedef Ret result_type; ^w]/  
} ; lb'GXd %  
对于单参数函数的版本: vN 2u34  
d(g^M1 m  
template < typename Ret, typename V1 > 5H=ko8fZ=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~/mw x8~  
  { .sQ=;w/ZA  
typedef Ret result_type; R[ 49(>7H4  
} ; d,8mY/S>w  
对于双参数函数的版本: e[sK@jX6  
|F9z,cc"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v9Xp97J2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  Z%I  
  { ;'81jbh  
typedef Ret result_type; f|y:vpd%  
} ; J=pztASt  
等等。。。 i)#s.6.D>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )tCX y4  
-n'F v@U  
template < typename Func > )c l5B{1P  
struct func_return Zy|Mz&  
  { sp@E8G%xO  
template < typename T > ,K:ll4{b  
  struct result_1  ;raN  
  { =6aS&B(SN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; spasB=E  
} ; A 'G@uD@3  
`"qP  
template < typename T1, typename T2 > 0 IQ'3_  
  struct result_2 {.yStB. T  
  {  ]xguBh]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E*#]**  
} ; ?$e9<lsQq)  
} ; VUI|.76g  
tzy'G"P|  
)xb|3&+W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Rb(SBa  
>J|]moSVA  
template < typename Func, typename aPicker > a_h]?5 :c  
class binder_1  [ `]4P&  
  { $9S(_xdI&  
Func fn; Y?ez9o:/#  
aPicker pk; Rq[ M29  
public : Q,&/V_  
CgzD$`~  
template < typename T > y^]tahbo  
  struct result_1 u_7~TE3W  
  { *>VVt8*Et  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _ Ro!"YVX  
} ; l2;CQ7  
E~LT b) !  
template < typename T1, typename T2 > 9b?SHzAa  
  struct result_2 nenU)*o  
  { Mwgu93?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lo'W1p  
} ; q5>v'ZSo  
F@R1:M9*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3s"0SLS4  
PvGDTYcKp  
template < typename T > Jvun?J m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4mn&4e  
  { &K/FyY5  
  return fn(pk(t)); \^#~@9  
} K(XN-D/c  
template < typename T1, typename T2 > 8u!"#S#>a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &YDK (&>  
  { JsO *1{6g  
  return fn(pk(t1, t2)); "bDs2E+W  
} d&#~ h:~  
} ; kh%{C] ".1  
jYiv'6z  
>J u]2++lx  
一目了然不是么? :_Eqf8T  
最后实现bind Jk0r&t7  
pIbdN/z  
wO2_DyMm@  
template < typename Func, typename aPicker > nYbhy} y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) aTf`BG{kw  
  { "TH6o: x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4nAa`(62  
} 7}jWBK  
! ZU2{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c$wsH25KH8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ~^+0  
W d0NT@  
十一. phoenix \P1=5rP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WoxwEi1~0  
M4xi1M#%  
for_each(v.begin(), v.end(), 0-{t FN  
( e L.(p k^<  
do_ fr!Pj(Q1  
[ jF[ 1za  
  cout << _1 <<   " , " U\rh[0  
] y,pZTlE  
.while_( -- _1), MQKfJru7  
cout << var( " \n " ) h=_mNG>R)  
) @(C1_  
); GElvz'S~  
UU8pz{/  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: HK+/:'P u  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor jSc#+_y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (@WA1oNG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NAPX_B,6  
:6q]F<oK  
.UoOO'1K  
template < typename Cond, typename Actor > V34hFa  
class do_while -[L!3jU  
  { ;l$ \6T  
Cond cd; ITy/eZ"&:  
Actor act; BPr ^D0P  
public : xJ2*LM-  
template < typename T > "`[!Lz  
  struct result_1 tTU=+*Io  
  { P9T5L<5  
  typedef int result_type; .Yw'oYnS  
} ; F]O$(7*  
ZtHm\VTS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lD{Aa!\  
?uMQP NYs  
template < typename T > {D g_?._d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HHjt/gc}`  
  { l1]p'Liuu  
  do  s}onsC  
    { `<[6YH_  
  act(t); z6py"J@  
  } /.M+fr S  
  while (cd(t)); gT/@dVV  
  return   0 ; RmrL^asg  
} -)vEWn$3<  
} ; 2YuN~-  
!gnj]k&/c  
o->\vlbD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $Ci0I+5w  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 X,8<oX1r  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 TPhTaKCio  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 _ pO`  
下面就是产生这个functor的类: g/CxXSv@0  
5'a3huRtV  
b3YO!cJ  
template < typename Actor > |y<),j6  
class do_while_actor 5d@t7[]  
  { 2BCtJ`S`  
Actor act; 5sPywk{  
public : LI)!4(WH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} , *qCf@$I  
+\Q?w?DE|  
template < typename Cond > m*X[ Jtr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <}6{{&mT4  
} ; Jgu94.;5  
-CH`>  
n41@iK2l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wW?,;B'74  
最后,是那个do_ XBQ\_2>  
I]!^;))  
d2s OYCKe  
class do_while_invoker g]UBZ33y  
  { VOsqJJ3  
public : B^D(5  
template < typename Actor > ^KB~*'DN~s  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const P6,7]6bp  
  { j]0^y}5f+s  
  return do_while_actor < Actor > (act); -G,^1AL>  
} [Pe#kzLX  
} do_; $(Ugtimdv  
,@z4I0cTi\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2FD=lR?6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v}^5Rp&m  
最后来说说怎么处理break和continue 22(*J<  
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。 BK,sc'b  
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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