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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `SS~=~WY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2,e|,N"zN  
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, K?OX  
36Z`.E>~L  
cV!/  
D>x'3WYR  
  class filler 0!'M#'m  
  { {FmFu$z+[  
public : UCj#t!Mw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Pymh^i  
} ; a5~C:EU0  
AA& dZjz  
e"H+sM26-  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: eWk2YP!  
.Zt/e>K&  
Rw=E_q{  
YK+Z0ry  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +p}Xmn  
eD1MP<>h  
>]|^ Ux,WZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wkpVX*DfRE  
+bd{W]={  
Ay6rUN1ef  
ZXDMbMD  
二. 战前分析 qlT:9*&g  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 MmX[xk  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 9C~GL,uKs  
i&Cqw~.H  
lz0]p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qhf/B)  
  /* --------------------------------------------- */ 4wD^?S!p  
vector < int *> vp( 10 ); ~HI0<;r=eL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2}Plr{s9  
/* --------------------------------------------- */ 5h^qtK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W",jZ"7  
/* --------------------------------------------- */ ] "vdC}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); g#3x)97Z  
  /* --------------------------------------------- */ ';!UJWYl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e14 Q\  
/* --------------------------------------------- */ pR7G/]U$A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _r)nbQm&  
54_m{&hb  
.z7f_KX^  
[c%}L 3B  
看了之后,我们可以思考一些问题: #{`NJ2DU]  
1._1, _2是什么? (8F?yBu  
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。 U]&%EqLS  
2._1 = 1是在做什么? }(O kl1  
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。 t$D[,$G9  
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。 m,_oX1h  
L| qY  
bbA<Zp  
三. 动工 mM~Q!`Nf.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  0d)n} fm  
$k=rd#3  
Ps,w(k{d  
<"9Z7" >  
template < typename T > kQcQi}e  
class assignment goWt!,&f  
  { 5Z0x2 jV  
T value; x6P^IkL:  
public : j}Mpc;XOc  
assignment( const T & v) : value(v) {} z$,hdZ]  
template < typename T2 > .^W0;ISX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #Z5~a9rO  
} ; 1O{67Pf  
 KX@Fgs  
artS*fv3r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t*$@QO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment DvKMb-*S  
s @9#hjv2  
8 F 1ga15  
g:V6B/M&  
  class holder C_;6-Q%V  
  { <Z wEdq  
public : Z.:A26  
template < typename T > -UE-v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ? -tw*2+  
  { .- o,_eg1f  
  return assignment < T > (t); Ds$;{wl#x  
} >m46tfoM  
} ; zj}efv<e  
DtX{0p<T3  
NIGFu{S  
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: _TiF}b!hi  
{643Dz<e  
  static holder _1; "^7Uk#! 7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ro69woU  
ul1Vsj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v\Gu  
而不用手动写一个函数对象。 _;+&'=6.[  
EJsb{$u  
_t7A'`Dh]  
uW|y8 BP $  
四. 问题分析 C.Yz<?;S  
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。 e!y t<[ph  
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。 a7R7Ks|q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aeIR}'H|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Yy5F'RY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jA'+>`@  
0o`o'ZV=c  
五. 问题1:一致性 a'r\e2/e?H  
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?| )XWL'':bF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0!T $Ef   
+xa2e?A%L  
struct holder p_D)=Ef|&  
  { y+_U6rv[  
  // hi%>&i*  
  template < typename T > 5Dd;?T>  
T &   operator ()( const T & r) const Wh7nli7f_  
  { 7Udr~ 0_)  
  return (T & )r; }0o0"J-$  
} psBBiHB[L  
} ; CS  
^B7Aam  
这样的话assignment也必须相应改动: 5;+Bl@zGu  
 }#1g;  
template < typename Left, typename Right > YZd4% zF  
class assignment !{+(oDN  
  { 4_eq@'9-q  
Left l; DuaOi1Gw  
Right r; & |r)pl0$  
public : d*(1t\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _XN sDW4|  
template < typename T2 > u<[Y6m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KR63W:Z\'  
} ; &F)lvtt|  
RN;Tqq):  
同时,holder的operator=也需要改动: p("do1:  
6b0#z#E  
template < typename T > q>?oV(sF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L))(g][;  
  { M~v{\!S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %q@@0qenv  
} Cs<d\"+  
z\a#"2(G.  
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。 hhpH)Bi=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2KU [Yd  
3j6$!89'  
return l(rhs) = r; K-/fq=z  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Q[ IaA"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]Kd:ZmJ  
R lv|DED$  
template < typename Tp > 3 ;&N3:,X  
class constant_t JA&w"2X*E  
  { Tg[+K+b  
  const Tp t; {ES3nCL(8  
public : 9d v+u6)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >R6Me*VR  
template < typename T > B<W{kEY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J::dY~@  
  { >qOhzbAH{<  
  return t; =2< >dM#`  
} l+@NjZGm<  
} ; 3K{'~?mM  
E0w>c'kH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *9G;n!t  
下面就可以修改holder的operator=了 Y?Xs Z  
3ILEc:<0J  
template < typename T > ,+0_kndR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4e* rBTl  
  { mN, Od?q[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V^"5cW  
} l%U{Unwu  
V5m4dQ>t  
同时也要修改assignment的operator() |iU#!+zY  
(JOge~U  
template < typename T2 > wPOQy ~:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [W` _`  
现在代码看起来就很一致了。 P@)z Nik[  
Y2}\~I0  
六. 问题2:链式操作 7D<M\l8G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W EZ)7H  
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。 )D Y?Y-n  
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。 oQAD 3a  
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。 c<|;<8ew  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [+UF]m%W  
t ?rUbN  
template < typename T > (k4>I"x)  
struct result_1 ngE5$}UM  
  { ?!KqDI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +9M#-:qB  
} ; +TL5yuA  
7xqTTN6h  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: |4UW.dGHPo  
:T.j;~  
template < typename T > pkQEry&Z  
struct   ref X)P9f N~7  
  {  Q#i[Y?$L  
typedef T & reference; 3U^E<H  
} ; Yv\>\?865  
template < typename T > xj\! Sn2  
struct   ref < T &> F[5[@y  
  { +/E`u|%|\]  
typedef T & reference; %v5IR  
} ; u[k0z!p_ c  
8Th{(J_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %|Sh|\6A!  
2N B/&60<  
template < typename T > .'aW~WR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _HjS!(lMk  
  { "k&QS@l  
  return l(t) = r(t); g$+ $@~  
} :@K 1pAh4  
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。 ;hzm&My  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 kyR=U`OW  
6ZKSet8  
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 `3GYV|LeQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: PaIE=Q4gJ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l7vU{Fd-h^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 I8M^]+c  
最后的布局是: FK ? g  
                Add =zBc@VTp  
              /   \ !Z(3dtUy  
            Divide   5 ,0k3Qi%  
            /   \ HX}9;O  
          _1     3 jxeZ,w o  
似乎一切都解决了?不。 'wA4}f  
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。 AXN%b2  
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。 z"D'rHxy  
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: pd%h5|*n;  
*UxN~?N|  
template < typename Right > {&3{_Ml  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4Kl{^2  
Right & rt) const Z @f4=  
  { V\|V1c  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K-X@3&X}  
} 0*y|k1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _98 %?0  
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。 NLnfCY-h  
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。 L@VIC|~E  
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。 X7."hGu@  
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。 9lU"m_ QT4  
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? R%EpF'[~[  
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: e]5 n4"]D)  
`PH]_]:%  
template < class Action > vXI2u;=y  
class picker : public Action u*w'.5l  
  { lX)ZQY:=:  
public : N$I@]PL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .+#<~Jv  
  // all the operator overloaded H 5,rp4H9  
} ; !TwH;#U w  
3{/[gX9  
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。 f?Am)  
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: G _1`NyI  
.).}ffhOL  
template < typename Right > \A%s" O/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *h9S\Pv>j  
  {  "o{o9.w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VC T~"T2R  
} .e Jt]K  
kklM"Av  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =}pPr]Cc  
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。 W|,Y*l  
qZ=%r u  
template < typename T >   struct picker_maker P \k5%  
  { 99/`23YL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <$+Cd=71\  
} ; 4z*An}ol]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WAzn`xGxR"  
  { OL0W'C9oA  
typedef picker < T > result; VdC,M;/=Z  
} ; S`t@L}  
"54t7  
下面总的结构就有了: &)Z!A*w]  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 "j*{7FBqk  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 NW%u#MZ[h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _&U.DMt2 C  
至此链式操作完美实现。 .?^a|]  
+$SJ@IH[<  
x sN)a!  
七. 问题3 G[4$@{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 rAwuWM@BIg  
1;FtQnvH  
template < typename T1, typename T2 > 'Z{_w s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <RaUs2Q3.  
  { y7Sey;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); GUH-$rA  
} W! =X _  
Ro:DAxi @L  
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: s%OPoRE  
7}%Z>  
template < typename T1, typename T2 > ]ML(=7z"  
struct result_2 PYhRP00}M  
  { tQYkH$e`/{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u301xc,N<z  
} ; S?BI)shmg  
edZhI  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 58>C,+  
这个差事就留给了holder自己。 )&pcRFl  
    +`]AutNv  
% Ix   
template < int Order > kH|cB!?x  
class holder; Xub<U>e;b  
template <> 2zN"*Wkn  
class holder < 1 > i[V\RKH*F  
  { P+2@,?9#  
public : L[rxs[7~  
template < typename T > gi#g)9HG  
  struct result_1 WMk;-,S!)  
  { JC#M,j2  
  typedef T & result; >Y 8\I  
} ; FA7q pc  
template < typename T1, typename T2 > FzM<0FJRX  
  struct result_2 T@P[jtH<d  
  { s1kG:h2|$  
  typedef T1 & result; viXt]0  
} ; W^8MsdM  
template < typename T > !L?diR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EZb_8<DH  
  { Uw5AHq).  
  return (T & )r; @{LD_>R  
} i8Xz'Sw07  
template < typename T1, typename T2 > n~Qo@%Jr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const < ?{ic2j#  
  { #sHt3z)6I  
  return (T1 & )r1; cD JeYduK  
} 1ww#]p`1  
} ; Sece#K2J|  
8kYI ~  
template <> D@?Tq,= [  
class holder < 2 > D\0q lCAs  
  { {\p&?  
public : #BhDC.CcW  
template < typename T > YQN@;  
  struct result_1 \6L,jSoBl  
  { L{F[>^1Sb  
  typedef T & result; {({Rb$  
} ; H_vGa!_  
template < typename T1, typename T2 > A(}D76o_  
  struct result_2 7N4)T'B  
  { hUP?r/B  
  typedef T2 & result; cP2n,>:  
} ; kA4bv}  
template < typename T > z{wZLqG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hq*"S -N  
  { 7w5C NV  
  return (T & )r; # ~(lY}  
} M.u1SB0  
template < typename T1, typename T2 > %pj T?G7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GWW#\0*Bn  
  { 9(pF!}1 %\  
  return (T2 & )r2; |*> s%nF|  
} BK)3b6L=%  
} ; /C6$B)w_*{  
5a%i%+;N  
'BX U '  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 DDBf89$\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M~l\rg8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I' 'X\/|  
p|n!R $_g\  
return l(i, j) = r(i, j); F~C7$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,Q,3^v-  
@B9O*x+n:  
  return ( int & )i; PX >>h}%  
  return ( int & )j; /RemLJP F  
最后执行i = j; %0q)PT\  
可见,参数被正确的选择了。 4|h>.^  
bltZQI|  
D:0?u_[W  
"Tnmn@  
;7U"wI_~c  
八. 中期总结 q'KXn0IY#  
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: 1 EwCF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L*zfZ&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @r]1;KG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >uR;^B5m  
4$ ^rzAi5  
9E2OCLWrE  
sNsH l  
H+npe'm_Z  
qdxDR 2]U  
九. 简化 # B@*-  
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。 UUEbtZH;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 xV.UM8  
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: TGzs|-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \OVw  
  +-*/&|^等 4?Qc&e{5  
2. 返回引用。 [m6%_3zV  
  =,各种复合赋值等 wpa^]l  
3. 返回固定类型。 ] 69z-;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %B(E;t63W  
4. 原样返回。 /vAA]n8  
  operator, ESi-'R&  
5. 返回解引用的类型。 G\#dMCk?  
  operator*(单目) (``|5;T\  
6. 返回地址。 T#ehJq 5  
  operator&(单目) !Q{~f;L  
7. 下表访问返回类型。 :tp{(MF  
  operator[] gsVm)mkd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0RP{_1k  
  operator<<和operator>> v7mg8'  
#R# |hw  
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。 hSXZu?/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: w%eEj.MI|i  
]?V2L`/  
template < typename Left > Vc&xXtm[v  
struct value_return \&4)['4,  
  { L87=*_!B;  
template < typename T > ]Ab$IK Y  
  struct result_1 2fG[q3`  
  { )P9&I.a8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _Sult;y"u  
} ; <v$yXA  
iQz c$y^,9  
template < typename T1, typename T2 > 0]2@T=*kTY  
  struct result_2 5 0<  
  { :.?%e{7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e`;U9Z  
} ; kx07Ium  
} ; MXynv";<H  
v}&J*}_XZ  
Jl{g"N{2u'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;{ESo?$*  
9FmX^t$T  
下面我们来剥离functor中的operator() ;"+]bne~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B2)SNhF2Y  
iK <vr  
return l(t) op r(t) E6mwvrm8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !(-S?*64l  
return op l(t) 0ntf%#2{  
return op l(t1, t2) D}6~2j  
return l(t) op B kWoK/f4  
return l(t1, t2) op C J#1j>  
return l(t)[r(t)] DSc:>G  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k\`~v$R3  
nK;c@!~pS  
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: 6;vfl*  
单目: return f(l(t), r(t)); ~Bs=[TNd[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #JIh-h@  
双目: return f(l(t)); "0#d F:qt  
return f(l(t1, t2)); O6Jn$'os1#  
下面就是f的实现,以operator/为例 !e0~|8  
";$rcg"%X  
struct meta_divide 'o.A8su,  
  { T`gR&n<D  
template < typename T1, typename T2 > tNbZ{=I>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %`1 p8>n  
  { hd)HJb-aR  
  return t1 / t2; u?+i5=N9{  
} sGs_w:Hn  
} ; U";8zplU  
ofIw7D*h  
这个工作可以让宏来做: TDo!yQ  
zxffjz,Fe:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mcFJ__3MAV  
template < typename T1, typename T2 > \ @XR N#_{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rS^+y{7  
以后可以直接用 l'0fRQc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 98x&2(N  
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 <W<>=vDzyE  
(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。。。) EiP#xjn?c  
x'IYWo ]  
+M^+qt;]V  
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 xYUC|c1Q9  
OPtFz6   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -{ M(1vV(=  
class unary_op : public Rettype C0> Z<z  
  { !:<(p  
    Left l; ] eO25,6  
public : DN%b!K:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /+g9C(['  
ft" t  
template < typename T > ,/uVq G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ga M:/.  
      { 44p?x8(z*  
      return FuncType::execute(l(t)); #D2.RN  
    } aI'MVKwMk  
+8#hi5e  
    template < typename T1, typename T2 > (0W)Jd[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aViZKps`m  
      { FT$Z8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @cC@(M~Ru  
    } @3_[NI%  
} ; ={]tklND  
2QN ~E  
}S_#*N)i  
同样还可以申明一个binary_op a2!;$B%  
bnYd19>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bAVlL&^@|  
class binary_op : public Rettype $YztLcn   
  { B65"jy  
    Left l; XQhbH^  
Right r; 7q;wj~  
public : 4/J"}S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (l ]_0-Z  
ZK p9k6  
template < typename T > u#^~([ I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .FWi$B';  
      { l?Qbwv}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); JMVh\($,x  
    } 4;D>s8dgG  
^2 }p%j >  
    template < typename T1, typename T2 > H b}(.`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jM'(Qa  
      { cf{rK`Ff^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hvo7T@*'  
    } mDX UF~G[  
} ; dZIruZ)x  
agUdPl$e\  
ul!e!^qwx  
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 kl[Jt)"4@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9J4gDw4<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <[Y@<  
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。 c)B <d#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l`(pV ;{W  
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。。。 7:$zSj# y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &wea]./B  
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) y??^[ sB  
下面是修改过的unary_op \yKYBfp-p  
cOrFe;8-.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0Ma3  
class unary_op {O"N2W  
  { m#a1N  
Left l; C $*#<<G  
  |:)ARH6l#  
public : f*E#E=j  
T'${*NVn  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} cj@ar^=`K  
gv}J"anD  
template < typename T > v FWg0 $,  
  struct result_1 W0;MGBfb  
  { |Q*OA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R!y`p:O C  
} ; F|! ib5  
Ro :)N:C  
template < typename T1, typename T2 > 3Xl!Z^W  
  struct result_2 uB>OS 1=  
  { 3\E G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .g8db d  
} ; z( ^ r  
<BX'Owbs!O  
template < typename T1, typename T2 > G^&P'*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q1^kU0M}  
  { 3u@=]0ZN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pWOK~=t  
} Xcw 6mpLt  
U C..)9  
template < typename T > 716r/@y$6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @;`d\lQ  
  { 6O| rI>D  
  return OpClass::execute(lt(t)); DtglPo_(  
} MNu\=p\Eq  
:e!3-#H  
} ; 'v0(ki#  
[|tlTk   
<Oihwr@5<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Mi:i1i cdn  
好啦,现在才真正完美了。 zY2o;-d|4  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ux+UcBKm-  
y1_z(L;I  
template < typename Right > >eucQ]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -n~%v0D8c  
  { u5rHQA0%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K %.>o  
} a_U[!`/ w  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 |<!xD iB  
E@CK.-N|  
F42?h:y8I  
82KWe=  
f(E[jwy  
十. bind (,;4f7\  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 W,bu=2K6  
先来分析一下一段例子 ,u^%[ejH  
P]<15l  
?L+|b5RS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} IXC2w *'m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a+,zXJQYq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 DsCbMs=Y  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 bsdT>|gW  
我们来写个简单的。 T07 AH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }dpE>  
对于函数对象类的版本: K8 Hj)$E61  
7_c/wbA#me  
template < typename Func > ,)PpE&  
struct functor_trait \e' oAhM  
  { "w{$d&+?ag  
typedef typename Func::result_type result_type; m_h$fT8 _  
} ; Q9{f'B  
对于无参数函数的版本: _|wnmeL*  
'H-hp   
template < typename Ret > SlI wLv^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4a zqH;i  
  { q_z;kCHM  
typedef Ret result_type; 6[\1Nzy>  
} ; 5`Y>!| Ab  
对于单参数函数的版本: VYnB&3 %DF  
@B Muov  
template < typename Ret, typename V1 > vf?Xt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o,[Em<  
  { q+{yv  
typedef Ret result_type; =+w/t9I[  
} ; g4&f2D5  
对于双参数函数的版本: ]e(\<R6Gf  
"GX k;Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?D['>Rzu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yi*EE%  
  { =}'7}0M_=  
typedef Ret result_type; *3rp g  
} ; 6f)7*j~  
等等。。。 *0x!C8*`Xe  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ta0;:o?/d  
vDCbD#.6  
template < typename Func > V)]lca  
struct func_return \d-9Ndp nf  
  { 't+'rG6x  
template < typename T > `$XgfMBf |  
  struct result_1 t|C?=:_  
  { 8 @r>`c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9qm'qx  
} ; zI CAV -&  
?N]G;%3/  
template < typename T1, typename T2 > /$^SiE+N  
  struct result_2 R0e!b+MZ.  
  { ?MOjtAG0_~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B$MHn?  
} ; Kl]l[!c7$  
} ; zvwv7JtB  
q+ka}@  
~!6 I.u  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z/LYTo$Bz  
,.AXQ#~&`  
template < typename Func, typename aPicker > K~+x@O*  
class binder_1 rh T!8dTk  
  { -qG7,t  
Func fn; ihD|e&  
aPicker pk; 2=$ F*B>9  
public : F41gMg  
H[N~)3x  
template < typename T > p1s|JI  
  struct result_1 o(D6  
  { = Q"(9[Az  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L#fSP  
} ; gB0Q0d3\G,  
wrVR[v>E<  
template < typename T1, typename T2 > S"/gZfxer  
  struct result_2 G$s=P  
  { GK&R.R]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !J(6E:,b#  
} ; v1$ }JX   
~>$z1o&}.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mV}eMw  
'grb@+w(  
template < typename T > ;0}C2Cz'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #-/_J?  
  { y2Vc[o(NP  
  return fn(pk(t)); 1~[GGl  
} Ca0t}`<S  
template < typename T1, typename T2 > #!4`t]E<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 10*^  
  { d4o_/[  
  return fn(pk(t1, t2)); 8},fu3Z  
} F2v9 XMi  
} ; 'h 7n}  
u HXb=U  
kp*BAQ  
一目了然不是么? ar@ysBy  
最后实现bind M \>5",0  
(ewcj\l4*  
7G_OFD  
template < typename Func, typename aPicker > C12y_E8Un  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =GLMdhD]  
  { Ms A)Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >Yfo $S_  
} 7/BA!V(na  
"H}ae7@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (Jk:Qz5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 T7Yg^ -"  
qGie~S ##  
十一. phoenix =[o/D0-Kn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -ha[xM05  
AI2>{V  
for_each(v.begin(), v.end(), KQ.cd]6  
( e{d$OzT) V  
do_ cS"PIelR  
[ 66cPoG  
  cout << _1 <<   " , " 92L{be; SY  
] :N>s#{+"3  
.while_( -- _1),  Fr9_!f  
cout << var( " \n " ) KT8]/T`U  
) !_h<w?)  
); D]d2opBLj  
kk3G~o +  
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: r;8$ 7C.  
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 E)F"!56lV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P4~C0z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l # F.S5i  
`d:cq.OO  
!,PoH  
template < typename Cond, typename Actor > vm"dE4W=  
class do_while 1 *$-.  
  { u/L\e.4  
Cond cd; JKs&!!  
Actor act; -44''w?z  
public : 44cy_  
template < typename T > @KC;"u'C  
  struct result_1 04R-}  
  { 6o ]X.plr  
  typedef int result_type; N^K@$bs4^  
} ; C@s;0-qL  
,Mw;kevw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} JZB@K6 ~dO  
*|k/lI  
template < typename T > qluaop  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fs)m;C  
  { /|{~GD +A&  
  do 2u'h,on?  
    { h^"OC$  
  act(t); o9uir"=  
  } }z8HS< #Q  
  while (cd(t)); rui]_Fn]I  
  return   0 ; `@|Kx\y4=j  
} ^{Y9!R*9U*  
} ; Vt D:'L-  
;p'Ej'E  
iu 6NIy7D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). DG"Z:^`*  
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。 ?_7^MP>  
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。 A&6qt  
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。 ygquQhf5  
下面就是产生这个functor的类: eC41PQ3=1'  
wsLfp82  
fbK`A?5K  
template < typename Actor > x4vowF  
class do_while_actor H '(Ky  
  { APBe 76'3)  
Actor act; )w++cC4/5  
public : !q_fcd^c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} CA{(x(W\:  
N/&t) 7  
template < typename Cond > KnuQ 5\y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; coQ>CbHg  
} ; ]DO"2r  
i+HHOT  
g x~fZOF_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mlD 1 o  
最后,是那个do_ J<'I.KZ\z  
>AT T<U=  
`upxM0gc  
class do_while_invoker Mli`[8@(  
  { ZBAtRs  
public : l@zr1g)  
template < typename Actor > c _v;"QZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const hqKftk)+  
  { {)8!>K%G  
  return do_while_actor < Actor > (act); y.:Z:w6$  
} PHh&@:  
} do_; eBW=bK~[VP  
6X@$xe847[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LiF(#OuZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 BcvCm+.S:  
最后来说说怎么处理break和continue d]*a:>58  
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。 pjP R3 r  
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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