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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y))) {X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?-HLP%C('  
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, m+7/ebj{A  
(aQNe{D#  
},W<1*|  
<RFT W}f!  
  class filler SJXA  
  { w$2Z7S  
public : ET[vJnReC  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8:=EA3  
} ; hfBZ:es+  
XX:?7:j}[8  
f'>270pH  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 8M DX()Bm  
~s[St0  
/l)|B  
pm 4"Q!K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c%bGVRhE  
(*CGZDg  
w.2[Xx~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x%WL!Lo  
\j$q';9p  
p!wx10b  
C72!::o  
二. 战前分析 EG|fGkv"  
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。 d77->FX2  
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 '. '}  
6_.K9;Gd  
eInx\/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); km(Mv  
  /* --------------------------------------------- */ F z 6&.f  
vector < int *> vp( 10 ); W_sAk~uK/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |~y>R#u8pm  
/* --------------------------------------------- */ 9AGf4tuy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *co=<g]4KY  
/* --------------------------------------------- */ ktu{I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L,<5l?u  
  /* --------------------------------------------- */ a0]n>C`~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a1 I"Sh  
/* --------------------------------------------- */ wACx}'+M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); av.L%l&d  
c@]_V  
sr*3uI-)L  
m/`"~@}&  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y9K$6lz  
1._1, _2是什么? j=Co  
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。 < SIe5" {  
2._1 = 1是在做什么? !|1GraiS  
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。 k^vsQ'TD  
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。  @o g&l;  
JQp::,g  
,vnHEY&  
三. 动工 4%]wd}'#Un  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]0+5@c  
x<S?"  
5dPPm%U{  
uzA_Zjx  
template < typename T > )l|/lj  
class assignment Ca?:x tt  
  { Pl>S1  
T value; t5qNfiKC  
public : VEuT!^0Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} Jbmi[` O  
template < typename T2 > \"X<\3z2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } EzXGb  
} ; )225ee>  
bi^Xdu  
k!^Au8Up?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 BM@:=>ypQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment NFEF{|}BM  
-S ASn  
S S/9fT"[  
2GHmA_7P  
  class holder <yxEGjm  
  { Q|O! cEW/  
public : |Zn |?#F  
template < typename T > $eI=5   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Fk(+S:{yQ  
  { &6yh4-(7  
  return assignment < T > (t); \}:&Hl+  
} f*{~N!g  
} ; C`uZr k/  
z&3in  
78iu<L+If  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 5$(qnOi  
ncGg@$E  
  static holder _1; EqN_VT@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RP"YSnF3  
CPw=?<db  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sI@y)z  
而不用手动写一个函数对象。 3Pj 6(cf  
A`NkgVq5:  
:z^VI M  
sn4wd:b7%  
四. 问题分析 d^0vaX6e}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 &<s[(w!%%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 x/UmpJD+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?D6?W6@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c%5G3j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  &Ow[  
z/B[quSio  
五. 问题1:一致性 aQMUC6cPM@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| E%?X-$a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @Qlh  
rYp]RX>  
struct holder XtJ _po  
  { x9,X0JO  
  // x8#bd{  
  template < typename T > wNHvYu lI  
T &   operator ()( const T & r) const epcBr_}  
  { wVSk.OOB  
  return (T & )r; DRo?7 _  
} "M)kV5v%  
} ; HI` q!LPv  
3rF=u:r7c  
这样的话assignment也必须相应改动: ifA)Ppt<`  
th$?#4SbR  
template < typename Left, typename Right > (iwZs:k-  
class assignment baD`k?](  
  { l(o#N'!j4  
Left l; u~WE} VC  
Right r; Ik4FVL8~  
public : hzT,0<nw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1Q&\y)@bT  
template < typename T2 > k u@sQn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } doIcO,Q  
} ; oj|\NlR  
.4jU G=  
同时,holder的operator=也需要改动: z qM:'x*  
Au-_6dT  
template < typename T > @Kx@ 2#~b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Nq$Xe~,*  
  { jp~C''Sj  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M<4tjVQ6  
} $jpAnZR- /  
{0&'XA=j  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 S? -6hGA j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )L)jvCw,e  
W^es"\  
return l(rhs) = r; 5uVSbo.  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 7K 8tz}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "sM 3NY  
R-L*N$@!  
template < typename Tp > C J@G8>  
class constant_t %^5|3l3y  
  { nB; yS<  
  const Tp t; j4!g&F _y  
public : &!kD81?Mm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N"tEXb/,  
template < typename T > 3gUGfe di  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const BI BBp=+  
  { mbij& 0  
  return t; O|5Z-r0<  
} )IFzal}o  
} ; 8P kw'.r  
$KmhG1*s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #RJFJb/  
下面就可以修改holder的operator=了 4axc05  
ceW,A`J  
template < typename T > F2B9Q_>P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g RX`61  
  { bv%A;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~{8X$xs  
} ,%bG]5  
Yv!r>\#0S  
同时也要修改assignment的operator() ._6|epJ#  
>+9f{FP 9  
template < typename T2 > Tlz $LI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T6P9Icv?@7  
现在代码看起来就很一致了。 ;Q1/53Y<  
w9Eb\An  
六. 问题2:链式操作 MPexc5_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 62}rZVJq  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 6 4fB$  
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。 hC nqe  
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。 QSaJb?I  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct NoR=:Q 9e  
~h:/9q  
template < typename T > 2I8 RO\zR  
struct result_1 I3#h  
  { J Uf{;nt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nVO|*Bnf)  
} ; @CxXkR  
lT<4c5 %  
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: ^Hdru]A$2  
&fIx2ZM[  
template < typename T > Ah_T tj  
struct   ref " ,qcqG(  
  { na%DF@Rt#  
typedef T & reference; zv Dg1p  
} ; ?HsQ417.H  
template < typename T > _olhCLIR-  
struct   ref < T &> 3BTXX0yx  
  { |X'Pa9u  
typedef T & reference;  Uu<Tn#nb  
} ; "EE=j$8u+  
wG, "ZN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: S~Z`?qHWh  
pE^jUxk6  
template < typename T > ZeL v!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h=1cD\^|qw  
  { NIzxSGk|  
  return l(t) = r(t); 3RW3<n  
} HxH.=M8S_  
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。 m9&MTR D\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #VLO6  
RfZZqe U  
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 G;'=#c ^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _(TYR*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 SviGLv;oR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #nzVgV]  
最后的布局是:  .L vg $d  
                Add bsn.HT"5  
              /   \ qMA K"%x  
            Divide   5 ,rO>5$w.  
            /   \ +RuPfw{z  
          _1     3 ?)60JWOJ1  
似乎一切都解决了?不。 #wvmVB.5~  
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。 :'t+*{ff  
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。 W{{{c2 .  
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: VkD8h+)  
C4`u3S  
template < typename Right > ,^>WC G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'u%;5;%2  
Right & rt) const <f')]  
  { >o#^)LN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~kkwPs2V  
} !alO,P%>r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6pKb!JJ  
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。 !R`)S7!  
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。 w|;kL{(W  
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。 7wm9S4+|  
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。 e@GR[0~  
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? CQ(;L{}  
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: xIrRFK9[Q  
8%Wg;:DZx  
template < class Action > pFUW7jE  
class picker : public Action hZudVBn  
  { +( *;F4>  
public : itp$c|{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :Hn*|+'  
  // all the operator overloaded ^LO`6,   
} ; \k8|3Y~g  
,%L>TD'48s  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 <gdKuoY  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ZgXn8O[a  
YTtuR`  
template < typename Right > Je5UVf3>2&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `!K!+`Z9  
  { #4iiY6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #]BpTpRAe<  
} c T[.T#I  
yD0,q%B`}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8" x+^  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 HifU65"8  
=36e&z-#  
template < typename T >   struct picker_maker upJ|`,G{  
  { :N3'$M"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /!u#S9_B  
} ; 5:=ECtKi  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <MPoDf?h  
  { D>YbL0K>X~  
typedef picker < T > result; \mBH6GS  
} ; <IX)D `mf  
\[-z4Fxg|'  
下面总的结构就有了: P@u&~RN9f+  
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。 49BLJ|:P?  
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。 ~4{E0om@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _>/T<Db  
至此链式操作完美实现。 2WA =U]  
7\q_^  
dwQ*OxFl  
七. 问题3 (f5v{S6b(  
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。 Vs)%*1><  
'm;M+:l 6  
template < typename T1, typename T2 > }x[d]fcC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  n(mS  
  { +UK".  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %7_c|G1  
} )6S;w7  
!`BK%m\8  
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: "! yKX(aTX  
'.@'^80iQ  
template < typename T1, typename T2 > /f_c?|  
struct result_2 =,aWO7Pz  
  { !f(aWrw7e6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; h=q%h8  
} ; s$ ONht  
Y:nF.An3  
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? W~1/vJ.*l  
这个差事就留给了holder自己。 b&$ ?.z  
    nP9@yI*7  
}OeEv@^  
template < int Order > Tl#Jf3XY}  
class holder; AUloP?24  
template <> 8F$b/Z  
class holder < 1 > Dm@wTt8N(  
  { fwy-M:  
public : 7]_lSYwrb  
template < typename T > 1}E`K#  
  struct result_1 W|U!kqU  
  { :!a9|Fh~  
  typedef T & result; +uF!.!}  
} ; 9o.WJ   
template < typename T1, typename T2 > Lw=.LN  
  struct result_2 mT.p-C  
  { ^n@.  
  typedef T1 & result; XpzdvR1  
} ; U.oxLbJ`  
template < typename T > 8wz4KG3SK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H|='|k5Y.  
  { eNlE]W,=  
  return (T & )r; H_'i.t 'SS  
} BoB2q(  
template < typename T1, typename T2 > "C$z)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \s2hep  
  { N\<RQtDg  
  return (T1 & )r1; 0s = h*"[  
} lrjlkgSN  
} ; @18"o"c7j  
ND\&#  
template <> p\o=fcH%E  
class holder < 2 > 9?r|Y@xh]  
  { 7?K?-Oj  
public : pb`F_->uq  
template < typename T > yhe$A<Rl=  
  struct result_1 m?-3j65z  
  { Q>nq~#3?  
  typedef T & result; . m_y5J  
} ; >Fm}s,  
template < typename T1, typename T2 > > _U)=q  
  struct result_2 GzK{. xf  
  { PY: l  
  typedef T2 & result; "U34D1I )#  
} ; }N5>^y  
template < typename T > @.fuR#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e*uaxh+7  
  { OiX>^_iDt  
  return (T & )r; 1)u 3  
} PIo/|1  
template < typename T1, typename T2 > QBa1c-Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Vg/{;uLAe  
  { S\GC^ FK  
  return (T2 & )r2; ?eT^gWX  
} ]#N2:ych  
} ; QthHQA  
y3$i?}?A  
SF61rm  
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> >。 )J8dm'wH92  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: < vU<:S  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: cu|gM[  
$rDeI-)S  
return l(i, j) = r(i, j); @D8c-`LC"*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :(?joLA  
zF%CFqQ  
  return ( int & )i; x^}kG[s  
  return ( int & )j; i]*W t8~!  
最后执行i = j; -UkP{x)S  
可见,参数被正确的选择了。 >z6 (fM`i  
`h12  
{zBf*x  
r00waw>C\  
`CW8Wj  
八. 中期总结 !<]%V]5[_  
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:  W-@A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !!_K|}QOE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e0"R7a  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tfj6#{M5  
i$)bZr\  
=,KRZqz  
 ~%_$e/T  
h@FDP#H  
xh[Mmq/R  
九. 简化 HDYr?t~V  
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。 zcD&xoL\H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9H ?er_6Yf  
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: ?hvPPEJf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %(Sy XZ  
  +-*/&|^等 F{ J>=TC  
2. 返回引用。 Ae:(_UJz  
  =,各种复合赋值等 oC>e'_6_b  
3. 返回固定类型。 $"C]y$}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $6h:j#{JE  
4. 原样返回。 =C 8 t5BZ"  
  operator, M *BDrM  
5. 返回解引用的类型。 lDO9GNz$  
  operator*(单目) #_y#sDfzh  
6. 返回地址。 d/Xbk%`p  
  operator&(单目) M~w =ZJ@  
7. 下表访问返回类型。 fM?HZKo  
  operator[] Bv \ihUg/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I\PhgFt@O  
  operator<<和operator>> =2pGbD;*  
lz@fXaZM  
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。 @Z~lM5n$8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: E~_2Jf\U  
)6iY9[@tN  
template < typename Left > n;Tpf<*U  
struct value_return x)l}d3   
  { g}0}$WgH:  
template < typename T > 1Vt7[L*  
  struct result_1 _ 0%sYkUc  
  { +4f>njARIb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Bvzl* &?  
} ; *qYcb} ]  
%)8`(9J*  
template < typename T1, typename T2 > ,i#]&f`c;5  
  struct result_2 w-};\]I  
  { YvE$fX=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2Ch!LS:+  
} ; g !w7Yv  
} ; ~T>_}Q[M2p  
r^-3( 77n  
q.FgX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0e9W>J9  
n|IdEgD$  
下面我们来剥离functor中的operator() ~"!F&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9+U%k(9  
0[TZ$<v"  
return l(t) op r(t) U|6ME%xm  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BbUZ,X*Y  
return op l(t) :XcU@m  
return op l(t1, t2) 5:E7nqsNhq  
return l(t) op 23@e?A=C  
return l(t1, t2) op KB <n-'  
return l(t)[r(t)] Bx0^?>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qyGVyi3  
 =\`g<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: 0*YLFqN  
单目: return f(l(t), r(t)); YUJlQ2e(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bVSa}&*kM  
双目: return f(l(t)); x0@J~ _0  
return f(l(t1, t2)); ZdeRLX  
下面就是f的实现,以operator/为例 j':Ybr>BR  
.5|AX6p+^  
struct meta_divide A>(m}P  
  { ]H0BUg  
template < typename T1, typename T2 > d$8rzd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yZ)GP!cM4c  
  { `YAqR?Xj_<  
  return t1 / t2; %50}oD@  
} P}N%**>`  
} ; }legh:/*?O  
%YG ~ql  
这个工作可以让宏来做: GJai!$v  
PF*<_p"j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q]Q i  
template < typename T1, typename T2 > \ >|WNsjkU%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^-c j=on=Q  
以后可以直接用 hNmC(saMGm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A U9Y0<  
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 GLQ1rT  
(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。。。) n( l!T 7  
G<OC99;8  
1VL!0H  
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 $r*7)/  
87c7p=/0`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?Q[uIQ?dV  
class unary_op : public Rettype b>=MG8  
  { ^ '!]|^  
    Left l; db$Th=s[  
public : zvYkWaa_Qz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xCF k1%qf  
)Q9m,/F  
template < typename T > _Sy-&}c+ +  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \k/ N/&;  
      { oh:q:St  
      return FuncType::execute(l(t));  XWV)   
    } ' Dv `Gj  
wv<D%nF2|  
    template < typename T1, typename T2 > j*n Z   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _'0HkT{I  
      { T^g2N`w2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rM#jxAb  
    } K@Q_q/(%;  
} ; no`c[XY  
ty[bIaQi  
?r0#{x~  
同样还可以申明一个binary_op -;&aU;k  
$D +6=m[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 34k<7X`I  
class binary_op : public Rettype v]\io#   
  { eyf\j,xP&  
    Left l; iM+K&\{_h  
Right r; >Lp^QP1gU  
public : 2ikY.Xi6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vJVL%,7  
@y3w_;P  
template < typename T > =fG c?PQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =k6zUw;5 U  
      { }Iz'#I Xx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); S%<RV6{aiM  
    } \.y|=Ql_u  
IJ2]2FI  
    template < typename T1, typename T2 > *`OgwMr)M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $ r)+7i  
      { azR<Y_tw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  hX?L/yf  
    } !cPiH6eO  
} ; ac"Pn? q  
VXXo\LQUU  
l|z 'Lwwm5  
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 ?9xaBWf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sE@t$'=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /=I&-g xC  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 90L,.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! QEK,mc3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0KO_bF#EB=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *c4uCI:0t  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) gQ4Q h;  
下面是修改过的unary_op / 1 lIV_Z  
s `fIeP  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u,e'5,`N  
class unary_op Yn4c6K  
  { < .&t'W  
Left l; }ozlED`E  
  ;> **+ezF  
public :  /B)ZB})z  
3-#|6khqt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} O9*cV3}H  
ss63/   
template < typename T > s'' ?: +  
  struct result_1 h1@|UxaE#  
  { }[XzM /t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P.Pw .[:3  
} ; R2WEPMH%  
T.O^40y  
template < typename T1, typename T2 > ',j'Hf  
  struct result_2 >FED*C4  
  { ?#?[6t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ks|[`FH  
} ; BqC, -gC  
<ABN/nH  
template < typename T1, typename T2 > RB<LZHZI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `l,=iy$  
  { 6}^0/ 76^,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); d2lOx|jt  
} 4<._)_m  
b:3n)-V{u  
template < typename T > 08AC 9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gc2sY 0  
  { S!Ue+jW  
  return OpClass::execute(lt(t)); {|?OKCG{  
} 3|zqEGT*  
Su`LBz"  
} ; U">J$M@  
a7'.*H]  
_"n1"%Ns  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug fTiqY72h  
好啦,现在才真正完美了。 2GOQ|Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: &09z`* ,  
V_f}Y8>e  
template < typename Right > #PUvrA2Zl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Uf )?sz  
  { T P'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9n{tbabJ  
} hZ2!UW4'  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 f1MKYM%^x  
y~'F9E!i  
q !\Ht2$b  
d%_v eVIe  
N),bhYS]  
十. bind hR,VE'A  
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。 }Kc[pp|9<  
先来分析一下一段例子 H&jK|]UXoO  
Sx)b~*  
$3>k/*=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,JIjAm*2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jn vJ`7zFP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #(& ! ^X3  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 WNSf$D{p  
我们来写个简单的。 ETvn$ Jdp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <>/0 ;J1<  
对于函数对象类的版本: PD$XLZ  
z =1 J{]  
template < typename Func > Kp?):6  
struct functor_trait ?dMyhU}  
  { z{:T~s  
typedef typename Func::result_type result_type; P#-9{T   
} ; ZN>oz@j Y  
对于无参数函数的版本: GJz d4kj  
7=C$*)x  
template < typename Ret > *i zPLM}+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *sK")Q4N  
  { kKr|PFz  
typedef Ret result_type; K{)N:|y%!$  
} ; 1}+lL)-!  
对于单参数函数的版本: 1A\Jh3;Q  
i zJa`K  
template < typename Ret, typename V1 > ipU,.@~#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o C0K!{R*  
  { <#AS[Q[N  
typedef Ret result_type; ,E,oz{,i(  
} ; Ut:>'TwG  
对于双参数函数的版本: pN# \  
3vRRL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )]x/MC:9r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gN#&Ag<?  
  { # \9sCnb  
typedef Ret result_type; R3+y*< <e  
} ; ,)%al76E  
等等。。。 xo{3r\u?}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +Hx$ABH  
tlhYk=yq  
template < typename Func > 9x;CJhX  
struct func_return 1F?`.~q  
  { N-* ^V^V  
template < typename T > ,iKEIxA!  
  struct result_1 o&45y&  
  { Q/[|/uNw?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;/gH6Z?  
} ; s}Y_og_c  
MZp`  
template < typename T1, typename T2 > qK}4r5U  
  struct result_2 Br w-"tmx  
  { bvdAOvxChW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Hkq""'Mx+w  
} ; 951"0S`Lo  
} ; #$q~ZKB  
r&F(VF0 6  
vY|{CBGbd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 . ] =$((  
+EI+@hS  
template < typename Func, typename aPicker > (`S32,=TS  
class binder_1 GilaON*pK.  
  { MExP'9  
Func fn; !uaV6K  
aPicker pk; $`7cs}#  
public : ,S"a ,}8  
-$Y@]uf^  
template < typename T > #i$/qk= N  
  struct result_1 IIC1T{D}v  
  { &Xr@nt0H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;r(hZ%pD  
} ; 29:1crzx~  
l| 1O9I0Gd  
template < typename T1, typename T2 > ?.E ixGzI^  
  struct result_2 z}I4m  
  { X\X* -.]{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jKFypIZ4  
} ; ! Jh/M^  
\ ;.W;!*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fiDwa ;,  
hh\\api  
template < typename T > \0 &7^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qU!*QZ^y&  
  { Az +}[t  
  return fn(pk(t)); 3#)I7FG  
} 4] c.mDo[T  
template < typename T1, typename T2 > ,TrrqCw>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ')pXQ  
  { D ff0$06Nq  
  return fn(pk(t1, t2)); @ 2r9JqR[=  
} |eD$eZ=m  
} ; >Mml+4<5  
F,2)Udim  
anwMG0  
一目了然不是么? q,k/@@Qd9  
最后实现bind j{)_&|^{  
I@ dS/  
!acm@"Ea  
template < typename Func, typename aPicker > )6?(K"T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J7q]|9Hus|  
  { g'G"`)~ 2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); HX1RA 5O  
} Nh7D&#z  
Kk?P89=*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 EsA)o 5  
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。 Gc=#  
g~FA:R  
十一. phoenix 8BUPvaP<[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _jmkAmeu  
5a moK7  
for_each(v.begin(), v.end(), _tE`W96J  
( V+7x_>!&)  
do_ 3nVdws  
[ }eA2y($N  
  cout << _1 <<   " , " c`]_Q1'30w  
] L\L/+yNv:G  
.while_( -- _1), DgOO\  
cout << var( " \n " ) H f}->  
) >"qnuv G  
); 1`1U'ibhe  
=5bef8O  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >5Vv6_CI0?  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Gni<@;}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D$|@: mW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8^26g 3  
Bny3j~*U  
(UW V#AR  
template < typename Cond, typename Actor > ^J,Zl`N  
class do_while -LAYj:4  
  { feOX]g#  
Cond cd; \XaKq8uE  
Actor act; if6/ +7  
public : ;c1ar)G7  
template < typename T > <=;#I_E#E  
  struct result_1 4L(/Z}(  
  { s!* m^zx  
  typedef int result_type; |l)z^V!  
} ; o+e:H jZZ  
};5d>#NK,Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dTN[E6#R  
wO6 D\#  
template < typename T > @BbqYX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8PQKB*<dB"  
  { APydZ  
  do +C4UM9  
    { 2H7b2%  
  act(t); pSM\(kVKa  
  } XJ &'4h  
  while (cd(t)); $)w9EGZ  
  return   0 ; `9IG//  
} N?]HWP^pg  
} ;  4[=vt  
e nsou!l  
,,_$r7H`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r+6=b"  
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。 B%P g:|  
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。 y \M]\^[7  
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。 #bN'N@|  
下面就是产生这个functor的类: '!8'Xo@Go3  
L1'R6W~%dN  
M`6rI  
template < typename Actor > 6_`9 4+  
class do_while_actor QDO.&G2  
  { C"`,?K(U  
Actor act; : b9X?%L~  
public : `cee tr=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Bf {h\>q  
s,&tD WU  
template < typename Cond > ~?l>QP|o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; - \ {.]KL  
} ; cj=6_k  
~.-o*  
Fp3NWvu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <kJ,E[4`  
最后,是那个do_ AmSrc.  
0O,Q]P 82f  
QU&LC  
class do_while_invoker QLr.5Wcg>  
  { %d3KE|&u  
public : <d&9`e1Hc  
template < typename Actor > o5k7$0:t/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )#|I(Gz ^  
  { VZ69s{/.B  
  return do_while_actor < Actor > (act); PcxCal4  
} >M`ryM2=D  
} do_; >fX_zowX  
9Tju+KcK  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /EW1&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 tQTVP2:Y  
最后来说说怎么处理break和continue Gp&o  
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。 Vifh`BSP  
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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