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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;a:[8Yi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 n:MdYA5,m  
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, jLg9H/w{  
(5]}5W*  
vWAL^?HUP  
bygx]RC[  
  class filler 8WnwQ%;m?  
  { sr8cYLm5R  
public : 9B;{]c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H;RwO@v  
} ; >2~=)L  
y5!KXAQ%  
/ m=HG^!  
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: g+z1  
F'0O2KQ  
3Z1CWzq(  
om1eQp0N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .V,@k7U,V  
vN;mP d~g  
EFz&N\2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eA<0$Gs,h  
!KUi\yQ1  
~@}Bi@*  
eio 4k-  
二. 战前分析 %7|9sQ:  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 rW$[DdFA5{  
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 s0vDHkf8  
\-g)T}g,I  
.mR8q+I6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <7~'; K  
  /* --------------------------------------------- */ A}l3cP; `#  
vector < int *> vp( 10 ); WPQ fhr#|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); a |X a3E  
/* --------------------------------------------- */ s7F.sg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4t=G   
/* --------------------------------------------- */ PUUwv_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wRVUu)  
  /* --------------------------------------------- */ uA< n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ez| )ph7  
/* --------------------------------------------- */ 4%4 }5UYN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~sh`r{0  
`EaLGzw  
}~L.qG  
{tWf  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^~etm  
1._1, _2是什么? ')cMiX\v  
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。 P5UL4uyl  
2._1 = 1是在做什么? :.Wr{"`  
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。 |!4K!_y  
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。 yK=cZw%D  
.6Pw|xu`Pw  
5?x>9C a  
三. 动工 (JOgy .5C~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: r8RoE`/T  
Tc? $>'  
%$.3V#?  
K|[*t~59  
template < typename T > 'd9INz.  
class assignment vQ 6^xvk]  
  { u I )6M  
T value; H*PSR  
public : 3ca (i/c  
assignment( const T & v) : value(v) {} U2W|:~KM  
template < typename T2 > J| w>a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } VZKvaxIk6  
} ; gi1^3R[  
.[ICx  
1G^`-ri6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Hquc o  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `r9!zffyS  
m+]K;}.}R  
X aMJDa|M  
e w$ B)W  
  class holder , s"^kFl  
  { N2;B-UF 7  
public : f6&iy$@   
template < typename T > V2wb%;q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const sBT2j~jhJ  
  { [M=7M}f;  
  return assignment < T > (t); ig/xv  
} cK(C&NK  
} ; GjvOM y  
VA#"r!1  
I&x=;   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9y"@(  
0AL=S$B)  
  static holder _1; |v 3T!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;,%fE2c  
gCB |DY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @niHl  
而不用手动写一个函数对象。 t-tg-<  
8p 'L#Q.  
OrY/`+Cog  
iP ->S\  
四. 问题分析 r@H /kD  
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。 "#2a8#  
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。 nFHUy9q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "R;U/+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8;RUf~q?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8V`WO6*  
6d<r= C=  
五. 问题1:一致性 &5B'nk"  
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?| vXrx{5gz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 YYBDRR"  
(c=6yV@  
struct holder \ C+~m  
  { 1#< '&Lr  
  // dO! kk"qn  
  template < typename T > T $>&[f$6  
T &   operator ()( const T & r) const ?]_$Dcmx  
  { hj*pTuym  
  return (T & )r; %K=?@M9i  
} <lPm1/8  
} ; \wz6~5R  
l<58A7  
这样的话assignment也必须相应改动: he;dq)-e9  
`EA\u]PwQ  
template < typename Left, typename Right > 61C7.EZZ;  
class assignment Bu~]ey1  
  { P~>O S5^  
Left l; "c%0P"u  
Right r; =(j1rW!  
public : gwuI-d^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d;Ym=YHJtn  
template < typename T2 > :+^lJ&{U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *K8$eDNZ  
} ; hd%F nykq  
'}53f2%gKa  
同时,holder的operator=也需要改动: ?jv/TBZX4  
8mvy\l EEH  
template < typename T > K7_UP&`=J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5y.WMNNv{  
  { ohGJ1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); & p  
} 4yy>jXDG  
dd%6t  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 P9^Xm6QO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q$d>(vb q  
AUG#_HE]k  
return l(rhs) = r; c<:-T  
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。 t6 "%3#s  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X:"i4i[}{9  
w e//|fA<  
template < typename Tp > M6 "PX *K  
class constant_t %D{6[8  
  { i &nSh ]KK  
  const Tp t; ]g3JZF-  
public : @alK;\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zZPO&akB"  
template < typename T > _}Ac n$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =7=]{Cx[  
  { o q Xg  
  return t; {3mRq"e  
} EHJ.T~X  
} ; ( Y[Q,  
:D5Rlfj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L\J;J%fz.  
下面就可以修改holder的operator=了 b|:YIXml  
~g]Vw4pv  
template < typename T > I3L<[-ZE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zFfr. g;L  
  { 8b& /k8i:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _`j7clEz  
} w,.TTTad  
oWT3apGO  
同时也要修改assignment的operator() y'.p&QH'`  
sUO`uqZV  
template < typename T2 > r(TIw%L$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =4YhG;%  
现在代码看起来就很一致了。 A:%`wX}  
YoNDf39  
六. 问题2:链式操作 &jJL"gq"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \;B iq`  
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。 y'q$ |  
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。 AO4U}?  
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。 ,?%Zc$\LW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b4 6~?*  
+Mb.:_7'  
template < typename T > Rh{f5-  
struct result_1 GR_-9}jQP  
  { (mpNcOY<D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z43M] P<  
} ; m=:9+z  
'o2Fa_|<#  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Dw.J2>uj  
k1~&x$G  
template < typename T > e#8Q L  
struct   ref jvL[ JI,b  
  { NH4#  
typedef T & reference; =&]g "a'  
} ; rglXs  
template < typename T > b2Fe<~S{  
struct   ref < T &> K($Npuu]  
  { 6<QQ@5_  
typedef T & reference; r#p9x[f<Y  
} ; 4xje$/_d  
WSB 0~+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sY&IquK^  
B~ GbF*j  
template < typename T > ! n@KU!&k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N =}A Z{$  
  { 83_h J  
  return l(t) = r(t); 013x8!i  
} #=A)XlZMd  
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。 )7Wf@@R'F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 AQvudx)@"  
6A-|[(NS  
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 /W<;Z;zk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jV1.Yz (`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |u<7?)mp  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 wlqksG[B  
最后的布局是: ^6V[=!& H  
                Add yNBfUj -L  
              /   \ &j"?\f?  
            Divide   5 db7B^|Di  
            /   \ g8% &RG  
          _1     3 #q=Efn'  
似乎一切都解决了?不。 +a+Om73B2  
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。 ^hM4j{|&M  
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。 dUZ ,m9u  
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: ;4|15S  
<\^8fn   
template < typename Right > f2`2,?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VY4yS*y  
Right & rt) const sDlO#  
  { yvB.&<]No  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z@!+v 19^  
} nDxz~8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !_)[/q"  
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。 VpDbHAg  
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。 h*](a_0  
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。 iqWQ!r^  
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。 ggR.4&<  
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? gjDHo$  
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: mCVFS=8V  
lRFYx?y  
template < class Action > `d}2O%P  
class picker : public Action /*mI<[xb  
  { ^<2p~h0 \  
public : LZY"3Jn[nQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lt8|9"9<  
  // all the operator overloaded @Jw-8Q{  
} ; SE  %pw9  
M .mfw#*  
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。 D'Q\za  
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: EaN6^S=  
s2'h  
template < typename Right > XXa|BZ1RX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cVF "!.  
  { ?6WY:Zec@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); AoxA+.O  
} h2d(?vOT  
i8]S:49  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > T_4/C2  
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。 ,k3FRes3  
/gP+N2o+}  
template < typename T >   struct picker_maker S<Xf>-8w  
  { 4^:=xL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Lp9E:D->  
} ; UJ   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k{-Cwo  
  { vEJbA  
typedef picker < T > result; k9L;!TH~1K  
} ; 9\7en%(M  
zTU0HR3A  
下面总的结构就有了: 'D1xh~  
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。 H4+i.*T#  
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。 >4CbwwMA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _oeS Uzq.  
至此链式操作完美实现。 gg2( 5FPP  
w\O;!1iU  
4o[{>gW  
七. 问题3 c]!V'#U  
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。 )Pv%#P-<  
IH+|}z4N?>  
template < typename T1, typename T2 > UkFC~17P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x[e<} 8'$(  
  { nqUV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Zj'9rXhrM1  
} m)v &v6  
'm$L Ij?@  
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: DN6Mo<H  
p4Z(^+Aa  
template < typename T1, typename T2 > l.M0`Cn-%  
struct result_2 Ig{0Z">  
  { f3y=Wxk[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c-sfg>0^  
} ; 5Gm_\kd  
c7H^$_^=  
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? } 0y"F  
这个差事就留给了holder自己。 |`FY1NN   
    ]7A'7p $Y  
493*{  
template < int Order > 7b+6%fV  
class holder; hM! a_'  
template <> YN5rml'-  
class holder < 1 > d&>^&>?$zh  
  { a d\ot#V  
public : 4_ML],.  
template < typename T > 6_B]MN!(  
  struct result_1 ,PD QzJY  
  { MF'JeM;H  
  typedef T & result; 6ik$B   
} ; o)/ 0a  
template < typename T1, typename T2 > "#g}ve,  
  struct result_2 <1TAw.  
  { <F'\lA9  
  typedef T1 & result; J<lW<:!3]  
} ; JW&gJASGC  
template < typename T > uPvEwq* C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <C*hokqqP  
  { {{!-Gr  
  return (T & )r; ~"A0Rs=  
} r9XZ(0/p  
template < typename T1, typename T2 > s5. CFA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *0ro0Z|Iq  
  { 6 !bsM"F  
  return (T1 & )r1; #<xm.  
} ^<6[.)  
} ; gRzxLf`K  
VIbq:U  
template <> E{vbO/|kf  
class holder < 2 > /$%%s=@IL  
  { m4Zk\,1m.|  
public : -nwypu  
template < typename T > qe\5m.k  
  struct result_1 $/ ],tSm  
  { |uJ%5y#  
  typedef T & result; -'Mf\h 8  
} ; ;9#KeA _  
template < typename T1, typename T2 > ia? c0xL  
  struct result_2 [G3E%z  
  { yt2PU_),  
  typedef T2 & result; RM/ 0A|  
} ; E?@m?@*/  
template < typename T > CvdN"k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const : rVnc =k  
  { cz$2R  
  return (T & )r; T u'{&  
} :23P!^Y  
template < typename T1, typename T2 > !5N.B|N t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5lum$5  
  { xyxy`qRA  
  return (T2 & )r2; y B$x>Q'C(  
} n&!-9:0  
} ; hqdDm  
1 -b_~DF  
%l%HHT  
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> >。 +cRn%ioVi  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GtHivC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SS2%q v  
3(UVg!t  
return l(i, j) = r(i, j); V VCZ9MVJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) uw8f ~:LT  
!`r$"}g  
  return ( int & )i; )M^ gT}M  
  return ( int & )j; ]_$[8#kg  
最后执行i = j; p]"4#q\(  
可见,参数被正确的选择了。 &e3.:[~_?  
& nK<:^n  
qJw_  
y_[vr:s5pG  
")25 qZae  
八. 中期总结 S|}L&A  
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: E(|>Ddv B&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i-&yH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 t`QENXA}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Bbp|!+KP{(  
TsZ@  
i@'dH3-kO  
_ x*3PE  
>R=|Wo`Ri  
wKHBAW[i]  
九. 简化 Vw"\{`  
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。 tf G@&&%9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fc@A0Hf  
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: &m vSiyKX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 WF"k[2  
  +-*/&|^等 DV{=n C  
2. 返回引用。 ?X;RLpEc|A  
  =,各种复合赋值等 hv+zGID7  
3. 返回固定类型。 ;wD)hNLAvR  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %XTI-B/K  
4. 原样返回。 2T`!v  
  operator, yLcE X  
5. 返回解引用的类型。 rM "l@3hP  
  operator*(单目) OrG).^l  
6. 返回地址。 [S<";l8  
  operator&(单目) i6N',&jFU  
7. 下表访问返回类型。 S tyfB  
  operator[] .e5Mnd%$M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 NEF# }s2=  
  operator<<和operator>> jh$='Gn  
et+0FF ,  
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。 P|> ~_$W  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?fS9J  
PaN"sf  
template < typename Left > B-ESFATc  
struct value_return I?NyM  
  { DL.!G  
template < typename T > ?1".;foZ  
  struct result_1 _XT pU  
  { /7LR;>Bj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -^wl>}#*T3  
} ; =Runf +}  
|&jXp%4T  
template < typename T1, typename T2 > Rva$IX ^]  
  struct result_2  C.QO#b  
  { O9p|a%o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; uVU)d1N  
} ; zn(PI3+]!  
} ; Ct|A:/z(  
A70d\i  
GJUL$9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait FgI3   
jq-_4}w?C  
下面我们来剥离functor中的operator() 3mni>*q7d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y3ikWnx  
59-c<I/}f  
return l(t) op r(t) (9h`3#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &~w}_Fjk  
return op l(t) BluVmM3Vj  
return op l(t1, t2) 9{uO1O\  
return l(t) op E!AE4B1bd  
return l(t1, t2) op u]gxFG "   
return l(t)[r(t)] u2[w#   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kNL\m[W8$  
0?M:6zf_iv  
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: [8*)8jP3  
单目: return f(l(t), r(t)); ]cruF#`%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %%wNZ{  
双目: return f(l(t)); M@ZI\  
return f(l(t1, t2)); 9g?(BI^z  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]s748+  
]9,; K;1<  
struct meta_divide FGQzoS  
  { v9UD%@tZ  
template < typename T1, typename T2 > #o2[hibq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~v"L!=~G;a  
  { m4yL@d,Yw  
  return t1 / t2; '%`:+]!  
} fxIf|9Qi`  
} ; {zFMmPid  
snikn&  
这个工作可以让宏来做:  7[wieYj{  
yCX?!E;La  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,v&(YOd  
template < typename T1, typename T2 > \ 4Z,!zFS$`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _-Fs# f8  
以后可以直接用 o8vug$=Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4H<lm*!^  
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 g zg_>2Sj  
(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。。。) dq[xwRU1  
?R#)1{(8d~  
Xs?o{]Fe  
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 YrKWA  
+2j AC r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BF<ikilR  
class unary_op : public Rettype I!?}jo3  
  { 40<mrVl  
    Left l; _/K_[w 1  
public : IaXeRq?<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fd2T=fz-  
O7IJ%_A&  
template < typename T > alvrh'51  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6K<K  
      { Tu7QCr5*  
      return FuncType::execute(l(t)); l/awS!Q/nF  
    } O8.5}>gDn.  
i7>tU=  
    template < typename T1, typename T2 > r0gJpttDl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?K\axf>F  
      { ZQ0F$J)2~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :08,JL{  
    } ?S$P9^ii'  
} ; xF44M]i  
8ITdSg  
'6Q =#:mc\  
同样还可以申明一个binary_op C73 kJa  
?1eK#Z.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ue~CwFOc  
class binary_op : public Rettype >oe]$r  
  { J9[r|`gJ(  
    Left l; :[!j?)%>  
Right r; abLnI =W`  
public : uU25iDn  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z/;aT -N  
y;H-m>*%  
template < typename T > iW /}#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9p2&) kb6  
      { &IB|rw'9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {,~3.5u   
    } /gkX38  
& 9 ?\b7  
    template < typename T1, typename T2 > .h4 \Y A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sp*v?5lW  
      { *ppffz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "!%l/_p?  
    }  'CkIz"Wd  
} ; w=J3=T@TD  
~O &:C{9=  
<<R*2b  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 .UY^oR=b{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;x@~A^<el  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4Ic*9t3  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 vTzlwK\#1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?oHpFlj  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 1Z~FCJz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p sMvq@>  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) g~A`N=r;h  
下面是修改过的unary_op "mvt>X  
D\NKC@(M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )C]g ld;8  
class unary_op l3I:Q^x@  
  { wyO4Y  
Left l; orMwAV  
  D!-g&HBTC  
public :  DwE[D]7o  
iVq'r4S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .MoU1n{Yc  
R3&Iu=g  
template < typename T > WuUk9_ g  
  struct result_1 65$+{s  
  { xH"/1g  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; DKJmTH]rUg  
} ; UIN<2F_  
{dMsz   
template < typename T1, typename T2 > c?[I?ytl  
  struct result_2 Jgd'1'FOs  
  { dV$gB<iS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ywm8N%]v  
} ; hVAn>_(  
Q%tXQP.r  
template < typename T1, typename T2 > kr:^tbJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const peuZ&yK+"  
  { .p]RKS=(:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vJc-6EO  
} PB`Y g  
F]]]y5t  
template < typename T > n QZwC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D_^ nI:  
  { A:N|\Mv2b  
  return OpClass::execute(lt(t)); _w+:Dv~*a  
} &LZn FR  
/saIs%(fU  
} ; ?5|>@>  
Pz|>"'  
tla 5B_  
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 (G4at2YLd  
好啦,现在才真正完美了。 Ed,~1GanY  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1&evG-#<:  
QP8Ei~  
template < typename Right > L<-_1!wh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )<;Y-u.UW  
  { \[_t]'p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a /l)qB#  
} 0s3%Kqi[  
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。 g:D>.lKd  
-)]Yr #Q  
e~[/i\  
L Mbn  
[{<`o5qR  
十. bind [-k  
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。 m^f0V2M_  
先来分析一下一段例子 (%e .:W${  
2 %@4]  
ukfQe }I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ag#S6E^%S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8Pn#+IvCE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %x{kc3PnO  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 m=A(NKZ   
我们来写个简单的。 M!A}NWF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: A8fOQ  
对于函数对象类的版本: ;F!5%}OcL%  
iWB=sL&p  
template < typename Func > aS{n8P6vW  
struct functor_trait z/WE,R  
  { [.'|_l  
typedef typename Func::result_type result_type; <+Dn8  
} ; !&ayYu##{  
对于无参数函数的版本: nE&@Q  
1s2>C!\  
template < typename Ret > EQyC1j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > RO VW s/  
  { C]eSizS.  
typedef Ret result_type; 4Lh!8g=/  
} ; eJVjuG  
对于单参数函数的版本: B=yqW  
N^ds RYC  
template < typename Ret, typename V1 > V>)OpvoT#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > t?ZI".>  
  { ^ft>@=K(|  
typedef Ret result_type; YEs&  
} ; R{3N&C  
对于双参数函数的版本: YX7L?=;.@  
*:YiimOY"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C'+YQ]u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > EXwo,?I  
  { oMD>Yw c-  
typedef Ret result_type; D},>mfzF  
} ; 5k3n\sqZA  
等等。。。 ?(y*nD[a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  |`f$tj  
Z!#!Gu*V  
template < typename Func > 1onM j  
struct func_return z8~NZ;A  
  { \oXpi$  
template < typename T > +p_CN*10H  
  struct result_1 I^]2K0+x x  
  { yw[g!W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NP#w +Qw  
} ; z^q0/'  
YTpSHpf@  
template < typename T1, typename T2 > )uIe&B  
  struct result_2 ?)?Ng}  
  { ;| 5F[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ar|0b}=)>  
} ; el<s8:lA  
} ; WZejp}x  
e7r -R3_  
9ni1f{k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C'@i/+  
Ae^~Cz1qz  
template < typename Func, typename aPicker > 3!Ij;$  
class binder_1 gQelD6c  
  { ?|C2*?hZ+  
Func fn; H8^(GUhyp  
aPicker pk; eRstD>r  
public : uk]$#TV*q>  
ua Gk6S  
template < typename T > +I:Unp  
  struct result_1 };bEU wGWf  
  { nQtWvT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Nw/  ku  
} ; eKLZt%=  
`$<.pOm  
template < typename T1, typename T2 > m 3hrb-  
  struct result_2 2K6qY)/_  
  { `?qF$g9u~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o>i4CCU+  
} ; B6As,)RjD:  
4*#18<u5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W$;,CU.v  
J +DDh=%  
template < typename T > |t&>5HM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _LUhZlw  
  { K.nHii   
  return fn(pk(t)); ~ 'H ]jN  
} n;C :0  
template < typename T1, typename T2 > _|\~q[ep  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GPv1fearl  
  { 82qoGSD.  
  return fn(pk(t1, t2)); EHIF>@TZ  
} wn, KY$/  
} ; qzLPw*;  
SC!RbW@3  
 #ut  
一目了然不是么? AW'0,b`v  
最后实现bind 7~% ?#  
3`|@H-c9  
=tn)}Y.<e  
template < typename Func, typename aPicker > 0c]/bs{}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N7QK> "a  
  { ,vawzq[oSy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "'.UU$]d  
} Z'W =\rl  
"1*:JVG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 o]_dJB  
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。 vjCu4+w($Z  
aQcleTb  
十一. phoenix $am$ EU?s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Xp% v.M  
wqs? 828x  
for_each(v.begin(), v.end(), Hqx-~hQO  
( mzKiO_g}  
do_ hJ? O],4J  
[ 9(7-{,c  
  cout << _1 <<   " , " uEP*iPLD@  
] "ycJ:Xv49  
.while_( -- _1), @4#c&h 3  
cout << var( " \n " ) }W8;=$jr  
) e4_rC'=  
); c )g\/  
RnE4<Cy  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: w<3#1/g!2B  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor >J?fl8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 o4,6.1}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: SmH=e@y~Lx  
9};8?mucr  
yu|8_<bq  
template < typename Cond, typename Actor > FUb\e-Q=  
class do_while Y%^w:|f^  
  { 5yo%$i8I  
Cond cd; k FD; i  
Actor act; )[IC?U:5I  
public : <w9JRpFY  
template < typename T > ] vsz, 0  
  struct result_1 &64h ;P<  
  { (OL4Ex']  
  typedef int result_type; NB#OCH1/9  
} ; iB yf{I>+  
%E>Aw>] v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} XFpjYwn  
{9pZ)tB  
template < typename T > c_pr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UHkMn  
  { ! E5HN :#  
  do Vwf$JdK%&l  
    { 3M7/?TMw{6  
  act(t); H@>` F  
  } i$#;Kpb`^  
  while (cd(t)); 5H9z4-i x?  
  return   0 ; gPO}d  
} KYI/  
} ; TDjm2R~9FS  
"m8^zg hL  
 %OCb:s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). j2[+z tG  
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。 tw/dD +  
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。 /Iokf@5  
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。 o#Dk& cH  
下面就是产生这个functor的类: ED( Sg  
`UaD6Mc<Mz  
+GN(Ug'R  
template < typename Actor > ]Q1yNtN  
class do_while_actor _6hQ %hv8  
  { ;`{H!w[D  
Actor act; BwpqNQN  
public : MKk\ u9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B dfwa  
RSRS wkC  
template < typename Cond > {\1?ZrCI&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \?-<4Bc@  
} ; Hzz %3}E  
yx[/|nZDC4  
'<)n8{3Q5w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 eC4[AX6e  
最后,是那个do_ 8kIksy  
1R%.p7@5QU  
Pmx -8w  
class do_while_invoker )2o?#8J  
  { h7oo7AP  
public : Ge@{_  
template < typename Actor > `/+>a8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \*?~Yj #  
  { ^z*t%<@[Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); Wvh#:Z  
} _ 4~+{l+  
} do_; Q3~H{)[Kq  
Nh|uO?&C6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ; DR$iH-F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t{9GVLZ  
最后来说说怎么处理break和continue 0Mm)`!TLSW  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 eo?bL$A[s  
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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