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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m[%&K W(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6$`8y,TMSt  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, gX]?`u  
hfVJg7-  
9D-PmSnv  
`43E-'g  
  class filler \vpUl  
  { @_0XK)pW  
public : (i&:=Bfn)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Lw2EA 5  
} ; dTS 7l02  
CSIW|R@   
1[mX_ }K  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: v-g2k_ o|  
lP0'Zg(  
+.gZILw  
!$Nh:(>:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k${25*M!3  
)g+~"&Gcx  
1@;Dn'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "){"{~  
arRb q!mO  
ZC@Pfba[`  
#sN]6  
二. 战前分析 #8rLB(  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 4Bs '5@  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 kp LDK81I  
tVFl`Xr   
lfK sqe"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3hGYNlQ^  
  /* --------------------------------------------- */ (jtrQob  
vector < int *> vp( 10 ); ;",W&HQbE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !w{4FE74  
/* --------------------------------------------- */ Wi)Y9frE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q\/ph(HF  
/* --------------------------------------------- */ 'H zF/RKh  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5{L~e>oS9  
  /* --------------------------------------------- */ <0T|RhbY   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ? 0p_/mZ  
/* --------------------------------------------- */ PFu{OJg&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); EWrIDZi  
xo a1='  
3c}@_Yn  
f;x0Ho5C2  
看了之后,我们可以思考一些问题: Jx!#y A;  
1._1, _2是什么? YZMSiDv[e  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 xG/B$DLn  
2._1 = 1是在做什么? :Ugf3%sQ  
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。 kZ>_m &g  
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。 X@RS /  
[+ K jun_  
f; w\k7 #  
三. 动工 +DU^"q=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [0qe ?aI  
i}[cq_wJ  
) [+82~F  
";yey]  
template < typename T > u0zF::  
class assignment q HaH=g%  
  { @IhC:Yc  
T value; lE'3UqK  
public : ~G,_4}#"pM  
assignment( const T & v) : value(v) {} <hvs{}TS  
template < typename T2 > %<8`(Uu5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !K*(# [  
} ; {7'Wi$^F  
}IEwGoDwNs  
=h0vdi%{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %;_94!(hC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Xdh2  
cD6S;PSg  
hz:h>Hwy  
i' V("  
  class holder _rM?g1}5j  
  { 2,aH1Xbex  
public : /s*.:cdH  
template < typename T > e`n+U-)z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _Z7`tUS-j  
  { ;`Nh@*_  
  return assignment < T > (t); h?[|1.lJx(  
} ~-R%m  
} ; jaw&[f 7  
];xDXQd  
e[ yN  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 1r$*8 |p  
bd]9 kRq1K  
  static holder _1; 4>A|2+K\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;3x*pjLG:Q  
b:Z&;A|"{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A:y HClmn  
而不用手动写一个函数对象。 3P@D!lV&K  
5skxixG  
3ew4QPT'  
wU6sU]P  
四. 问题分析 m< H{@ZgN(  
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。 n,U?]mr  
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。 ZDg(D"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IjGPiC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pHT]2e#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 sYjhQN=Y*  
jr,N+K(@T  
五. 问题1:一致性 jc!m; U t  
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?| nr2 Q[9~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /~M H]Gh  
1U% /~  
struct holder {{jV!8wK  
  {  ^M{,{bG  
  // JIhEkY  
  template < typename T > y];-D>jk  
T &   operator ()( const T & r) const C];P yQS  
  { wBcoh~ (y  
  return (T & )r; [\AOr`7  
}  0j_kK  
} ; P q$0ih  
[Ur\^wS  
这样的话assignment也必须相应改动: Y{D%v  
~w a6S?  
template < typename Left, typename Right > Q F)\\ D[  
class assignment @/F61Ut  
  { K>dB{w#gS  
Left l; /a'1 W/^2  
Right r; N0H=;CIQ  
public : V"m S$MN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &\1n=y  
template < typename T2 > Jy5sZ }t[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } u<Y#J,p`e  
} ;  =*&[K^  
l%T4:p4e  
同时,holder的operator=也需要改动: RWc<CQcL"  
#~!"`B?#*  
template < typename T > `J1HQ!Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E7t;p)x  
  { 7i*eKC`ZqK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;h\T7pwwb  
} ;xZjt4M1  
HcgvlFb  
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。 TjyL])$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8 q@Z  
- 8p!,+Dk  
return l(rhs) = r; <%HRs>4  
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。 4b:|>Z-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: PVsKI<  
#,%7tXOLR  
template < typename Tp > R|C 2O[r}  
class constant_t U}LW8886  
  { =eDIvNps  
  const Tp t; EHk\Q\  
public : HR}O:2'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DsejZ&  
template < typename T > lj (y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ut;`6t  
  { HwFX,?  
  return t; G18w3BFx  
} ]K"&Vd  
} ; O\6U2b~  
_dJ(h6%3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5J10S  
下面就可以修改holder的operator=了 6RnzT d  
64<;6*  
template < typename T > 8NWo)y49H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pFvu,Q"  
  { X H-_tvB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HeOdCr-PN  
} ){*+s RBW  
c2y,zq|H  
同时也要修改assignment的operator() r 3W3;L   
4f([EV[6dK  
template < typename T2 > $"r9U|6kk  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c-sjYJXKM*  
现在代码看起来就很一致了。 ,~1"50 Hp@  
d9K8[Q5^3  
六. 问题2:链式操作 qhEv6Yxfw6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 FQ]/c#J  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 zaqX};b  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 xG9Sk  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 6qWUo3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zxbf h/=  
[={mCGU  
template < typename T > Z!)~?<gcq:  
struct result_1 !sb r!Qt  
  { \84t\jKR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >]\I:T  
} ; kAki 9a(=!  
Yc:%2KZ"  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =dmr ,WE  
x HRSzYn$  
template < typename T > gc9R;B1  
struct   ref ={qcDgn~C  
  { 3v/B*M VI  
typedef T & reference; ghk=` !yKw  
} ; O G`8::S  
template < typename T > p+VU:%.t  
struct   ref < T &> S<tw5!tJ  
  { 0l!#u`cCI  
typedef T & reference; CU'JvVe3  
} ; t|aV:x  
LeKovt%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `o[l%I\Q  
,_2-Op  
template < typename T > A,}M ^$@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z3o i(  
  { r|Ui1f5  
  return l(t) = r(t); . %RM8  
} XLN bV?  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 !+l'<*8V  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;]{ee?Q^ld  
Cp8=8N(Xb  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 4&/CES  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }qNc `8h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vg z`+Zj*S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3H,E8>Vd  
最后的布局是: O$Rz/&  
                Add )t6]F6!_  
              /   \ 8v4}h9*F"7  
            Divide   5 $#Pxf  
            /   \ 64s;EC  
          _1     3 0> f!S` *  
似乎一切都解决了?不。 hXW` n*Zw  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 NGx3f3 9  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 18X@0e  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: gFDnt  
i "8mrWb  
template < typename Right > ys[Li.s:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ll:UIxx  
Right & rt) const ~+q1g[6  
  { Knq 9 "k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9U8M|W|d  
} F3tps jQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Lb*KEF%s  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 YeH!v, >  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Fn4v/)*H  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 nm'l}/Ug  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 91-bz^=xO  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? m'4f'tbN  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: fgLjF,Y  
0-2|(9 Kc  
template < class Action > +-9vrEB  
class picker : public Action v2T2/y%  
  { 3h@]cWp  
public : D6 B-#u!M  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .sMs_ 5D  
  // all the operator overloaded G\.~/<Mg+  
} ; Z;0~f<e%  
0;Z|:\P\=  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }^"6:;,  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: i"{O~[  
)rc!irac]  
template < typename Right > Ni$'# W?t  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }Zhe%M=}G  
  { pYr"3BwG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z;OYPGvkw  
} Di9RRHn&q  
} ueFy<F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '&>"`q  
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。 QX,$JM3  
/l$x}  
template < typename T >   struct picker_maker 2YD\KXDo  
  { j"W>fC/u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BN/ 4O?jD9  
} ; i'tMpS3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $|4@Zx4vf  
  { Vl^(K_`(  
typedef picker < T > result; STKL  
} ; 0K!3Ny9(  
FU`(mQ*Yd  
下面总的结构就有了: \#sD`O  
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。 $8EEtr,!  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2y [Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h~dQ5%  
至此链式操作完美实现。 wj[yo S  
MK< y$B{}  
mz?<t/$U  
七. 问题3 _&KqmQ8$7  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 S!K<kn`E3  
Jv~R/qaaD  
template < typename T1, typename T2 > 'h$:~C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UiU/p  
  { H3wJ5-q(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -"-.Z&#  
} j26i+Z  
wm@m(ArE=  
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: ~cU1 /CW8  
txEN7!  
template < typename T1, typename T2 > zAB = >v  
struct result_2 {7y;s  
  { bRo<~ rp%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #H$lBC WI  
} ; V#G)w~   
.AN1Yt  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? WcmX"{  
这个差事就留给了holder自己。 5OM #_.p  
    :'h$]p%  
}6Pbjm*  
template < int Order > V x#M!os0  
class holder; X5owAc6  
template <> iEn:Hh)  
class holder < 1 > |JkfAnrN$I  
  { zJXK:/  
public : 3a:Hx| Yg  
template < typename T > Kebr>t8^  
  struct result_1 EPE_2a}  
  { 9]Jv >_W*  
  typedef T & result; '2X$. ^aW  
} ; $9%F1:u  
template < typename T1, typename T2 > 628iN%[-  
  struct result_2 ;R= n<=Axa  
  { 9L$OSy|  
  typedef T1 & result; 9!Av sC9  
} ; B/X$ZQ0  
template < typename T > kq| !{_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v4e4,Nt  
  { P'wo+Tn*  
  return (T & )r; =!-}q  
} )>2L(~W  
template < typename T1, typename T2 > :uo)-9_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +-tFgXG  
  { zgY VB}  
  return (T1 & )r1; !h1:AW_iz  
} G:*vV#K  
} ; \MEBQ  
lEl.'X$  
template <> F]M-r{  
class holder < 2 > 4AN8Sx(  
  { *=i&n>  
public : g}!{_z  
template < typename T > CUJq [  
  struct result_1 xHt7/8wF  
  { W=HvMD  
  typedef T & result; Ma!  
} ; 2|x !~e.  
template < typename T1, typename T2 > UYxn? W.g  
  struct result_2 eL~xS: VT  
  { rf H1Zl  
  typedef T2 & result; /4O))}TX  
} ; GXxI=,L8F  
template < typename T > U;/2\Ii  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n UmyPQ~  
  { @%fTdneH  
  return (T & )r; nrY)i_\  
}  @_f^AQ  
template < typename T1, typename T2 > 46]BRL2 G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )Xqjl  
  { \dCGu~bT  
  return (T2 & )r2; FzEs1hpl  
} JXL?.{'A  
} ; M 6&=-  
uGz)Vz&3  
ntLEk fK{  
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> >。 8\68NG6o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "a].v 8l!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N ;=z o-8  
#w.0Cc  
return l(i, j) = r(i, j); /69yR   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) RWv4/=}(G  
cW>=/  
  return ( int & )i; ;@=3 @v  
  return ( int & )j; nQQHm6N  
最后执行i = j; .mfLHN%:  
可见,参数被正确的选择了。 n 6 pJ]Ce  
<=p>0L  
0 aH&M4  
QOEi.b8r  
`bBkPH}M  
八. 中期总结 D2}^TIg  
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: @]q^O MLY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Xuu&`U~%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 . .5~ x~O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =q0V%h{  
( 0/M?YQF  
i=\)[;U  
i#>t<g`l  
^85Eveu  
{Z k^J  
九. 简化 7YD+zd:  
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。 @=l6zd@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~(v5p"]dj  
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: OW#0$%f  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6&0@k^7~  
  +-*/&|^等 D&F{0  
2. 返回引用。 N#Rb8&G)b  
  =,各种复合赋值等 EA(4xj&:U  
3. 返回固定类型。 [L2+k? *  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) OGg\VV'  
4. 原样返回。 wr"0+J7  
  operator, c45 s #6  
5. 返回解引用的类型。 r<fcZ)jt|  
  operator*(单目) l,hOnpm9  
6. 返回地址。 U2m#BMV  
  operator&(单目) <c[\\ :Hh*  
7. 下表访问返回类型。 N$kxf  
  operator[] hhaiH i!$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]?+i6 [6U  
  operator<<和operator>> =S{OzF  
T`wDdqWbEG  
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。 QNOdt2NN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vY_[@y  
`2]0 X#R  
template < typename Left > Oe1WnS 7(]  
struct value_return z(A[xN@/W<  
  { 0&s a#g2  
template < typename T > %?+vtX  
  struct result_1 +ZNOvcsV  
  { T+nID@"36  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; OM0r*<D"!  
} ; FA*$ dwp  
-y|J_;EG  
template < typename T1, typename T2 > )XN%pn  
  struct result_2 OiQf=Uz\  
  { F:q4cfL6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D%]S>g5k  
} ; GqxnB k1  
} ; dvjj"F'Bf  
UgAp9$=z  
KxK,en4)+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _Z]l=5d  
'wEQvCS  
下面我们来剥离functor中的operator() <z\SKR[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Oe;#q  
w"?Q0bhV9y  
return l(t) op r(t) y/\b0&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }qM^J;uy  
return op l(t) 53{\H&q  
return op l(t1, t2) TiI/I`A  
return l(t) op ':pDlUA  
return l(t1, t2) op ,e43m=KhK  
return l(t)[r(t)] 'Wnh1|z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $ 6mShp9(  
@CzFzVmF"  
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: ]S4"JcM  
单目: return f(l(t), r(t)); 0\XWdTj{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eZOR{|z  
双目: return f(l(t)); .4^+q9M  
return f(l(t1, t2)); ]6B9\C.2-_  
下面就是f的实现,以operator/为例 b_RO%L:"yL  
`B@eeXa;u  
struct meta_divide V?S}%-a  
  { je^VJ&ac  
template < typename T1, typename T2 > syB pF:`-W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jKmjZz8L]%  
  { # &.syD#  
  return t1 / t2; `z'8"s  
} (|<S%?}J  
} ; Kj4BVs  
B za<.E=  
这个工作可以让宏来做: > pb}@\;:  
y!gPBkG&3n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xR0*w7YE  
template < typename T1, typename T2 > \ _">F]ptI;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YCiG~y/~  
以后可以直接用 T;(,9>Qsu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9JP:wE~y  
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 > f X^NX  
(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。。。) K+vD&Z^  
'Hx#DhiFz  
Q,5PscE6&k  
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  _C5i\Y)  
[T_[QU:A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aeUgr !  
class unary_op : public Rettype }{N#JTmjB#  
  { tcj "rV{G  
    Left l; =h4u N,  
public : IW!x!~e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} LRHod1}mS  
?\,;KNQr  
template < typename T > 5 %\K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K>+ v" x  
      { .zZfP+Q]8  
      return FuncType::execute(l(t)); gGvL6Fu  
    } qY8; k #  
>KuNHuHu  
    template < typename T1, typename T2 > #).^k-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^5]9B<i[Y  
      { hx0t!k(3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); zgjgEhnvU  
    } s U`#hL6;  
} ; .5; JnJI  
Pr} l y  
J.XkdGQ  
同样还可以申明一个binary_op ks. p)F>]  
_m?i$5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &6CDIxH{  
class binary_op : public Rettype A x8>  
  { >I@&"&d  
    Left l; e">&B]#}  
Right r; ]\fHc"/  
public : pP.`+vPi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @@\qso  
DL V ny]  
template < typename T > ppIXS(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L;:PeYPL  
      { @xdtl{5G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +!u9_?Tp  
    } JvXuN~fI{[  
(.N n|lY<i  
    template < typename T1, typename T2 > 12#yHsk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n>u_>2Ikkj  
      { &I-:=ir  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z{3`nd,  
    } t }4  
} ; Z#u{th  
}5PC53q  
r8YM#dF  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 :7X4VHw/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^E/6 vG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2gK]w$H7!  
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。 ILDO/>n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! C1f$^N  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Sm {Sq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 40=u/\/K  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 9 D.wW  
下面是修改过的unary_op S}Wj.l+F  
_}47U7s8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r ts2Jk7f  
class unary_op -,*m\Fe}  
  { uG'S&8i_  
Left l; O6$,J1 2l  
  vxf09v{-  
public : 3>3t(M |  
K+ /wJ9^B  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5I[:.o0  
9+*{3 t  
template < typename T > Il\{m?Y  
  struct result_1 U&(gNuR>J  
  { :s+?"'DP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [}Xw/@Uc;  
} ; Wx#l}nD  
? Lxc1  
template < typename T1, typename T2 > s w >B  
  struct result_2 hB<(~L? A]  
  { ghW`xm87  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U7U&^s6`  
} ; 1h`F*:nva  
fif'ptK  
template < typename T1, typename T2 > a'HHUii=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <~ay4JY  
  { eI`%J3BxR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Vq#0MY)2gS  
} Jon3ywd1Y  
EpACd8Fb  
template < typename T > !b0A %1W;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yo_zc<  
  { J s33S)  
  return OpClass::execute(lt(t)); A+Un(tU2(  
} BJHWx,v  
,^1 #Uz8  
} ; N 49{J~  
KJ&I4CU]^  
j-aTpN  
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 ,*V%  
好啦,现在才真正完美了。 4j+M<g  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?gAwMP(>  
=v|$dDz  
template < typename Right > +5O^{Ce6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6Yva4Lv  
  { $5ea[n c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d+h~4'ebv  
} +`S_Gy  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 m_  wvi  
fi'zk  
t#f-3zd9  
w"kBAi&  
X/%!p<}:'  
十. bind It'kO jx]  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 YJz06E1 -9  
先来分析一下一段例子 !6taOT>v  
s 64@<oU<"  
xG4 C 6s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b:O_PS5h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \qW^AD(it<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 T|$tQgY^  
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。 UaXIrBc  
我们来写个简单的。 ;\13x][  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T{3-H(-gA  
对于函数对象类的版本: NP\/9 8|1  
4%yeEc ;z  
template < typename Func > R Ee~\n+P^  
struct functor_trait H2g#'SK@  
  { {P?p*2J'  
typedef typename Func::result_type result_type; Hjs#p{t[  
} ; btC<>(kl&  
对于无参数函数的版本: `} 'o2oZnG  
hE,-CIRg  
template < typename Ret > ^Kl<<pUaV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > T.{]t6t$U  
  { HD$ r<bl  
typedef Ret result_type; m=iKu(2xRq  
} ; W+V &  
对于单参数函数的版本: +4IaX1.  
P|fh4b4  
template < typename Ret, typename V1 > N- <,wUxf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S}/ZHo  
  { Y)S f;  
typedef Ret result_type; QUXr#!rPY|  
} ; XGnC8Be{4  
对于双参数函数的版本: R6GlQ G  
bV)h\:oC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "5sUE!)f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 44B9JA7u  
  { [--] ?Dr  
typedef Ret result_type; @[$q1Nm  
} ; n#P?JyGm1g  
等等。。。 5NK yF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }&Xf<6  
IQ~EL';<w  
template < typename Func > Hb$wawy<  
struct func_return J rYL8 1  
  { cKwmtmwB  
template < typename T > u]3VK  
  struct result_1 i#U_g:~wC  
  { 9M[   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DQN"85AIZ  
} ; w*Ze5j4@ \  
cn_KHz=  
template < typename T1, typename T2 > RBeQT=B8~  
  struct result_2 *ES"^N/88  
  { tD,~i"0;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 51s3hX$  
} ; dlV HyCW  
} ; TPKm>5g  
_(@ezX.p  
b]Lp_t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :7qJ[k{g  
>6zWOYd  
template < typename Func, typename aPicker > 5.Nc6$ N  
class binder_1 / Kj;%  
  { 2+\@0j[q  
Func fn; ?+{qmqN  
aPicker pk; 2 :^  
public : f5CnJhE|)  
<oTNo>U/k  
template < typename T > \T`iq[+6  
  struct result_1 Ve\!:,(Y_  
  { v`"BXSmp{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u9}LvQh_6,  
} ; Uv:NY1(3!  
AT^MQvn  
template < typename T1, typename T2 > kqS_2[=]  
  struct result_2 _~b]/]|z#N  
  { Oimq P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (Vy`u)gG  
} ; l\=He  
KJ6:ZTbW  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &K,rNH'R  
+d8?=LX  
template < typename T > J#k.!]r,Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8&y3oxA,  
  { lJ4&kF=t  
  return fn(pk(t)); B}ASZYpW>  
} rgrsNr:1  
template < typename T1, typename T2 > 9D& 22hL4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {F$MZ2E  
  { Si[xyG6=  
  return fn(pk(t1, t2)); uI&<H T?  
} IlP@a[:_  
} ; 0p \,}t\E  
wArtg'=X  
[/eRc  
一目了然不是么? 'miY"L:| O  
最后实现bind |Z{ DU(?[b  
q;qY#wD@  
JiHk`e`  
template < typename Func, typename aPicker > eRwm>l"fVV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^Ea^t.c}_  
  { R)5zHCwOw  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h<f]hJ`ep  
} U3ao:2zP  
gl"1;C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m"8Gh `Fo  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 GH6ozWA  
}?z_sNrDk  
十一. phoenix 2/G`ej!*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \}}) U#   
vZ2/>}!Z=  
for_each(v.begin(), v.end(), 4>8'.8S   
( tv7A&Z)Rh  
do_ JNgl  
[ P<gr=&  
  cout << _1 <<   " , " !T8h+3 I  
] D4CiB"g3*  
.while_( -- _1), U6R~aRJ;  
cout << var( " \n " ) D|R,$ v:  
) G~Mxh,aD$>  
); M8' GbF=1  
ZzV%+n7<Vx  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: \HZ]=B#0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor FrBJv<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 cv  /  
那么我们就照着这个思路来实现吧: k'$UA$2d  
75t5:>"[  
9zK5Y+!  
template < typename Cond, typename Actor > ^ s@'nKc  
class do_while :raYt5n1,y  
  { ,~,{$\p   
Cond cd; (#;<iu}  
Actor act; #}{1>g{sXt  
public : DU%j;`3  
template < typename T > 6H_7M(f  
  struct result_1 8'X:}O/  
  { [>tyx{T Ye  
  typedef int result_type; D%k]D/  
} ; Z39I*-6F9W  
]@MBE1M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C 9:5c@G  
e^ygQ<6%  
template < typename T > s9-aPcA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F)g.xQ  
  { 92HxZ*t7km  
  do d;10[8:5=  
    { R@)L@M)u;  
  act(t); Vr=c06a2  
  } U[ $A=e?\Y  
  while (cd(t)); N [iv.B  
  return   0 ; ,5L[M&5  
} qhiO( !jK  
} ; OAiip,  
g0BJj=  
s&7,gWy}BE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =5sUpP V(  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 tu6Q7CjW8  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Q]}aZ4L  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 d;D8$q)8Q  
下面就是产生这个functor的类: h (`Erb  
pK~K>8\  
|P"p/iY  
template < typename Actor > z"C+r'39d=  
class do_while_actor S4?N_"m9  
  { ;w_f^R #  
Actor act; 1$g]&'  
public : aI6fPQe  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,^UNQO*{GI  
XfXqq[\N  
template < typename Cond > loLN ~6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _lE0_X|d  
} ; 7EKQE>xj  
? }2]G'7?  
;*Cu >f7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 q! +?  
最后,是那个do_ C?3?<FDL  
[o=v"s't)  
^sNj[%I R  
class do_while_invoker \666{.a  
  { j<LDJi>O  
public : |\OG9{q  
template < typename Actor > 6^ ]Y])  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const BQ ol>VRu  
  { 9(>l trA  
  return do_while_actor < Actor > (act); S"Dw8_y7}  
} %y/8i%@6  
} do_; il \q{Y o  
*k(>Qsb "  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >~kSe=Hsb4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 dX0"h5v1  
最后来说说怎么处理break和continue X=<-rFW  
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。 :-=,([TJ  
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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