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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2~yj =D27Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 CFu^i|7o  
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,  1%";|  
)E^Pn|H  
wVF qkJ  
LMLrH.  
  class filler 1c*;Lr.K  
  { u Vo"_c w  
public : Q&w"!N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} l.BiE<&  
} ; Ieh<|O,-C  
/^WOrMR  
A~< cp)E  
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: z0|-OCmL  
]VS:5kOj`  
{f;DhB-jj  
D&OskM60  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Zlrbd  
DbYnd%k*4  
5+q dn|9%T  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TQQh:y  
_SMi`ie#  
^-"tK:{  
r,:acK  
二. 战前分析 hG272s2  
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。 \:2z!\iP`  
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 tY#Zl 54~{  
`w)yR>lqh  
<s$Jj><  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j_z@VT}y  
  /* --------------------------------------------- */ E,Xl8rC  
vector < int *> vp( 10 ); j rX`_Y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XR$i:kL,,  
/* --------------------------------------------- */ =o'g5Be<F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b)r;a5"<5  
/* --------------------------------------------- */ lWBewnLKE  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); LyG`q3@  
  /* --------------------------------------------- */ lcVG<*gf-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $v5 >6+-n  
/* --------------------------------------------- */ ~JP3C5q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *] !r T&E  
.fS{j$  
{Ywdhw JP  
a;\a>N4  
看了之后,我们可以思考一些问题: gJ>#HEkMB  
1._1, _2是什么? 59~mr:*sF  
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。 ;Nd'GA+1;(  
2._1 = 1是在做什么? JkKbw&65  
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。 sj6LrE=1  
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。 Oc5f8uv  
U U#tm  
5tEkQ(Ei8  
三. 动工 ;s8\F]K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v@{VQVx  
e7plL^^`  
B;2#Sa.  
=,X*40=  
template < typename T > MooxT7  
class assignment D$E#:[  
  { R 83PHM  
T value; ";DozPU  
public : p$` ^A  
assignment( const T & v) : value(v) {} t. DnF[  
template < typename T2 > -z%->OUu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } KEf1GU6s  
} ; ;j+*}|!  
xc7Rrh]}  
'}-QZ$|*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9WV8ZP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PH'n`D #  
XV,ce~ro[  
IYa(B+nB)  
e*d lGK3l  
  class holder A+FQmLS  
  { U8@P/Z9  
public : N2lz {  
template < typename T > +fq\K]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f*T}Ov4  
  { PfGiJ]:V-u  
  return assignment < T > (t); ]Rxrt~ ZB  
}  `YO&  
} ; 6o*'Q8h  
U /xzl4m6  
L@f&71  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ] v:"    
fA=Lb^,M  
  static holder _1; 6X$nZM|g,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lA`-"  
n#B}p*G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w4zp%`?D'  
而不用手动写一个函数对象。 L=P8;Gj)  
'R99m?"  
%/ :&L+q  
Ds{bYK_y  
四. 问题分析 ,wy;7T>ODd  
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。 Y@qugQM>  
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。 ^N`KT   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 yN06` =  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w7\vrS>&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e)3Mg^  
J?tnS6V  
五. 问题1:一致性 6="o&!  
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?| \x5>H:\Y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &3)6WD?:U  
*z_`$Y  
struct holder =5:kV/p  
  { 6j|~oMYP  
  // b{X.lz0  
  template < typename T > z]=Ks_7  
T &   operator ()( const T & r) const  UF@.  
  { , 10+Sh  
  return (T & )r; iTF%}(  
} yA7O<p+  
} ; \Rha7O  
= \K/ulZo  
这样的话assignment也必须相应改动: |:u5R%  
G=C2l# Ae!  
template < typename Left, typename Right > R@`xS<`L/  
class assignment % 3fpIzm  
  { c;=St1eoz  
Left l; Ki%)LQAg  
Right r; D%=&euB  
public : ;6?,Yhk$h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @Y+kg  
template < typename T2 > [FBc&HN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9_Z_5w;h  
} ; #W8c)gkG9  
ucbtPTFYvr  
同时,holder的operator=也需要改动: 8 -w|~y';  
*Tmqs@L  
template < typename T > gLx?0eBBA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T>&dPVmG,  
  { u!fZ>kS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6.a>7-K}%  
} - 8jlh  
VRHS 4  
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。 x_l8&RIB*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nppSrj?  
Svs&?B\}{6  
return l(rhs) = r; A}3E)Qo=G  
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。 r\y\]AmF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZY;g)`E1  
")NQwT}  
template < typename Tp > BL%&n*&  
class constant_t Qb;]4[3  
  { |@?='E?h  
  const Tp t; kpk ^Uw%f  
public : FE#| 5;q.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ONc#d'-L  
template < typename T > O_5;?$[m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s,D GFK  
  { 'SIc2H  
  return t; U)3?&9H  
} ;zWiPnX}  
} ; 2"o <>d  
[u-=<hnoa  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q1H.2JXr  
下面就可以修改holder的operator=了 TETfRnm  
U)z1RHP|z  
template < typename T > dp3TJZ+U  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ADMeOdgca  
  { Q0Gfwl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); c{T)31ldW  
} F-$NoEL  
48!F!v,j)x  
同时也要修改assignment的operator() ]!@!qp@  
J.0&gP V  
template < typename T2 > TJ,?C$3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } F[fs^Q6S$  
现在代码看起来就很一致了。 Kke _?/fT  
U/7jK40  
六. 问题2:链式操作 ^q<EnsY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'qeUI}[  
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。 BpF}H^V-  
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。 m^^#3*qa  
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。 ![Vrbe P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2J` LZS  
2[KHmdgtB  
template < typename T > UZgrSX {  
struct result_1 V{rQ@7SE  
  { kioIyV\=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  yT(86#st  
} ; nH[>Sff$  
HaOSFltf#  
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: Qk^}  
ork{a.1-_w  
template < typename T > >Q)S-4iR  
struct   ref g G|4+' t  
  { 4&~*;an7  
typedef T & reference; I*(7(>zgyv  
} ; gER(&L4[  
template < typename T > >rFM8P(  
struct   ref < T &> rE\&FVx  
  { *`tQX$F  
typedef T & reference; U.|0y=  
} ; ^9|&w.:@Q  
CY)[{r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: EhN@;D+  
L_IvR 4:j~  
template < typename T > >lugHF$G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const X`I=Z ysB  
  { |@)jS.Bn  
  return l(t) = r(t); {_4zm&  
}  o7AI  
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。 `1R[J4e  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +ZRm1q   
o:Tpd 0F  
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 _ ^^5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iyMoLZ5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;i3C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  1oG'm  
最后的布局是: *(VwD)*  
                Add k6_OP]  
              /   \ j*_#{niy:  
            Divide   5 5)M#hx%]#  
            /   \ o^BX:\}  
          _1     3 yLt>OA<X  
似乎一切都解决了?不。 l +O\oD?-  
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。 b28C (  
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。 AE%zqvp>  
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: ' PmBNT  
~hU^5R-%  
template < typename Right > 'W[Nr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const CWnRRZ}r  
Right & rt) const JZD&u6tB   
  {  c$)!02  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zM'2opiUY  
} T{ /\q 5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Zg >!5{T  
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。 g^:7mG6C  
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。 Zor Q2>  
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。 6Kd,(DI  
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。 "o<&3c4  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? &s&Ha{(!w  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: SS-7y:6y>  
iP?=5j=4  
template < class Action > p2 m`pT  
class picker : public Action 6^nxw>-   
  { o31pF  
public : wpm $?X  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <U""CAE  
  // all the operator overloaded pKk{Q0Rt  
} ; Dn;$4Dak(  
y Xi$w.gr  
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。 97VS xhr  
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: U9q6m3#$  
Za1VJ5-  
template < typename Right > -O[9{`i]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W; ?'  
  { kL%o9=R1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w Yr M2X@  
} P Z+Rz1x  
G~Fjla\?Q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @X#e  
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。 OlYCw.Zu  
z%L\EP;o}  
template < typename T >   struct picker_maker s|C4Jy_  
  { EA!I& mBq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \H.1I=<  
} ; c(!{_+q"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5E\&O%W"  
  { ixo?o]Xb`  
typedef picker < T > result; Qx[ nR/  
} ; C.{z+  
<ApzcyC  
下面总的结构就有了: o!|TCwt  
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。 ,"4  
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。 QgW4jIbx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 iYzm<3n?  
至此链式操作完美实现。 7j\jOkl V  
N >+L?C  
\-)augq([  
七. 问题3 [+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。 &V7{J9  
/9 soUt  
template < typename T1, typename T2 > _cXLQ)-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lnRbvulH  
  { MIWI0bnf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); cvQ MZ,p  
} >t}0o$\?E  
[ncOtDE  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  Q ,)}t  
Nn|~ :9#  
template < typename T1, typename T2 > a`uHkRX )U  
struct result_2 {t<U:*n2  
  { `$N AK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L\H,cimN  
} ; [|\BuUT'  
\^rAH@  
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? M\ {W&o1!  
这个差事就留给了holder自己。 c{s%kVOzg  
    H-1y2AQ  
A{b?ZT~2]  
template < int Order > Dz>v;%$S-  
class holder; [1gWc`#  
template <> S,TK;g  
class holder < 1 > .jC-&(R +  
  { ^ G(GjW8  
public : WD,iY_'7u^  
template < typename T > J^ BC  
  struct result_1 Jri"Toz0  
  { )mMHwLDwH  
  typedef T & result; _ Tj`  
} ; jB!Q8#&Q  
template < typename T1, typename T2 > Z &R{jQ,  
  struct result_2 1]vrpJw  
  { uyITUvPg[  
  typedef T1 & result; m;d#*}n\p  
} ; 7'9~Kx&+  
template < typename T > C~dD'Tq]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i@}/KT  
  { nWAx!0G  
  return (T & )r; 2,O;<9au<  
} I`e |[k2  
template < typename T1, typename T2 > J 4EG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RwC1C(ZP  
  { P I0[  
  return (T1 & )r1; +TnRuehtk  
} %XieKL  
} ; 71ctjU`U2  
?`%)3gx|  
template <> jP9)utEm6  
class holder < 2 > [EETx-  
  { A12#v,  
public : /HmD/E\  
template < typename T > Vg)]F+E  
  struct result_1 kK[m=rTx1$  
  { 8UyYN$7V  
  typedef T & result; LL1HDG >l  
} ; T>ds<MaLP  
template < typename T1, typename T2 > >1=sw qa  
  struct result_2 .?YLD+\A  
  { [9E<z2H  
  typedef T2 & result; {$ghf"  
} ; C 4 &1M  
template < typename T > 7VdG6`TDR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P+Ta|-  
  { > ^b6\  
  return (T & )r; x;cjl6Acm  
} $(ugnnJ*  
template < typename T1, typename T2 > Jn_;  cN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *hp3w  
  { <-:gaA`KM  
  return (T2 & )r2; d?)C} 2  
} =sk]/64h``  
} ; }.x&}FqXE  
hi I`ot  
?-P]m&nh|  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 4epE!`z_&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i(XcNnn6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *LbRLwt  
Ih]'OaE   
return l(i, j) = r(i, j); I-Ya#s#m  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A7!=`yA$  
}l/ !thzC  
  return ( int & )i; h4 s!VK1X  
  return ( int & )j; ZCZYgf@  
最后执行i = j; mRT`'fxK  
可见,参数被正确的选择了。 R30{/KK  
m 4Vh R_  
(q!tI* }  
|7V:~MTkk&  
Xx~XW ^lsh  
八. 中期总结 NX^%a1D!  
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{~s\G8g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ZlHN-!OZp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =8?gx$r2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LB|FVNW/S  
Htseu`>_$  
0i2ZgOJ  
g_\U-pzr  
QQ4  &,d  
]e?cKC\"e  
九. 简化 MX-(;H  
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。 OQ>r;)/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }];8v+M  
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: y5L%_ {n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?3wEO>u  
  +-*/&|^等 URq{#,~CT  
2. 返回引用。 HY.?? 5MH  
  =,各种复合赋值等 L=u>}?!,Fj  
3. 返回固定类型。 UC)-Fd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `Trpv$   
4. 原样返回。 7tgn"wK  
  operator, cNzn2-qv  
5. 返回解引用的类型。 R&13P&:g  
  operator*(单目) v*+.;60_  
6. 返回地址。 _e<3 g9bj  
  operator&(单目) 5gV%jQgkC  
7. 下表访问返回类型。 |0vV?f$  
  operator[] UwuDs2 t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _VFxzM9f  
  operator<<和operator>> -z]v"gF?Px  
o7N3:)  
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。 2 w2JFdm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Dz4fP;n  
~ l~ai>/  
template < typename Left > L3^WI( 8m  
struct value_return DW ^E46k)A  
  {  SrPZ^NF  
template < typename T > -MrEJ  
  struct result_1 0#~e KF y  
  { H]5%"(h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >}` q4U6$  
} ; 9S ~!!7oj  
1=x4m=wV  
template < typename T1, typename T2 > >1[Hk0 <x  
  struct result_2 ^zPa^lo-  
  { 85U')LY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `wt*7~'=  
} ; {O-,JCq/  
} ; aZGX`;3  
w,(e,8#:  
)K2,h5zU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F0O"rN{  
2)DrZI  
下面我们来剥离functor中的operator() q| p6UL9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [bd fp a  
X p4x:N  
return l(t) op r(t) tL68 u[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U$R+&@;  
return op l(t) './j<2|;U  
return op l(t1, t2) xy>~ 15  
return l(t) op Zvd^<SP<?  
return l(t1, t2) op ;0Yeo"-  
return l(t)[r(t)] PaPQ|Pwz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]+O];*T  
e;:~@cB,c  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ", b}-B  
单目: return f(l(t), r(t)); ,/n<Qg"`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); N5u.V\F!z\  
双目: return f(l(t)); l?:!G7ie  
return f(l(t1, t2)); #wH<W5gSZ  
下面就是f的实现,以operator/为例 KlbL<9P >  
h$)},% e  
struct meta_divide uc@f#(-  
  { >'3J. FY  
template < typename T1, typename T2 > 1?\ #hemL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gz6BfHQG  
  { G*_$[|H  
  return t1 / t2; ; ]GSVv:  
} SsiKuoxk  
} ; =}txcA+  
juPW!u  
这个工作可以让宏来做: iJ HOLz"!  
eIjn~2^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -g'[1  
template < typename T1, typename T2 > \ pj.}VF!d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B d$i%.r  
以后可以直接用 @RW=(&<1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) e*w2u<HP  
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 au'Zjj/Ai5  
(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。。。) ?9#}p  
1*aw~nY0  
 FVOR~z  
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 2 F3U,}  
T0xU}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *C*n( the  
class unary_op : public Rettype 5/-{.g   
  { Td%[ -  
    Left l; @Y":DHF5q  
public : Y>*{(QD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?5d7J,"<h  
aW-'Jg=@H^  
template < typename T > Bi?+e~R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Id3i qAL  
      { CO!K[ q#  
      return FuncType::execute(l(t)); k^-HY[Q9  
    } %lsk> V  
a=3?hVpB  
    template < typename T1, typename T2 > /*DC`,q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rJ)O(  
      { )N!-g47o%#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]Z?$ 5Ks  
    } ?k)(~Y&@p  
} ; {R b|";  
2aiZ  
yD6lzuk{X  
同样还可以申明一个binary_op -}nTwx:|5u  
A<esMDX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FV|/o%XqK  
class binary_op : public Rettype ]i\C4*  
  { bgs2~50  
    Left l; Ym~*5|  
Right r; KF&1Y>t=  
public : .iFd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |7XV! D!\g  
b= <xzvy  
template < typename T > V_*TY6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .\1{>A  
      { XKqUbi  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o<T_Pjp  
    } 4O Lq  
^M60#gJ  
    template < typename T1, typename T2 > \Q[u?/TF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n DLr17  
      { zx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wIT0A-Por4  
    } NYb eIfL  
} ; 4#H~g @  
m:@-]U@ 6  
T^9k,J(rM  
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 @ m14x}H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G&FA~c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _\M:h+^  
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。 OEc$ro=m*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :n36}VG|  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 >% a^;gk(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Wx&gI4~  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) L$*sv.  
下面是修改过的unary_op S0+nQM%  
$7%e|0jC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }$-;P=k  
class unary_op F.:B_t  
  { {L 7O{:J  
Left l; qF!oP  
  kqJ \kd  
public : kae &,'@JF  
{MK.jw9/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9Tbi_6[  
F)x^AJi e  
template < typename T > <0!/7*;#ZT  
  struct result_1 Ic_>[E?k  
  { (h;4irfX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /$v0Rq9  
} ; Ik_u34U  
8RC7 Ei  
template < typename T1, typename T2 > rOC2 S(m  
  struct result_2 +[$d9  
  { 5e^t;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0zR4Kj7EE  
} ; EN^C'n  
A*)G . o:  
template < typename T1, typename T2 > A8bDg:G1i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;E? Z<3{  
  { V> K sbPqR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sBozz#  
} /Q Xq<NG  
vvEr}G  
template < typename T > w-9FF%@<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,[6N64fy  
  { no_(J>p^&  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5c*kgj:x  
} 8I o--Ew3  
 [wS~.  
} ; 6 Fz?'Xf  
A1{ 7g<k6  
\bJ,8J1C  
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 4,D$% .  
好啦,现在才真正完美了。 W10=SM}  
现在在picker里面就可以这么添加了: 24u;'i-y5  
v[efM8  
template < typename Right > 0"q^`@sZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yEm[C(gZ  
  { ^_dYE]t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d;GF<bz  
} iY @MnnX  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 nqX)+{wAXe  
nSWW^ ;  
3\J-=U  
@k_xA-a  
pa1.+~)  
十. bind px!lJtvgo  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 &gdtI  
先来分析一下一段例子 U&W{;myt  
y_bb//IAG  
o#wDA0T  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6ybpPls  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >_9w4g_<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [d+f#\ut  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 -*;-T9  
我们来写个简单的。 Oy>u/g~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: DQ'yFPE  
对于函数对象类的版本: y%* hHnGd  
YKF5|;}  
template < typename Func > H=2sT+Sp  
struct functor_trait gJYB)LjH"  
  { ;9w: %c1  
typedef typename Func::result_type result_type; UA@(D  
} ; 3<:(Eda}  
对于无参数函数的版本: 7g'jg7  
KjK.Sv{N  
template < typename Ret > ~";GH20  
struct functor_trait < Ret ( * )() > DIx!Sw7EC  
  { i"eUacBz/-  
typedef Ret result_type; +:@lde]/p  
} ; GjDs,9@f  
对于单参数函数的版本: sC ,[CN:b  
=7&2-'(@  
template < typename Ret, typename V1 > w}*2Hz&Q!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Hggp*(AQK  
  { yht|0mZV  
typedef Ret result_type; ')ZM# :G  
} ; D[d+lq#p  
对于双参数函数的版本: *;(wtMg  
r`? bYoz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  U/v }4b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tbbZGyg5b  
  { v(uYso_  
typedef Ret result_type; N7/eF9  
} ; 1A>>#M=A  
等等。。。 Y", :u@R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E+>$@STv#  
|3tq.JU  
template < typename Func > U Ps7{We W  
struct func_return mJjd2a"vi  
  { !U}dYB:O  
template < typename T > .c#G0t<i[  
  struct result_1 }bwH(OOS  
  { Bismd21F6=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .Y;ljQ  
} ; 3ya_47D  
ZbS* zKEW  
template < typename T1, typename T2 > `/WX!4eR,  
  struct result_2 UZsn14xSA  
  { E038p]M!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &YAw~1A  
} ; JA .J~3  
} ; sj@B0R=Qo  
ZM:!LkK  
u19 d!#g  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7#\\Ava$T  
9NX/OctFa'  
template < typename Func, typename aPicker > Dwvd  
class binder_1 pq<302uBQ  
  { gEFs4; CN  
Func fn; K0681_bp  
aPicker pk; K,pQ11J  
public : Q?e]N I^  
lIs<&-0  
template < typename T > y]dA<d?u  
  struct result_1 lRIS&9vA3  
  { Hzd tR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #;l~Y}7'  
} ; 9d4Agj M  
0~.OMG:=  
template < typename T1, typename T2 > :?LUv:G  
  struct result_2 Ne6]?\Z  
  { ^Q)&lxlxpx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ryk(Am<  
} ; 6xLLIby,  
%hEhZW{:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Rh%c<</`0s  
F=/@D)hND  
template < typename T > }3{ x G+,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .?C-J  
  { cjTV~(i'4A  
  return fn(pk(t)); JYE[ 1M  
} L.5 /wg  
template < typename T1, typename T2 > 8SJi~gV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const az5 $.  
  { b+Ly%&  
  return fn(pk(t1, t2)); +:JyXF u  
} g\Ck!KJ/y  
} ; wOhiC$E46  
s<}d)L(  
@vy {Q7aM  
一目了然不是么? z?9vbx  
最后实现bind  BKiyog  
F_Pv\?35z  
H<hFA(M  
template < typename Func, typename aPicker > U{^~X_?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G)vq+L5%  
  { 9ZKB,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yXuc< m  
} `V(z z  
1Wz -Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Rn"Raq7Cn*  
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。 #n9:8BKf  
.BaU}-5  
十一. phoenix )Ha`>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9_~[  
Xup"gYTZQ  
for_each(v.begin(), v.end(), "r:i  
( 9GH11B_A  
do_ u{Z 4M3U  
[ +lK?)77f  
  cout << _1 <<   " , " )#NT*@j`  
] @Ido6Z7  
.while_( -- _1), |H!kU.f]  
cout << var( " \n " ) mBp3_E.t  
) PNjZbOmzS  
); @W{VT7w  
&}YJ"o[I  
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: ?1+JBl~/d  
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\WUBt-M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @|N'V"*MT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (W=J3 ?hn  
\]@XY_21  
Sr9)i8x{  
template < typename Cond, typename Actor > (JgW")M`cY  
class do_while |zJxR_)  
  { \wyn  
Cond cd; 1;e"3x"  
Actor act;  .<0s?Q  
public : %syFHUBw  
template < typename T > M9 _G  
  struct result_1 ,KM-DCwcG  
  { {iz,iv/U  
  typedef int result_type; AK7IPftlH  
} ; H(MCY3t  
iyj,0T  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?Re6oLm<B  
J ejDF*Q  
template < typename T > nBVR)|+M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l'~~hQ{h/  
  { U}6F B =  
  do `|t X[':  
    { a!_vd B  
  act(t); b1("(,r/`  
  } |=dmxfj@  
  while (cd(t)); d]kP@flOV  
  return   0 ; p1-bq:  
} Q|!}&=  
} ; #/UlW  
APfDy  
\Mi] !b|8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +PCsp'D d  
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。 Usa  
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。 IQ&o%   
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。 +c8cyx:^f  
下面就是产生这个functor的类: POnI&y]  
jJX-S  
(c'=jJX  
template < typename Actor > :9_N Y"P  
class do_while_actor sSh=Idrx  
  { B@:11,.7  
Actor act; ]m>N!Iu  
public : v7V.,^6+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |Lq -vs?  
(Wj2%*NT  
template < typename Cond > kLr6j-X  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q%seV<!/  
} ; &_DRrp0CN  
?r`UBR+[  
{3jV ,S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x6d0yJ <  
最后,是那个do_ h`_@eax  
@V9qbr= Z  
<@Lw '  
class do_while_invoker (>E}{{>2r  
  { %LL*V|  
public : ylV.ZoY6  
template < typename Actor > O_f+#K)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A7/ R5p  
  { CdTyUl  
  return do_while_actor < Actor > (act); v Ft]n  
} [i8,rOa7  
} do_; bIX'|=  
M"E ]r=1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? w""5T|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v}$s,j3NO  
最后来说说怎么处理break和continue nDdF(|Qt  
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。 [lSQ?  
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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