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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zS Yh ?NB5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mx#H+:}&r  
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, qAH@)}  
HQ%-e5Q  
Z\=].[,w4  
~P*t_cpZ  
  class filler lN,8(n?g  
  { L3Leb%,!  
public : 8gap _qTo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %6`{KT?  
} ; r9Ux=W\  
k'N `5M)  
U! F~><  
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: b$sw`Rsw  
)x.}B4z  
k_9tz}Z  
p[(VhbN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (~oUd 4  
]fXMp*LvY  
'676\2.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %Fc, $ =  
XA~Rn>7&H  
Q dKxuG  
%$j)?e  
二. 战前分析 \s2hep  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 pti`q )  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 QD LXfl/  
XD`QU m  
^4Ra$<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6Q,-ZM=Z_p  
  /* --------------------------------------------- */ 'Y+AU#1~H  
vector < int *> vp( 10 ); Fzk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {& G7 Xa  
/* --------------------------------------------- */ lKs*KwG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pb`F_->uq  
/* --------------------------------------------- */ B]< 6\Z?=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); m?-3j65z  
  /* --------------------------------------------- */ tRYMK+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3Ak,M-Jp  
/* --------------------------------------------- */ ;YxQo o >  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kZ+nL)YQ#  
4-[L^1%S[  
%R5APMg1  
(veGztt  
看了之后,我们可以思考一些问题: irCS}Dbw  
1._1, _2是什么? 58*s\*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。 QBa1c-Y  
2._1 = 1是在做什么? Vg/{;uLAe  
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。 S\GC^ FK  
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。 ?eT^gWX  
L)VEA8}  
)((Jnm D  
三. 动工 0U]wEz*b  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: g^(wZ$NH  
zF%CFqQ  
&R/)#NAp  
-UkP{x)S  
template < typename T > I,vy__ sZ  
class assignment !o 2" th  
  { S pDVD  
T value; .ps'{rl8  
public : `pzp(\lc  
assignment( const T & v) : value(v) {} u&`7 C  
template < typename T2 > 8qn1? Lb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  L5""  
} ; ivC1=+  
HDYr?t~V  
wly#|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DDn@M|*$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bCg {z b#  
:kqJ~  
npg.*I/>  
VYkOJAEBg  
  class holder {bL6%._C  
  { XodA(73`i  
public : cBM A.'uIL  
template < typename T > rH8^Fl&jT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t>f<4~%MJ  
  { Ojq>4=Z\  
  return assignment < T > (t); n[lf==R  
} pj&vnX6O^  
} ; D4<nS<8  
!Sfy'v.  
|Y"q. n77  
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: 1Vt7[L*  
Oga0CR_  
  static holder _1; Z+)R%Z'aL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 LU~U>  
UvRa7[<y%%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &Qy_= -]  
而不用手动写一个函数对象。 -fuSCj  
S*Scf~Qp  
A:ls'MkZ4  
<splLZW3k  
四. 问题分析 mZ3i#a4  
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。 #K'3` dpL  
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。 Teu4;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D`0II=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z6S N  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E.Xf b"]  
a h>k=t8(  
五. 问题1:一致性 QgO@oV*S  
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?| E8J `7sa  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V;mKJ.d${  
;({&C34a  
struct holder 3g9xTG);eA  
  { lidzs<W-fW  
  // RxU6.5N  
  template < typename T > YFOSv]w  
T &   operator ()( const T & r) const {EGiGwpf  
  { 2-j+-B|i  
  return (T & )r; , fFB.q"  
} hc2[,Hju{O  
} ; T5.1qrL  
GJai!$v  
这样的话assignment也必须相应改动: PF*<_p"j  
~?m';  
template < typename Left, typename Right > Yv }G"-=  
class assignment Brr{iBz*"  
  { y_M<\b  
Left l; ]24aK_Uu  
Right r; g* F?  
public : U(]a(k<r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ))cL+ r  
template < typename T2 > I0P)DR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bPEf2Z G4  
} ; ~Tq `c  
87c7p=/0`  
同时,holder的operator=也需要改动: ]WR+>)ERb  
/1ooOq]  
template < typename T > >'wl)j$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const eWS[|' dl  
  { 8<t6_* f  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Pe8W Br;`  
} z kQV$n{  
R}c,ahd  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 DvHcT] l>5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^;@q^b)ZP  
9KRHo%m  
return l(rhs) = r; TKj8a(R_  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 =($RT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: UhYeyT  
x$d3 fsEE  
template < typename Tp > )n}Wb+2I  
class constant_t I>o+INb:  
  { d a we!w!  
  const Tp t; vpcx 1t<  
public : Rnt&<|8G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6js94ko[  
template < typename T > 8o#*0d|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const QCQku\GLV  
  { IlG)=?8XZ  
  return t; Wz}RJC7p  
} -v .\CtpHv  
} ; Er^ijh,  
~[d U%I>L^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2Un~ Iy  
下面就可以修改holder的operator=了 1OK,r`   
h!ZEZ|{  
template < typename T > EGL1[7It`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ojU:RRr4l$  
  { ~Z!!wDHS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); E</Um M+ R  
} (m80isl  
|>@Gbgw^M  
同时也要修改assignment的operator() >;kCcfS3ct  
=)vmX0vL  
template < typename T2 > /fbI4&SB!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $ r)+7i  
现在代码看起来就很一致了。 azR<Y_tw  
u[9i>7}9  
六. 问题2:链式操作 md:$O C3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y~EKMowI&e  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 RB.&,1  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 3 XdN \xc  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @-nCK Yj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  98eiYh  
8 P85qa@w  
template < typename T > 4zs1BiMG  
struct result_1 x*& OvI/o  
  { RQ}(}|1+\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0KO_bF#EB=  
} ; *c4uCI:0t  
lMz5))Rr  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: La9v97H:  
8aZuI|z  
template < typename T > i <0H W  
struct   ref __r]@hY   
  { |&B.YLx  
typedef T & reference; T`KH7y|bv  
} ; LWE[]1=  
template < typename T > DqyJ]}|  
struct   ref < T &> )j(13faW|  
  { B2t.;uz(,  
typedef T & reference; X{zg-k(@  
} ; wU,{ 5w  
g\;AU2?p7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3kFSu  
<6^MVaD  
template < typename T > {WUW.(^]G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y>wrm:b-O  
  { B5h-JON]-  
  return l(t) = r(t); ?#?[6t  
} ks|[`FH  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 BqC, -gC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 LW6&^S?4{  
=S/$h}Vi  
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 maQE Bi,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }YJ(|z""  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3"=% [  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g.OBh_j-v  
最后的布局是: &EKP93  
                Add WF\ hXO  
              /   \ YfL|FsCh  
            Divide   5 OE)n4X  
            /   \ `3+yu' Q'  
          _1     3 Fgq"d7`9@  
似乎一切都解决了?不。 tn\Y:  
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。 a$ a+3}\  
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。 )R$+dPu>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 7uG@ hL36  
` W$  
template < typename Right > $O"S*)9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ModwJ w  
Right & rt) const c#sPM!!  
  { {wMw$Fvf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y;A<R[|Ve  
} 6*,'A|t?y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (+7gS_c  
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。 wP28IB:^  
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。 eUlF4l<]  
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。 w"d~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。 YBn"9w\#  
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? {[WEA^C~Q  
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: hZ|*=/3k  
q !\Ht2$b  
template < class Action > d%_v eVIe  
class picker : public Action ].53t"*  
  { pOP`n3m0  
public : UMR0S5`}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >m='#x0>Y  
  // all the operator overloaded N: 'v^0  
} ; ?8[,0l:|  
T|^rFaA  
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。 jqq96hP,  
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: cPA-EH  
Pk/{~!+ $  
template < typename Right > *A C){M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dr0<K[S_  
  { kbzzage6L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PD$XLZ  
} z =1 J{]  
'qcLK>E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nEu,1  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !|6M,Rk_  
-1).'aJ^  
template < typename T >   struct picker_maker K3*8JF7_F  
  { 0<*R 0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q[p+OpA  
} ; e! V`cg0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Yqz(@( %  
  { O="# yE)  
typedef picker < T > result; E!<w t  
} ; QA?e2kd  
;;rEv5 /  
下面总的结构就有了: {~NiGH Y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 mh`~1aEr  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Eukj2 a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )RA$E`!b  
至此链式操作完美实现。 QX}O{LQR  
v0euvs  
x'Pp!  
七. 问题3 OB"Ur-hJ0  
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。 -JOtvJIQI  
,] HH%/h  
template < typename T1, typename T2 > DM"nxTVre  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >zcR ?PPs  
  { {n9]ej^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;=\vm"I?  
} z5G<h  
iXt1{VP'K  
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: t.wB\Kmt\  
1L722I @  
template < typename T1, typename T2 > ,)%al76E  
struct result_2 ELoE-b)Cb  
  { F FHk0!3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P,5gaT)  
} ; h+EG) <  
dqwCyYC  
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? ZL[~[  
这个差事就留给了holder自己。 } LuPYCzpu  
    Pd-0u> k  
W,&z:z>  
template < int Order > 0<f\bY02  
class holder; v+XB$j^H  
template <> )IUeWR  
class holder < 1 > vg@kPuOiO  
  { uNnx i  
public : W*A-CkrO  
template < typename T > DyeV uB  
  struct result_1 = 7%1]  
  { xb/L AlJ  
  typedef T & result; E__^>=  
} ; s}Y_og_c  
template < typename T1, typename T2 > 7hAFK  
  struct result_2 hE.NW  
  { i'Vrx(y3  
  typedef T1 & result; lGHU{7j\  
} ; u&MlWKCi  
template < typename T > Fy1@B(V%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /C)mx#h]  
  { bvdAOvxChW  
  return (T & )r; !YD~o/t@|  
} 5IOMc 4v  
template < typename T1, typename T2 > 'r`#u@TTZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {m1=#*  
  { v:otR%yt  
  return (T1 & )r1; 72rnMHq  
} xj 6ht/qq  
} ; W 2/`O?  
y bWb'+x  
template <> Vgy}0pCl  
class holder < 2 > E-Z6qZ^  
  { D)C^'/8q  
public : &8VB{S>r  
template < typename T > b[+G+V   
  struct result_1 ^7Sk`V  
  { [k~V77w 14  
  typedef T & result; 4`Com~`6"  
} ; >KF1]/y<  
template < typename T1, typename T2 > *n9t~t6GHg  
  struct result_2 so[i"ZM)  
  { pfd||Z  
  typedef T2 & result; {}F?eI  
} ; .hI3Uv8[  
template < typename T > z?o1 6o-:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1rs`|iX5  
  { nNbOq[  
  return (T & )r; RmXC ^VQ  
} "#7~}Z B  
template < typename T1, typename T2 > z"4UObVs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~!o\uTVr  
  { ^kg[n908Nw  
  return (T2 & )r2; #H]cb#  
} 32DT]{-N!  
} ; CXC,@T  
AhjK*nJF  
7.hgne'<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 #"tHT<8u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JNY;;9o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =HJ)!(  
tqI]S X  
return l(i, j) = r(i, j); V&7jd7 2{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5AmY rXZ  
tI651Wm9  
  return ( int & )i; 5sbMp;ZM  
  return ( int & )j; V6)e Jy  
最后执行i = j; :U^!N8i"=  
可见,参数被正确的选择了。 Y\e,#y  
]Z/<H P$#  
z#qlu=  
foh>8/AL/  
&(H;Bin'  
八. 中期总结 B>kx$_~  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: =,Y i" E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Pba 6Ay6B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4F_*,_Y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /I[?TsXp  
h-0sDt pR  
'FB?#C%U  
6=V&3|"  
&Nf10%J'<  
JffjGf-o  
九. 简化 lq2Ah=FuN  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 h rfu\cI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9 *>@s  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: *E"QFirk0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;; z4EGr  
  +-*/&|^等 r>fx5 5dw  
2. 返回引用。 ]y*AA58;  
  =,各种复合赋值等 r:h\{ DVf  
3. 返回固定类型。 OnO56,+S^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <~9z.v7  
4. 原样返回。 oj.f uJD  
  operator, D ==H{c1F  
5. 返回解引用的类型。 U1pL `P1  
  operator*(单目) o(~QuHOp8>  
6. 返回地址。 r^3QDoy  
  operator&(单目) %'2DEt??  
7. 下表访问返回类型。 j{)_&|^{  
  operator[] #X&`gDW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y,$kU1yH7  
  operator<<和operator>> uyr56  
9 yH/5'  
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。 <gU^#gsGra  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X"V,3gDG  
ImJ2tz6  
template < typename Left > u&)+~X  
struct value_return "#uXpCuw  
  { 9IFK4>&O6  
template < typename T > o&2(xI2  
  struct result_1 V=!tZ[4z$h  
  { vby[# S|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H38ODWO3  
} ; n W2[x;  
8BUPvaP<[  
template < typename T1, typename T2 > "b&[W$e  
  struct result_2 C3|(XChqC  
  { rzC\8Dd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; n(-1vN  
} ; l4c9.'6  
} ; \iFh-?(  
02Z># AE  
C[h"w'A2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s53 Pw>f  
`TvpKS5.Y  
下面我们来剥离functor中的operator() 1`1U'ibhe  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =5bef8O  
t!MGSB~  
return l(t) op r(t) Gni<@;}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 69)- )en  
return op l(t) /Jz?~H{%n  
return op l(t1, t2) \W5fcxf  
return l(t) op BD6oN]  
return l(t1, t2) op @ToY,@]e  
return l(t)[r(t)] Kj| l]'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *n $=2v^A  
$RxS<_tj  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: xij`Mr  
单目: return f(l(t), r(t)); @1_M's;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 92|\`\LP%  
双目: return f(l(t)); QkJAjmB  
return f(l(t1, t2)); y; LL^:rq  
下面就是f的实现,以operator/为例 nM*-Dy3ou  
L;d(|7BVv  
struct meta_divide BeAkG_uG  
  { b}DxD1*nsI  
template < typename T1, typename T2 > *3;H6   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %fY\vd 2  
  { ,,_$r7H`  
  return t1 / t2; N#(p_7M  
} |KF_h^  
} ; xY] Y  
nksx|i l  
这个工作可以让宏来做: Gw 4~  
<Co\?h/<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n o6q3<re  
template < typename T1, typename T2 > \ zo!e<>o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A.0eeX{  
以后可以直接用 |Tn+Aq7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VKI`@rY4  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 @w?y;W!a>  
(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。。。) _ISIq3A?  
`;?`XC"m  
Tw^b!74gq  
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 IGKF&s*;{[  
8_yhV{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W dM?{; #  
class unary_op : public Rettype H{ Fww4pn  
  { 0$8iWL  
    Left l; Mi+<|5is  
public : QtM9G@%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;- ~}g7$  
Fp3NWvu  
template < typename T > (-'Jf#&X^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <kJ,E[4`  
      { PNNY_t +I  
      return FuncType::execute(l(t)); :xd)]Ns  
    } 6|h~pH  
46 p%y  
    template < typename T1, typename T2 > &-l(nr]h]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A.`) 0dV  
      { -u!{8S~wA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ' 3h"Ol{b  
    } <d&9`e1Hc  
} ; E'_3U5U  
&w4~0J>v!  
M$@Donx  
同样还可以申明一个binary_op (RhGBgp  
=a!w)z_rw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gK8E|f-z  
class binary_op : public Rettype S5a?KU  
  { |}hV_   
    Left l; s2`:NS  
Right r; 9d5|rk8VS  
public : ;gE]*Y.Z.p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ak_&\'P  
S.^/Cl;aj  
template < typename T > El9D1],  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ' ];|  
      { 5Vq&w`sW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )HaW# ,XB  
    } ]Ak/:pu  
Zt3Y<3o  
    template < typename T1, typename T2 > D' d^rT| H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y*}xD;c k  
      { G]DSwtB?D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vh29mzum  
    } ONc-jU^  
} ; nqnVFkGd9  
7[ 82~jM[  
Q^p> hda  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 },tN{()  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k|kn#X3X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Py}] {?  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 )p?p39>h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &_1Ivaen6  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 e#R'_}\yj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]ULE>a  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) T/9`VB%N  
下面是修改过的unary_op &O&;v|!9  
sTmY'5ry  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /E%r@Rui3$  
class unary_op :4HZ >!i  
  { ;XUiV$  
Left l; 4/_@F>I_  
  G/y@`A)  
public : J/-&Fa\(  
C VyYV &U,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v +$3Z5  
K1*oYHB  
template < typename T > QOfqW@g  
  struct result_1 CcDi65s  
  {  + f+#W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c;M&;'#x  
} ; 8i?Hh?Mf}  
I"_``*/1  
template < typename T1, typename T2 > O)Wc\-  
  struct result_2 !+F6Bf  
  { jdEqa$CXG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o 5;V=8T;  
} ; z}gfH|  
eG F{.]  
template < typename T1, typename T2 > p,cw- lN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <* 4'H  
  { l7p*: :(9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^o|Gx  
} AVR=\ qR  
/-mo8]J#2~  
template < typename T >  '7j!B1K-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vT&xM  
  { 5Vj t!%?r  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?F!='6D}b  
} {,Py%.vvR  
|Nfi y  
} ; f(}AdW}?  
n}T;q1  
zHT22o56X  
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 QE b ^'y  
好啦,现在才真正完美了。  > h>  
现在在picker里面就可以这么添加了: %^){)#6w  
/Ayo78Pi  
template < typename Right > XoO#{7a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :v(fgS2\  
  { .]IidsgM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  HuCzXl  
} ": G\  
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。 /3>5ex>PN  
Js706  
>3J?O96|f  
o;#9$j7QP!  
~dpU D F  
十. bind k|-P&g  
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。 10C,\  
先来分析一下一段例子 5VXI/Lw#  
XLeQxp=  
T]#S=]G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wE4:$+R};  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 I<["ko,t@?  
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。 ~53uUT|B  
我们来写个简单的。 y!,Ly_x$@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O6gl[aZN  
对于函数对象类的版本: tzKIi_2  
@+,J^[ y  
template < typename Func > h>A~..  
struct functor_trait UUuB Rtau  
  { w}`TJijl  
typedef typename Func::result_type result_type; !MNnau%O  
} ; rda/  
对于无参数函数的版本: YV p sf8R  
! qF U  
template < typename Ret > ]3%( '8/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `wzb}"gLsM  
  { x'c%w:  
typedef Ret result_type; Y<"BhE  
} ; ;B,6v P#  
对于单参数函数的版本: n*Q~<`T  
Q=+*OQV29  
template < typename Ret, typename V1 > l[G&=/R@H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +li<y`aw0  
  { vs`"BQYf  
typedef Ret result_type; t\/i9CBn  
} ; f2abee  
对于双参数函数的版本: {&bjjM  
=[7[F)I~O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > DF>LN%a~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A5A4*.C  
  { +;ILj<!Z7  
typedef Ret result_type; C1V@\mRi  
} ; _(R1En1  
等等。。。 p#yq'kY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;nDCyn4i]  
3kc.U  
template < typename Func > ]rpU3 3  
struct func_return 6BnP"R.  
  { KTQy pv  
template < typename T > N3Yf3rK  
  struct result_1 [X"F}ph  
  { feI%QnK)U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TH%J=1d  
} ; fs:%L  
\9Z1'W  
template < typename T1, typename T2 > pr;z>|FgA>  
  struct result_2 &N`s@Ka  
  { 5\?\ |*WT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HVq02 Z  
} ; ;AjY-w  
} ; Q|gRBu  
O>h,u[0  
3[RP:W@%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T@S\:P  
qir/Sa' [  
template < typename Func, typename aPicker > 4IT`8n~  
class binder_1 (iT?uMRz  
  { EINjI:/D  
Func fn; hI^Hqv  
aPicker pk; y,.X5#rnX*  
public : P Tc@MH)  
h W<fu  
template < typename T > ['*{f(AI  
  struct result_1 I"4Lma  
  { f4h|Nn%;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2NNAsr}L  
} ; 24}?GO  
N 9.$--X}D  
template < typename T1, typename T2 > Hju7gP=y}  
  struct result_2 U@6bH@v5  
  { xYgG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \h#,qTE  
} ; XVlZ:kz  
}:b6WN;c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )}G?^rDH(  
v4pFts$J  
template < typename T > n' XvPV|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D^[}:O{  
  { C0eqC u)Q  
  return fn(pk(t)); YV6@SXy  
} P?zPb'UVqa  
template < typename T1, typename T2 > iut[?#f^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @AvDV$F  
  { _4#8o\  
  return fn(pk(t1, t2)); IQ5H`o?[B  
} cEP!DUo  
} ; &gNb+z+  
~)Z MGx  
7M|!N_ $  
一目了然不是么? 9i&(VzY[=  
最后实现bind TpHvZ]c  
ir72fSe  
yR`X3.:*]  
template < typename Func, typename aPicker > 9L`5r$/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  c"pI+Q  
  { z vM=k-Ec  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]YO &_#  
} ]ZkR~?  
<~%e{F:[#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,C=Lu9  
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。 e(5 :XHe  
:jJ;&t^^  
十一. phoenix #[Z1W8e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (P+TOu-y\  
CJDnHuozc  
for_each(v.begin(), v.end(), j o7`DDb  
( ;2NJkn9t  
do_ %gd {u\h^  
[ jGeil qPC  
  cout << _1 <<   " , " 4(h19-V  
] ?yfw3s  
.while_( -- _1), \),DW)  
cout << var( " \n " ) CQ4MQ<BJ.  
) #:~MtV  
); xrXfLujn%  
I 3ZlKI  
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: %![%wI?  
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 N=JZtf/i  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ih&rXQ$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pG|+\k/B  
*2? -6  
y1oQ4|KSI  
template < typename Cond, typename Actor > ^`HP&V  
class do_while 2"'<Yk9  
  { E1=WH-iA0  
Cond cd; xw>\6VNt  
Actor act; BA5b;+o-  
public : 2j*+^&M/  
template < typename T > ~]d3 f  
  struct result_1 ||}k99y +  
  { Epl\(  
  typedef int result_type; DCv=*=6w  
} ; {\SJr:  
LNA5!E  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _gLj(<^9  
U= Gw(  
template < typename T >  MeP,8,n'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I}Fv4wlZG  
  { VssD  
  do hxXl0egI  
    { K KCzq |  
  act(t); C:?mOM#_  
  } dR^7d _!  
  while (cd(t)); }.L\O]~{  
  return   0 ; @`IMR$'  
} G1X${x7  
} ; !"G|y4O  
gsSUmf1  
q JdC5z\[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d'x'hp%  
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。 (>LJv |wn  
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。 oZ /z{`  
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。 /^2&@P7  
下面就是产生这个functor的类: lCX*Q{s22  
)zKZ<;#y  
4P>4d +  
template < typename Actor > Dh4 EP/=z  
class do_while_actor 1 m>x5Dbk!  
  { 68!W~%?pR  
Actor act; &4dh$w]q  
public : kT=KxS{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1 luRTI8^  
}Qqi013E L  
template < typename Cond > &>YdX$8x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A~!v+W%vO1  
} ; .!B>pp(9  
(FY<% .Pa  
M %vZcP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ac2G;}B|  
最后,是那个do_ Rg3cqe#O/  
mF6 U{=  
5, j&-{ 0W  
class do_while_invoker BJL*Dih m[  
  { 2qN|<S&  
public : (L2:|1P)  
template < typename Actor > 4e0/Q!o,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const IHrG!owf  
  { nXg:lCI-uu  
  return do_while_actor < Actor > (act); T\ cJn>kCn  
} -!ARVf *  
} do_; CZ~%qPwDw  
V+Tu{fFF7E  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \nKpJ9!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6]mFw{6qn1  
最后来说说怎么处理break和continue `yvH0B -  
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。 x,+2k6Wn!  
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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