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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R!LKGiN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;M Z@2CO  
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, 8RR6f98FF  
mF !=H%  
E={W^k!Vz:  
i<Be)Y-'  
  class filler k|}S K9  
  { 3 eFBe2  
public : o<-+y\J8K  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (&u)F B*  
} ; )WFSUZ~  
L~FE;*>7  
".SQ*'Oc  
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: oFRb+H(E  
\;A\ vQ[  
BOp&s>hI  
$wn "+wX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]jzINaMav  
}`9}Q O  
c!%:f^7g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X7]vXo*  
_9Ig`?<>I  
:Y[r^=>  
s"|N-A=cS  
二. 战前分析 8Q1){M9 '  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ?Y~>H 2  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 I -obfyije  
FB PT@`~v  
STmCj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  iV71t17  
  /* --------------------------------------------- */ .0q %A1H  
vector < int *> vp( 10 ); 7c6-S@L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .n`MPx'  
/* --------------------------------------------- */ \?fl%r2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d}',Bl+u{$  
/* --------------------------------------------- */ W3K"5E0ck  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B%9[  
  /* --------------------------------------------- */ q6{%vd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +Z[%+x92  
/* --------------------------------------------- */ \o@b5z ]e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); MT#9x>  
k>n^QHM  
N2tvP+Z6D  
(vjQF$Hp  
看了之后,我们可以思考一些问题: i4!n Oyk  
1._1, _2是什么? $zz=>BOk  
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。 4aB`wA^x  
2._1 = 1是在做什么? ( L RX  
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。 $X~=M_ W  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &H5 6mL{  
VkhK2  
m$hSL4 N  
三. 动工 ,l7ty#j  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uD:O[H-x  
}.zgVL L  
JEBo!9  
+I\ bs.84  
template < typename T > 4b3p,$BWS  
class assignment o`j%$K4?5  
  { iJrscy-  
T value; 2 >xV&  
public : Z{_'V+Q1  
assignment( const T & v) : value(v) {} rzaEVXbz1  
template < typename T2 > ) _2!1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =AcbX_[  
} ; zLXtj-  
Z/x<U.B  
$ 9QVl  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EUna_ 4=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #2HygS  
*%)L?*  
l]v *h0!  
}.b[az\T  
  class holder ,CM$A}7[  
  { X?7$JV-:  
public : Va*Uwy?x/)  
template < typename T > LK:|~UV?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Gh{k~/B  
  { DD3J2J  
  return assignment < T > (t); KP<J~+_ik  
} Ugdm"  
} ; ? ! 1uw  
3&?Tc|F+  
.cZ&~ N  
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: am"/Anml|  
p6HZ2Q:a  
  static holder _1; 10}Zoq|)n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .ySesN: C~  
}lxvXVc{I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #JLDj(a?  
而不用手动写一个函数对象。 ZXU e4@qfl  
|y:DLsom?i  
E$ngmm[  
`jZX(H   
四. 问题分析 ~AE034_N  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 "rKIXy  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4 ^+hw;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pKH4?F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _ma4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .y\HQ^j  
{X =\  
五. 问题1:一致性 wl{p,[]  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Zgg7pL)#c  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n]$vCP  
fF d9D=EW.  
struct holder yav)mO~QU6  
  { 9=kTTFs  
  // Asn0&Ys4  
  template < typename T >  CMg83  
T &   operator ()( const T & r) const $>h#|?*?  
  { ,X$Avdc2  
  return (T & )r; | 5L1\O8#  
} g-:)} 8d6  
} ; $@Ay0GEI"  
qIqk@u  
这样的话assignment也必须相应改动: c df ll+  
G^(&B30V  
template < typename Left, typename Right > 2?r8>#_*  
class assignment JyqFFZ&  
  { &=?`;K  
Left l; :U:7iP:  
Right r; kIfb!  
public : 3H%HJS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /-hF<oNQ  
template < typename T2 > ={b ]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 28)TXRr-  
} ; b$ x"&&   
wr$}AX  
同时,holder的operator=也需要改动: {4QOUqAu  
`;_tt_  
template < typename T > O7dFz)$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qbEj\ b[  
  { E&>,B81  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @1@q6@9Tu  
} PD}R7[".>  
YDNqWP7s  
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。 v2n0[b0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )a^Yor)o"  
p\{+l;`  
return l(rhs) = r; p-pw*wH0  
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。 g&Z7h4!\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: . ?p}:  
E~>6*_?  
template < typename Tp > 4{DeF@@  
class constant_t Wv0'?NL.  
  { }K>H S\e  
  const Tp t; B (1,Rq[  
public : z/YMl3$l~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} O&,O:b:@  
template < typename T > $&8h=e~]-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~}5Ml_J$,l  
  { t%U[\\ic  
  return t; VM]IL%AN  
} Is@a,k  
} ; z}1xy+  
&#@>(u: .  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z/KZ[qH\  
下面就可以修改holder的operator=了 JQ_gM._3  
;:c%l.Y2  
template < typename T > Ys$YI{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gOyY#]g  
  { 16QbB;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,GX~s5S8  
} <M,H9^&#l3  
,%h!%nz!  
同时也要修改assignment的operator() r%l%yCH  
h_~|O [5|)  
template < typename T2 > uXLZtfu{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +V9B  
现在代码看起来就很一致了。 bw<w u}ED  
Y_@"v#,  
六. 问题2:链式操作 Iv(Qa6(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f9,EWuQNS  
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。 HB7(  
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。 6!B^xm.R@  
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。 Ao":9r[V  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hoR=%pC*  
FxfL+}?Q  
template < typename T > ?{: D,{+  
struct result_1 irsfJUr[V  
  { ?Hi}nsw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wm=RD98  
} ; ^5]u BOv  
=#(0)p $EC  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: `\jTpDV_W  
'qV3O+@MF  
template < typename T > |= cCv_y  
struct   ref fYhR#FVI  
  { *AH^%!kVP  
typedef T & reference; 7%9)C[6NSs  
} ; o-~~,n\  
template < typename T > (a `FS,M  
struct   ref < T &> 85D^@{  
  { f<89$/w  
typedef T & reference; k(EMp1[:nN  
} ; ] *-;' *  
Kej|1g1f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: s=N#CE  
.Z=Ce!  
template < typename T > yW\XNX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *KK[(o}^J-  
  { v**z$5x9  
  return l(t) = r(t); BWUt{,?KU  
} hr$Sa  
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。 x _==Ss  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9?;@*x  
JI"/N`-?;b  
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 [ $l"-*s4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: yGiP[d|tRc  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pe()f/Jx(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hH%,!tSx  
最后的布局是: yo'9x s  
                Add X9fNGM1  
              /   \ u7;`4P:o@  
            Divide   5 ~G>jw"r  
            /   \ 4'SaEsA~  
          _1     3 *hVb5CS  
似乎一切都解决了?不。 i&`!|X-=R  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 P:sAqvH6  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 akT|Y4KxD  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: z%V*K  
#{!O,`qD  
template < typename Right > 4`nqAX~'f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v&fGCD\R  
Right & rt) const ?g2zmI!U  
  { Kax#OYLpg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (w+%=z"M  
} JO2xT#V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E0QPE5_  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 !!FR[NK  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 k6@b|  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 flG=9~qcGQ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 A 4j<\xL  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? M>T[!*nTj  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: .Gh%p`<  
uPkb, :6~Z  
template < class Action > b,dr+RB  
class picker : public Action w NH9WG  
  { LM:)j:gS6  
public : c3] C:t+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %M9;I  
  // all the operator overloaded HA!t$[_Ve  
} ; ==N` !+  
:uo[&&c  
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。 , /&Z3e  
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: MiJ6n[iv  
?Ko|dmX  
template < typename Right > ^ av6HFQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p<KIF>rf|  
  { -`7$Qu 2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zDDK  
} R \5Vq$Q  
_A 2Lv]vfV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > QR"bYQ  
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。 !v9lk9SV  
',ZF5T5z@  
template < typename T >   struct picker_maker ~c* UAowS  
  { /^:2<y8Ha  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ma6W@S  
} ; X |b2c+I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ES}. xZ#~  
  { NZk&JND  
typedef picker < T > result; m'x;,xfY&F  
} ; Es.nHN^]%K  
GK?4@<fY  
下面总的结构就有了: B +Aj*\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。 8>NwCjN  
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。 c?K~/bx.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Hi7y(h?wj  
至此链式操作完美实现。 lb~E0U`\E`  
oNM?y:O  
cin2>3Z$  
七. 问题3 K2rzhHfb  
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。 n ~,t QV  
g97]Y1g  
template < typename T1, typename T2 > f:woP7FP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i ]o"_=C  
  { WVX`<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _xrwu;o0}  
} R7?29?$7  
>w|*ei:@S  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Dl C@fZD  
n~g LPHY  
template < typename T1, typename T2 > WE6\dhJ<  
struct result_2 7:Zt uc]  
  { PJLR<9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p &(OZJT  
} ; qOy=O [+9  
B_^]C9C|  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? md bp8,O  
这个差事就留给了holder自己。 SO{p;g  
    jQh^WmN  
_P7tnXww  
template < int Order > CN&  
class holder; Bh]!WMAw.  
template <> izZ=d5+K  
class holder < 1 > }< 5F  
  { r"{<%e  
public : ~DF:lqwWP  
template < typename T > 1(#;&:$`i  
  struct result_1 ?1I GYyu!  
  { V@vU"  
  typedef T & result; r[txlQI9  
} ; !>$4]FkV  
template < typename T1, typename T2 > 4QHS{tj  
  struct result_2 /JJw 6[ N  
  { _5Bcwa/  
  typedef T1 & result; g);^NAA  
} ; "3CJUr:Q  
template < typename T > Wp0 Dq(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iw9Q18:I}  
  { SA"p\}"  
  return (T & )r; MCTsi:V>+  
} P9Q~r<7n  
template < typename T1, typename T2 > J([s5:.[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hT g<*  
  { Me5{_n  
  return (T1 & )r1; R`8@@ }  
} u{<"NR h  
} ; <O<LYN+(  
c}Z6V1]QP  
template <> YIRZ+H<Q  
class holder < 2 > xw5d|20b  
  { K5>p89mZ  
public : g=L]S-e  
template < typename T > /phX'xp  
  struct result_1 - YqYcer  
  { op2Of<{h  
  typedef T & result; df}r% i  
} ; 1Na@|yY  
template < typename T1, typename T2 > S[3iA~)Z-  
  struct result_2 `4?~nbz  
  { CqMhk  
  typedef T2 & result; 3f.b\4 U  
} ; *D}0 [|O  
template < typename T > <*ZJaBwWU~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `3H4Ajzcc  
  { C@ZK~Y_g  
  return (T & )r; {6;9b-a]  
} SvM6iZ]  
template < typename T1, typename T2 > 2,2Z`X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8I20*#  
  { rEhX/(n#  
  return (T2 & )r2; {R<Ea @LV+  
} - Xu.1S  
} ; )~4II.`%^  
K%<j=c  
)UgX3+@  
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> >。 `pf4X/Py  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $E<Esf$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FuG4F  
<U5wB]]  
return l(i, j) = r(i, j); Va,<3z%O<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ac2(O6  
Q?ahr~qo  
  return ( int & )i; k Iw`P[  
  return ( int & )j; v 8T$ &-HJ  
最后执行i = j; 0nn okN^  
可见,参数被正确的选择了。 K 8n4oz#z  
hT$~ygQ  
Y$N)^=7  
`p;eIt  
p.ANVA@:  
八. 中期总结 P 71(  
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: *Do/+[Ae  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?88[|;b3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~$' \L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,NnhHb2\  
vS\%3A4^+5  
56^ +;^f^`  
 tz#gClo  
F'g Vzf  
o7mZzzP  
九. 简化 ^~{$wVGa  
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。 V .os  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (P&4d~) 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: `_b`kzJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [: xiZ  
  +-*/&|^等 %6AW7q t  
2. 返回引用。 QO"oEgB`+Z  
  =,各种复合赋值等  O+%WR  
3. 返回固定类型。 MCU_Z[N#10  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j p $Z]  
4. 原样返回。 TKk-;Y=N  
  operator, Bo<>e~6P  
5. 返回解引用的类型。 2o>)7^9|#<  
  operator*(单目) >^Se'SE]  
6. 返回地址。 YF+n b.0.  
  operator&(单目) D;UV&.$'v  
7. 下表访问返回类型。 ,K:ll4{b  
  operator[] :4^\3~i1X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2e$w?W0^  
  operator<<和operator>> )DYI .  
GTHkY*  
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。 p7:{^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _EF&A-kX|u  
p{PE@KO:  
template < typename Left > upeU52@\  
struct value_return aR,}W\6M  
  { /r12h|  
template < typename T > $T :un.TM  
  struct result_1 Rq[ M29  
  { q~o,WZG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Q5%#^ZdsTd  
} ; >DPB!XA3  
Hcc"b0>}{  
template < typename T1, typename T2 > E~LT b) !  
  struct result_2 - Ij&  
  { )[1)$-Ru  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; WD'#5]#Y  
} ; 7Sz?S_N/j  
} ; <cA/<3k)  
QXF aAb=(7  
K-&V,MI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \^#~@9  
 :ujCr.  
下面我们来剥离functor中的operator() &YDK (&>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #z1H8CFL"  
XJ2^MF2BU  
return l(t) op r(t) v=('{/^~>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >J u]2++lx  
return op l(t) N41R  
return op l(t1, t2) OLI$1d_  
return l(t) op [b:e:P 2  
return l(t1, t2) op +nQw?'9Z  
return l(t)[r(t)] WW~+?g5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  r[?1  
b,KcBQ.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 8BvonY t=8  
单目: return f(l(t), r(t)); -gQCn>"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Zs<KZGn-B  
双目: return f(l(t)); f@co<iA  
return f(l(t1, t2)); f-n z{U  
下面就是f的实现,以operator/为例 |pa$*/!NT  
_{jjgQJ5  
struct meta_divide k? Xc  
  { S.!UPkWH  
template < typename T1, typename T2 > pu,?<@0YK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "*O4GPj  
  { >[6{LAe~hp  
  return t1 / t2; CkswJ:z)sc  
} ~H6r.:]  
} ; ; O<9|?  
kF>o.uSV  
这个工作可以让宏来做: I}2P>)K  
Y?534l)j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fg#x7v4O  
template < typename T1, typename T2 > \ CIVnCy z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9_sA&2P{uV  
以后可以直接用 HHjt/gc}`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) sdCvG R e  
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 y$<Vha  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) %6--}bY^  
9C t`  
;+1RU v  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 jgS%1/&  
o->\vlbD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pWu LfX  
class unary_op : public Rettype ,7XtH>2s  
  { >MJg ,  
    Left l; ^s.V;R  
public : |y<),j6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,#W  
h d~$WV0#  
template < typename T > q.2(OP>(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $BmmNn#  
      { 0q\7C[R_  
      return FuncType::execute(l(t)); %<8nF5  
    } a(]`F(L  
#"fJa:IYG7  
    template < typename T1, typename T2 > g]UBZ33y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *)]"27^  
      { Il.Ed-&62  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V#ev-\k}@  
    } .}')f;jH5<  
} ; b%f[p/no  
R_sC! -  
-yDs< Xl  
同样还可以申明一个binary_op %7`f{|.  
D}3XFuZs_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xyr+_k-x&q  
class binary_op : public Rettype  g/UaYCjM  
  { FI8Oz,  
    Left l; U=sh[W  
Right r; I &*_,d  
public :  QH]M   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *b}>cn)<v  
=OJ;0 /$6  
template < typename T > j\RpO'+}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a'\By?V]  
      { vhr+g 'tf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yz+, gLY  
    } t"j|nz{m  
,~zj=F  
    template < typename T1, typename T2 > o  A* G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /W#O +  
      { x r(|*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); URcR  
    } \F,DA"K_  
} ; KRsAv^']  
M^rM-{?<  
uQLlA&I"  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 vAP{;Q0 i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 U3vEdw<lV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5=?i;P  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 0@1:M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wN37zPnV~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 TPO1 GF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !a1i Un9  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) _baYn`tFw-  
下面是修改过的unary_op M/V(5IoP (  
2^exL h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Q"a2.9Eo  
class unary_op dw@E)  
  { e{G_GycH  
Left l; .&,[,  
  go)p%}s  
public : ?BCy J  
Q F-)^`N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w#PZu+  
[UPNd!sy  
template < typename T > +I|8Q|^SD  
  struct result_1 ](r ^.k,R  
  { /L) 9tt.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Zcd7*EBdx  
} ; "2n;3ByR  
J;~|p h  
template < typename T1, typename T2 > ` DCU>bt&R  
  struct result_2 _=`x])mM  
  { Pw}_[[>$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9rj('F & 1  
} ; 5S/>l_od$2  
vrcE]5(:s  
template < typename T1, typename T2 > |uha 38~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zi!#\ s^  
  { l[n@/%2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e&J3N  
} HY;oy(  
(:?&G9k "  
template < typename T > , p0KLU\-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \ZnN D1A  
  { Md9l+[@  
  return OpClass::execute(lt(t)); NXgRNca  
} OAok  
QaMDGD  
} ; (L#%!bd  
sMi{"`37  
G*\sdBW!k  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 1)U} i ^  
好啦,现在才真正完美了。 ^@_).:oX7  
现在在picker里面就可以这么添加了: )1_(>|@oi  
,+-?Zv 2  
template < typename Right > XV2=8#R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1p CkWe  
  { _W9&J&l0so  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p37|zX  
} v' 0!=r  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 3i(Jon/p  
~PYFYjHC  
[2H[5<tH  
G^KC&  
=jUnM> 23  
十. bind 6^ik|k|  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *tG11gR,&  
先来分析一下一段例子 ?>)yKa#U  
#NJ<[Gew  
c!~T2t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `e*61k5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I7bi@t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V2QW\2@$  
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。 .D3`'K3t{[  
我们来写个简单的。 BK*UR+,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \>;%Ji  
对于函数对象类的版本: S~|tfJpL  
gUb "3g0  
template < typename Func > ~ a >S#S  
struct functor_trait 2$DSBQEx  
  { I}ndRDz[  
typedef typename Func::result_type result_type; uH] m]t  
} ; .)0gz!Z  
对于无参数函数的版本: r"[L0Cbb  
K /ZHJkJ7  
template < typename Ret > 'v+96b/;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P|v ?  
  { `=v@i9cTZ  
typedef Ret result_type; @aUZ#,(<  
} ; Hq-v@@0 *  
对于单参数函数的版本: p Mh++H]"  
`{WCrw6)  
template < typename Ret, typename V1 > R{ 4u|A?9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {~"Em'}J  
  { W7T" d4  
typedef Ret result_type; P8u"T!G  
} ; vS2(Q0+TZi  
对于双参数函数的版本: pdy+h{]3  
%27G2^1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?Cc$]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #-A5Z;TD.  
  { DSTx#*  
typedef Ret result_type; 78gob&p?  
} ; 6eOxF8  
等等。。。 i'9e K O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |})rt5|f1!  
%"{?[!C ?  
template < typename Func > KM EXT$p  
struct func_return J ( =4  
  { i /C'0  
template < typename T > :> x:(K  
  struct result_1 MR[N6E6Mg  
  { T<_+3kw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;\1b{-' l  
} ; ~y`Pwj  
t<8z08  
template < typename T1, typename T2 > Cnk#Ioz  
  struct result_2 &#$2;-q8+  
  { \gjl^# ;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _8Pmv$   
} ; zv&ePq\#  
} ; Bc5YW-QD  
e3G7K8  
6Uch 0xha!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5Gc_LI&v7  
&`-_)~5]  
template < typename Func, typename aPicker > Ug%<b  
class binder_1 4,o %e,z  
  { ?]759,Q3L  
Func fn; q|?`Gsr  
aPicker pk; ^f!Zr  
public : V}j %gy`  
,M| QN*  
template < typename T > J{a Q1)  
  struct result_1 cu) @P0I  
  { `8.1&fBr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ))8Emk^Q{  
} ; Pm;x]Aj  
MHC.k=  
template < typename T1, typename T2 > 9;}L{yve  
  struct result_2 d<e+__ 2  
  { @2)t#~Wc4h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b\<lNE!L  
} ; qiF@7i  
3RBpbTNWp  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ZJiuj!  
*C[4 (DmB  
template < typename T > l"2^S6vU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {o Q(<&Aw  
  { Uqb]e?@  
  return fn(pk(t)); T)$ 6H}[c  
} ~N)( ^ 4  
template < typename T1, typename T2 > a>-}\GXTA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s{x*~M$vt  
  { ,I 9][_  
  return fn(pk(t1, t2)); xMO[3 D&D  
}  r{; VTQ  
} ; ze#rYNvo/  
)&b}^1  
(:</R$I  
一目了然不是么? E7d~#  
最后实现bind y\r^\ S9%  
B;Q`vKY  
e _SoM!;  
template < typename Func, typename aPicker > F)[XIY&2/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (6b?ir~  
  { E< io^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ntA[[OIFO  
} rw40<SS"Z  
k'WS"<-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 PU]7c2.y  
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。 {Oc?C:aI=  
sp=7Kh?|>  
十一. phoenix @M1yBN  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X-*KQ+ ?  
Kd AR)EU>  
for_each(v.begin(), v.end(), ArEH%e  
( IxK 3,@d  
do_ eE#81]'6a  
[ $w";*">:0  
  cout << _1 <<   " , " O|^6UH  
] wHo#%Y,Nmi  
.while_( -- _1), it/C y\f  
cout << var( " \n " ) P@! Q1pr  
) OW[/%U>  
); U:etcnb4w>  
)M|O;~q  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: y<'2BTf  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor N~Sue  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~PH1|h6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: m\}\RnZu  
O)=73e\  
Hjo:;s  
template < typename Cond, typename Actor > ] fwTi(4y  
class do_while Js^r]=\F'  
  { q)z1</B-  
Cond cd; 6"rFfdns  
Actor act; wZ\e3H z  
public : )n3bi QL_  
template < typename T > nHhD<a!  
  struct result_1 Is*0?9qU  
  { 46.q a nh  
  typedef int result_type; CB{k;H  
} ; ,uqbS  
7:R{~|R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |]2eGrGj4  
ke;*uS  
template < typename T > S#%JSQo:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WSpg(\Cs  
  { XR=c 8f  
  do {]/Jk07  
    { GO:1 Z?^  
  act(t); \SHD  
  } .o,51dn+ s  
  while (cd(t)); o"+ &^  
  return   0 ; GWkJ/EX  
} {/|8g(  
} ; EuimZW\V  
<J_,9&\J  
kvO`]>#;$?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'm p{O  
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。 !^"!fuoNC  
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。 ;(iUY/ h[h  
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。 2O)Kn q  
下面就是产生这个functor的类: cI4qgV  
IkXKt8`YVA  
}zfLm` vJ  
template < typename Actor > p~zTRnm  
class do_while_actor "j@IRuH  
  { |9i/)LRXe  
Actor act; 3b[[2x_UU  
public : Er+3S@sfq,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /*p?UW<*4  
kKk |@  
template < typename Cond > 17[t_T&Ak9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G|Yp <W%o  
} ; _R<V8g1f  
D!E 9@*Lf  
>p#d;wK4_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =`.5b:e  
最后,是那个do_ L"vG:Mq@D  
kE(-vE9  
j]F3[gpc  
class do_while_invoker mM^8YL  
  { uM!r|X)8  
public : H=SMDj)s+  
template < typename Actor > {^O/MMB\\%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g8qAJ4  
  { 7)It1i-  
  return do_while_actor < Actor > (act); hE`%1j2(  
} m_ONsZHy  
} do_; `YU:kj<6  
K.L+; nQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? UU~;B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f7AJSHe  
最后来说说怎么处理break和continue iW%0pLn  
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。 l{SPV8[i  
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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