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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kT t;3Ia  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 aj85vON1`  
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, @;!s"!~sv  
_py%L+&{  
43^%f-J 5  
);'8*e'  
  class filler C A VqjT7  
  { fE8/tx](  
public : iZ yhj%#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} LcI,Dy|P  
} ; -$!`8[fM  
ayTEQS  
"z8L}IC!e5  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: POdk0CuX  
HeCQF=R  
B0T[[%~3M  
=0cyGo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -y;SR+  
3XjM@D  
hlWTsi4N  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >LRt,.hy6  
:)_Ap{9J  
X!Xl  
2&S*> (  
二. 战前分析 n(\5Z&  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 X!KjRP\\  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 iqW T<WY  
l:5x*QSX  
*"2TT})   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l_Mi'}j  
  /* --------------------------------------------- */ .gh3"  
vector < int *> vp( 10 ); L}7c{6!F7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -SnP+X!  
/* --------------------------------------------- */ n.Iu|,?q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); icLf; @  
/* --------------------------------------------- */ ^NKB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *_ {w0U)  
  /* --------------------------------------------- */ tG+ E'OP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )o-rg  
/* --------------------------------------------- */ HdQd =q(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R s_bM@  
`VM@-;@w  
481J=8H  
q{?Po;\D  
看了之后,我们可以思考一些问题: }@>=,A4Y  
1._1, _2是什么? 7vax[,a I  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 t`1E4$Bb\  
2._1 = 1是在做什么? C%}}~Y  
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。 u|t<f`ze  
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。 F$T@OT6  
yu"enA  
ZbD_AP  
三. 动工 tEhYQZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ppH5>Y 6c  
8(J&_7u  
\x\_I1|  
 *(5y;1KU  
template < typename T > p}_n :a  
class assignment ~Q}JC3f>  
  { "$#X[ .  
T value; ]c%yib  
public : })f4`$qf  
assignment( const T & v) : value(v) {} B/u0^!  
template < typename T2 > JFf*v6:,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @5jJoy(mX@  
} ; AdMA|!|:hc  
\} [{q  
jp?;8rS3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *<Yn  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /<,LM8n  
mv_N ns  
,*ZdM w!  
#/!fLU@  
  class holder <J" 7ufHSQ  
  { XG2&_u&  
public : SUwSZ@l^|  
template < typename T > (:v|(Gn/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Qvo(2(  
  { BBnW0vAZ*  
  return assignment < T > (t); =g| e- XC  
} zG)XB*c  
} ; j}}:&>;  
*[K\_F?^h  
Ct2m l  
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: 8G@Ie  
?\[2Po]n  
  static holder _1; O/b~TVA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g$+u;ER5  
?`T< sk8c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +iKs)s_~  
而不用手动写一个函数对象。 k=">2!O/  
v|r\kr k  
P6q`i<  
I!'PvIyO  
四. 问题分析 R(_UR)G0 @  
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。 <Th) &  
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。 {v{qPYNyh  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "f/91gIzm'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }@Rq'VPZd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n/*BK;  
,9jq @_  
五. 问题1:一致性 sDNV_} h  
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?| *j9{+yO{ZE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .<ux Z  
=D88jkQe"  
struct holder /HCd52  
  { []B9Me  
  // 1HOYp*{#wP  
  template < typename T > : V16bRpjL  
T &   operator ()( const T & r) const zzmZ`Ya  
  { EAiE@r>4  
  return (T & )r; sbnNk(XINQ  
} l-|hvv5g  
} ; M-> /vi  
={_.}   
这样的话assignment也必须相应改动: #m 2Ss  
$v|/*1S  
template < typename Left, typename Right > 7)iB6RB K  
class assignment *6uZ"4rb.  
  { R7axm<PR=  
Left l; =fA* b  
Right r; ?M2#fD]e  
public : !&4<"wQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "XQj ~L  
template < typename T2 > K5X,J/n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O7r<6(q(  
} ; 9[.vtk\iyH  
a3}#lY):  
同时,holder的operator=也需要改动: F<SCW+>z2a  
ma4Pmk  
template < typename T > [Y@?l]&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5:[<pY!s#  
  { ^@W98_bd;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *5KV DOd  
} }Ej^M~Vv  
8Q $fXB  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ="%nW3e@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mDJF5I  
0XwDk$l<  
return l(rhs) = r; N^i<A2'6S;  
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。 }~gBnq_DDU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S0X %IG  
E+XpgR5  
template < typename Tp > 8)I,WWj  
class constant_t UuDT=_1Sh  
  { Bl,rvk2  
  const Tp t; B I9~% dm  
public : 77y_?di^I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SCbN(OBN!  
template < typename T > @  s  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h4@v. GI  
  { CE :x;!}cd  
  return t; WH`E=p^x4  
} pUs:r0B  
} ; {a>a?fVU  
v=n'#:k  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H8^U!"~E  
下面就可以修改holder的operator=了 (W*~3/@D  
{\tHS+]  
template < typename T > ^A9D;e6!-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const K(*QhKX  
  { %EC{O@EAk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R <kh3T  
} z'cK,psq(  
I'"b3]DXG  
同时也要修改assignment的operator() ]-  
S@Rw+#QE  
template < typename T2 > -w8c;5X  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \5g7_3,3W  
现在代码看起来就很一致了。 %;5AF8#c  
7MX nt5qUh  
六. 问题2:链式操作 AiUICf?{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 e_Cns&  
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。 HS1Gy/6'  
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。 ;Od;q]G7L  
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。 ?QzA;8H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z#8O)GK  
Y yI4T/0s_  
template < typename T > 1$cX` D`  
struct result_1 [8Zq 1tU;G  
  { lWYZAF>?Ym  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %lL^[`AR  
} ; 7|~j=,HU+Z  
FcR(uv<  
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: PFP/Pe Ng;  
FScE3~R  
template < typename T > TF)OBN~/  
struct   ref WM8 Ce0E  
  { x)'4u6;d  
typedef T & reference; _ZgIm3p0A  
} ; SG6@Rn*^  
template < typename T > ! E\xn^  
struct   ref < T &> KH4 5A'o  
  { #N`~. 96  
typedef T & reference; |T53m;D  
} ; 6#NptXB  
{fsU(Jj\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5w:   
j(j o8  
template < typename T > "^A4!.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [qhQj\cK  
  { +J`EBoIo  
  return l(t) = r(t); \ Y[  
}  Lb# e  
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。 #&+0hS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {Mt4QA5iZ  
x Bn+-V  
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 Qz*!jwg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rDNz<{evj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 A?{ X5` y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _*b1]<  
最后的布局是: g(d9=xq@k  
                Add :r^c_Ui  
              /   \ =*Z=My}3~  
            Divide   5 WBS~e  
            /   \ yRQR@  
          _1     3 PZn[Yb:  
似乎一切都解决了?不。 r81YL  
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。 d/>owCwQ  
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。 = ;sEi:HC  
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: (;1FhIi&  
`I$'Lp#5  
template < typename Right > =3rPE"@,[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const oiP8~  
Right & rt) const \I r&&%  
  { y~)rZ-eSB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Eq>3|(UT  
} w_30g6tA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]w!gv /;  
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。 ,fS}c pV  
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。 @WIcH:_w-  
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。 (eS/Q%ZGK  
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。 KjR^6v  
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? FYIzMp.4  
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: v,t&t9}/  
>t2E034_  
template < class Action > R["2kEF  
class picker : public Action 5m,{?M`  
  { J[ 9yQ  
public : 2mS3gk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} e %VJ:Dj  
  // all the operator overloaded <1tFwC|4BJ  
} ; *hI  
\Q.Qos  
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。 HJpkR<h  
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: ZM oV!lu  
~.qzQ_O/  
template < typename Right > H"PnX-fGN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b-e3i;T!}~  
  { 1(C3;qlVD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  V"n0"\k,  
} Skgvnmk[U  
41luFtE9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M7"I]$|\  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 V>}@--$c-r  
]PVPt,c  
template < typename T >   struct picker_maker f$a%&X6"-  
  { @-dM'R6C  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *ayn<Vlh`^  
} ; mQt';|X@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %1ofu,%  
  { 6x KbK1W  
typedef picker < T > result; }>vf(9sF`  
} ; et";*EZJX  
'| Enc"U  
下面总的结构就有了: <VD^f  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?qr-t+  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 XWvT(+J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c-z 2[a8  
至此链式操作完美实现。 -L>\58`  
|B&KT  
G5W6P7-<X  
七. 问题3 G1MuH%4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Z&W|O>QTl  
mIVnc`3s  
template < typename T1, typename T2 > P<b.;Oz__-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )'8DK$.  
  { |fdr\t#'~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fII;t-(x  
} t ?8 ?Ok  
,eq[X\B>  
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: }IvJIr  
;\7TQ9z  
template < typename T1, typename T2 > )&di c6r  
struct result_2 zI/)#^SQ  
  { /G$8j$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J<x?bIetj  
} ; %&KJtKe  
"?_adot5v  
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? ? lC. Pq  
这个差事就留给了holder自己。 XQ.czj  
    $Gb] K{e  
WTPp/Nq'  
template < int Order > GSg|Gz""J0  
class holder; /0QGU4=  
template <> Z;shFMu  
class holder < 1 > <>GWSW  
  { 6GCwc1g  
public : xN wKTIK$  
template < typename T > R? Y#>K  
  struct result_1 IdTeue  
  { 4kGA`XhS*  
  typedef T & result; a,o)i8G9R<  
} ; nd 'K4q  
template < typename T1, typename T2 > U#G[#sd> K  
  struct result_2 A0.) =q  
  { 2UY0:y  e  
  typedef T1 & result; D+{h@^C9Z  
} ; ! *\)7D  
template < typename T > 0gPz|v>z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ggy_ Ctu  
  { (gBP`*2  
  return (T & )r; ]Po9a4w#  
} b Jt397  
template < typename T1, typename T2 > !cnunLc`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RWmQP%A}aw  
  { )#[?pYd  
  return (T1 & )r1; E> Ukxi1  
} )t={+^Xe  
} ; KL]K< A  
jLC,<V*  
template <> P<GY"W+r R  
class holder < 2 > TF 6_4t6  
  { Hno@  
public : 7uJy<O  
template < typename T > kXS_:f;M  
  struct result_1 lZCvH1&"  
  { ,p\^n`A32  
  typedef T & result; Z!=/[,b  
} ; dT8m$}h9  
template < typename T1, typename T2 > M= !Fb  
  struct result_2 Mt)~:V+:  
  { 8'J> @ uW  
  typedef T2 & result; Wq 7 c/ |  
} ;  g#~jF  
template < typename T > rb%P30qc4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9)l-5o: D  
  {  X>OO4SV  
  return (T & )r; Acr\2!))  
} x<60=f[O2R  
template < typename T1, typename T2 > r/=v;4.W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !q~s-~d^  
  { <uNBsYMuC  
  return (T2 & )r2; =]E(iR_&  
} I=l() ET=  
} ; g[Ah> 5  
/s& xI  
YIb5jK `  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 L~A"%T,/h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T[>h6d  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,GXwi|Y  
&H,5f#  
return l(i, j) = r(i, j); ;k^wn)JE$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7a0ZI  
`kIzT!HX  
  return ( int & )i; G_zJuE$V  
  return ( int & )j; aKS 2p3   
最后执行i = j; `;WiTE)&)  
可见,参数被正确的选择了。 Z `O.JE  
/%}+FMj  
0trVmWQ8  
w=d#y )1  
8lI#D)}  
八. 中期总结 mk_cub@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 7{f&L '  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r~F T,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Qi2yaEB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Xtbuy/8"1  
qu BTRW9  
G40,KCa  
NUiZ!&  
n )YNt  
eS fT +UL  
九. 简化 C$ oY,A,  
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。 @Ek''a$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m9ts&b+TE  
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: F6h3M~uR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K+Q81<X~  
  +-*/&|^等 UBqA[9  
2. 返回引用。 hLGUkG?6G  
  =,各种复合赋值等 ]B=B@UO@.  
3. 返回固定类型。 <(`dU&&%"}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sp0& " &5  
4. 原样返回。 G& cm5  
  operator, G U~?S'{  
5. 返回解引用的类型。 @!fy24R]D  
  operator*(单目) 0#F3@/1h  
6. 返回地址。 ][S<M24]Q  
  operator&(单目) LgRx\*[C*  
7. 下表访问返回类型。 "5%G [MB  
  operator[] ^ $Q',  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <F+S}!q  
  operator<<和operator>> mfFC@~|g  
%75|+((fC  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 znhe]&Fw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ma@ws,H  
<M nzR  
template < typename Left > " jn@S-  
struct value_return 7oA$aJQ  
  { "UKX~}8T  
template < typename T > n|lXBCY7K  
  struct result_1 8Fx~i#FT  
  { FMhwk"4L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6:>4}WOP  
} ; T[U&Y`3g  
??=CAU%\  
template < typename T1, typename T2 > /ivt8Uiw  
  struct result_2 ,,mkB6;  
  { O^G/(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W*;~(hDz  
} ; 'IP'g,o++  
} ; NZ9=hI;iM  
;j=/2vU~@  
'@2pOq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5[`!\vCiZ  
\6)l(b;  
下面我们来剥离functor中的operator() 5fv eQI~!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g[*+R9'  
w;0NtV|  
return l(t) op r(t) o4o&}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %\\l/{`eW  
return op l(t) E}c(4RY  
return op l(t1, t2) l*HONl&j  
return l(t) op +`kfcA#pi  
return l(t1, t2) op {5 -4^|!  
return l(t)[r(t)] X3(:)zUL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ()JM161  
DF%\ 1C>  
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: * gr{{c  
单目: return f(l(t), r(t)); ?;,s=2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @YdS_W  
双目: return f(l(t)); 3m#v|52oj  
return f(l(t1, t2)); Z66akr  
下面就是f的实现,以operator/为例 r1EccY  
gR.zL>=_5e  
struct meta_divide '?E^\\"*  
  { go m< V?$  
template < typename T1, typename T2 > Mr<2I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) x%B^hH;W  
  { jU)r~QhN  
  return t1 / t2; qW6a|s0}  
} 9@./=5N~3  
} ; HC*=E.J  
Kpz>si?CL  
这个工作可以让宏来做: ;TF(opW:  
Bt[`p\p@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z!)_'A  
template < typename T1, typename T2 > \ 3qiE#+dC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; a-4'jT:  
以后可以直接用 _xI'p6C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qw&Wfk\}  
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 {CR~G2Z  
(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。。。) BZQ98"Fz*  
`/f9 mn  
C 6Bh[: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 2uZ <q?=  
:1q+[T/ @  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A1{P"p!  
class unary_op : public Rettype -_ .f&l8  
  { bRJYw6oA<  
    Left l; GbwcbfH  
public : ^6#FqK+{u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S9 <J \`FG  
)W:`Q&/G  
template < typename T > YM 0f_G=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I$\dT1m$  
      { Ljq/f& c  
      return FuncType::execute(l(t)); $@FD01h.t3  
    } jRm:9`.Q  
]NNLr;p  
    template < typename T1, typename T2 > pM@|P,w {  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |]RV[S3v  
      { Y]{<IF:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v{i'o4  
    } !(*mcYA*W  
} ; gq*- v:P>  
zPe4WE|  
R/waWz\D  
同样还可以申明一个binary_op %'kaNpBz  
v$K`C;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'v* =}k  
class binary_op : public Rettype Vg#s  
  { ^5qX+!3r{  
    Left l; ; @ h{-@  
Right r; -?!|W-}@G=  
public : "L1cHP~d  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sD1L P  
;y%lOYm  
template < typename T > F_/]9tz?;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z 7t0=U  
      { mAhtC*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7fLLV2  
    } C.C)&&|X  
gd]vrW'wj  
    template < typename T1, typename T2 > 2*vOo^f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VjtI1I  
      { }IC$Du#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C (vi ns  
    } A-~#ydv  
} ; : &mYz(1q  
wp-5B= #:{  
[3nhf<O  
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 S5@/;T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9qIUBHe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  $Tfq9  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ZwAX+0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yHurt>8b[  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 y<m{eDV7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S6B(g_D|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) k;3Bv 6  
下面是修改过的unary_op GfUIF]X  
&32qv` V_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;DL|%-%;$r  
class unary_op b,Ed}Ir  
  { /R^HRzTO  
Left l; ! W$ u~z  
  l$z[Vh^UU<  
public : Ms<^_\iPN  
7I/Sfmqy"O  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -g]/Ko]2@$  
1.o-2:]E  
template < typename T > s{NEP/QQJ  
  struct result_1 p)f OAr  
  { >@[`,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U`,&Q ]  
} ; 'd]9u9u  
4\pi<#X  
template < typename T1, typename T2 > uTpKT7t  
  struct result_2 79~,KFct  
  { I}p uN!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yv 9~  
} ; d0>V^cB'?  
~=Z&l  
template < typename T1, typename T2 > n4 KiC!*i0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -WB? hmx  
  { G&0&*mp  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LXVm0IOFF  
} gT<E4$I69  
M/5/Tp  
template < typename T > owCQ71Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aP!a?xq  
  { f?dNTfQ3mi  
  return OpClass::execute(lt(t)); ":"QsS#*"#  
} @?!/Pl49R  
#~Lh#@h  
} ; rnIv|q6@  
<.HHV91  
kN`[Q$B  
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 0(Vbji  
好啦,现在才真正完美了。 j$Vv'on  
现在在picker里面就可以这么添加了: {v+i!a'+  
&s"&rFFO[  
template < typename Right > 3Ym5SrKK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E(4ti]'4  
  { jHT4I>\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YUF!Y9!  
} R 9o:{U]  
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。 :u'X ~ID[  
DGC -`z  
Eg3rbqM- 8  
YZ7rs] A  
5u:+hB  
十. bind r4gkSwy  
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。 5dMIv<#T`  
先来分析一下一段例子 C N"V w  
Vt5%A}.VQ  
w(J-[t118  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @!Il!+^3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 teUCK(;23  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ar'}#6  
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。 H+F?)VX}oA  
我们来写个简单的。 1HN_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: DOkEWqM!  
对于函数对象类的版本: }1`Rq?@J  
=oluw|TCe7  
template < typename Func >  )"&-vg<  
struct functor_trait ?p. dc ~tZ  
  { .'lc[iI9)d  
typedef typename Func::result_type result_type; p[0Ws460  
} ; XU2 HWa  
对于无参数函数的版本: =P'=P0G  
!}"npUgE  
template < typename Ret > ]b'K BAMy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iEr|?,  
  { ;G0~f9  
typedef Ret result_type; 5BS-q"  
} ; <.l5>mgkCw  
对于单参数函数的版本: Y3-Tg~/~W  
 .#zx[Io  
template < typename Ret, typename V1 > mZ/?uPIa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,'Y*e[  
  { N,(@k[uta  
typedef Ret result_type; vn .wM  
} ; !H~!i.m'-  
对于双参数函数的版本: u7^Z7; J  
(8GJLs 8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D?}LKs[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;p BXAl  
  { XC?H  
typedef Ret result_type; h"l{cDk  
} ; J%aW^+O  
等等。。。 '&?47+W  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E-X-LR{CC  
\Wt&z,  
template < typename Func > F` J(+  
struct func_return x4*8q/G=D  
  { S?r:=GS  
template < typename T > ]}ff*W  
  struct result_1 b=F"  
  { A!Ng@r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `*KS` z?  
} ; >6 :slNM#  
bLCrh(<  
template < typename T1, typename T2 > &VR<'^>  
  struct result_2 J0@m Ol  
  { bTA<AoW9="  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I4m)5G?O2  
} ; ] X%bU*4  
} ; ;y=w :r\A  
/iy2j8: z  
VY=~cVkzS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E4}MvV=  
@F=ZGmq  
template < typename Func, typename aPicker > ;NRm ,  
class binder_1 t^8#~o!%  
  { L nw+o}  
Func fn; LMsbTF@E  
aPicker pk; A"vI6ud>  
public : - CM;sXq  
\M:,Vg  
template < typename T > x~Se-#$  
  struct result_1 & Radpb2p6  
  { FE M_7M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QHP^1W`  
} ; gJs~kQU  
i;6\tK"!  
template < typename T1, typename T2 > pRMM1&H  
  struct result_2 =\CbX  
  { +8Peh9"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0AR4/5.  
} ; S _ nTp)  
[0/?(i|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ; wW6x  
MAJvjgd ..  
template < typename T > eZ}FKg%2[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fQOaTsyA  
  { %6Hn1'7+v  
  return fn(pk(t)); JC>}(yQA  
} 1;? L:A  
template < typename T1, typename T2 > 'v6Rd )E\z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `+"QhQ4 w  
  { KO{}+~,.6  
  return fn(pk(t1, t2)); Kz$Ijj  
} +Tq _n@  
} ; ip1jY!   
bpUN8BI[T  
;pAkdX&b  
一目了然不是么? ^$?8!WE  
最后实现bind lD/+LyTa  
QXXcJc~  
c^Wm~"r  
template < typename Func, typename aPicker > FAPgXmFzx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .rxc"fR4_  
  { >x!N@G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (&njZdcb*  
} ;GH(A=}/Y  
fF-V=Zf5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :^l*_v{  
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。 2$T~(tem  
R L)'m  
十一. phoenix ) }?dYk  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !my5-f>{(  
9]AKNQq m  
for_each(v.begin(), v.end(), Ir0er~f+z  
( ^e&,<+qY  
do_ s-8>AW ep  
[ >vP^l {SD  
  cout << _1 <<   " , " ?hfos Bn&[  
] T}u'  
.while_( -- _1), rWbL_1Eq  
cout << var( " \n " ) ?I7H ):  
) 3FX` dZ  
); N>]u;HjH  
q!O~*   
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: V!ajD!00  
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 (MxLw:AV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9wtl|s%A %  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y~Jq!  
$f)Y !<bC  
\u)s Zh  
template < typename Cond, typename Actor > ` -w;=_Bm  
class do_while 8, B9y D  
  { Nc;7KMOIA  
Cond cd; F." L{g  
Actor act; $&a`zffG  
public : 9k$uo_i'  
template < typename T > 0K#dWc}"a  
  struct result_1 iqOd]H]v  
  { CdEJ/G:  
  typedef int result_type; B<0lif|  
} ; [2&Fnmjk}X  
]+@b=J2b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lJU[9)Q_  
%/sf#8^m  
template < typename T > ryPz?Aw(4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ay56@_d2  
  { i<@|+*>M  
  do Z/_RQ q   
    { L[O+9Yh  
  act(t); -2Ub'*qK  
  } 9I pjY~or  
  while (cd(t)); +VU,U`W  
  return   0 ; lI&0 V5  
} "` 9W"A=  
} ; xvrCm`3n@  
 ;xry  
;OVJM qg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bfrBHW#  
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。 D.\p7 NJ  
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。 -M/ny-; `}  
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。 P+Hs6Q  
下面就是产生这个functor的类: q@^=im  
e|{6^g<ru  
Xw![}L >  
template < typename Actor > 7H./o Vl  
class do_while_actor hd^?svID  
  { o#6j+fo!n  
Actor act; `qr[0wM  
public : 8{h:z 9]J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]54V9l:  
`Th!bk  
template < typename Cond > /Wzic+v<>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |yqx ]  
} ; O(!wDnhc  
Os[^ch  
;=_KLG <  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 IJ=~hBI  
最后,是那个do_ FC)aR[  
&&t4G}*  
KDCq::P<  
class do_while_invoker ybB/sShGM  
  { 8"p>_K=  
public : r$0" Y-a  
template < typename Actor > H!vvdp?Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T>L6 X:d  
  { !O$EVl  
  return do_while_actor < Actor > (act); IY :iGn8R  
} 9i9VDk{  
} do_; }rOO[,?Y  
k^ID  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3+(Fq5I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _-&Au%QNJ`  
最后来说说怎么处理break和continue ;pC-0m0Y  
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。 ]Nm_<%lT  
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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