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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda aX~Jk >a0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2z.~K&+x  
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, k*u6'IKi.4  
\#PZZH%  
YV _ 7 .+A  
Qqi?DW1)-  
  class filler Z4X, D`s  
  { l1#.r g  
public : QI'-I\Co  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} NiFe#SLA  
} ; .R@s6}C`}=  
aZ|?i }  
M KX+'p\w  
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: LzJ`@0RrX  
s q;!5qK  
,N _/J4Us  
wMw}3qX$j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J0 dY%pH#  
o*artMkG  
v k= |TE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oeZUd}P  
cRMyYdJ o  
q`'"+`h  
t`'jr=e,~  
二. 战前分析 0VrsbkS  
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。 {n&n^`Em  
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 {/(.Bpld  
(t\U5-w  
IRdR3X56  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $hHV Ie]+  
  /* --------------------------------------------- */ *Ojl@N  
vector < int *> vp( 10 ); piH0_7qr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q)y5'u qZ  
/* --------------------------------------------- */ MD*dq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m?; ?I]`  
/* --------------------------------------------- */ sYo&@~T  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h1"|$  
  /* --------------------------------------------- */ 1hlU 6 =Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); MRw4?HqB  
/* --------------------------------------------- */ B;F ~6i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :h |]j[2p  
|V4<eF-0S  
w[D]\>QHa  
p!~1~q6  
看了之后,我们可以思考一些问题: D)pTE?@W'  
1._1, _2是什么? ~#4FL<W  
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。 ^%!SKhRIK  
2._1 = 1是在做什么? o<iU;15  
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。 WF-jy7+  
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。 r{t6Vv2J  
L&y"oAp<  
&PH:J*?C}  
三. 动工 "OA{[)fw"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !zm;C@}ln  
a|= ^   
vG.KSA  
(X Oz0.W  
template < typename T > UlXxG|  
class assignment >d=pl}-kOQ  
  { Ue60Mf  
T value; #qmsZHd}b  
public : SE43C %hv  
assignment( const T & v) : value(v) {} fN&uat7  
template < typename T2 > ~b m'i%$k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^[r1Dk  
} ; ;gZ/i93:Q  
GB^`A  
,~&HL7 v  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UgK c2~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hdi0YL  
lZ7 $DGe  
."=p\:^j*  
b>8TH-1t~  
  class holder $2}#):`  
  { JB].ht  
public : : \qapFV  
template < typename T > \o/eF&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x~R,rb   
  { I#M>b:"t e  
  return assignment < T > (t); j)Ak:l%a  
} 4bp})>}jB  
} ; !H)-  
rm9>gKN;#  
cV0CI&  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: A)3H`L  
wBwTJCX  
  static holder _1; KK #E qJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9( q(;|;Hp  
#T2J +  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1%*\*z  
而不用手动写一个函数对象。 @y~kQ5k  
8 /t';  
'7PaJj=Nx  
G"E_4YkJ  
四. 问题分析 >;hAw!|#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 i>,AnkI&  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ~gW^9nWYU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d)bsyZ;U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :>;F4gGVG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 r~h#  
K)! ^NT  
五. 问题1:一致性 5\XD/Q M  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| .?Y"o3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <=&$+3r  
Q8AAu&te7  
struct holder +x}9a~QG#  
  { P "IR3=  
  // K)mQcB-"?  
  template < typename T > h*C!b?:"  
T &   operator ()( const T & r) const )MK $E,W  
  { Ze8.+Ee  
  return (T & )r; x51R:x(p  
} oPr`SYB  
} ; t1o 6;r K  
j|wN7@Zc  
这样的话assignment也必须相应改动: [8IO0lul+  
wB[f%mHs  
template < typename Left, typename Right > c+e?xXCEAz  
class assignment W"_<SYVJ  
  { [bP^RY:  
Left l; eBnx$  
Right r; tx>7?e8E  
public : 6(d6Uwc`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} < A8>To<  
template < typename T2 > 6V]m0{:E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :,aY|2si  
} ; Sk>=C0f:  
!pw )sO~  
同时,holder的operator=也需要改动: Vi-Ph;6[  
f+uyO7  
template < typename T > $1|E(d1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Vez8 ~r3  
  { N;'c4=M~(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  jK]1X8  
} 2{63:f1c`'  
Rh|9F yN  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 wV==sV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i$<['DY  
Fy Ih\  
return l(rhs) = r; J'|=J   
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。  jb&MC 2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: y< *-&  
v { >3)$1  
template < typename Tp > JOY&YA$U  
class constant_t U?:P7YWy  
  { ^ZQMRNP{r  
  const Tp t; Z>g>OPu  
public : rx2'].  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |_TI/i>?'  
template < typename T > |*NZ^6`@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )/>BgXwH  
  { O;<wD h)Yt  
  return t; M['O`^  
} 77O$^fG2  
} ; 3PU_STSix  
/"?DOsJ.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W<pr Y  
下面就可以修改holder的operator=了 yj&GJuNb~  
F6[F~^9D  
template < typename T > uW!XzX['  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MmjZq  
  { e6j1Fa9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #Z2 'Y[@.  
} . &j+&  
)&j`5sSXcr  
同时也要修改assignment的operator() ]<\YEz&A  
Tt)z[^)%  
template < typename T2 > 0<\|D^m=&h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } R#4l"  
现在代码看起来就很一致了。 1$vGQ  
OA3J(4!"W  
六. 问题2:链式操作 Ia#!T"]@W6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 FHr)xqo=~  
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。 /o;L,mcx*  
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。 W"vLCHTh  
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。 tjx8 UgSi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z\CvaX  
C LaQE{  
template < typename T > .u&xo{$'dS  
struct result_1 (O0Ry2u k  
  { r$={_M$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; JFm@jc  
} ; e`qrafa  
V'XEz;Ze  
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: Qi`3$<W>  
[Xu8~c X  
template < typename T > bzNnEH`^]  
struct   ref ?`U_|Yo  
  { /fp8tL2Y  
typedef T & reference; 3E|||3rf  
} ; fI)XV7,X  
template < typename T >  Ol }5ry  
struct   ref < T &> V@`b7GM  
  { j;-Wf6h{  
typedef T & reference; b}R_@_<u  
} ; 8{G!OBxc\.  
rS BI'op  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: FQ<x(&/NF  
V pnk>GWD  
template < typename T > h(/? 81:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PF`uwx@zH  
  { AfTm#-R  
  return l(t) = r(t); eA!Z7 '  
} .A< HM}   
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Og7yT{h_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 AhF@  
 <J;O$S  
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 kT@ITA22  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dA h cA.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $k\bP9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lz0-5z+\  
最后的布局是: , lR(5ZI  
                Add ]jhi"BM  
              /   \ a20w.6F  
            Divide   5 iP(MDVg  
            /   \ gFTU9k<  
          _1     3 lKejWT`;  
似乎一切都解决了?不。 uy<3B>3~.  
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。 utZI'5i  
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。 MT>sRx #  
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: 3HrG^/  
C|&tdh :g  
template < typename Right > aze#Cn,P}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #7 O7O~  
Right & rt) const e`4mrBtz|  
  { cn} CI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |M7C=z='  
} cj2Smgw&>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]eGa_Ld  
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。 8UjIC4'  
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。 zq</(5H  
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。 ]"T157F  
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。 fYP,V0P  
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? R@3HlGuRKw  
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: Y5GN7.  
@o0HDS  
template < class Action > XE2Un1i}j1  
class picker : public Action YdCl  
  { (sKg*G2  
public : ExO#V9DaW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} UmVn:a  
  // all the operator overloaded <9pI~\@w  
} ; IE\RP!  
@H?OHpJ"`  
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。 D=a*Xu2zq  
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: l\{Qnb(  
*,X)tZ6VX  
template < typename Right > wnX;eU/n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const viG=Ap.Th  
  { 6n2RTH  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R9A:"sJ  
} Ms6 ;iW9  
pA.orx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i<Ms2^  
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。 !hQ-i3?qm  
 GhfhR^P  
template < typename T >   struct picker_maker wetu.aMp  
  { !b`fykC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Zl3l=x h  
} ; la{?&75]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > = cxO@Fu  
  { js"Yh  
typedef picker < T > result; J0IKI,X.  
} ; jF;<9-m&  
jj&G[-"bv  
下面总的结构就有了: *I?-A(e  
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。 -"xAeI1+  
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。 hXI[FICQU{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %@:>hQ2;  
至此链式操作完美实现。 -`q!mdA2  
LBG`DYR@  
l^R:W#*+U  
七. 问题3 [Z/P[370  
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。 h's[) t  
xCL)<8[R,}  
template < typename T1, typename T2 > =M 8Mt/P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b$H bo;_   
  { KN_n:`cH{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g=D]=&H  
} k`>qb8,  
R,D/:k'~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: '~ b  
-aJ(-Np$f  
template < typename T1, typename T2 > 49E| f ^q  
struct result_2 {@KLN<  
  { ruagJS)+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x%X3FbF]  
} ; &H# l*  
~W>{Dd(J_  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? g[i;>XyP  
这个差事就留给了holder自己。 3\ajnd|  
    %rs2{Q2k  
uvl91~&G  
template < int Order > @GAj%MK$  
class holder; ;L87 %P(.  
template <> 5L6.7}B  
class holder < 1 > $!G|+OuTR  
  { umP nw  
public : [uqr  
template < typename T > }%wP^6G*x\  
  struct result_1 E7h@c>IK  
  { 7V=deYt_p  
  typedef T & result; tz65Tn_M  
} ; lg-`zV3  
template < typename T1, typename T2 > 9hK8dJw  
  struct result_2 Qq{tX  
  {  e#5WX  
  typedef T1 & result; j\KOKvY)  
} ; iU.` TqR7  
template < typename T > u@D5SkT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X ([^i;mr  
  { bL<H$DB6  
  return (T & )r; ShRMzU  
} OtL~NTY  
template < typename T1, typename T2 > 2 br>{^T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n)cc\JPQ  
  { 71Q`B#t0'Z  
  return (T1 & )r1; b^[>\s'  
} :F5(]g 7  
} ; 6R m dt  
)`k+Oyvi<  
template <> >.39OQ#  
class holder < 2 > \zcSfNE  
  { "j`T'%EV  
public : iU0jv7}n  
template < typename T > dh}"uM}a  
  struct result_1 L9hL@  
  { _j$V[=kdM/  
  typedef T & result; 7 HL Uk3  
} ; sk5=$My  
template < typename T1, typename T2 > OvdBUcp[  
  struct result_2 +:#g6(P]  
  { BB,-HhYT0  
  typedef T2 & result; #\F8(lZ  
} ; 9[{q5  
template < typename T > F9w2+z.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o}36bi{  
  { mMZ=9 ?m  
  return (T & )r; WZA1nzRc  
} +7"UF) ~k  
template < typename T1, typename T2 > T8LvdzS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kVWrZ>McK  
  { '#K~hep  
  return (T2 & )r2; ZnbpIJ8cV  
} %D7^.  
} ; /ORK9 g  
pOy(XUV9O  
|<]wM(GxE  
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> >。 %RIu'JXi  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ctb , w  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pdQaVe7tRo  
*JW.ca}  
return l(i, j) = r(i, j); 2#`d:@r  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I`{=[.c  
,^iT,MgNNf  
  return ( int & )i; 99zMdo S  
  return ( int & )j; ('_S1?y  
最后执行i = j; ^s8JW"H  
可见,参数被正确的选择了。 Hb!A\;>  
Q Na*Y@i  
BH^cR<<j  
y(Pv1=e  
k3 '5Ei  
八. 中期总结 \>/AF<2"  
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: _}`y3"CD7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {yBd{x<>/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }q/[\3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor IxlPpS9Wx  
huin?,eGz  
2zjY|g/  
\<=.J`o{  
HRd02tah  
:OaGdL   
九. 简化 ]_ y;Igaj  
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。 Q|Pm8{8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dI,H:g  
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: G~lnX^46"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Fw#wVs)@:  
  +-*/&|^等 xNVSWi,  
2. 返回引用。 ]%5gPfv[T  
  =,各种复合赋值等 2Q/V D,yU  
3. 返回固定类型。 ciPaCrV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KC\W6|NtGj  
4. 原样返回。 T6,6lll  
  operator, v@!r$jZ  
5. 返回解引用的类型。 6 1K:SXj  
  operator*(单目) zt )WX9  
6. 返回地址。 vns Mh  
  operator&(单目) N jA\*M9  
7. 下表访问返回类型。 L-3wez;hm  
  operator[] F.R0c@&W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aOW~! f/M  
  operator<<和operator>> PPtJ/ }\  
du=[r  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 (5^SL Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?7*J4.  
-uK@2} NZ  
template < typename Left > u bi6=  
struct value_return Gc!&I+kd  
  { wMiRN2\^  
template < typename T > #fe zUU  
  struct result_1 h3-dJgb  
  { Su`] ku'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Fc"+L+h@W  
} ; <C7/b#4>\  
m3b?f B  
template < typename T1, typename T2 > nqujT8  
  struct result_2 3rv~r0  
  { <d hBO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =hKu85  
} ; +?[iB"F  
} ; 5NYYrA8,^  
htqC~B{1E  
`>$l2,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait oo,3mat2C  
yi1V\8DC  
下面我们来剥离functor中的operator() ML_[Z_Q<z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: U[l{cRT   
7vsXfIP+  
return l(t) op r(t) {cYbM[}U"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v%2Jm!i+  
return op l(t) o7 X5{  
return op l(t1, t2) m[*y9A1  
return l(t) op UXV>#U?  
return l(t1, t2) op fxX4 !r  
return l(t)[r(t)] /SYzo4(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [;i3o?\_I  
A&;Pt/#'  
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: K"ytE2:3  
单目: return f(l(t), r(t)); RjQdlr6*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r)t-_p37  
双目: return f(l(t)); >!2d77I  
return f(l(t1, t2)); N u9+b"Wr  
下面就是f的实现,以operator/为例 7tz #R :  
_S#3!Wx  
struct meta_divide ig,v6lqhM  
  { ?t];GNU`l  
template < typename T1, typename T2 > xYWg1e$k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E./Gt.Na  
  { J"RmV@|  
  return t1 / t2; \rf2O s  
} Dmv@ljwO  
} ; yE),GJ-m\<  
f<~S0[H  
这个工作可以让宏来做: FiJU *  
Jx1JtnyP@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c1Ta!p{%  
template < typename T1, typename T2 > \ ns1@=f cO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n*fsdo~  
以后可以直接用 5;-?qcb^w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) N,NEg4 q[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 )OcG$H NK  
(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。。。) *l4`2eqZ  
Kf7v_T /  
 ~/kx  
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 -J=N  
rn8t<=ptH3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #>\+6W17U  
class unary_op : public Rettype v5o@ls  
  { 86\B|!   
    Left l; %7bZnK`C  
public : LK[%}2me  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X>y6-%@  
b}#ay2AR  
template < typename T > u0& dDZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oVSq#I4  
      { ;iEFG^'tG  
      return FuncType::execute(l(t)); KUqD<Jj?  
    } HN tl>H  
?rn#S8nNx<  
    template < typename T1, typename T2 > ,d34v*U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }PDNW  
      { & ]/Z~Vt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C|A:^6d3=  
    } _~E&?zR2>"  
} ; w oSI 2i  
RI%ZT  
6- @n$5W0  
同样还可以申明一个binary_op ;eeu 9_$  
WSW,}tFp"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m^)h/s0A  
class binary_op : public Rettype lE?F Wt  
  { ,HQaS9vBQ  
    Left l; 0vRug|}k#%  
Right r; aGz <Yip  
public : UE9r1g`z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wN ![SM/+  
bJE$>  
template < typename T > y$e'-v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )0:@T)G  
      { to  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'j+J?Y^  
    } A"@C }f  
,4wZ/r> d  
    template < typename T1, typename T2 > Dab1^H!KT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =K)au$BE|  
      { GUyc1{6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); EI29;  
    } $iA`_H`W  
} ; `_;VD?")*l  
*?`:=  
G*|2qX"o  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ? N|B,F  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 i }5 #n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f}'E|:Z 7k  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 n2+eC9I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \5%T'S@5  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0r+%5}|-K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uz1t uX_  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) p&L`C |0  
下面是修改过的unary_op W1s4[rL!Ht  
^xGdRa U#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;ml;{<jI  
class unary_op )up!W4h6o  
  { Z=Oo%lM6B  
Left l; e FPDW;  
  4V7{5:oa  
public : ,zLi{a6  
/EOtK|E  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {qm(Z+wcmb  
b7/1 ]  
template < typename T > Y24: D7Q  
  struct result_1 :LL>C)(f  
  { vTD`Ja#h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yS#LT3>l  
} ; )h ~MIpWR  
SZCF db  
template < typename T1, typename T2 > L`ZH.fN  
  struct result_2 wL2d.$?TEg  
  { K@6tI~un  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C`D5``4  
} ; uE>2 *u\  
3`&2 -  
template < typename T1, typename T2 > iaq0\d.[7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cvbv\G'aT  
  { $b#"Rv  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h!f7/) |[o  
} /._wXH  
~<pGiW'w5  
template < typename T > 1X/ q7lR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e/WR\B'1  
  { J*8fGR%  
  return OpClass::execute(lt(t)); i8nCTW  
} \)ac,i@fy  
?EeHeN_  
} ; `?Wak =]g  
NwmO[pt+  
gU Cv#:  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug V&DS+'P  
好啦,现在才真正完美了。 Gt[!q\^?  
现在在picker里面就可以这么添加了: EeKEw Sg  
r}P{opn$t  
template < typename Right > f;6a4<bz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J%3%l5 /  
  { KX9+*YY,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ] w FFGy  
} er}/~@JJ  
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。 1dOVH7  
]7ROCJ;  
u|\Lb2Kb:  
_.Y?BAQ  
Xb42R1  
十. bind abtAkf  
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。 j]6j!.1  
先来分析一下一段例子 ocy fU=}X  
X LPO_ tD  
"!gd)^<e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L&lNpMT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `I<*R0Qe  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !E> *Mn  
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。 ;y?,myO  
我们来写个简单的。 jj#K[@u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )5Kzq6.  
对于函数对象类的版本: &|H?J,>  
V2%FWo|  
template < typename Func > W\zg#5fmK  
struct functor_trait qU#Gz7/  
  { ]]+wDhxH  
typedef typename Func::result_type result_type; [[?:,6I  
} ; ?G1-X~Z8  
对于无参数函数的版本: H.j(hc'  
6d,jR[JP  
template < typename Ret > bxO8q57  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2<y E3:VX  
  { C]-Z+9Vvv  
typedef Ret result_type; .8l\;/o|  
} ; Y ,B0=}  
对于单参数函数的版本: u%#bu^4"  
Jk|c!,!  
template < typename Ret, typename V1 > $r9Sn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +is;$ 1rq  
  { T?)?"b\qz  
typedef Ret result_type; BULX*eOt  
} ; ^!1mChf  
对于双参数函数的版本: j|KZ HH%dc  
$ W(m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S[{#AX=0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8MM#q+8  
  { Tul_/`An  
typedef Ret result_type; |~CN]N  
} ; ;58l_ue  
等等。。。  s6 w</  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z6X?M&-Lz  
veAGUE %3  
template < typename Func > 5Y"lr Y38  
struct func_return *\I?gDON  
  { myFj w@  
template < typename T > Z= dEk`  
  struct result_1 ^x4I  
  { ZyT9y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m ,)4k&d  
} ; "kz``6C  
E:(flW=  
template < typename T1, typename T2 > ^:\|6`{n  
  struct result_2 0eQyzn*98  
  { rcPP-+XW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W{At3Bfy  
} ; [(w _!|S  
} ; 1Qtojph  
P6zy<w  
WL7R.!P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7<oLe3fbM  
E:f0NV3"1  
template < typename Func, typename aPicker > t*< .^+Vd  
class binder_1 *n N;!*J  
  { oJUVW"X6  
Func fn; "44VvpQC  
aPicker pk; 0ho+Y@8  
public : pRD8/7@(B{  
 "C B*  
template < typename T > @/ wJW``;  
  struct result_1 T c4N\Cy  
  { h2zuPgz,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,g#=pdX;  
} ; 1 +O- g  
jnYFA[Ab  
template < typename T1, typename T2 > hUcG3IOBf  
  struct result_2 ot]E\g+!  
  { A{Z=[]r1`E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; / ,f*IdB  
} ; kV(}45i]s  
9l@VxX68M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `)& -;CMY  
ddmTMfH  
template < typename T > >o>r@;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bg*4Z?[dd  
  { G?{BVWtl}  
  return fn(pk(t)); l&(,$RmYp  
} 07DpvhDQ  
template < typename T1, typename T2 > |rka/_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [iwn"e  
  { [bIdhG  
  return fn(pk(t1, t2)); *T*=~Y4kE  
} `$jc=ZLm  
} ; VJS|H!CH  
~(aQ!!H6  
suN{)"  
一目了然不是么? =LL5E}xP  
最后实现bind B t-o:)pa  
# nwEF QA  
j8$*$|  
template < typename Func, typename aPicker > xN:ih*+,v  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !krbGpTVH  
  { ce\]o^4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); p3`'i  
} P}KN*Hn.  
8 qt,sU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 iv2did4  
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。 x'{L%c>L  
)C5<puh  
十一. phoenix m:59f9WXA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :D8V*F6P  
='q:Io?T  
for_each(v.begin(), v.end(), 2i;G3"\  
( |G~LJsXW!v  
do_ jwgXq(  
[ yjaX\Wb[z[  
  cout << _1 <<   " , " 4P( Y34j  
] H-~V:OCB~  
.while_( -- _1), zdrCr0Rx,  
cout << var( " \n " ) Wp`wIe6  
) _(&^M[O  
); QU_O9 BN  
WLd{+y5#  
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: Fd":\7p  
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 R"EX$Zj^E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Mp^%.m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xAw$bJj~s  
I$9^i#O'3  
Jp=eh   
template < typename Cond, typename Actor > ME7jF9d  
class do_while bYGK}:T8U  
  { rn#FmM  
Cond cd; `9n%Dy<  
Actor act; 9}Ud'#E  
public : uV!Ax *'  
template < typename T > L}*:,&Y/  
  struct result_1 {O9CYP:  
  { M>VT$!Lx  
  typedef int result_type; 0W<:3+|n4  
} ; N@lTn}U  
LFvKF.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} zs<W>gBq  
(= } cc  
template < typename T > Mo\LFxx>4{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :p0|4g  
  { :'9%~q.D4  
  do HpSmB[WF  
    { o?$kcI4  
  act(t); ]ppi962Z  
  } y.AVH`_u  
  while (cd(t)); \Z-T)7S  
  return   0 ; kRo dC(f @  
} 4NT zK  
} ; OvqCuX  
G=W!$(:  
~s{yh-B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^m.QW*  
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。 WeNx9+2=Z  
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。 s+&Ts|c#  
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。 e>vV8a\  
下面就是产生这个functor的类: +e?mKLw14  
eR P mN  
p%toD{$  
template < typename Actor > 7pMQ1- (  
class do_while_actor U]tbV<m%  
  { jX}}^XwX  
Actor act; <NZ^*]  
public : -.-j e"E  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,e{(r0  
83~ Gu[  
template < typename Cond > .V G$`g"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V#["Z}  
} ; \]ouQR.t@\  
z/6/   
Dnn$-W|NC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gKy@$at&  
最后,是那个do_ VU3xP2c:  
l!CWE  
px;5X4U  
class do_while_invoker i1k(3:ay<  
  { yQ5&S]Xk$$  
public : _Mq0QQ42  
template < typename Actor > 2c`m8EaJ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?tS=rqc8oW  
  { NBHS   
  return do_while_actor < Actor > (act); $Y.Z>I;  
} /cHd&i,>  
} do_; wv0d"PKTS  
u3)Oj7cX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ],CJSA!5F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ru[W?O"  
最后来说说怎么处理break和continue 7 zo)t1H1  
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。 vH/<!jtI  
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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