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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z3u""oM/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^{6UAT~!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, Bv |jo&0n  
sKE*AGFL d  
*y[~kWI  
H)?" 8 s  
  class filler ]0/~6f  
  { +Qb2LR  
public : \fQgiX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1W6n[Xg  
} ; &H p\("  
sDh6 Uk  
v J,xz*rc`  
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: hQW#a]]V:  
$[^ KCNB  
Z "+rg9/p  
.DV#-tUh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6|(7G64{  
_UbR8  
^/5E773  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^*owD;]4_  
Wpg?%+Y  
Z?G 3d(YT  
wTJMq`sY_  
二. 战前分析 |L~gNC  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 w~FO:/  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 9N3oVHc?  
.Q6{$Y%l  
ve_4@J)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ht[TMdV  
  /* --------------------------------------------- */ \-`oFe"  
vector < int *> vp( 10 ); !gA^$(=:"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tg m{gR  
/* --------------------------------------------- */ jAQ)3ON<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^PCL^]W  
/* --------------------------------------------- */ @v:ILby4-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); zs]>XO~Jg  
  /* --------------------------------------------- */ 0UAr}H.:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ph|2lLZ  
/* --------------------------------------------- */ ph$&f0A6Xc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (x*2BEn|  
1>O0Iu  
rj`.hXO  
uJAB)ti2I  
看了之后,我们可以思考一些问题: v:;C|uE|  
1._1, _2是什么? ,~68~_)  
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。   !AD,  
2._1 = 1是在做什么? x:D<Mu#  
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。 `&&6-/  
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。 neMe<jr  
m`4j|5  
& /FA>  
三. 动工 0%L$TJ.''  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f~(^|~ZT  
rq|czQ  
Z#E#P<&d  
TlZlE^EE<  
template < typename T > >!ZyykAs  
class assignment {10+(Vl  
  { Y&!McM!Jw  
T value; P)o[p(  
public : F@*r%[S/  
assignment( const T & v) : value(v) {} ? wiq 3f6  
template < typename T2 > jzOMjz~:)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h"%,eW|^  
} ; YUE 1 '}  
hE3jb.s(>  
Jv$2wH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Sv]"Y/N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cF>;f(X  
&G5I0:a   
@eD~FNf-]  
<k8rSx n{  
  class holder ]KII?{ <k  
  { xVmUmftD  
public : MyR\_)P?  
template < typename T > 7Bb@9M?i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7}HA_@[  
  { FU3IK3}  
  return assignment < T > (t); <8}9s9Nk  
} T)?@E/VaS  
} ; 6b 5{  
^L2Zo'y [  
}&^bR)=  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: hFF&(t2{^  
0~I) /T  
  static holder _1; dL Py%q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R=f5:8D<-  
9bYHb'70  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jI pcMN<  
而不用手动写一个函数对象。 6(;[ov1  
p<.!::*%(  
OaVL NA^{  
\$++.%0  
四. 问题分析 _rWXcK3cjr  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 tbt9V2U:"n  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _3?xIT  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :zTj"P>"I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 H H7 gT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I,q~*d  
Gl\RAmdc  
五. 问题1:一致性 3uiitjA]  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| p{_ O*bo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &5CeRx7%  
2Uw}'J_N  
struct holder { l~T~3/i  
  { 1JY90l$ME  
  // t5[JN:an  
  template < typename T > cF6@.)  
T &   operator ()( const T & r) const (>% Vj  
  { (?=(eo<N  
  return (T & )r; ku8Z;ONeH  
} s`#j8>`M  
} ; uX!y,a/"  
nFOG=>c}  
这样的话assignment也必须相应改动: l%V}'6T  
vTa23YDW  
template < typename Left, typename Right > ]-]@=qYu  
class assignment I(eR3d:  
  { 1>*<K/\qg  
Left l; &?6 ~v  
Right r; #rL@  
public : W8/6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7 @Qlp$[F  
template < typename T2 > CHSD 8D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'Z%aBCM  
} ; -x5bdC(d  
;:YjgZ:+Q]  
同时,holder的operator=也需要改动: YXOD fd%L  
B#lj8I^|  
template < typename T > DD3yl\#,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )%W2XvG  
  { 8U$UI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~w% +y  
} v\T1,Z@N^  
\YyU5f7';  
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。 Ji:@z%osr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2{qG  
Cd*C^cJU&z  
return l(rhs) = r; ) x $Vy=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 YtKX\q^.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f\_Q+!^  
y(g Otg  
template < typename Tp > ` R-np_  
class constant_t Rla*hc~  
  { 6:X\vw  
  const Tp t; "TCbO`mg  
public : e 2&i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f)fw87UPc  
template < typename T > alD|-{Bf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >}tG^)os  
  { 6 6;O3g'  
  return t; R9HS%O6b6  
} e/%Y ruzS  
} ; }tq9 /\  
rkXSy g b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3hjwwLKG$  
下面就可以修改holder的operator=了 _)\,6| #  
gpl!Iz~5  
template < typename T > KPrxw }P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const G->@   
  { $fG/gYvI\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y)5}bmL  
} uv d>  
(S{c*"}2  
同时也要修改assignment的operator() <\ c8q3N  
\Fjq|3`<l  
template < typename T2 > NV~i4R*#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M#,+p8  
现在代码看起来就很一致了。 {[iQRYD0|  
msJn;(Pn  
六. 问题2:链式操作 i oQlC4Y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G*V 7*KC  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Sv",E@!f  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 At:C4>HE@  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 x=+H@YO\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !9Ni[8&Fg0  
%8}w!2D S  
template < typename T > <FLc0s  
struct result_1 ~)(Dm+vZ  
  { gW%(_H mX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a2n#T,kq&  
} ; 6ng9 o6  
,\"gN5[$(  
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: /d;l:  
~0:c{v;4  
template < typename T > n\,W:G9AR7  
struct   ref X^)5O>>|t  
  { Ue%5 :Sdr  
typedef T & reference; ]>j_ Y ,  
} ; ]P5u:~U  
template < typename T > BGOI  
struct   ref < T &> %oQj^r!Xd  
  { KO7cZME  
typedef T & reference; s^< oU  
} ; P]^] T}5  
J]e&z5c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HX^ P9jXT  
=2 5 "q Jr  
template < typename T > WR%iUO40  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |'#NDFI>}  
  { -JkO[ IF  
  return l(t) = r(t); cQb%bmBc5  
} h<q``hn>  
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。 T!r7RS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T9yW# .  
%UhF=C  
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 c7 -j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |&.)_+w  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4T-AWk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 B(U`Zd  
最后的布局是: \U8Vsx1tl  
                Add D:0PppE  
              /   \ '-qc \6UY  
            Divide   5 GW#Wy=(_  
            /   \ L x&ZWF$  
          _1     3 XFYl[?`G  
似乎一切都解决了?不。 irS62Xe  
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。 [0emOS  
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。 75ob1h"  
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: 1:8: yFV  
9IMcp~zX  
template < typename Right > X88Zd M'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )k Uw,F=6  
Right & rt) const =lnz5H  
  { wXnt3)e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8 B5%IgA  
} J!>oC_0]8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !h~\YE)  
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。 {,ljIhc,  
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。 XhiC'.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。 {DR+sE  
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。 3lqhjA  
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? X"sN~Q.0  
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: ~gD'up@$/  
V8/o@I{U[  
template < class Action > #SmWF|/  
class picker : public Action "lt[)3*  
  { PE>_;k-@k  
public : IYFA>*Es  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FdD'Hp+  
  // all the operator overloaded L $~Id  
} ; lHU$A;  
n1|%xQBU@  
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。 kW9STN  
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: bYfcn]N  
A [JV*Dt  
template < typename Right > qA42f83  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xN]bRr  
  { YH9BJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KK}&4^q  
} (46)v'?  
bPEAG=l"-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > p#w,+)1!d  
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。 "x)W3C%*S  
$A ,=z  
template < typename T >   struct picker_maker ZJqmD  
  { (~~=<0S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; //(c 1/s  
} ; >8##~ZuF+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v3B ^d}+.  
  { h?b{{  
typedef picker < T > result; \[BnAgsF  
} ; E4Sp^,  
AMr9rBd  
下面总的结构就有了: Fpb1.Iz  
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。 Gu-Sv!4p  
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。 *,(`%b[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DbDpdC;  
至此链式操作完美实现。 /i<g>*82  
[3s~Z8 pP  
oUqNA|l T  
七. 问题3 k`d  
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。 Wd7*sa3T  
udB}`<Q  
template < typename T1, typename T2 > VC@o]t5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eP)RP6ON{  
  { "](~VF[J8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); XxGm,A+>Ty  
} g!8-yri  
9 }=Fdt  
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: ;O CYx[|  
G8SJ<\?  
template < typename T1, typename T2 > a?;{0I:Ln  
struct result_2 PrCq JY  
  { /#a$4 }2L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l!b#v`  
} ; JkKI/ 5h  
>y?$aJ8ZV  
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? <K43f#%  
这个差事就留给了holder自己。 ]T$~a8  
    l}m@9 ~oC  
D`ZYF)[}J  
template < int Order > r`=d4dK-  
class holder; mVxS[Gq  
template <> @M1U)JoQ  
class holder < 1 > f-Sb:O!V  
  { FY'f{gD^  
public : 7}Gy%SJ`  
template < typename T > UwLa9Dn^  
  struct result_1 ;3w W)gL1  
  { vXc<#X9  
  typedef T & result; N;htKcZ  
} ; pCq{F*;  
template < typename T1, typename T2 > )XD_Yq@E  
  struct result_2 y,aASy!Q  
  { /+rHy7(\  
  typedef T1 & result; .e6:/x~p*  
} ; [mm5?23g  
template < typename T > P6MT[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y!5-WX H  
  { $ZA71TzMV  
  return (T & )r; yEH30zSt  
} `18G 5R  
template < typename T1, typename T2 > /h_BF\VBs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $I_aHhKt  
  { 0j*8|{|  
  return (T1 & )r1; +=||c \'  
} g;-CAd5  
} ; H]SnM'Y  
Agl[Z>Q  
template <> zEu*q7  
class holder < 2 > 4FYws5]$  
  { NEX\+dtE~0  
public : ]1klfp,`  
template < typename T > hE>Mo$Q(  
  struct result_1 |[*b[O 1W  
  { o/Z?/alt4  
  typedef T & result;  3N;X|pa  
} ; @6\8&(|  
template < typename T1, typename T2 > -Z  @cj  
  struct result_2 ]g:VvTJ;?  
  { -gzk,ymp  
  typedef T2 & result; mX %;  
} ; n#4Ra+dD  
template < typename T > +~7@K{6 q-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _KKG^ u<  
  { *dGW=aM#C  
  return (T & )r; ,9=a(j"  
} !fZxK CsQ  
template < typename T1, typename T2 > 8NpQ"0X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :=-h'<D  
  { }v`5  
  return (T2 & )r2; BwbvZfV|  
} n]|[|Rf1  
} ; q K]Wk+  
daaurT  
p 5P<3(  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Z(Xu>ap  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5=l Ava#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Zd042 %  
MwiT1sB~  
return l(i, j) = r(i, j); #*5A]"k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n:HF&j4C,  
gQ& FO~cr  
  return ( int & )i; Tc{r}y[)  
  return ( int & )j; }y'KS:Jb  
最后执行i = j; @zE_fL  
可见,参数被正确的选择了。 CB|Z~_Bm  
A!SHt7ysJ  
p=T]%k*^h#  
[}.OlR3)  
]GRPxh  
八. 中期总结 QH;1*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ;|66AIwDe  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 68d(6?OgW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \!`*F :7]-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gJ:Z7b  
XBCz\f  
\ 3ha  
{,,w5/k^  
6:@tHUm  
f~9ADb  
九. 简化 @va6,^)  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 7|*|xLrVY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]^R;3kU4Q  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Jgb{Tl:r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 '\P6NszY~  
  +-*/&|^等 wtaeF+u-R-  
2. 返回引用。 *joM[ML` 6  
  =,各种复合赋值等 iN<Tn8-YH6  
3. 返回固定类型。 a>6!?:Rj  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )/UPDdO  
4. 原样返回。 FSC74N/  
  operator, s@Y0"   
5. 返回解引用的类型。 a,!c6'QE  
  operator*(单目) d-lC|5U%  
6. 返回地址。 Za5*HCo  
  operator&(单目) Gw$U0HA[,  
7. 下表访问返回类型。 o^biO!4,  
  operator[] 0fwo8NgX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (eFHMRMv~  
  operator<<和operator>> NJwcb=*  
Y ~xcJH  
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。 c=h{^![$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %\2 ll=p1  
Z#%4QIz ?  
template < typename Left > NbSkauF~b  
struct value_return X^7bOFWE  
  { zq8LQ4@ay  
template < typename T > [*Wq6n  
  struct result_1 Jr|"`f%V  
  { vQ$FMKz7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,a_\o&V  
} ; z1*8 5?  
L6O* aZ|  
template < typename T1, typename T2 > Yc&yv  
  struct result_2 b~z1%?  
  { ,aU_bve  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^3^n|T7le  
} ; "oz qfh  
} ; ^g"G1,[%w  
A7C+-N  
T32C=7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +' QX`  
ez@`&cJ7  
下面我们来剥离functor中的operator() ML9ZS @  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $~75/  
C5c@@ch :  
return l(t) op r(t) ia?{]!7$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4 bw8^  
return op l(t) !"Jne'f  
return op l(t1, t2) RQ;pAO  
return l(t) op KC[ql}JP  
return l(t1, t2) op D37N*9}  
return l(t)[r(t)] BRLrD/8Le  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cQ} ,q+GR~  
kl,I.2-  
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: `qbf_;\  
单目: return f(l(t), r(t)); S-NKT(H)c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s3Pr$h  
双目: return f(l(t)); ?Id3#+-O  
return f(l(t1, t2)); Gb4k5jl  
下面就是f的实现,以operator/为例 @G@,)`p4?  
)v !GiZ" 7  
struct meta_divide n6Je5fE  
  { i 3?=up!  
template < typename T1, typename T2 > N =FX3Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <b.?G  
  { JK) )Cuh  
  return t1 / t2; ;'~U5Po8  
} >4b:`L  
} ; 1qp<Fz[  
d"`/P?n x  
这个工作可以让宏来做: ?Z 9C}t]  
_bRd2k,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ DO` K_B  
template < typename T1, typename T2 > \ ^K. d|z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; XHKiz2Pc1  
以后可以直接用 j")#"& m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q~]S5  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ux`)jOQ`Y]  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) <&^P1x<x  
_4Z|O]  
7}>Zq`]~  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 j} t"M|`  
33IJbg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -}#=L@  
class unary_op : public Rettype Jh`Pq,B:  
  { dCc"Qr[k  
    Left l; T5H[~b|9-  
public : T;!: A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }-4@EC>  
jGy%O3/  
template < typename T > R-QSv$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V{4=, Ax  
      { I8~ .Vu2  
      return FuncType::execute(l(t)); g^ .g9"  
    } @`t#Bi9  
gCfAy=-,V  
    template < typename T1, typename T2 > m.!n|_}]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mUSrCU_}  
      { 9j<qi\SSI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r&!Ebe-  
    } %:Mi6 sR|  
} ; T-,T)R`R  
+U9m  
b* (~8JxZ  
同样还可以申明一个binary_op m03D+@F  
JV_VF'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bvn%E H  
class binary_op : public Rettype X?'ShXI  
  { "}ibH{$lM  
    Left l; B}S!l>.z  
Right r; K!~j}z*  
public : }\ kLh(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )bqSM&SO  
ufl[sj%^|  
template < typename T > =c/jS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y950Q%B]  
      { GO&~)Vh&7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .kwz$b+h  
    } fL$U%I3  
t"# .I?S0  
    template < typename T1, typename T2 > ;|yd}q=p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @}K|/  
      { n0)0"S|y1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S:5vC {  
    } vtx3a^  
} ; AUk-[i  
~V34j:  
+9gI^Gt  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 =bKz$ _W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 XS#Jy n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ??5y0I6+  
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。 Dfhu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Cj/J&PDQ  
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。。。 fl@=h[g#t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9!XXuMWU<  
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) 4e`GMtp  
下面是修改过的unary_op V8KdY=[  
` |uwR5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;D8175px;  
class unary_op &[yW}uV<7  
  { 7=3'PfS  
Left l; Q H>e_  
  #!.26RM:P  
public : wqnrN6$jf  
 eeMeV>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} sOVbz2 \yb  
;15 j\{r  
template < typename T > ]#NJ[IZb  
  struct result_1 "5wer5? t  
  { Ty&Ok*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ob. Br:x  
} ; &0`[R*S  
7=hISQMsVP  
template < typename T1, typename T2 > gI T3A*x  
  struct result_2 Qr.SPNUFK  
  { r+RFDg/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KT3n -Y-,  
} ; *DDqa?gQb  
b}APD))*H!  
template < typename T1, typename T2 > HpKF7oJ'N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /}\Uw  
  { y1 qJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); faIHmU  
} _8 C:Md`  
{,X}Btnwp  
template < typename T > F[@M?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )lh Pl  
  { #@UzOQ>  
  return OpClass::execute(lt(t)); aam6R/4  
} S"<"e\\}"_  
?9Hs,J  
} ; ~bD'QMk  
?mi1PNps#  
t,]E5,1  
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 p)e?0m26  
好啦,现在才真正完美了。 .P:mY C  
现在在picker里面就可以这么添加了: w<|Qezi3 w  
Z1dLC'/b]  
template < typename Right > VN/v]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const huat,zLS  
  { %G`GdG}T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^'G,sZ6'Nh  
} Vi*HG &DD  
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。 (3VV(18  
UJ?qGOM3x>  
ISDeLUihY  
+1pY^#A  
5H^"  
十. bind BG9.h!  
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。 h0z>dLA#2  
先来分析一下一段例子 JwNB)e D  
Tg jM@ir  
y# iQ   
int foo( int x, int y) { return x - y;} uGz>AW8a3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vuoD~=z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [/V i*Z  
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。 oYmLJzCf  
我们来写个简单的。 78UE?) 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: %0Mvd;#[  
对于函数对象类的版本: pd\x^F`sk.  
|*5HNP  
template < typename Func > efrVF5,y?  
struct functor_trait xT8pwTO  
  { Z=.$mFE\  
typedef typename Func::result_type result_type; yt[vd8O'c  
} ; e. '6q ($3  
对于无参数函数的版本: !mIr_d2"  
jU2 vnGw_  
template < typename Ret > MO-7y p:K  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }UzRFIcv  
  { w!--K9  
typedef Ret result_type; :406Oa  
} ; WlHK  
对于单参数函数的版本: X:kr$  
&|YJ?},  
template < typename Ret, typename V1 > |kc#=b@l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sNHxUI  
  { 1+ib(MJ<:#  
typedef Ret result_type; :cA%lKg  
} ; `|`Qrv 4}  
对于双参数函数的版本: ~\khwNA  
O.z\ VI2f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dxi5p!^^9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $mu*iW\{  
  { L_O*?aaZ  
typedef Ret result_type; 0^9%E61YR  
} ; nvbKW.[<f{  
等等。。。 s9[54 7?`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zEy,aa :M  
TjY-C m  
template < typename Func > zPc kM)  
struct func_return 2Fc>6]:*  
  { SUN!8 qFA  
template < typename T > k1E(SXcW9  
  struct result_1 kK~,? l  
  { nm#,oX2C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 60z8U#upM  
} ; hCpcX"wND  
_ K Ix7  
template < typename T1, typename T2 > T*{nf  
  struct result_2 ZwOX ,D  
  { bnZ~jOHl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bmQ-5SE  
} ; >_|$7m.?n[  
} ; W,f XHYst  
AU 4K$hC^  
gZ@z}CIw'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N%Uk/ c'  
n^iq?u  
template < typename Func, typename aPicker > y Q-{ CJ,  
class binder_1 u:w   
  { Ohn?>qQ  
Func fn; d;hv_h  
aPicker pk; s2`Qh9R  
public : H&So Vi_V  
o2rL&  
template < typename T > D~b_nFD  
  struct result_1 ;Q>+#5H6F8  
  { czg9tG8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v%@)I_6[P  
} ; KdXqW0nm  
wV^c@.ga  
template < typename T1, typename T2 > 2bu>j1h  
  struct result_2 GyF  
  { m[DCA\M o@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S LU$DW;t  
} ; CK9FAuU  
G\(cnqHk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7m4*dBTr  
%:}o\ _w  
template < typename T > ''Hx&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -?p4"[  
  { '!<gPAVTzV  
  return fn(pk(t)); =/Ph ]f9  
} fM`.v+  
template < typename T1, typename T2 > #Q1}h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nArG I}@  
  { =K <`nF0 w  
  return fn(pk(t1, t2)); 722:2 {  
} yJ4ZB/ZQ  
} ; $X,dQ]M  
&embAqW:  
SS6K7  
一目了然不是么? [H@71+_Q  
最后实现bind 2( U;{;\n*  
L6./5`bs  
\}71p zw(  
template < typename Func, typename aPicker > 0.[tEnLZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )&j@={0  
  { g OK   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Y94S!TbB  
} =O3)tm;  
)4TP{tp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b|-S;cw  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 66-tNy  
F+ %l= fs  
十一. phoenix [ 2PPa9F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K /$-H#;N  
erh ez  
for_each(v.begin(), v.end(), @'<=E AXe  
( nS](d2  
do_ yy Y\g  
[ ~jzjJ&O&  
  cout << _1 <<   " , " 5z&>NI  
] U!(es0rX  
.while_( -- _1), 5^K\<+{~B  
cout << var( " \n " ) [ eb k u_  
) Sm{> 8e}UE  
); GT<!e ]=6  
0xY</S  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1|m%xX,[  
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 E\ls- (,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1m5*MY  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2;(+]Ad<  
^HxIy;EQ<z  
VVDW=G  
template < typename Cond, typename Actor > Nz}PcWF/  
class do_while G\o9mEzQ  
  { \!xCmQ  
Cond cd; 53 -O wjpx  
Actor act; 7MGvw-Tpb7  
public : K?Sy ?Kz  
template < typename T > OJd/#KFm  
  struct result_1 '/)qI.  
  { :yRv:`r3Lt  
  typedef int result_type; D*j^f7ab  
} ; skBD2V4  
(k8}9[3G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Xdw pn+7s  
3)OQgeKU  
template < typename T > ]x{.qTtw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ({Pjz;xM  
  { lB0`|UEb (  
  do 'u E;8.,  
    { l*6Zh "o:  
  act(t); tbWf m5$  
  } *\(z"B  
  while (cd(t)); !?v_.  
  return   0 ; 9?8PMh.  
} 6T4I,XrY_F  
} ; =#v? }JG  
U2l3E*O  
dI&Q5M8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <N1wET-  
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。 DzQ  
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。 eZaSV>27  
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。 GB35ouE  
下面就是产生这个functor的类: fGO\f;P  
D}q"^"#T  
tq}45{FH3  
template < typename Actor > m3TR}=n  
class do_while_actor ;8eKAh  
  { *8WB($T}  
Actor act; #{vC =m73  
public : dH!z<~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _$ivN!k  
gf1+yJ^d!  
template < typename Cond > ]S%(l,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ocFk#FW  
} ; REU,"  
sVK?sBs]  
u0c}[BAF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8 {V9)U  
最后,是那个do_ Y.\x.Hg  
;~EQS.Qp  
,VHqZ'6  
class do_while_invoker )63 $,y-;$  
  { %'yrIR  
public : d=PX}o^  
template < typename Actor > !g9k9 l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RqtBz3v  
  { R7kkth  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;^5k_\  
} <Gi%+I@szl  
} do_; A^>@6d $2  
f9W:-00QD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >ESVHPj]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;:fW]5"R  
最后来说说怎么处理break和continue -GA F>  
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。 cm(*F 0<  
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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