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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +#"Ic:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GN"LU>9|  
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, [67f;?b  
<+JFal  
XlcDF|?{.  
GM56xZ!2T  
  class filler k.f:nv5JO  
  { :qKY@-t7H  
public : E6\~/=X=%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} FrM~6A_  
} ; TZ_'nB~  
'Bn_'w~j{  
4U1fPyt  
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: e$|)wOwU  
&zDFf9w2{  
ba:^zO^  
`fh_8%m]*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); s|`)'  
03\8e?$  
n& &U9sf?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 f;dU72]q+  
X51$5%  
tce8*:rNH  
dV*rnpN  
二. 战前分析 } ZGpd9D  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 <G=@Gl  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 F09AX'nj  
QRa6*AYm  
n,LKkOG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P&,cCR>  
  /* --------------------------------------------- */ VQ}3r)ch  
vector < int *> vp( 10 ); -\v8i.w0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ee[NZz  
/* --------------------------------------------- */ [<$d@}O  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); iFchD\E*o  
/* --------------------------------------------- */ ?2>v5p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); nit7|T@^  
  /* --------------------------------------------- */ .Q@'Ob`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |^!@  
/* --------------------------------------------- */ 84cH|j`w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (ZsR=:9(  
m(]IxI  
o:*iT =l  
!}48;Pl  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2 -8:qmP(  
1._1, _2是什么? GQWTQIl]  
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。 IV*$U7~  
2._1 = 1是在做什么? )C6 7qY  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 z5w|+9U  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 !qv;F?2 <g  
 p$v +L  
y5h[^K3  
三. 动工 f/m6q8!L{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >*CK@"o  
-2d&Aq4m)  
(Ad! hyE(  
T0jJp7O  
template < typename T > )5x?Qn(B  
class assignment _"`h~jB  
  { P://Zi6>  
T value; Ry3 f'gx  
public : Z8UM0B=i  
assignment( const T & v) : value(v) {} pQ8+T|0x  
template < typename T2 > 5!*a,$S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } UlytxWkUX  
} ; 4F!d V;"Z(  
PD4E& k  
LcF3P 4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }FVX5/.'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g.s oN qt=  
#m>mYp8E.5  
F{tSfKy2  
K4~O x  
  class holder pT tX[CE  
  {  qI@_  
public : <X*8Xzmv  
template < typename T > 3s2M$3r)6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const eH{ 9w8~  
  { SGm? "esEt  
  return assignment < T > (t); Ea?.H Rxl  
} c2/HY8ttRD  
} ; 7/L7L5h<  
1O4"MeF  
M='Kjc>e  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: w3D_ c~  
*2F }e4v  
  static holder _1; !4:,,!T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  Km7  
~l~g0J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  %3j5Q   
而不用手动写一个函数对象。 >^&+,*tsS4  
-yeT$P&|  
 \Z':hw  
Sqs`E[G*  
四. 问题分析 pyKag;ZtP  
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。 CCV~nf  
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。 {QID@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d/1XL[&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yhaYlYv[_3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @#apOoVW>  
V_!i KEU  
五. 问题1:一致性 )Yml'?V"  
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?| uc_ X;M;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q@:&^CS  
pC6_ jIZ  
struct holder n>WS@b/o  
  { GSp1,E2J  
  // Cp%|Q.?  
  template < typename T > 2olim1  
T &   operator ()( const T & r) const I1g u<a  
  { ;QYK {3R?  
  return (T & )r; 9=|5-? ^  
} Z>l>@wNm  
} ; Ty=}A MMyE  
v,;?+Ck  
这样的话assignment也必须相应改动: amRtFrc|  
>EY0-B  
template < typename Left, typename Right > P]n ' q  
class assignment X 6)LpMm  
  { nFqMS|EN  
Left l; c\Dv3bF  
Right r; >qE$:V "_5  
public : XL:7$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :|a[6Uwl\V  
template < typename T2 > :O7J9K|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3r\QLIr L8  
} ; nMhc3t  
X\;y;pmRH  
同时,holder的operator=也需要改动: /SiQw7yp%  
$)U RY~;i  
template < typename T > @:63OLlrG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >2a~hW|,  
  { LE;c+(CAU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %X3T<3<  
} 5J,vH  
bu]bfnYi9  
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。 B4kIcHA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !Ej<J&e  
 ZM"t.  
return l(rhs) = r; ?^dyQhb  
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。 \?j(U8mB>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8:f( PN  
w"~T5%p  
template < typename Tp > {0?76|  
class constant_t ,q4Y N-3  
  { ZR1EtvVG  
  const Tp t; /#tOi[0[  
public : *`kh}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &:rf80`z.  
template < typename T > ){v nmJJ%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J&Ah52  
  { Qi9SN00F.  
  return t; ;yr 'K  
} , vWcWT  
} ; c5JxKU_  
MD+Q_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #}.db?[Rv  
下面就可以修改holder的operator=了 i9d.Ls  
Qk((H~I}  
template < typename T > bS*9eX=K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bFcI\Q{4  
  { T!8,R{V]4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $(BW |Pc  
} 8IO4>CMkv  
,+ WDa%R  
同时也要修改assignment的operator() _T1|_9b  
YtFtU;{  
template < typename T2 > >y5~:L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Up~#]X  
现在代码看起来就很一致了。 -{^Gzui  
<%! EI@N  
六. 问题2:链式操作 n;[d{bU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rAgb<D@,H  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 0y*8;7-|r)  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Pwf":U)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 wtK+\Qnb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ->d 3FR  
 3= PRe  
template < typename T > @PutUYz  
struct result_1 J%{>I   
  { F.4xi+S_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m)V%l0  
} ; Tv!zqx#E  
X-=49)  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: NSZ9M%7  
#V@[<S2  
template < typename T > ?g}G#j  
struct   ref m;'ebkq  
  { L\a G.\  
typedef T & reference; 1GE[*$vuq  
} ; ^8OK.iC  
template < typename T > bZLY#g7L"  
struct   ref < T &> 0 *2^joUv  
  { m9 1Gc?c  
typedef T & reference;  Vmt$]/  
} ; /@ m]@  
Cs))9'cD]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;X, A|m$(  
a[I :^S  
template < typename T > Qhy!:\&1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }Y:V&4DW  
  { -%,=%FBi~4  
  return l(t) = r(t); Xh+;$2l.B  
} =bgWUu\F  
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。 R.(PZCvS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 WUrE1%u  
pLSh +*F  
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 )Vd^#p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?fW['%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 wDR/Vr"f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 AT%6K.  
最后的布局是: u:.w/k%+  
                Add CVE(N/&b  
              /   \ 6 dgwsl~  
            Divide   5 tTOBKA89  
            /   \ z;DNl#|!L  
          _1     3 :er(YWF:  
似乎一切都解决了?不。 LY-,cXm&|  
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。 1%ENgb:8  
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。 zX lcu_rc  
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: dIW@L  
ml@;ngmp.  
template < typename Right > ?8N^jjG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _AzI\8m  
Right & rt) const ;.'?(iEB  
  { ncqAof(/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [;H-HpBaa  
} G9|2 KUG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,p{naT%R  
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。 p4V*%A&w  
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。 Qk? WX (`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。 1w~PHH`~  
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。 (n`] sbx  
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? \3OEC`  
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: M287Z[  
P -NR]f  
template < class Action > O}>@G  
class picker : public Action .fbY2b([  
  { FQJiLb._Z  
public : a*-9n-U@[k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M6mgJonN|  
  // all the operator overloaded L&c & <+0T  
} ; 58XZ]Mc0  
9dq"x[  
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。 3_<l`6^Ns/  
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: ,A'| Z  
Q7rBc wm5  
template < typename Right > 0N^+d,Xt.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U$mDAi$  
  { fGb}V'x}r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G<M0KU (  
} )7 q"l3e"u  
(P`=9+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > OHi.5 (  
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。 y{/7z}d  
t5%cpkgh4  
template < typename T >   struct picker_maker _tJt eDRY  
  { s]% C z\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; o`QNZN7/}  
} ; uLafO=Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  Z/%FQ  
  { /i3 JP}  
typedef picker < T > result; D#UuIZ  
} ; '{cSWa| #  
n1J u =C  
下面总的结构就有了: `mzlOB  
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。 y92R}e\M  
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。 /1MmOB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gYhY1Mym  
至此链式操作完美实现。 N2O *g`YC  
/kY9z~l  
S7)qq  
七. 问题3 UxL*I[z5  
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。 ao2^3e  
3Rc*vVnI  
template < typename T1, typename T2 > K f/[Edn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H"FK(N\  
  { gom!dB0J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \P*_zd@%  
} F%h3?"s  
T9 /;$6s*  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: >E>yA d  
C3}:DIn"w  
template < typename T1, typename T2 > @khFk.LBD  
struct result_2 1Ng+mT  
  { =0pt-FQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /?eVWCR  
} ; umIGI  
zY*9M3(X  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ;cXw;$&D  
这个差事就留给了holder自己。 UJL2IF-x  
    XVqOiv)  
_#u\ar)  
template < int Order > OP`f[lCiL  
class holder; d5$D[,`1  
template <> /K#k_k  
class holder < 1 > fOV_ >]u  
  { *4}_2"[  
public : uzBQK  
template < typename T > 0~bUW V  
  struct result_1 FJ_7<4ET  
  { ; Z]Wj9iY  
  typedef T & result; }R%H?&P  
} ; yp#!$+a}  
template < typename T1, typename T2 > vqSpF6F q  
  struct result_2 JT?u[p Q^  
  { 4!IuTPmr  
  typedef T1 & result; =Kd'(ct  
} ; >v]^nJl  
template < typename T > 7*l$ i/!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7?*+,Fo#  
  { eFG/!b<17  
  return (T & )r; 5(+9a   
} =Hg!@5]H  
template < typename T1, typename T2 > rYb5#aT[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YvJFZ_faX  
  { Y4rxnXGw  
  return (T1 & )r1; \ %Mcvb.?  
} aJ'Fn  
} ; F7DA~G!  
g-eJan&]N  
template <> NiZfaC6V  
class holder < 2 > ?2]fE[SqY  
  { \Y4(+t=4  
public : ui%#f1Iq  
template < typename T > }J#HIE\RG  
  struct result_1 OG5{oH#K  
  { " `qk}n-  
  typedef T & result; Va8 }JD  
} ; 8 0tA5AP  
template < typename T1, typename T2 > wW%b~JX  
  struct result_2 ~<[+!&<U  
  { 2Re8rcQQU  
  typedef T2 & result; G"/;Cq=t  
} ; /HdXJL9B  
template < typename T > L^JU{\C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %Psg53N  
  { YK/? mj1x  
  return (T & )r; &W\e 5X<A  
} zDvV%+RW)  
template < typename T1, typename T2 > t/[2{'R4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'gY?=,dF>  
  { p/{%%30ke  
  return (T2 & )r2; I): c#  
} m6i ,xn  
} ; tj;47UtH  
sl$6Zv-l%0  
sX"L\v  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =F \Xt "  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {,Z|8@Sl%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E-WpsNJ)X  
%Xc,l Y1?  
return l(i, j) = r(i, j); W> TG?hH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n*[ZS[I  
^]o H}lwO  
  return ( int & )i; - |p eD L  
  return ( int & )j; ;` L%^WZ;-  
最后执行i = j; H,D5)1Uu  
可见,参数被正确的选择了。 ]WMzWt:L  
@fA{;@N  
`oMZ9Gq2E  
#x.v)S  
g[~{iu_$d  
八. 中期总结 ]G i&:k  
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: G ]h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oaj.5hM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :Quep-:fy<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7)U ik}0  
jG ouwta  
MsIR~  
;gL{*gR]S  
"EpH02{i  
}k.yLcXM  
九. 简化 `\@n&y[`7  
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。 mx)!]B"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #e.x]v:  
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: =R:O`qdC4e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P<>NV4  
  +-*/&|^等 +tk`$g  
2. 返回引用。 U`[viH>K  
  =,各种复合赋值等 Bvvja C  
3. 返回固定类型。 G+fo'ThG  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F=Xb_Gd`  
4. 原样返回。 $%$zZJ@/  
  operator, aEzf*a|fSV  
5. 返回解引用的类型。 |fyzb=Lg  
  operator*(单目) kB?/_a`]  
6. 返回地址。 :2KPvp 7?  
  operator&(单目) mxEe -q  
7. 下表访问返回类型。 )*_G/<N) |  
  operator[] vJs6nVbK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rV\G/)xL  
  operator<<和operator>> R1 SFMI   
'__>M>[  
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。 jvv=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rI\5djiYJ  
Jqzw94  
template < typename Left > r<kgYU`  
struct value_return _8r'R  
  { <r <{4\%}  
template < typename T > &_]G0~e  
  struct result_1 8+Tv@  
  { rMVcoO@3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^O<v'\!z-  
} ; IG|u;PH<  
YFu>`w^Y  
template < typename T1, typename T2 > fn/?I \  
  struct result_2 3{.]!   
  { dSKvs"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /pkN=OBR  
} ; (xvg.Nby  
} ; W{J e)N  
(`slC~"  
3=U#v<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait W%5))R$  
ZD]{HxGL!  
下面我们来剥离functor中的operator() yp4[EqME  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g?|Z/eVJ  
,d*1|oUw  
return l(t) op r(t) G>:v1lde  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #-Mr3  
return op l(t) *jQ$\|Y  
return op l(t1, t2) [(g2u@  
return l(t) op %5+X  
return l(t1, t2) op J~J+CGT~2  
return l(t)[r(t)] _'Jjt9@S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |wJdp,q R  
[z\baL|  
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: ^w%%$9=:r  
单目: return f(l(t), r(t)); F0&ubspt\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8mmnnf{P  
双目: return f(l(t)); CAviP61T  
return f(l(t1, t2)); ._>03,"  
下面就是f的实现,以operator/为例 uWClT):  
qZ E3T:S  
struct meta_divide l'Za"TL:  
  { jP/Vqe%%8  
template < typename T1, typename T2 > Y|b,pC|,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vO$cF*  
  { 49>b]f,Vc  
  return t1 / t2; #%ld~dgz-  
} )TVd4s(e  
} ; &+(D< U  
lijT L-3  
这个工作可以让宏来做: :zo5`[P  
:4)x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E<tR8='F  
template < typename T1, typename T2 > \ 2!}F+^8'P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0+1!-Wo  
以后可以直接用 Vb#a ,t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n6,YA2yZO  
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 -3? <Ja  
(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。。。) @i(9k  
P-[})Z=  
V;RgO}  
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 2V% z=  
/kyO,g$9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .]KC*2  
class unary_op : public Rettype  *p9)5  
  { #r"|%nOfY  
    Left l; 1E||ft-1i*  
public : ?5ZvvAi  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :+>7m  
SXl~lYUL  
template < typename T > EpRn,[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _2`b$/)-  
      { ud)WH|Z  
      return FuncType::execute(l(t)); Oprfp^L  
    } @+zWLq!1pB  
h*JN0O<b  
    template < typename T1, typename T2 > Va.TUz4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const am3JzH  
      { w+j\Py_G"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4?@#w>(  
    } E <j=5|0t  
} ; 03|nP$g  
44~ReN}`  
"]p&7  
同样还可以申明一个binary_op YwY?tOxBe  
19(x$=:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \fC;b"j  
class binary_op : public Rettype )S4ga  
  { !wd wo0  
    Left l; KK >j V  
Right r; q Sv!5&u  
public : g%]<sRl:-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H'k~;  
ZBY}Mz$  
template < typename T > _(gkYJ+MK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2P'Vp7f6 Y  
      { %YF /=l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &-^*D%9  
    } h7K,q  S  
Gl w|*{$  
    template < typename T1, typename T2 > $U7/w?gc'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =Oh$pZRymu  
      { ,-EN{ed  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^9hc`.5N&?  
    } 0)h.[O8@>  
} ; NW0se DL  
G.XxlI}  
@##}zku  
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 rDwd!Jet  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t xnH~;(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) n;xzjq-  
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。 !E00I0W-h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1z2v[S&pk  
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。。。 F:<+}{Av  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }lPWA/  
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) 7g{JE^u  
下面是修改过的unary_op d!&LpODI]*  
*1b0IQ$g  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :&z!o"K  
class unary_op BOvJEs!UX  
  { n@bkZ/G  
Left l; .*YOyK3H  
  Jr2>D=  
public : ~v/` `s  
.':17 $c`H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f]Aa$\@b  
 r?0w5I  
template < typename T > k8}'@w  
  struct result_1 x?0(K=h,  
  { 9,Dw;|A]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]+qd|}^  
} ; Qqb%^}Xx'u  
?_uan  
template < typename T1, typename T2 > VOATza`  
  struct result_2 4TU\SP8sM  
  { l&] %APL  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n.5M6i/~a  
} ; Te)%L*X  
pG* W>F  
template < typename T1, typename T2 > V+0pvgS[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n3/ Bs  
  { g;o5m}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #z_.!E  
} 7X$pgNRx/a  
n^G[N-\3  
template < typename T > #>5T,[{?j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1)N#  
  { 9K&YHg:1  
  return OpClass::execute(lt(t)); KV{  
} >K%+h)%kI  
T0@<u  
} ; ` -f\6r|:)  
T`I4_x  
(8W ?ym  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug %3HF_DNOY=  
好啦,现在才真正完美了。 +'[*ikxD=g  
现在在picker里面就可以这么添加了: K"Irg.  
sFgsEKs  
template < typename Right > /W}"/W9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?6MUyH]a  
  { yzNDXA.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e<u~v0rDl  
} {FN4BC`3+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 raP9rEs  
VjiwW%UOM  
7.yCs[Z  
\/ Zo*/  
J]NMqi q  
十. bind \:Hh'-77q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 xWWVU}fd1  
先来分析一下一段例子 O`>u70  
E.x<J.[Y  
V )oKsO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ob|tA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d=HD! e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ivq|-LDNc  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 7u%OYt D E  
我们来写个简单的。 "@xL9[d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /E Z -  
对于函数对象类的版本: HIlTt  
w (odgD  
template < typename Func > ~\O,#j`_  
struct functor_trait 5*y6{7FLp  
  { - l0X]&Ex  
typedef typename Func::result_type result_type; A(JgAV1{  
} ; Ige*tOv2  
对于无参数函数的版本: 17ynFHMd,  
gYw=Z_z  
template < typename Ret > xwijCFI*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q6PMRG}/o  
  { j|r$ ! gV  
typedef Ret result_type; MnW"ksH  
} ; *Y ?&N2@c  
对于单参数函数的版本: n=h!V$X   
)aX#RM? N  
template < typename Ret, typename V1 > `S]DHxS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > d]^\qeG^p  
  { :1!k*5  
typedef Ret result_type; +Jq~39  
} ; #\O?|bN'q  
对于双参数函数的版本: ]ex2c{ G  
& c 81q2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o{MmW~/o&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]Mgxv>zRbs  
  { hh^_Z| 5  
typedef Ret result_type; E@)9'?q  
} ; aN"dk-eK  
等等。。。 $w! v  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ']>/$[!  
SrvC34<7  
template < typename Func > V_H0z  
struct func_return SMHQh.O?5  
  { m^1'aO_;q  
template < typename T > lT F#efcW  
  struct result_1 BHIC6i%  
  { ]Cc8[ZC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (fC U+  
} ; A!_yZ|)$ T  
<ta#2  
template < typename T1, typename T2 > R"{oj]d;$F  
  struct result_2 /cZ-+cu  
  { EceD\}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :stA]JB# w  
} ; C +S>;1  
} ; .OvH<%g!.  
_!E/ em  
d2<+Pp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JA6#qlylL  
rPoq~p[Y  
template < typename Func, typename aPicker > "v5jYz5M  
class binder_1 Q~$hx{foN  
  { [!>DQE  
Func fn; e4Jx%v?_P  
aPicker pk; #TG.weTC  
public : 0D^c4[Y'l  
-jL10~/  
template < typename T > Q`(.Blgm;  
  struct result_1 sn:wLc/GAd  
  { :P2 0g](  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |C.[eHe&D  
} ; '645Fr[lg  
,~qjL|9  
template < typename T1, typename T2 > hG lRf_{  
  struct result_2 Uk= L?t  
  { g ,""j`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qZDP-  
} ; e:zuP.R  
J nf@u  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q b7ur;  
PitDk 1T  
template < typename T > )w&k&TY4H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tk,Vp3p  
  { PvqG5-L~W  
  return fn(pk(t)); WxI_wRKx  
} 5Ak6q(\  
template < typename T1, typename T2 > |;(0]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fd/.\s  
  { +C ){&/=#  
  return fn(pk(t1, t2)); ])uhm)U@  
} 4WZ"8  
} ; ! )PV-[2  
)0p7d:%mV  
},(Ln%M  
一目了然不是么? v* /}s :a  
最后实现bind 0X[uXf  
e95@4f^K2  
!_#2$J*s^D  
template < typename Func, typename aPicker > M|uWSG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xRPU GGv  
  { "`8~qZ7k  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); JN:EcVuy  
} $g+q;Y~i0  
fPu,@ L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,CA3Q.y>|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 _vgFcE~E@  
j9]H~:g$d  
十一. phoenix z;d]=PT  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: leomm+f^  
hj|P*yKV  
for_each(v.begin(), v.end(), NM:\T1  
( &['cZ/bM  
do_ t (>}  
[ n%1I}?$fO  
  cout << _1 <<   " , " _k2*2db   
] ?ta(`+"  
.while_( -- _1), 6e.?L  
cout << var( " \n " ) J_ S]jE{  
) :*MqYny&  
); qe"t0w|U?  
^jxV  
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: $^;b 1bnO  
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 WC<K(PP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S LSbEm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :`w'}h7m  
vPbmQh ex  
"U DV4<|^k  
template < typename Cond, typename Actor > X[Q:c4'  
class do_while ~xSAR;8  
  { h<8.0  
Cond cd; 7-u['nFJ  
Actor act; D3BT>zTGK  
public : <5wk~|@t  
template < typename T > gZLzE*NZ  
  struct result_1 t'pY~a9F  
  { jR[3{ Reo  
  typedef int result_type; E,nxv+AQ  
} ; $xl>YYEBMH  
d|RqS`h ]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =T0;F0@#4  
Sb;=YW 1<  
template < typename T > bXw!fYm&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #-*#? -  
  { yaD_c;  
  do 8UahoNrSt  
    { ~Os1ir.  
  act(t); ^[]@dk9  
  } fd<a%nSD  
  while (cd(t)); yK3b^  
  return   0 ; Wu!s  
} s.p4+K J  
} ; wcI? .  
)*wM DM5q  
F^/1 u  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7i$)iNW  
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。 E9"P~ nz  
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。 | pA  
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。 PS=N]e7k'  
下面就是产生这个functor的类: >&z=ktB  
UbnX%2TW  
Tt.#O~2:9  
template < typename Actor > Z Vin+z  
class do_while_actor ~7$4w# of0  
  { |v6kZ0B<  
Actor act; oN\IQ7oI  
public : b,tf]Z-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -s zSA  
8`{)1.d5[  
template < typename Cond > >$RQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Sl!#!FGI  
} ; nN]GO}  
$q iY)RE  
1_of;=9V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !pqfx93R*  
最后,是那个do_ }^@Q9<P^E  
ZgzjRa++  
6Bop8B  
class do_while_invoker xRI7_8Jpyn  
  { djk?;^8  
public : 6VsgZ"Il  
template < typename Actor > .T63:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]+ KN9  
  { {PTB]D'  
  return do_while_actor < Actor > (act); JoCZ{MhM  
} Bo#,)%80  
} do_; vR)f'+_Nz  
 l:i&l?>_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? aWCZ1F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 XsXO S8  
最后来说说怎么处理break和continue ?^Q8#Y^M  
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。 :]rb}1nLB  
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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