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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E$]7w4,n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 We% -?l:"  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, nBv|5$w:  
F-g(Hk|v  
833KU_ N  
0G?0 Bo  
  class filler /H&:  
  { )MqF~[k<-  
public : B]~#+rMK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `G> 6  
} ; cN_e0;*Ua  
\xJTsdd  
/Ps}IW  
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: ujsJ;\c  
'|Dm\cy  
@/i{By^C  
bSsX)wHm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;i?Ao:]  
?XO$ 9J  
z%5i^P  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "&Ym(P  
}8J77[>/  
T ) T0.c  
?-[.H^]s~  
二. 战前分析 'eg?W_zu  
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;4;)p*8  
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 7bOL,S  
;hU56lfZ)X  
9v&{; %U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4L\bT;dQ|.  
  /* --------------------------------------------- */ f@Mm{3&.  
vector < int *> vp( 10 ); V4'G%!NY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,y@` =  
/* --------------------------------------------- */ aGvD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TWE$@/9)g  
/* --------------------------------------------- */ M6U/. n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); os*QWSs  
  /* --------------------------------------------- */ |9. `qv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0p\R@{  
/* --------------------------------------------- */ fXCx!3m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Zo  
_=@9XvNM  
d51l7't  
4SSq5Ve<  
看了之后,我们可以思考一些问题: (r,tU(  
1._1, _2是什么? d4<Ic#  
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。 uV?[eiezD0  
2._1 = 1是在做什么? R06q~ >  
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。 Qag@#!&n  
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。 | W:JI  
 so_  
+o})Cs`|=A  
三. 动工 g(m3 &  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \NwL#bQ~  
mle"!*  
[I:D\)$<  
2^N 4(  
template < typename T > NidG|Yg~Z  
class assignment 8$}1|"F  
  { AU@K5jwDwQ  
T value; zn|~{9>y  
public : {:M5t1^UC  
assignment( const T & v) : value(v) {} `vWFTv  
template < typename T2 > i_T8Bfd:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "2:]9j  
} ; VKRj 1LXz  
kK+ <n8R2  
/]4[b!OTJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 aW$( lf2;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /pzEL  
Gr6XqO_  
~L j[xP  
ukBj@.~  
  class holder hp?hb-4l  
  { H^P uC (  
public : 6Ouy%]0$I3  
template < typename T > ._JM3o}F  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ZZqImB.Cz6  
  { )u~LzE]{_  
  return assignment < T > (t); ]l.y/pRP5[  
} :=x-b3U  
} ; n)$T zND  
) 9h5a+Z  
J8w#J  
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: KZ^W@*`D  
Qe<D X"  
  static holder _1; V4p4m@z^u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hKP!;R  
2lPj%i 5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 16=tHo8|  
而不用手动写一个函数对象。 Z"rrbN1  
j<w";I&Diz  
Xi3:Ok6FZ  
Ht#5;c2/  
四. 问题分析 !DFT}eu  
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。 yAO Ye"d  
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。 @Q~Oc_z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "1P8[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #:"F-3A0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 VE{[52  
EJ&[I%jU  
五. 问题1:一致性 X=]FVHV;  
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?| #x Z7%    
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'ms&ty*T  
3D>syf  
struct holder apQ` l^  
  { w7}m T3p,)  
  // ]&%_Fpx  
  template < typename T > ta\AiHm  
T &   operator ()( const T & r) const _/0vmgQ&  
  { !U38aHG  
  return (T & )r; =9@{U2 =l  
} !}fq%8"-  
} ; 9fR`un)f}  
y\7 -!  
这样的话assignment也必须相应改动: 3}{od$3G  
Yg@k +  
template < typename Left, typename Right > R<aF;Rvb5  
class assignment ]H8,}  
  { *{|{T_H:  
Left l; mk#xbvvG  
Right r; &t1?=F,]  
public : {w*5uI%%e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R/ 5aIh  
template < typename T2 > I_66q7U"0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &`hx   
} ; M]PH1 2Ob  
#=r:;,,  
同时,holder的operator=也需要改动: "bZ {W(h  
t3%[C;@wB  
template < typename T > FTvFtdY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^b)8l  
  { g/Q hI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Cisv**9  
} Ul#||B .c{  
6}bUX_!&s  
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。 ht _fbh(l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P)bS ;w\(Y  
!#P|2>>u  
return l(rhs) = r; 63R?=u@  
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。 _kR);\V.8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3_k.`s_Z  
2L}F=$zz  
template < typename Tp > kc#<Gr&Z&  
class constant_t }!{9tc$<b  
  { B;f\H,/59  
  const Tp t; U_!Wg|  
public : Q _Yl:c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R zG7Xr=t  
template < typename T > Z9rmlVU6!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $*EK v'g[n  
  { 5&V0(LT]C  
  return t; R7YL I1ov  
} /.!ytHw8  
} ; o'nju.'  
5P{PBd}glp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 owYf1=G  
下面就可以修改holder的operator=了 [7d>c  
26n+v(re  
template < typename T > VNKtJmt  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @64PdM!L  
  { ~Y=v@] 2/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nl v8HC  
} 7q_B`$ata  
2xy &mNx  
同时也要修改assignment的operator() ?V6A:8t,  
x;d*?69f]  
template < typename T2 > UuDs  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ux-puG  
现在代码看起来就很一致了。 78'HE(*  
dN'2;X  
六. 问题2:链式操作 Jo%5NXts4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .~J}80a/  
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。 ""-#b^DQ  
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。 @2H"8KX  
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。 $Pw@EC]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t As@0`x9  
J,@SSmJ`  
template < typename T > "[W${q+0x  
struct result_1 <\i}zoPO  
  { Z x&gr|)}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0K/?8[#  
} ; alu3CE  
Q4;eN w  
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: r3.A!*!  
M[aF3bbN  
template < typename T > )3h%2C1uM  
struct   ref M'Fa[n*b?!  
  { 3Yu1ZuIR  
typedef T & reference; {Dv^j#  
} ; 5LJUD>f9 Z  
template < typename T > >,JLYz|</  
struct   ref < T &> xqV>m  
  { 7S"W7O1>  
typedef T & reference; HR0t[*  
} ; !YJfP@"e6r  
X~ca8!Dq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: VXr'Z  
(N6 3k1M  
template < typename T > =b\k$WQ_(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }6Y D5?4  
  { a~#MMl  
  return l(t) = r(t); ci]IH]x  
} i7@qfe$fR  
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。 cL/ 6p0S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fb8"hO]s  
6]`XW 0{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 mc{gcZIm  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >GRL5Iow  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e+Qq a4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v.eNWp  
最后的布局是: G-5wv  
                Add kVu8/*Q  
              /   \ h!c6]D4!L  
            Divide   5 w.tQ)x1h  
            /   \ Q<TD5t9  
          _1     3 y]1:IJL2;  
似乎一切都解决了?不。 hN(sz  
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=?Kk4Ag  
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。 KC@F"/h`/  
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: aD5jy  
AGxtmBB;  
template < typename Right > Y\CR*om!W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =_(i#}"A  
Right & rt) const Y8*k18~  
  { m|tE3 UBNv  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .23z\M8 -  
} M\%LB}4M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o: \&4z&=  
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。 al{;]>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。 V1aWVLltj  
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。 5f.G^A: _X  
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。 )e,Rp\fY$  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? m 6V:x/'=  
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: r3OTU$t?  
'g3!SdaLF  
template < class Action > Fbvw zZ  
class picker : public Action )9(Mt _  
  { v=-8} S  
public : =\jp%A1$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ql Z()  
  // all the operator overloaded '%JIc~LJ  
} ; p([g/Q  
`O:ecPD4M  
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。 a(!_ 3i@  
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: ; E Nhy  
%}t<,ex(yO  
template < typename Right > -}2'P)Xp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f7y a0%N  
  { N$Pi4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?kOtK  
} ]QB<N|ps  
(eTe`   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > mkJC *45  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 B@R3j  
]{tnNr>mv  
template < typename T >   struct picker_maker /FzO9'kj  
  { 9*AH&/EXth  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u9 LP=g  
} ; xG802?2i/;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {J`]6ba  
  { Y[oNg>Rz  
typedef picker < T > result; {9yv3[f3  
} ; T]&% KQ  
(:JX;<-  
下面总的结构就有了: BvXA9YQ3  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 |AY`OVgcKD  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 C26vH#C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 NGA8JV/U  
至此链式操作完美实现。 }sbh|#  
V$D+Joj  
K^H{B& b8  
七. 问题3 =Gka;,n  
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。 -pWnO9q  
(e:@7W)L  
template < typename T1, typename T2 > O$'BJKj-4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SGuR-$U`)  
  { ~Y- !PZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X\?PnD`,  
} 8M{-RlR  
qs96($  
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: .X D.'S  
u@( z(P  
template < typename T1, typename T2 > s-\.j-Sa  
struct result_2 ( MI8Kkb1d  
  { 3J^"$qfSn  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'N-nFc^  
} ; i)vbmV  
&rdz({  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5xHP5+&  
这个差事就留给了holder自己。 4G:?U6  
    J%_m`?  
9Ai e$=  
template < int Order > 3ID 1>  
class holder; (?9@nS  
template <> Ts+S>$  
class holder < 1 > Z6.0X{6nA  
  { .?16w`Y  
public : X:aLed_{f  
template < typename T > {_ &*"bK  
  struct result_1 m|:O:<  
  { ;WF3w  
  typedef T & result; G5C=p:o{/  
} ; PrA?e{B5m  
template < typename T1, typename T2 > lT`y=qR|  
  struct result_2 0E6>P E;  
  { S;!l"1[;  
  typedef T1 & result; : h"Bf@3  
} ; /S}4J"  
template < typename T > R2]2#3`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jH 4,-  
  { 9 n(.v}  
  return (T & )r; k<bA\5K  
} ?3f-" K_r  
template < typename T1, typename T2 > q_5hKipd\b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3Pj#k|(f[0  
  { 7P& O{tl(  
  return (T1 & )r1; -E*VF{IG1  
} kOu C@~,  
} ; \`FpBE_e)  
KdBE[A-1^M  
template <> EWcqMD]4u  
class holder < 2 > x] e &G!|  
  { G*oqhep  
public : (%bqeI!ob  
template < typename T > )D_\~n/5  
  struct result_1 5:oteNc3  
  { _TGv"c@V  
  typedef T & result; Q1cM{$}M  
} ; !x%$xC^Iz  
template < typename T1, typename T2 > yvQRr75  
  struct result_2 NCid`a$  
  { il=:T\'U9  
  typedef T2 & result; E46+B2_~zk  
} ; JO|%Vpco  
template < typename T > xI'sprNa_1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HDV@d^]-  
  { 4#dS.UfI  
  return (T & )r; ( 04clU^F  
} D-v}@tS'  
template < typename T1, typename T2 > <Mt>v2a3Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %%7~<=rk  
  { 2YS1%<-g*  
  return (T2 & )r2; T>$S&U  
} ^ UB*Q  
} ; ZxDh94w/  
t08E 2sI  
u3[A~V|0=  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 )BJ Z{E*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X:0-FCT;\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +!@@55I-  
GL S`1!  
return l(i, j) = r(i, j); :n%KHen3\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a 8(mU%  
+NM`y=@@  
  return ( int & )i; vv  F:  
  return ( int & )j; IP#?$X  
最后执行i = j; u0s25JY.%  
可见,参数被正确的选择了。 ,MmX(O0  
 D|8Pe{`  
r+yl{  
wjRv =[  
E1"H( m&6  
八. 中期总结 Xb/W[rcs  
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: R&!{3!V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )0tq&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w1N-`S:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (8XP7c]5  
x/)o'#d$|l  
cBGR%w\t%  
^U5g7Emf  
8c1ma  
`S&.gPE2  
九. 简化 UA%tI2  
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。 [f8mh88 r  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )C1ihm!7\  
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: GIs *;ps7w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z%_m<Nf8T  
  +-*/&|^等 $K'A_G^  
2. 返回引用。 -9X#+-  
  =,各种复合赋值等 uhf% z G  
3. 返回固定类型。 RaX :&PE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  1OwVb  
4. 原样返回。 #P^cR_|\  
  operator, ~HM,@5dFC  
5. 返回解引用的类型。 6u6,9VG,  
  operator*(单目) J+]W*?m  
6. 返回地址。 ywCF{rRd  
  operator&(单目) LQr+)wI  
7. 下表访问返回类型。 )W0zu\fL =  
  operator[] =KCAHNr4?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xO` `X<  
  operator<<和operator>> asLvJ{d8s  
Iu=n$H  
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。 FL8?<bU  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]K^#'[  
?T (@<T  
template < typename Left > 8s@k0T<O  
struct value_return C"JFN(f  
  { {*lRI  
template < typename T > k2@|fe  
  struct result_1 v;_k*y[VV$  
  { >'MT]@vez  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )LRso>iOO  
} ; :tTP3 t5  
aN,.pLe;  
template < typename T1, typename T2 > ;q ;}2  
  struct result_2 Dau'VtzN  
  { Bq# l8u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; exfJm'R?n  
} ; )r +o51gp  
} ; q>^x ,:L  
l` M7a9*U  
G*].g['  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,|Xibfw  
{ d*?O  
下面我们来剥离functor中的operator() sDF5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~A-1x!YiU  
M<KWx'uV  
return l(t) op r(t) aplOo[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :TTZ@ q  
return op l(t) u@ psVt   
return op l(t1, t2) s${|A =  
return l(t) op ,!{/Y7PmJ  
return l(t1, t2) op $Lf-Gi  
return l(t)[r(t)] p>#QFd"m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S@WzvM  
wFHz<i!jr&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: YH .+(tNv  
单目: return f(l(t), r(t)); YYzl"<)c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); z}sBx 9;  
双目: return f(l(t)); 8`4Z%;1  
return f(l(t1, t2)); 8<w8"B.i  
下面就是f的实现,以operator/为例 A@HCd&h  
ex}6(;7)O  
struct meta_divide ]|#%`p56  
  { FfET 45"l  
template < typename T1, typename T2 > 5N'Z"C0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dh.vZ0v=7  
  { p0b2n a !  
  return t1 / t2; no`>r}C  
} }@'Zt6+tS  
} ; zK@DQ5  
s+jL BY  
这个工作可以让宏来做: -NgL4?p=  
<:gNx%R  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m-h+UKt  
template < typename T1, typename T2 > \ }X;LR\^u[f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YlP8fxS  
以后可以直接用 }0(.HMiGj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h,u?3}Knnb  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 zwEZ?m!  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +_E\Omcw  
}-8ZSWog6f  
8E:d!?<^&I  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {YoK63b$  
q=+AN</  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \as^z!<  
class unary_op : public Rettype 'GJ'Vli  
  { pk&;5|cCD  
    Left l; i[\`]C{gf  
public : 7yDWcm_y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G$HXc$OY  
Y8$,So>~  
template < typename T > _,C>+dv)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0wlKBwf`J  
      { S7fX1y[  
      return FuncType::execute(l(t)); ]= EYju@  
    } @UG%B7  
( ;(DI^Un8  
    template < typename T1, typename T2 > dRXEF6G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FWJhi$\:D]  
      { .dvOUt I[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -%g&O-i\  
    } L=1~)>mP  
} ; BIM!4MHLA  
zQNkjQ{mx  
Qe6'W  
同样还可以申明一个binary_op vXP+*5d/ K  
<hA1[S}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Qv`Lc]'  
class binary_op : public Rettype 1q Jz;\wU  
  { v.~uJ.T  
    Left l; j$u=7Z&E  
Right r; [G=+f6 a  
public : ^jiYcg@_[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E#L"*vh  
$ZEwz;HNo  
template < typename T > :w+2L4lGs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pgp`g.$<  
      { HLYTt)f}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }bZcVc2  
    } !eH9LRp  
gq+|Hr  
    template < typename T1, typename T2 > S# 9EBw7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jLy3c@Dp  
      { Y>l92=G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $0OWPC1  
    } GOII B  
} ; )PNeJf|@  
q#n0!5Lv2  
0OrT{jo  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 # {'1\@q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n=+K$R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U fzA/  
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。 M&/([ >Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hj_%'kk-A  
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`n'>F11  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x2M'!VK>n1  
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) d;-/F b{4  
下面是修改过的unary_op 7 z#Xf  
XC D&Im  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -hpJL\ng  
class unary_op P`$"B0B)  
  { 3S97hn{|=  
Left l; av.L%l&d  
  c@]_V  
public : sr*3uI-)L  
m/`"~@}&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "{&?t}rj+  
j=Co  
template < typename T > < SIe5" {  
  struct result_1 v p>,}nx4  
  { 1lJY=`8qa  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M2.Pf s  
} ; 3,QsB<9Is  
9\aR{e,1  
template < typename T1, typename T2 > QS*!3? %  
  struct result_2 O6[,K1,  
  { xMb)4cw}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 64hl0'67y  
} ; 0)?.rthk4S  
kp4(_T7R  
template < typename T1, typename T2 > =y>g:}G7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0CTUcVM#9  
  { E[Rd= /P6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); E`DsRR <  
} 6]/LrM,23  
h dw~AGO#  
template < typename T > >H*?ktcW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )225ee>  
  { :JEzfI1  
  return OpClass::execute(lt(t)); b&i0)/;  
} nVp*u9]  
')8c  
} ; i r-= @@  
Rqk;!N  
S S/9fT"[  
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 )Hp{8c  
好啦,现在才真正完美了。 2GHmA_7P  
现在在picker里面就可以这么添加了: '}Tf9L%  
POl[]ni=>  
template < typename Right > $Eo)i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !D_Qat  
  { C|@6rr9TA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "8'aZ.P  
} }qa8o  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 BaLvlB  
RbY=O OQ  
|@rPd=G^(/  
ep<O?7@j-G  
["N)=d|LS  
十. bind Td7=La0   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 :dZq!1~t  
先来分析一下一段例子 *gJ:irah  
# -0}r  
0&YW#L|J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^Ia:e ?)W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~BS Ip .  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;~2RWj=-  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 w=UFj  
我们来写个简单的。 )o:%Zrk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /MErS< 6  
对于函数对象类的版本: &at^~ o  
}i"\?M  
template < typename Func > S#kA$yO  
struct functor_trait '`/Qr~]  
  { Vm_waa  
typedef typename Func::result_type result_type; U^ec g{  
} ; ,:Q+>h  
对于无参数函数的版本: *kliI]B F]  
 2]$ 7  
template < typename Ret > Q :<&<i=I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > kb27$4mm  
  { $rb #k{  
typedef Ret result_type; ?8g*"& cn  
} ; :U,n[.$5'  
对于单参数函数的版本: )&Bf%1>  
N,iYUM?  
template < typename Ret, typename V1 > cVx#dDdA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pCE,l'Xa  
  { &.> 2@  
typedef Ret result_type; aSKLSl't`  
} ; &vDK6w,  
对于双参数函数的版本: ?"d25LyN  
'Mfn:n+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x*Lm{c5+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u~WE} VC  
  { Ik4FVL8~  
typedef Ret result_type; hzT,0<nw  
} ; 1Q&\y)@bT  
等等。。。 k u@sQn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xJQ-k/`  
&2~c,] 9C  
template < typename Func > O?6ph4'  
struct func_return b6@(UneVM  
  { Zj(2$9IU  
template < typename T > |;G9K`8  
  struct result_1 rF/k$_bFt  
  { #s4v0auK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /$q9 Kxb  
} ; (}]ae*  
:y>$N(.8f  
template < typename T1, typename T2 > z1-JoZ  
  struct result_2 TqvgCk-  
  { f1hjU~nJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zNZ"PYh<u  
} ; j}uVT2ZE%  
} ; *J ]2"~_.  
}mZ sK>  
F5hOKUjv  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s+EJXox w  
gc ce]QS  
template < typename Func, typename aPicker > _iJ8*v 8A  
class binder_1 &jg..R  
  { "kS(b4^  
Func fn; 8?YWE62  
aPicker pk; U{8]TEv  
public : %ut^ O  
NZP>aV-  
template < typename T > ~ AU!Gm.  
  struct result_1 }i)^?@  
  { 4Jf6uhaE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4iDlBs+  
} ; >~nc7j u  
d0b`qk @4  
template < typename T1, typename T2 > gcaXN6C  
  struct result_2 ~{8X$xs  
  { ,%bG]5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Yv!r>\#0S  
} ; ._6|epJ#  
UBgheu  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Xy0KZ !  
ZwC\n(_y  
template < typename T > |#87|XIJ&~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -0 e&>H%  
  { rJ@yOed["b  
  return fn(pk(t)); H{XD>q.  
} D^G5$h i  
template < typename T1, typename T2 > l6[0i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b?=>)':f  
  { OdZLJt?g  
  return fn(pk(t1, t2)); g[#4`Q<.  
} Zx1I&K\Cd  
} ; J Uf{;nt  
q=_&izmE'7  
B.J_(V+  
一目了然不是么? lT<4c5 %  
最后实现bind Zi!6dl ev  
"K!9^!4&  
ZRK1 UpP  
template < typename Func, typename aPicker > Fz3QSr7FU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6v]y\+  
  { )|Ho"VEmg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5Tb3Yy< .  
} 53i7:1[uV  
r8k.I4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qv+8wJ((  
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。 Q#,j,h  
M)<4|x  
十一. phoenix ,{pC1A@s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4!I;U>b b  
F+lsza  
for_each(v.begin(), v.end(), k~ YZT 8  
( pE^jUxk6  
do_ ZeL v!  
[ h=1cD\^|qw  
  cout << _1 <<   " , " NIzxSGk|  
] o:.6{+|N  
.while_( -- _1), 7[b]%i  
cout << var( " \n " ) -UhSy>m  
) AXQG  
); XW^Sw;[efZ  
*<5zMSZO  
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: W=$cQ(x4Z  
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 p5`d@y\hj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  .L vg $d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3hPj;-u  
Q)H1\  
[h3y8O  
template < typename Cond, typename Actor > ?)60JWOJ1  
class do_while #wvmVB.5~  
  { :'t+*{ff  
Cond cd; t!u{sr{j=  
Actor act; nJ ZQRRa:C  
public : ? eU=xO  
template < typename T > gmU0/z3&  
  struct result_1 Gp PlO]  
  { ]h`<E~  
  typedef int result_type; k *#fN(_  
} ; Hy_}e"  
2".^Ma^D!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} clcj5=:  
4)IRm2G  
template < typename T > %"1*,g{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MmvMuX]#)  
  { 9T#JlV  
  do EE^ N01<"\  
    { 1l~(J:DT  
  act(t); Y XBU9T{r  
  } C8J3^ ?7E  
  while (cd(t)); >`@c9 m  
  return   0 ; tR;? o,T  
} s*XwU  
} ; b')Lj]%;k  
=,UuQJ,l  
^LO`6,   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \k8|3Y~g  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9qqzCMrI0e  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Y?^1=9?6  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 '%D$|)  
下面就是产生这个functor的类: +mr\AAFn  
@`hnp:  
LvtZZX6!  
template < typename Actor > q,W6wM;,E  
class do_while_actor *>ilT5q  
  { w^.^XK4v.  
Actor act; dV5aIj  
public : S!u`V3-s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ky qFeR  
H,? )6pZ  
template < typename Cond > 1VH$l(7IQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; mJ>@Dh3>G  
} ; bc".R]  
@`</Z)  
oQkY@)3.w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g.cD3N  
最后,是那个do_ #ilU(39e  
lF=l|.c  
<Bmqox0  
class do_while_invoker ][b2Q>  
  { ?^# h|aUp.  
public : dZ kr#>  
template < typename Actor > I>]t% YKj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +h*.%P}o  
  { VHyP@JB  
  return do_while_actor < Actor > (act); G?y'<+Awt  
} =t+{ )d.w  
} do_; JE`mB}8s/  
[\j@_YYd  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Tath9wlv6;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 fO4e[g;G  
最后来说说怎么处理break和continue %/^k r ZD  
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。 Xgy)Z:R  
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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