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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L(_bf/ @3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *n2le7  
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, I+']av8e  
tZ_D.syBAc  
B1(T-pr  
7uxUqM  
  class filler @ wx  
  { V-w{~  
public : Y]: Ch (Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |&AZ95v   
} ; Tu_4kUCR!f  
^y<8 &ZFH  
6"u"B-cz  
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: ,?`Zrxe[  
3s$vaV~(a  
-=a,FDeR  
nn{PhyK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _?c7{  
i6$q1*  
roHJ$~q?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oS#PBql4  
noQS bI @  
4ZrRgx2MD  
h0;R*c  
二. 战前分析 Hm 17El68  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 0{ !+N6MiR  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 uxsi+vkI  
L_Lhmtm}m  
L<[%tvV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y5`$Aa4~  
  /* --------------------------------------------- */ 9; `E,w  
vector < int *> vp( 10 ); <@J0 770  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); HCZVvsG  
/* --------------------------------------------- */ G)3Q|Vc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Wr;9Mz&{  
/* --------------------------------------------- */ -5d^n\CDK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); J @^Ypq  
  /* --------------------------------------------- */ #B!<gA$/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); tlpTq\;  
/* --------------------------------------------- */ Ula h!s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *8I &|)x  
8Ao pI3  
W|AK"vf  
Qk] ^]I  
看了之后,我们可以思考一些问题: f7oJ6'K  
1._1, _2是什么? ],l\HHQ  
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。  } @4by<  
2._1 = 1是在做什么? TWSx9ii!M:  
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。 2OsS+6,[x  
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。 !6*m<#Qm  
W>y &  
}5]7lGR  
三. 动工 '))K' u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /#g P#Z%  
B*AB@  
o3(:R0  
Vi'zSR28Z  
template < typename T > Tga%-xr+  
class assignment %ZM"c  
  { x|GkXD3  
T value; nUf0TkA  
public : >Q[3t79^  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,j e  
template < typename T2 > <KBS ;t="1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a9g~(#?a  
} ; (qDPGd*1  
k]9+/ $  
kV@?Oj.&I,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rBZ0Fx$/[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W}'l8z]   
sny$[!)  
U%rq(`;  
H_FT%`iM  
  class holder ob]j1gYb  
  { JiFB<Q\  
public : &.[I}KH|B  
template < typename T > <7_s'UAL!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const vq:?a  
  { -1}&\=8M  
  return assignment < T > (t); rk &ME#<r  
} 7\[)5j  
} ; r-$VPW  
rr]-$]Q  
qFN`pe,  
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: 8,-U`.  
K@tELYb  
  static holder _1; -S7i':  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 KpC!C9  
Of m0{c=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /p$+oA+  
而不用手动写一个函数对象。 `wKd##v'@  
Af Y ]i  
U3~rtc*  
G.]'pn  
四. 问题分析 !3`X Gg  
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。 jx14/E+^  
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。 qi$nG_<<Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %>Mcme>(W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >f70-D28  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5O[\gd-  
`Gh J)WA<  
五. 问题1:一致性 ~(\ .j=x  
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?| B["jndyr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ca<OG;R^  
DdqE6qE  
struct holder xM=?ES  
  { Jk;dtLL}4  
  // QXEz  
  template < typename T > Y2[ik<  
T &   operator ()( const T & r) const HT7I~]W  
  { -f["1-A  
  return (T & )r; )zkr[;j~`  
} r-o+NV  
} ; @cc}[Uw4B  
lJdrrR)wg  
这样的话assignment也必须相应改动: m= rMx]k  
q\xsXM  
template < typename Left, typename Right > Zs2;VW4RW  
class assignment ]z8Th5a?o  
  { '&/~Sh$%  
Left l; |_OoD9,M  
Right r; %LBf'iA  
public : }kSP p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ndu$N$7+  
template < typename T2 > b8**M'k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %E[ $np>  
} ; 8ib e#jlg  
|? rO  
同时,holder的operator=也需要改动: g%okYH?  
Pq1j  
template < typename T > Ml6}47n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'EC0|IT)c  
  { a fLE9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M[cAfu  
} qtuT%?wT@Z  
kRV]`'u,  
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。 oiOu169]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 iUq_vQ@} }  
=R*IOJ  
return l(rhs) = r; wb ^>/  
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。 5xQ5)B4k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]e$n;tuW  
9<.8mW^68  
template < typename Tp > ?}HZJ@:lB  
class constant_t G "ixw  
  { 0-p %.}GE  
  const Tp t; I#;.; %u  
public : 3gYtu-1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <?h(Dchq  
template < typename T > 1n[wk'}qf4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -@Z9h)G|  
  { {4*5Z[  
  return t; ' pIC~  
} pm2]  
} ; f8-~&N/_R  
$3xDjiBb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h-fm)1S_  
下面就可以修改holder的operator=了 }\1V%c  
P MI?PC[;  
template < typename T > :s1.TQ;Y(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const eQ,VK`7X  
  { Y.kc,~vYL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /#j)GlNp:  
} JOyM#g9-?  
58R.`5B  
同时也要修改assignment的operator() 2fXwJG'  
8! /ue.T  
template < typename T2 > Zzmo7kFx3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7!;zkou  
现在代码看起来就很一致了。 V P(JV  
OW#G{#.6R  
六. 问题2:链式操作 $ago  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7Rd(,eWE@  
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。 qDgy7kkQ  
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。 goNDS5}  
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。 bK{ VjXF  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &'Xgf!x  
?v`24p3PC  
template < typename T > PP]7_h^ 2  
struct result_1 C3~O6<,Jh  
  { &UO/p/a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 93 =?^  
} ; V9cj  
_|{Z850AS  
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: 5g.K yj|  
g ;X K3R  
template < typename T > 0}po74x*r  
struct   ref v^ v \6uEP  
  { At !@Rc  
typedef T & reference; ( X+2vN  
} ; S;oRE' kk  
template < typename T > ^1<i7u  
struct   ref < T &> &Lbwx&!0b  
  { F I~=A/:  
typedef T & reference; +G+1B6S  
} ; 7Hj7b:3K&!  
Bn.5ivF3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rC_saHo>#R  
wO6>jW 7  
template < typename T > \7IT[<Se  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (iIzoEpb8W  
  { x:h)\%Dg<  
  return l(t) = r(t); c2L\m*^o  
} $GHi9aj_P  
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。 FF0~i+5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ul3xeu  
8L]Cc!~  
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 }a#=c*+_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Sggl*V/q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  ?$y/b}8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 r]]:/pw?t  
最后的布局是: BK wo2=m~  
                Add s'OK])>`  
              /   \ ZE1${QFkG  
            Divide   5 B>sQcZ:  
            /   \ hjhZ":I.  
          _1     3 KTwP.!<v  
似乎一切都解决了?不。 GkI{7GD:z  
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。 s3'kzwX  
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。 p*Yx1er1  
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: K3h"oVn  
: %uaaFl  
template < typename Right > d[nz0LI|mk  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U* uMMb}$  
Right & rt) const b *3h}n;  
  { \HQ.Pwr 6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ocn@JOg  
} DghqSL ^s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =NSunW!  
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。 d(Hqj#`-31  
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。 0fK#:6  
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。 (:h&c6'S)b  
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。 +q+JOS]L  
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? F&B E+b/#  
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: m=Mk@xfQ#  
y=jZ8+M   
template < class Action > RD;A  
class picker : public Action P>$+XrTE  
  { Om_ "X6  
public : /!y;h-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} P# U|  
  // all the operator overloaded J6ed  
} ; t< RPDQ>  
Kaaz,C.$^  
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 PrrUo  
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: M 9NT%7Il  
J)|I/8!#  
template < typename Right > t:v>W8N53  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wD W/?lT&  
  { &>R:oYN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Vr;>Im  
} 7|"$YV'DM  
L$@+'Qn@:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8*|*@  
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。 <*P)"G  
8i<]$  
template < typename T >   struct picker_maker c?aOX/C'  
  { 3Jq GLR`z3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &PFq(4  
} ; G>jC+0nkry  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q'IMt7}  
  { JSaF7(a =  
typedef picker < T > result; ~:|V,1  
} ; |cC&,8O:{  
J,s:CBCGL  
下面总的结构就有了: FMzG6nrdBN  
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。 !f}D*8\f  
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。 P m&^rC;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5H|7DVG  
至此链式操作完美实现。 6E(..fo:"  
nT(AO-Ue^  
I1s$\NZ~]  
七. 问题3 lhf5[Rp  
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。 l)'*jZ  
sE!g!ht  
template < typename T1, typename T2 > u yE#EnsH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q-,`\ TS  
  { D=Yr/qc?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); rV?@Kgxi  
} C)UU/4a;  
0kw)-)=  
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: 6$zd2N?  
Eb CK9  
template < typename T1, typename T2 > A"R(?rQi=  
struct result_2 g1]bI$;  
  { $ub0$S/Hu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; txQr|\4k  
} ; B(O6qWsL  
,p!IFS`  
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? &l4kwds R  
这个差事就留给了holder自己。 L:Mjd47L  
    -8d z`o}  
ub+XgNO  
template < int Order > G|||.B 8  
class holder; (uC@cVk P  
template <> 'Z%1Ly^b  
class holder < 1 > SwaPRAF  
  { !XM*y  
public : 1s(i\&B  
template < typename T > I7#JT?\}  
  struct result_1 %|>D{q6C  
  { Q ;5A~n  
  typedef T & result; ~dP\0x0AB  
} ; #B#xSmak  
template < typename T1, typename T2 > 2uV5hSHYe  
  struct result_2 ]v?jfy  
  { AS[j)x!  
  typedef T1 & result; CC3M7|eO3  
} ; \+0l#t$  
template < typename T > I[w5V;>*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8!@}\6qM  
  { *O\lR-z!k  
  return (T & )r; <(yAat$H  
} Tks"GlE*D  
template < typename T1, typename T2 > m`]d`%Ex  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o02G:!gB  
  { 1'8-+?r  
  return (T1 & )r1; mgM"u94-]  
} xO,;4uE  
} ; ]KG.-o30  
h~z}NP  
template <> u0g"x_3  
class holder < 2 > L {&=SR.  
  { :VLYF$|  
public : 4^d).{&X  
template < typename T > >hV 2p/D  
  struct result_1 VWzuV&;P  
  { ,|,kU0xXz  
  typedef T & result; ^L8:..+:  
} ; */K]sQZa  
template < typename T1, typename T2 > og&h$<uOZt  
  struct result_2 LnsYtkb r  
  { \'iy(8i  
  typedef T2 & result; ` K0PLxSv  
} ; SZ7; } r8  
template < typename T > K@ &;f( Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M-q5Jfm  
  { iun_z$I<+Z  
  return (T & )r; t~) g)=>  
} 8pp;" "b  
template < typename T1, typename T2 > KGI <G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UIht`[(z  
  { ZvO1=* J,  
  return (T2 & )r2; ~`B]G  
} W/CZ/Mc  
} ; |YfJ#Agm+  
?[Ma" l>  
6:`[Fi  
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> >。 &2O~BIRE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,ei=w,O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T7O)  
%=\*OIhl  
return l(i, j) = r(i, j); mG0_&'"YIG  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ' ~fP#y  
v\?l+-A? y  
  return ( int & )i; ;cp||uO  
  return ( int & )j; dxtG3  
最后执行i = j; _ sy]k A  
可见,参数被正确的选择了。 up0=Y o@  
 x\VP X  
bk a%W@Y%  
Fdq5:v?k  
,q{~lf -  
八. 中期总结 9>`dB  
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: -dfs8[i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 GMoz$c6n_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #CB Kt,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor jc#gn& 4C  
}n'W0 Sa  
[ q[2\F?CE  
R\/tKZJjb  
q(1hY"S"}b  
~C3Ada@4  
九. 简化 3*(><<ZC  
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。 raU_Z[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "QD>:G;u  
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: kmtkh "  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z5EII[=$o  
  +-*/&|^等 kf9]nIo  
2. 返回引用。 imhE=6{  
  =,各种复合赋值等 Gm0}KU  
3. 返回固定类型。 t -fmA?\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I{.t-3hp  
4. 原样返回。 HW#@e kh  
  operator, L 7LUy$M-<  
5. 返回解引用的类型。 +V[;DOlll  
  operator*(单目) 'Z#>K*  
6. 返回地址。 zG^$-L.n  
  operator&(单目) /WK1(B:  
7. 下表访问返回类型。 P.1Z@HC  
  operator[] V-X Ty iv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pqju@FD *  
  operator<<和operator>> ]k+(0qxG  
c>+68<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。 Hc8!cATQk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J6rWe  
%,aSD#l`f  
template < typename Left > x{Dw?6TP  
struct value_return 'SrDc'?  
  { Re'3bs:+  
template < typename T > soX^$l  
  struct result_1 Ae1b`%To  
  { ^<   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2d  YU  
} ; E]^n\bE%  
LZE9]Gd  
template < typename T1, typename T2 > jJ,y+o  
  struct result_2 CLJn+Y2  
  { %afF%y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @uG/2'B(  
} ; c%+uji6  
} ; R9QW%!:,\2  
d5R2J:dI  
UDnCHGq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H6`zzH0"  
F"3'~ 6  
下面我们来剥离functor中的operator() c+8 Y|GB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _x,(576~  
aOsc_5XDR;  
return l(t) op r(t) ;M\Cw.%![  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Be<bBKQb  
return op l(t) JRAU|gr  
return op l(t1, t2) 4E1j0ARQQ  
return l(t) op .1ep8O<  
return l(t1, t2) op dX[ Xe  
return l(t)[r(t)] \]\h,Y8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bBGg4{  
.SOCWznb  
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: rL?{+S]&^)  
单目: return f(l(t), r(t)); q~*|Wd'&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #Pg?T%('`  
双目: return f(l(t)); !d[]Qt%mA  
return f(l(t1, t2)); rhGB l`(B  
下面就是f的实现,以operator/为例 HW"5MZ8E  
s:z  
struct meta_divide _)4zm  
  { BIg2`95F|  
template < typename T1, typename T2 > x@pzgqi3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =CCddLO  
  { mJH4M9WJ]  
  return t1 / t2; [[]NnWJ  
} + EKp*Vje  
} ; LJt5?zQKrW  
,">CPl]  
这个工作可以让宏来做: }wEt=zOJ  
0G+ qF96  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qP=a:R-  
template < typename T1, typename T2 > \ t$R0UprK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GSH,;cY  
以后可以直接用 BA T.>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l}#d^S/  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 JxM32?Rm*w  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `/WOP`'zM  
2+R]q35-  
GW%!?mJ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 *GdJ<B$  
%0 U@k!lP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3jto$_3'w  
class unary_op : public Rettype FR]uCH  
  { <Oy2 JjY  
    Left l; aghlYcPg  
public : y'JJ#7O=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zhyf}Ta'  
2j1HN  
template < typename T > ~i>'3j0@k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^nQJo"g\  
      { d/YQ6oKU  
      return FuncType::execute(l(t)); h_g "F@  
    } z@jKzyq  
m}6>F0Kv  
    template < typename T1, typename T2 > "ZmxHMf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `H^ H#W  
      { j2 >WHh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K;TTGK  
    } ^lK!tOeO  
} ; yC!>7@m  
D?H|O[  
Us>  
同样还可以申明一个binary_op +|4olK$[  
!&v"+ K3lU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9R&.$5[W(s  
class binary_op : public Rettype B\;fC's+  
  { ax 2#XSCO  
    Left l; ?~]mOv>  
Right r; a^VI)  
public : v)*eLX$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a"k,x-EL(  
Ct3+ga$  
template < typename T > "# Q"gC.K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u=(.}  
      { y35e3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s(MdjWw  
    } 90H/Txq  
;BHIss7  
    template < typename T1, typename T2 > wvr`~e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |I.5]r-EK  
      { GB6(WAmr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +>% AG&Pc  
    } oiz]Bd  
} ; li} >xDSQ4  
a4q02 cV  
&kH7_Lz  
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 +bWo{   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b}hQU~,E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2D3mTpw  
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。 ;N _ %O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9HlM0qE5b  
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。。。 M IUB]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~6Odw GWV  
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) 8PG&/ " K  
下面是修改过的unary_op FGpV ]p  
q+lCA#Sx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =Q!V6+}nY^  
class unary_op Jp~[Dm  
  { DuC_uNJ  
Left l; ~UsE"5  
  \@_?mL@=  
public : SMQC/t]HT  
$@WA}\D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n+Ng7  
OoZv\"}!_  
template < typename T > u$^r(.EV  
  struct result_1 >R\!Qk  
  { 6%&w\<(SG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]v$2JgF]@  
} ; #Jfmt~ks '  
A5G@u}YS5  
template < typename T1, typename T2 > (IAR-957pN  
  struct result_2 YD5mJ[1t"2  
  { os+ ]ct  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }jNVR#D:  
} ; U a1Z,~ *  
c{i\F D  
template < typename T1, typename T2 > 9}d^ll&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +1Rz+  
  { 9['>$ON  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1Msc:7:L  
} 3 gW+|3E  
)fc+B_  
template < typename T > hWr}Uui  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YXGxE&!  
  { 1(Lq9hs`  
  return OpClass::execute(lt(t)); /8lmNA  
} z+nq<%"'  
hOm0ND?;1  
} ; YUlH5rO3  
v=YI%{tx)  
/J&_ZDNV~  
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 LT/ *y=  
好啦,现在才真正完美了。 2:6lr4{uY  
现在在picker里面就可以这么添加了: I"WmDC`1  
kM(,8j  
template < typename Right > qK&h$;~*y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vVbS 4_  
  { u4:6zU/{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  '5P:;zw  
} +Ui%}^ZZ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Mbtk:GuY  
gyv@_}Y3  
m =MM  
-QQU>_  
}\EHZ  
十. bind ^ }|$_  
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。 sTECNY=l  
先来分析一下一段例子 Z7dVy8J  
)oMMDH w\  
M`|E)Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lZD"7om  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 C)ebZ3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6W N(Tw  
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。 zUJPINDb  
我们来写个简单的。 ,)t/1oQ}>^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %r:Uff@  
对于函数对象类的版本: WL<f!   
PE2O$:b\  
template < typename Func > U~<~>^[  
struct functor_trait bHmn0fZ9  
  { ~4ysg[`  
typedef typename Func::result_type result_type; lJU]sZ9~b  
} ; cb_nlG!  
对于无参数函数的版本: IjRUL/\=  
!l1jQq_mK  
template < typename Ret > t~ z;G%a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z;EDyd,O>  
  { \l/<[ZZ  
typedef Ret result_type; l gTw>r   
} ; n`|CD Kb  
对于单参数函数的版本: ?4lEHef  
bU_P@GKB  
template < typename Ret, typename V1 > S| l%JM^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :n$?wp  
  { $Q56~AP  
typedef Ret result_type; %Yny/O\e%  
} ; UAtdRVi]M  
对于双参数函数的版本: r-c1_ [Q#  
ZG_iF#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r%` |kN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4tFnZ2x  
  { EZ)GW%Bm2  
typedef Ret result_type; +(##B pC  
} ; wRQMuFGY  
等等。。。 {3\{aZ8)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy a O(&<  
\.{ZgL5"  
template < typename Func > sm;\;MP*yH  
struct func_return E>`gj~  
  { *uvE`4V^Jg  
template < typename T > ]0myoWpi3  
  struct result_1 4d $T6b  
  { @s~*>k#"#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v^1n.l %E  
} ; 4XArpKA  
u$y5?n|  
template < typename T1, typename T2 > lgh+\pj  
  struct result_2 3b1%^@,ACy  
  { ci{WyIh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "$N 4S9U  
} ; k\lU Q\/O5  
} ; D P+W* 87J  
' 8UhYwyr  
to;cF6X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d8/KTl  
(KdP^.7  
template < typename Func, typename aPicker > txe mu *  
class binder_1 +cx(Q(HD\  
  { 2)jf~!o)Z  
Func fn; MHAWnH8  
aPicker pk; #i[V {J8.p  
public : 7>yb8/J  
? -`8w _3  
template < typename T > &%`0&y  
  struct result_1 7N[Cs$_]  
  { p"=8{LrO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .oxeo 0@~  
} ; z#{%[X2  
K{]\}7+   
template < typename T1, typename T2 > 17B`  
  struct result_2 gYvT'72  
  { N1espc@j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NIxtT>[+3  
} ; teg[l-R"7z  
pDG>9P#mO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t[b@P<F  
{DbWk>[DkG  
template < typename T > -owap-Va  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _&/2-3]\B  
  { 6eAJ >9@x  
  return fn(pk(t)); =FXq=x%9+  
} t{Gc,S!]5  
template < typename T1, typename T2 > \xexl1_;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '7>Yr zq  
  {  OiMr,  
  return fn(pk(t1, t2)); zr[|~-  
} DO9_o9'  
} ; |bv7N@?e  
\-R\xL  
Z6_E/S  
一目了然不是么? EMMp4KKOx+  
最后实现bind K.::P84m;  
Tlz~o[`&  
r>x>aJ  
template < typename Func, typename aPicker > be:=-B7!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tz`T#9  
  { }}w Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .+dego:  
} n3JSEu;J  
u1_NC;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DjQgF=;  
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。 RS /*Dp^  
=!P$[pN2  
十一. phoenix 1ppU ?#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @RFJe$%  
u13v@<HGc  
for_each(v.begin(), v.end(), _$BH.I  
( E j/P:nB  
do_ H4JwgQ  
[ pl5Q2zq%  
  cout << _1 <<   " , " pJPP6Be<  
] ]{PJ  
.while_( -- _1), H5?H{  
cout << var( " \n " ) \:`-"Ou(*  
) ^U0)iz  
); L<H6AzR+  
EGJrnz8  
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: m00 5*>IY  
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 `ls^fnJTpf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )b;}]C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: so@wUxF  
5qQ\H}  
F@Cxjz  
template < typename Cond, typename Actor > "IKbb7x  
class do_while C#D8 E.W  
  { anxwK47  
Cond cd; W`` -/  
Actor act; /D ~UK"}  
public : } {<L<  
template < typename T > `*HM5 1U  
  struct result_1 i4r8146D[  
  { U A}N  
  typedef int result_type; |t&gyj  
} ; +U*:WKdI?  
fD ?w!7f-1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Jw)-6WJ!uO  
hxx`f-#=  
template < typename T > oiNt'HQ2/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dEG1[QG  
  { TC^fyxq  
  do 7Hzv-s  
    { 7=[/J*-m  
  act(t); R?H[{A X  
  } &(YNz9L  
  while (cd(t)); Swnom?t  
  return   0 ; V[baGNe  
} =Z}=nS?4  
} ; >*S ;z+!&  
!=rJ~s F/{  
x|q|> dPB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T~b6Zu6  
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。 RoeLf Ow  
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。 e{7"7wn=  
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。 $7'KcG  
下面就是产生这个functor的类: G>w+J'7  
nZ8f}R!f:  
ZIikDi h1  
template < typename Actor > `CF.-Vl3J#  
class do_while_actor ;;lOu~-*$p  
  { %hH@< <b(s  
Actor act; D!nx%%q  
public : JWo).  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \2NT7^H#  
N(= \S:  
template < typename Cond > );oE^3]f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *ci%c^}V  
} ; Y!w {,\3  
^.~m4t`U  
;P!x/Ct  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 r>3y87  
最后,是那个do_ yjj)+eJ(Q  
$|pD}  
u:GDM   
class do_while_invoker /w2jlu}yt  
  { k~HS_b*]d  
public : YH/3N(],  
template < typename Actor > y(h"0A1lW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R"V^%z;8o  
  { '5 kSr(  
  return do_while_actor < Actor > (act); 35 PIfq m  
} J{h?=vK  
} do_; S^*ME*DDz  
_W^{,*p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0;avWa)Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pCt0[R;?  
最后来说说怎么处理break和continue Z2^B.r#  
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。 `=JGlN7  
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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