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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;}k9YlQrN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 HRxA0y=  
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, 8Cw+<A*  
I>(\B|\6  
u+Q<> >lU  
6@[7  
  class filler lboi\GP|  
  { rW(<[2vg  
public : V O= o)H\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  YXr"  
} ; ht 1d[  
nD51,1>  
^*=.Vuqy  
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: 08TeGUjJ  
yMoV|U6  
P 4|p[V8  
wjeuZNYf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); OW|5IEC  
da/Tms`T  
chF@',9t  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gLL8-T[9  
-x?I6>{  
$+$S}i=  
t5Oeb<REz  
二. 战前分析 O.% $oV  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :]hNw1e  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #7}1W[y9}l  
s}3`%?,6y  
m=hUHA,p4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qXw^y  
  /* --------------------------------------------- */ Ob#d;F  
vector < int *> vp( 10 ); uVn"'p-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); fT.GYvt`  
/* --------------------------------------------- */ ]'iOV-2^'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); exHg<18WSe  
/* --------------------------------------------- */ C6T?D5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T7bD t  
  /* --------------------------------------------- */ :7 P/ZC%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RU_wr<  
/* --------------------------------------------- */ 9_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Adma~]T9  
NM{/rvM  
d~F4  
34gC[G=  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4Lb!Au|Y  
1._1, _2是什么? /Qnq,`z  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 GWvw<`4  
2._1 = 1是在做什么? 0mMoDJRy  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 G)G 257K"~  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 t3// U#  
;n~-z5)  
qTuQ]*[-  
三. 动工 miTySY6 ^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~>"m`Q&[  
zvgy$]y'\  
!Enq2  
Ump$N#  
template < typename T > gZHuyp(B  
class assignment 7a_tT;f;  
  { j LS<S_`  
T value; QK`5KB(k'  
public : nR(v~_y[V  
assignment( const T & v) : value(v) {} EIrAq!CA  
template < typename T2 > Bgvv6(i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L HW\A8  
} ; iX|K4.Pz{  
lPaTkZw  
=+z+`ot  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NtfzAz/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S<Os\/*  
w$##GM=Tq  
=} D9sT  
<9bfX 91  
  class holder PptVneujI  
  { R9z:K_d,  
public : LGdM40  
template < typename T > 9Gc4mwu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~9[O'  
  { /2.}m`5  
  return assignment < T > (t); K8bKTG\  
} 6|G&d>G$_  
} ; <%iRa$i5  
xk*&zAt  
JuKG#F#,  
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: |W#(+m  
6Lc{SR  
  static holder _1; yt@7l]I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?`lD|~  
\5iMr[s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nmuzTFs=  
而不用手动写一个函数对象。 mfqnRPZ  
;0vCZaEF  
\]8 F_K  
NHL9qL"qk  
四. 问题分析 hl]q6ZK!6  
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。 VtN1 [}  
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 rJ ?D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CBr(a'3{Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3%[;nhbA7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4=~+B z  
n "bii7h  
五. 问题1:一致性 #PkZi(k hv  
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?|  mPL0s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >I@VHl O  
? Xl;>}zj  
struct holder AxtmG\o>  
  { D){my_ /  
  // "qrde4O  
  template < typename T > S"4eS,5L|  
T &   operator ()( const T & r) const @xXVJWEU:  
  { g&*,j+$ }  
  return (T & )r; awv$ }EFo  
} `FGYc  
} ; s(Bcw`'#  
)Yu  
这样的话assignment也必须相应改动: uc>":V  
jNvDE}'  
template < typename Left, typename Right > w *M&@+3I  
class assignment oo\7\b#Jx  
  { $<QrV,T  
Left l; d%za6=M  
Right r; AU1U?En  
public : E|vXM"zFl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [=BccT:b  
template < typename T2 > U4.$o ]58  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } IIG9&F$G  
} ; f DwK5?  
,v%' 2[}  
同时,holder的operator=也需要改动: @y'0_Y0-B  
1Q/= s,{u  
template < typename T > Kh$Q9$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E<l/o5<nC  
  { *4ido?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); RH.qbPjx  
} "<"m}rE?Q  
e }Mf  
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。 r7,}"Pl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^) (-7H  
B<Q)z5KK  
return l(rhs) = r; 0NeIQr1N_  
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。 ?I[*{}@n"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k8?G%/TD  
)ViBH\.*p  
template < typename Tp > +Bf?35LP  
class constant_t s&hr$`V4  
  { -.Blj<2ah  
  const Tp t; _%[po%]  
public : YF)]B|I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uzI=.j  
template < typename T > u"uL,w 1-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [!De|,u(^  
  { %.m+6 zaF  
  return t; ZTibF'\5N  
} D4b-Y[/"  
} ; f14^VTzP/#  
RA!q)/ +  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Sx[ eX,q  
下面就可以修改holder的operator=了 P6&%`$  
egvb#:zW?  
template < typename T > ua)jGif  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m"T}em#   
  { ftG3!}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9QaE)wt  
} V)5K/ U{  
rlaeqG  
同时也要修改assignment的operator() W6Mq:?+D  
'4nJ*Xa  
template < typename T2 > &JXb) W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ME$J42  
现在代码看起来就很一致了。 i y8Jl  
?=ffv]v|  
六. 问题2:链式操作 J#48c'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >.6|\{*sG  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *E*oWb]H  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {zWR)o .=  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 9b/Dswxjx  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ESNI$[`  
6\ yBA_ z  
template < typename T > a}uYv:  
struct result_1 \ )=WA!  
  { 8L,=Eap  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; FieDESsX>  
} ; FpiTQC7d  
b8e\(Dww  
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: u4_QLf@I  
M+0PEf.  
template < typename T > \n t~K}a  
struct   ref )q[P&f(h  
  { Z,/K$;YWo  
typedef T & reference; <n4` #d  
} ; e{7\pQK  
template < typename T > T8|5%Y  
struct   ref < T &> Kp6 @?  
  { s/=%kCo  
typedef T & reference; 37$ ^ie)  
} ; A*eVz]i,k&  
%uN<^`JZ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J09jBQ] R  
y ?&hA! x  
template < typename T > %rMCiz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =KUmvV*\  
  { a3>/B$pE  
  return l(t) = r(t); :{#O   
} +]s,VSL5`  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 S~i9~jA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >UMxlvTg&  
0muC4  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 B ytx.[zbX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {Q3OT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +?Ii=*7n  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 eD?&D_l~6  
最后的布局是: !+Xul_XG  
                Add cf88Fd6l/  
              /   \ E`UkL*Q  
            Divide   5 H; NV?CD  
            /   \ FDQ=$w}' >  
          _1     3 U\p`YZ  
似乎一切都解决了?不。 MzD1sWmK  
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。 a(|6)w-  
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。 %(1O jfZc  
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: RbX9PF"|+  
)"S%'myj  
template < typename Right > I@MG ?ZQ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z^ :_,aJ?  
Right & rt) const g#=<;X2  
  { >I|8yqbfm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8i154#l+\  
} dMH_:jb  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 GLn=*Dh#  
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。 Tb$))O}  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 3)y1q>CQf  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 9h amxi  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 E ?Mgbd3  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? I&{T 4.B:U  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: s`jlE|jtN  
l S)^8  
template < class Action > {+WBi(=W  
class picker : public Action w6i2>nu_O  
  { pM?~AYWb  
public : k1<^Ept  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `Pvi+:6\Y  
  // all the operator overloaded 8f9wUPr  
} ; ZC N}iQu4  
[(heE  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 1ysfpX{=  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: -Cs( 3[  
nzC *mPX8  
template < typename Right > %):_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cuN9R G  
  { Z*m^K%qJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A?H#bRAs  
} Hu"$ )V  
509T?\r  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z)s !p  
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。 "[N2qJ}p  
MY,~leP&  
template < typename T >   struct picker_maker ~HB#7+b  
  { 1.du#w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dd  
} ; V: D;?$Jl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > pUHgjwT'U  
  { KL'1)G"OH  
typedef picker < T > result; o8R_ Ojh  
} ; itYoR-XJ  
e,JBz~CK*w  
下面总的结构就有了: Y~vk>ZC  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 H?=W]<!W{y  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 :1A:g^n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #<xFO^TB  
至此链式操作完美实现。 w a_{\v=  
4Y8=  
: :>|[ND  
七. 问题3 X5iD <Lh  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ~JT`q: l-q  
] 0X|_bU  
template < typename T1, typename T2 > wH ,PA:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pvc)-A  
  { yv4x.cfI2W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \6|y~5Hw{r  
} 1eD#-tzV  
pTCD1)  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: K=N&kda   
dHDtY$/_  
template < typename T1, typename T2 > 3gUY13C}:p  
struct result_2 V *@q< rQ  
  { ^*}D*=>\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7Mh'x:p  
} ; v#?DWeaFS_  
?{ )'O+s  
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? ;0dH@b  
这个差事就留给了holder自己。 &V?+Y2  
    nLm'a_  
ZWCsrV*;  
template < int Order > a fa\6]m  
class holder; nX (bVT4i  
template <> B~I ]3f  
class holder < 1 > E{T3Xwg  
  { |KhpF1/(  
public : {'{}@CuA2  
template < typename T > g=\(%zfsxr  
  struct result_1 !0l|[c4 e>  
  { jA1S|gV  
  typedef T & result; xRWfZ3E#  
} ; o DZZ  
template < typename T1, typename T2 > TB>_#+:  
  struct result_2 aH"d~Y^  
  { #`_W?-%^  
  typedef T1 & result; K6->{!8]k  
} ; ]V/5<O1  
template < typename T > q]="ek&_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E:9RskI  
  { &}u_e`A  
  return (T & )r; w: BJ4bi=  
} ._0$#J S[  
template < typename T1, typename T2 > 5$U49j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (f&V 7n  
  { +PYV-@q  
  return (T1 & )r1; /(~ HHNnh  
} Nf4@m|#  
} ; 791v>h    
Q,.dIPla  
template <> @wXYza0|d  
class holder < 2 > ":eyf 3M  
  { I;XM4a  
public : XO;_F"H=  
template < typename T > | d*<4-:  
  struct result_1 /uWUQ#9  
  { U9]&KNx  
  typedef T & result; h Wt_}'  
} ; i|h{<X7[  
template < typename T1, typename T2 > ikZYc ${  
  struct result_2 }!K #  
  { gX!K%qJBg  
  typedef T2 & result; bmHj)^v 5]  
} ; SVa^:\"$[  
template < typename T > glch06  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bD v& ;Z  
  { I]HYqI  
  return (T & )r; Oyb9 ql^  
} !"hlG^*9  
template < typename T1, typename T2 > Z84w9y7O<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i`i`Hu>  
  { %;wD B2k*  
  return (T2 & )r2; w%wVB/(  
} A6KP(@   
} ; "'DPb%o  
@w33u^  
9uxoMjR-  
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> >。 <1vogUDW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T7qp ({v?Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &kf \[|y  
R Q 8"vF#  
return l(i, j) = r(i, j); x6aVNH=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :2 \NG}  
G$)q% b;Lz  
  return ( int & )i; "X<V>q$0~c  
  return ( int & )j; &x (D%+  
最后执行i = j; iu=@ h>C  
可见,参数被正确的选择了。  =glG |  
+ $M<ck?Bo  
XFFm 'W6@  
+v%+E{F$+  
.5HD i-  
八. 中期总结 9|jMN j]vo  
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: l/?bXNt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Zc";R!At  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Nl4uQ_"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .D7Gog3^<  
#}6~>A  
P=_W{6  
VVF9X(^rQ  
hB 'rkjt  
k'v+/6 Y  
九. 简化 mb'{@  
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。 ^!m%:r7Dr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l(MjLXw5  
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: 6ZjUC1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 XcbEh  
  +-*/&|^等 <&+0  
2. 返回引用。 (;Bh7Ft  
  =,各种复合赋值等 6=%\@  
3. 返回固定类型。  v?d`fd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9QD+  
4. 原样返回。 4[Ko|  
  operator, C\[:{d  
5. 返回解引用的类型。 4tkb7D q  
  operator*(单目) {#t7lV'4  
6. 返回地址。 t.!?"kP"c  
  operator&(单目) c*w0Jz>@.7  
7. 下表访问返回类型。 Nn0j}ZI)1  
  operator[] }V/iU_)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~Y1nU-  
  operator<<和operator>> a/CY@V-  
AO-~dV  
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。 aEEb1Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8VpmcGvc3  
;5|d[r}k3  
template < typename Left > p;%5o0{1  
struct value_return =q[+ e(,3  
  { uC]c`Ue  
template < typename T > eiA$) rzy  
  struct result_1 ?`:+SncI"b  
  { M)v='O<H8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z@ec}`UO|u  
} ; ZP:+'\&J  
uxX 3wY;M  
template < typename T1, typename T2 > \R 3O39[  
  struct result_2 >kuu\  
  { Vo%ikR #  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; juWbd|ad"  
} ; ?>R(;B|ER  
} ; }_}LaEYAo  
c ? Zi/7  
>2'A~?%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait A/Sj>Y1j  
N7q6pBA"E  
下面我们来剥离functor中的operator() B90fUK2g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {\h:k\k  
&`'@}o>2  
return l(t) op r(t) ?wIw$p>wT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) bvl!^xO]  
return op l(t) :VR% I;g;  
return op l(t1, t2) f]Zj"Tt-  
return l(t) op %xX b5aY  
return l(t1, t2) op {H=<5   
return l(t)[r(t)] 1#zD7b~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i\>?b)a>  
*mw *z|-^V  
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: T0o0_R  
单目: return f(l(t), r(t)); 'O 7>w%#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ws;|fY  
双目: return f(l(t)); a0k/R<4  
return f(l(t1, t2)); q:wz!~(>  
下面就是f的实现,以operator/为例 WQ{^+C9g'1  
{(d 6of`C_  
struct meta_divide (V}?y:)  
  { )ItW}1[I  
template < typename T1, typename T2 > nx!+: P ,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7<*g'6JG[  
  { |lIgvHgg  
  return t1 / t2; NiVZ=wEp,  
} VTO92Eo  
} ; nwi8>MG  
b-J6{=k^  
这个工作可以让宏来做: 5^{2 g^jH6  
Sq`Zuu9t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !W b Q9o  
template < typename T1, typename T2 > \ 6anH#=(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "JgwL_2  
以后可以直接用 _Q*,~ z~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @><8YN^)%  
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 %YG[?"P'  
(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。。。) _]< Tv3]RK  
1,n\Osd  
] `;Fc8$  
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 OFZo"XtF  
*b`1+~p_2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &<(&u`S  
class unary_op : public Rettype 'qoaMJxN`  
  { <I{Yyl^  
    Left l; u} [.*e  
public : CSzu $Hnq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -c[fg+L9  
!^aJS'aq  
template < typename T > cmp@Ow"c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vzh\ 1cF  
      { g]?QV2bX6  
      return FuncType::execute(l(t)); Ki[&DvW:  
    } DH])Q5  
RV@mAw.T  
    template < typename T1, typename T2 > 7Y 4!   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G#.q%Up  
      { (Wn^~-`=+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Xz'o<S  
    } p-6T,')  
} ; G[zVGqk  
G4EuW *~  
e'3y^Vg  
同样还可以申明一个binary_op K{iC'^wP  
%\1W0%w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O~5*X f  
class binary_op : public Rettype ,UxAHCR~9  
  { *3(mNpi{_  
    Left l; > q8)~  
Right r; riSgb=7q9  
public : M ~6 $kT  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lG`%4}1  
.6pVt_f0/  
template < typename T > V+$fh2t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ._6Q "JAB  
      { S0lt _~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XrGP]k6.^  
    } 2zkO s:  
\| 'Yuh  
    template < typename T1, typename T2 > D0X!j,Kc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @h%Nn)QBq  
      { dTQW/kAHQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @lCyH(c%  
    } %vRCs]  
} ; 9bUFxSH  
+6(\7?  
4mm>6w8NT  
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 ufocj1IU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4V'HPD>=V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Bh65qHQO  
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。 E_#?;l>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rs0Wy  
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。。。 lB   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RVh{wg  
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) Lwo9s)j<e  
下面是修改过的unary_op YLb$/6gj6  
6P0 2=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > PeJIa %iE  
class unary_op !WTL:dk  
  { yg82a7D  
Left l; tcJN`N  
  D/Py?<n-B  
public : CEBa,hp@  
g Cx#&aXS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2u(G:cR  
gvFCsVv<{  
template < typename T > h*\u0yD)  
  struct result_1 [-VIojs+u  
  { @jKB[S;JSn  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &W*^&0AV  
} ; nNh5f]]  
@ el  
template < typename T1, typename T2 > sA oxLI  
  struct result_2 YVPLHwh/5  
  { 6K^O.VoV^J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wQ81wfr1:  
} ; No*[@D]g  
dQy K4T  
template < typename T1, typename T2 > aAgQ^LY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m{r#o?  
  { '%y;{,g*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `pqTiV  
} gzN51B=D  
N t\ZM  
template < typename T > VPb8dv(a3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qw<&N$  
  { LHSbc!Y'.  
  return OpClass::execute(lt(t)); JB'XH~4H  
} @I#uv|=N  
}d%Fl}.Ez  
} ; 9^@)R ED  
bbT$$b-  
D THWL  
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=Su)c  
好啦,现在才真正完美了。 z#2n+hwE  
现在在picker里面就可以这么添加了:  |^"0bu"  
)T^xDx  
template < typename Right > i:1 @ vo  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const zpZfsn!  
  { \}_,g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); - B?c F9  
} Z}.ZTEB  
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。 Z{1B:aW  
9+3 VK  
aa{+,(  
%^[D+1ULb  
iU AY  
十. bind =Q*3\ )7  
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。 } |  
先来分析一下一段例子 < pZwM  
 s;-AZr)  
lX"6m}~D  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6"R'z#{OF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >T-4!ZvS\j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =nqHVRA  
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。 dg_w$#  
我们来写个简单的。 'c# }^@G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: U>DCra;  
对于函数对象类的版本: F6aC'<#/  
KtGbpcS$f  
template < typename Func > !;0K=~(Y^  
struct functor_trait l2I%$|)d  
  { 1xInU_SPf  
typedef typename Func::result_type result_type; #/{3qPN?@  
} ; BvUiH<-D  
对于无参数函数的版本: Y=5P=wE  
3 FV -&Y  
template < typename Ret > %Aqf=R_^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q!_d6-*u  
  { SmIcqM  
typedef Ret result_type; 4]6-)RHFB  
} ; +}PN+:yV  
对于单参数函数的版本: Je}0KW3G9L  
+wxsAGy_j  
template < typename Ret, typename V1 > m.<u !MI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Qxk& J  
  { o4wSt6gBcJ  
typedef Ret result_type; @0d"^  
} ; MzDosr3:  
对于双参数函数的版本: 5{ bc&?"  
O8 SE)R~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > U_ l9CZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YoBe!-E  
  { v*%52_   
typedef Ret result_type; ESYF4-d+  
} ; V@[C=K  
等等。。。 :2K@{~8r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]qxl^Himq  
Dp!91NgB p  
template < typename Func > D:/q<<|  
struct func_return "%\hDL;  
  { 5 7-Hx;  
template < typename T > *l=(?Pe<  
  struct result_1 Eku  9u  
  { RB|i<`Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8g Z)c\  
} ; @5ud{"|2  
&{UqGD#1&  
template < typename T1, typename T2 > Ka_;~LS>(  
  struct result_2 Fk^N7EJ:$  
  { *UJ4\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }>d  
} ; }}i'8  
} ; G]4Ca5;Z!N  
<fM}Kk  
Fm,` ]CO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `j(._`8%a  
.ESvMK~x  
template < typename Func, typename aPicker > ]Yw$A  
class binder_1 ts9wSx~[+  
  { a[ayr$Hk?  
Func fn; ^ nI2<P  
aPicker pk; "r* `*1  
public : g,rmGu3v  
_DH^ K 9,9  
template < typename T > gWzslgO6  
  struct result_1 RB4 +"QUh  
  { _+'!l'`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -Ep#q&\  
} ; %,~?;JAj  
28`s+sH  
template < typename T1, typename T2 > 3%5a&b  
  struct result_2 p@nj6N.--  
  { a4*976~![  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p6R+t]oH  
} ; mO;QT  
I<ohh`.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6-fv<Pn  
R$8{f:Pj  
template < typename T > zh*D2/ r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JE7m5k Ta  
  { f?51sr  
  return fn(pk(t)); dGn 0-l'q  
} eqsmv [  
template < typename T1, typename T2 > )c{>@WM~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3ie k >'T  
  { RYjK4xT?Y/  
  return fn(pk(t1, t2)); }b&lHr'Uw  
} ?VmgM"'md  
} ; oV0T   
9K/EteS  
 2Y23!hw  
一目了然不是么? |w}j!}u  
最后实现bind "`V@?+3  
BB\GrD  
@$ Zh^+x!  
template < typename Func, typename aPicker > ,>h"~X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  o+'|j#P  
  { 5P%#5Yr2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d#a/J.Z$A  
} ~x \uZ^:  
>&KH!:OX|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9<.O=-1~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 _huJ*W7lR  
wW1VOj=6V"  
十一. phoenix {zvaZY|K"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m^}|LB:5  
Cl<!S`  
for_each(v.begin(), v.end(), P:4"~ ]}  
( dAx ? ,  
do_ i[IFD]Xy!j  
[ Lo{wTYt:J  
  cout << _1 <<   " , " iX]OF.:   
] J<QZ)<T,&  
.while_( -- _1), b>OB}Is  
cout << var( " \n " ) W~;Jsd=f  
) t4_yp_  
); B[GC@]HE  
p%>sc  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 8%#8PLB2  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ;v@G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~3?-l/$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V%r`v%ktF  
/DHgwpJ  
hbH~Ya=+S  
template < typename Cond, typename Actor > ,bl }@0A  
class do_while ]yf?i350  
  { kk-<+R2  
Cond cd; RTcxZ/\" #  
Actor act; dDpAS#'s\  
public : w Wb>V&3  
template < typename T > a+cMXMf  
  struct result_1 .cHgYHa  
  { k i<X^^  
  typedef int result_type; 9f( X7kt  
} ; :}zyd;Rc  
|NZi2Bu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} v"o"W[  
\mc0fY  
template < typename T > >0{}tRm-P&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SWV*w[X<X  
  { U.Mfu9}#:  
  do )OV0YfO   
    { [! $N Tt_  
  act(t); Y7}Tuy dC  
  } 7z4k5d<^_  
  while (cd(t)); o{sv<$  
  return   0 ; xR0T' @q  
} eut2x7Z(c  
} ; iQgg[ )  
8@m$(I +  
eUA]OF @  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >o?v[:u*  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 4f[%Bb  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 1l$Ei,9  
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。 >9&31wA_  
下面就是产生这个functor的类: 1y'Y+1.<  
e Wux  
^~YT<cJ1h  
template < typename Actor > wsWFD xR  
class do_while_actor {=ox1+d  
  { W7qh1}_%  
Actor act; oZvG Kf  
public : M,]|L ch  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k."p&  
\~ D(ww  
template < typename Cond > d&j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ukSv70Ev  
} ; G tI )O}  
F}nwTras  
'Zu S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y!#-[K:  
最后,是那个do_  rL{R=0  
N y'\Q"Y]  
.T'@P7Hdx  
class do_while_invoker CQ!pt@|d  
  { k7CKl;Fck  
public : ' P?h?w^T  
template < typename Actor > faQmkO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !RI _Uph  
  { |3'  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7Z< ~{eD,  
} FDz`U:8  
} do_; HT;^u"a~  
ljKIxSvCFp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +X=*>^G(-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y,}_LS$f  
最后来说说怎么处理break和continue Jl/wP   
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。 WoEK #,I;  
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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