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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9ZG:2ncdJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xX9snSGz  
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, yTn<5T[H  
^16zZ*  
R#.H&#  
e2K9CE.O  
  class filler &cd>.&1<2  
  { p@Cas  
public : T$AVMVq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A0RSNAM  
} ; FzP1b_i  
2`%a[t@M.  
hg:$H9\%  
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: /u_9uJ"-K(  
.)Pul|)d  
[k(b<'  
+]z Rn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;<;~;od*/  
-'L~Y~'.  
Ww\ WuaY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `m8WLj  
|Ldvfd  
,c0LRO   
$uJc/  
二. 战前分析 $o;c:Kh$$  
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。 Jw&Fox7p  
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 Cz$q"U  
:<k (y?GB  
#`f{\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A L^tUcl  
  /* --------------------------------------------- */ W}2!~ep!  
vector < int *> vp( 10 ); 6O.kKhk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [~RO9=;L  
/* --------------------------------------------- */ _uL[ Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FC6~V6R  
/* --------------------------------------------- */ XJKns  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); NI.ROk1{+4  
  /* --------------------------------------------- */ sWMln:=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); '1xhP}'3)  
/* --------------------------------------------- */ 7fO<=ei:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I"x~ 7  
A>e-eD xi  
q8-hbWNm4  
_dz ZS(7M6  
看了之后,我们可以思考一些问题: >SL mlK  
1._1, _2是什么? 5*-RIs! 2  
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。 : ir3u  
2._1 = 1是在做什么? Lccy~2v>  
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。 Y*p<\{,oC  
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。 qO8:|q1%;\  
/V`SJ"  
]W4{|%@H"  
三. 动工 bu<d>XR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d!}oS<6  
XEagN:  
x- ue1  
jpS$5Ct  
template < typename T > :8@eon}  
class assignment frDMFEXXP  
  { OI"g-+~  
T value; ~m,~;  
public : vr{|ubG]d  
assignment( const T & v) : value(v) {} $w <R".4  
template < typename T2 > QRrAyRf[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Z!^>!' Z  
} ; s^IC]sW\%  
r\F2X J^  
4b;*:C4?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]h' 38W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _u u&?<h  
3N+B|WrM  
j[FB*L1!D  
Bos} `S![  
  class holder  U#K4)(C  
  { IGVq`Mxj  
public : 1cMLl6Bp>  
template < typename T > g-_=$#&{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oYA"8ei=  
  { g\8B;  
  return assignment < T > (t); &!O?h/&X3  
} im9EV|;  
} ; ZI qXkD  
n'{jc 6&|  
TbT/ 5W3  
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: pc@mQI  
a9.255  
  static holder _1; (Cq 38~mR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~*y7%L4B  
T}1"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6^V( C;5!  
而不用手动写一个函数对象。 m9sck:g#L1  
2-N7%]h  
&08dW9H  
:<{ 15:1  
四. 问题分析 @NL<v-t  
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。 ss}-YnG  
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。 &{glwVKV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }`H{;A h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~"vS$>+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bpU> (j  
~vA8I#.  
五. 问题1:一致性 S^|`*%pq  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| y( 22m+B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0F![<5X  
.E+O,@?<  
struct holder m-tn|m!J  
  { V_m!<s r(  
  // u$zRm(!RB  
  template < typename T > L>E;cDB  
T &   operator ()( const T & r) const }:{ @nP  
  { x0{B7/FN  
  return (T & )r; e1JH N  
} \>wQyz  
} ; st)v'ce,  
G4'Ee5(o  
这样的话assignment也必须相应改动: M=95E$6  
lc~c=17  
template < typename Left, typename Right > IgwHC0W  
class assignment b&4JHyleF  
  { B=%%3V)2  
Left l; jck(cc= R  
Right r; V6_":L"!  
public : \4j_K*V  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f_LXp$n  
template < typename T2 > sKKc_H3YSH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1'(";  0I  
} ; LY)Wwl*wc  
|Rx+2`6Dp  
同时,holder的operator=也需要改动: N TDmOS\,  
K re*~ "  
template < typename T > `W_&^>yl  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U&Atgv  
  { '-n Iy$>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g@M5_I(W  
} R1Q,m  
rwW"B  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Y?0x/2<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qB K68B)  
5W|wDy  
return l(rhs) = r; 3*j1v:x`  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 :(/1,]bF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v^Fu/Y  
NRP) 'E  
template < typename Tp > yil5 aUA  
class constant_t bf1$:09  
  { IDqUiN  
  const Tp t; f>cUdEPBb  
public : F=*t]X[z}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >0 o[@gJl  
template < typename T > hv>Xr=RE  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const IUh9skW5  
  { Gx4uf  
  return t; d!Y%7LmSE@  
} U61 LMH  
} ; Xa ;wx3]t  
vmOye/?k  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =u0a/2u|  
下面就可以修改holder的operator=了 B>d49(jy  
^b$G.h{o!E  
template < typename T > BonjK#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \}=W*xxB  
  { x N>\t& c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n4XkhY|  
} s-x1<+E(  
-H[@]Q4w  
同时也要修改assignment的operator() fo/sA9  
67}8EV!/k  
template < typename T2 > 6MU;9|&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3^q9ll7Op  
现在代码看起来就很一致了。 A>S7Ap4z>  
7oUo[  
六. 问题2:链式操作 j1+I_   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 XS^du{ai  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 V8o, e  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {IBbN05 ;  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 (~F}O  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J &=5h.G$  
D?* du#6  
template < typename T > 6fBA #Kb  
struct result_1 g%m-*v*  
  { XPt>klf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H D$`ZV  
} ; A93(} V7I  
{LqYb:/C5U  
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: tId,Q>zH  
lq`7$7-4  
template < typename T > |)O;+e\  
struct   ref oHSDi  
  { MDd 2B9cy[  
typedef T & reference; lSd tw b  
} ; =Bh,>Kg  
template < typename T > ]PL\;[b>  
struct   ref < T &> l_+q a6C*  
  { km lb,P  
typedef T & reference; l#+@!2z  
} ; -(%Xq{  
7VkjnG^!:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Sw[*1C8  
+Bt%W%_X  
template < typename T > \sW>Y#9]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !@ AnwV]  
  { F<2gM#jLB  
  return l(t) = r(t); O0pXHXSAL  
} *8%uXkMm  
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。 iQCs 8hIR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 * "?,.  
OMYbCy^  
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 NW21{}=4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )B~{G\jS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 f|s,%AU"i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7(LB}  
最后的布局是: OH 88d:  
                Add W7~OU(}[`  
              /   \ B&*`A&^y  
            Divide   5 -&v0JvTJ9j  
            /   \ irB}h!@  
          _1     3 ]`h@[fYge  
似乎一切都解决了?不。 ~_-+Q=3  
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。 iZ ;562Mo  
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。 Q5Mn=  
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: YsTF10  
|oR{c%z05  
template < typename Right > gG(9&}@(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ipow Jw^  
Right & rt) const &&96kg3  
  { ?i~mt'O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SvQj'5~<  
} >-`-D=!V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3|/zlKZz  
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。 OF! n}.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。 6WLq>Jo  
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。 q\fai^_  
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。 _C$SaQty[Q  
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? 5VLC\QgK^  
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: 8&#)}A}x  
3J^'x  
template < class Action > 7 /DDQ  
class picker : public Action K!!#";Eo  
  { sbFA{l3   
public : R&L^+?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Iw</X}#\  
  // all the operator overloaded l9NET  
} ; F4&`0y:  
E-$N!KY  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 r5!Sps3B  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: M/8EaQs}  
gBy7 q09r  
template < typename Right > 59a7%w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T`Qg+Q$  
  { 2&:w_KJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hKQg:30<  
} fq[,9lK  
3Ett9fBd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (d=knoo7A  
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。 9%bqY9NFd  
_R|8_#yM  
template < typename T >   struct picker_maker 2?9gf,U  
  { f}zv@6#&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; koOp:7r  
} ; 2c8e:Xgv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  DE14dU  
  { gn4 Sz")  
typedef picker < T > result; L t.Vo  
} ; xw83dQ]}^  
lEiOE]  
下面总的结构就有了: J~1 =?</  
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。 WB>M7MI%  
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。 `1U?^9Nf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p?4h2`P  
至此链式操作完美实现。 :~dI2e\:  
Uz; pNWMk  
JnZlz?}^  
七. 问题3 \y0uGnmCj  
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。 -JB~yO?0  
$tFmp)  
template < typename T1, typename T2 > FaE,rzn)iD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !TdbD56  
  { `q(eB=6;[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); dQH9NsV7g  
} aMycvYzH  
^bDh[O  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;chz};zY  
j5qrM_Chg  
template < typename T1, typename T2 > K#<cuHGC  
struct result_2 dw e$, 9  
  { O!#bM< *  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c2fbqM~  
} ; bQu1L>c,Uw  
&^!vi2$5}  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 1{7*0cv$iL  
这个差事就留给了holder自己。 (*\*7dIo  
    F8%.-.l)  
2W 9N-t2 1  
template < int Order > fu6Ir,  
class holder; 57eA (uI  
template <> 5 U{}A\q  
class holder < 1 > #:n:3]t  
  {  b"C1  
public : ?#rejA:  
template < typename T > mU3 @|a/@0  
  struct result_1 ,8MUTXd@ V  
  { c O[Hr  
  typedef T & result; z&r@c-l@  
} ; ES&"zjr$  
template < typename T1, typename T2 > f mQ`8b  
  struct result_2 S>s{t=AY~  
  { JVgV,4 1  
  typedef T1 & result; @z!|HLD+  
} ; +Tug.[A  
template < typename T > pN ^^U[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pAd 8-a  
  { Xitsb f=Gg  
  return (T & )r; M@b:~mI[sw  
} J$X{4  
template < typename T1, typename T2 > :yTpjC-S]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K_X10/#b&  
  { Pa-p9]gq  
  return (T1 & )r1; Lupug"p0   
} p Y[dJxB  
} ; c8cPGm#i  
vUU)zZB ~  
template <> @L ,hA v ^  
class holder < 2 > 4)XZ'~|  
  { }pzUHl>  
public : =5jng.  
template < typename T > lQSKY}h  
  struct result_1 )LP=IT  
  { wZ_k]{J  
  typedef T & result; j~@Hj$APa`  
} ; 3h-C&C  
template < typename T1, typename T2 > ' *6S0zt  
  struct result_2 <$]=Vaq  
  { e MT5bn  
  typedef T2 & result; 1D/9lR,  
} ; Y "RjMyQh  
template < typename T > x&SG gl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !leLOi2T  
  { 'nO%1BZj+  
  return (T & )r; [h GS*  
} gLyE,1Z}u  
template < typename T1, typename T2 > 1>BY:xZr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `Z 3p( G  
  { A*r6  
  return (T2 & )r2; L\u6EMyV  
} cU^Z=B  
} ; L&WhX3$u  
p*_^JU(<p  
ksB-fOv*N  
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> >。 a2MFZe  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: im6Rx=}E{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tXgsWG?v[H  
3{wmKo|_X  
return l(i, j) = r(i, j); XsVp7zk\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y)B>g/Hoh  
*)6:yn  
  return ( int & )i; &u@<0 1=  
  return ( int & )j; CE'd`_;HLn  
最后执行i = j; <^APq8>  
可见,参数被正确的选择了。 +l " z  
l*`2 EJ  
,a&&y0,  
/kLG/ry8l:  
PSM~10l,  
八. 中期总结 CSC sJE#4  
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: *}hx9:9\B  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0"*!0s ~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rLU+-_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y30e7d* qr  
E9]/sFA-]  
#@*;Y(9Ol  
q (?%$u.  
0KQDw  
8hK\Ya:mP  
九. 简化 e95x,|.-_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 U0PQ[Y#\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 VKjDK$  
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: }52]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a=m7pe ^  
  +-*/&|^等 0\N n.x%  
2. 返回引用。 eiNF?](3O  
  =,各种复合赋值等 -/k;VT|  
3. 返回固定类型。 ]~!jf  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  yO7xAb  
4. 原样返回。 )_vE"ryThA  
  operator, <d$L}uQwg  
5. 返回解引用的类型。 #fy#G}c  
  operator*(单目) ?-y!FD}m&  
6. 返回地址。 Ax9a5;5WM  
  operator&(单目) nMniHB'  
7. 下表访问返回类型。 =sR]/XSK  
  operator[] QL<uQ`>(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &g{b5x{iD  
  operator<<和operator>> Q9UBxpDV:  
-W^jmwM   
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Y'75DE<BC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: x2^Yvgc-  
Guc~] B  
template < typename Left > 3( Y#*f|  
struct value_return *5\k1-$  
  { z2Pnni7Ys  
template < typename T > \5]${vs&s  
  struct result_1 Jj~c&LxrO  
  { yK$.wd 2,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M7\; Y  
} ; 7nzNBtk  
C;u8qVI  
template < typename T1, typename T2 > ,r&:C48 dI  
  struct result_2 Y55Yo5<j/+  
  { |\1!*Qp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cZ!%#A z  
} ; % |6t\[gn  
} ; cWd\Ki  
PWwz<AI+  
]w3-No  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !zhg3B# p  
+x7b9sHJ  
下面我们来剥离functor中的operator() -R~!N#y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `30og]F0YJ  
V! sT2  
return l(t) op r(t) K%XQdMv  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $yZ(c#L  
return op l(t) ; W/K7}  
return op l(t1, t2) n^svRM]eQ  
return l(t) op 8IAf 9  
return l(t1, t2) op zfAkWSY  
return l(t)[r(t)] .=j]PckJO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y%y F34  
,9(=Iu-?1  
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: =Me94w>G3X  
单目: return f(l(t), r(t)); V/=NIeSE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {Z529Ns  
双目: return f(l(t)); :GXD-6}^|  
return f(l(t1, t2)); [r_YQ*+ej  
下面就是f的实现,以operator/为例 A]z~Dw3  
{Hv/|.),hu  
struct meta_divide M@G <I]\  
  { PRs[! EB6  
template < typename T1, typename T2 > X&B2&e;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $_j\b4]%  
  { qdlz#-B  
  return t1 / t2; ;"*\R5 a  
} b'D|p/)m0S  
} ; &a'H vQV  
9q?\F  
这个工作可以让宏来做: sHk,#EsKH  
'nK(cKDIG  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ WBo|0(#  
template < typename T1, typename T2 > \ .>5KwEK~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -,M*j|   
以后可以直接用 M^i^_}~S;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;1S~'B&1Q  
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 Mr5E\~K>s  
(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。。。) l3d^V&Sk  
`}b#O}z)^  
m&GxL T6  
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 (<= &#e?  
X3C"A|HE9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l!U_7)s/  
class unary_op : public Rettype b(hnouS  
  { WUVRwJ 5  
    Left l; 5h"moh9tG  
public : Q7 dXTS4H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [k"@n+%  
Ig9gGI,  
template < typename T > SDdefB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *rY@(|  
      { ~1x,m.f8  
      return FuncType::execute(l(t)); + _=&7  
    } $ekB+ t:cj  
Lo'P;Sb4<}  
    template < typename T1, typename T2 > =}:9y6QR.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QB<9Be@e  
      { ]Iku(<*Ya  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9#:b+Amzz  
    } ! xU1[,9  
} ; ]et4B+=i  
q*^Y8s~3I  
uXs.7+f  
同样还可以申明一个binary_op %i7bkdcwk  
J! ;g.q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '6^20rj  
class binary_op : public Rettype v6gfyGCJ  
  { ;#3l&HRKH1  
    Left l; h0YIPB  
Right r; o"O=Epg  
public : 0!WF,)/T7i  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h$#QRH  
K`=O!;  
template < typename T > VDCG 5QP6(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '=|2, H]  
      { =B}a +0u!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #WBlEVx;Z  
    } &kR+7  
+*dG 'U6  
    template < typename T1, typename T2 > MXS N <  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }gk37_}X\I  
      { l 8I`%bu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0mJvoz\j8  
    } EXlmIY4  
} ; !.\EU*)1  
C2WWS(zn  
$T\W'W R>  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 [@!.(Hp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 D& Xh|}2A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [dG&"%5vD  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Y\7>>?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9:|z^r  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 AlW0GK=N-p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V SJGp`  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) `[hc{ynO|  
下面是修改过的unary_op X^!n'$^u  
%LeQpbyOR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Vy]y73~  
class unary_op +T*=JHOD  
  { /S32)=(  
Left l; 'j^A87\M_  
  up[9L|  
public : z 6~cm6j  
.}.?b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h28")c.pH=  
gyqM&5b  
template < typename T > rToZN!q\S  
  struct result_1 .\r=1HZ3  
  { 9FB[`}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  yN9k-IPI  
} ; 'H"wu /#  
P5u Y1(  
template < typename T1, typename T2 > dGxk ql  
  struct result_2 )tH.P: 1~,  
  { ~U] "dbQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wul$lJ?tE  
} ; K? ;_T$^K  
T&M*sydA  
template < typename T1, typename T2 > ?C( ' z7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ) >_xHc?  
  { Vu @2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?xftr(  
} VrV )qfG  
-^ )0c  
template < typename T > y v6V1gK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \rXmWzl{  
  { gN2$;hb?  
  return OpClass::execute(lt(t)); N_dHPa  
} RCXm< /  
L-B"P&  
} ; F.zx]][JV  
P$YY4|`  
;[-OMGr]#  
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 <evvNSE  
好啦,现在才真正完美了。 {WBe(dc_%  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~UrKyA  
l@;UwnI  
template < typename Right > #[|~m;K(w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4@2<dw|*h  
  { bsfYz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); G.2\Sw  
} pbfIO47ZC  
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。 #xUX1(  
6`K R  
,2t|(V*"&  
$8/=@E{51  
baLO~C  
十. bind [NG~FwpRf  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ~q5aMy d<  
先来分析一下一段例子 oRf.34  
cyM9[X4rC  
eUBf-xA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %bu$t,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 C%2BDj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _?]0b7X  
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。 %7w=;]ym  
我们来写个简单的。 w=NM==cLj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: " ^v/Y  
对于函数对象类的版本: a ~s:f5S>  
j6!C/UgQ  
template < typename Func > "_LDs(&  
struct functor_trait Rz sgPk  
  { o,-p[1b  
typedef typename Func::result_type result_type; qPI\Y3ZU  
} ; s9[?{}gd  
对于无参数函数的版本: Ro}7ERA  
~]sj.>P  
template < typename Ret > nt 9LBea  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X8}m %  
  { rJjNoY  
typedef Ret result_type; mu#I F'|b  
} ; |`T$Iq  
对于单参数函数的版本: =`MxgK +  
s3(mkdXv  
template < typename Ret, typename V1 > ]=gNA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > tTjadnX  
  { fwF&V^Dy  
typedef Ret result_type; Mh =yIx</  
} ; /M,C%.-  
对于双参数函数的版本: yL2sce[  
{GH0> 1&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1K* `i(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WGmXq.  
  { (vR9vOpJ  
typedef Ret result_type; r\PO?1  
} ; ZVelKI8>  
等等。。。 ABx< Ep6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :VkuK@Th`  
;[qA?<GJ  
template < typename Func > <?2g\+{s9  
struct func_return CXQ+h  
  { *VUD!`F  
template < typename T > H=/;  
  struct result_1 Sg&0a$  
  { e/7rr~"|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;\'d9C  
} ; 7 @W}>gnf  
Io;x~i09K  
template < typename T1, typename T2 > < )qJI'u|  
  struct result_2 ut*sx9l  
  { g=gM}`X%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /"J3hSR  
} ; ]$7yB3S,B  
} ;  JT,[;  
ngt?9i;N  
'?Jz8iu-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z|#G+$"QV  
h tuYctu`  
template < typename Func, typename aPicker > :5'8MU  
class binder_1 |F}6Zv  
  { r!N> FE  
Func fn; C8Oh]JF4d  
aPicker pk; 5cF7w  
public : QmKEl|/{u  
nk*T x  
template < typename T > kEYkd@ {  
  struct result_1 LJgGX,Kp  
  { v:IpZ;^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <eh<4_<qF  
} ; c{"qrwLA  
5y~ Srb?2  
template < typename T1, typename T2 > @oNYMQ@)d  
  struct result_2 T5_/*`F  
  { mgd)wZNV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !'z"V_x~  
} ; p 2>\  
W9rmAQjn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !hugn6  
f-BPT2U+  
template < typename T > g=na3^PL6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :!QT ,  
  { 5M&<tj/[a0  
  return fn(pk(t)); 6no&2a|D  
}  ~LF/wx>  
template < typename T1, typename T2 > 0{'m":D9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J $^"cCMr  
  { h( DmSW  
  return fn(pk(t1, t2)); 3E-dhSz:i  
} 3P*[ !KI  
} ; [9C{\t  
X|'[\v2ld  
iu iVr$E  
一目了然不是么? +C36OcmT~  
最后实现bind ROr|n]aJj  
zq'KX/o  
h:=W`(n5u  
template < typename Func, typename aPicker > {+^&7JX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Rn$TYCO  
  { I]-"Tw  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l+#uQo6cqQ  
} ?~3Pydrb#  
^2`*1el  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v ;nnr0;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 8\S$iGd  
s^"*]9B"  
十一. phoenix zXW)v/ ZD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &a'mh  
j" 5 +"j  
for_each(v.begin(), v.end(), 0TqIRUz "C  
( em9nuXG  
do_ EX/{W$ &K  
[ sZ> 0*S  
  cout << _1 <<   " , " 3z0 %uY[e  
] nC}Y+_wo0  
.while_( -- _1), blKF78  
cout << var( " \n " ) ]64pb;w"$D  
) =eQ'^3a  
); HE:]zH  
/^9=2~b  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: SQ057V>'=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5 )z'=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6SF29[&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: XC!Y {lp  
f_z]kA +H  
T2_b5j3i  
template < typename Cond, typename Actor > E/hO0Ox6  
class do_while Y^QG\6q  
  { 3~\,VO''  
Cond cd; H}cq|hodn  
Actor act; 'd]t@[#  
public : @5h(bLEP  
template < typename T > ;TL>{"z`x  
  struct result_1 UmLBoy&*  
  { eWr2UXv$  
  typedef int result_type; hO2W!68  
} ; BU O8 Z]  
"..I$R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} TR9dpt+T  
-VvN1G6.x?  
template < typename T > W.l#@p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;0o% hx  
  { fwi -   
  do %-L T56T  
    { $"g'C8  
  act(t); M7=|N:/_  
  } nP0rg  
  while (cd(t)); +t8#rT ^B  
  return   0 ; A3.*d:A  
} n^Q-K}!T/  
} ; >J_(~{-sNG  
1cS*T>`  
tu^C<MV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G%>{Z?!B  
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。 t;}`~B  
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。 ))6YOc  
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。 $U"pdf  
下面就是产生这个functor的类: SNC)cq+{  
Jo\karpb  
8(]q/g"O  
template < typename Actor > i7mo89S  
class do_while_actor QsBC[7<jd-  
  { T~ P<Gq} ,  
Actor act; IM_SZs  
public : M%OUkcWCk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZyV^d3F@$  
+o]J0Gu  
template < typename Cond > (gUVZeVFP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Zd]ua_)I%[  
} ; M63t4; 0A  
)O8w'4P5  
-0+h&CO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  63VgQ  
最后,是那个do_ Fr#QM0--B  
1sq1{|NW~  
#&Rx?V  
class do_while_invoker Y+gNi_dE  
  { W$J@|i  
public : h>A~yDT[  
template < typename Actor > sC_doh_M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h7PIF*7m e  
  { fs2y$HN  
  return do_while_actor < Actor > (act); w& )ApfL  
} i^)JxEPr w  
} do_; ywj'O e41  
$49;\pBZl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? CYdYa|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 C?]+(P  
最后来说说怎么处理break和continue 7>3+]njw  
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。 %<1_\N7  
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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