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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I!(BwYd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q t>|TGz  
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, ]R!YRu  
<EE^ KR96  
M(C$SB>  
vxi_Y\r=T  
  class filler !?J- Y  
  { 5-H"{29  
public : PQ;9iv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B>I :KGkV  
} ; _d^d1Q}V  
+BhJske  
*5XOYb?'v.  
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: xDPR^xY  
?|Z~mE  
UxF9Ko( ]d  
sV0NDM0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $*:$-  
w/PE)xA  
Lr d-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 II=!E  
dK8dC1@,X;  
9pr.`w  
f;OB"p  
二. 战前分析 :AQ9-&i/a-  
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。 3 _!MVT  
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 ,_<|e\>~  
n{{"+;oR  
r XBC M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +M#}(hK  
  /* --------------------------------------------- */ A@:U|)+4  
vector < int *> vp( 10 ); Nq6; z)$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  !I&,!$  
/* --------------------------------------------- */ P1^|r}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3xdJ<Lrq  
/* --------------------------------------------- */ Q W c^}#!!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QUZ+#*:s  
  /* --------------------------------------------- */ \hEIQjfi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qu'D"0  
/* --------------------------------------------- */ iweT @P`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); XWNo)#_3  
Akws I@@  
k!bJ&} Q(b  
-eD]gm  
看了之后,我们可以思考一些问题: }J-e:FUF#  
1._1, _2是什么? 1_;{1O+B  
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。 8X278^ #  
2._1 = 1是在做什么? ~4twI*f  
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。 =[Z3]#h  
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。 G;[O~N3n.  
~6O~Fth  
R[* n3 wB  
三. 动工 !g)rp`?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: , )TnIByM  
h qhX  
2 J3/Eu  
i]4nYYS  
template < typename T > .RAyi>\e  
class assignment H;q[$EUNb  
  { 6hcK%0z  
T value; @o#Yq n3Y  
public : =1VZcLNt  
assignment( const T & v) : value(v) {} rQ2TPX<?a  
template < typename T2 > !mB `FC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C?W}/r[  
} ; .N# KW  
vg"*%K$a  
p=kt+H&;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 suFk<^3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WIAukM8~  
jffNA^e  
0jPUDkH*  
)iK:BL*Nw  
  class holder cW"DDm g  
  { zKaj<Og  
public : bC) <K/Q9  
template < typename T > rce._w }  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |;d#k+/;  
  { 4gVIuF*pS  
  return assignment < T > (t); 4vvQ7e7  
} EQw7(r|v:  
} ; m~P30)  
=w"Kkj>%oh  
/ ;[x3}[  
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: c^puz2  
 &"27U  
  static holder _1; _V0%JE'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 D:z_FNN  
R?tjobk!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); + 660/ e8N  
而不用手动写一个函数对象。 (ov&iNx  
"!eq~/nk  
`CBXz!v!O  
o61rTj  
四. 问题分析 fgC@(dvfk  
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。 :qj;f];|  
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。 QP%Hwt]+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oe3=QE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8|L@-F  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pjoyMHWK  
,w9| ?%S  
五. 问题1:一致性 DO+~    
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?| ]:']  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D@ !r?E`  
_IV!9 JL  
struct holder q"DHMZB  
  { dxH\H?NO  
  // x(4"!#  
  template < typename T > V[WL S?-)  
T &   operator ()( const T & r) const %W=BdGr[8z  
  { X=lsuKREZ  
  return (T & )r; i3d 2+N`  
} ~ F-lO1  
} ; SXO.|"M  
I3'UrKKO  
这样的话assignment也必须相应改动: ZitmvcMk  
~ISY( &  
template < typename Left, typename Right > :xbj& l  
class assignment =YfzB!ld  
  { j(K)CHH  
Left l; FU J<gqL  
Right r; /0fHkj/J=B  
public : L%<]gJtrO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZJF+./vN  
template < typename T2 > `g)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B*Om\I  
} ; vW!O("\7K<  
W,H=K##6<  
同时,holder的operator=也需要改动: 'Nuy/\[{\  
P{:Zxli0  
template < typename T > w:iMrQeJg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r ?<kWR?w  
  { Gr)G-zE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \&ZEIAe  
} ka ;=%*7T  
JRZp 'Ln  
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。 D]rYg'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q8;MPXSG3  
4`fV_H.8  
return l(rhs) = r; k'PvQl"I  
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。 a^E>LJL  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Sl'$w4s   
~-uf%=  
template < typename Tp > ^6F, lS_t  
class constant_t z 0zB&}  
  { )PYh./_2  
  const Tp t; %|^,Q -i,  
public : ?9!9lSH6%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H+]h+K9\7  
template < typename T > fo`R=|L[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const , /jHhKW  
  { 5JK'2J&  
  return t; %g89eaEZ  
} B!8X?8D  
} ; 8faT@J'e;  
$ <C",&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 iQT0%WaHl  
下面就可以修改holder的operator=了 }~ N\A  
Li0+%ijM  
template < typename T > i gjn9p&_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5K682+^5  
  { v&7<f$5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 84reyA  
} .3XiL=^~Qp  
rnp; R  
同时也要修改assignment的operator() /0Qo(  
*O@Zn  
template < typename T2 > !b4AeiL>w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @ ,;h!vB*=  
现在代码看起来就很一致了。 m|x_++3  
:hW(2=%  
六. 问题2:链式操作 d#$Pf=}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5L~lF8  
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。 ,F` 1VpTd8  
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。 So e2Gq  
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。 v6Y[_1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T /IX(b'<  
H"k\(SPVS  
template < typename T > 4g}r+!T  
struct result_1 92.Rjz;=9?  
  { O;McPw<&\:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2@pEiq3  
} ; E_[a|N"D  
z8%qCq  
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: zSk`Ou8M  
* a1q M?  
template < typename T > `k8jFB C  
struct   ref }NG P!  
  { x?u@ j7[  
typedef T & reference; PVdN)tG5  
} ; ~)>.%`v&  
template < typename T > . .S3-(xW  
struct   ref < T &> UzIE,A  
  { >"b\$",~6  
typedef T & reference; +Zr~mwM=x  
} ; gW4fwE^  
nhC8Tq[m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4}cxSl]jf!  
E4Ez)IaKyi  
template < typename T > n5BD0q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t0v >J9  
  { 7r)]9_[(  
  return l(t) = r(t); !O}e)t  
} 8y_(Iu|:  
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。 c9Cc%EK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xx7&y !_  
k$8Zg*)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 YO?o$Hv16  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :sLg$OF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (JnEso-V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )b=vBs`%  
最后的布局是: s6 (md<r  
                Add Y"KJ`Rx  
              /   \ @p^EXc*|  
            Divide   5 n+Conp/  
            /   \ 9m v0}I  
          _1     3 x5pu+-h  
似乎一切都解决了?不。 F$1{w"&  
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_{'I6a*,  
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。 C!+PBk[9  
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: tX1`/}``  
)\2KDXc  
template < typename Right > /38I (0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V lO^0r^z  
Right & rt) const FV aC8Kw  
  { QHUFS{G ]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'NfsAE  
} 6-/W4L)?>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 F`(;@LO  
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。 "cly99t  
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。 ZF#n(Y?  
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。 'Z9UqEGV  
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。 a MFUj+^  
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? n c~JAT# '  
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: :AqtPV'  
DrAIQ7Jd  
template < class Action > aj .7t =^  
class picker : public Action )1@%!fr  
  { /uDcJ1u66  
public : ePv`R'#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (V'w5&f(L  
  // all the operator overloaded WS.g` %  
} ; vSoG] :1  
N=T}  
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。 `U\l: ~]e  
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: KC2Z@  
fz|_c*&64  
template < typename Right > fGs\R]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const sMUpkU-  
  { 7F~gA74h  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ; qbK[3.  
} A:z  
}|[0FP]v  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hy%5LV<(  
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。 Vjo[rUW  
:7obxW1X  
template < typename T >   struct picker_maker =ONM#DxH  
  { QXL .4r%  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  ggM~Chr  
} ; h4hp5M  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8Exky^OT|  
  { F9% +7Op^  
typedef picker < T > result; xSlgq|8  
} ; _:5t~29  
r%X M`;bQX  
下面总的结构就有了: W7_m,{q  
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。 VnB HQ.C  
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。 ;XjXv'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _!Tjb^  
至此链式操作完美实现。 <Uf`'X\e6  
>mJ`904L  
'X6Y!VDd  
七. 问题3 P(Zj}tGN  
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。 Df*<3G  
KQ81Oxu*C  
template < typename T1, typename T2 > tf8xc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C|w<mryx  
  { H`URJ8k$Q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4/mz>eK"  
} }-XZ1qr  
cwtlOg  
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: ~[og\QZX  
Vmh$c*TE  
template < typename T1, typename T2 > W _Hoa*~  
struct result_2 ~@X3qja  
  { jJt4{c  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (RG "2I3  
} ; 5M5vxJ)Lh  
|/%5~=%7  
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? fB,eeT1v?h  
这个差事就留给了holder自己。 $ywROa]  
    0a<h,s0"2  
8tna<Hx  
template < int Order > /7p(%vr  
class holder; r#& JfAo  
template <> &V+KM"Ow  
class holder < 1 > X%(NI(+x,  
  { x FM^-`7  
public : GJ2ZK=/  
template < typename T > /'_<~A  
  struct result_1 J65:MaS  
  { m8R=wb :  
  typedef T & result; "zQ<)Q]U  
} ; S-~)|7d.  
template < typename T1, typename T2 > y^nT G  
  struct result_2 o:3(J}  
  { vx ' ];  
  typedef T1 & result; kw gLK@@%1  
} ; `VUJW]wGu  
template < typename T > x^pt^KR;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #G`K<%{?f  
  { ]vs}-go  
  return (T & )r; B>=D$*_  
} =2NrmwWZs  
template < typename T1, typename T2 > %, iAn gF'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JZ5";*,  
  { T{`VUS/  
  return (T1 & )r1; j;z7T;!i  
} yJ0 %6],^g  
} ; B)L0hi  
'r\RN\PT  
template <> Vky]In=  
class holder < 2 > -Eq[J k  
  { `#8kJt  
public : Qy[S~D_  
template < typename T > =&9c5"V&  
  struct result_1 |pG0 .p4  
  { BOcD?rrZ0  
  typedef T & result; -KfK~P3PF  
} ; 4e AMb  
template < typename T1, typename T2 > ElDeXLr'  
  struct result_2 j&Xx{ 4v  
  { h*!oHS~/l  
  typedef T2 & result; >G%oWRk  
} ; =mPe wx'  
template < typename T > )X|)X,~+-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `zw%  
  { CnZEBAU  
  return (T & )r; 5$Kj#9g-#  
} M<NY`7$^  
template < typename T1, typename T2 > 6<QC|>p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t6mv  
  { p[].4_B;  
  return (T2 & )r2; }mIN)o  
} &IzNoB  
} ; w3sU&  |N  
aBG^Xhx  
*x]*%  
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> >。 LW.j)wB]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (S+/e5c)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @|wU @by{  
YwF&-~mp7n  
return l(i, j) = r(i, j); !!V1#?0jw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8Q)|8xpYS  
w $-q&  
  return ( int & )i; bolG3Tf|  
  return ( int & )j; 9\WtcLx  
最后执行i = j; t1J3'lS  
可见,参数被正确的选择了。 ]d7A|)q  
8Yf*vp>T/x  
(s&]V49  
OPjNmdeS  
DmPsE6G}  
八. 中期总结 2\z|/ Q  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: dW!El^w}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "M[&4'OM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zp}pS2DU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]adgOlM  
ry=8Oq&[~  
L*,h=#x(  
S1Od&v[R  
/^k%sG@?  
A/UOcl+N  
九. 简化 dhnX\/  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 !y/e Fx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vazA@|^8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Y`eF9Im,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 I%Yq86  
  +-*/&|^等 u%yYLpaKf  
2. 返回引用。 qGMU>J.;c  
  =,各种复合赋值等 Xa#.GrH6  
3. 返回固定类型。 ^-- R#$X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cb0rkmO  
4. 原样返回。 Ay 4P_>^  
  operator, !m9hL>5vR  
5. 返回解引用的类型。 rEC  
  operator*(单目) 00dY?d{[D  
6. 返回地址。 @{_X@Wv4iV  
  operator&(单目) 4;AQ12<[1  
7. 下表访问返回类型。 O< /b]<[  
  operator[] kBrA ?   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F!u)8>s+z{  
  operator<<和operator>> IO 0nT  
\aM-m:J  
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。 myN2G?>;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "T^%HPif  
rCczQ71W  
template < typename Left > ,VEE<* 'X  
struct value_return ZX`x9/0&  
  { `5wiXsNjLY  
template < typename T > N '&>bO?@`  
  struct result_1 ^9LoxU-  
  { oA~0"}eS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; AA=rjB9  
} ; 4[]*=  
%k['<BYG<  
template < typename T1, typename T2 > E#8|h(  
  struct result_2 '/ Hoq  
  { x"R F[ d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6|f8DX%3V  
} ; C R?}*  
} ; ]S@T|08b  
-=8f*K[W  
\ctzv``/n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $!9/s S?  
XXA'B{@Y)  
下面我们来剥离functor中的operator() aZ\Z7(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^w``(-[*  
>#;;g2UV  
return l(t) op r(t)  WTl0}wi  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) SSE,G!@  
return op l(t) a*D<J}xe  
return op l(t1, t2) VBDb K|  
return l(t) op <D)@;A  
return l(t1, t2) op o&@y^<UQ  
return l(t)[r(t)] <bg6k .s  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] XP}5i!}}7=  
&K9RV4M5  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: u1u;aG  
单目: return f(l(t), r(t)); q5EkAh<PD|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); SnXM`v,  
双目: return f(l(t)); I{U|'a  
return f(l(t1, t2)); ts@$*  
下面就是f的实现,以operator/为例 8,RqhT)2#  
H*3u]Ebh  
struct meta_divide Q#ksf h!D  
  { DA>nYj-s  
template < typename T1, typename T2 > piIz ff  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) o~9*J)X5i  
  { Ps\4k#aOv  
  return t1 / t2; ,%xat`d3,3  
} N2[jBy8M  
} ; @g;DA)!(  
%++: K  
这个工作可以让宏来做: }93FWo.  
eX"Ecl{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z@\mn  
template < typename T1, typename T2 > \ pxedj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =+T0[|gc(r  
以后可以直接用 ,98 F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o_Y?s+~i[/  
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 VZ`YbY  
(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。。。) t!J>853  
I/A%3i=H  
g5Io=e@s  
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 !- QB>`7$  
0k?]~ f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y`-q[F?\y  
class unary_op : public Rettype '" &*7)+g*  
  { "oZ_1qi<  
    Left l; "10\y{`v^  
public : V62lN<M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (]I=';\  
Wrp+B[ {r\  
template < typename T > r]D>p&4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }u0&>k|y  
      { +cmi?~KS*  
      return FuncType::execute(l(t)); <GQ=PrT|/  
    } $qZ6i  
D5bi)@G7z  
    template < typename T1, typename T2 > ]K>bSK^TX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +/mCYI  
      { +=|%9%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `uusUw-Gf  
    } y,n.(?!*  
} ; '3Fb[md54  
j^U"GprA  
tIod=a)  
同样还可以申明一个binary_op Zj ^e8u=T  
\j wxW6>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p*YV*Arv  
class binary_op : public Rettype DyZ6&*s$  
  { 0 .T5% _ /  
    Left l; 9X33{  
Right r; Tl-%;X<X  
public : ?g@X+!RB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wEI? 9  
bv hV  
template < typename T > !e |Bi{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |<oqT+?i  
      { x.|sCqx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); c0&! S-4M  
    } d >zC[]1  
""N~##)8  
    template < typename T1, typename T2 > 0/7.RpX,.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u` (yT<>H  
      { j%Uoigi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ObreDv^,  
    } \{a5]G(4s  
} ; ;tA$ x!5]  
I*cb\eU8Y  
]uh/!\  
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 3N2d@R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 DOkuT/+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v6L]3O1  
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。 mO]dP;,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5K$<Ad4$b  
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。。。 ).e}.Z6[i`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <W7WlT  
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) unz~vG1Tn  
下面是修改过的unary_op xkSVD6Km  
YG0b*QBY~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [Ran/D\.  
class unary_op OBF-U]?Y  
  { 7'{Vh{.  
Left l; w r,+9uK  
  y )<+?@sP  
public : SXJjagAoML  
7,alZ"%W  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )g3c-W=  
fN<Y3^i"  
template < typename T > N0\<B-8+,>  
  struct result_1 b^}U^2S%  
  { swJQwY   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .V UnOdI  
} ; eHd7fhW5  
-GB,g=Dk  
template < typename T1, typename T2 > 8$ X3J[_j  
  struct result_2 /?TR_>  
  { ;AL:V U  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @g" vuaG}  
} ; {/aHZ<I&^h  
`Nz`5}8.?  
template < typename T1, typename T2 > .XkVdaX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4mX?PKvbn  
  { I};*O6D`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); QJjk#*?,|  
} TK~KM  
@" umY-1f  
template < typename T > u'DpZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8=0I4\  
  { :LdPqFXj  
  return OpClass::execute(lt(t)); c"1Z,M;G  
} x1E;dbOZ  
0XqxW\8_l  
} ; gMPp'^g]_  
Y Ztd IG  
M&Ln'BC  
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 n:1Ijh 1  
好啦,现在才真正完美了。 e VQ-?DK  
现在在picker里面就可以这么添加了: inK;n  
tAY{+N]f  
template < typename Right > .EH1;/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I6@"y0I  
  { C 'Y2kb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <Kl$ek8  
} zE/\2F$  
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。 8`]yp7ueS  
]0|A\bE\S  
1_Av_X  
B/!/2x  
N qz6_!  
十. bind 0bIgOLP  
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。 n:k4t  
先来分析一下一段例子 Unb3 Gv#O  
rQU6*f  
H?xY S| n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} QH,(iX6RY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o?a3hD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "QiLu=Rq  
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。 [9NrPm3d  
我们来写个简单的。 x#R6Ez7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?0+g.,9  
对于函数对象类的版本: e :C4f  
nf1 `)tXG  
template < typename Func > P$*Ngt  
struct functor_trait Sw5-^2x0'  
  { B_b5&M@  
typedef typename Func::result_type result_type; [8[<4~{  
} ; Y#=MN~##t  
对于无参数函数的版本: T5.^ w  
m&'!^{av  
template < typename Ret > &"hEKIqL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > jcBZ#|B7;  
  { n5IQKYr g  
typedef Ret result_type; /m 7~-~$V  
} ; Z{yH:{Vk  
对于单参数函数的版本: 2\gIjXX"  
?N!kYTR%}  
template < typename Ret, typename V1 > ~#}T|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b`=g#B|  
  { K(d+t\ca  
typedef Ret result_type; ~<_WYSzS  
} ; -%^'x&e  
对于双参数函数的版本: pv-c>8Wb6  
jh`[ Y7RJO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uhp.Yv@c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?.H]Y&XF  
  { ={N1j<%fh  
typedef Ret result_type; .V3e>8gw3  
} ; W}MN-0  
等等。。。 U F*R1{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P~iZae  
',LC!^:~Nw  
template < typename Func > ?#z<<FR  
struct func_return ._`rh  
  { &oy')\H  
template < typename T > <yBa5m@/  
  struct result_1 j:/Z_v'  
  { g%!U7CM6h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fBv: TC%  
} ; [ K'gvLt1  
k6RVP: V  
template < typename T1, typename T2 > 2+~gZxHq  
  struct result_2 :Q@/F;Z?  
  { uLPBl~Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5/7(>ivn  
} ; mw;4/ /R  
} ; 0(:SEiz6s  
FOMJRq  
[;sTl~gC  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 BOq9\g`5s  
P?P.QK  
template < typename Func, typename aPicker >  Y#~A":A  
class binder_1 a'dlA da  
  { a_?b <  
Func fn; R*6B@<p,i  
aPicker pk; .5}Gt>4XM  
public : 57gt"f  
4K? \5(b  
template < typename T > JPng !tvR  
  struct result_1 8UqH"^9.Q7  
  { c%gL3kOT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Qr 4 D  
} ; bcpsjUiy#  
5I^;v;F  
template < typename T1, typename T2 > `M 'tuQ M  
  struct result_2 ~ A=Gra  
  { @7C.0>W_A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N~l*//Ep  
} ; P*~ vWYH9  
AovBKB $  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @DY"~c cH  
nw%`CnzT  
template < typename T > LyWY\K a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0< vJ*z|_  
  { q^Oj/ws  
  return fn(pk(t)); dIYf}7P  
} 9!W$S[ABRB  
template < typename T1, typename T2 > xy"'8uRi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q#8yU\J|,  
  { 2.b,8wT/  
  return fn(pk(t1, t2)); W ulyM cJ  
} jlU6keZh`  
} ; vB{i w}Hi!  
yGAFQ|+  
Y68A+ B.  
一目了然不是么? qIsf!1I?  
最后实现bind 6L$KMYHE  
18QqZ,t  
uW=G1 *n-  
template < typename Func, typename aPicker > O#=%t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -eyF9++`  
  { L+<h 5>6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2Ki_d  
} {5<fvMO!6  
>V27#L2:J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 bp=r]nO  
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。 Mb 4"bDBsl  
p^RX<L/\=_  
十一. phoenix !|H,g wqU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yV\%K6d|3&  
W&%,XwkQ  
for_each(v.begin(), v.end(), [X!w@d= i  
( PS+~JwDUc  
do_ NLG\*mQ  
[ Q!V:=d  
  cout << _1 <<   " , " S_Wq`I@b  
] "V 26\  
.while_( -- _1), s_VcC_A  
cout << var( " \n " ) 9*ZlNZ  
) >$L7J=Em  
); E1OrL.A6  
mY4pvpZw8  
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: R )Arr77  
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  #O\as~-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $Vq5U9-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xn503,5G*7  
~U"m"zpLP  
pa+'0Y]71  
template < typename Cond, typename Actor > -kMw[Y  
class do_while 1*dN. v:5  
  { c:7F 2+p  
Cond cd; 2*z~ 'i  
Actor act; uMZ~[S z  
public : <%S)6cw(3  
template < typename T > ~a`[p\  
  struct result_1 D^US2B  
  { _r{H)}9  
  typedef int result_type; <a @7's  
} ; V@k+RniEO  
.G!xcQ`?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6Uk+a=Ar  
Zdqm|_R[  
template < typename T > wb?k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ge GhM>G  
  { \\KjiT'  
  do NF6xKwRU]_  
    { {Fw"y %a^  
  act(t); Rq5'=L  
  } s~A-qG>  
  while (cd(t)); Lxv4w  
  return   0 ; U\?D;ABQ%  
} ~. vridH  
} ; S1U0sP@o  
(!5Ta7X  
o&E8<e  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eb\SpdM6  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 S7f.^8  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 e>Z&0lV:  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 b3E1S+\=~  
下面就是产生这个functor的类: .c+U=bV-  
w>^(w<~Y  
B\c_GXUw  
template < typename Actor > 3u/JcU-<  
class do_while_actor [StnKQ?"wz  
  { H dqB B   
Actor act; 3P2{M}WIl  
public : P|$n   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W4^zKnH  
[:cD  
template < typename Cond > ;kk[x8$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Intuda7e1  
} ; b},2A'X  
G^k'sgy.  
5+M,X kg  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `5?0yXK  
最后,是那个do_ L?d?O  
}h45j84)  
<WZ{<'ajI  
class do_while_invoker lK=Is v+  
  { u_^mN9h  
public : IRm}?hHf  
template < typename Actor > <@;}q^`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |gO7`F2  
  { >S7t  
  return do_while_actor < Actor > (act);  k;+TN9  
} h8`On/Ur_8  
} do_; l&+O*=#Hh  
A[+)PkR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *HR pbe2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?K[Y"*y2  
最后来说说怎么处理break和continue ay7\Ae]  
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。 )Ri!  
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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