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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &7w*=f8I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 KctbNMU]k  
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, _10I0Z0  
UotLJa  
T mH5+  
_y9NDLRs8  
  class filler *)T7DN8  
  { e$-Y>Dd  
public : za5E{<0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kI~; 'M  
} ; fTI~wF8!  
6 Znt   
Ye\ &_w"  
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: Pu2cU5n  
 )jH|j  
Tu=~iQ  
Z"9D1Uk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5Noy~;  
ov Wm}!r  
j2%M-y4E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^Zq3K  
m>^#:JK  
]L!:/k,=S  
AgJPtzs  
二. 战前分析 K^[Dz\ov5  
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。 Uclta  
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 zRA,Yi4;+  
6M6r&,yRu  
'Fa~l'G7X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 03 I*@jj  
  /* --------------------------------------------- */ >'{'v[qR[G  
vector < int *> vp( 10 ); QqB9I-_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }\.Z{h:t ?  
/* --------------------------------------------- */ 8^qLGUxz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *qw//W   
/* --------------------------------------------- */ ~J1UzUxX2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M~djX} #\  
  /* --------------------------------------------- */  tZN'OoZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hODq& 9!  
/* --------------------------------------------- */ $+w-r#,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 90 pt'Jg  
(x8D ]a  
9:CM#N~?o  
Si=u=FI1e  
看了之后,我们可以思考一些问题: x|A{|oFC  
1._1, _2是什么? R?J=5tO  
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。 :cE~\B S&  
2._1 = 1是在做什么? B&z~}lL  
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。 QR[i9'`<  
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。 0`kaT ?>  
@l@erCw@  
3/RNStd<L!  
三. 动工 -<@QR8:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cy( WD#^  
0)9'x)l:  
m 3"|$0C~  
oz?pE[[tm  
template < typename T > nCdxn#|  
class assignment 52z{   
  { ~|=goHmm[  
T value; e'5sT#T9l  
public : yxL(mt8  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3W"l}.&ZJ"  
template < typename T2 > ,I8[tiR"b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {Nny .@P)H  
} ; ,(Nr_K  
>jg"y  
J4q_}^/2w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 K|sx"u|?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "1>48Z-UC  
uxD$dd?  
oC1Nfc+  
61&A`  
  class holder } ^n346^  
  { iCh,7I,m  
public : "'*w_H0  
template < typename T > rCgoU xW`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 05/'qf7P,U  
  { 3YJa3fflK  
  return assignment < T > (t); h4k.1yH;  
} Q*8=^[x  
} ; "/qm,$  
)CUB7D)=  
,p[9EW*8  
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: eaCh;IpIf  
h][$1b&B  
  static holder _1; nx'Yevi0$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [vyi_0[  
f,'9Bj. ~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b[`fQv$G  
而不用手动写一个函数对象。 oVja$;>  
h!q_''*;  
8)51p+a  
S_dM{.!Z(,  
四. 问题分析 zJX _EO  
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。 'MY0v_  
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。 eeu;A, @U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [7@9wa1v!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pkT26)aW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {<y.G1<.  
xty)*$C>  
五. 问题1:一致性 vOi4$I~CJ  
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?| CKr5L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xdkC>o4>  
A4hbh$  
struct holder F%^)oQT+c  
  { B4 +A  
  // k*uLjU  
  template < typename T > }>< v7  
T &   operator ()( const T & r) const !pAb+6~T  
  { Y]])Tq;h5  
  return (T & )r; vvmG46IgZ  
} `T(T]^C98  
} ; r`5svY  
$hq'9}ASOL  
这样的话assignment也必须相应改动: 5VhJ*^R`y  
w-wap  
template < typename Left, typename Right > q>Kzl/~c.P  
class assignment Gx/kel[Y}  
  { \:D"#s%x  
Left l; Bb zmq  
Right r; &$8YW]1M  
public : ]o3K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y';"tDFb  
template < typename T2 > ~1.B fOR8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } AOscewQ  
} ; c01i !XS  
L wP  
同时,holder的operator=也需要改动: iTIYq0u|#R  
o#9 Q   
template < typename T > "#G`F  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const bK#SxV  
  { M" R= ;n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); TAp8x  
} AtYqD<hl:  
!@4 i:,p@  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }C!g x6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4I!g?Moh  
GiS:Nq`$(  
return l(rhs) = r; p4^&G/'  
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。 UWo*%&J  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pi;'!d[l%  
6'45c1e   
template < typename Tp > +sFpIiJg  
class constant_t #b wGDF  
  { gi #dSd1\&  
  const Tp t; P87Lo4R d  
public : ,Vfjt=6]}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8T?D#,/  
template < typename T > am+w<NJ(us  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7^W(es  
  { p-XO4Pc 6  
  return t; 4=qZ Z>[t  
} EFn[[<&><t  
} ; O b'Br  
\dJOZ2J<z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 LDh,!5G-M  
下面就可以修改holder的operator=了 C2C 1 @=w  
E{BX $R_8  
template < typename T > \- 8S"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,)M/mG?,  
  { bYBEh n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $0XR<D  
} zvK'j"Wq=  
W5,&*mo  
同时也要修改assignment的operator() r1 [c+Hy  
=z[$ o9  
template < typename T2 > l KG' KR.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2#oU2si   
现在代码看起来就很一致了。 WS//0  
DR7JEE  
六. 问题2:链式操作 DM,)nh6'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B *%ey?  
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。 i2+_~$f  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 otbr8&?-  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 o3JSh=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (0E<Fz V  
K5!OvqzG  
template < typename T > \03ZE^H  
struct result_1 jss.j~8  
  { Mj`g84  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  h@PE:=  
} ; i>O8q%BnJ  
XK&G`cJ[  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: fcO|0cQ  
0< 93i   
template < typename T > ![9$ru  
struct   ref %,(X R`  
  { n8tw8o%&[  
typedef T & reference; c9x&:U  
} ; =Cd{bj.8  
template < typename T > 2"HG6"Rr  
struct   ref < T &> }N&? 8s=  
  { (67byO{  
typedef T & reference; cn: L]%<  
} ; z*B?Hw),  
C\4d.~C:w3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bYO['ORr @  
pu5%$}dBE  
template < typename T > 4n"6<cO5q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z~F*$jn  
  { g(9kc<`3'D  
  return l(t) = r(t); 0SQrz$y  
} udXzsY9Ng  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 >#)%/Ti}DU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !_FTy^@c2  
@lWYc`>}  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 _PcF/Gyk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y^z c @f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 zhJ0to[%?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m/"([Y_  
最后的布局是: --EDr>'D5P  
                Add sY4q$Fq  
              /   \ \d*ts(/a*  
            Divide   5 w{t]^w:  
            /   \ Si@ 6'sw  
          _1     3 1[J|AkN  
似乎一切都解决了?不。 !9.FI{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。 9J?lNq  
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。 ,"Fl/AjO  
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: ,,!P-kK$  
cUr!U\X[  
template < typename Right > :dpwr9)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const y+Hz(}4  
Right & rt) const cg o  
  { 8+J>jZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k>\v]&|T`  
} ,`02fMOLc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I&m' a  
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。 ;6~5FTmV  
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。 t|mK5aR4  
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。 ``eam8Az_U  
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。 <nb%$2r1  
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? zvVo-{6  
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: r<4j;"lQK  
X&kp1Ih<^  
template < class Action > MB7*AA;  
class picker : public Action _9JFlBx  
  { [uK{``"  
public : \A,zwdt P  
picker( const Action & act) : Action(act) {} G|[{\  
  // all the operator overloaded $wi4cHh  
} ; -7]j[{?w  
e#,(a  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 DIw_"$'At  
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: vS)>g4  
IxS%V31  
template < typename Right > yCA8/)>Gm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q2s0g*z  
  { ".%d{z}vz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1. +6x4%rV  
} X9NP,6  
d$ n31F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V.z8 ]iG  
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。 Mn/@?K?y  
o<%0|n_O&  
template < typename T >   struct picker_maker pu+Q3NfR  
  { jz! [#-G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dJ m9''T')  
} ; A=5Ebu!z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bc4V&  
  { ruGeN  
typedef picker < T > result; * m^\&  
} ; BV`\6SM~  
\ ZE[7Ae  
下面总的结构就有了: -F[@)$L  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 =u?aP}zc  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (S?Y3l|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 QxdC[t$Lp  
至此链式操作完美实现。 (y 7X1Qc)  
>Rd~-w)!|  
Hcwfe=K&/  
七. 问题3 RG""/x ;  
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。 1kKfFpN  
_1&Ar4:  
template < typename T1, typename T2 > qSB&Q0T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DrkTM<  
  { giX[2`^NG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <y] 67:"<v  
} |:&6eDlR  
1*Pxndt&  
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: @$T$hMl  
Y55u -9|N  
template < typename T1, typename T2 > z__?kY  
struct result_2 m|B=&#  
  { sHc-xnd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |DJ8 "T]E  
} ; h7!O K  
ESIP+  
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? ]FZPgO'G  
这个差事就留给了holder自己。 NeG` D'  
    jh)@3c  
LCH\;07V#  
template < int Order > %g}d}5s  
class holder; KDq="=q  
template <> 1.F&gP)9  
class holder < 1 > ^ls@Gr7`P  
  { , :#bo]3  
public : {9U!0h-2"  
template < typename T > tLTavE[@  
  struct result_1 JEp)8{.bW8  
  { P,{Q k~iu  
  typedef T & result; d@$| zr6  
} ; {g<D:"Q  
template < typename T1, typename T2 > >ep<W<b  
  struct result_2 :xPo*#[Z(A  
  { *uhQP47B  
  typedef T1 & result; L^ J|cgmNw  
} ; B/1j4/MS  
template < typename T > hr fF1 >A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oCa Ymi=:  
  { 78uImC*o  
  return (T & )r; 8m?(* [[  
} A~bSB n: '  
template < typename T1, typename T2 > oQ<[`.s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ORs :S$Nt$  
  { V| 97;  
  return (T1 & )r1; M\C9^DX{  
} !H\o Qv-I  
} ; F,wB6Cw  
%Hbq3U30  
template <> THp_ dTD  
class holder < 2 > "/aZ*mkjfJ  
  { Xb%q9Z  
public : A-CU%G9  
template < typename T > 9efDM  
  struct result_1 ]`&_!T  
  { @kFZN6  
  typedef T & result; ;\mX=S|a  
} ; mrP48#Y+l  
template < typename T1, typename T2 >  j%Au0k  
  struct result_2 o+E~iC u5  
  { _-_iw&F  
  typedef T2 & result; \%a0Lp{ I  
} ; /:4J  
template < typename T > ,=u;1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /grTOf&  
  { bkV<ZUW|;  
  return (T & )r; :W*yfhLt  
} =6[.||9  
template < typename T1, typename T2 > L3, /7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?'MkaG0g  
  { cAW}a  
  return (T2 & )r2; JY,$B-l  
} ;'n%\*+fHH  
} ; .dlsiBh  
=OH X5:Z  
; j!dbT~5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 f8:nKb>nq$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: e"S?qpJK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZbYC3_7w  
u5oM;#{@-  
return l(i, j) = r(i, j); Fc1!i8vv  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) t`Z'TqP R  
H0afu)$,  
  return ( int & )i; X,k^p[Rcu  
  return ( int & )j; Ss>pNH@ c  
最后执行i = j; 8_('[89m  
可见,参数被正确的选择了。 @|b-X? `  
s:3[#&PQpN  
i/9iM\2  
( eTrqI`  
mJUM#ry  
八. 中期总结 7}X1A!1  
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-F3Buu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EK';\}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $l]:2!R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GTdoUSUq  
r].n=455[  
QHR,p/p  
%~!4DXrMk  
JQ03om--(  
0caZ_-zU  
九. 简化 Y2r}W3F=  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 PK[mf\G\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 su%(!XJQpg  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ` 2W^Ui,4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B6  0  
  +-*/&|^等 X4V>qHV72  
2. 返回引用。 G4cgY|71  
  =,各种复合赋值等 k1wIb']m]z  
3. 返回固定类型。 ukiWNF/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) lfgJQzi G  
4. 原样返回。 xi5"?*&Sb  
  operator, oYqH l1cs  
5. 返回解引用的类型。 XY"b90  
  operator*(单目) E4 X6f  
6. 返回地址。 9;@p2t*v  
  operator&(单目) q1}!Okr"2  
7. 下表访问返回类型。 ;U* /\+*h  
  operator[] Q~N,QMr)k&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -<#) ]um  
  operator<<和operator>> nTy]sPn  
_**Nlp*%  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,2M}qs"P7G  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b>-DX  
pfN(Ae Pt  
template < typename Left > <*( Z}p  
struct value_return luoQ#1F?sl  
  { _uIS[%4g  
template < typename T > Sm'Tz&!  
  struct result_1 Z [!"x&H]h  
  { 4XpWDfa.}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "jL>P )  
} ; tV)CDA&Z  
'_c/CNs  
template < typename T1, typename T2 > 7+HK_wNi  
  struct result_2 :j&enP5R(q  
  { x UdF.c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y7HFmGM  
} ; (y9KO56.V&  
} ; 9?l a5  
3TwjC:Yhv2  
'/>Mr!H#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +CSpL2@  
CS[]T9|_  
下面我们来剥离functor中的operator() a/J<(sak~X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2-4N)q  
zhn ?;Fi  
return l(t) op r(t) w#.3na  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {nmG/dn {  
return op l(t) lod+]*MD  
return op l(t1, t2) B!RfPk1B<*  
return l(t) op U^PXpNQ'  
return l(t1, t2) op <F9-$_m  
return l(t)[r(t)] "| nXR8t.r  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DGvuo 8  
V(S7mA:T  
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: + <bj}"  
单目: return f(l(t), r(t)); ASXGM0t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $?GggP d  
双目: return f(l(t)); h#0n2o#  
return f(l(t1, t2)); iK}p#"si  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y:\msq1xp  
PD&e6;rj;  
struct meta_divide )LP'4*  
  { MdBmq/[O  
template < typename T1, typename T2 > O,%UNjx9K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MIJuJ]U}  
  { P'~`2W0sz  
  return t1 / t2; f`qy~M&  
} ".}R$ W  
} ; V!:!c]8F  
 ai 4k?  
这个工作可以让宏来做:  2s}S9  
8^_:9&)i  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'o&d!  
template < typename T1, typename T2 > \ D`XXR}8V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; J6#h~fpv  
以后可以直接用 9a_P 9s3w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "~Fg-{jM%  
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 Fo3*PcUv  
(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。。。) O?vh]o  
G 2`YZ\  
h3F559bw/<  
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 MZ3 8=nJ  
uyX % &r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a 4?A 5  
class unary_op : public Rettype XL*M#Jx  
  { CaYb}.:AX  
    Left l; x(c+~4:_M  
public : {t;o^pUF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *<\ `"C;  
W B:0}b0Gu  
template < typename T > hNc8uV{r=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const . vHHw@  
      { 8L[+$g`  
      return FuncType::execute(l(t)); s8 WB!x{t  
    } HQ+{9Z8 ?5  
Zv yZ5UA  
    template < typename T1, typename T2 > th{J;a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d- ZUuw  
      { 59nRk}^$se  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1(;{w +nM  
    } -aT-<+?s  
} ; 2D!jVr!  
";.j[p:gi  
1e\cJ{B  
同样还可以申明一个binary_op }8^qb5+!3  
C2<TR PT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GkOk.9Y,5  
class binary_op : public Rettype :uYZ1O  
  { ztU"CRa8  
    Left l; ]{=y8]7  
Right r; mX|M]^_,z  
public : J *LPv9)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TX5??o  
^S|qGu,G  
template < typename T > U_VP\ 03  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !W XV1S  
      { X !h>13fW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +~=a$xA[C  
    } ,|c;x1|O  
D@p{EH  
    template < typename T1, typename T2 > )i /w:g>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]D nAW'm  
      { ^m7y=CJM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); pwMA,X/{  
    } w*{{bISw|  
} ; emQc%wd{  
u'? +JUd1  
38sLyoG=i  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ;tQc{8O6L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I{w(`[Nxw*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zgFL/a<  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +8<$vzB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4!14: mq  
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。。。 iq3)}hGo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]$#bNt/p  
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) $j,$O>V  
下面是修改过的unary_op r]6+&K  
"(jD*\8x  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1Z0Qkd(  
class unary_op 8$c) ]Bv  
  { _'!qOt7D  
Left l; E3a^"V3p  
  I3 6@x`f  
public : RQ0^ 1 R  
UD14q~ (1Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %KF I~Qk  
, $!F,c  
template < typename T > -e$ T}3IV  
  struct result_1 (J4( Ge  
  { J#:`'eEG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <LZ#A@]71  
} ; Fr50hrtkU  
WS6Qp`c )e  
template < typename T1, typename T2 > WCY._H>|   
  struct result_2 ,fiV xnQ  
  { K!AA4!eUzM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ) YB'W_  
} ; 2iKteJ@h)  
.Ao _c x  
template < typename T1, typename T2 > 2v(Y'f.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G5|nt#>  
  { gs+n J+b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Cn=#oE8(A  
} [.Fm-$M-  
!d 4DTo  
template < typename T > s5v}S'uO{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P#3J@aRC  
  { B4HMs$>   
  return OpClass::execute(lt(t)); o5Rv xGN  
} yOD=Vc7i  
9b6U] z,  
} ; gcI<bY  
6W:]'L4!  
ouyZh0 G  
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 z(,j)".  
好啦,现在才真正完美了。 QeT~s5 H  
现在在picker里面就可以这么添加了: -p0*R<t  
]w,|WZm  
template < typename Right > ]2ab~ gr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Vo[.^0  
  { XFWE^*e=B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); daCkjDGl\  
} IR3+BDE)>  
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。 ajG_t  
uzb|yV'B  
 ngJ{az  
`*0VN(gf'  
[OPF3W3z  
十. bind yD$d^/:  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Y_C6*T%  
先来分析一下一段例子 uMm`j?Y23q  
fHwS12SB  
a; a1>1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} A:4&XRYZY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &*8.%qe;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3A0Qjj=  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 B^]Gv7-  
我们来写个简单的。 PB*G#2W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ./zzuKO8XK  
对于函数对象类的版本: InRRcn(  
W@z xGH$z>  
template < typename Func >  `wIWK7i  
struct functor_trait g/FT6+&T.  
  { ?Vh#Gr  
typedef typename Func::result_type result_type; Mcz;`h|EW  
} ; kZ6:= l  
对于无参数函数的版本: !K2QD[x  
[5!{>L`  
template < typename Ret > 1Ke9H!_P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > oV9{{  
  { YIIc@ )  
typedef Ret result_type; z[vu- f9  
} ; o:*$G~. k  
对于单参数函数的版本: f6\4 ,()  
zFDtC-GF  
template < typename Ret, typename V1 > u^i3@JuX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > '"c`[L7Wn  
  { Xwu&K8q21  
typedef Ret result_type; NU'2QSU8  
} ; ~$//4kES  
对于双参数函数的版本: "E4CQL'U  
2[1t )EW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hpbi!g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M(C$SB>  
  { -s)h ?D  
typedef Ret result_type; 2dB]Lw@s  
} ; lqO>Q1_{K  
等等。。。 ']sj W'~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy kaoiSL<[6  
<gFisc/#r  
template < typename Func > *c%{b3T_  
struct func_return WlW%z(RC  
  { ~e)"!r  
template < typename T > GJU9[  
  struct result_1 e_l|32#/  
  { 6f t6;*,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C7AD1rl  
} ; 9pr.`w  
sk:B; .z  
template < typename T1, typename T2 > zN)).a  
  struct result_2 fo~*Bp()-E  
  { =w:)AWZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .r-Zz3  
} ; c4Q9foE   
} ; %2B1E( r%M  
WWOt>C~zV  
P1^|r}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 H?ug-7k/  
W1LR ,:$  
template < typename Func, typename aPicker > ^ rUq{  
class binder_1 M} ri>o  
  { iweT @P`  
Func fn; i{:iRUC#  
aPicker pk; JvP>[vb  
public : `|v/qk7 ^?  
8<ev5af  
template < typename T > DSq?|H  
  struct result_1 mH\2XG8nV  
  { VfDa>zV3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \P"Ol\@  
} ; ~6O~Fth  
p*T[(\8{n  
template < typename T1, typename T2 > oSjYp(h:  
  struct result_2 =:6B`,~C  
  { <Ter\o5%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q\gbjci  
} ; 5')]Y1J  
je3Qq1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m],.w M8  
=1VZcLNt  
template < typename T > i\DU<lD5VN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lp4F1H2t-  
  { gNDMJ^`  
  return fn(pk(t)); lF40n4}  
} Oz&*A/si+3  
template < typename T1, typename T2 > WIAukM8~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o Q*LP{M  
  { wuk\__f4  
  return fn(pk(t1, t2)); :>_oOn[_  
} zKaj<Og  
} ; hd(TKFL^y  
%""h:1/S  
%q9"2] cR  
一目了然不是么? F0r2=f(?  
最后实现bind R(8?9-w  
Zu>-y#Bw  
m~P30)  
template < typename Func, typename aPicker > [ gZR}E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) OA} r*Wz  
  { $"MVr5q6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); myqwU`s  
} BgDWl{pm  
R?tjobk!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /EegP@[  
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。 S;D]ym  
V\]j^$  
十一. phoenix BpX`49  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Qgv g*KX  
Q00v(6V46  
for_each(v.begin(), v.end(), \1n (Jr.<  
( 0*oavY*  
do_ WU@_aw[  
[ 4PkKL/E  
  cout << _1 <<   " , " x ju*zmu  
] {{>,c}O /  
.while_( -- _1), ^Pu:&:ki  
cout << var( " \n " ) vifw FPe  
) V[WL S?-)  
); qK2jJ3)>  
C@zG(?X  
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: v"mZy,u  
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 +uTl Lu;MT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 cu'(Hj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;O{bF8 U  
U}k@%m,  
]s E)-8  
template < typename Cond, typename Actor > v<<ATs%w  
class do_while ""|;5kJS4  
  { rwio>4=  
Cond cd; kt\,$.v8  
Actor act; b?lRada{I  
public : 9k6/D.Dz  
template < typename T > F#RNm5  
  struct result_1 UugR  
  { ?$uF(>LD  
  typedef int result_type; .n4{xQo,EJ  
} ; ])%UZM6  
N`3^:EJL8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]\oT({$6B  
ka ;=%*7T  
template < typename T > 9}Z;(,6/.\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j{2 0  
  { nt-_)4Fm  
  do XzqB=iX  
    { }m%&|:PH  
  act(t); j72mm!  
  } v0=v1G*rvJ  
  while (cd(t)); |!7leL  
  return   0 ; 11Qi _T\  
} #3{}(T7  
} ; 9ZatlI,  
#h U4gX,  
8O60pB;4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i_*.  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 pFZ$z?lI  
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。 |cp_V  
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。 8faT@J'e;  
下面就是产生这个functor的类: @g+v2(f2v  
uudd'L  
2Oyw#1tdn  
template < typename Actor > "L1LL iS  
class do_while_actor :RJo#ape  
  { v&7<f$5  
Actor act; }$qrNbLJ  
public : GM1.pVb  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7ncR2-{g  
$cwmfF2C  
template < typename Cond > >,'guaa  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @ ,;h!vB*=  
} ; O@W/s!&lFa  
f8=qnY2j  
{<gX~./]c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e6tU8`z  
最后,是那个do_ N;BuBm5K  
ggkz fg&  
N#)Klq87z  
class do_while_invoker Kb;Pd!Q  
  { ,aBy1K  
public : <Kr`R+Q$DN  
template < typename Actor > eT5IL(mH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ycki0&n3  
  { a}|<*!4zUQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); < 1m `  
} zSk`Ou8M  
} do_; FwHqID_!:l  
jq8TfJ|   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -%P}LaC <  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f8qDmk5s  
最后来说说怎么处理break和continue 9=/4}!.  
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。 UzIE,A  
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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