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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GM^H )8U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0#8lg@e8  
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, ,B x0  
=b)!l9TX  
71<4q {n  
tmoclK-  
  class filler -c0*  
  { xjxX4_  
public : KF#qz2S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} MdkL_YP}.  
} ; \q!TI x  
5Em.sz;:8  
\G/ZA) t  
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: A2PeI"y  
:c}PW"0v  
h6`VU`pPI  
\Yv4 4*I`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mH<|.7~0  
Yu[MNX ;G  
:$X dR:f}}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K`|V1L.m  
ND e FY  
nhm#_3!6A  
fpzEh}:H\  
二. 战前分析 >)>~S_u  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ,&O&h2=  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 51AA,"2[_  
//$^~} wt  
w 17{2']  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G%jV}7h  
  /* --------------------------------------------- */ X2np.9hie  
vector < int *> vp( 10 ); /bC@^Y&}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); VqOTrB1w/  
/* --------------------------------------------- */ .v=n-k7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "x:-#2+h  
/* --------------------------------------------- */ oq>jCOVh  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); eq2L V=d{m  
  /* --------------------------------------------- */ -=u9>S)!c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #H8QX5b)  
/* --------------------------------------------- */ ^#w9!I{4.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `X =[ m>  
s9u7zqCF  
>k}Kf1I  
}g2l ni  
看了之后,我们可以思考一些问题: G" (ck4  
1._1, _2是什么? *li5/=UC5*  
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。 +&1#ob"6lq  
2._1 = 1是在做什么? -)ri,v{:c  
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。 ']X0g{%  
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。 m[N&UM#  
q.ppYXJUXi  
\w$e|[~  
三. 动工 !83 N#Y_Mz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: UrS%t>6k  
WL\*g] K4  
ej(w{vl  
vL;=qk TCQ  
template < typename T > z3fU|*_c  
class assignment ?U*sH2F  
  { ufA0H J)Yg  
T value; 7Z81+I|&8  
public : G1,u{d-_  
assignment( const T & v) : value(v) {} |;C;d"JC2  
template < typename T2 > THwq~c'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } PXDJ[Oj7(0  
} ; Qeq=4Nq  
RHt~:D3*  
BJZGQrsz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 T(kG"dz   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p|)j{nc  
gF~ }  
0}Q d  
fAT M?  
  class holder _oU~S$hO  
  { t..@69  
public : HhTD/   
template < typename T > *+ O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o-AAx#@  
  {  A1jA$  
  return assignment < T > (t); V#DNcF~v]f  
} ev yA#~o  
} ; 4Rl~7|  
v)!^%D  
H]0(GLvH  
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: x Sv@K5"8!  
 8U-<Q>  
  static holder _1; 8{Wh4~|+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 niCq`!  
sQ82(N7l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4}^\&K&t{  
而不用手动写一个函数对象。 # 9ZO1\  
)x&>Cf<,  
SYv5{bff =  
tlmfDQD  
四. 问题分析 GYri\<[  
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。 [sG!|@r  
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。 HD}3mP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *C^`+*}OE$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k/%n7 ;1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 OFw93UJ Y  
s|Zv>Qt  
五. 问题1:一致性 $Mqw)X&q  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &?SU3@3|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 O#b%&s"o  
-$j|&l  
struct holder 'A#l$pJp7  
  { |+Ub3<b[]  
  // #xxs^Kbqa#  
  template < typename T > gG46hO-M%x  
T &   operator ()( const T & r) const y/Q,[Uzk\  
  { |uln<nM9  
  return (T & )r; izP>w*/nO  
} qH*Fv:qnM  
} ; ^:m7Qd?Z[  
\;Q:a /ur9  
这样的话assignment也必须相应改动: G~\=:d=^,`  
(fnp\j3w  
template < typename Left, typename Right > 0$q)uip  
class assignment Yg3emn|a  
  { ;rh@q4#  
Left l; Vg? 1&8>  
Right r; 8Jf4" ;  
public : -$kA WP8P4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _WHGd&u  
template < typename T2 > g h&,U`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :+}Eo9  
} ; 8|\?imOp\[  
t9m08K:Y  
同时,holder的operator=也需要改动: t>(}LV.  
NT [~AK9M  
template < typename T > LD)P. f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8u#2M8.5E  
  { !5[5l!{x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SH M@H93  
} $r= tOD4;  
/%T d(  
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。 .t|B6n!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VpmD1YSn  
G>c:+`KS  
return l(rhs) = r; CN<EgNt1kN  
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@#fyU)[G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $"]*,=-X  
AtW<e;!0te  
template < typename Tp > W%^;:YQ9i  
class constant_t K)r|oW=6Y  
  { p v*n.U6  
  const Tp t; $/;;}|hqi  
public : InR/g@n+D1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "E )0)A3=  
template < typename T > !%%(o%bi~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K-drN)o  
  { +OC~y:  
  return t; 5\eM3w'd  
} ; )J\k2  
} ; nf9NJ_8}4H  
B1Cu?k);.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l|&DI]gw  
下面就可以修改holder的operator=了 0P_3%   
^5BQ=  
template < typename T > \J,pV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h1.<\GO  
  { #=\nuT'oy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /#I~iYPe  
} uiIS4S_  
L9":=  
同时也要修改assignment的operator() tEHgQto  
-7:_Dy  
template < typename T2 > 'PVxc %[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Rk@xv;t;  
现在代码看起来就很一致了。 2VyJ  
vX/("[  
六. 问题2:链式操作 b;%>?U`>p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]:r6  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 rGb<7b%  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 mJL=H  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 |QB[f*y5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y ]6kA5  
|Y&&g=7  
template < typename T > j0+l-]F-  
struct result_1 G2BB]] m3  
  { Kk9W=vd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p?XVO#  
} ; n!$zO{P  
A9\(vxxOpC  
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: .DG`~Fpk  
UY$Lqe~  
template < typename T > 7@uhw">mX  
struct   ref @Xg5 E  
  { o{?Rz3z  
typedef T & reference; 's_[ #a;Vp  
} ; @UCr`>  
template < typename T > p]erk  
struct   ref < T &> ] g]^^  
  { Gj H$!P=.  
typedef T & reference; Ny2. C?2  
} ; pW4$$2S?9  
{ZIEIXWb2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H^r;,Q$9  
JOFQyhY0>m  
template < typename T > hWD%_"yhd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -b$m<\0*  
  { 4(D/~OG-6  
  return l(t) = r(t); ]<Kkq !  
} " ';K$&,[  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 *~SanL\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q.Xs%{B  
LZH~VkK@m}  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 'K*. ?M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]L{diD 2G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 BH\!yxK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _-5|"oJ  
最后的布局是: ]CxD m  
                Add @Z2^smf  
              /   \ o4F(X0  
            Divide   5 ALXie86a8  
            /   \ 9mRP%c#(  
          _1     3 KI Xp+Z  
似乎一切都解决了?不。 ]wm<$+@  
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。 ;nbV-<e  
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。 (utk)  
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: ?8]g&V  
Q"F" 13  
template < typename Right > <e'/z3TbRW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L-eO_tTh0  
Right & rt) const d`9ofw~3=  
  { z,xGjS P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :Fh#"<A&&  
} WiiAIv&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 IC6r?  
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。 +*L<"@  
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。 k$3Iv"gbx  
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。 K;j0cxl  
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。 45A|KaVpg  
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? gJBw6'Z  
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: v+(-\T\i  
"el}9OitC  
template < class Action > ~1:_w ni  
class picker : public Action Xb2.t^ ]f  
  { 7.FD16  
public : Tnoy#w}Ve  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7&&3@96<*#  
  // all the operator overloaded tE WolO[\  
} ; AjD? _DPc  
,s`4k?y  
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。 P"f4`q  
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: c"lblt5  
QERj`/g  
template < typename Right > w:aV2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A9Icn>3?`(  
  { S\L^ZH?[2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H/}W_ h^^  
} #5%ipWPHb  
O;+ sAt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {H3B1*Dk  
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。 J_7#UjGA,  
/tj_WO_  
template < typename T >   struct picker_maker 8_/,`}9   
  { ;a 6Z=LB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [*U.bRs  
} ; H5Bh?mw2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 46U*70  
  { RQYD#4|  
typedef picker < T > result; V 5D8z  
} ; :!yPR  
~s*kuj'%+  
下面总的结构就有了: &} r-C97  
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。 S SfNI>  
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。 d <RJH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w@WPp0mny  
至此链式操作完美实现。 K_F"j!0  
GIhX2EvAS  
V3(8?Fz.  
七. 问题3 Ug  )eyu  
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。 b_f"(l8'S  
N\anjG  
template < typename T1, typename T2 > "0LSy x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <:4b4Nl  
  { SZvp %hS0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  [ J4n%  
} CsEU:v  
YI>9C 76L  
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: e$7KMH=  
f4Ob4ah!(  
template < typename T1, typename T2 > %UlgG 1?A  
struct result_2 ,\T7{=ZG\!  
  { A1n4R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q^*4FH!W  
} ; Irui{%T  
<%.lPO]&E  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? t;V^OGflv  
这个差事就留给了holder自己。 KW!+Ws  
    gx8i|]  
Y`."=8R~  
template < int Order > P9W?sPnC5  
class holder; :7~DiH:Q  
template <> mt~E&Z(A  
class holder < 1 > E24j(>   
  { .bUj  
public : Mm;[f'{M)  
template < typename T > wLzV#8>  
  struct result_1 VTwQD"oB  
  { Nw{Cu+AwG  
  typedef T & result; iJ`zWpj+{Q  
} ; tz5\O}  
template < typename T1, typename T2 > 45k.U$<|  
  struct result_2 |h&Z.  
  { [^W +^3V  
  typedef T1 & result; G[6i\Et   
} ; %j/pln&  
template < typename T > ~~=]_lwyK%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eV~"T2!Sb  
  { b +Z/nfS  
  return (T & )r; z;MPp#Y  
} D8{ ,}@  
template < typename T1, typename T2 > $+PyW( r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?L0|$#Iw  
  { J=&}$  
  return (T1 & )r1; Wt=\hixj-  
} |AT`(71  
} ; ;/t~MH  
0Y:)$h2?  
template <> $ w+.-Tr  
class holder < 2 > `:C2Cj  
  { L6#4A3yh  
public : 0wCQPvO  
template < typename T > A!Tm[oqu  
  struct result_1 =dsEt\ j  
  { jz]}%O  
  typedef T & result; i]OEhB Y  
} ; $E.Fgy:G  
template < typename T1, typename T2 > D)Ep!`Q   
  struct result_2 P)#h4|xZ  
  { n/x((d%"E  
  typedef T2 & result; Y`(~eNX^%  
} ; 97qf3^gGd  
template < typename T > BMqr YW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wa~zb!y<  
  { /]U;7)  
  return (T & )r; (G/(w%#7_  
} &H P g>  
template < typename T1, typename T2 > |sY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gVe]?Jva`  
  { E-($Xc  
  return (T2 & )r2; <EQaYZY=  
} z;y{QO  
} ; (z8 ;J> 7  
R7K`9 c1f6  
I~^Xw7  
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> >。 !XM<`H/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !v(^wqna\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ( mn:!3H%  
EeT 69o  
return l(i, j) = r(i, j); gwdAf%|f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Pouo# 5  
{bR2S&=OmK  
  return ( int & )i; N&eo;Ti  
  return ( int & )j; 8a&c=9  
最后执行i = j; \yZVn6GVr  
可见,参数被正确的选择了。 i7Cuc+ j8  
3%Eu$|B  
H  XFY  
z&B9Yu4M7  
];"40/X  
八. 中期总结 o"FR% %  
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: r d-yqdJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g{i= $xc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 P3n#s2o6y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ) <{u oH  
\*'@F+  
Kn<+Au_]L  
Z4c'1-lh  
O!^ >YvOh  
@}:E{J#g  
九. 简化 ?qi~8.<w  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 K~2sX>l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u|T]Ne  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: /zb/ am1#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 NL>Trv5  
  +-*/&|^等 ^)I}#  
2. 返回引用。 97$Q?a8S@  
  =,各种复合赋值等 KO%$  
3. 返回固定类型。 W$2 \GPJt  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?Z_T3/ f  
4. 原样返回。 Kh[l};/F  
  operator, F\^8k/0  
5. 返回解引用的类型。 l qwy5#  
  operator*(单目) [z ]P5  
6. 返回地址。 y.}{KQ"a*  
  operator&(单目) ,msP(*qoI  
7. 下表访问返回类型。 *S"RU~1_  
  operator[] 7}y@VO6]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _P!b0x~\  
  operator<<和operator>> u$C\#y7  
]1XtV<  
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。 J*MH`;-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a/J Mg   
0nL #-`S  
template < typename Left > &VA^LS@b  
struct value_return 71Za!3+  
  { pgiZA?r*<  
template < typename T > 2O*At%CzW  
  struct result_1 6W{Nw<  
  { +Ugy=678Tr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; > Xh=P%  
} ; jex\5  
!=PH5jTY  
template < typename T1, typename T2 > @TD=or .&  
  struct result_2 O39   
  { s~2o<#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7<*0fy5nn  
} ; 1^*ogMe  
} ; D!! B4zt  
TWGn: mi  
9#:fQ!3`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +_$s9`@]6  
xw_klHL-o  
下面我们来剥离functor中的operator() pe0ax- Zv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }/&Zo=Q$  
T4Vp0i  
return l(t) op r(t) ]' [:QGr  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Sn4xv2/  
return op l(t) Knqv|jJVx1  
return op l(t1, t2) - _ 8-i1?  
return l(t) op *?d\Zcj85[  
return l(t1, t2) op q~ Z UtF  
return l(t)[r(t)] A{J?I:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?d%{-  
=X^a  
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: _u^3uzu  
单目: return f(l(t), r(t)); m"/..&'GC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gaz",kK<  
双目: return f(l(t)); hnB`+!  
return f(l(t1, t2)); `^[Tu 1  
下面就是f的实现,以operator/为例 fs;\_E[)  
KpLaQb  
struct meta_divide q[W6I9  
  { 9  @ <  
template < typename T1, typename T2 > d^nO&it  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t0e5L{ QJ  
  { ui,!_O .c  
  return t1 / t2; IqFcrU$4  
} 8y<.yfgG  
} ; 2t_g\Q  
"{qnm+G  
这个工作可以让宏来做: "qF/7`e[  
\%Y`>x.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \A01 1R&  
template < typename T1, typename T2 > \ VBPtM{ g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  f_n  
以后可以直接用 ]r3/hDRDL@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Qs za,09  
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 |v8h g])I+  
(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。。。) & [@)Er=  
%LP4RZ  
, +J)`+pJx  
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 J.Xh P_aT  
<uB)u>3   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }DM W,+3  
class unary_op : public Rettype gBh X=2%  
  { zJW2F_  
    Left l; L~{(9J'(  
public : MXfyj5K  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @(35I  
r>ed/<_>m;  
template < typename T > =E]tEi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $;G<!]& s  
      { He'VqUw_  
      return FuncType::execute(l(t)); 5NUaXQ  
    } l$\B>u,>  
N,rd= m+  
    template < typename T1, typename T2 > J-'XT_k:iM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1!G}*38;  
      { 1}Q9y`65  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &.DRAD)  
    } 7r' _p$  
} ; {g1"{  
VFZ?<m  
,M?8s2?  
同样还可以申明一个binary_op u8KQV7E  
^ '|y^t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LH_H yP_  
class binary_op : public Rettype |[iO./ zP  
  { 3%(r,AD  
    Left l; D!Y@Og.  
Right r; ?M&@# lbG  
public : c8[kL$b;j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }=R0AKz!Cv  
:{)uD ;  
template < typename T > 5PZ7-WJ/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q &{C%j~N  
      { t !6sU]{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $Ugc:L<h+  
    } #~/9cVm$  
(0Br`%!F  
    template < typename T1, typename T2 > )#M$ov  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )#i"hnYpQ  
      { %i3[x.M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %.f%Q?P  
    } |wv+g0]Pg^  
} ; mxF+Fp~  
PVF :p7  
$t^Td<  
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 $8U$.~v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~!mY0odH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v{|y,h&]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。 CSoVB[vS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KzV|::S^  
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。。。 C^,b aCX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 eq%cRd]u  
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) xS%&l)dT  
下面是修改过的unary_op IoJI|lP  
O>h h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0lniu=xmQ-  
class unary_op 8g)$%Fy+N  
  { zF^H*H  
Left l; D=z="p\  
  ]!sCWR  
public : 6?%$e$s  
F%$q]J[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "@ ^<~bw  
-QJ8\/1>  
template < typename T > j*|0#q;e6  
  struct result_1 Mx6 yk,  
  { ca3zY|Oo  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BaI-ve  
} ; oKGF'y?A>  
 24 [cU  
template < typename T1, typename T2 > J`0dF<<{[y  
  struct result_2 ZDzG8E0Sq  
  { ]?T^tJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hpz1Iy @  
} ; ZG1TR F "  
^pu8\K;~  
template < typename T1, typename T2 > w<THPFFF"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P3W3+pwq  
  { $PRd'YdL/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Zy9IRZe4U  
} /*fx`0mY)  
G)NqIur*Z  
template < typename T > wAW{{ p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8r"-3<*  
  { w/ZP. B  
  return OpClass::execute(lt(t)); r*mSnPz\q  
} H1q,w|O9j  
;:oJFI#;  
} ; {`*Fu/Upb  
~"\v(\Pe  
Q'3tDc<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Z]{=Jy !F  
好啦,现在才真正完美了。 mDp8JNJNE  
现在在picker里面就可以这么添加了: { g[kn^|  
._j?1Fw`  
template < typename Right > |P& \C8h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G#`  
  { fW=<bf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >)NS U  
} cy? #LS  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =2( 52#pT  
GY@:[u.&  
J9tV|0  
K/Y"oQ2  
( 1  
十. bind 4noy!h  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 .Ow8C  
先来分析一下一段例子 W+8s>  
r7V !M1  
-{Ar5) ?='  
int foo( int x, int y) { return x - y;} tj*0Y-F~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o[eZ"}~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9^H.[t  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 h,&{m*q&  
我们来写个简单的。 ep},~tPZn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V8WSJ=-&  
对于函数对象类的版本: Z*b l J5YC  
B>cT <B  
template < typename Func > [+W<;iep  
struct functor_trait X-" +nThMn  
  { #/H2p`5  
typedef typename Func::result_type result_type; ~;]zEq-hG  
} ; TUwX4X6m  
对于无参数函数的版本: x)eF{%QB  
=a+  } 6  
template < typename Ret > 2/A*\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9* 3;v;F  
  { -~JYfj@  
typedef Ret result_type; ci2Z_JA+  
} ; tcl9:2/^]  
对于单参数函数的版本: SvkCx>6/G  
nIL67&  
template < typename Ret, typename V1 > 3Ur_?PM+C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j@+$lU*r  
  { WPpO(@sn  
typedef Ret result_type; H0])>1sWB  
} ; P'}B5 I~  
对于双参数函数的版本: stW G`>X  
s~>1TxJe  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aqK+ u.H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > g2==`f!i  
  { KTot40osj  
typedef Ret result_type; YuIF}mUr"  
} ; O/#uQn}  
等等。。。 +03/A`PKrB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6;s[dw5T  
2)0J@r'  
template < typename Func > 1k)pJzsc  
struct func_return +C,/BuG  
  { 0,@^<G8?  
template < typename T > Svo\+S  
  struct result_1 6yAZvX  
  { !kb:g]X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a%kvC#B  
} ; YIgHLM(  
\ %MsG  
template < typename T1, typename T2 > <z#Fj`2{  
  struct result_2 -L6CEe  
  { T2rBH]5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iV#A-9  
} ; [\h?mlG?  
} ; PP!-*~F0Jr  
I#;dS!W"'  
[ "3s  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .Oc j|A6  
(.Ak*  
template < typename Func, typename aPicker >  CDuA2e  
class binder_1 *pnaj\  
  { |`o1B;lc  
Func fn; w8UUeF  
aPicker pk; t18j2P>`  
public : EVaHb;  
6:; >id${  
template < typename T > LCj3{>{/=  
  struct result_1 /5L\:eX%  
  { ?mK&Slh.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3pW4Ul@e  
} ; H-u SdT  
d2gYB qag  
template < typename T1, typename T2 > GRofOJ  
  struct result_2 2&]LZ:(  
  { )Qe]!$tqfD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I 2OQ  
} ; 5cU:wc  
Rcw[`q3/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 's5rl  
~QPTs1Vk8  
template < typename T > kFmtE dhsc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9c,/490Q  
  { =23@"ji@D  
  return fn(pk(t)); olxxs(  
} xHaz*w1|  
template < typename T1, typename T2 > /2/aMF(J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5=#d#dDc  
  { emrA!<w!W  
  return fn(pk(t1, t2)); p-EU"O  
} m||9,z-  
} ; %+|sbRBb  
-oUNK}>  
9xzow,mi  
一目了然不是么? ,1Z([R*  
最后实现bind 8c9<kGm$E  
aL90:,V  
VEI ct{  
template < typename Func, typename aPicker > &s?uMWR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5}]+|d;  
  { [ @"6:tTU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .%.7~Nu,  
} L'aB/5_%  
hp9LV2_5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7(tsmP  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 e`7>QS ;.  
VX8CEO  
十一. phoenix pO:]3qv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: C8Mx>6  
F?H=2mzKbz  
for_each(v.begin(), v.end(), N#e9w3Rli  
( U\j g X  
do_ u1#(~[.  
[ ?(K=du  
  cout << _1 <<   " , " jg{2Sxf!c  
] u'_}4qhCC;  
.while_( -- _1), VzHrKI  
cout << var( " \n " ) H6j t[  
) x lqP%  
); o'(BL:8s  
6g" h}p\{S  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Ng W"wh  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ty[p5%L1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MOCcp s*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0wV9Trp  
g%[:wjV;  
/w5*R5B{  
template < typename Cond, typename Actor > Qb/:E}h]$  
class do_while 8uH8)  
  { T=M##`jP%  
Cond cd; CZeZk  
Actor act; AgSAjBP  
public : 62_k`)k  
template < typename T > =*lBJ-L  
  struct result_1 CyYr5 Dz  
  { $HQ4o\~  
  typedef int result_type; Ny/eYF#  
} ; v3M$UiN,:  
. 43cI(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} F4z#u2~TC  
Vym0|cW  
template < typename T > w"dKOdY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ *"iLf@,  
  { YCxwIzIR  
  do V|sV U  
    { Q{950$ )L  
  act(t); gSw <C+  
  } zixG}'  
  while (cd(t)); y'4Qt.1ukN  
  return   0 ; Q/0gd? U?  
} nC%qdzT  
} ; C<(oaeQY  
Fih pp<  
wW)(mY?   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +M_ _\7  
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。 4E=v)C'  
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。 T9Juq6|  
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。 $S?gQN.e  
下面就是产生这个functor的类: L_vl%ii-  
r#)1/`h  
rg>2tgA  
template < typename Actor > kln)7SzPuk  
class do_while_actor Bh cp=#  
  { <YU4RZ  
Actor act; YkB@fTTS  
public : _Q I!UQdW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *. |%uf.  
t$Rc 0  
template < typename Cond > xt,Qn460;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -mRgB"8  
} ; oU\7%gQ  
;zD4 #7=  
}a~hd*-#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '&#gs P9  
最后,是那个do_ SKnYeT  
23L>)Q  
O |P<s+  
class do_while_invoker +8N6tw/&  
  { !^su=c  
public : =VuSi(d;e{  
template < typename Actor > At=d//5FFP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H#;*kc a4  
  { GK'p$`oJm  
  return do_while_actor < Actor > (act); LPJ7V` !k  
} q: FhuOP  
} do_; FV "pJ  
4FRi=d;mP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~,1Sw7 rE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -X$EE$:  
最后来说说怎么处理break和continue wxh\CBxG  
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。 QtKcv7:4  
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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