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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Zd>ZY,-5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3.)_uo0;o  
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, |t\KsW  
`I> ], J/  
U5 rxt^  
0]a15  
  class filler WzG07 2w  
  { *4#on>  
public : [&n|\!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gStY8Z!k  
} ; 1hNEkpL^a  
>5i?JUZ  
+-HE '4mo  
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: C MqM;1  
}Z6nN)[|0Y  
, ;'SVe%  
-]&<Sr-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fjkT5LNx k  
psD[j W  
R+^zy"~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @+0V& jc  
yGV{^?yoP  
X'2Gi  
P`!Ak@N  
二. 战前分析 9`&77+|;e  
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。 t/Z!O z6ZE  
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 P7 8uq  
>H?uuzi  
w$% BlqN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xL&PJ /'  
  /* --------------------------------------------- */ ^%zNa6BL  
vector < int *> vp( 10 ); )b (X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dKe@JQ+-z  
/* --------------------------------------------- */ x=3I)}J(kn  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ij$)RSPtH  
/* --------------------------------------------- */ NlFo$Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a&:>Ped"  
  /* --------------------------------------------- */ rHo6iJj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9<qx!-s2rr  
/* --------------------------------------------- */ ZX]A )5G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -$tCF>,  
tnRJ#[Io  
Ko-QR(  
tz8t9lb[  
看了之后,我们可以思考一些问题: q5gP~*?  
1._1, _2是什么? coO.kTO;  
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。 ULbP_y>(Y  
2._1 = 1是在做什么? ,A?v,Fs>O[  
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。 7n>|D^  
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。 Gavkil  
.ftUhg  
]h!*T{:  
三. 动工 ~6fRS2u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cB36p&%  
.6I%64m  
Vdy\4 nu(  
|Qq+8IeYG  
template < typename T > ]Qy,#p'~&H  
class assignment a5I%RY  
  { kpY%&  
T value; 5z[6rT=a  
public : 7\ZL  
assignment( const T & v) : value(v) {} .n=xbx:=  
template < typename T2 > tJG (*   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hf[IEK  
} ; p|;o5j{  
SOYDp;j  
ep`/:iYW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @s?oJpo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {!tOI  
%$\}z( G  
fX$6;Ae  
b`?M9f5  
  class holder wtUG^hV #_  
  { QJ6f EV$~  
public : .1%i`+uZ  
template < typename T > TR_(_Yd?36  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R3cG<MjmK  
  { (F_7%!g1d  
  return assignment < T > (t); 2O^32TdS  
} I>8 Bc  
} ; .>a$g7Rj  
C!I\Gh  
`oan,wq+  
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: f 3\w99\o  
ar=hx+  
  static holder _1; \J\vp0[nO}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g<;Nio  
_4g}kL02.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hkL w&;WJr  
而不用手动写一个函数对象。 "%Lmgy:~  
^r%i3  
u'{sB5_H  
5@""_n&FV  
四. 问题分析 d?E4[7<t$1  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 EywZIw?mjX  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 N_|YOw6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 EsS!07fAM:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @$_rEdwi  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 PwRNBb}6  
Y~<rQ  
五. 问题1:一致性 WJP`0f3  
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?| #0xm3rFy4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w2s,  
>l6XZQ >  
struct holder &<m WA]cAL  
  { C3^X1F0  
  // fdvi}SS8  
  template < typename T > ((n5';|N  
T &   operator ()( const T & r) const  ; \Y-  
  { o(vZ*^\  
  return (T & )r; X/K| WOO6  
} eDvXU_yA  
} ; (d1V1t2r6  
T9,lblU Q  
这样的话assignment也必须相应改动: oM m/!Dc  
]ZBgE\[  
template < typename Left, typename Right > Ebmqq#SHjX  
class assignment InTKdr^ P  
  { 6S` ,j  
Left l; R?i-"JhW  
Right r; 8j({=xbg&  
public : ?yda.<"g9Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,|=iv  
template < typename T2 > D}3cW2!9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wpJ^}+kF  
} ; 9LUP{(uq  
qM+!f2t  
同时,holder的operator=也需要改动: '&&~IB4ud  
$H %+k?  
template < typename T > ?d,acm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =W97|BIW,  
  { N$L&|4r  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); KX&Od@cQ$  
} )i?{;%^  
C&qDvvk  
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。 'bd=,QW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7~QwlU3n<F  
zcbA)  
return l(rhs) = r; U* c{:K-C  
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。 jFK9?cLT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K'ed5J  
4c9-[KKCV  
template < typename Tp > l93Q"*_  
class constant_t R;N>#_9HU  
  { ,(5dQ`hA0  
  const Tp t; as\)S?0`.  
public : M]pel\{M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X,Q 6  
template < typename T > bDcWb2 lqs  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NiU tH  
  { u/K)y:ZZ  
  return t; BBZ)H6TzL  
} cviN$oL  
} ; '{1W)X  
cPa 0n4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yBD.Cs@  
下面就可以修改holder的operator=了 8O}A/*1FJ  
&)/H?S;yN  
template < typename T > j/; @P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @/Wty@PU  
  { -6*OF.Ag`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8M5!5Jzv  
} $rV:&A  
{&Gk.ODI7  
同时也要修改assignment的operator() MWp\D#H  
*U5> j#,  
template < typename T2 > h1D~AgZOVj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *]DJAF]  
现在代码看起来就很一致了。 XJV3oj   
<yb=!  
六. 问题2:链式操作 HtS1N}@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rVIb'sa  
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。 /s-jR]#VA  
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。 cnjj) c  
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。 t8wz'[z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -;DE&~p  
"|~B};|MFF  
template < typename T > tkUW)ScJ  
struct result_1 y}H*p  
  { Y+Q,4s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~,3v<A[5Vi  
} ; a#~Z5>{  
zMHf?HQ-Z  
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: <aQ; "O~   
IU;pkgBj0Y  
template < typename T > vY TPZ@RL  
struct   ref t=@Jw  
  { Z-;uzx  
typedef T & reference; n?ZH2dI \0  
} ; %V" +}Dr  
template < typename T > h-)A?%Xt  
struct   ref < T &> #uDBF  
  { D;T r  
typedef T & reference; k%4A::=  
} ; l%)=s~6z  
yz&q2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n3@g{4~  
(B~V:Yt  
template < typename T > >t6'8g"T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e&]`X HC9  
  { W:N"O\`{m  
  return l(t) = r(t); vN6]6nUOiT  
} ~Hs]}Xo  
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。 h0EGhJs  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 m6ZbYF-7W  
IUBps0.T\  
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 r~B Qy'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a[{QlD^D  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?p/kuv{\o#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |@n{tog+-  
最后的布局是: [HZCnO|N  
                Add ch2e#Jf8  
              /   \ DF&jZ[##  
            Divide   5 dXcMysRc%&  
            /   \ 3B_} :  
          _1     3 )9sr,3w  
似乎一切都解决了?不。 2|_Jup  
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。 K+TTYQ  
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。 1Mhc1MU  
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: {II7%\ya  
YF[!Hpzq  
template < typename Right > %A[p!U  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const o3[sF  
Right & rt) const cX]{RVZo-/  
  { R`3>0LrC8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {XUfxNDf  
} J?=Ob?+ _  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0bQiUcg/  
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。 QCY{D@7T  
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。 So]FDd  
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。 NS/L! "g  
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。 D+U/]sW  
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? X52jqXjg  
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: n|`):sP  
&CP@] pi9L  
template < class Action > KD3To%  
class picker : public Action U;A5-|C  
  { 7 V1k$S(  
public : Vv"wf;#  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  $.]t1e7s  
  // all the operator overloaded ,,j=RG_  
} ; )A+j  
*9:6t6x  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 vi.AzO  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: gkn/E}K#  
bb_jD^  
template < typename Right > L$kAe1 V^m  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6V?&hq&t  
  { ->25$5#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XGl13@=O  
} KI QBY!N+  
ifCGNvDR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <T% hfW  
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。 <`p'6n79  
7[<sl35  
template < typename T >   struct picker_maker &,kB7r"  
  { 8ch~UBq/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `1v!sSR0R  
} ; $YQ&\[pDA  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KX}dn:;(3  
  { ZV^J5wYE  
typedef picker < T > result; xR6IXF>*  
} ; uU !i`8  
={0{X9t?'j  
下面总的结构就有了: A;nmua-Fv  
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。 =5_F9nk-   
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。 # i=^WN<V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $I]x &cF  
至此链式操作完美实现。 B148wh#r  
|.8=gS5  
KKXb,/  
七. 问题3 |]3);^0  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Ln%_8yth  
10a*7 L  
template < typename T1, typename T2 > Br^b%12ZRS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Llc|j&yHQ  
  { >f05+%^[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1mPS)X_  
} VCtiZ4  
tf79Gb>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Y9ce"*b  
<RsKV$Je I  
template < typename T1, typename T2 > Kd1\D!#!6  
struct result_2 X}FF4jE]D(  
  { M#2U'jy  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uM<+2S  
} ; 0x/V1?gm  
BD+~8v  
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? gUtbCqDS  
这个差事就留给了holder自己。 I}A#*iD  
    C:EoUu  
;mxT >|z  
template < int Order > _[tBLGXD  
class holder; \> dG'  
template <> #,{v Js~  
class holder < 1 > rzj'!~>U  
  { >c>ar>4xF  
public : HliY  
template < typename T > xEWa<P#.u  
  struct result_1 P[oB'  
  { LtIZgOd<  
  typedef T & result; ne*aC_)bT  
} ; sb5kexGxkc  
template < typename T1, typename T2 > PS]X Lz  
  struct result_2 2 g==98>cg  
  { bxHk0w  
  typedef T1 & result; 2`eu3vA  
} ; %6:2cR  
template < typename T > !_#js  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;9sVWJJCw  
  { TrA Uu`?#  
  return (T & )r; NU*6iLIq|F  
} "t`e68{Ls  
template < typename T1, typename T2 > %LW~oI.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ? D'-{/<4  
  { ?`}U|]c  
  return (T1 & )r1; t\0JNi$2  
} 9:~^KQ{?  
} ; j zp%.4/j  
sB!A:  
template <> qT%E[qDS  
class holder < 2 > `Yve  
  { ' ]Y:gmM"  
public : UG$i5PV%i  
template < typename T > :9qB{rLi}  
  struct result_1 v1rGq  
  { k/Q]K e  
  typedef T & result; >s~`K^zS  
} ; h {btT  
template < typename T1, typename T2 > PrxXL/6  
  struct result_2 0CYI,V  
  { 2 ARh-zLb  
  typedef T2 & result; 3Mt6iZW  
} ; a$A S?`L  
template < typename T > t|_g O!w8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i:To8kdO  
  { )[.URp&  
  return (T & )r; |zlwPi.  
} 7.-|3Wcg  
template < typename T1, typename T2 > CeemR>\t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ? ~8V;Qn  
  { r|8..Ll  
  return (T2 & )r2; lPP7w`[PA  
} Ok\UIi~  
} ; wEyh;ID3#  
d4tVK0 ~  
$>Do&TU   
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 wDzS<mm  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: s3S73fNOk  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )VrHP9fu  
I115Rp0  
return l(i, j) = r(i, j); *}=W wG  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y6\#{   
qr1^i1%\  
  return ( int & )i; BZsxf'eN'  
  return ( int & )j; aqgSr|  
最后执行i = j; [;+YO)  
可见,参数被正确的选择了。 xNU}uW>>T  
0jMrL\>C  
Ft7l/  
4BX*-t  
IFe[3mB5  
八. 中期总结 -#h \8Xl  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: eS M!_2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u5,<.#EVY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JM0)x}] +  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _Yv9u'q"  
J<D =\  
3@SfCG&|e  
yuWrU<Kw  
bK7DGw`1  
NaIVKo  
九. 简化 3dfSu'  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +{&g|V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L[efiiLh$  
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: p*G_$"KpP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z> SCv;Q  
  +-*/&|^等 =Vfj#WL  
2. 返回引用。 Z]dc%>  
  =,各种复合赋值等 pVM;xxJ  
3. 返回固定类型。 [iz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^;e`ZtcI  
4. 原样返回。 /on p<u  
  operator, Fwtwf{9I  
5. 返回解引用的类型。 ~Km8 -b(&  
  operator*(单目) Z2r\aZ-d`  
6. 返回地址。 `1dr$U  
  operator&(单目) [dUEe@P  
7. 下表访问返回类型。 Mmn[ol  
  operator[] ) PtaX|U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]d0Dd")n  
  operator<<和operator>> e3.TGv7=  
.,4&/cd  
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。 !&kOqc5:t<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >ObpOFb%  
1=>$c   
template < typename Left > UA^E^$f:  
struct value_return 7G(X:!   
  { E^s>S,U[y  
template < typename T > b /)UN*~  
  struct result_1 *Z(qk`e.b  
  { ^gy(~u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fw5AZvE6$  
} ; s<{c?4T  
"D+QT+sD  
template < typename T1, typename T2 > 5|Uub ,  
  struct result_2 iw%DQ }$  
  { Mg].#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; DWDe5$^{  
} ; (NP=5lLH  
} ; GIp?}tM  
VYOO8MQI  
y]k`}&-~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait HO' HkVA  
3WhJ,~o-y  
下面我们来剥离functor中的operator() DwI)?a_+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: m1TPy-|1  
qsLsyi|zG  
return l(t) op r(t) 0xsvxH"*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^T" A9uaG  
return op l(t) zx^)Qb/EL6  
return op l(t1, t2) IQ\`n|  
return l(t) op 7Sokn?~i  
return l(t1, t2) op ~V<je b  
return l(t)[r(t)] 8.@ yD^'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] HwOw.K<  
&{8 "- dw  
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: 7+0hIKrFC  
单目: return f(l(t), r(t)); Z]aSo07  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YWTo]DJV  
双目: return f(l(t)); McfSB(59  
return f(l(t1, t2)); m<j ^cU#J  
下面就是f的实现,以operator/为例 \.{?TB  
zMDR1/|D  
struct meta_divide tW(E\#!|p<  
  { Z"P{/~HG  
template < typename T1, typename T2 > cq/)Yff@:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) v<O\ l~S  
  { <ioX|.7ZX  
  return t1 / t2; &#WTXTr0=  
} y jb.6  
} ; tZ(Wh  
/(Y\ <  
这个工作可以让宏来做: Bk8U\Ut  
*H;&hq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ SN11J+  
template < typename T1, typename T2 > \ Z:'2pu U+?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  d(k`Yk8  
以后可以直接用 i+2J\.~U#G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1 %*X,E  
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 D}:D,s8UP  
(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。。。) OuX/BMG  
j,Mp["X&  
Cu >pql<O  
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 k (Ow.nkb  
 -"<eq0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;e-iiC]PI  
class unary_op : public Rettype m0:8thZN  
  { z\fk?Tj<ro  
    Left l; ,TL~];J'  
public : {C 7=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]RxNSr0e  
#Qkl| h  
template < typename T > CnAhEf)b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rGoB&% pc  
      { L/V3sSt  
      return FuncType::execute(l(t)); EQg 6*V  
    } o#;w >-  
1W5YS +pf  
    template < typename T1, typename T2 > cZ5[A  T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j&8U:Q,  
      { B^eea[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +1e*>jE  
    } g-6!+>w*>e  
} ; 18a6i^7  
-O2Qz zE&  
yp8 .\.  
同样还可以申明一个binary_op sW[42A  
i3YAK$w;&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aX0sy\Z]j  
class binary_op : public Rettype ^E>}A  
  { enZW2o97c  
    Left l; h4sEH  
Right r;  xU)~)eK  
public : qbB.Z#w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >GqIpfn  
GJ!usv u  
template < typename T > x< imMJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  d+=;sJ  
      { y![h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W&G DE  
    } x'}{^'}/  
m`n51i{U  
    template < typename T1, typename T2 > !5x"d7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F YcC2TM  
      { CKj3-rcF(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |`#[jHd  
    } IhUuL0  
} ; (Iu5QLE  
@Yy=HV  
[4 "%NY  
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 ^ .>)*P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2_UH,n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?jy^WF`  
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。 gm4-w 9M[p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :s*&_y  
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。。。 'v4AM@%u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~d28"p.7  
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) * _U z**M  
下面是修改过的unary_op QD7>S(p  
uI.4zbgl[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QiY7m<3  
class unary_op tBdvk>d  
  { }K0.*+M  
Left l; "x&H*"  
  M=@U]1n*c  
public : ==Ju2D?%  
f'*HP%+Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,X+071.(  
c~@I1M  
template < typename T > U.d*E/OR5  
  struct result_1 lkBab$S)  
  { O`H[,+vm[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 350y6pVh  
} ; 0s= GM|y  
wMei`svY  
template < typename T1, typename T2 > .3oFSc`q  
  struct result_2 LTG/gif[u  
  { H~&9xtuHN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h|_G2p^J+"  
} ; !dGy"-i$h  
1 BVivEG  
template < typename T1, typename T2 > ;z!~-ByzL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2x'JR yef  
  { to+jQ9q8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); d7P| x  
} n8J';F =P  
[96|xe\s  
template < typename T > 7?b'"X"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kq{9 :G  
  { 6<FJ`l]U9  
  return OpClass::execute(lt(t)); E9QNx6 2  
} 7vgz=- MZ#  
dEns|r  
} ; si0jXue~j\  
}4\>q$8'  
X=_N7!  
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 ;\( wJ{u?Y  
好啦,现在才真正完美了。 \Ui8Sgeei  
现在在picker里面就可以这么添加了: v:<u0B-)$  
fytgS(?I'  
template < typename Right > (~,Q-w"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D6c4tA^EO  
  { 8V.x%T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4e1Zyi!  
} rQ. j$U  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 O" n/.`  
P#"vlNa  
%F1 Ce/  
7teg*M{  
2A {k>TjQ  
十. bind ]`]m41+w  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 cD]{ Nn  
先来分析一下一段例子 L@9"6&  
bZ:w_z[3=  
ZN',=&;n'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Bu*ge~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Fp|x,-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m>:3Ku  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 (H0nO7Bk  
我们来写个简单的。 (Kv[~W7lb  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cqi: Rj  
对于函数对象类的版本: g@KS\.m]  
VI[ikNpX  
template < typename Func > FG1$_zN |  
struct functor_trait -.i1l/FzP  
  { ^~8l|d_  
typedef typename Func::result_type result_type; #Z(8 vA^@  
} ; 8iR%?5 >K  
对于无参数函数的版本: #2{ };)  
``K.4sG  
template < typename Ret > -E?h^J&U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [gQ*y~N  
  { }=az6cLE2  
typedef Ret result_type; 0 B>{31)  
} ; r68'DJ&m3  
对于单参数函数的版本: teQ%t~PJ-&  
66Huqo  
template < typename Ret, typename V1 > R/A40i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q?e97a  
  { VctAQ|h^  
typedef Ret result_type; C/tn0  
} ; -D`*$rp,  
对于双参数函数的版本: \<]nv}1O  
hA/K>Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sGc4^Z%l?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n\ZDI+X  
  { 9=K=gfZ  
typedef Ret result_type; #p6#,PZ  
} ; 5<Xq7|Jt  
等等。。。 &iId<.SiJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy CXb)k.L   
IH'DCY:  
template < typename Func > >jq~5HN  
struct func_return $@7S+'Q3  
  { b-;+&Rb  
template < typename T > M~zdcVTbH  
  struct result_1 Zii<jZ.)<  
  { P<km?\Xp(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -_4U+Cfmtl  
} ; pEw &i  
RiIJ#:6+^I  
template < typename T1, typename T2 > Ck/4h Z  
  struct result_2 Ti=~ycwi  
  { 3;>|*(cO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :(!il?  
} ; AJI,>I,}}  
} ; 9=&LMjTQ  
ZBB^?FF  
yo#&>W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C3:4V2<_  
+ 79?}|  
template < typename Func, typename aPicker > k]] (I<2  
class binder_1 F]q pDv  
  { &zynfj#o  
Func fn; !/BXMj,=  
aPicker pk; ezY _7  
public : "'~'xaU!=a  
JD^(L~n]  
template < typename T > '@3hU|jO!  
  struct result_1 Q!(C$&f  
  { R]0awV1b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e3yBB*@  
} ; w<lHY=z E  
3BDAvdJ4.  
template < typename T1, typename T2 > o2He}t2o  
  struct result_2 E dhT;!  
  { )ZEUD] X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tT ~}lW)Y  
} ; [kDjht|$>  
>c|u |^3zt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %J!+f-:=  
f.!)O@HzH  
template < typename T > xVao3+r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `i<;5s!rX  
  { j{C+`~O  
  return fn(pk(t)); ?H#]+SpOcv  
} 4/e-E^  
template < typename T1, typename T2 > Ec y|l ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 82WXgB>  
  { [k ZvBd  
  return fn(pk(t1, t2)); 6'3@/.  
} Qv,8tdx  
} ; uHkL$}C  
U+3,(O  
T@;z o8:  
一目了然不是么? TyY[8J|  
最后实现bind ++W_4 B!  
Dt0S"`^=k  
t|jX%s=  
template < typename Func, typename aPicker > bJj <xjBM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .3l'&".'  
  { c{Nk"gEfRA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O['gp~P"  
} .cdm@_Ls  
OW<i"?0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X3NHQMI   
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。 {w$1_GU  
7hqa|  
十一. phoenix %3M(!X:[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #/Y t4n  
AF g*  
for_each(v.begin(), v.end(), w4H3($ K  
( _Pjo9z 9  
do_ B @H.O!  
[ , |CT|2D>  
  cout << _1 <<   " , " M;V (Tf  
] ]&`_5pS  
.while_( -- _1), 6q RZ#MC  
cout << var( " \n " ) I8;pMr6  
) |kyxa2F{  
); wrv-"%u)  
~'2)E/IeV  
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: JhRXfIK>{  
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 5M4mFC6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "K5n|{#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #"&h'V  
8;mn7XX  
Fy3&Emu  
template < typename Cond, typename Actor > /Y_F"GQ  
class do_while L']EYK5  
  { ))^rk 6  
Cond cd; 3 [: x#r  
Actor act; $=uyZTYF)}  
public : }A3(g$8KR  
template < typename T > |FG t'  
  struct result_1 qRT1Wre 3  
  { `d2}>  
  typedef int result_type; )eop:!m  
} ; }2:/&H'  
*Nloa/a&9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pRe, B'&  
dtw1Am#Ci  
template < typename T > ; {$9Sc $  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SUsD)!u_H  
  { s,XKl5'+8e  
  do pV]m6! y&  
    { fEf ",{I  
  act(t); n0q5|ES  
  } r e.chQ6  
  while (cd(t)); Nlemb:'eP3  
  return   0 ; 3 &.?9  
} uUu]JDdz  
} ; ?W-J2tgss{  
[0U!Y/?6lA  
y Dg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gVjI1{WTK  
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。 <yz)iCU?  
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。 hG .>>  
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。 xjB2?:/2  
下面就是产生这个functor的类: _doX&*9u  
dIgaw;Ch]  
/_ }xTP"9  
template < typename Actor > GzxtC  &  
class do_while_actor FZ'|z8Dm  
  { < ek_n;R  
Actor act; *jM~VTXwt  
public : z6 2gF|Uj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F#>?i}  
ig:,:KN  
template < typename Cond > m,NUNd#)\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~9c?g(0  
} ; *@[DG)N  
"W$,dWF  
_Bm/v^(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L"6qS3[=  
最后,是那个do_ RO"c+|Py  
@ de_|*c  
$BKGPGmh  
class do_while_invoker ]vj=M-:+  
  {  F* "  
public : 6KC.l}Y*  
template < typename Actor > a<9gD,]P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const | Z'NMJU  
  { HTiqErD2_  
  return do_while_actor < Actor > (act); |!:ImX@  
} 1Y!" C  
} do_; gBfYm  
ZLw7-H6Fh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }mQ7N&cC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]ZKmf}A)1P  
最后来说说怎么处理break和continue 8wz%e(  
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。 t:NTk(  
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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