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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Fd*8N8Pi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 TIvRhbu  
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, }MUn/ [x  
'U'yC2BI n  
#nh|=X  
FZ8b7nJ)4m  
  class filler B:7mpSnEQ  
  { T6ENtp  
public : )?wJF<[_#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;2Q~0a|  
} ; vX]Gf4,  
sUE?v9  
&>H!}"Yk  
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: !Ra*)b "  
mS0udHod  
,]T2$?|  
'w1YFdW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h,"4SSL  
^eoLAL  
s=[h?kB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,!U=|c"k)  
&IlU|4`R%  
`Qeg   
VE8;sGaJ  
二. 战前分析 0@AAulRl  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 `=7j$#6U  
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 ;j2vHU#q-  
NzNA>[$[  
kY'T{Sm1^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Li Kxq=K  
  /* --------------------------------------------- */ `mN4_\]  
vector < int *> vp( 10 ); \rPbK+G.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O(_[ayE  
/* --------------------------------------------- */ &5: tn=E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B-l'vVx  
/* --------------------------------------------- */ Uk\Id ~xLV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H<1WbM:w  
  /* --------------------------------------------- */ S6[v;{xJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >|;aIa@9  
/* --------------------------------------------- */ EAeqLtFqs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |<O9Sb_  
t:fFU1x  
-1J[n0O.  
+ T8B:  
看了之后,我们可以思考一些问题: uw2hMt (N  
1._1, _2是什么? D.mHIsX6\  
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。 /JT#^Y  
2._1 = 1是在做什么? >a}f{\Q  
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。 @/ k@WhFZ  
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。 5ms""LD/  
S%`0'lzzj  
(T2m"Yi:  
三. 动工 XQS9,Hl  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Zv#Ll@v  
!A%<#Gjt  
rylzcN9RM$  
ciMzf$+G$  
template < typename T > K#"O a h  
class assignment HF(KN{0.B  
  { 3d|9t9v  
T value; YQY%M>F@d%  
public : 3$X'Y]5a  
assignment( const T & v) : value(v) {} Q f@  
template < typename T2 > '} $Dgp6e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N$[{8yil^w  
} ; \<g*8?yFs  
p}cw{  
y '!m4-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .?l\g-;=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :>=\.\  
Q1+dCCY#F  
v;)..X30  
@9"J|}  
  class holder y:6; LZ9[  
  { _8E/) M  
public : Qubp9C#r  
template < typename T > ^#sU*trr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Dtj&W<NXo  
  { G.UI|r /Kz  
  return assignment < T > (t); gg8Uo G  
} ghRVso(  
} ; F >rH^F  
e2A-;4?_  
,2W8=ON  
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: rvw)-=qR[  
hvaSH69*m  
  static holder _1; 5;HH4?]p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Gy(=706  
87YyDWTn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )+6MK(<"  
而不用手动写一个函数对象。 ->V<DZK  
y`=]T>X&x  
S;- LIv  
ctGL-kp  
四. 问题分析 VTH> o>g  
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。 )>Yu!8i  
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。 jB(|";G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9B9(8PVG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5^x1cUB]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z+=@<i''  
5@BBo eG  
五. 问题1:一致性 ?[ lV-  
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?| <.? jc%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q*>&^V$M  
RVQh2'w  
struct holder J_4!2v!6e  
  { FIsyiSY<j  
  // >j QWn@  
  template < typename T > J7g8D{4  
T &   operator ()( const T & r) const v'3J.?N  
  { .yEBOMNZ  
  return (T & )r; 7yh /BZ1  
} @qYp>|AF  
} ; [;J>bi;3N  
~ (jKz}'~U  
这样的话assignment也必须相应改动: MpR2]k#n<  
HKUn`ng  
template < typename Left, typename Right > &:`U&06q  
class assignment (P:<t6;+  
  { #n8IZ3+  
Left l; $F5 b  
Right r; w}YlVete  
public : Nb'''W-iu  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H|HYo\@F#  
template < typename T2 > av|g}xnj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?snp8W-WB  
} ; \}|o1Xh2  
Sxh]R+Xb  
同时,holder的operator=也需要改动: Iepsz  
r<d_[?1N  
template < typename T > ys kO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %Da1(bBh  
  { (O(}p~s  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); jr:7?8cH0L  
} _y} T/I9  
@/ohg0  
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。 P&^;656r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wLnf@&jQ%  
yL-YzF2  
return l(rhs) = r; G\+L~t  
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。 |M, iM]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QvKh,rBFVG  
t,+nQ9  
template < typename Tp > ) u`[6,d  
class constant_t `M^= D&Bf  
  { y1+*6|  
  const Tp t; z?*w8kU&>  
public : 7\s"o&G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?b>,9A.Z  
template < typename T > IHv[v*4:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )x=1]T>v"'  
  { E vg_q>  
  return t; Eu@huN*/  
} S(*sw 0O@+  
} ; %_%Q 8,W  
.Z `av n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hRD=Y<>A  
下面就可以修改holder的operator=了 U!*M*s  
Xx0hc 8qd  
template < typename T > U"^kH|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #PH~1`vl  
  { IS&ZqE(`e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); NUWDc]@J*  
} ]\hSI){  
NRIG1v>  
同时也要修改assignment的operator() 9CWezI+  
)9"_J9G  
template < typename T2 > r\-uJ~8N  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b((M)Gz  
现在代码看起来就很一致了。 Gsq00j &<Z  
2Ay* kmW  
六. 问题2:链式操作 tnN.:%mZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >\P@^ h]  
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。 wc}5m Hs  
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。 E%,^Yvh/  
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。 !W}9no  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "AsKlKz{B  
# Oc] @  
template < typename T > j2StXq3  
struct result_1 7` zHX&-W  
  { ?IqQ-C)6D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; OuID%p"O  
} ; Y4`}y-'d  
2q=AEv/  
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: v,-HU&/*B  
d\|?-hY`[  
template < typename T > JP!~,mdS  
struct   ref R6kD=JY/!  
  { r")`Ph@yp  
typedef T & reference; K<SyC54  
} ; ( u\._Gwsx  
template < typename T > %In A+5s`  
struct   ref < T &> c4^ks&)'  
  { |@ s,XS  
typedef T & reference; C.Kh [V\Ut  
} ; i]YV {  
qG?Qc (  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8QLj["   
pz\ +U7  
template < typename T > IoQEtA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const j7$e28|_n  
  { !sQY&*  
  return l(t) = r(t); ZojI R\F^  
} j<V Fn~*_  
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。 v1+3}5b'uF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 wsZF;8ut  
\IV1j)I"u  
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 H8Bs<2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `>f6) C-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (:TjoXXiY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j,lT>/  
最后的布局是: S1Wj8P-  
                Add .oYl-.E>&  
              /   \ :8=ikwQ  
            Divide   5 &_dt>.  
            /   \ c[wla<dO*  
          _1     3 a eFe!`F  
似乎一切都解决了?不。 fk6%XO  
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+ZK4]xb  
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。 la0BiLzb]  
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: ([T>.s  
"d#Y}@*~o  
template < typename Right > ;c-(ObSm  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K6v6ynp/  
Right & rt) const &C, 'x4c"  
  { ZM !CaR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9kN}c<o  
} B(LWdap~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LtWP0@JA  
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。 S;3R S;  
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。 /YP{,#p  
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。 BP'36?=Zo  
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。 -3t7*  
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? \qdHX  
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: F\JM\{&F  
#>b3"[ |  
template < class Action > Neq+16*u  
class picker : public Action I5 o)_nc  
  { TJ_$vI  
public : X^}I-M%{m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Z &Pg"a?\  
  // all the operator overloaded bH7X'%r  
} ; E4`N-3  
]/[FR5>  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 TyD4|| %  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: !"HO]3-o  
J*yf2&lI5  
template < typename Right > R]}}$R`j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]i&6c  
  { dt \TQJc~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); twL3\ }N/B  
} <k eVrCR  
2h|MXI\g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b#uL?f  
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。 @| M|+k3  
rq8K_zp  
template < typename T >   struct picker_maker <Swt);  
  { Q i,j+xBp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [-65PC4aN  
} ; iV5yJF{ZH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > tvkb~  
  { B6u/mo<  
typedef picker < T > result; \rx3aJl  
} ; 1->dMm}G[  
jqWu  
下面总的结构就有了: *g:4e3Iy  
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。 Fsmycr!R  
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。 E ]A#Uy  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lGV0 *Cji  
至此链式操作完美实现。 /f:dv?!km  
=)M/@T  
A>vBQN  
七. 问题3 UldXYtGe  
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。 ''q@>  
O,+1<.;+  
template < typename T1, typename T2 > w j*,U~syB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 04LI]'  
  { 0[R L>;D:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ye"o6_U "  
} Eza`Z` ^el  
Sz%t JD..  
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: **w!CaqvY  
s`M9    
template < typename T1, typename T2 > aXQnZ+2e^R  
struct result_2 d?s<2RkPT  
  { *?5*m+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;X8yFq  
} ; EY^1Y3D w0  
bx#>BK!  
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? F|d\k Q  
这个差事就留给了holder自己。 +DW~BS3  
    j-4VB_N@  
#ZJ _T`l  
template < int Order > h%o%fH&F!  
class holder; 3AHlSX  
template <> G! ]k#.^A,  
class holder < 1 > K#%&0D!  
  { <Y*+|T+&d  
public : :=}US}H$  
template < typename T > `>gd&u  
  struct result_1 j>*R]mr6  
  { k52/w)Ro,$  
  typedef T & result; )bS~1n_0  
} ; @G BxL*e  
template < typename T1, typename T2 > Sc>,lIM  
  struct result_2 S'|,oUWDb  
  { bV(Y`g  
  typedef T1 & result; ujDd1Bxf?  
} ; C\S3Gs  
template < typename T > T_i:}ul  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $*SW8'],`  
  { >sfRI]OG  
  return (T & )r; whmdcVh.  
} Vr)<\h  
template < typename T1, typename T2 > 4~k\j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6DM$g=/ '  
  { d:ARf  
  return (T1 & )r1; O- ew%@_  
} H2&@shOOQJ  
} ; LM$W*  
I(]}XZq  
template <> J@^8ko  
class holder < 2 > =+/eLKG  
  { &Lt}=3G  
public : $}<PL}+  
template < typename T > =@m &s^R  
  struct result_1 {v=T [D  
  { vX{J' H]u  
  typedef T & result; $&y%=-]|  
} ; T?:Rdo!:u  
template < typename T1, typename T2 > u5O+1sZ"6  
  struct result_2 GS0;bI4ay  
  { }O/U;4Z  
  typedef T2 & result; $Wjww-mx  
} ;  W,4QzcQR  
template < typename T > '= _/1F*q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NiWa7/Hr  
  { ;'?l$ ._  
  return (T & )r; G,$PV e*  
} ZO!I.  
template < typename T1, typename T2 > Qt iDTr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <A[E:*`*  
  { M9Cv wMi  
  return (T2 & )r2; "JVkVp[5D+  
} ks3`3q 7  
} ; TMAJb+@l:  
" W!M[qBW  
Fw/6?:C}O6  
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> >。 C+?Hm1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1LqoF{S:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6o |kIBte-  
,R'@%,/  
return l(i, j) = r(i, j); IC#>X5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) IM:=@a{  
|M>eEE*F<  
  return ( int & )i; 6BY-^"W5`  
  return ( int & )j; !(mjyr  
最后执行i = j;  :l~ I  
可见,参数被正确的选择了。 <:(6EKJAq}  
dA-2%uJ  
nIAx2dh?  
8yRJD[/S  
r>dwDBE  
八. 中期总结 _9faBrzd  
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: ZtV9&rd7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _]04lGx27  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 aHs^tPg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {n(b{ ibl  
;6gDV`Twy  
j Yx38_5e  
-#0qV:D  
~u)}ScTp  
]p*l%(dhY  
九. 简化 V\6=ySx  
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。 VOKZ dC-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p%iGc<vHX  
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: 3Dg,GaRk  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r^h4z`:L  
  +-*/&|^等 x N=i]~  
2. 返回引用。 ]Gpxhg  
  =,各种复合赋值等 Yb:\a/ y  
3. 返回固定类型。 P#pn*L*"T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E>&n.%  
4. 原样返回。 %dJX-sm@  
  operator, P6E3-?4j  
5. 返回解引用的类型。 bIGHGd  
  operator*(单目) 4Yxo~ m(  
6. 返回地址。 d1T,eJ}  
  operator&(单目) x HoKo  
7. 下表访问返回类型。 W [Of|?  
  operator[] / rg*p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %F\?R[^5  
  operator<<和operator>> zBo1P(kek  
f _[<L  
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。 q:l>O5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L/wD7/ODr  
e@c0WlWa  
template < typename Left > \x)n>{3C  
struct value_return c#a @n 4  
  { anIAM  
template < typename T > E8>Ru i@9  
  struct result_1 >G);j@Q  
  { g1XZ5P} f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zEs>b(5u  
} ; 3l)hyVf&  
aT_&x@x  
template < typename T1, typename T2 > 8S>&WR%jH]  
  struct result_2 ([ jF4/  
  { `n$I]_}/%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %R@X>2l/_  
} ; 7+]=-  
} ; `^bgUmJ~  
D-8O+.@  
6WV\}d:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GMMp|WV|  
+ hn+K1  
下面我们来剥离functor中的operator() @b"t]#V(E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xB_!>SqF1U  
}MRd@ 0-?!  
return l(t) op r(t) MHSs!^/g5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) FQT~pfY  
return op l(t) dA@'b5N{"  
return op l(t1, t2) _Xnqb+  
return l(t) op Is]aj-#r  
return l(t1, t2) op ]GN7+ 8l  
return l(t)[r(t)] 9l}FU$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] t0z!DOODZP  
~ (x;5{  
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: T;@;R %  
单目: return f(l(t), r(t)); HHiT]S9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W- i&sUgy  
双目: return f(l(t)); Z^V6K3GSz-  
return f(l(t1, t2)); N5*u]j  
下面就是f的实现,以operator/为例 +u!0rLb  
M(jgd  
struct meta_divide GN-mrQo  
  { fNb`X  
template < typename T1, typename T2 > ,$;yY)x7U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) , FhekaA  
  { '6Ay&A3N]  
  return t1 / t2; {S,l_d+(  
} .7i` (F)  
} ; Uu!f,L;ty  
T6H}/#*tK  
这个工作可以让宏来做: ,stN  
wSb 1"a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3= xhoRX  
template < typename T1, typename T2 > \ S>.SSXlM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q@ 2i~Qo[  
以后可以直接用 (Q%'N3gk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~\=1'D^6CK  
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 f` :i.Sr  
(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。。。) /J04^ 6  
,S'p %g  
XEn*?.e  
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 Vl%^H[]  
AgV G`q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >y.%xK  
class unary_op : public Rettype (WK&^,zQn  
  { [ j3&/  
    Left l; f@8>HCI  
public : dY@WI[yog  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a["2VY6Eq@  
&krwf ]|  
template < typename T > 0@G")L Ue0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a;QMA d!  
      { rA2 g&  
      return FuncType::execute(l(t)); 6b%WHLUeT  
    } ^xh}I5  
.mDM[e@'  
    template < typename T1, typename T2 > rF aF Bd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9so6WIWc  
      { <Ard 7UT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `D`sr[3n  
    } [[>wB[w  
} ; I4i2+ *l}  
?_"+^R z  
j7sKsbb  
同样还可以申明一个binary_op 0G7K8`a  
u}!@ ,/)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'd+N Vj{C  
class binary_op : public Rettype _^el\  
  { 0$7s^?G0  
    Left l; COTp  
Right r; 8<.C3m 6h  
public : F;gx%[$GX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KN7^:cC  
K$M^gh0  
template < typename T > qw@puw@D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .pfP7weQ  
      { C0S^h<iSe*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1AG=%F|.  
    } `}BF${vF  
X@k`3X  
    template < typename T1, typename T2 > d+X}cq=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |tv"B@`  
      { mN!lo;m5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @O@GRq&V  
    } z"+Mrew  
} ; ]wKzE4Z/  
"I=\[l8t  
t5'V6nv  
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 AtF3%Z v2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pGf@z:^{*-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {e+-vl  
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。 v2H#=E4cZ#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! TF 'U  
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。。。 uiJS8(Cb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g.'yZvaP  
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) fv`O4  
下面是修改过的unary_op taFn![}/!g  
s<9RKfm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }0u8r`  
class unary_op 4hAl-8~Q6  
  { D\[h:8k  
Left l; ~er\~kp  
  :>TEDy~O%  
public : &v"3*.org@  
E2cB U{x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} oS7(s  
\3'9Uz,OC  
template < typename T > aX~%5 mF  
  struct result_1 AX= 1b,s  
  { 3t<a $i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y`o+XimX  
} ; !-N6l6N  
X66VU  
template < typename T1, typename T2 > ]d a^xWK  
  struct result_2 x.3J[=z=>  
  { lu#LCG-.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ={5#fgK>  
} ; lW(px^&IN  
c>/. ;p  
template < typename T1, typename T2 > ~v'3"k6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UTf9S>HS  
  { /v/C<]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wKi^C 8Z2  
} u1z  
mwY IJy[  
template < typename T > J?Dq>%+ ^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const # eCjn  
  { *P 3V  
  return OpClass::execute(lt(t)); `ORECg)  
} YKE46q;J  
&Ch#-CUE/  
} ; Pfm_@'8  
^Ve<>b  
esHQoIhd  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 0TmR/uUT  
好啦,现在才真正完美了。 "Ae@lINn[y  
现在在picker里面就可以这么添加了:  1~l I8  
^-rfvc  
template < typename Right > qwK2WE%T  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MY/3] g<  
  { Zum0J{l h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c-g)eV|)S  
} @FC"nM  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 (`6T&>(4  
9elga"4:'  
OKi\zS  
vTaJqEE  
u ~3%bJ]  
十. bind vk>b#%1{  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ~}!3G  
先来分析一下一段例子 ?[& 2o|  
u$D*tqxG  
(u]N  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `u.t[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \~ BDm  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 f8SL3+v  
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。 Dk+&X-]6x5  
我们来写个简单的。 u5~Ns&o&N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xS7$%w['  
对于函数对象类的版本: h.!}3\Y  
=56T{N  
template < typename Func > pSm $FBW h  
struct functor_trait % , N<  
  { 0<8XI>.3D  
typedef typename Func::result_type result_type;  )@ ~J  
} ; R-Z~V  
对于无参数函数的版本: e#,~,W.H  
]$p{I)d&  
template < typename Ret > P7 PB t  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C-8qj>  
  { ?-tVSRKQ  
typedef Ret result_type; ?KITC;\\  
} ; 4*aZ>R2hO  
对于单参数函数的版本: 4J?t_)  
Y3h/~bM%  
template < typename Ret, typename V1 > ]c&<zeX,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4GR!y)  
  { {8R"O{  
typedef Ret result_type; ATy*^sc&"  
} ; <BSc* 9Q  
对于双参数函数的版本: P_c,BlfGMH  
oW^*l#v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gORJWQv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \`ZW* EtPI  
  { *=fr8  
typedef Ret result_type; 2DB7+aZ*  
} ; :5/Uh/sX  
等等。。。 2o#,kGd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4O:W#bx  
|A%<Z(  
template < typename Func > :QWq"cBem  
struct func_return  J*l4|^i<  
  { H33i*][H  
template < typename T > \}~s2Y5j  
  struct result_1 Y-'78BJk  
  { U xD5eJJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Kf 2jD4z}  
} ; fK&e7j`qO  
@:tj<\G]  
template < typename T1, typename T2 > G&;j6<hl  
  struct result_2  be e5  
  { /T,Z>R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RUr=fEH  
} ; []0mX70N  
} ; /)xlJUq  
QZX~T|Ckv  
N$x tHtz8"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 SxK:]Aw  
\uME+NF  
template < typename Func, typename aPicker > +[J/Zw0{  
class binder_1 EZ.!rh~+  
  { &20P,8@  
Func fn; N)S!7%ne  
aPicker pk; 341?0 %=  
public : 0wFH!s/B  
K^rIG6  
template < typename T > -dv %H{  
  struct result_1 AH4EtZC=W  
  { -`f04_@>d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _U{([M>;  
} ; m^_6:Q0F!8  
M0| 'f'  
template < typename T1, typename T2 > hUz[uyt  
  struct result_2 N$TL;T>  
  { ;pD)m/$h`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q!f1~aG  
} ; "xAWG$b  
Z+pom7A"E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 577:u<Yt  
NZN-^ >  
template < typename T > Qp2I[Ioz3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F?m?UQS'u  
  { zq1mmFIO  
  return fn(pk(t)); VR!-%H\AW  
} 51# "3S  
template < typename T1, typename T2 > &x-TW,#Ks  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~|wos-nM  
  { i)Lp7m z  
  return fn(pk(t1, t2)); !:LJzROh  
} 4yaxl\2  
} ; T\VNqs@  
55t\Bms{  
l7JY]?p  
一目了然不是么? 5 cK@WE:  
最后实现bind y[O-pD`  
+pH@oFNK  
\Hqc 9&0  
template < typename Func, typename aPicker > aTGdmj!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A=Dhod  
  { nK3 k]gLc{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7&O`p(j  
} E3a_8@ZB7  
WxbsD S;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6|J'>)  
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。 7GZgu$'  
I8H%=Kb?9  
十一. phoenix IMQ]1uq0$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dSIH9D  
U-0#0}_  
for_each(v.begin(), v.end(), HNa]H;-+5  
( NYABmI/0c  
do_ ig0u^BC  
[ Q36)7=at  
  cout << _1 <<   " , " V 'X;jC  
] :L0/V~D  
.while_( -- _1), Lc<eRVNd,  
cout << var( " \n " ) %lr|xX  
) P&*sB%B  
); +VEU:1Gt  
)[&_scSa  
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: @\(vX]  
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 +TeFt5[)h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Fk^3a'/4KJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: lEPAP|~uw  
{OT:3SS7  
3Dm8[o$Z  
template < typename Cond, typename Actor > \'19BAm'  
class do_while K:yr-#(P/  
  { C9Bh@v%90^  
Cond cd; dMl+ko  
Actor act; YEYY}/YX  
public : Qq0l* )mX  
template < typename T > oJ*1>7[J  
  struct result_1 0MIUI<;j  
  { |'HLz=5\  
  typedef int result_type; 7Tf]:4Y"  
} ; q}L+/+b  
m:`@?n~..  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Gie@JX  
<64HveJ  
template < typename T > tPuut\ee  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }0=<6\+:`  
  { lm'Zy"~::  
  do Q |i9aE  
    { `GQ{*_-  
  act(t); RE46k`44  
  } *QE<zt  
  while (cd(t)); Z& !!]"I  
  return   0 ; j?(!^ _!m  
} sCH)gr@gJ^  
} ; v.Ogf 5  
Zu<]bv  
FQeYx-7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XOb}<y)r~  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 /jD-\,:L}  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 i4Z4xTn  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Sm3u/w!  
下面就是产生这个functor的类: _JGs}aQ  
~krS#\  
?~ULIO'  
template < typename Actor > cep$_J a  
class do_while_actor ~waNPjPRG  
  { M<8ML!N0;t  
Actor act; )JgC$ <  
public : |qjZ38;6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} es.CLkuD7Y  
Mpx/S<Z  
template < typename Cond > z YDK $  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; eS!C3xC;J]  
} ; ?;7b*Z  
(L69{n  
&d$~6'x*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 PjqeE,5  
最后,是那个do_ XYbyOM VI  
?{J!#`tfV  
A[/I#Im7  
class do_while_invoker ):6 -  
  { {E,SHh   
public : )3E,D~1e%  
template < typename Actor > cwtD@KC[B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g@nk.aRw  
  { SX+RBVZU  
  return do_while_actor < Actor > (act); #n})X,ip2  
} 66ohmP@04Z  
} do_; ^7XAw: ?  
V 7<eQ0;m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Px4/O~bLk  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oNRG25  
最后来说说怎么处理break和continue NCt~9xS.  
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。 v|+5:jFOqb  
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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