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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N<zD<q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B36_ OH  
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, NoB)tAvw  
jL8.*pfv  
az*c0Z<pl  
D{x'k2=  
  class filler ~Y7>P$G)  
  { ^":UkPFCx:  
public : D|9xD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c$Z3P%aP'V  
} ; b(Zh$86  
fa//~$#"{L  
mXtsP1  
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: l ~b# Y&  
ZP &q7HK\  
\}P3mS"e3  
z\Hg@J&#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X4_1kY;  
tg_xk+x  
A(V,qw8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n`8BE9h^  
J$F 1sy  
2Nrb}LH  
/H/@7>  
二. 战前分析 4W5[1GE.  
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。 ~2PD%+e7]  
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 s;Q0  
`|)V]<  
 ?12[8   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^hr^f;N  
  /* --------------------------------------------- */ (HbA?Aja  
vector < int *> vp( 10 ); 9AF%Y:y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S~()A*5  
/* --------------------------------------------- */ :[xFp}w{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $REz {xgA=  
/* --------------------------------------------- */ ^SM>bJ1Z_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y)H~*-vGu  
  /* --------------------------------------------- */ H(Pzo+k*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _JNSl2  
/* --------------------------------------------- */ s;e%*4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); td JA?  
`k2YH?  
@rI+.X  
"A\h+q-  
看了之后,我们可以思考一些问题: @( p9}  
1._1, _2是什么? hGh91c;4  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %;/?DQU  
2._1 = 1是在做什么? pse$S=  
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。 o1lhVM`15  
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。 ) rw!. )  
xs,,)jF(u  
lt08 E2p9  
三. 动工 ^%ZbjJ7|j  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: IJ\4S  
q>|&u  
"QSmxr  
" b3-'/ &  
template < typename T > qQjd@J}^  
class assignment $0 ]xeD0X  
  { >vQ8~*xd  
T value; .JCd:'-  
public : [GQn1ZLc  
assignment( const T & v) : value(v) {} FxU a5 n  
template < typename T2 > USd7g Oq(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \.ukZqB3 0  
} ; f|f)Kys%5  
W%@r   
7md,!|m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 gZq _BY_U  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &~=FX e0S  
_cvA1Q"  
O]_a$U*6  
#1fL2nlP*E  
  class holder HpP82X xj  
  { &?g!)O  
public : ;P *`v  
template < typename T > E<RPMd @a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fofYe0z  
  { ,="hI:*<  
  return assignment < T > (t); {ooztC   
} GHNw.<`l?  
} ; }fO+b5U  
2ieyU5q7#  
@cB7tY*Ski  
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: QjOO^6Fh  
QL]e<2oPJ  
  static holder _1; jQBL 8<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S^s|/!>  
\uPyvA =  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *Xcqnu('  
而不用手动写一个函数对象。 CKI.\o  
uM)#T*(  
=j~BAS*"  
5(5:5q.A/D  
四. 问题分析 -\<\OV:c*  
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。 CS'LW;#[  
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。 'VgEf:BS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2OVN9_D%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 TB}6iIe  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'uC=xG.*}  
]sTbEw.[  
五. 问题1:一致性 s<>d& W 0=  
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?| sZx`u+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2cEvsvw>  
RDfv D|}VN  
struct holder )x+P9|  
  { '8Cg2v5&w  
  // =kTHfdin&  
  template < typename T > v-Tkp Yn  
T &   operator ()( const T & r) const j(A>M_f;  
  { 3{)!T;Wd  
  return (T & )r; OUq%d8 W  
} A(_HM qA]  
} ; nz|6CP  
{p.^E5&  
这样的话assignment也必须相应改动: &@K6;T  
9>ajhFyOhX  
template < typename Left, typename Right > ayI<-s-  
class assignment %oB0@&!mS  
  { ZIN1y;dJ  
Left l; [QFAkEJ--o  
Right r; h0R.c|g[  
public : IwXWtVL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kXV;J$1  
template < typename T2 > +E^2]F7Zk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #_eXybUV  
} ; L{&>,ww  
R_D&"&   
同时,holder的operator=也需要改动: C$p012D1  
X J`*dgJ  
template < typename T > Xdi<V_!BC-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qV9}N-sS  
  { NH;e|8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \ZM5J  
} A9lw^.  
eC"k-a8j+  
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。 up{0ehr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 denxcDFu/~  
{#st>%i  
return l(rhs) = r; NN#k^[i1  
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。 4> uNH5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b@c(Nv  
A!,c@Kv 3  
template < typename Tp > ?wu@+  
class constant_t N5{v;~Cm}V  
  { 2Z(t/Zp>  
  const Tp t; X-tw)  
public : veuX />!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ni8%K6]z  
template < typename T > (/At+MF3E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XD?Lu _.  
  { BTD_j&+(  
  return t; EnGh&]  
} #]dq^B~~  
} ; R%4Yg(-Q  
@ <3E `j'p  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tA^+RO4  
下面就可以修改holder的operator=了 T$`m!mQ4  
S{?l/*Il*_  
template < typename T > Ell14Iki  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'z^'+}iyv  
  { Ypl;jkHP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^^&H:q  
}  LtH j  
-<g[P_#  
同时也要修改assignment的operator() e`co:HO`#  
e/cHH3 4  
template < typename T2 > rrR"2WuGO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <o9AjASv\,  
现在代码看起来就很一致了。 )u+O~Y95&i  
k,$/l1D  
六. 问题2:链式操作 |fywqQFq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1$1>cuu  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 3b\s;!  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 sBYDo{0 1  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ZBR^$?nj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^\g.iuE  
yH=<KYk  
template < typename T >  6/#+#T  
struct result_1 5Q <vS"g  
  { KAXjvZN1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t #Kucde  
} ; KB^8Z@(+  
V,=5}qozQ  
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: g0"xG}d  
iZ>P>x\  
template < typename T > p6NPWaBR  
struct   ref unc6 V%  
  { yZ{N$ch5b  
typedef T & reference; p:4-b"O  
} ; ? A;RTM  
template < typename T > O:8 u^ TP  
struct   ref < T &> h<)ceD<,  
  { qE3Ud:j  
typedef T & reference; ]zVQL_%,  
} ; C[<{>fl)  
'zav%}b]L  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p+<qI~  
p2Gd6v.t  
template < typename T > 1) K<x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  ]Tb?z&  
  { Qy"%%keV'T  
  return l(t) = r(t); EcX7wrl9x  
} 34X]b[^  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 jygUf|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 utRO?]%d !  
[TQYu:e  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Ky7.&6\n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q|P M6ta  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %,1TAmJfHa  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @{#'y4\>  
最后的布局是: 7FkiT  
                Add 50|nQ:u,  
              /   \ 5x|$q kI  
            Divide   5 AA)pV-  
            /   \ "9d Z z/{  
          _1     3 *z6A ~U  
似乎一切都解决了?不。 U+#^>}wc  
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。 4"Qb^y  
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。 U\, N  
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: :R +BC2x  
\D' mo  
template < typename Right > </ "Wh4>C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^wc:qll  
Right & rt) const [kpQ:'P3  
  { >r C*.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  6W  
} l%('5oz@\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )MSCyPp5  
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。 A$7K5   
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 J"< h#@`  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 FeS ,TQ4j  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 }f_@@#KB?  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? RhmkpboucC  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ctHQZ#.[(  
o3\^9-jmp  
template < class Action > f3n^Sw&Q(Q  
class picker : public Action ?./fVoA]V  
  { 1u5^a^O(|  
public : ]K8G}|Wy6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -hfkF+=U'  
  // all the operator overloaded suIYfjh  
} ; T%9t8?I  
]l h=ZC  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ^i8biOSZu  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: rN7JJHV  
)g?jHm-p\  
template < typename Right > & ^1 b]f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;qy;;usa  
  { k<j]b^jbz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :-U& _%#w  
} @:B}QxC  
Y@q9   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Im-qGB0C  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Z_dL@\#|  
THX% z `  
template < typename T >   struct picker_maker op2Zf?Bx{+  
  { -DJ ,<f*$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %Qb}z@>fJk  
} ; kI04<!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > js;YSg{m  
  { y xT}hMa  
typedef picker < T > result; XYD-5pG  
} ; 7JuHa /Mv  
4_CL1g  
下面总的结构就有了: TG8U=9qt  
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。 8[t*VIXI  
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。 nO'C2)bBSG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3?`TEw~'  
至此链式操作完美实现。 Isvb;VT9L  
yn@wce  
A.7lo  
七. 问题3 P0_Ymn=&  
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。 _-#o[>2[  
p/u  
template < typename T1, typename T2 > C2zKt/)A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d:vc)]M>f{  
  { 90Sras>F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }X=c|]6i^  
} |9.J?YP8 (  
z[Qe86L  
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: 7@e}rh?N-|  
qe?Ns+j<d  
template < typename T1, typename T2 > =+?OsH v  
struct result_2 @}wa Z?'  
  { 9C Ki$L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?dv-`)S&  
} ; sredL#]BA  
 @e\ @EW  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Hd7Vp:KM  
这个差事就留给了holder自己。 (Rq6m`M2  
    Z 5P4 H  
E;'{qp  
template < int Order > ]B~ (yh  
class holder; 73]t5=D:  
template <> y0?HZ Xq  
class holder < 1 > (|<+yQ,@>  
  { cH:&S=>h  
public : #)48dW!n  
template < typename T > *wd=&Z^19  
  struct result_1 L *|P'  
  { @;y@Hf'Jv  
  typedef T & result; [ybK  
} ; o /1+ }f  
template < typename T1, typename T2 > =WZ9|e  
  struct result_2 nra)t|m  
  { -k2|`t _  
  typedef T1 & result; ?|}qT05  
} ; d ( ru5*p  
template < typename T > ;l0%yg/}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %BMlc m7Ec  
  { :f_oN3F p  
  return (T & )r; #uC}IX2n  
} %z-so?gF  
template < typename T1, typename T2 > -byaV;T?"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hgDFhbHtd6  
  { 9jx>&MnWs  
  return (T1 & )r1; ?8< =.,r  
} 7zU~ X,  
} ; s[/d}S@ >  
nox-)e  
template <> N:#$S$  
class holder < 2 > Vu4LC&q  
  { 63$`KG3  
public : ZJhI|wRwD  
template < typename T > kJNg>SN*@#  
  struct result_1 YD9vWk \/  
  { )#hR}|  
  typedef T & result; t.O~RE  
} ; #}~?8/h!  
template < typename T1, typename T2 > Ky8,HdAq  
  struct result_2 4@mJEi{  
  { #(a;w  
  typedef T2 & result; E(1G!uu<  
} ; a~JZc<ze  
template < typename T > 'iwTvkf{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k{lXK\zN  
  { 7`)RB hGB  
  return (T & )r; Qn-nO_JL  
} )u]=^  
template < typename T1, typename T2 > !B9 Yw/Ba  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @ IDY7x27  
  { 1sJz`+\  
  return (T2 & )r2; >>y\idg&:  
} Z$('MQ|Ur  
} ; d:cOdm>,  
LUpkO  
5UK}AkEe&x  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ,LLx&jS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: x1Gc|K/-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v9f%IE4fX  
h+YPyeAs  
return l(i, j) = r(i, j); ku>Bxau4>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  N PqO b  
i_`Po%   
  return ( int & )i; p-!/p#  
  return ( int & )j; 20Jlf?  
最后执行i = j; 3fYfj  
可见,参数被正确的选择了。 <5h}\5#<j  
m>!o Yy_  
c@j3L23B  
.~^A!t  
lD# yXLaC\  
八. 中期总结 ~~p)_  
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: F<*zL:-Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {8%KO1xB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 HuN_$aP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4>B=k  
(Bpn9}F-V.  
DD>n-8M@>  
.H&XP W  
sYk#XNH  
k@>(sXs  
九. 简化  2q9$5   
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 y^ st T^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &*Kk> 4  
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: Q } 0_}W  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9sv#TT5V  
  +-*/&|^等 &=In  
2. 返回引用。 yU~w Zjw  
  =,各种复合赋值等 a'>n'Y~E  
3. 返回固定类型。 $o)}@TC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D7jbo[GgS  
4. 原样返回。 #B_H/9f(  
  operator, H5jk#^FD  
5. 返回解引用的类型。 :C&6M79k  
  operator*(单目) p<FqK/  
6. 返回地址。 {t]8#[lo  
  operator&(单目) ZlcEeG  
7. 下表访问返回类型。 dtV7YPz4+  
  operator[] oGt2n:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 25W #mh,'  
  operator<<和operator>> OU?.}qc<wE  
UdpuQzV<4`  
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。 T*(mi{[T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G) 37?A)  
rfh`;G5s  
template < typename Left > JM*!(\Y  
struct value_return I%z,s{9p  
  { $B]_^  
template < typename T > = ^%*:iT  
  struct result_1 |`AJP  
  { cCG!X%9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B,ao%3t  
} ; 6_;n bqY&  
[mG!-.ll  
template < typename T1, typename T2 > :"K9(XKKU  
  struct result_2 1V,DcolRY  
  { 0R-W 9qP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +z~bH!$2  
} ; z6Nz)$!_i  
} ; J)H*tzg  
"_+8z_  
*3fhVl=8^*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait CX]L'  
gL7rX aj  
下面我们来剥离functor中的operator() 7oCY@>(f  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z)u\(W*\iA  
8rLhOA  
return l(t) op r(t) A^\g]rmK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?lU(FK  
return op l(t) AU8sU?=  
return op l(t1, t2) 8/"C0I (G  
return l(t) op !~xlze   
return l(t1, t2) op /.t1Ow  
return l(t)[r(t)] kJCeQK:W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wEU=R>j.  
b4(,ls  
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: fBBtS S  
单目: return f(l(t), r(t)); g6OPYUPg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); nIfp0U*  
双目: return f(l(t)); Jpn= ^f[rm  
return f(l(t1, t2)); 8RcLs1n/  
下面就是f的实现,以operator/为例 J(9{P/  
2~yj =D27Z  
struct meta_divide ZT<VDcP{  
  { $qR@;=  
template < typename T1, typename T2 > }>b@=5O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _C,9c7K4  
  { `r %lB  
  return t1 / t2; _9<Mo;C  
} ehZ/J5  
} ; vPrlRG6  
nPjK=o`KR  
这个工作可以让宏来做: @z`eqG,']  
@=BApuer+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ cG1iO:  
template < typename T1, typename T2 > \ x+[ATZ([  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #[Rs&$vQm  
以后可以直接用 &_\;p-1:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mH)8A+us  
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 :OA;vp~$x  
(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。。。) G(bl)p^  
FgMQ=O2  
xZVZYvC,t  
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 $dsLU5]1o  
/RWD\u<l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4rpry@1  
class unary_op : public Rettype Fv:x>qZr@  
  { ~ ^fb`f+%  
    Left l; a>,Zp*V(  
public : 6!([Hu#= *  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G[{Av5g mx  
>1` '5A}s  
template < typename T > :G &:v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k+hl6$:Qj%  
      { dt/-0~U  
      return FuncType::execute(l(t)); "@t bm[  
    } /bLL!nD=^  
BQB<+o'  
    template < typename T1, typename T2 >   Xi w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yaz/L)Y;R  
      { U6YHq2<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \$gA2r  
    } wZ=@0al  
} ; #oN}DP  
A.~wgJDO  
`$3ktQ$  
同样还可以申明一个binary_op ST,+]p3L(  
.0MY$0s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pdjRakN  
class binary_op : public Rettype Y&bO[(>1  
  { .9UrWBW\I  
    Left l; E H|L1g  
Right r; 0-/@-qV\  
public : B[t>T>~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #+$ PD`j  
46~nwi$,^  
template < typename T > ?A-f_0<0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ScmwHid:\  
      { FRXaPod  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ? ?("0U  
    } 1-Dw-./N  
CZ =]0zB  
    template < typename T1, typename T2 > \C{Zqo,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $9u:Ox 2  
      { }ktK*4<k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3ug~m-_  
    } _nSEp >]L  
} ; >~tx8aI{  
qx*N-,M%k(  
AtxC(g m 1  
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 ,bP8"|e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {XwDvLZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ({D>(xN   
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。 tvJl&{-OX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )19#g1rn5  
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。。。 LLbI}:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D}U gC\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) mP?}h  
下面是修改过的unary_op QSwT1P'U  
;vn0b"Fi3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $x#qv1  
class unary_op EYi{~  
  { ac1(lD  
Left l; p\Iy)Y2Lf!  
  \tCK7sBn  
public : RJ{J~-q{  
yV31OBC:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _Ih"*~ r/&  
ID,os_ T=  
template < typename T > 5JhpBx/>o=  
  struct result_1 '2rSX[$ tf  
  { uA cvUN-@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9E|QPT  
} ; wB+F/]]|N  
3} C-Hg+gt  
template < typename T1, typename T2 > bL{D*\HF  
  struct result_2 1[- `*Ph  
  { @g*[}`8]y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q ;_?e_  
} ; @X=sfygk  
l_,6<wWp  
template < typename T1, typename T2 > G;U SVF-'K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +?{LLD*2e  
  { /AY q^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K <WowU  
} dF|R`Pa2ML  
1`l(H4  
template < typename T > MYR\W*B'b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x@:98P  
  { 8cRc5X  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9Vt6);cA-]  
} jwI1 I{x  
-O?A"  
} ; p:ZQ*Ue  
A5[kYD,_  
^x_.3E3Q  
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 m |.0$+=  
好啦,现在才真正完美了。 ISTAJ8" D  
现在在picker里面就可以这么添加了: u;b6uE  
$}EARW9  
template < typename Right > [$fB]7A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const VW^q|B yB  
  { ~4c,'k@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YfNN&G4_  
} Iv{iJoe;UH  
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。 QD1&"T<.d.  
n*G!=lMji  
C[;7i!Dv  
F>E_d<m  
brL u~]I  
十. bind {nS(B  
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。 i?)bF!J  
先来分析一下一段例子 ?*<1B  
w2^s}NO  
C[+?gQJ[9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^{NN-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0XE(vc!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /Wdrpv-%,1  
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。 ,eL&Ner  
我们来写个简单的。 J|cw9u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: er>{#8 P  
对于函数对象类的版本: .I>CL4_  
#;m^DX QZn  
template < typename Func > ")NQwT}  
struct functor_trait KCqz]  
  { 7JY9#+?p>  
typedef typename Func::result_type result_type; +.$:ZzH#  
} ; ONc#d'-L  
对于无参数函数的版本: F'_z$,X6  
.li)k[] ts  
template < typename Ret > #X6=`Xe#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m5hu;>gt  
  { EAF\ 7J*  
typedef Ret result_type; z,VXH ?.Zo  
} ; [u-=<hnoa  
对于单参数函数的版本: Q1H.2JXr  
% 5BSXAc  
template < typename Ret, typename V1 > C3 m_sv#e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Gr3 q  
  { dtXtZ!g2  
typedef Ret result_type; ! e?=g%(  
} ; h^J :k  
对于双参数函数的版本: 2m72PU<.  
dE (d'*+a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > p%OVl[^jp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $=C ` V  
  { gUp9yV  
typedef Ret result_type; 9  I&[6}  
} ; wOH 3[SKo  
等等。。。 /&!o]fU1C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy UG6\OgkL+  
9s*UJIL  
template < typename Func > I."s&]FZ  
struct func_return y cWY.HD  
  { u#->?  
template < typename T > qz!^< M  
  struct result_1 lDs C>L-F  
  { qtP*O#1q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CT|H1Ry2T  
} ; !Z;Nv  
x+1-^XvK  
template < typename T1, typename T2 > LC0-O1  
  struct result_2 |J ^I8gx+  
  { nH[>Sff$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Zj nWbnW  
} ; Qk^}  
} ; r&XxF >  
:vC+}.{p  
MOIVt) ZY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 EV~?]Kt~  
YIYuqtnSJ  
template < typename Func, typename aPicker > >EgMtZ88.<  
class binder_1 W7IAW7w8U  
  { YDEb MEMd/  
Func fn; H#bu3*'  
aPicker pk; <H1e+l{8$  
public : Ba n^wX  
=1mIk0H`  
template < typename T > 3LVL5y7|  
  struct result_1 &2W`dEv]?  
  { {_4zm&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  o7AI  
} ; _Aw-{HE'  
j9= )^?  
template < typename T1, typename T2 > v)'Uoe"R%  
  struct result_2 @9MrTP  
  { EFs\zWF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a & 6-QVk  
} ; I>>X-}  
qPCI@5n3T?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {|Fn<&G  
 V#+J4   
template < typename T > BagV\\#v4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M5]$w]Ny9  
  { 5eas^Rm  
  return fn(pk(t)); J {\]ZPs  
} W1O m$S1  
template < typename T1, typename T2 > @h7 i;Ok  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j,N,WtE  
  { I4zm{ 1g  
  return fn(pk(t1, t2)); r / L  
} l{_1`rC'  
} ; &|Vzo@D(!  
}z2K"eGt  
E^m2:J]G  
一目了然不是么? (DTkK5/%  
最后实现bind IPnx5#eB  
Ly6) ,[q~  
?qtL*;  
template < typename Func, typename aPicker > f<@`{oP@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :?7^STc  
  { 4eS(dPI0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Qexv_:C  
} cA+O]",}  
QWK\6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }h\]0'S~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。 4&E &{<;  
p,#**g:  
十一. phoenix e&=T`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5U/C 0{6  
Il<ezD{  
for_each(v.begin(), v.end(), \J{ %xW>  
( =]sM,E,n  
do_ 4)d#dy::\  
[ .A <n2-  
  cout << _1 <<   " , " ':T6m=yv  
] TfFH!1^+  
.while_( -- _1), `,FvYA"  
cout << var( " \n " ) 6X GqZ!2  
) h)yAg e  
); j}$Q`7-wB1  
&0euNHH;sL  
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: i>@"&  
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 J<7nOB}OD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  xXZ {  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  /w(t=Y  
7vK}aOs0  
</7?puVR  
template < typename Cond, typename Actor > >J@hqW  
class do_while }9(:W</}  
  { a(eUdGJ  
Cond cd; hjY)W;  
Actor act;  =u Ieur  
public : FtxmCIVIV~  
template < typename T > bA3pDt).p  
  struct result_1 gA:N>w&<X  
  { Twr<MXa  
  typedef int result_type; ~,P."  
} ; Kyq/o-  
n4Eqm33  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z8n]6FDiE  
=Ev* Q[  
template < typename T > P/hIJV[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \BxE0GGky  
  { v8o{3wJ  
  do (]p,Z <f  
    { ,;-55|o\V  
  act(t); ]abox%U=%  
  } 9WsGoZP n  
  while (cd(t)); ` Ui|T  
  return   0 ; /YH5s=  
} ih/MW_t=m=  
} ; HESORa;  
>2?O-WXe  
0=Z_5.T>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). uE{nnNZy  
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。 vOYG&)Jm  
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。 B*j AD2  
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。 2x&mJ}o#k  
下面就是产生这个functor的类: vFGFFA/K}N  
kkE1CHY  
7tr;adjs  
template < typename Actor > Z'L}x6  
class do_while_actor Y;WHjW(K  
  { O(oGRK<xM  
Actor act; ~Fd<d[b?  
public : t9B]V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :3Hr: ~  
wWR9dsB.;  
template < typename Cond > @9<MW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K\]ey;Bd  
} ; 6?v)Hb}J%d  
s'|^6/  
AHre#$`97  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @SV.F  
最后,是那个do_ i0-zGEMB.  
-hIDL'5u-I  
i''[ u  
class do_while_invoker L5tSS=  
  { 5w+X   
public : LE:nmo  
template < typename Actor > kmXaLt2Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .oFkx*Ln  
  { >>C(y?g  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^q0Ox&X  
} 8}kY^"*&X  
} do_; I?mU_^no  
{]w @s7E  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? t K+K lz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ph*tZrd*#  
最后来说说怎么处理break和continue kK[m=rTx1$  
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。 vpGeG  
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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