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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6"c1;P!4   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pLMRwgzr  
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, eI1GXQ%  
aNyvNEV3C  
^xf<nNF:p  
axHK_1N{  
  class filler )CX4kPj  
  { 0y<wvLv2C  
public : 7W6cM%_B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R*|LI  
} ; V\V)<BARe  
\4"S7.% |  
`@i5i((  
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: [1Ydo`  
5Z4- Z  
|QV!-LK  
jjJ2>3avY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qQ!1t>j+H  
0Ok,oW {  
Qb8KPpd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ZVeaTK4_ t  
ZoKcJA  
~&\ f|%  
a[lY S{  
二. 战前分析 x8;`i$  
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。 '0$?h9"  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &V>fYgui  
"EU{8b  
^m_yf|D$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %4 \OPw&  
  /* --------------------------------------------- */ H:p Z-v*  
vector < int *> vp( 10 ); fYE(n8W3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /6O??6g  
/* --------------------------------------------- */ +GsWTEz   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jGrN\D?h  
/* --------------------------------------------- */ RzhWD^bB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); v(OBXa9  
  /* --------------------------------------------- */ i(? ,6)9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {cpEaOyOM  
/* --------------------------------------------- */ +n}$pM|NKU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PSawMPw  
tNVV)C  
Rl|4S[  
[i0Hm)Bd3  
看了之后,我们可以思考一些问题: k%y9aO  
1._1, _2是什么? ?PTk1sB  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 3]-_q"Co4f  
2._1 = 1是在做什么? vzF5xp.  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 rbT)=-(  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 p;?*}xa  
S4witIK5  
x.1-)\  
三. 动工 !ZDzEP*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bqanFQj  
O4<g%.HC6  
Ev!{n  
@|a>&~xX  
template < typename T > P;PQeXKw  
class assignment iR$<$P5  
  { vpPl$ga5bY  
T value; 7u\*_mrv  
public : VL9-NfeqR  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y^%T}yTtq  
template < typename T2 > bVmA tm[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `si#aU  
} ; Oi"a:bCU  
7FN<iI&7\  
W4;m H}#0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 gn5)SP8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !L5jj#0  
A?TBtAe  
k`".  
:V)lbn\  
  class holder B12$I:x`  
  { 5>6PH+Oq  
public : Iqs+r?  
template < typename T > xoB},Xl$D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k%[3Q>5iM  
  { xUF_1hY  
  return assignment < T > (t); Ld^GV   
} R{,ooxH\J  
} ; tweY'x.{  
BQ^H? jo  
TwyM\9l7  
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: 'gQidf  
EL3|u64GO  
  static holder _1; @v\*AYr'M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q.Nweu!jQ  
@?C#r.vgp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); * y^OV_n-8  
而不用手动写一个函数对象。 ,2oF:H  
R~bC,`Bh  
c62=*] ,  
HaA1z}?n  
四. 问题分析 = sAn,ri  
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。 p8wyEHB  
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。 2tayP@$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lq.Te,Y%w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @eqeN9e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hzI *{  
4YZS"K'E  
五. 问题1:一致性 zb6ju]2  
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?| wPbkUVO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 x*oWa,  
&iN--~}!$  
struct holder Qy#)Gxp  
  { ,_!6U  
  // ~.PP30 '  
  template < typename T > `k\grr.J  
T &   operator ()( const T & r) const  TIy&&_p  
  { KC e13!  
  return (T & )r; |L_wX:d`9  
} _DRrznaw  
} ; W;?(,xx  
doHF|<s  
这样的话assignment也必须相应改动: 5>9Y|UU  
/8@m<CW2Y  
template < typename Left, typename Right > (3\Xy   
class assignment r!}al5~&  
  { DaNW~rd{  
Left l; wo5ZxM  
Right r; ^s\3/z>b4!  
public : qdCWy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {Hr$wa~  
template < typename T2 > wLuv6\E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _eLWQ|6Fx  
} ; 59(U`X  
fJjgq)9  
同时,holder的operator=也需要改动: iq?#rb P#I  
~Lfcg*  
template < typename T > P[t$\FS  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -6Tk<W  
  { @|bP+8oU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g|PC$p-z+  
} "Clz'J]{  
8 l/[(] &  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 e2CV6F@a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %u?HF4S'  
QGiAW7b5  
return l(rhs) = r; 4^c- D  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 b7C e%Br  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U7&x rif  
mzL[/B#>M  
template < typename Tp > ]O:M$ $  
class constant_t _i}wK?n  
  { L{ gE'jCC  
  const Tp t; ,xJrXPW  
public : rl:KJ\*D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g1DmV,W-Q  
template < typename T > ETv9k g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const oFg5aey4  
  { 8U~.\`H-PT  
  return t; yI:# |w|  
} \zXlN  
} ; x:K?\<  
>L((2wfiN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cu#e38M&eE  
下面就可以修改holder的operator=了 KB{RU'?f|  
vnX  
template < typename T > Ex@`O+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tP ~zKU  
  { 3bC yTZk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }{7e7tW6  
} #*q2d  
q5 &Ci`  
同时也要修改assignment的operator() OKuD"   
p5c8YfM  
template < typename T2 > ~pP0|B*%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w=r&?{  
现在代码看起来就很一致了。 "5DJu ~  
V7CoZnz  
六. 问题2:链式操作 vTr34n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ? s} %  
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。 t> Q{yw  
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。 x49!{}  
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。 J$uM 03  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P1 +"v*  
_rQUE ^9  
template < typename T > 90 { tIX  
struct result_1 7u11&(Lz  
  { lhn8^hOJ/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hsce:TB  
} ; jy$@a%FD  
ayp b  
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: O@U?IF$  
,^T]UHRO  
template < typename T > irxz l3   
struct   ref mE $dO3  
  { )@QJ  
typedef T & reference; "mj^+u-  
} ; m$UvFP1>u1  
template < typename T > I/u9RmbU  
struct   ref < T &> 2JO-0j.  
  { F+=urc>w  
typedef T & reference; P9#)~Zm}]  
} ; m Pt)pn!rA  
tFU;SBt8Ki  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?#[)C=p]z  
ki\uTD`mf  
template < typename T > 3l:QeZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B#N7qoi  
  {  .Oo/y0E^  
  return l(t) = r(t); i*tv,f.(  
} ~@c-*  
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。 mVf.sA8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 to3?$-L  
aPIr_7e  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 L4974E?S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UOI^c  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [STje8+V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1t~({Pl<>  
最后的布局是: =3+L#P=i9  
                Add l:e9y$_)  
              /   \ q(9%^cV6  
            Divide   5 4 eh=f!(+  
            /   \ XoL[ r67Z  
          _1     3 -ut=8(6&  
似乎一切都解决了?不。 =:K@zlO:  
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。 .P/xs4  
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。 +^Jwo)R'b  
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: Xz1c6mX|o  
8=H\?4)()Y  
template < typename Right > O k(47nC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c>MY$-PD  
Right & rt) const |^5/(16  
  { az(5o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i.@*t IK  
} _EKF-&Q6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <c%n?QK{  
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。 ;~ee[W$1  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 /Dd\PjIH{  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 # cWHDRLX  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ya>N.h  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? b.Su@ay@(^  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: oI$V|D3 9  
RK)l8c}  
template < class Action > 2ij/N%l  
class picker : public Action BR3mAF  
  { wixD\t59X  
public : rgR?wXW]jE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} el Kx]%k*)  
  // all the operator overloaded y9 uVCR  
} ; i7v/A&Rc  
~= 9V v  
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。 02M7gBS  
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: &t[|%c*D&  
gH H&IzHF  
template < typename Right > rt;gC[3\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b+$o4 l/x  
  { HWbBChDF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (4ZLpsbJ  
} aJQXJ,>Lv  
# ITLz!g E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s>J3\PC  
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。 ;GQm[W([  
Oy'0I,  
template < typename T >   struct picker_maker _W+Q3Jx-(  
  { $~o3}&az  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^Ezcy?  
} ; fv|%Ocm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o[{&!t  
  { }~GV'7d1  
typedef picker < T > result; Q0SW;o7  
} ; XPVV+.  
g^n;IE$B  
下面总的结构就有了: w%~qB5wF6  
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。 Zjt9vS)  
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。 R`3x=q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 JJNmpUJ  
至此链式操作完美实现。 5=.7\#D  
yTj p-  
cUV TRWV  
七. 问题3 }wG|%Y#+r  
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。 "S|(4BUJ(  
~FNPD'`t  
template < typename T1, typename T2 > ]TfeBX6ST  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;>/ipnx  
  { /MqP[*L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Si[eAAd' :  
} $l43>e{E  
v['AB4  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 1l~.R#WG&  
PIpWa$b  
template < typename T1, typename T2 > rJp?d9B  
struct result_2 0O^r.&{j>  
  { ZK!4>OuH`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; / (.'*biQ  
} ; /J8o_EV  
q4zSS #]A  
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? nYgx9Q"<om  
这个差事就留给了holder自己。 &}O8w77  
    SE-} XI\  
{'&8`d  
template < int Order > _32/WQF6  
class holder; LNbx3W oC  
template <> R>` ih&,)  
class holder < 1 > 8|Q4-VK<!  
  { 5bF5~D(E  
public : JN)"2}SE  
template < typename T > B ;;cbY  
  struct result_1 P$ F#,Cn  
  { =^"~$[z(  
  typedef T & result; k~ZBJ+ 94  
} ; LP8o7%sv!  
template < typename T1, typename T2 > p0?o<AA%O  
  struct result_2 >Ziy1Dp  
  { 6J]~A0vsi}  
  typedef T1 & result; V9gVn?O0  
} ; @eA %(C  
template < typename T > mn Qal>0~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vB]3Xb3a  
  { JJ)y2  
  return (T & )r; K"G(?<>~4c  
} f};!m=b  
template < typename T1, typename T2 > #<D@3ScC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const US"2O!u  
  { rg"TJ"Q-  
  return (T1 & )r1; J~fuW?a]r  
} %oMWcgsdJi  
} ; 4h(jw   
zmdWVFV v  
template <> 7d%A1}Bq$  
class holder < 2 > ~}Kp  
  { 0LZ=`tI  
public : $)4GCP  
template < typename T > )|MIWgfWN  
  struct result_1 54;l*}8Hl  
  { t.gq5Y.[  
  typedef T & result; PV?1g|tYv  
} ; 6j?FRs  
template < typename T1, typename T2 > 4;",@}  
  struct result_2 Bd/} %4V\@  
  { N,h1$)\B#  
  typedef T2 & result; AfuXu@UZ_/  
} ; nmTm(?yE  
template < typename T > Q|6Ls$'$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =I %g;YK  
  { z0=Rp0_W  
  return (T & )r; rwasH,+  
} Sa( yjF1  
template < typename T1, typename T2 > Ks9FnDm8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X!7 c zt  
  { Qd 9-u)L<  
  return (T2 & )r2; 6@*5! ,  
} (9Fabo\SH  
} ; F]/L!   
1kbT@  
f%`*ba" v  
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> >。 \Ac}R'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &Bj,.dD/a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: TXZ(mj?  
`%KpTh  
return l(i, j) = r(i, j); 0\8*S3,q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Mb2:'u [  
|) x'  
  return ( int & )i; 4Z<]4:o  
  return ( int & )j; 6~:W(E}  
最后执行i = j; z" b/osV  
可见,参数被正确的选择了。 %AzPAWcN  
 PU,6h}  
H ={O13  
n1fE daa7g  
61ON  
八. 中期总结 c+}!yH$  
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: Gp?ToS2^d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &/J.0d-*``  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JL}hOBqfI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {mCKTyN+  
+#de8/x  
8MYLXW6  
e; &{50VY  
CVyx lc>  
X|lElN  
九. 简化 +0oyt?  
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。 BLl%D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mq|A8>g  
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: BK`Q)[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0~PXa(!^K  
  +-*/&|^等 I?^Q084  
2. 返回引用。 3D 4]yR5  
  =,各种复合赋值等 _WRR 3  
3. 返回固定类型。 1kz9>;Ud6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j?d;xj  
4. 原样返回。 7 K;'7  
  operator, P3,Z5|)  
5. 返回解引用的类型。 X~IRpzC  
  operator*(单目) t  z +  
6. 返回地址。 J_y<0zF**  
  operator&(单目) (`q6G d  
7. 下表访问返回类型。 uMiD*6,$<  
  operator[] $ uz1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c5T~0'n  
  operator<<和operator>> ShEaL&'J  
_G-b 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。 kz$6}&uk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?34EJ !  
ZTgAZ5_cz  
template < typename Left > ;*<{*6;=?  
struct value_return Nf/ hr%jL  
  { CA~em_dC  
template < typename T > 0x3 h8fs  
  struct result_1 h=i A;B^>  
  { Q%X:5G?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; kb>Vw<NtE  
} ; :uU]rBMo  
[t "_}t=w  
template < typename T1, typename T2 > 6,V.j>z  
  struct result_2 0,"n-5Im  
  { u@:=qd=\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {LMS~nx  
} ; 4acP*LkkQ  
} ; 9" }^SI8  
$,z[XM&9)  
LoV*YSDAY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,\m;DR1  
[+:mt</HN  
下面我们来剥离functor中的operator() 3;t@KuQ66  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K&\BwBU  
^cPo{xf  
return l(t) op r(t) K 8yyxJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?}1JL6mF{  
return op l(t) l?yZtZ8  
return op l(t1, t2) EE{#S  
return l(t) op "S{6LWkD  
return l(t1, t2) op k?|F0e_  
return l(t)[r(t)] n8;G,[GM80  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L8?Z!0D/h  
w/^0tZ~  
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: SS45<!i y  
单目: return f(l(t), r(t)); &Gy'AUz-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kERaY9L\  
双目: return f(l(t)); n{qw ]/  
return f(l(t1, t2)); 9>.<+b(>!'  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,,C~j`F  
!7,K9/"  
struct meta_divide @6I[{{>X  
  { Jq?^8y  
template < typename T1, typename T2 > 2'O!~8U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yaYIgG  
  { J7 *G/F  
  return t1 / t2; UtGd/\:  
} x#}j3" PP  
} ;  2U+z~  
:+gCO!9Y  
这个工作可以让宏来做: v#<+n{B  
q=E}#[EgY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [V#&sAe  
template < typename T1, typename T2 > \ u {E^<fW]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *"wD& E?  
以后可以直接用 f-f\}G&G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }HA2c 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 43orR !.Z  
(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。。。) aP6%OI  
G7kFo6Cb  
%;B(_ht<-w  
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 vCU&yXGl  
1 [~|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x1hs19s  
class unary_op : public Rettype Z+"E*  
  { )8N)Z~h  
    Left l; ^B"_b?b  
public : tWX+\ |  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2AdHj&XE  
)l!&i?h%  
template < typename T > IpaJ<~ p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !i"9f_  
      { dC;d>j,  
      return FuncType::execute(l(t)); 1WA""yb  
    } )>#<S0>'j  
I;":O"ij\  
    template < typename T1, typename T2 > enD C#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DRB YH(  
      { <4A(Z$ZX)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aY1#K6(y  
    } I +4qu|0lA  
} ; *i]Z=  
E/ed0'|m  
XGrxzO|{  
同样还可以申明一个binary_op Rp@}9qijb  
k f K"i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZsK'</7  
class binary_op : public Rettype +[l{C+p  
  { C6T 9  
    Left l; Om?:X!l"  
Right r; 0,D9\ Ebd  
public : @}rfY9o'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dU04/]modD  
{*]= qSz  
template < typename T > '?!<I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &MGgO\|6  
      { Z`1o#yZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); D<L{Z[  
    } h|/*yTuN.y  
o'}Z!@h  
    template < typename T1, typename T2 > qI%9MI;BV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QX~72X=(  
      { Hd@T8 D*A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cJE>;a  
    } qP.VK?jF|  
} ; r@V(w`  
 D]>86&  
T6?d`i i1  
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 6V_5BpXt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~[X:twidkL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t-ReT_D|;  
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。 &)'kX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! '`A67bdq)  
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。。。 K/LaA4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =VI`CBQ/Um  
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) h^,YYoA$  
下面是修改过的unary_op d5W[A#}  
I:2jwAl  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Q]koj!mMl  
class unary_op U?m?8vhR6(  
  { sVl:EVv  
Left l; 'A@Oia1;{  
  C g,w6<7  
public : %RF   
BO cEL%+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )UU6\2^  
&(U=O?r7  
template < typename T > Ita!07  
  struct result_1 M(f*hOG{Y  
  { / z>8XM&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )t 7HioQ  
} ; I Y-5/  
:95_W/l  
template < typename T1, typename T2 > -8J@r2\  
  struct result_2 mp$II?hZ*  
  { Rn ^N+3o'M  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C4d1*IQk  
} ; O pX  
~CTRPH   
template < typename T1, typename T2 > w5G34[v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vP;tgW9Qk  
  { j3'/jk]\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^Q+5M"/8  
} FQ&VM6_  
SxQDqoA~  
template < typename T > ;@\J scNJ|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x~,?Zj)n?C  
  { ll^O+>1dO  
  return OpClass::execute(lt(t)); e/I{N0SR  
} o~N-x*   
6*oTT(0<p  
} ; vb2O4%7tw  
|"&4"nwa  
Olrw>YbW  
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 ?fwr:aP~  
好啦,现在才真正完美了。 t-{OP?cE1  
现在在picker里面就可以这么添加了: jS)-COk  
Z19y5?uR  
template < typename Right > 8y )i,"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -BH'.9uqGQ  
  { ?O]gFn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); NY w(hAPv  
} ag4^y&  
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。 ApB'O;5  
\}(-9dr  
8#3cmpx4  
l@9:V hU(  
_E-GHj>k z  
十. bind SQCuY<mD  
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。 E0'6!9y  
先来分析一下一段例子 ::t !W7W  
PU\q.y0R  
#!<s& f|O  
int foo( int x, int y) { return x - y;} TV2:5@33  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a.ME{:a%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 667tL(  
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。 eNKdub  
我们来写个简单的。 ~0  t'+.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qt)mUq;>  
对于函数对象类的版本: sMo%Ayes  
Wsz9X;  
template < typename Func > rJ*WxOoS{  
struct functor_trait C!A_PQ2y  
  { _dY}86{  
typedef typename Func::result_type result_type; Hh/#pGf2  
} ; SQRz8,sqkw  
对于无参数函数的版本: +4RaN`I  
RozsRt;i  
template < typename Ret > 2^j9m}`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +w/o  
  { cA^7}}?e  
typedef Ret result_type; XBBRB<l)  
} ; TMs\#  
对于单参数函数的版本: [r~l O@  
L 3Iz]D3s  
template < typename Ret, typename V1 > {=Y&q~:8v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > CF4y$aC#  
  { N($]))~3&  
typedef Ret result_type; =sJHnWL[  
} ; *]k"H`JoFC  
对于双参数函数的版本: n*|-"'j  
Fs~-exY1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w/@%xy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `hhG^ O_  
  { 2Ki/K(  
typedef Ret result_type; #.aLx$"a  
} ; 3Pq)RD|hn  
等等。。。 a&PZ7!PZv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :H 7 "W<  
"d\8OOU  
template < typename Func > (/BkwbJyE  
struct func_return Ke!O^zP92  
  { D~,R @7  
template < typename T > T9.gs}B0  
  struct result_1 n*uZ=M_/Q  
  { 60$    
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y%AJ>@/;  
} ; \FM- FQK  
1+#8} z:  
template < typename T1, typename T2 > yLX\pkAt4  
  struct result_2 2HNS|GHb&  
  { &c !-C_L 2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {,-#;A*yW  
} ; >skS`/6  
} ; *l} 0x@  
E{B<}n|}&  
u?i1n=Ne  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q^OzFfR6  
e76)z; '  
template < typename Func, typename aPicker > )}8%Gs4C  
class binder_1 _JXE/  
  { /J:j'6  
Func fn; +cN2 KP  
aPicker pk; |^&e\8>.  
public : bf+2c6_BN0  
2:yv:7t/  
template < typename T > e%\KI\u  
  struct result_1 AJ}Q,E  
  { ~>|U%3}]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "/=x u|  
} ; WBdb[N6\  
K} @:>;* 9  
template < typename T1, typename T2 > pcG q  
  struct result_2 `.XU|J*z,  
  { Ab)7hCUW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z5K,y19/~  
} ; cPSpPx  
+aap/sYp  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5kz`_\ &  
4RNzh``u  
template < typename T > }"v "^5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $Re %+2c  
  { %qhaVM$]  
  return fn(pk(t)); rjzRH  
} *,u{~(thR  
template < typename T1, typename T2 > n_j[hA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }ls>~uN  
  { .u&g2Y  
  return fn(pk(t1, t2)); jC=_>\<|X*  
} P? n`n!qZ  
} ; $hapSrS  
(H7q[UG|  
$I%]jAh6  
一目了然不是么? .*{LPfD|  
最后实现bind YDJc@*D  
!% Md9Mu!o  
f QdQ[  
template < typename Func, typename aPicker > pe8MG(V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) TaH9Nu  
  { \uH;ng|m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Rh|&{Tf  
} e"Z~%,^A  
T^ -RP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t<-Iiq+tL  
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。 $= gv  
d>f5T l\E  
十一. phoenix ~rD* Y&#.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: VlH9ap  
MLl:)W*  
for_each(v.begin(), v.end(), pmZr<xs   
( xfilxd  
do_ d?JVB  
[ 1x]G/I*  
  cout << _1 <<   " , " { .AFg/Z  
] 6aL`^^  
.while_( -- _1), \W4SZR%u  
cout << var( " \n " ) />$kDe  
) ;XjKWM;  
); TSeAC[%pL  
e>/PW&Z8Z  
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: wp$=lU{B  
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 G7u85cie  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h4U .wk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hM-qC|!  
] GJskBm  
MEE]6nU  
template < typename Cond, typename Actor > Mppb34y  
class do_while y3vOb, 4  
  { SRMy#j-  
Cond cd; $%/Zm*H  
Actor act; 1mf_1spB  
public : fE >FT9c  
template < typename T > &A>J>b  
  struct result_1 7J)-WXk  
  { /}V9*mD2  
  typedef int result_type; C]}0h!_V  
} ; ~{J.br`  
2HUoT\M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }wn GOr  
l`d=sOB^  
template < typename T > 9,4a?.*4~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bi]%bl>%  
  { iC 2:P~  
  do g\ 2Y605DM  
    { % nR:Rc!  
  act(t); eb7`R81G  
  } <I7UyCAF  
  while (cd(t)); & )Z JT.S  
  return   0 ; 6_XTeu  
} QJxcH$  
} ; ~*&_zPTN  
nRvV+F0#  
+:D0tYk2B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {oO!v}]  
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。 ^7=yjD`  
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。 Yk }zN_v  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Rzz*[H  
下面就是产生这个functor的类: Da.vyp  
uu HWN|  
tP`,Egf"g  
template < typename Actor > >LLFe~9`g  
class do_while_actor h)sc-e  
  { G'!Hc6OZ  
Actor act; w(VH>t  
public : *<J**FhcMu  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?k/Uw'J4u/  
j5AW}   
template < typename Cond > 9+pnpaZB0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B<i1UJ5  
} ; 8L0#<"'0  
|= ~9y"F  
5'@}8W3b  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `CW=*uBH  
最后,是那个do_  </7J:#  
+3VY0J  
j  $L  
class do_while_invoker %h^; "|Z  
  { ugOcK Gf  
public : Ta~Ei=d^  
template < typename Actor > bjbm"~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const w}+jfO9  
  { 5'6Oan7dL:  
  return do_while_actor < Actor > (act); [(]uin+9Q  
} 2: fSn&*/>  
} do_; |ML|P\1&V  
fy7]I?vm@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 21W>}I"0?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @qI^xs=Z  
最后来说说怎么处理break和continue k |M  
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。 PE-Vx RN)  
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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