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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #},]`"n\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +2oZB]GPL  
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, kt1f2cj  
nVG\*#*]|  
p)ZlQ.d#Y  
oW]&]*>J  
  class filler | 7>1)  
  { :&)RK~1m_  
public : va8:QHdU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |iM*}Ix-  
} ; BHj]w*Ov  
(Xq eX(s  
o\]e}+1[o  
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: !xo@i XL  
~73"AWlp  
{>FA ~}cX.  
4BEVG&Ks  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =< CH(4!  
KvilGh10  
|[34<tIN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3UC8iq*  
M/V >25`  
4 d]  
bT{P1nUu  
二. 战前分析 /HzhgMV3  
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。 7 oZ-D~3  
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 %aw/Y5  
6C]!>i}U  
b}"/K$`Fd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #gN{8Yk>  
  /* --------------------------------------------- */ X<9DE!/)  
vector < int *> vp( 10 ); ]}v`#-Px(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h y[_  
/* --------------------------------------------- */ iBUf1v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j|aT`UH03  
/* --------------------------------------------- */ c7rYG]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tb=L+WAIw  
  /* --------------------------------------------- */ |9\Lv $VJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8=nm`7(]  
/* --------------------------------------------- */ T@Q<oNU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ] lO$oO  
a|s=d  
|u}sX5/q  
))KsQJ"V  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3:;%@4f  
1._1, _2是什么? 15eHddd  
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。 shn-Es*  
2._1 = 1是在做什么? U_8I$v-~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 *(k=!`4(  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8v6rS-iHP  
',&MYm\  
;q^YDZ'  
三. 动工 ah<f&2f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: VmT5? i  
&1u ?W%(Px  
T]zjJwa  
R;.WOies4  
template < typename T > 5g5pzww  
class assignment a #0{tZd  
  { 'Qfy+_0  
T value; P<(mH=K  
public : Lul?@>T  
assignment( const T & v) : value(v) {}  nm~  
template < typename T2 > 6FmgK"t8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uJ y@  
} ; *Xnq1_K}  
CFA>  
Arv8P P^'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .R"L$V$RU.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $.cGRz  
5.E 2fX  
b>(l F%M  
7U7 i2 4  
  class holder E4.IS =4S  
  { _t[%@G>P  
public : ;(,Fe/wvC  
template < typename T > gc:>HX );)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const hzH5K  
  { >dGYZfqD  
  return assignment < T > (t); =w8 YZs8w  
} qprOxP r  
} ; Fo=6A[J  
ZSSgc0u^?  
TK>}$.c%+  
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: `7A@\Ha3  
$F%?l\7j  
  static holder _1; w6Q]?p+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 BYf"l8^,  
=R"tnjR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ei<:=6EX?8  
而不用手动写一个函数对象。 3Cl9,Z"&6$  
d!:SoZ  
9 JtG&^*  
4\3t5n  
四. 问题分析 "LWuN>   
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。 GZt] 38V)g  
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。 g < o;\\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )]R?v,9*D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hzb|:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "!?bC#d#(  
H%N+V r3O,  
五. 问题1:一致性 Z(eSnV_RL  
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?| 6zWvd  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sCl,]g0{  
Y c kbc6F  
struct holder cg%CYV)  
  { MvmP["%J4_  
  // W!X]t)Ow  
  template < typename T > am3E7u/  
T &   operator ()( const T & r) const Qg!*=<b  
  { Q ^rW^d  
  return (T & )r; EYG E#C; d  
} Rp*t"HSaAW  
} ; KOx#LGz  
R-fjxM*  
这样的话assignment也必须相应改动: *Rh .s!@4  
G |^X:+  
template < typename Left, typename Right > {Xd5e@:Js  
class assignment P0z{R[KBH  
  { cx(F,?SbS  
Left l; G{~p.?f:  
Right r; NG UGN~p  
public : Dys"|,F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X)OP316yx  
template < typename T2 > Uc0'XPo3I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -RQQ|:O$  
} ; ;%alZ  
nn:pf1  
同时,holder的operator=也需要改动: Y{|yB  
66^t[[  
template < typename T > Xy<f_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const eE%yo3  
  { ueBoSZRWX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @ -d4kg  
} *8H;KGe=  
L0  2~FT  
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。 L.[uMuUa  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 F|`B2Gr  
F$ p*G][  
return l(rhs) = r; !!%nl_I(  
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。 <9tG_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xH#a|iT?(  
wg_CI,Kq  
template < typename Tp > D@W3;T^  
class constant_t 4 S9, tc&  
  { q.[[ c  
  const Tp t; aB6LAb2z;T  
public : 6_K#,_oZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Sc 3M#qm_  
template < typename T > %]$p ^m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const psy(]Pf  
  { "gajBY  
  return t; ~<[5uZIo  
} u!Nfoq&'u  
} ; i=H>D  
 ^-*Tn  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Mqf}Aiqk;  
下面就可以修改holder的operator=了 OrJlHMz  
8yz((?LrDh  
template < typename T > ]l7\Zq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (DP9& b  
  { xj q7%R_,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4U;XqUY /  
} m&~Dj#%(w  
_JIUds5  
同时也要修改assignment的operator() cPaWJ+c  
7RC096 ?}  
template < typename T2 > }cK~=@7tK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o``>sBZOq  
现在代码看起来就很一致了。 6 %k+0\d  
;(0$~O$3u  
六. 问题2:链式操作 yO,`"Dc_0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \j})Kul  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 C9Z\G 3  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 H?(SSL  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {AL9o2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5h=TV  
C"^hMsU8  
template < typename T > U;Ll.BFP  
struct result_1 SP?U@w%}  
  { T\ }v$A03  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; i@R$g~~-D  
} ; 9C)3 b3  
1LId_vJtJ  
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: b'oGt,  
;!JX-Jq  
template < typename T > -S%q!%}u  
struct   ref T'b/]&0Tio  
  { pz35trW  
typedef T & reference; kAB+28A  
} ; q&Tn>B  
template < typename T > /sT ^lf=  
struct   ref < T &> zIm_7\e  
  { +5t bK  
typedef T & reference; H9san5{  
} ; oS#'u 1k  
pjHRV[`AP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6(J4IzZ  
W\qLZuQ  
template < typename T > xBRh !w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rx6-~0!eI=  
  { w*u{;v#  
  return l(t) = r(t); qQxA@kdd  
} Q-8'?S  
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。 hP1 l v7P  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  Vp] D  
I!@s6tG  
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 46K&$6eN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Gh2Q$w:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )v52y8G-p  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z<ajET`)  
最后的布局是: Wyq~:vU.S  
                Add *j /S4qG  
              /   \ Zgg'9E  
            Divide   5 ```d:f  
            /   \ !0ce kSesr  
          _1     3 )>y k-  
似乎一切都解决了?不。 v0Ai!#  
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。 -*|:v67C&  
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。 >sQ2@"y)s2  
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: #`La|a.-  
.~q)eV  
template < typename Right > `k(u:yGK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H\fcY p6  
Right & rt) const L\}Pzxn  
  { w{3Q( =&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hhpv\1h#  
} 6P~aW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4L5o\'X  
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。 _)KY  
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。 Q PFeBl  
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。 iW|s|1mh3  
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。 JBR[; zM  
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?  c6Lif)4  
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: ?wd|G4.Vo  
e=t<H"&  
template < class Action > co5y"yj_  
class picker : public Action .3VK;au\\  
  { z,{e]MB)M  
public : PSTu/^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y(bsCsV&  
  // all the operator overloaded [J0*+C9P*  
} ; d5DP^u  
D@8jGcz62  
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。 Tu]&^[B('  
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: dG&2,n'f  
_QR g7  
template < typename Right > T8n-u b<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :GQ UM6  
  { [tUv*jw%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dQ:?<zZ  
} 31~hlp;  
C"w,('~@kW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a{h%DpG  
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。 fr+@HUOxsl  
Hu[]h]  
template < typename T >   struct picker_maker jFtg.SD  
  { ~32Pjk~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; jm[}M  
} ; /H')~!Yz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bA9CO\Pp`  
  { a`#S|'oatC  
typedef picker < T > result; )8;{nqoC  
} ; X E 9)c   
J"-_{)0lD  
下面总的结构就有了: TMK'(6dH  
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。 ;Xqn-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。 d7* CwY9"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B={/nC}G~  
至此链式操作完美实现。 kl" ]Nw'C  
-Q#o)o  
q69H ^E=  
七. 问题3 Q uB+vL  
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。 Vt'L1Wr0v  
@r F/]UJ  
template < typename T1, typename T2 > MEEAQd<*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RcQ>eZHl  
  { Jy9bY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !2z!8kI  
} l]H0g[  
0h22V$  
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: QZ&4:K+{  
Qm< gb+  
template < typename T1, typename T2 > +@0TMK,P  
struct result_2 yO=p3PV d  
  { d/S+(<g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +semfZ)  
} ; rj3YTu`  
&pM'$}T*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? P*YK9Hl<  
这个差事就留给了holder自己。 \m f*ge\  
    <s_=-" il  
?4 qkDtm  
template < int Order > BEWro|]cM  
class holder; ZRnL_ z~  
template <> pYt/378w  
class holder < 1 > QQFf5^  
  { vf<UBa;Xm  
public : M ?*Tf&  
template < typename T > 34ha26\np  
  struct result_1 vI Vr@1S  
  { ^_68]l=  
  typedef T & result; O+_N!/  
} ; Vv8_\^g]  
template < typename T1, typename T2 > /PXioiGcs  
  struct result_2 zie=2  
  { < W*xshn  
  typedef T1 & result; g`[`P@  
} ; yyP'Z~0  
template < typename T > j$vK<SF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ra[>P _  
  { $o.Kn9\  
  return (T & )r; M;KA]fmc  
} o2aM#Q  
template < typename T1, typename T2 > 94Ud@F9d5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `XW*kxpm  
  { KXf<$\+zO  
  return (T1 & )r1; 03([@d6<E  
} mRwT_(;t  
} ; ^P?vkO"pB?  
WS:5MI,OL  
template <> W`rMtzL5  
class holder < 2 > *"cD.)]#2  
  { XKqK<!F  
public : =1Z;Ma<;  
template < typename T > WhFS2Jl0  
  struct result_1 rA1q SG~c  
  { *P!s{i  
  typedef T & result; ]CX[7Q+'  
} ; |CIC$2u  
template < typename T1, typename T2 > f@@s1gdb  
  struct result_2 y\'P3ihK  
  { \~#WY5  
  typedef T2 & result; EB!daZH,  
} ; 7J|&U2}c  
template < typename T > |TTS?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X3wX`V}  
  { 'e@=^FC  
  return (T & )r; _dU8'H  
} 26L~X[F  
template < typename T1, typename T2 > MR$>!Nlp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const so+4B1$)q  
  { jQ=~g-y  
  return (T2 & )r2; +7U  
} nX^1$')gp  
} ; l?8)6z#Zl  
 f:wd&V  
c0ez/q1S  
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> >。 v+=k-;-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <&<,l58[c  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [ohBPQO  
\.#p_U5In  
return l(i, j) = r(i, j); A&,,9G<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]|U-y6 45  
ECcZz.  
  return ( int & )i; l&W;b6L  
  return ( int & )j; y3eHF^K+$  
最后执行i = j; >MG(qi  
可见,参数被正确的选择了。 A6{b?aQ  
B=X,7  
V&ot3- Rf  
C$9z  
fD4ICO@  
八. 中期总结 0Fw6Dq<8-!  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: `f9gC3Hk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &aG*k*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BqH]-'1G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  c</1  
qAY%nA>jO  
/nZ;v4  
vq!uD!lr  
7dOyxr"H-  
zt=0o| k  
九. 简化 z42F,4Gk  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 7&B$HZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 LL*mgTQ  
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: bAwl:l\`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q_p[k KH  
  +-*/&|^等 ?_g1*@pA  
2. 返回引用。 hhI)' $  
  =,各种复合赋值等 jrMe G.e=D  
3. 返回固定类型。 }uY!(4Rw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) VDbI-P&c  
4. 原样返回。 P"_$uO(5x  
  operator, =ll=)"O  
5. 返回解引用的类型。 EU-]sTJLF  
  operator*(单目) k2 Q qZxm!  
6. 返回地址。 wJ+Aw  
  operator&(单目) Ysi  g T  
7. 下表访问返回类型。 -JT/ 9IQ  
  operator[] EME.h&A\G`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Uf\nFB? ^  
  operator<<和operator>> XfYC7-e9c  
j&R+2%  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ArK]0$T   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I?Aj.{{$G%  
)C%N]9FvY  
template < typename Left > kA wNly  
struct value_return sOU_j:A80;  
  { [I;^^#'P  
template < typename T > 5W? v'"  
  struct result_1 ,*I@  
  { g I]GUD-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qe$^q  
} ; ciQZHH2  
^|MjJsn  
template < typename T1, typename T2 > Q{g;J`Z)p  
  struct result_2 Tr&M~Lgb)  
  { 2aN<w'pA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; SHVWwoieT  
} ; ;gg\;i}^  
} ; _-TA{21)  
BB$oq'  
?sz)J 3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dt}_D={Be  
Zw1U@5}A  
下面我们来剥离functor中的operator() ^P'{U26  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'x"08v$  
!h[VUg_8  
return l(t) op r(t) &opd2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n(seNp%_  
return op l(t) c]-*P7W  
return op l(t1, t2) )!BsF'uVQ  
return l(t) op ufV!+$C)is  
return l(t1, t2) op bi4f]^hQz  
return l(t)[r(t)] A]0:8@k5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *J|(jdu7  
<[:o !$  
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: Z4hrn::  
单目: return f(l(t), r(t)); 2d>hi32I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4QOEw-~w&s  
双目: return f(l(t)); aUHcYc\u  
return f(l(t1, t2)); PxS4,`#~  
下面就是f的实现,以operator/为例 8I;XS14Q  
u"1rF^j6k  
struct meta_divide $Xm6N@  
  { q$(5Vd:  
template < typename T1, typename T2 > bg,9@ }"F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5{e,L>H<  
  { |*/[`|*G  
  return t1 / t2; 3DgsI7-F  
} sZ,Y60s8a  
} ; Isy'{ -H  
7{@l%jx][  
这个工作可以让宏来做: ($w@Z/;  
~Nf})U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 66x?A0P  
template < typename T1, typename T2 > \ $$APgj"|<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; HB+|WW t>  
以后可以直接用 EtbnE*S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xL|;VyD  
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 S"Lx%  
(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。。。) j>uj=B@  
;V^pL((5J  
@fv}G>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 ez]tAW  
<JMcIV837  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zZcnijWb  
class unary_op : public Rettype 40E#JF#  
  { k>x&Ip8p  
    Left l; ;Gx)Noo/>  
public : O$/o'"@ /  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r(d':LV  
5DOBs f8Jo  
template < typename T > i%e7LJ@5AW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n Ox4<Wk&  
      { nJ4pTOc  
      return FuncType::execute(l(t)); .itw04Uru  
    } toN^0F?Qm  
H~ZV *[A`  
    template < typename T1, typename T2 > X\EVTd)@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2(5ebe[  
      { qTZFPfyU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n  -(  
    } su*Pk|6%  
} ; m]i @ +C  
kmzH'wktt  
3(C\.oRc  
同样还可以申明一个binary_op DCqY|4Qc  
.ERO|$fv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Oo kh<ES>  
class binary_op : public Rettype f&v9Q97=  
  { "ju6XdZo  
    Left l; ;7N{^"r  
Right r; AJ#Nenmj  
public : D}8EERb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g&/T*L  
aQ :5d3m0  
template < typename T > y.KO :P?5{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rZ8`sIWQt  
      { ODZ|bN0>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W9NX=gE4  
    } lHgs;>U$  
Xpzfm7CB/  
    template < typename T1, typename T2 > cGjPxG;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \&U>LwZd?  
      { {G?N E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9tF9T\jW  
    } #o1=:PQaC  
} ;  : ]C~gc  
N('&jHF  
n:MdYA5,m  
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 6@DF  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /Q,mJ.CnSR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) J:V?EE,\-  
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。 jy-{~xdg[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >/|q:b^2r  
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。。。 /SYw;<=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @)J+,tg/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) <&C]s b  
下面是修改过的unary_op ;!(<s,c#:  
*z@>!8?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &b:1I 7Cp*  
class unary_op \rv<$d@L  
  { t!RiUZAo  
Left l; 5\z `-)  
  SdD6 ~LS  
public : wI(M^8F_Mf  
Xh56T^,2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -'6Dg  
AK@9?_D  
template < typename T > /Rl6g9}  
  struct result_1 3Z1CWzq(  
  { O({2ivX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S]+ :{9d  
} ; K6R.@BMN  
41&\mx  
template < typename T1, typename T2 > p, #o<W  
  struct result_2 ob8qe,_'  
  { 4:FK;~wM&x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~@}Bi@*  
} ; 5{g?,/(  
%7|9sQ:  
template < typename T1, typename T2 > `nu''B H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FJMrs[  
  { \-g)T}g,I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .mR8q+I6  
} <7~'; K  
A}l3cP; `#  
template < typename T > WPQ fhr#|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a |X a3E  
  { ui?  
  return OpClass::execute(lt(t)); &v@a5L  
} PUUwv_  
B6={&7U2  
} ; 'dn]rV0(C  
!z>6 Uf!{  
2'w?\{}D  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug \.-bZ$  
好啦,现在才真正完美了。 gw!vlwC&T  
现在在picker里面就可以这么添加了: w(L4A0K[  
:> 5@cvc  
template < typename Right > DA\2rLs  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j:v@pzTD  
  { ZP(f3X@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); uLV#SQ=bZN  
} {e 14[0U-  
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。 YuO.yh_  
tS6qWtE  
\2h!aRWR  
M!o##* *`  
a^I\ /&aw'  
十. bind LcTP #  
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。 #"G]ke1l$  
先来分析一下一段例子 lgk  .CC  
e~=;c  
GB=X5<;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #AJM6* G9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $| @ (  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gDpVeBd[  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1ukTA@Rj&  
我们来写个简单的。 EFM5,gB.m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Iy&!<r7:]0  
对于函数对象类的版本: , K~}\CR  
ZQV6xoN;r  
template < typename Func > Jcd-  
struct functor_trait J| w>a  
  { VZKvaxIk6  
typedef typename Func::result_type result_type; gi1^3R[  
} ; .[ICx  
对于无参数函数的版本: 1G^`-ri6  
Hquc o  
template < typename Ret > `r9!zffyS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m+]K;}.}R  
  { X aMJDa|M  
typedef Ret result_type; e w$ B)W  
} ; g,!L$,/F  
对于单参数函数的版本: ?Lk)gO^C  
\"P%`  C  
template < typename Ret, typename V1 > V2wb%;q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sBT2j~jhJ  
  { [M=7M}f;  
typedef Ret result_type; r7%I n^k  
} ; "ut39si  
对于双参数函数的版本: z7fp#>uw  
Jdj2~pTq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #Lh;CSS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *XIF)Q=<>  
  { kaVxT_  
typedef Ret result_type; iv J@=pd)B  
} ; |v 3T!  
等等。。。 vdc\R?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gCB |DY  
@niHl  
template < typename Func > Swig;`  
struct func_return B|C2lu  
  { c(xrP/yOwi  
template < typename T > Ng2twfSl$  
  struct result_1 \@c,3  
  { .WZ^5>M-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &]|?o_p3W  
} ;  iu=7O  
:(P9mt  
template < typename T1, typename T2 > 8e1UmM[  
  struct result_2 0ypNUG}   
  { ymhtX6]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qN9(S:_Px  
} ; Kqb#_hm  
} ; }C"%p8=HM  
NJWA3zz   
I-]?"Q7Jz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .ypL=~Rp  
^@s1Z7  
template < typename Func, typename aPicker > Ot_]3:`J~  
class binder_1 6]WAUK%h  
  { |\pj;XU  
Func fn; h+g_rvIG*  
aPicker pk; t%/&c::(6  
public : JcsHt;  
Z&+ g;(g  
template < typename T > /[ 5gX^A  
  struct result_1 On9A U:\  
  { m$>H u@Va  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Rq'S>#e  
} ; PR#exm&  
+>6iYUa  
template < typename T1, typename T2 > gwuI-d^  
  struct result_2 &[?\k>  
  { 'CM|@Zz%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Tztu}t]N  
} ; a/4T> eC  
'}53f2%gKa  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?jv/TBZX4  
$]/{[@5  
template < typename T > %S960  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P^ ~yzI  
  { _7Ju  
  return fn(pk(t)); 4yy>jXDG  
} > PRFWO  
template < typename T1, typename T2 > JE "x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q$d>(vb q  
  { AUG#_HE]k  
  return fn(pk(t1, t2)); EIP /V  
} @e.C"@G  
} ; X:"i4i[}{9  
Cn34b_Sbd  
|.: q  
一目了然不是么? ^eY!U%.  
最后实现bind ^,TO#%$iE  
MS~(D.@ZS  
Y8~"vuIE5  
template < typename Func, typename aPicker > V(I8=rVH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QOGvC[*`<T  
  { i+ ?^8#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); C_}]`[  
} {H>gtpVy  
mp1@|*Sn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F]O`3 e=!  
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。 Cw3 a0u  
?=sDM& '  
十一. phoenix :%=Xm   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @Md/Q~>  
yLvDMPj  
for_each(v.begin(), v.end(), <`=j^LU  
( UERLtSQ  
do_ JX;<F~{.  
[ 2`K=Hby  
  cout << _1 <<   " , " gh]cXuph  
] ZPLm]I\]  
.while_( -- _1), AofKw  
cout << var( " \n " ) I5 p ? [  
) Mk 6(UXY  
); Qz1E 2yJ  
PO: {t  
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: UcHJR"M~c  
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  R B  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |mfvr *7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -$ls(oot  
4SxX3Fw  
q"lSZ; 'E  
template < typename Cond, typename Actor > <dtGK~_  
class do_while 6@5+m 0`u3  
  { >1Ibc=}g  
Cond cd; E<Y$>uKA  
Actor act; GR_-9}jQP  
public : `4J$Et%S  
template < typename T > K\Wkoi5  
  struct result_1 iOghb*aW  
  { p?OoC  
  typedef int result_type; Dw.J2>uj  
} ; IFL*kB   
&DX! f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} EI%89i`3^  
A}9`S6@@  
template < typename T > )*J^K?!S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -uG +BraI  
  { }o(-=lF  
  do PJ%C N(0  
    { &U#|uc!+  
  act(t); Q Z  
  } *L^,|   
  while (cd(t)); n b?l TX~  
  return   0 ; .|70;  
} 83_h J  
} ; 013x8!i  
#=A)XlZMd  
)7Wf@@R'F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AQvudx)@"  
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。 6A-|[(NS  
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。 /W<;Z;zk  
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。 jV1.Yz (`  
下面就是产生这个functor的类: hMO=#up&  
wlqksG[B  
^6V[=!& H  
template < typename Actor > yNBfUj -L  
class do_while_actor .Yn_*L+4*  
  { kn 4`Fa;)O  
Actor act; Bj;'qB>3  
public : #q=Efn'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 583|blL  
'-~~-}= sJ  
template < typename Cond > 1>h]{%I  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;4|15S  
} ; <\^8fn   
}Zn}  
aX'*pK/-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 sDlO#  
最后,是那个do_ %P|/A+Mg"  
Z@!+v 19^  
mz0X3  
class do_while_invoker hRhe& ,v  
  { YNF k  
public : 7Ak6,BuI%  
template < typename Actor > htF] W|z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `M8i92V\qY  
  { ^u ~Q/ 4  
  return do_while_actor < Actor > (act); "+G8d' %YV  
} 9WyhZoPD*  
} do_; !Wnb|=j  
&Ok):`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? oap4rHk}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `d}2O%P  
最后来说说怎么处理break和continue S.NPZ39}ZE  
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。 2c*GuF9(0  
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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