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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda W{!GL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 LCMCpEtY*K  
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, x{';0MkUV  
-1 Ok_h"  
RiX~YL eM  
u79,+H@ep  
  class filler ZfYva(zP{Q  
  { ^ A`@g4!  
public : O8drR4 Pt  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SuU_psF  
} ; z rg#BXj7  
uYv"5U]MFv  
?-`G0(  
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: v9qgfdBS5  
@GpM 4>:  
dE[nPtstb  
&eHhj9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |_^A$Hv  
I*Q^$YnM  
N5%zbfKM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9j;L-  
"X }@VT=  
l" #}g%E  
L-T3{I,3  
二. 战前分析 mu?6Phj  
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。 bo  J  
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 5uU.K3G7  
Ikn)XZU^  
[?vn>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |%@.@c  
  /* --------------------------------------------- */ D/ SM/  
vector < int *> vp( 10 ); $\ 0d9^)&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); UtebSQ+h\  
/* --------------------------------------------- */ 1j7sJ" *  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?/ @~ d  
/* --------------------------------------------- */ K5fL{2V?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IP 9{vk  
  /* --------------------------------------------- */ u ::2c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "XEK oeG{  
/* --------------------------------------------- */ 1UHStR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 61W ms@D%  
< c}cgD4  
v&NC` dVR  
PsLMV:O9S  
看了之后,我们可以思考一些问题: v;q<h  
1._1, _2是什么? 8Q%rBl.  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 J4-64t nZ  
2._1 = 1是在做什么? zdoJ+zRtK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 JIl<4 %A  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 *hP9d;-Ar  
%$)[qa3  
FM)Es&p&  
三. 动工 YB^[HE\#y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: gdu8O!9)  
%)Pn<! L  
[=63xPxs.  
}T}9AQ}|  
template < typename T > <9]9;   
class assignment 8KQ]3Z9p  
  { us2X:X)  
T value; 'n9<z)/,!  
public : a19yw]hF5  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y 7a<3>  
template < typename T2 > SOq{`~,4B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~qG`~/7  
} ; Jv|uI1V  
F3aOKV^  
a5v}w7vL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 TfD]`v`]   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B}%B4&Ij  
=Mb1)^m  
iG\ ]  
dA`.  
  class holder D]H@Sx  
  { U9d0nj9 j  
public : W3XVr&  
template < typename T > aIrQ=}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6[dLj9 G%  
  { F ;o ^.  
  return assignment < T > (t); h@5mVTb}i  
} .#M'  
} ; '.sS"QdN  
%6\e_y%  
TTS.wBpR,  
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: Ag3[Nu1  
\"]vSx>  
  static holder _1; v&hQ;v  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~w&P]L\dB  
)%4%Uo_Xm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `aj;FrF  
而不用手动写一个函数对象。 %_rdO(   
vtvF)jlX  
kEH(\3,l  
(vq0Gl  
四. 问题分析 ?onaJ=mT  
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。 i'GBj,:  
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。 #1INOR9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <5 R`E(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4z^ ?3@:K  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z /#&c  
.?L&k|wX-  
五. 问题1:一致性 N$8do?  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| PSOW}Y|q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Htg,^d 5  
'W!N1W@  
struct holder :L~{Q>o  
  { K,uTO7Mk[  
  // F/MzrK\':m  
  template < typename T > s*"Yi~  
T &   operator ()( const T & r) const k<aKT?Ek>  
  { DB1GW,  
  return (T & )r; >/*wlY!E  
} X2X.&^  
} ; {fwA=J9%KS  
|T!^&t  
这样的话assignment也必须相应改动: S,9}p 1  
hxIG0d!o  
template < typename Left, typename Right > gk"0r\Eq  
class assignment "A_,Ga  
  { ZG=B'4W  
Left l; t7A '  
Right r; .~ )[>  
public : wzLR]<6G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I) mP ?  
template < typename T2 > ']nB_x7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } hD~P)@^  
} ; 'dE G\?v9  
l[KFK%?  
同时,holder的operator=也需要改动: 3Uzb]D~u  
<SiD m-=E  
template < typename T > 3|$>2IRq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ( K5w0  
  { F[q:jY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z93HTy9  
} Va^AEuzF  
#[.vfG  
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。 |K},f,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 F-!,U)  
8.Q;o+NU  
return l(rhs) = r; ]Lc:M'V#  
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。 fz%I'+!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k+X=8()k  
|aH;@V  
template < typename Tp > %O 5 k+~9  
class constant_t L nQm2uF  
  { J(BtGGU'  
  const Tp t; @Y/PvS8!  
public : T6s~f$G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F_8nxQ-  
template < typename T > [Z2:3*5r.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /*5t@_0fe  
  { t;P%&:"@M  
  return t; DNsDEU  
} 4"$K66yk@  
} ; @(XX68  
 &Gp~)%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x+j5vzhG)  
下面就可以修改holder的operator=了 W"9?D  
!V~`e9[rl  
template < typename T > al/3$0#U  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {}Y QB'}  
  { SHw%u~[hu  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); sb 3l4(8g  
} hg}Rh  
:e-&,K  
同时也要修改assignment的operator() EleK*l  
<ex,@{n4  
template < typename T2 > 1:-^*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } __U;fH{c  
现在代码看起来就很一致了。 F$ kLft[:  
TGnyN'P|  
六. 问题2:链式操作 s>E u[ uA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 M8Y\1#~  
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。 m5HP56a  
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。 EjsAV F [@  
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。 neQ2k=ao  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct x`'2oz=,F4  
pWo`iM& F  
template < typename T > !!Tk'=t9"3  
struct result_1 (bfHxkR.  
  { Nrl&"IK|J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \0%)eJ  
} ; 8Z;wF  
zx7*Bnu0  
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: V1R=`  
'jp nQcwxx  
template < typename T > 9moenkL  
struct   ref |RqCw7  
  { !:Lb^C;/  
typedef T & reference; >SJ# rZ  
} ; ZoJ:4uo N`  
template < typename T > xwxMVp`|o  
struct   ref < T &> Zmf\A  
  { jKV,i?  
typedef T & reference; ]}Hcb)'j@  
} ; i][7S mN  
xw-x<7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [T', ZLR|  
2-821Sf#h  
template < typename T > E^S[8=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2BOe,giy  
  { c }>:>^  
  return l(t) = r(t); ToIvyeFr  
} }9fH`C/m  
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。 D%cWw0Oq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4cK6B)X  
uAT01ZEm  
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 EzY?=<Y(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7G}vQO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "H>L!v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P8.tl"q  
最后的布局是: l)E \mo 8  
                Add XJnDx 09h  
              /   \ h+|3\>/@9{  
            Divide   5 }*l V  
            /   \ ann!"s_  
          _1     3 rAD5n, M]  
似乎一切都解决了?不。 yG58?5\9  
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。 #V[ ?puE@  
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。 }AG$E}~/  
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: K g&{ ?&  
"Iu[)O%  
template < typename Right > NtMK+y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N)A?*s'v~  
Right & rt) const I ,Q"<? &  
  { .EVy?-   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d -6[\S#  
} xI'<4lo7Z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >%+ "-bY  
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。 ]aq!@rDX  
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。 5gW`;Cdbyc  
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。 yyh L]Uq"=  
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。 8%JxXtWW`  
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? (5{|']G  
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: IjN3 jU  
mnL \c'  
template < class Action > 1Nx.aji  
class picker : public Action vTjgW?9  
  { R|H9AM ~E  
public : <5/r  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h{.KPK\  
  // all the operator overloaded 2}]6~i  
} ; A|tee@H*0  
Mw7!w-1+  
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。 +Tc4+q!  
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: "5e~19  
>]Hz-2b  
template < typename Right > ?*E Y~'I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wXDF7tJh  
  { )eGGA6G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }GsZ)\!$4  
} -h*Yd)  
r9@O`i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gBHev1^y  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 xBU\$ToC  
;OmmXygl  
template < typename T >   struct picker_maker Jl&bWp^3  
  { {f#{NA5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,Ihuo5>/z  
} ; ( gO?-0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > tC\x9&:  
  { zB\g'F/  
typedef picker < T > result; KgVit+4u/  
} ; " e g`3v  
%@$h?HP  
下面总的结构就有了: q#v.-013r  
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。 QRdNi 1&M  
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。 $ZYEH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %0INtq  
至此链式操作完美实现。 MLY19;e  
>1a- }>r  
Vj4 if@Z  
七. 问题3 $/],QD_;"  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !798%T  
p+;Re2Uyg  
template < typename T1, typename T2 > L@S"c (  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +%X_+9bd  
  { 93 x.b]] "  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x@2rfs  
}  ?1r@r  
7GfgW02  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  wxsJB2  
twt Bt L  
template < typename T1, typename T2 > lf0/ 0KH  
struct result_2 \l{*1lQ`  
  { mW1Sd#0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; PTA;a 0A  
} ; n)} J<  
8Nxf2i5  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? q?8MKf[N  
这个差事就留给了holder自己。 =b32E^z,  
    riZFcVsB  
G6JyAC9j  
template < int Order > Q'JEDH\  
class holder; Q6,rY(b6  
template <> ]?-56c,  
class holder < 1 > T =3te|fv  
  { 5h1!E  
public : C-qsyJgZy  
template < typename T > >tr?5iKxc  
  struct result_1 "+_]N9%)  
  { \bQ|O7s  
  typedef T & result; 7;;W{W%  
} ; ro@Zbm;P  
template < typename T1, typename T2 > #i ?@S$  
  struct result_2 N$pwTyk  
  { |C'w] QYm  
  typedef T1 & result; /2>-h-zBjw  
} ; 7zr\AgV9  
template < typename T > U`FybP2R~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W euV+}\b  
  { '`"LX!"ZO  
  return (T & )r; -_uL;9r  
} 2-llT  
template < typename T1, typename T2 > Ms1G&NYP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VT3Zo%Xx  
  { Sx;zvc  
  return (T1 & )r1; c/;t.+g  
} }Bc'(2A;,  
} ; ?#}=!$p  
:m8ED[9b  
template <> ||`w MWq  
class holder < 2 > ><LIOFqsS  
  { Z<jRZH*L  
public : )FWF T:P~  
template < typename T > dadOjl)S)  
  struct result_1 aU^>kRGc  
  { T~"tex]  
  typedef T & result; ;T#t)oV  
} ; k%hD<_:p  
template < typename T1, typename T2 > E|97zc  
  struct result_2 P|h<|Gcp  
  { OOl{  
  typedef T2 & result; ] |u}P2  
} ; "oz @w'rG  
template < typename T > 7;CeQx/W)W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [2i+f <  
  { 7S] h:q%%  
  return (T & )r; nyQ FS  
} 3 %DA{  
template < typename T1, typename T2 > [ R~+p#l+Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O b8[P=  
  { 3;>(W  
  return (T2 & )r2; m*i~Vjxj-m  
} R%#c~NOO  
} ; ?b#?Vz  
7IK<9i4O  
/4_}wi\  
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> >。 *N>Qj-KAM_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =7e8N&-nv  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^]U2Jd  
!-N!8 0  
return l(i, j) = r(i, j); iS=T/<|?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @;rVB  
ykM#EyN  
  return ( int & )i; g,,cV+  
  return ( int & )j;  \W=  
最后执行i = j; GK&yP%Z3  
可见,参数被正确的选择了。 So`xd *C!  
@b>]q$)(}  
5&}icS  
;Ly4Z*!2  
T{)!>)  
八. 中期总结 "*7I~.7U(*  
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: e\yj>tQJg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 UD9h5PgT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $35Oyd3s<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N.64aL|1  
'h81\SKFK9  
>hQR  
+vU.#C_2  
-g@pJ^>:  
hA@X;Mh^w  
九. 简化 @W. `'b-  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 (XW#,=rYk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M2s   
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: qh2.N}lW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ey6K@@%  
  +-*/&|^等 %1=W#jz  
2. 返回引用。 2X*epU_1h  
  =,各种复合赋值等 xDQ$Ui.  
3. 返回固定类型。 2f:'~ P56  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Yt#($}p  
4. 原样返回。 ko5\*!|:lj  
  operator, 8p5'}Lq  
5. 返回解引用的类型。 VqbiZOZ@  
  operator*(单目) D>|:f-Z6Z  
6. 返回地址。 AGv;8'`  
  operator&(单目) .s!:p pwl  
7. 下表访问返回类型。 v,M2|x\r}  
  operator[] t[Q^Xp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +$UfP(XmH  
  operator<<和operator>> 'P~*cr ?A  
4;*V^\',9  
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。 SHGO;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: C$tSsw?A  
':>B %k  
template < typename Left > hCDI;'ls  
struct value_return YLCwo]\+>  
  { a6]!4  
template < typename T > sW]n~kTt'  
  struct result_1 N!m%~},s//  
  { V`H#|8\i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {$EXI]f  
} ; I}q-J~s  
#E ~FF@a  
template < typename T1, typename T2 > m_Rgv.gE^  
  struct result_2 R80R{Ze  
  { y&CUT:M6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9.@(&  
} ; fC-^[Af)  
} ; p;5WLAF  
b9Y pUm7#  
+p[~hM6?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gO/(/e>P  
ko:I.6-K  
下面我们来剥离functor中的operator() va<+)b\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $` oA$E3  
?UxY4m%R;  
return l(t) op r(t) cpy"1=K~M  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <VBw1|)$@  
return op l(t) UP`q6] P  
return op l(t1, t2) $YC~02{  
return l(t) op +/X'QB$R  
return l(t1, t2) op {Q-U=me\  
return l(t)[r(t)] ]S:@=9JB'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H|!s.  
v]J# SlF  
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: Cn55%:  
单目: return f(l(t), r(t)); [x)e6p)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OMZT\$9yT  
双目: return f(l(t)); 4tC_W!?$t  
return f(l(t1, t2)); xC{NIOYn'  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~3%3{a a  
U\ L"\N7  
struct meta_divide HUghl2L.<  
  { l<HRD  
template < typename T1, typename T2 > C:K\-P9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) U<t-LF3  
  { 5_`}$"<~  
  return t1 / t2; Y/^<t'o&  
} n>4S P_[E7  
} ; S?{5DxilO  
ep?0@5D}]  
这个工作可以让宏来做: xHG oCFB  
3dbf!   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ VZ,T`8"  
template < typename T1, typename T2 > \ &8pXkD#A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9,W-KM  
以后可以直接用 % n{W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ${+.1"/[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 zfZDtKq  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) m=9 N^_  
H6I #Xj  
"uCQm '  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 lkm(3y@']A  
3wE8y&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -b$OHFL  
class unary_op : public Rettype Q#N+5<]J)#  
  { 1+jYpYEQW  
    Left l; rTm{-b)r  
public : ["F,|e{y$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  (2li:1j  
r83~o/T@  
template < typename T > /ZDc=>)~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vo$66A  
      { /4?`F} 7)  
      return FuncType::execute(l(t)); ]cr;PRyv  
    } =#tQIhX`  
DSC4  
    template < typename T1, typename T2 > q(7D8xG;F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :/NN =3e  
      { /;4MexgB%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [Mz;:/  
    } {H V,2-z  
} ; RuZ;hnE&  
='0!B]<G  
0vp I#q  
同样还可以申明一个binary_op F4Uk+|]Bu  
3\+p1f4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~N9-an  
class binary_op : public Rettype {9".o,  
  { F 29AjW86  
    Left l; 1%"` =$q%  
Right r; _zh5KP[{  
public : ku?_/-ko]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]e.+u  
md"%S-a_dT  
template < typename T > 5@$4.BGcF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kDq%Y[6Z  
      { 3(+#^aw  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r%pFq1/'!  
    } 6t:c]G'J  
'I]"=O,  
    template < typename T1, typename T2 > ]5f M?:<l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wF8\  
      { j\f$r,4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *]WXM.R8  
    } LFyceFbm  
} ; ^gzNP#A<'o  
s RQh~5kM  
ok[=1gA#h  
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 SAh054/St  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 TEyx((SK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) h)8+4?-4 I  
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。 AJfi,rFPg  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `uVW<z{ l  
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。。。 ;6nZ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b:Kw_Q  
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) b U]N^og^  
下面是修改过的unary_op _|3TC1N$n  
ACO4u<M)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > VtiqAh}4  
class unary_op WG !t!1p  
  { 4oV_b"xz~  
Left l; &hN&nH"PC  
  ZT8J i?_n  
public : Lzx$"R-  
'S7@+kJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \Z20fh2  
F9P0cGDs  
template < typename T > 4>VZk^%b#  
  struct result_1 yVHlT  
  { gvqd 1?0w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v\(m"|4(i  
} ; C'/M/|=Q#  
_SC  
template < typename T1, typename T2 > ?vn 0%e868  
  struct result_2 i `QK'=h[  
  { C2rj]t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /lB0>Us  
} ; F[D0x26 ^  
XYHCggy  
template < typename T1, typename T2 > M |?p3%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lzs(i 2pA  
  { *rcuhw"^b#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _~ZQ b  
} *C@[5#CA2z  
iW1ih Q X  
template < typename T > !Vr45l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I49l2>  
  { {L4>2rF  
  return OpClass::execute(lt(t)); t9n   
} K= Z]#bm  
0*Km}?;0-  
} ; `bZU&A(`Be  
M=[q+A  
s i "`  
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 ]Uu(OI<)  
好啦,现在才真正完美了。 fE%[j?[  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0uIV6LI  
2r}uE\GN  
template < typename Right > i\Pr3 7 "  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2Cd --W+=  
  { 6"Lsui??  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?FV7|)f  
} dD^_^'i  
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。 j&[.2PW\  
u1) TG "+0  
W]D`f8r9  
{nPkb5xbW  
u@bOEcxK  
十. bind =F %wlzF:  
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。 YKe0:cWc  
先来分析一下一段例子 85|95P.<  
+# RlX3P  
cl8_rt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3W-NS~y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P10p<@?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 E]H   
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。 tC?A so  
我们来写个简单的。 qBBYckS.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }^pQbFku  
对于函数对象类的版本: n-y^ 7'v  
iijd $Tv  
template < typename Func > yxCM l.  
struct functor_trait n4vXm  
  { 3j+=3n,  
typedef typename Func::result_type result_type; y4/>Ol]  
} ; N8 kb-2  
对于无参数函数的版本: )_9e@ ~,  
v$)@AE  
template < typename Ret > /=muj9|+s  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D]pK=247  
  { y '_V/w s  
typedef Ret result_type;  hmBnV  
} ; \za5:?[xB  
对于单参数函数的版本: ?Rt 1CDu  
x0u?*5-t  
template < typename Ret, typename V1 > of+phMev  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &ppE|[{  
  { 7O8V1Tt  
typedef Ret result_type; /OhaERv  
} ; ]Z.<c$  
对于双参数函数的版本: 84p[N8  
$kkp*3{ot  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |D;"D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ZSF=  
  { hy$MV3LP  
typedef Ret result_type; "[Qb'9/Jc  
} ; .7pGx*WH^Y  
等等。。。 (>rS _#^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wR Xn9  
t<!+b@l5  
template < typename Func > 5W[3_P+  
struct func_return IqhICC1V-  
  { 7 >PF~=  
template < typename T > :]B% >*;}  
  struct result_1 P"R97#C  
  { Y!Uu173  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P Pwxk;  
} ; +  ZR(  
^MW\t4pZ  
template < typename T1, typename T2 > ,bZ"8Z"lss  
  struct result_2 +Cn yK(V  
  { |D;_:x9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9N~8s6Ob  
} ; $6:XsrV\a  
} ; wJ80};!  
WFU?o[k-O  
6keP':bt  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 z:Xj_ `p  
N,j>;x3xT  
template < typename Func, typename aPicker > s{(ehP.Dd  
class binder_1 -1jjB1  
  { c }<*~w;  
Func fn; hmK8j l<6  
aPicker pk; j+_S$T8w  
public : n0rerI[R  
S2J#b"Y  
template < typename T > CrnB{Z4L  
  struct result_1 G$;>ueM  
  { QD$}-D[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; P]pmt1a  
} ; O" % Hprx  
E$]a?uA:  
template < typename T1, typename T2 > m >]>$=%  
  struct result_2 eaV3) uP  
  { cT/3yf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V/aQ*V{  
} ; H|PrsGW  
y#b;uDY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xGKfej9  
b%Wd<N2  
template < typename T > jA4PDHf+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w) =eMdj\o  
  { KK:N [x  
  return fn(pk(t)); u$W Bc\ j  
} CnabD{uTf  
template < typename T1, typename T2 > y._'K+nl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 90Xt_$_}s  
  { CdX`PQ  
  return fn(pk(t1, t2)); B }6Kd  
} ~_ *H)|  
} ; 9aTL22U?  
%lXbCE:[  
7< ^'DO s  
一目了然不是么? n`P`yb\f$  
最后实现bind y7CWBTH0>  
5B}3GBA  
( FM4 ^#6  
template < typename Func, typename aPicker > @q,)fBZq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hZ!oRWIU%G  
  { @(Z( /P;:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M[A-1]'  
} Oc7 >S.1  
[!^cd%l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ows^W8-w  
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。 6H0W`S0a  
gzor%)C  
十一. phoenix ppEJs  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S,lxM,DL&  
doLkrEm&  
for_each(v.begin(), v.end(), Y mq3ty]Pe  
( S2ark,sp6  
do_ Zotz?j VVr  
[ uii7b 7[w  
  cout << _1 <<   " , " YZ0en1ly  
] >&BrCu[u  
.while_( -- _1), !~kEtC  
cout << var( " \n " ) ?RDO] I>  
) Ru:n~77{  
); KL "Y!PN:  
3Q",9(D  
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:  for {  
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 Po> e kz_E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 o"RJ.w:dn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T$u~E1  
7k `_#  
dPHw3^J0j  
template < typename Cond, typename Actor > <_t5:3HL  
class do_while 9GThyY  
  { 0Su_#".-*  
Cond cd; N3Z iGD  
Actor act; [6_"^jgH  
public : N?$7 Z v[G  
template < typename T > M2dmG<  
  struct result_1 c )03Ms4 D  
  { _D-5}a"  
  typedef int result_type; 3g;T?E  
} ; YX_vv!-]  
A]j}'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u)7*Rj^  
Hr6wgYPi  
template < typename T > H"O$&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '|&,E#`  
  { 8hZwQ[hr  
  do q8/ihA6:  
    { ms7SoY bSu  
  act(t); l2(.>-#  
  } $Buf#8)F*  
  while (cd(t)); %bXsGPB  
  return   0 ; ;|6FdU  
} 2hy NVG&$  
} ; sYW[O"oNi  
}C_|gd  
b"t")U==  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \BUqDd!  
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。 R>*g\}9Zh3  
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。 & N;pH  
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。 V/+Jc( N  
下面就是产生这个functor的类: kQ~ %=pn  
rCE;'? Y  
*qG$19b  
template < typename Actor > -?5$ PH  
class do_while_actor Q<yAT(w  
  { @89I#t6A.  
Actor act; !y%+GwoW  
public : :c=v}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kxh 5}eB  
/~*Cp9F"]  
template < typename Cond > /1[gn8V691  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0V3gKd7  
} ; EI\v  
 g#qNHR  
P_}/#N{C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <raG07{!*  
最后,是那个do_ V!xwb:J  
;R!*I%  
Ft) lp>3gv  
class do_while_invoker 0 I @$ 0Gg  
  { ]26mB  
public : JpmB;aL#%  
template < typename Actor > ]n5"Z,K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]^ #`j  
  { zP&q7 t;>  
  return do_while_actor < Actor > (act); G'9{a'  
} JOHR mfqR  
} do_; +0"x|$f~  
KmL$M  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 87<9V.s 2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 # k9 <  
最后来说说怎么处理break和continue +#s;yc#=2  
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。 f;wc{qy  
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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