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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8VbHZ9Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L/2{}l>D  
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, 5H (CP  
dKs^Dq  
C$9+p@G6  
,QDS_u$xi&  
  class filler r-27AJu  
  { LaI(  
public : Y<~N x~w{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X6+2~'*t  
} ; I%.96V  
(8M^|z}q  
8Iz-YG~%3  
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: f s8nYgv|Q  
c6IFt4)g  
h5+qP"n!?q  
!1i(6?~#4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9}~WwmC|x  
c$X0C&m  
BXNt@%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (&n4^tJ+_  
ls5s}X  
L0v& m  
\,:3bY_d  
二. 战前分析 ^%)H;  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 r?{$k3Vl  
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 3Uzb]D~u  
4)'8fi  
Dj=OUo[[d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2h<{~;  
  /* --------------------------------------------- */ .rfufx9Sw  
vector < int *> vp( 10 ); WM& k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); HK@LA3  
/* --------------------------------------------- */ -7 GF2 @  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); RR2Q  
/* --------------------------------------------- */ k=t\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5F@7A2ZR  
  /* --------------------------------------------- */ )XB31^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d3A= (/>D  
/* --------------------------------------------- */ cR; zNS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |K},f,  
l?>sLKo9  
/u9Md3q*'  
v3b[08 F  
看了之后,我们可以思考一些问题: )Fc` rY  
1._1, _2是什么? ]Lc:M'V#  
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。 l2v4SvbX  
2._1 = 1是在做什么? mL\j^q,Y  
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。 adHZX  
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。 OBGA~E;%  
3t  
E,6(/`0H*  
三. 动工 >Ab>"!/'K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Yg 8AMi  
2ckAJcpEb/  
d/Q}I[J.u  
J(BtGGU'  
template < typename T > 19 h7 M  
class assignment A>;Q<8rh  
  { *?/9lAm  
T value; ^i3~i?\,P  
public : K".\QF,:  
assignment( const T & v) : value(v) {} _dCsYI%  
template < typename T2 > n@pm5f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `v*UY  
} ; y`"b%P)+T  
m'Jk!eo  
C$X )I~M  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +\SNaq~&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment I }AO_rtb  
;#np~gL  
zd) 2@jX=  
't2dP,u<-  
  class holder \3P.GS{l  
  { k+xj 2)d7  
public : O'5d6m  
template < typename T > "=l<%em  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P;%4Imq3  
  { 7aH E:Dnwp  
  return assignment < T > (t); d4"KM+EP?  
} 3kxI'0&T  
} ; D]+0X8@kH7  
s : c  
>|<8QomD  
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: s>E u[ uA  
P0m;AqS#R  
  static holder _1; ]h0Fv-[A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b6Jv|1w'  
PP+{zy9Sb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #u8|cs!  
而不用手动写一个函数对象。 &KfRZ`9H  
#J AU5d  
Ndj9B|s_  
7g(,$5  
四. 问题分析 pg3B^  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ?!H <V@a  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 \tc`Aj%K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A1xY8?#?~c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )A]E:]2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8Z;wF  
h.Cr;w,2R  
五. 问题1:一致性 0{ov LzW  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {7^7)^@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q2VQS1R`8  
'jp nQcwxx  
struct holder OtuOT=%  
  { H-%)r&"vn  
  // ?}*A/-Hx0U  
  template < typename T > 'T54k  
T &   operator ()( const T & r) const VFN\ Ryd  
  { `r"euO r\  
  return (T & )r; @";z?xj  
} uHdrHP  
} ; 4;;F(yk8  
{;4AdZk  
这样的话assignment也必须相应改动: ^FSUK  
]JQk,<l5E  
template < typename Left, typename Right > Zf<M14iM  
class assignment wAE ,mw  
  { y6KI.LWR9  
Left l; tN|sHgs  
Right r; \m!swYy  
public : 9F~U% >GX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EZkg0FhkZ  
template < typename T2 > zn5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x1)G!i  
} ; O`e0r%SJ  
DJ"O`qNV3  
同时,holder的operator=也需要改动: A3%s5`vNvH  
>'#G$f  
template < typename T > 3=9yR* *  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const aK'`yuN  
  { jyF0asb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (;=:QjaoZ  
} X&._<2  
LP bZ.  
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。 gvYib`#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {t: ZMUV  
C)> ])'S  
return l(rhs) = r; _5Q?]-M  
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。 jnFCt CB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B\&;eZY'G  
~:ddTv?F  
template < typename Tp > 8:,E=swe  
class constant_t -A}*Aa'\  
  { 8XwAKN:f  
  const Tp t; uV<I!jyI  
public : 2U,O e9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} G.K3'^_  
template < typename T > <Gzy*1 Q&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const U6qv8*~  
  { @L|X('i  
  return t; k))*Sg  
} 'j=7'aX>K  
} ; TDg#O!DUF  
}~dXz?{p8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ' >[KVvm  
下面就可以修改holder的operator=了 h d1H  
yvo~'k#c  
template < typename T > '01H8er  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |i-Qfpn  
  { xKKL4ws  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); D3yG@lIP3  
} ~1YL  
*&B1(&{:V  
同时也要修改assignment的operator() @YmD 79  
ann!"s_  
template < typename T2 > y'4H8M2?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Iw~3y{\  
现在代码看起来就很一致了。 Y?hC/ 6$7  
p2|c8n==  
六. 问题2:链式操作 ?}%Gr,tj2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 DG1  >T  
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。 Xg.'<.!g0  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /E(H`;DG  
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。 2XrPgq'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "Iu[)O%  
$DC*&hqpt  
template < typename T > BM{GSX  
struct result_1 ")7,ZN;  
  { L f[>U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sChMIbq!Av  
} ; 94r8DkI  
.EVy?-   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 7\ d{F)7E  
6\4n y0  
template < typename T > 9}kN9u  
struct   ref BR\% aU$u  
  { hNUAwTH6  
typedef T & reference; ^[XxE Lx  
} ; 5gW`;Cdbyc  
template < typename T > hb9X<N+p  
struct   ref < T &> u8 14ZN}  
  { %*P59%  
typedef T & reference; o#E 3{zM  
} ; mnL \c'  
\Q{@AC<?i  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qEKTSet?  
HyXw^ +tsj  
template < typename T > "!XeK|Wi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _Jj/"?  
  { qie7iE`o  
  return l(t) = r(t); YE&"IH]lF  
} La? q>  
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。 c;e-[F7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ld? tVi  
|x["fWK  
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 =<(:5ive  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8):I< }s#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vJ>A >R CB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "^gZh3  
最后的布局是: !zL 1XW)q  
                Add bv0B  
              /   \ -@i)2J_WP  
            Divide   5 6BVV2j)zl:  
            /   \ k(o[T),_%0  
          _1     3 +Uq9C-Iu  
似乎一切都解决了?不。 \(.&E`r  
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。 Y5=~>*e  
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}A1)  
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: @B ~! [l  
+GI[ Kq  
template < typename Right > pOD|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nWN~G  
Right & rt) const V4qHaG  
  { b$[_(QUw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (.P;VH9R\  
} Dqe)8 r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?LgR8/Io@5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 l9 )iLOj  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 j>eL&.d  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ~j 3B'  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Yqmx]7Y4  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? KSVIX!EsX  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: .=rv,PWjZ  
j2lo~J)  
template < class Action > >h<eEv/  
class picker : public Action gB&]kHLO  
  { 2*n2!7jZ*  
public : k@5#^G  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mc|T}B  
  // all the operator overloaded KoiU\r  
} ; PqPLy  
"%urT/F v&  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 %H>vMR-,~  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: |`s}PcV  
66D<Up'K  
template < typename Right > wc)[r~On(5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *x`z5_yfO  
  { FFbMG:>:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); < .$<d  
} dJ?VN!B0  
Y+iC/pd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G#5Cyu<r!  
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。 @iUzRsl  
3`TC*  
template < typename T >   struct picker_maker vQ+}rHf`[  
  { 3k;U#H  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  vi4 1`  
} ; )&+_T+\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o}v # Df  
  { #"ayq,GC<  
typedef picker < T > result; |/arxb&  
} ; aen(Mcd3bg  
% %c0UaV  
下面总的结构就有了: ,M7sOp6}  
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。 f Otrn  
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。 fj0+a0h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 i0-!!  
至此链式操作完美实现。 j6Jz  
rRcfZZ~` M  
y;0.P?Il"  
七. 问题3 H; TmG<S  
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。 l4U& CA y  
$2]1 3j  
template < typename T1, typename T2 > MGc=TQ.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @EfCNOy  
  { Rt7}e09HV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *Vfas|3hZI  
} z$ysp!  
KyXgw  
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: @E O #Ms  
1a_;[.s  
template < typename T1, typename T2 > |GK [I  
struct result_2 ^ eM=h  
  { 1GOa'bxm  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lx$Y-Tb^F  
} ; \^Y#"zXo1  
Ep5lm zg  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? l]WV?^*  
这个差事就留给了holder自己。 -B4uK  
    C$*`c6R  
[7<X&Q  
template < int Order > ]~?k%Mpw  
class holder; wrqdQ} @(  
template <> &@dMk4BH<  
class holder < 1 > ~pzaX8!  
  { W:(:hT6`j9  
public : C^n L{ZP,  
template < typename T > v^@L?{" }8  
  struct result_1 ^l$(-#'y  
  { Y D.3FTNGC  
  typedef T & result; [ R~+p#l+Q  
} ; h4?+/jk7  
template < typename T1, typename T2 > 3;>(W  
  struct result_2 m*i~Vjxj-m  
  { R%#c~NOO  
  typedef T1 & result; =v:_N.Fh-c  
} ; 07(E/A]  
template < typename T > DIk$9$"<x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X'k w5P!sq  
  { ]2h[.qa  
  return (T & )r; Hkg@M?(  
} n:wn(BC3  
template < typename T1, typename T2 > #H!~:Xu   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l06 q1M 3  
  { ` t6lnO  
  return (T1 & )r1; Efp=z=E  
} 1/cb;:h>  
} ; Q~xR'G[N  
1'aS2vB9  
template <> xR_]^Get  
class holder < 2 > >E]*5jqU  
  { ]m4LY.SQ  
public : *r-Bt1  
template < typename T > } \823 U %  
  struct result_1 +B8Ut{l  
  { vnN_csJ#^  
  typedef T & result; Bs##3{ylu  
} ; $35Oyd3s<  
template < typename T1, typename T2 > e. [+xOu`  
  struct result_2 aNq Vs|H  
  { RLKO0 #  
  typedef T2 & result; ]6:5<NW  
} ; >p<( CVX[  
template < typename T > SN]/~>/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Gi<f/xQk>  
  { Qb(CH  
  return (T & )r; 9txZ6/  
} ED?s[K  
template < typename T1, typename T2 > sm_:M| [D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U!e4_JBR'  
  { I[4E?  
  return (T2 & )r2; y:,{U*49  
} :lE7v~!Z  
} ; &1Y+ q]  
\]9;c6(  
#5H@/o8!s=  
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> >。 iEU(1?m2-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Q1jyetk~I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %kcg#p+tE  
;zCHEz  
return l(i, j) = r(i, j); TuF:m"4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B "qG-ci  
JfVay I=  
  return ( int & )i; <;XJ::d  
  return ( int & )j; ] !A;-m  
最后执行i = j; K[ \z'9Q  
可见,参数被正确的选择了。 hV,3xrm?P  
*jJ62-o  
,h>w%  
kEXcEF_9P  
p0tv@8C>  
八. 中期总结 v4v+;[a%  
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: \;?\@vo<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mi-\PD>X  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G` 8j ^H,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !e7vc[N  
w1}[lq@  
)F~_KD)7jJ  
a>kD G <.A  
i]YQq!B  
n-=\n6"P  
九. 简化 $bo^UYZ6  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ^s?wnEo;j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >u4e:/5]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: l~=iUZW<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :rj78_e9  
  +-*/&|^等 7'8O*EoB'  
2. 返回引用。 x:bYd\ EJ[  
  =,各种复合赋值等 <VBw1|)$@  
3. 返回固定类型。 :1{j&$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "/ "qg  
4. 原样返回。 ;CvGIp&y  
  operator, ~H$XSNPi  
5. 返回解引用的类型。 ex=~l O  
  operator*(单目) =aekY;/  
6. 返回地址。 [_0g^(`  
  operator&(单目) j~{2fd<>  
7. 下表访问返回类型。 [D,:=p`  
  operator[] N0piL6Js  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Stc\P]%d  
  operator<<和operator>> - VE#:&  
q1gf9` 0  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 G !~BA*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9=o b:  
N\fT6#5B  
template < typename Left > nZT@d;]U9  
struct value_return "a g_   
  { ' EDi6  
template < typename T > Jt)~h,68  
  struct result_1 5_`}$"<~  
  { em]K7B=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \fhT#/0N  
} ; toWmm(7v  
ZX0c_Mk=  
template < typename T1, typename T2 > j{^(TE  
  struct result_2 s/^k;qw  
  { VZ,T`8"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &8pXkD#A  
} ; 9,W-KM  
} ; % n{W  
${+.1"/[  
! lF^~x  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :qbG%_PJ  
VMWg:=~$  
下面我们来剥离functor中的operator() J4vKfxEg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !BX62j\?  
f+920/>!Z  
return l(t) op r(t) R\}YD*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _y9P]@Q7%  
return op l(t) 1FJ[_ l  
return op l(t1, t2) |FFC8R%@]u  
return l(t) op 6ZR0_v;TD  
return l(t1, t2) op *I67SBt  
return l(t)[r(t)] Ig<p(G.;}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] E8i:ER $$7  
NM@An2  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: T]W -g  
单目: return f(l(t), r(t)); 8x" d/D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); MT`gr  
双目: return f(l(t)); @r?`:&m0  
return f(l(t1, t2)); _Pkh`}W:  
下面就是f的实现,以operator/为例 p5l$On  
?a%i|Z7!  
struct meta_divide RV` j>1  
  { =M 5M;  
template < typename T1, typename T2 > KV_Ga8hs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f 99PwE(=  
  { <<6w9wNon  
  return t1 / t2; J7GsNFL  
} fYy.>m+P1  
} ; ^0Q*o1W  
yxN!*~BvL  
这个工作可以让宏来做: )0mDN.  
JNaW> X$K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e_], O_ Z  
template < typename T1, typename T2 > \ .@Uz/j?>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [MS.5+1Y  
以后可以直接用 !j9i=YDb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .Qt3!ek  
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 gN(hv.nQ  
(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。。。) 1RbYPX  
$0}bi:7  
rbPs~C-[  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 'cN#rHPB6  
}yw;L(3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9/Dt:R3QU  
class unary_op : public Rettype N| Pm|w*?  
  { Ra5'x)m36)  
    Left l; ^gzNP#A<'o  
public : "PaGDhS  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fR4l4 GU?)  
M7R&J'SAY  
template < typename T > t3$gwO$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JF%=Bc$C  
      { io7U[#  
      return FuncType::execute(l(t)); C-u/{CP  
    } K<6x4ha  
':D&c  
    template < typename T1, typename T2 > lmKq xs4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L5 9oh  
      { |ozoc"'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6;frIl;  
    } b0Ov+ )7#  
} ; $af}+:'  
-!,]Y10  
jHlOP,kc  
同样还可以申明一个binary_op Lzx$"R-  
'S7@+kJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \Z20fh2  
class binary_op : public Rettype G.nftp(*}  
  { 5w)^~#  '  
    Left l; 9jGuelwN  
Right r; n/oipiYx  
public : J xm9@,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 07Q[L'}y@  
FJ~_0E#L  
template < typename T > yI.H4Dl<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s9kLB.  
      { U?fN3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H r^15  
    } )_*a7N!  
nX\]i~  
    template < typename T1, typename T2 > @gSFvb bc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }u_EXP8M  
      { I.+)sB?5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ClMtl59  
    } *C@[5#CA2z  
} ; iW1ih Q X  
8;g.3Qv  
0tCOb9  
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 .(7C)P{ .0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x56 F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e9@fQ  
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。 j%Z{.>mJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !N8)C@=  
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。。。 #VdI{IbW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M=[q+A  
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) s i "`  
下面是修改过的unary_op ]Uu(OI<)  
fE%[j?[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m>+,^`0  
class unary_op f'6qJk%J  
  { s>@#9psm  
Left l; iCnUnR{  
  T dP{{&'9  
public : 3H'nRK},  
rw8J:?0x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nN=:#4 >Y  
 pO/SV6N  
template < typename T > vbA7I<;  
  struct result_1 `}9 1S  
  { Qw<kX*fxrI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Krr?`n  
} ; K\KO5A  
N=Uc=I7C  
template < typename T1, typename T2 > @ojg`!,  
  struct result_2 h76NR  
  { \'??  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Jn<e"  
} ; LPapD@Z  
t}XB|h  
template < typename T1, typename T2 > otz_nF;E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 762o~vY6$  
  { yxCM l.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n4vXm  
} (Gi+7GMV'  
g\qL}:  
template < typename T > n=G>y7b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BK(pJNBh  
  { sm2p$3v  
  return OpClass::execute(lt(t)); D]pK=247  
} s-GleX<  
b#p~F}qT  
} ; S:p.W=TAB  
q: Bt]2x  
//X e*0  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug E+m]aYu"  
好啦,现在才真正完美了。 9B+ zJ Vte  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ej+]^t$\  
h\=p=M  
template < typename Right > h/1nm U]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hsHVX[<5`  
  { D%jD 8p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hi {2h04  
} }_a +X  
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。 Q(=Vk~v  
8K@"B  
~'^!udF-  
l&6U|q`  
^_*jp[!`b$  
十. bind SRt$4EL21  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 V@#*``M,3  
先来分析一下一段例子 *R_'$+  
>9o,S3  
z"6ZDC6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (#j2P0B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Gut J_2f^9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {?EEIfg  
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。 VY+(,\ )U  
我们来写个简单的。 \3H<z@;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (30<oE{  
对于函数对象类的版本: t$]&,ucW#  
i{ t TUA  
template < typename Func > qJ{r!NJJ 8  
struct functor_trait _HWHQF7  
  { HA^jk%53  
typedef typename Func::result_type result_type; U^M@um M  
} ; E8T"{ R80  
对于无参数函数的版本: !j!Z%]7  
e9~cBG|  
template < typename Ret > ~K5Cr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n_""M:XH  
  { !lQ#sL`  
typedef Ret result_type; Z?~gQ $  
} ; `e'G.@  
对于单参数函数的版本: hmK8j l<6  
j+_S$T8w  
template < typename Ret, typename V1 > \6`v.B&v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .9T.3yQ  
  { Z:# .;wA  
typedef Ret result_type; M&uzOK+  
} ; GXOFk7>  
对于双参数函数的版本: ps"/}u l  
to99 _2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {l0,T0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /]ku$.mr\  
  { //\ds71h  
typedef Ret result_type; y#]}5gJ  
} ; r?64!VS;  
等等。。。 Xtci0eS#V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )^t!|*1LA  
)8pc f`h{  
template < typename Func > uk`T+@K  
struct func_return zc6H o  
  { !"g=&Uy&  
template < typename T > VDB$"T9#  
  struct result_1 a`7%A H)  
  { OOCQsoN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ixOEdQ  
} ; Y3-]+y%l  
84iJ[Fq{  
template < typename T1, typename T2 > Z:I*y7V-  
  struct result_2 0Vf)Rw1%I  
  { B }6Kd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~_ *H)|  
} ; 9aTL22U?  
} ; %lXbCE:[  
F|ETug n  
Jzk!K@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y{,2X~ 7  
?V#Gx>\  
template < typename Func, typename aPicker > 'eqiYY|  
class binder_1 i4hJE  
  { n4^*h4J7  
Func fn; /wr6\53J  
aPicker pk; aQ&uC )w  
public : `koOp  
pp(H PKs=}  
template < typename T > Oz :D.V 3~  
  struct result_1 <\h*Zy  
  { 1+R:3(AC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GA.BI"l  
} ; SV&kWbS  
!d\t:0;  
template < typename T1, typename T2 > ,,S9$@R  
  struct result_2 K6E}";;  
  { !]yQ1@)*'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "cwR^DoD&  
} ; f:xUPH?+  
[1NaH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i#k-)N _$  
H\ 3M  
template < typename T > 1:_=g#WH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5!~!j "q  
  { S0F@#mSQ?  
  return fn(pk(t)); fVYiwE=F  
} +Z ><  
template < typename T1, typename T2 > Gi*<~`Gr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P2On k l  
  { kg:l:C)Tq  
  return fn(pk(t1, t2)); Te+^J8  
} H- 185]7  
} ; 5lO^;.cS,  
%8 qSv%_  
q'.;W@m  
一目了然不是么? ( ]OFS;%  
最后实现bind f7Zf}1|  
"MTWjW*6  
Lj iI+NJ  
template < typename Func, typename aPicker > .?f:Nb.O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ee8--  
  { }S,-uggz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7ZQ'h3K  
} c -w0  
2\5cjdy  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n? ]f@OR  
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。 !Vb,zQ  
3EmcYC  
十一. phoenix D{R/#vM jk  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @m?{80;uQ  
A';n6ne%i  
for_each(v.begin(), v.end(), ' X}7]y  
( @LcT-3u  
do_ i *B:El1  
[ WKxm9y V  
  cout << _1 <<   " , " ` VwN!B:  
] Ae6("Oid  
.while_( -- _1), QhCY}Q?X  
cout << var( " \n " ) _-/x;C  
) r sLc&2F  
); W<Z$YWr  
@HvScg*Y  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: d5:tSO  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor K@6`-|I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 dnwdFsf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O4E(R?wd  
OTE<x"=h  
~5ubh2{  
template < typename Cond, typename Actor > ?gN9kd)  
class do_while R4SxFp  
  { _jmkl B  
Cond cd; /~*Cp9F"]  
Actor act; g ?V&mu  
public : Y9tV%  
template < typename T > XCm\z9F  
  struct result_1 H*rx{F?  
  { pqeL%="p;  
  typedef int result_type; Pcdf$a"`  
} ; LE K/mCL  
5z~\5x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \yG`Sfu2  
wyzOcx>M  
template < typename T > |!Fk2Je,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &n|*uLn  
  { -;>#3 O-  
  do \vVSh  
    { um[!|g/  
  act(t); rrcwtLNbu  
  } {i>Jfl]G}  
  while (cd(t)); IA2GUnUhu  
  return   0 ; U` hfvTi  
} 8R}K?+]  
} ;  w;+ br  
AW/wI6[T  
/$:U$JVb?l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .T$D^?G!D  
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。 13a(FG  
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。 [4XC #OgA  
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。 @KA1"Wb_  
下面就是产生这个functor的类: sa9fK Z'q  
O:^'x*}  
j#VIHCzlr  
template < typename Actor > wbi3lH:;  
class do_while_actor U^rm: *f  
  { e\9g->DUs  
Actor act; _!!}'fMC  
public :  M6Pw /S!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ] H&c'  
C(o.Cy6  
template < typename Cond > ru{f]|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; mM5|K@0|  
} ; nJT4w|Yx  
JUQg 'D  
K%gP5>y*9>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rY,PSK/j  
最后,是那个do_ 7Ms90oE/c  
2]2H++  
c@(1:,R  
class do_while_invoker hH`Jb7 7L  
  { @o#+5P  
public : $"8d:N?I[  
template < typename Actor > kXwi{P3D$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %LQ/q 3?_  
  { .GCR!V  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?4G(N=/&  
} JMlV@t7y<  
} do_; 1,`H:%z%  
\A<v=VM|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? k)":v3 ^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }1U*A#aN7K  
最后来说说怎么处理break和continue }fA;7GW+9  
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。 ?z=\Ye5x  
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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