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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;XUiV$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 TmH'_t.*T~  
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, @_:Jm tH<  
!%8|R]d  
+?&|p0  
pz uR H1[  
  class filler @ +iO0?f  
  { v +$3Z5  
public : 8D)I~0\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 62YT)/i3  
} ; q-k~L\Ys  
rzk]{W  
udld[f.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: px7<;(I  
4fuK pLA  
7UVhyrl  
Iz^lED  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &a/F"?9jL  
9hNHcl.  
D on8xk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U"0Ts!CABA  
s\Zp/-Q  
:)PAj  
D=!e6E<>@  
二. 战前分析 jdEqa$CXG  
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。 _7k6hVQ  
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 0Na/3cz|zg  
3lW7auH4Y{  
Q+r8qnL'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jf|5}5kSlf  
  /* --------------------------------------------- */ r/G6O  
vector < int *> vp( 10 ); qR X:e o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); KcW]"K>p!  
/* --------------------------------------------- */ r6x"D3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Gs0x;91  
/* --------------------------------------------- */ 'IykIf  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q| EE em  
  /* --------------------------------------------- */ '9w.~@7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ophQdJM  
/* --------------------------------------------- */ gPA), NrN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rNl` w.  
83|7#L  
p1mY@  
@ff83Bg  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6q8b>LG|  
1._1, _2是什么? \_#Z~I{  
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。 'TdO6-X  
2._1 = 1是在做什么? fN h0?/3)  
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。 _$f XK  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Wu\szI"  
j/h>G,>T=  
z4UJo!{S  
三. 动工 'u)zQAaw.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ar!`8"  
}ag -J."5M  
"j]85  
QE b ^'y  
template < typename T > J8>8@m6  
class assignment HK/T`p#  
  { ^Hplrwj}  
T value; R{X@@t9@  
public : u*:;O\6l  
assignment( const T & v) : value(v) {} FVw4BUOmi  
template < typename T2 > :v(fgS2\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =Ll:Ba Q  
} ; ]a ,H!0i  
;t_'87h$y  
vnrP;T=^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 );~JyoDo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gTby%6- \|  
S.Z2gFE&tu  
jH4'jB  
jJ B+UF=  
  class holder = MP?aH [  
  { T*'?;u  
public : %~$P.Zh  
template < typename T > >3J?O96|f  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >w}5\ 4j  
  { GmJ4AYEP  
  return assignment < T > (t); $!Pm*s  
} }CoR$K   
} ; ,Zs"r}G^  
Z_tK3kQa@&  
^kElb;d  
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: YgFmJ.1  
\]a@ NBv  
  static holder _1; bV~z}V&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;rK= jz^Q  
UF$JVb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z WVN(U  
而不用手动写一个函数对象。 kg@Okz N%  
a#_=c>h;  
4)zHkN+  
GIyb0XjTw  
四. 问题分析 "B^c  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {imz1g;  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 H fg2]N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HF\|mL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K< ;I*cAX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 B_u1FWc  
d8o<Q 9   
五. 问题1:一致性 qMj'%5/  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Ew9\Y R}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <EHgPlQn  
P m Zb!|  
struct holder X,Q'Xe /  
  { 1_aUU,|.  
  // ("+J*u*kq_  
  template < typename T > 8^8fUN4<=  
T &   operator ()( const T & r) const (H/2{##  
  { J2ryYdo>  
  return (T & )r; ROv(O;.Ty  
} +li<y`aw0  
} ; vs`"BQYf  
t\/i9CBn  
这样的话assignment也必须相应改动: f2abee  
{&bjjM  
template < typename Left, typename Right > V2&O]bR  
class assignment zK5/0zMZ  
  { A5A4*.C  
Left l; +;ILj<!Z7  
Right r; C1V@\mRi  
public : _(R1En1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p#yq'kY  
template < typename T2 > L93PDp4v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "Q>gQKgL  
} ; LxcC5/@\~(  
VD,p<u{r  
同时,holder的operator=也需要改动: PGE|){ <  
#2XX[d%  
template < typename T > _~=qByD   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !(-lY(x  
  { gYtv`O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *j9hjq0j  
} Hw(_l,Xf  
"k0bj>  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 =FB[<%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l[_ y|W5  
m#^ua^JV  
return l(rhs) = r; f<$>?o&y  
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。 5vfzSJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !sJ*0  
;g:!WXd  
template < typename Tp > Q"@x,8xW  
class constant_t _ yu d  
  { sghQ!ux  
  const Tp t; 3\!DsPgW  
public : C'_^DPzj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V\!6K  
template < typename T > 323zR*\m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const cg]\R1Gm  
  { n.323tNY  
  return t; " 0:&x n8L  
} ;aY.CgX  
} ; MPtn$@  
doERBg`Jh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MHm=X8eg  
下面就可以修改holder的operator=了 x$6` k  
~$bkWb*RJ  
template < typename T > 0# )I :5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r}9a3 1i  
  { /CE]7m,7~K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vq.~8c1  
} ;?*`WB  
lU}y%J@  
同时也要修改assignment的operator() QO-R>  
>R9_ ;  
template < typename T2 > Zs(I]^w;d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6r x%>\UkS  
现在代码看起来就很一致了。 `2B,+ytW8  
QXQ'QEG  
六. 问题2:链式操作 e1EFZ,EcaO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 kPt] [1jo  
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。 y,i ~w |4  
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。 5 aT>8@$Z^  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 o `]o(OP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZSBa+3;z  
x=/`W^t2  
template < typename T > l\?HeVk^  
struct result_1 e13{G @  
  { Zgw;AY.R>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7eM:YqT/#  
} ; sy ]k  
u(Y! _  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 0L ^WTq  
&yQilyU{V  
template < typename T > pZYcCc>6&  
struct   ref &sbKN[xM  
  { (eG9b pqr  
typedef T & reference; t7t?xk!2  
} ; ~)Z MGx  
template < typename T > 'T '&OA  
struct   ref < T &> iEA$`LhO\A  
  { )YKnFSm  
typedef T & reference;  Xf4   
} ; #dvH0LX?  
o|tq&&! <  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qHGwD20 ~  
eplz5%<  
template < typename T > 'V*ixK8R0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z vM=k-Ec  
  { 015 ;'V#we  
  return l(t) = r(t); dTE(+M- Gr  
} \o&\r)FX  
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。 c7E|GZ2Hc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z ?3G`  
P  -O& X  
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 W -pN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C\Y%FTS:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 h~!KNF*XW  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \z~wm&  
最后的布局是: @1`!}.Tk  
                Add o~aK[   
              /   \ ZQ%4]=w  
            Divide   5 oCCTRLb02  
            /   \ #|ppW fZQ  
          _1     3 <l:c O$ m  
似乎一切都解决了?不。 (O&R-5m  
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。 s>RtCw3,  
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。 ]uikE2nn  
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: jHU5>Gt-}  
ja<!_^h=At  
template < typename Right > 5i<E AKL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p#]D-?CM)  
Right & rt) const E`"<t:RzF  
  { c}QWa"\2n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lBYc(cr  
} hS( )OY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \V1geSoE  
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。 &D/@H1fBe  
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。  3ih3O  
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。 8zOoVO  
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。 &B3[:nS2  
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? _#jR6g TY  
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: Dc2U+U(J  
o\#C#NiT  
template < class Action > 75^U<Hz-3{  
class picker : public Action 9{A[n}  
  { [i9.#*  
public : R#n!1~ (  
picker( const Action & act) : Action(act) {} prdlV)LTpY  
  // all the operator overloaded l{2Y[&%  
} ; RF#S=X6  
T[?toqkD>z  
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。 P 2j"L#%  
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: 8Hdm(>  
AjW5H*  
template < typename Right > y<h~jz#hkq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hHu?%f*  
  { }#b[@3/T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mmJ$+$JEk  
} 4@Q`8N.  
!U 6 x_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =vpXYj  
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。 d'x'hp%  
wa)E.(x  
template < typename T >   struct picker_maker (>LJv |wn  
  { oZ /z{`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /^2&@P7  
} ; lCX*Q{s22  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4P>4d +  
  { 8B*XXFy\  
typedef picker < T > result; k)a3j{{  
} ; RqONVytx  
?k}"g$JFn  
下面总的结构就有了: [s} n v]  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Uyuvmt>  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (oUh:w.]Gw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |([|F|"  
至此链式操作完美实现。 B5pWSS  
8+?|4'\`  
{SQ#n@Q&$  
七. 问题3 d:_3V rRZ  
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。 )~Pj 3  
]y **ZFA  
template < typename T1, typename T2 > kw M1f=!-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a%IJ8t+mn  
  { ]46-TuH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ){sn!5=  
}  t=6[FK  
KkCA*GS  
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: T2%{pcdV/  
fbjT"jSzw  
template < typename T1, typename T2 >  av!'UZP  
struct result_2 ]9 ArT$  
  { D2@J4;UW*W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; O 8\wH  
} ; )[Bl3+'  
PlX6,3F  
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? Wifr%&t{J  
这个差事就留给了holder自己。 2H]~X9,z2  
    HTa]T'  
fl4z'8P"(  
template < int Order > iVQ)hs W/  
class holder; 0o>l+c  
template <> f\zu7,GU  
class holder < 1 > V t[Kr  
  { $lC*q  
public : H;=JqD8`  
template < typename T > p_Yx"nO7  
  struct result_1 oA;> z  
  { |_H{ B+.  
  typedef T & result; O^_$cq  
} ; fPj*qi  
template < typename T1, typename T2 > 9P)28\4  
  struct result_2 W,53|9b@  
  { Wb;x eG  
  typedef T1 & result; < 9 vS  
} ; u~-,kF@  
template < typename T > c[6=&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Rr!oT?6J?  
  { ^]_5oFRIj  
  return (T & )r; DEFh&n  
} /+p]VHP\  
template < typename T1, typename T2 > m|%L[h1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,Qw\w,  
  { SBbPO5^](  
  return (T1 & )r1; RPh8n4&("  
} p?#%G`dm  
} ;  z^YL$  
,xzSFs>2  
template <> @Q%g#N  
class holder < 2 > s7(I  
  { /BaXWrd+  
public : {<k}U;uiO  
template < typename T > p&O-]o8  
  struct result_1 [? 1m6u;  
  { .>;}GsN&  
  typedef T & result; fN-y8  
} ; XVRtfo  
template < typename T1, typename T2 > V1 :aR3*!  
  struct result_2 1f/8XxTB  
  { KD*q|?Z  
  typedef T2 & result; H"n@=DMLm  
} ; 'a6:3*  
template < typename T > $1ZF kw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *qN (_  
  { uA1DTr?z  
  return (T & )r; @0qDhv s  
} by{ *R  
template < typename T1, typename T2 > ~|!f6=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mz<wYV*  
  { =I6u*$9<  
  return (T2 & )r2; ywl7bU-f  
} g0&Rl  
} ; a=%QckR*  
n~e#Y<IP\1  
:{tj5P!S  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 g 218%i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BGSqfr1F  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5"cYZvGkJ  
>_m4 idq1  
return l(i, j) = r(i, j); RO9oO7S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) SaA9)s  
LqOjVQxz  
  return ( int & )i; rjJ-ZRs\  
  return ( int & )j; v."0igMO  
最后执行i = j; KJ]ejb$  
可见,参数被正确的选择了。 DP-euz  
*K}j>A  
I8]q~Q<-P  
P-*=e8z{  
J@4,@+X  
八. 中期总结 HbUadPr  
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: $S(q;Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]L?DV3N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (!iGQj(m  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rQ!X  
p#T^o]+  
"v9i;Ba>+  
YJ[Jo3M@j0  
c~=yD:$  
FhyA_U%/nF  
九. 简化 5( }Qg9%  
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。 A!\-e*+W=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 GSh~j-C'  
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: 4-dV%DgC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {k#RWDespy  
  +-*/&|^等 C $r]]MSj  
2. 返回引用。 G'\x9%  
  =,各种复合赋值等 ?t{ 2y1  
3. 返回固定类型。 kpU-//lk+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :+nECk   
4. 原样返回。 z/IZ ;K_e  
  operator, "VfV;)]|w  
5. 返回解引用的类型。 EgY yvS)  
  operator*(单目) J BN_Upat  
6. 返回地址。 oD=6D9c?  
  operator&(单目) (XDK&]U  
7. 下表访问返回类型。 IxxA8[^V  
  operator[] @N'0:0Nb_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {q}#  Sq  
  operator<<和operator>> ji(Y?vhQt  
ly)b=ph&  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 "~uo4n~H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G^ 2a<?Di  
wV,l }Xb-  
template < typename Left > a!!>}e>Cj*  
struct value_return B2uLfi$q  
  { '+Gy)@c  
template < typename T > #P''+$5,  
  struct result_1 |k-IY]6  
  { :d5f U:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N+[ |"v  
} ; OlV'#D   
6}>:sr  
template < typename T1, typename T2 > -1>$3-ur~  
  struct result_2 vMQvq9T}  
  { >10pk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .vbUv3NI  
} ; p 7YfOUo k  
} ; S/XkxGZ2  
Gw;[maM!%`  
Q6r!=yOEY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait OGjeE4  
)ZI9n7  
下面我们来剥离functor中的operator() r,` 59  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tluyx  
'[6o(~ *  
return l(t) op r(t) \>>^eZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _#nP->0)  
return op l(t) I9 R\)3"  
return op l(t1, t2) w?+v+k\  
return l(t) op %j[DG_  
return l(t1, t2) op LT5rLdn  
return l(t)[r(t)] Yom,{;Bv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] MDo4{7  
#1v>3H(  
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: N]k(8K  
单目: return f(l(t), r(t)); ^uy2qO4Yw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qU1^ K  
双目: return f(l(t)); &Vtgh3I  
return f(l(t1, t2)); \"r*wae  
下面就是f的实现,以operator/为例 y+C.2 ca  
8w[nY.#T  
struct meta_divide _Q:739&  
  { N9M''H *VS  
template < typename T1, typename T2 > --~m{qmy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ly{Q>MBM  
  { 0F\ e*{gc  
  return t1 / t2; x*9CK8o=  
} dX58nJ4u  
} ; '|\et aD  
R`RLq1WA  
这个工作可以让宏来做: {c3u!} mW  
YJ&K0 %R  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bYKyR}e  
template < typename T1, typename T2 > \ f.o,VVYi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7sQw&yUL)  
以后可以直接用 B~0L'8WzW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4+V+SD  
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 %>cl0W3x  
(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。。。) B~/LAD_  
_V9 O,"DDc  
C y b-}l  
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 H8ws6}C  
CXQPbt[5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4@wH4H8  
class unary_op : public Rettype F=29"1 ._  
  { *hT1_  
    Left l; u7e g:0Y  
public : e*Gm()Vu,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e$E~@{[1)  
)m-l&UK  
template < typename T > @[qGoai  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z_dorDF8`>  
      { s{-`y`JP  
      return FuncType::execute(l(t)); aN.t) DG}J  
    } {ZS-]|Kx  
$Yr'`(Cbc  
    template < typename T1, typename T2 > XcS 8{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PC_#kz  
      { ? 9.V@+i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p<|I!n&9  
    } a:o Z5PX=  
} ; z|Hc=AU8y  
FA.h?yfr  
; )Vro  
同样还可以申明一个binary_op %0PdN@I  
CWVCYm@!kz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _u`NIpXSP  
class binary_op : public Rettype s_=/p5\  
  { Ufz& 2  
    Left l; LiyEF&_u  
Right r; hSZ0 }/  
public : :%dIX}F  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  0x}8}  
!9!kb  
template < typename T > -}lcMZY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /`3^?zlu"  
      {  '8NKrI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1@nGD<,.  
    } %`%xD>![  
_jw A_  
    template < typename T1, typename T2 > kF9T 9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,KlTitJl\+  
      { |5wuYG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1Ftl1uf  
    } JD^&d~n_  
} ; M-!eL<  
y(K?mtQ   
!@ml^&hP  
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 a2dlz@)J  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SWjOJjn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3U&Qo nCV  
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。 PMJe6*(x/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kO:iA0KUX  
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。。。 YC:>)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7@MGs2  
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) ;SzOa7  
下面是修改过的unary_op n% w36_  
&(fB+VNrOH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .,:700n+^  
class unary_op &z-f,`yG  
  { }b+tD3+  
Left l; {4Q4aL(  
  TqNEU<S/t  
public : yA%(!v5UT  
EO'[AU%~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vgzNT4o  
krTH<- P  
template < typename T > bA-=au?o5  
  struct result_1 '#SacJ\L7  
  { Q{Gi**<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #,O<E@E  
} ; |X9YVZC  
K1Tq7/N  
template < typename T1, typename T2 > A6'G%of  
  struct result_2 Urhh)i  
  { =5EG}@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jNN$/ZWm  
} ; "Hmo`EB0  
/xjHzva^ w  
template < typename T1, typename T2 > w$H=GF?"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,TD@s$2x  
  { #F5O>9hA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^5biD9>M  
} o/9(+AA>  
 Hw34wQX  
template < typename T > Tx35~Z`0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \xk`o5/{  
  { dL<okw  
  return OpClass::execute(lt(t)); >9D=PnHnD  
} ZD1UMB0$4  
g2 uc+p  
} ; x%ZjGDFm  
"sz)~Q'W5  
dL>0"UN}-  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug b0]y$*{j  
好啦,现在才真正完美了。 H~+D2A  
现在在picker里面就可以这么添加了: !`vm7FN"u  
>Qc0g(w  
template < typename Right > n{pS+u z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !3K6ew>Sf  
  { O qDLb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x+(h#+F  
} Z>Nr"7k  
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。 $%VFk53I  
JoA^9AYhR  
pi? q<p%  
8^;[c  
)`Tny]M  
十. bind .:c^G[CQ^9  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 7|3Z+#|T  
先来分析一下一段例子 _s!(9  
in-/  
8ON$M=Ze$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Oh<[8S7]C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 RNuOwZ1m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;Gxp'y  
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。 H$Fz{[[u  
我们来写个简单的。 IuTZ2~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cS,(HLO91  
对于函数对象类的版本: zT0rvz1),M  
+o)S.a+7  
template < typename Func > .@.,D% 7<  
struct functor_trait ?<,9X06dP  
  { z>NRvx0  
typedef typename Func::result_type result_type; b&p*IyJR  
} ; ?s(%3_h  
对于无参数函数的版本: 'OSZ'F3PV  
|UM':Ec  
template < typename Ret > 3*64)Ol7t]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0R<@*  
  { G@h6>O  
typedef Ret result_type; ]i\D*,FfU  
} ; t/HMJ  
对于单参数函数的版本: Uf{cUY,j_  
]7v-qd  
template < typename Ret, typename V1 > _h7!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +Tde#T&[  
  { BBnbXhxZ  
typedef Ret result_type; * 4G J<  
} ; qX`?4"4  
对于双参数函数的版本: 4p&qH igG  
}u5;YNmXxF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {FraM,w:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  Yul-.X  
  { @DfjeS)u^  
typedef Ret result_type; S0 M-$  
} ; iSo+6gu   
等等。。。 n NZq`M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $zbm!._~DA  
j/wG0~<kz  
template < typename Func > \dCoY0Z ;  
struct func_return <6U{I '  
  { $@+\_f'bU>  
template < typename T > 7*d}6\ %  
  struct result_1 4VSIE"8e  
  { %Vrl"4^}t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lh3%2Dq$  
} ; ^%|{>Mz;c  
c, \TL ]  
template < typename T1, typename T2 > V:)k@W?P  
  struct result_2 lQ!ukl)  
  { )!hDF9O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d4/snvq  
} ; yC4JYF]JN  
} ; 3>yb$ZU"-  
)-#%  
Yn[y9;I{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8263  
A!H6$-W|p  
template < typename Func, typename aPicker > KWCA9.w4q  
class binder_1 i0Qg[%{9#  
  { I<z /Y?  
Func fn; v-Ggf0RF  
aPicker pk; -#j-Zo+<  
public : =G;whd}]  
1\{0z3P  
template < typename T > ' wvZnb  
  struct result_1 1wuLw Ad  
  { 1C^6'9o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'CjcOI s  
} ; j\f;zb?F  
jY$Bns&.w  
template < typename T1, typename T2 > 2!cP[ Ck  
  struct result_2 i;y<gm"  
  { [zn`vT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ueZ`+g~gg  
} ; 7&/iuP$.  
7=u\D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .1 .n{4z>:  
0vQ@n7  
template < typename T > \gki!!HQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P )_g t  
  { 3X89mIDr  
  return fn(pk(t)); &Ph@uZ\  
} B-|:l 7  
template < typename T1, typename T2 > 0Q_AF`"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;:vbOG#aSN  
  { ^O6PZm5J}  
  return fn(pk(t1, t2)); $d{{><  
} ;VeC(^-eh6  
} ; ,xuqQ;JX  
uXxyw7\W  
^F5[2<O/!  
一目了然不是么? aRdk^|}  
最后实现bind )}9Ef"v|  
^, q\S  
L 9Z:>i?  
template < typename Func, typename aPicker > L qMH]W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]MfT5#(6h  
  { G?&0Z++  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jAfUz7@  
} tmDI2Z%7  
NjMbQ M4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 } =?kf3k  
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。 `22F@JYN  
)/HSt%>  
十一. phoenix &`0y<0z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Z 3m5DK  
L10Vq}W"  
for_each(v.begin(), v.end(), *e H[~4  
( -i:Zi}f  
do_ ha1 J^e  
[ R}8!~Ma`|  
  cout << _1 <<   " , " `LVItP(GUM  
] &Zs h-|N  
.while_( -- _1), {vx{Hwyv  
cout << var( " \n " ) CSRcTxH  
) z ,87;4-  
); }N#jA yp!  
E[/<AY^@!z  
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: UaiDo"i  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor A 7'dD$9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J )oa:Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: '=G4R{  
)3=oS1p  
xqmP/1=NO  
template < typename Cond, typename Actor > 3cBuqQ  
class do_while AH;0=<n  
  { rOm)s'  
Cond cd; 7h<B:~(K  
Actor act; b&"=W9(V  
public : z|=l^u6uS  
template < typename T > >7!4o9)c  
  struct result_1 B%6>2S=E  
  { 1 ?]Gl+}  
  typedef int result_type; pR4{}=g,  
} ; Yn+/yz5k_  
HB\<nK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k`62&"T  
yyPkjUy[  
template < typename T > 57Y(_h:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :iD( [V  
  { y)t< r  
  do *^bqpW2$q  
    { R;.zS^LL  
  act(t); sEt5!&  
  } kpsus \T  
  while (cd(t)); @OZW1p  
  return   0 ; cR[)[9}  
} W#$ pt>h)  
} ; Sir7TQ4B  
.M!6${N);  
)7<JGzBZ1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). tbJB0T|G  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9`f]Rf"  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 afqLTWU S  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 1 y$Bz?4  
下面就是产生这个functor的类: =SA@3)kHH  
IVzJ|  
pFX Do4eH  
template < typename Actor > AFGWlC#`  
class do_while_actor H^_[nL  
  { k?0yH$)'t  
Actor act; .n[!3X|d  
public : kLU$8L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s 4Lqam!  
E)H: L-  
template < typename Cond > $xNM^O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7FW!3~3A_  
} ; vg&Dr  
SSY E&  
fKY6stJE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |k$[+53A  
最后,是那个do_ {'l^{"GO"  
 Aa[p7{e  
|Kky+*  
class do_while_invoker 4.$<o/M  
  { DDq*#;dP  
public : w(U-6uA  
template < typename Actor > Li(}_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4`)`%R$  
  { cx_FtD  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3+@p  
} `YVdIDl]  
} do_; YK!nV ,  
>KH.~Jfy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <]eWr:;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sDTCV8"w  
最后来说说怎么处理break和continue n"N!76  
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。 r0379 _  
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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