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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda giW9b_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5l%g3F  
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, g@Y]$ey%A  
kVG+Wr7l0F  
K*4ib/'E a  
Q:b0!  
  class filler *Ue#Sade  
  { 2:e7'}\D.  
public : CteNJBm  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .0;\cv4}  
} ; :QXKG8^  
Re'3bs:+  
soX^$l  
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: Q|2*V1"r<2  
Z$6B}cz<  
];N/KHeZ  
PpF`0w=1%l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); LZE9]Gd  
jJ,y+o  
U:[CcN/~3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9JJ6$cLF  
s%6L94\t  
6k<3,`VV|  
x;LO{S4Z  
二. 战前分析 : Cli8#  
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。 Wc;N;K52   
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 roe_H>  
H6`zzH0"  
F"3'~ 6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sN5Mm8~  
  /* --------------------------------------------- */ +~M.Vs X  
vector < int *> vp( 10 ); ?Jgqb3+!o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); SxcE@WM  
/* --------------------------------------------- */ Rz6kwh=q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -@B6$XWL  
/* --------------------------------------------- */ TD4 n%k.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); HIfi18  
  /* --------------------------------------------- */ F5M|QX@-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9F~5Ht  
/* --------------------------------------------- */ ejbtdU8N<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !X-ThKEq  
")nKFs5  
%/hokyx  
/BhP`a%2Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: 'GO *6$/  
1._1, _2是什么? ,Z7Ky*<j  
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。 ) M(//jX  
2._1 = 1是在做什么? z=8l@&hYLq  
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。 n,_9Eh#WD  
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。 $v"CQD  
wi[FBLB/8  
<dz_7hR"  
三. 动工 /sPa$D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]g,j  
w]N;HlU  
O<dCvH  
1W}k>t8?h'  
template < typename T > VMNdC}  
class assignment wWq-zGH|&  
  { L},o;p:  
T value; + EKp*Vje  
public : LJt5?zQKrW  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9C5F#(uY  
template < typename T2 > ^W^Y"0y9`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o_ [I#PT  
} ; gI@nE:(m  
&b2@+/ F  
5Z#(C#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 s9fEx -!y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v`:!$U* H=  
;$qc@)Uwp  
?}u][akM  
'gsO}xj  
  class holder {e0aH `me  
  { W v,?xm  
public : PMvm4<  
template < typename T > 0$U\H>r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l^$U~OB8k  
  { FR]uCH  
  return assignment < T > (t); %Rk0sfLvn  
} FEBRUk6.h  
} ; tlI]);iE,  
k9VWyq__  
2&AX_#P  
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: Q2Uk0:M  
<YCR^?hJSi  
  static holder _1; 2<V`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 gx C`Ml  
.PuxF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z@jKzyq  
而不用手动写一个函数对象。 7&L8zl|K  
>Tn[CgH]7  
U-{3HHA  
Z1 (!syg  
四. 问题分析 +]hc!s8  
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。 jDj=a->e^  
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。 xq%BR[1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N;=J)b|9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IQmlmu  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8Kn}o@Yd  
ogya~/  
五. 问题1:一致性 N2u4MI2  
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?| i9peQ61{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +hlR  
f.R;<V.)  
struct holder &@PAv5iNf  
  { i A'p!l |P  
  // j1ap,<\.k  
  template < typename T > a"k,x-EL(  
T &   operator ()( const T & r) const Ct3+ga$  
  { =~dsIG  
  return (T & )r; ER4#5gd  
} G2:.8 ok  
} ; V@1,((,l  
9G6auk.m.O  
这样的话assignment也必须相应改动: gDH|I;!  
azTiY@/  
template < typename Left, typename Right > ZMK1V)ohn  
class assignment .wtYost v  
  { }UG<_ bE|  
Left l; +>% AG&Pc  
Right r; 'sk M$jr  
public : z34+1d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} li} >xDSQ4  
template < typename T2 > wMM1Q/-#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /5\{(=0  
} ; &kH7_Lz  
=v{ R(IX%  
同时,holder的operator=也需要改动: -^rdB6O6j  
A=*6|1w;  
template < typename T > qJXf c||Zg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P1`YbLER5  
  { F-Ku0z]){?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); eNm Wul  
} | Y(  
ya;(D 8x)  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 FGpV ]p  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J]Q-#g'Z  
O@LUM{\  
return l(rhs) = r; s-l3_210  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 C"h7'+Kw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [-#q'S  
>vuR:4B  
template < typename Tp > !B#tJD  
class constant_t eHyIFoaC/  
  { "YV vmCp  
  const Tp t; m`@~ZIa?>B  
public : 2W63/kRbU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ye[Fu/0  
template < typename T > sWP_fb1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #}UI  
  { 8: VRq  
  return t; ~jC$C2A0  
} RRGs:h@;  
} ; .5#+)] l  
GGGz7_s ?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 . B6mvb\  
下面就可以修改holder的operator=了 !1bATO:x  
+1Rz+  
template < typename T > lhF)$M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !@ )JqF.  
  { 1Msc:7:L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2j[; M-3  
} 2(Nf$?U @0  
cvV8 ;  
同时也要修改assignment的operator() g}I{-  
m khp@^5  
template < typename T2 > Z$K[e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $rQi$w/  
现在代码看起来就很一致了。 $oi8 <8Y  
SCq3Kh  
六. 问题2:链式操作 08nA}+k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b .xG'  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 7t6TB*H  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 H*&!$s.  
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。 LlbE]_Z!U%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VS5D)5w#  
P m|S>r  
template < typename T > /,ISx }  
struct result_1 N9O}6  
  { j<A; i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Qmj%otSg  
} ; #23($CSE  
+Ui%}^ZZ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: c+UZ UgP  
zY&/lWW._  
template < typename T > I -V=Z:  
struct   ref F'njtrO3  
  { <\?dPRw2>  
typedef T & reference; z s[zB#  
} ; H$)otDOE  
template < typename T > ET~^P  
struct   ref < T &> W0# VDe]>  
  { R^6^ {q  
typedef T & reference;  `=I@W  
} ; N<aMUVm  
FC8#XZp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Odbm"Y  
dca?(B!'6  
template < typename T > D(">bR)1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const V}q=!zz  
  { kBrU%[0O  
  return l(t) = r(t); H`jvT]  
} K1-y[pS]E  
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。 bHmn0fZ9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o@r~KFIe  
h.aXW]]}(P  
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 r59BBW)M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U5H5QW+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qmbhx9V   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 r} a,  
最后的布局是: t~ z;G%a  
                Add `xFgYyiQd  
              /   \ m2to94yh  
            Divide   5 >F;yfv;  
            /   \ PKt;]T0  
          _1     3 @}A3ie'w  
似乎一切都解决了?不。 uSNlI78D  
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。 8Y~\:3&1<  
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。 ~G8haN4  
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: <f@ A\  
-K iI&Q  
template < typename Right > A55F* d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A{\!nq_~N  
Right & rt) const ||rZ+<  
  { r-c1_ [Q#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v c b}Gk  
} AF"XsEt.e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 W^1)70<y  
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。 wRQMuFGY  
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。 Z(o]8*;A i  
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。 DM*u;t{i  
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。 a |0f B4G  
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? |=sjG f  
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: b@)nB  
#e$vv!&}  
template < class Action > Y q-7!  
class picker : public Action )F%zT[Auph  
  { :X#'E Lo|  
public : w:@W/e*9N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jg=}l1M"  
  // all the operator overloaded UJrN+RtL  
} ; LKu ,H  
@i@f@.t  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 r_M5:Rz  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 3>buZ6vh  
Ct9*T`Gl  
template < typename Right > NpF)|Ppb{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \%]!/&>{6  
  { ^ &VN=Y6z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  uE3xzF  
} H@ .1cO  
.jbT+hhM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > txe mu *  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 +cx(Q(HD\  
2)jf~!o)Z  
template < typename T >   struct picker_maker N##- vV  
  { (Ei} :6,}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; MD=!a5'  
} ; +We=- e7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hquN+eIDH  
  { M0"}>`1lJ  
typedef picker < T > result; Xa/]} B  
} ; \$D41_Wt|  
Pxe7 \e  
下面总的结构就有了: LkUi^1((e  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 qwHP8GU  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 [35>T3Ku  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A<[X@o}92  
至此链式操作完美实现。 8Z(\iZ5Rgj  
EY'48S  
5tm:|.`SQ  
七. 问题3 t-$Hti7Lk  
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。 %vjfAdC  
dmUa\1g#  
template < typename T1, typename T2 > UpCkB}OhR1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s, ;L6nX"  
  { WEk3 4crk  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;q%V)4  
} PgwNEwG  
gL6.,4q+1  
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: rJ fO/WK  
Ihg1%.^V\  
template < typename T1, typename T2 > y_N h5  
struct result_2 *|&&3&7  
  { vB1nj<]&z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; gatxvR7H  
} ; _gI1@uQw  
ed4`n!3  
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? ;$rh&ET  
这个差事就留给了holder自己。 nSeb?|$D6  
    zc%HBZ3p  
F`JW&r\  
template < int Order > t gHXIr}3  
class holder; G;v3kGn  
template <> #EX NSr  
class holder < 1 > 2qfKDZ9f^  
  { v!%VH?cA8  
public : RS /*Dp^  
template < typename T > =!P$[pN2  
  struct result_1 '=]|"   
  { O*+,KKPt  
  typedef T & result; @RFJe$%  
} ; oAxCI/  
template < typename T1, typename T2 > 4#2iq@s  
  struct result_2 k|[86<&[  
  { geEETb} +y  
  typedef T1 & result; WS1$cAD2N  
} ; Lo^gg#o  
template < typename T > l. 0|>gj`0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x]<0Kq9K  
  { u^]Z{K_B  
  return (T & )r; !:9s>0';N  
} Q[UYNQ0w  
template < typename T1, typename T2 > 8PwPI%Pb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _"'0^F$I  
  { C&-]RffA  
  return (T1 & )r1; Cy'! >  
} 73>Hzpv0  
} ; 1n )&%r  
:dj=kuUTbu  
template <> gtw?u b  
class holder < 2 > gaxxB]8  
  { t[Ywp!y[  
public : a&s&6Q|Y  
template < typename T > xm bFJUMH  
  struct result_1 Xe>   
  { EK<ly"S.  
  typedef T & result; NJ$c0CNy  
} ; ?D S|vCae  
template < typename T1, typename T2 > 2kVQ#JyuRI  
  struct result_2 6HR^q  
  { oiNt'HQ2/  
  typedef T2 & result; dEG1[QG  
} ; TC^fyxq  
template < typename T > (GXFPEH8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mM)d`br  
  { YKG}4{T  
  return (T & )r; [pYjH+<  
} px=r~8M9}  
template < typename T1, typename T2 > %6HJM| {H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d2[R{eNX=  
  { V { yk  
  return (T2 & )r2; Tl`HFZQ1  
} f4r)g2Zb[  
} ; mZ}C)&,m2  
[V_\SQV0  
+DA ,|~k_  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 sRDxa5<MD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: R1NwtnS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: GP;UuQz  
&1$|KbmV4  
return l(i, j) = r(i, j); a7wc>@9Q,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U# 7K^(E9  
XD$;K$_7  
  return ( int & )i; ^A' Bghy  
  return ( int & )j; ;J&9 l >  
最后执行i = j; <A@qN95m  
可见,参数被正确的选择了。 .YxcXe3#  
'(!U5j  
;iT ZzmB  
);oE^3]f  
+N:=|u.g  
八. 中期总结 eL{6;.C  
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: 5;Q9Z1 `  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (|U|>@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dId&tTMmC  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `sPH7^R  
Rg6/6/ IN  
_1kcz]]F  
jRYW3a_7  
.rs\%M|X  
/w2jlu}yt  
九. 简化  '  
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。  WDq~mi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 QTT2P(Pz  
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: GBo'=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A~%h*nZc%I  
  +-*/&|^等 +w'He9n  
2. 返回引用。 %m?$"<q_K  
  =,各种复合赋值等 ]iE) 8X  
3. 返回固定类型。 q_[V9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z"Byv.yqb  
4. 原样返回。 +[Zcz4\9  
  operator, ^b@&O-&s  
5. 返回解引用的类型。 DZ5QC aA  
  operator*(单目) v"J7VF2  
6. 返回地址。 "Iwd-#;$;  
  operator&(单目) i*2l4  
7. 下表访问返回类型。 ~fR-cXj"  
  operator[] UhVJ !NrT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D|Raj\R  
  operator<<和operator>> QDpzIjJj  
q"|#KT^)  
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。 YCnKX<Wv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bo04y)Iz  
XYdr~/[HPy  
template < typename Left > V/W{d[86G  
struct value_return ~ w,hJ `  
  { a0=>@?  
template < typename T > [[gfR'79{  
  struct result_1 x3]y*6  
  { _ !H8j/b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M&~cU{9c  
} ; !(>yB;u  
.Mu]uQUF  
template < typename T1, typename T2 > )W.Y{\D0  
  struct result_2 32Jl|@8,g  
  { S1G3xY$0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1./iF>*A  
} ; 6V^KOG  
} ; oES4X{,  
ST7Xgma-  
z;+LU6V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait cNvh2JI  
zPt0IB_j'  
下面我们来剥离functor中的operator() %y_AT2A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: F`U YgN  
#xTu {  
return l(t) op r(t) TSHH=`cx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z&Ao;=Gp1  
return op l(t) A!.* eIV|  
return op l(t1, t2) xA {1XS}  
return l(t) op (X(c.Jj  
return l(t1, t2) op <Z^qBM  
return l(t)[r(t)] ztHEXM.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~zD*=h2C  
:Yy8Ie#  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: (043G[H'.  
单目: return f(l(t), r(t)); F,>-+~L=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); tDwj~{a~  
双目: return f(l(t)); A.@Af+  
return f(l(t1, t2)); ' &j]~m  
下面就是f的实现,以operator/为例 >S=,ype~G  
9d1 G u"  
struct meta_divide ]/y69ou  
  { :MbD=sX  
template < typename T1, typename T2 > QB|D_?]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rN5;W  
  { hD! 9[Gb  
  return t1 / t2; >$dkA\&p  
} k:k!4   
} ; BLQD=?Q  
IWD21lS  
这个工作可以让宏来做: %2t#>}If!  
2i_X{!0}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vhj^R5=  
template < typename T1, typename T2 > \ F\( 7B#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;1[Lwnm  
以后可以直接用 k}r)I.Lp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9HJA:k*k|  
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 8w]>SEGFs  
(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。。。) g{%2*{;i  
_rjLCvv-  
r]'Q5l4j6"  
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 /aHx'TG  
h&$,mbEoI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1l`$.k  
class unary_op : public Rettype q26%Z)'nf  
  { xFy%&SKHg  
    Left l; K`% I!Br  
public : @!zT+W&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cA]Ch>]A%  
&6}] v:  
template < typename T > z~+gche>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qpaan  
      { E+|r h-M7  
      return FuncType::execute(l(t)); jYi{[* *  
    } iJD_ qhd7  
6*r3T:u3  
    template < typename T1, typename T2 > `.8#q^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k9iXVYQ.;r  
      { baL-~`(T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  e+=IGYC  
    } "=r"c$xou  
} ; - yn;Jo2-  
Up|>)WFw"  
| *J-9  
同样还可以申明一个binary_op #v QyECf  
?g~g GQV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z6XP..  
class binary_op : public Rettype oy!Dm4F  
  { %/(>>*}Kw|  
    Left l; \r+8}8  
Right r; G oJ\6& "  
public : bu|ecv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sBfPhBT|  
en6oFPG   
template < typename T > M$Of.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b+`mh  
      { >4lT0~V/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _Z|3qQ  
    } rJ UXA<:2  
]A2l%V_7  
    template < typename T1, typename T2 > .0zNt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "p{cz(  
      { _hb@O2f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;uazQyo6  
    } YN@ 4.&RP  
} ; %95'oW)lo  
U'tfsf/V  
0 w#[?.  
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 30Z RKrW"~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &R "Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A+Xk=k5<  
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。 #=hI}%n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @]0;aZ{3  
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。。。 B "z`X!\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C'c9AoE5>  
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) p#V h[UTl^  
下面是修改过的unary_op mtON dI  
)KLsa`RV:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Uc3-n`C  
class unary_op URFp3qE  
  { ]O\Oj6C  
Left l; & M wvj  
  h^D]@H  
public : - ^sbf.  
9(/ ;Wutj"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z$? Ql@M  
YIQm;E EG  
template < typename T > 8,,$C7"EP  
  struct result_1 9O+><x[i  
  { 7.o:(P1??g  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?T(>!m  
} ; z$>_c "D  
fb8t9sAI  
template < typename T1, typename T2 > (IXe5 55  
  struct result_2 Q/,bEDc&  
  { a3<.F&c+c  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q6G-`&5  
} ; 2h6<'2'o1  
@L-3&~=  
template < typename T1, typename T2 > O,kzU,zOs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6eqPaIaD   
  { 9N[PZD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Dg$Z5`%k8  
} Z. ))=w6G  
]Fc<% wzp  
template < typename T > }jQxwi)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "i\rhX  
  { 93-UA.+g  
  return OpClass::execute(lt(t)); ) /kf  
} ' {L5 3cH=  
G $TLWfm  
} ; cu4&*{  
8X@p?43  
S0\;FmLIc  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug bm>,$GW(  
好啦,现在才真正完美了。 E*ug.nxy  
现在在picker里面就可以这么添加了: K 9ytot  
'E{n1[b  
template < typename Right > @?$x  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <6]TazW?S  
  { ^T[8j/9o^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9y(75Bn9  
} R&cOhUj22J  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 37hs/=x  
R#ABda9  
GHaOFLY  
.a%D:4GYR  
0,a;N%K-  
十. bind 0^41dfdE  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 G[}$s7@k  
先来分析一下一段例子 +rw?k/  
Une,Y4{u  
gBzg'Z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /STFXR1@.u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Fb&Xy{kt1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 c/Fy1Lv\  
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。 l,n0=Ew  
我们来写个简单的。 jP?YV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]d$:R`;  
对于函数对象类的版本: U ~j:b{  
4+ BWHV  
template < typename Func > R36BvW0X  
struct functor_trait :}\w2W E[  
  { ?v4-<ewD  
typedef typename Func::result_type result_type; ~s@PP'!  
} ;  -a``  
对于无参数函数的版本: eSNwAExm  
6>rgoT)6~  
template < typename Ret > mRe BS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > x;&01@m.  
  { eI8rnp( Ia  
typedef Ret result_type; DQ '=$z  
} ; rBd}u+:*  
对于单参数函数的版本: 5OUGln5  
"~R,%sYb(  
template < typename Ret, typename V1 > f}JiYZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h0}= C_.^  
  { S]E1+,-*  
typedef Ret result_type; A>@ i TI  
} ; -nVQB146^  
对于双参数函数的版本: 6w3z&5DY|  
M#BM`2!s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P.L$qe>O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qPEtMvL #  
  { E+LAE/v@  
typedef Ret result_type; \qx$h!<  
} ; j_::#?o!/  
等等。。。 _4eSDO[h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !c}?u_Z/  
.<0|V  
template < typename Func > v6Vieo=  
struct func_return 0E*q-$P  
  { a$0,T_wD  
template < typename T > Gwyjie9t  
  struct result_1 [D !-~]5  
  { k9>2d'Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O$F<x,  
} ; mlq+Z#9  
;VhilWaF-  
template < typename T1, typename T2 > h(q,-')l_  
  struct result_2 z+ch-L^K4  
  { %w+"MkH _  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c/:d$o-  
} ; ;DQ{6(  
} ; W7bA#p(  
asDk@G cu  
{y5v"GR{YM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 05 P#gs`<  
yQAW\0`  
template < typename Func, typename aPicker > Y nD_:ZK  
class binder_1 :c4iXK0_^?  
  { %N jRD|  
Func fn; s(~tL-_ K  
aPicker pk; xF:}a:c@H  
public : B|\pzWD%  
1r!o,0!d-'  
template < typename T > M]FA y"E  
  struct result_1 6Z09)}tZb  
  { 6j*L]S c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >K|<hzZ  
} ; :Ma=P\J W  
D8Ntzsr6  
template < typename T1, typename T2 > Ll" Kxg  
  struct result_2 >XTDN  
  { ,\YlDcl':0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <+7]EwVcn^  
} ; MHl ffj  
U +c ?x2\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} UE:';(t  
|p4D!M+$7  
template < typename T > bl8zcpdL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]2:w?+T  
  { ~>&Jks_Q  
  return fn(pk(t)); 4Ss4jUj  
}  "! -  
template < typename T1, typename T2 > |hx"yy'ux  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NOC8h\s}(  
  { {RG4m{#9  
  return fn(pk(t1, t2)); v'0WE  
} sBN"eHg  
} ; y7f,]<%e_  
}MUQO<=*  
8iv0&91Z  
一目了然不是么? }PC_qQF  
最后实现bind ID{62>R  
}s9eRmJs  
V-1H(wRu  
template < typename Func, typename aPicker > 5|nT5oS  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4q9+a7@  
  { Yz%AKp  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ":qhO0  
} "3&bh>#qY  
UyFvj4SU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g2Hz[C(  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 A7`+XqG  
V(lxkEu/Fj  
十一. phoenix vkR,Sn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [9<c;&$LU  
JWh5gOXd  
for_each(v.begin(), v.end(), +#;t.&\80N  
( Z=[qaJ{]  
do_ r$8(Q'  
[ V4["+Y  
  cout << _1 <<   " , " n]3Lqe;  
] g-C)y 06  
.while_( -- _1), ;hf{B7  
cout << var( " \n " ) !7rk>YrY  
) ES4[@RX  
); *#n#J[  
Z2t'?N|_  
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: -`f 1l8LD2  
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 %%-?~rjI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qsA`\%]H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u5'jIqlU  
@K=:f  
dmB _`R  
template < typename Cond, typename Actor > KUV(vAY,  
class do_while pW7#&@AR  
  { TPBL|^3K  
Cond cd;  Zra P\?  
Actor act; pu"m(9  
public : U } K]W>Z  
template < typename T > M?gc&2 Y  
  struct result_1 G7qB   
  { pdw;SIoC  
  typedef int result_type; |//D|-2  
} ; PHxU6UPqy  
FQlYCb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -$2B!#]3  
e{Y8m Xu  
template < typename T > Jan~R ran  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hZwbYvu  
  { "<N2TDF5  
  do MnPk+eNJm  
    { yq=rv$.s  
  act(t); |34M.YjA  
  } 5/E7@h ,  
  while (cd(t)); E,}(jAq7  
  return   0 ; %a=^T?8  
} it.'.aK4  
} ; *[|a $W  
8[B0[2O  
BO%aCK&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y& p ~8  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Hob n{E  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4!U)a  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 lf9mdbm  
下面就是产生这个functor的类: }m -A #4.  
Lz/{ q6>  
p Lwtm@  
template < typename Actor > xTGdh  
class do_while_actor PK&\pkX  
  { L; o$vI~U,  
Actor act; 1$S`>M%a  
public : 2v\<MrL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} lD-HQd  
s#p\ r  
template < typename Cond > yEPkF0?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t%fcp  
} ; (7*((  
haSC[[o=  
]Vm:iF#5P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \%czNF  
最后,是那个do_ #zed8I:w  
T1U8ZEK<iu  
|44 E:pA  
class do_while_invoker C@P*:L_  
  { _@D"XL#L  
public : [Te"|K':  
template < typename Actor > 2uzy]faM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C~X"ZW:d[  
  { :>*0./hG  
  return do_while_actor < Actor > (act); 08qM?{z o^  
} -%ftPfm  
} do_; F T$x#>  
iO dk)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #/ HQ?3h]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /=[hRn@)A  
最后来说说怎么处理break和continue {' UK> S  
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。 5_[we1$P  
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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