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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =8A L>:_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <~  ?LU^  
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, LF ;gdF%@  
Ws:+P~8  
XGAR8=tic  
?OC&=}  
  class filler (r/))I9^  
  { ?i$MinK  
public : H]( TSt<Q"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %<\tN^rP  
} ; &IP`j~ b  
rTzXRMv@o  
YLp#z8 1e  
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: @+hO,WXN  
BHR(B]EI  
.NMZHK?%  
+kx#"L:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u_.Ig|Va  
%";ap8J04F  
a 1~@m[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YbJB.;qK  
oT- Y  
KP CZiu7  
~Hvf"bvK|  
二. 战前分析 Ur(<  ]  
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。 <AB({(  
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 }*VRj;ff  
iz2;xa*  
UxvT|~"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xd!GRJ<I  
  /* --------------------------------------------- */ K%YR; )5A  
vector < int *> vp( 10 ); ese?;1r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C,,S<=L:  
/* --------------------------------------------- */  )OZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); H'jo 3d~+  
/* --------------------------------------------- */ wcL|{rUXba  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ye`-U?7.  
  /* --------------------------------------------- */ y)T|1)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8:k-]+#o  
/* --------------------------------------------- */ &'c&B0j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >uwd3XW5  
*C,1 x5  
[N0"mE<  
Ki\J)l  
看了之后,我们可以思考一些问题: s[}cj+0  
1._1, _2是什么? K5 Z'kkOk  
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。 hzrS_v  
2._1 = 1是在做什么? -fDW>]_  
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。 ?'^yw C`  
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。 $`_xP1bUT  
`A$zLqz)Vm  
v8\pOI}c  
三. 动工 4x_# 1 -  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =/bC0bb{i  
URMxCL^"  
Q;=3vUN  
RIq\IQ_|  
template < typename T > J:0`*7  
class assignment Zi.w+V  
  { h`:B8+k  
T value; BHDd^bd  
public : iM"L%6*I^  
assignment( const T & v) : value(v) {} S=3H.D!f  
template < typename T2 > Q`BB@E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %=5m!"F  
} ; ^o Q^/v~  
`,Y/!(:;  
K4^mG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c6LPqPcN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y {2L[5_1  
0yL%Pjn6  
zJG=9C?  
B)s%B'  
  class holder zX&wfE8T  
  { A<{&?_U  
public : ~4M?[E&  
template < typename T > O:+?:aI@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const IvM>z03  
  { q[%SF=~<k{  
  return assignment < T > (t); s^GE>rf  
} DaqpveKa  
} ; mh8)yy5\  
"^5%g%  
!}L cJ  
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: Ui }%T]  
o<!tN OH  
  static holder _1; dA$qzQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Hw~?%g:<S  
6='x}Qb\H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <[tU.nh  
而不用手动写一个函数对象。 iTJE:[W"y  
I|)U>bV  
 B q7Qbj  
2w>yW]  
四. 问题分析 W.TdhJW9  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 I5w> *F   
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Cm#[$T@C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8Xz \,}$O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LRv[,]b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?Z"<&tsZ  
%Su,  
五. 问题1:一致性 WS 1#i\0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zN,2 (v"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3Hkb)Wu  
;g_<i_ *x#  
struct holder }Bn`0;]  
  { ] F2{:RW  
  // OLyl.#J  
  template < typename T > u51Lp  
T &   operator ()( const T & r) const YUQKy2  
  { JI|MR#_u  
  return (T & )r; 4i(?5p>f  
} i" >kF@]c8  
} ; T7j,%ay9  
,=`iQl3(y/  
这样的话assignment也必须相应改动: %lSjC%Z'd  
*[b22a4H(  
template < typename Left, typename Right > b1-'q^M  
class assignment :U/x(  
  { p]J0A ^VV  
Left l; D@o8Gerq~  
Right r; yPVK>em5  
public : ,")/R/d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t(=Z@9)]4F  
template < typename T2 > x4;ndck%U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lH%-#2]  
} ; -*~~ 00w  
z*G(AcS)  
同时,holder的operator=也需要改动: i|QL6e*0  
~?uch8H  
template < typename T > MUvgmJsN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =;y(b~  
  { _4~q&? }V  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QLOcgU^  
} Fps:6~gD  
s:Io5C(  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 i=X B0-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 < <]uniZ\  
-9^A,vX  
return l(rhs) = r; ~=Q Tv8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9\KMU@Ne  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: to#N>VfD  
vDcYz,  
template < typename Tp > j=n<s</V  
class constant_t .Fm@OQr  
  { iBaz1pDc  
  const Tp t; K5EU?J&  
public : AQIBg9y7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "*Gp@  
template < typename T > ,BE4z2a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 52#Ac;Y  
  { d{*e0  
  return t; Ym$=^f]-  
} y$U(oIU>  
} ; FgTWym_  
]Ofs, U^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Pj{Y  
下面就可以修改holder的operator=了 22FHD4  
/L*JHNu"_  
template < typename T > .l +yK-BZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const > ,;<Bz|X  
  { ^~K[bFbW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j-9Zzgr  
} sG8G}f  
pT'jX^BU  
同时也要修改assignment的operator() OO*2>Qy~z  
p~f=0K  
template < typename T2 > ^F:Bj&0v[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } k`h#.B J  
现在代码看起来就很一致了。 ^!sIEL  
.vWwYG  
六. 问题2:链式操作 YK%rTbB(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,#Mt10e{  
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。 `e^sQ>rDI  
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。 $ uqB.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。 'o%6TWl9s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !?5YXI,  
M}x]\#MMY  
template < typename T > @"__2\ 0  
struct result_1 Am"e%|:  
  { <db>~@;X!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `PS>"-AY2  
} ; w'7=CzfYn  
Lf+"Gp  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: B\Uocn  
lL"ANlX-P  
template < typename T > ki'CW4x  
struct   ref !8OgaMngzF  
  { }) Zcw1g  
typedef T & reference; zLybf:#  
} ; Zgt(zh_l  
template < typename T > TeNPuY~WP  
struct   ref < T &> O#?@' 1  
  { |(3"_  
typedef T & reference; z#^;'nnw  
} ; w:07_`cH=  
2sH1) ,\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x4-_K%  
2(H-q(  
template < typename T > d;.H 9Ne  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 52t6_!y+V  
  { *cAI gO7  
  return l(t) = r(t); RZP7h>y6@  
} Kjt\A]R%  
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?o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 DTvCx6:!  
#eIFRNRb)  
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 r$W%d[pB  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /X%+z5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u7lO2 C7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 R*DQLBWc  
最后的布局是: +aOQ'*g  
                Add t^~Qv  
              /   \ 9PdD=9HH  
            Divide   5 nYE%@Up  
            /   \ B}0!b7!  
          _1     3 `k`P;(:  
似乎一切都解决了?不。 (9Q@I8}Iy  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 (nAL;:$x2  
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。 {A'_5 X9  
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: nt8& Mf  
YO9;NA{sH  
template < typename Right > fwNj@fl_,e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %rJ 'DPs  
Right & rt) const <.&84c]/&  
  { UCJx{7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LkXho>y  
}  zPN:)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \P7<q,OGS  
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。 %`*On~  
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。 #mkf2Z=t-  
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。 nF$HWp&gt  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 FG^lh  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? jl5&T{z  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: -5JN`  
r1:CHIwK  
template < class Action > */2nh%>$  
class picker : public Action ~G 3txd  
  { 9BAvE\o0  
public : 8N \<o7t%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i` Q&5KL  
  // all the operator overloaded ;8a9S0eS  
} ; ~LQzt@G4  
+lxjuEiae  
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。 >wb Uxl%{5  
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: b0Dco0U(  
RFoCM^  
template < typename Right >  ?tA%A  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f-p$4%(  
  { -iKoQkHt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _ s*p$/V\  
} .><-XJ  
-Aojk8tc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y&H<8ez  
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。 [:uHe#L  
kc(m.k!|f\  
template < typename T >   struct picker_maker hfw+n<  
  { QiK-|hFj  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F?[1 m2  
} ; )FNn  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }x+6<Rp'E_  
  { IqiU  
typedef picker < T > result; 5RAhm0Op~.  
} ; ^`k;~4'd  
bi^P k,'  
下面总的结构就有了: Vl;zd=  
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。 5z =}o/?  
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。 I]hjv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H]7bqr  
至此链式操作完美实现。 sO}CXItC+j  
KA{&NFx  
*<X1M~p$  
七. 问题3 ',K:.$My  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 i I`vu  
rVP{ ^Jdo  
template < typename T1, typename T2 > 'v9M``  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bal e_s^  
  { 3!$+N\ #w  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =fJU+N+<  
} &,yF{9$G  
C+g}+  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ~(8fUob  
>lKu[nq;  
template < typename T1, typename T2 > 8&M<?oe  
struct result_2 ="v`W'Pd  
  { eh> |m> JY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c@Br_ -  
} ; H6{Bx2J1*  
'&e8;X  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? FvY=!U06  
这个差事就留给了holder自己。 k1oJ<$ Q  
    DP0@x+`k  
_GFh+eS}  
template < int Order > 1Iy1xiP  
class holder; AwjXY,2  
template <> ZuybjV1/f6  
class holder < 1 > m#8(l{3|  
  { kJpO0k9?eY  
public : TY'c'u,  
template < typename T > [T,Hpt  
  struct result_1 2x9.>nwhb  
  { W=3#oX.GsU  
  typedef T & result; #4./>}G  
} ; , ^K.J29  
template < typename T1, typename T2 > ZE-vroh  
  struct result_2 x"g)pGsT  
  { S3l^h4  
  typedef T1 & result; wU>Fz*  
} ; /,\U*'-  
template < typename T > 1Y*k"[?dW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8lzoiA_9  
  { !+A%`m  
  return (T & )r; )obgEJ7Y`l  
} H`'a|Y  
template < typename T1, typename T2 > w7.,ch  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1Acs0` 3  
  { ?'Hd0)yZ  
  return (T1 & )r1; LWm1j:0  
} bm 4RRI  
} ; 2|=hF9  
3qn_9f]  
template <> B}[f]8jrM  
class holder < 2 > 0&j90J$`  
  { 0FtwDM))  
public : zWhj >Za  
template < typename T > YLi6G Y  
  struct result_1  5{oc  
  { }oA>0Nw$K  
  typedef T & result; )WbWp4  
} ; C1e@{>  
template < typename T1, typename T2 > ]95VM yN  
  struct result_2 `BKb60  
  { "gJ.mhHX  
  typedef T2 & result; NIVR;gm  
} ; ~abyjM  
template < typename T > X!K>.r_Dg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `(h^z>%  
  { nAWb9Yk  
  return (T & )r; n0T|U  
} ^h$*7u"^y  
template < typename T1, typename T2 > ]t~.?)Ad+2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tiE|%jOzt  
  { 5{k,/Z[L  
  return (T2 & )r2; 'E9{qPLk(  
} h{iuk3G`h6  
} ; P O 5Wi  
3a.!9R>  
\? )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> >。 erW2>^My  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V~[b`&F  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]sqLGmUL  
4r7F8*z  
return l(i, j) = r(i, j); rAfz?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u+r!;-0i  
Ao8ua|:  
  return ( int & )i; Y4 HN1  
  return ( int & )j; #WSqh +  
最后执行i = j; RW+u5Y  
可见,参数被正确的选择了。 I51]+gEN  
$uDgBZA\  
Qgj# k  
$ mE* =  
U%s@np  
八. 中期总结 (&Rk#iU 2  
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: NGSts\D'}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 d/ ^IL*O  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \/YRhQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q+\<%$:u  
sFz0:SqhE  
3?a`@C&x  
HTT&T9]  
dhob]8b  
IZj`*M%3  
九. 简化 olv?$]  
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。 9GH5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vvv'!\'#  
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: up'`)s'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Kh\ 7%>K#  
  +-*/&|^等 jeWv~JA%L|  
2. 返回引用。 &|{1Ws  
  =,各种复合赋值等 cl4z%qv*  
3. 返回固定类型。 aE5-b ub c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) kZz'&xdv'.  
4. 原样返回。 {WrEe7dLy  
  operator, 0fXMY-$I  
5. 返回解引用的类型。 8C@u+tx  
  operator*(单目) / S]RP>cQ  
6. 返回地址。 &M}X$k I  
  operator&(单目) 5OI.Ka  
7. 下表访问返回类型。 B1)Eo2i#  
  operator[]  Fb(@i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bPxL+ +  
  operator<<和operator>> E+O{^C=  
}w$2,r gA  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 uL/wV~g  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H9(?yI@Zr#  
RH;ulAD6(~  
template < typename Left > U<w8jVE  
struct value_return d=xjLbsZ  
  { q-<DYVG+  
template < typename T > ]@Zv94Z(  
  struct result_1 (0NffM1  
  { |X8?B =  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T%eBgseS  
} ; cpjwc@UMe  
>8(i;)(3  
template < typename T1, typename T2 > UUV5uDe>i  
  struct result_2 /9R0}4i7  
  { [nO3%7t@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }i~k:kmV  
} ; M_ukG~/  
} ; >)ekb7  
[;z\bV<S  
Qfm$q~`D^W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =PRQ3/?5  
n?@zp<  
下面我们来剥离functor中的operator() TRm#H $  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ZG^<<V$h  
] ]U)wg  
return l(t) op r(t) d-~V.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) srv4kodj  
return op l(t) G JRl{Y  
return op l(t1, t2) S1|u@d'  
return l(t) op rC-E+%y  
return l(t1, t2) op oPmz$]_Z  
return l(t)[r(t)] 2&4nf/sE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1VgGF^cYR  
W Ej{2+  
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: J 4gtm"2)  
单目: return f(l(t), r(t)); uy hh"[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U4!KO;Jc  
双目: return f(l(t)); d~u=,@FK  
return f(l(t1, t2)); i&:SWH=  
下面就是f的实现,以operator/为例 x []ad"R  
@ 8H$   
struct meta_divide Ku ,wI86  
  { dun`/QKV  
template < typename T1, typename T2 > U*C^g}iA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) d0 )725Ia  
  { w6V/Xp][U  
  return t1 / t2; ;|Mfq` s  
} WA (x]""  
} ; 0 %~~IT}U  
Lm4`O %  
这个工作可以让宏来做: J>A9]%M  
01?+j%k=m/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ aoey 5hts  
template < typename T1, typename T2 > \ Gm B&TD m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,&UKsrs_  
以后可以直接用 a dqS.xs  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,->K)Rs;  
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 x:FZEyalG  
(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。。。) 9w=7A>.U  
+7gd1^|$e  
x &R9m,  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 QR&e~rks  
_^BA;S @  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N\PdX$  
class unary_op : public Rettype Ur])*#  
  { ,4Q4{Tx  
    Left l; RzqgN*]lY  
public : -hXKCb4YU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T aS1%(  
KkCGL*]K  
template < typename T > |cU75 S1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C<D$Y,[w  
      { <Z%=lwtX  
      return FuncType::execute(l(t)); ,\6Vb*G|E>  
    } 712nD ?>  
G`FYEmD  
    template < typename T1, typename T2 > I}_}VSG(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L?h?LZnq  
      { s0iG |vw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); E y:68yU  
    } tB4mhX|\  
} ; $P{`-Y }a  
}nlS&gew^  
J%CCUl2  
同样还可以申明一个binary_op g!XC5*}  
INA3^p'w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F^.A~{&L  
class binary_op : public Rettype fbh,V%t7  
  { 6M >@DRZ'|  
    Left l; 4Fft[S(  
Right r; ]Ucw&B* @  
public : CGi;M=xr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  ;2C  
5GM-*Ak@  
template < typename T > wyy 1M+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~q3O,bb{   
      { Rn?JMM]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HEVj K$  
    } \\R}3 >Wc  
GeP={lj  
    template < typename T1, typename T2 > O^cC+@l!4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qnp}#BZ  
      { iAz0 A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fmixWL7.Zg  
    } jfMkN  
} ; qx ki  
(I~   
n[Q(q[ULV  
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 r-y;"h'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _Ay^v#a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) UQu6JkbLL  
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。 :(A&8<}-6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q}Q G<%VR  
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。。。 /0/ouA>+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PZ|I3z  
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) _^& q,S  
下面是修改过的unary_op N-K/jY  
r!&174DSR1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m54>}  
class unary_op %>&ex0j]  
  { D"pT?\kO  
Left l; z6R|1L 1  
  F1.Xk1y%  
public : V*@aE  
_bCAZa&&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !i t orSl  
q@wD@_  
template < typename T > G?}?>O  
  struct result_1 8NfXYR#  
  { ?z.?(xZ 6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _8.TPB]no  
} ; \8xSfe  
-yf8  
template < typename T1, typename T2 > _ dAyw  
  struct result_2 E4% -*n  
  { 5f7id7SI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^t})T*hM0  
} ; Oo :Dt~Ib  
d3c.lD)L9  
template < typename T1, typename T2 > or*{P=m+R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gHPJiiCv  
  { 9K@ I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }? _KZ)  
} )7 Mss/2T  
 g!}]FQBb  
template < typename T > r,JQR)l0@V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HF FG4'  
  { DT`HS/~fH  
  return OpClass::execute(lt(t)); _|u}^MLO  
} AJ}FHym_ZQ  
v/ N[)<  
} ; K80f_ iT 5  
,,u hEoH  
;8^k=8  
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 H1c8]}  
好啦,现在才真正完美了。 R$awo/'^  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ss%Cf6qdWL  
g)#?$OhP"  
template < typename Right > dM;\)jm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  oE+P=  
  { *F1TZ_GS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \}Am]Y/ w  
} OWibmX  
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。 S a +Y/  
+#eol~j9N  
sMMOZ'bT  
Aars\   
',R%Q0Q  
十. bind |J!mM<*K  
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。 $sY'=S  
先来分析一下一段例子 h\[@J rDa  
`o{ Z;-OF  
-| FHv+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~-k , $J?7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #//xOL3J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &9flNoNR9  
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。 th73eC'  
我们来写个简单的。 )pl5nu#<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y7>3hfn~w  
对于函数对象类的版本: S'!&,Dxq^  
\(pwHNSafk  
template < typename Func > v)Y)tu>  
struct functor_trait K@7%i|H  
  { U*~-\jN1pb  
typedef typename Func::result_type result_type; , @jtD*c)  
} ; DujVV(+I  
对于无参数函数的版本: LG:k}z/T  
mI7lv;oN<5  
template < typename Ret > f,yl'2{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dE"_gwtX  
  { uaO.7QSwN  
typedef Ret result_type; w8X5kk   
} ; y-26\eY^P  
对于单参数函数的版本: l+6c|([  
8e-nzc,]  
template < typename Ret, typename V1 > A8.noV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]t)N3n6Bc  
  { 9>4#I3  
typedef Ret result_type; lC#wh2B6  
} ; Q!q6R^5!K  
对于双参数函数的版本: d'W2I*Zc<  
F9eEQ{L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4"@;.C""  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?7NSp2aq2A  
  { UK,bfLPt~  
typedef Ret result_type; ?L0;, \-t  
} ; -u@ ^P7  
等等。。。 r{.pXf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]6M<c[H>  
26/<\{q~  
template < typename Func > 1|{s8[;8  
struct func_return ^"7- `<J  
  { "BT M,CB  
template < typename T > = z mxki  
  struct result_1 BX$<5S@  
  { fJ8>nOh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lOcFF0'  
} ; ^>an4UJ t  
Y#c439&  
template < typename T1, typename T2 > Xb:* KeZq  
  struct result_2 8$~oiK%fw  
  { qfXt%6L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]AA|BeL?|  
} ; Y0g]-B  
} ; ;)h?P.]  
F?'  
#~'d Y\&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 I8!>7`L  
bK6^<,~  
template < typename Func, typename aPicker > f~W+Rt7o  
class binder_1 i&H^xgm  
  { .<?7c!ho  
Func fn; O>~@>/#  
aPicker pk; m4~ |z  
public : wL~A L  
oF$#7#0`;8  
template < typename T > jywS<9c@  
  struct result_1 0p.MH~mx  
  { zwC ,,U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5{(4%  
} ; .+S%hT,v6i  
sxr,] @  
template < typename T1, typename T2 > d8;kM`U  
  struct result_2 i tNuY<"  
  { eV!(a8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MH)V=xU|)  
} ; .'o=J`|  
Eb~vNdPo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ag2~q  
}&+,y<>   
template < typename T > c/88|k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dBA&NW07  
  { ,gk'8]  
  return fn(pk(t)); A5F (-  
} .WKJ37od  
template < typename T1, typename T2 > 9nVb$pfe#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /[lEZ['^  
  { %J-:%i  
  return fn(pk(t1, t2)); "7EK{6&jQ  
} ^U,iDK_  
} ; @8{8|P  
]h1.1@>xc  
:%9R&p:'ar  
一目了然不是么? P7W|e~]Yq  
最后实现bind \mLEwNhRY  
`W}pA mhj  
? ch?q~e)  
template < typename Func, typename aPicker > oU,8?( }'~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9O&m7]3  
  { Lk]|;F-2i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); VDOC>  
} + a*Ic8*  
F|6"-*[RS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !GvT{  
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。 o|d:rp!^  
9mk@\Gqqm  
十一. phoenix 5JaLE5-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qJs_ahy(  
(PH7nW7  
for_each(v.begin(), v.end(), W=EcbH9/.)  
( 5Q%)|(U'  
do_ {hN\=_6*EW  
[ m4h)Wq  
  cout << _1 <<   " , " An#[ +?  
] Y?1T XsvF  
.while_( -- _1), ZzBaYoNy[0  
cout << var( " \n " ) +}at#%1@  
) _;^x^  
); |qguLab(  
I 2AQ G  
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: x1`w{5;C 2  
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 }~&0<8m  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [mwqCW&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: CR.d3!&28  
&+02Sn3A  
=Bc{0p*  
template < typename Cond, typename Actor > LiFR7\z  
class do_while ea @ H  
  { 7;@YR  
Cond cd; Q)4[zStR#  
Actor act; GQ?FUFuIoW  
public : Ff>X='{  
template < typename T > 5l@} 1n  
  struct result_1 [u*7( 4e  
  { :j3^p8]  
  typedef int result_type; a!6r&<s=E  
} ; SJ22  
cM9> V2:P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <,p$eQ)T%  
#O~pf[[L  
template < typename T > yn+m,K/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /g*_dH)=  
  { Ux?G:LLz  
  do D1deh=  
    { ?>ZrdfTwz,  
  act(t); c8]%,26.  
  } h*KDZ+{)  
  while (cd(t)); A #SO}c  
  return   0 ;  :Kyr}-  
} _}j>  
} ; ]3|h6KWq  
Pl|I{l*o(`  
lMW6D0^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?$;&DoE  
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。 8hy1yt6t4~  
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。 HQ=pf >  
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。 &<#1G u_  
下面就是产生这个functor的类: ,0HID:&  
jX'pUO  
@|<nDd{2  
template < typename Actor > %vf;qVoA~  
class do_while_actor hiVDN"$$  
  { hx%UZ<a  
Actor act; =&-.]| t  
public : ZR3sz/ulLd  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :T6zT3(")D  
GM;uwL#  
template < typename Cond > d72( g$F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R.* k7-(;  
} ; X_JC1  
O.Dz}[w  
bZK`]L[   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /^{Q(R(X<  
最后,是那个do_ *a_QuEw _k  
.'+JA:3R  
b)XGr?  
class do_while_invoker |1!|SarM{B  
  { ;CL^2{  
public : 8zeD%Uv  
template < typename Actor > V#1v5mWVx  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const LM"b%  
  { j _E(h.  
  return do_while_actor < Actor > (act); |C+ 5  
} Z^mIGy}  
} do_; %^I 7=  
,-$%>Uv   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 23;\l   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eon(C|S7eK  
最后来说说怎么处理break和continue zhRF>Y`  
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。 tx3p, X  
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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