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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda LZPLz@=&]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?cr^.LV|h^  
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, (S j?BZjC  
_t7aOH  
-A8CW9|mk  
~:A=o?V2  
  class filler ~RM_c  
  { j W|M)[KJN  
public : 9&4z4@on  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} CJLfpvV  
} ; j&?@:Zg v  
|>p?Cm  
q-0( Wx9|  
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: CwzDkr&QC_  
cZ/VMQEr  
j|WN!!7  
2K(zYv54  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p\|*ff0  
DTV"~>@  
M[dJQ (  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _K>YB>W}7  
cr{f*U6`  
^X?3e1om  
c(S66lp  
二. 战前分析 >x1?t  
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。 n ^C"v6X  
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 SnW>`  
v+2t;PJd2  
*+cW)klm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &14Er,K  
  /* --------------------------------------------- */ 7N fA)$  
vector < int *> vp( 10 ); *p%=u>?&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8DJoQl9  
/* --------------------------------------------- */ TqXB2`7Ri  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t'Pn*  
/* --------------------------------------------- */ =I9RM9O<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7pz #%Hf  
  /* --------------------------------------------- */ sZPA(N?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  F| O  
/* --------------------------------------------- */ }7|UA%xz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lxD~[e  
LZ*ZXFIg  
^b`aO$  
w ]$Hr   
看了之后,我们可以思考一些问题: h>'Mh;+  
1._1, _2是什么? >*goDtTjp  
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。 %:] ive]e  
2._1 = 1是在做什么? ?,x3*'-(  
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。 }EWPLJA  
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。 kEM|;&=_  
r5aOQ  
*U^7MU0  
三. 动工 Wi{ jC?2Q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: r(cd?sL96R  
n[`FoY  
/q>1X!Z  
UgZuEfEGve  
template < typename T > -eoXaP{[  
class assignment a{7'qmN1  
  { V17SJSC-  
T value; $4&e{fLt|v  
public : s:\FlQ0  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6w:M_tDM  
template < typename T2 > 5QUL-*t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7gcJ.,Z.  
} ; m'.y,@^B  
rOd~sa-H  
+>S\.h s4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g O ;oM?|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment LL^WeD_Y  
.a`(?pPr,  
j UCrj'  
u' +;/8  
  class holder 6#/v:;bF  
  { f+ Ht  
public : W #kOcw  
template < typename T > R<n'v.~"A  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xF8^#J6>  
  { 0'0GAh2  
  return assignment < T > (t); jou741  
} f/NfvLi(AU  
} ; i@p0Jnh|  
Wc qUF"A  
+Q+>{HK  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: wXnluE  
)4BLm  
  static holder _1; -3On^Wj]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ii :E>O(0B  
;X XB^,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #?EmC]N7  
而不用手动写一个函数对象。 48Z0aA~+  
CDU$Gi  
Tweku}D7  
w5uOkz #  
四. 问题分析 (TJ )Y7E  
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。 dGY:?mf&  
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。 !O }^Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a08`h.dyN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V 0M&D,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I c 2R\}q  
Z0I>PBL@l  
五. 问题1:一致性 ;Wu6f"+Y#  
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?| )UgLs|G~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _gl7Ma  
^\ocH|D  
struct holder ~ '/Yp8 (  
  { 1Vy8TV3D  
  // \DC0`  
  template < typename T > :@8N${7`$A  
T &   operator ()( const T & r) const :7[20n}w  
  { q71~Y:7f  
  return (T & )r; i~0x/wSl_  
} 3"HW{=  
} ; 84eqT[I'  
H%z9VJ*!0  
这样的话assignment也必须相应改动: waI:w,  
Uop`)  
template < typename Left, typename Right > EYD24  
class assignment gJC~$/2  
  { -L&%,%  
Left l; 3BzC'nplm  
Right r; vle`#c.  
public : r#X6jU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /_l$h_{DH  
template < typename T2 > AkE(I16Uy~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bs9X4n5  
} ; 6A23H7  
Cl>{vS N  
同时,holder的operator=也需要改动: j}fu|-  
{\62c;.  
template < typename T > ZGZ1Q/WH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o/~Rf1  
  { -b`O"Ck*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d,d ohi  
} zD,K_HicI  
8%Eau wAx  
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。 ]u<8j r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )~[rb<:)b  
x>TIQU=\  
return l(rhs) = r; cWS 0B $$  
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。 `+0K~k|DC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: EYXHxo  
BDiN*.w5  
template < typename Tp > ^Ez`WP  
class constant_t !/RL.`!>  
  { `ZhS=ezgr  
  const Tp t; aF]cEe  
public : k(23Zt]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &6q67  
template < typename T > Rw!wfh_+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J[7Sf^r  
  { p38RgEf  
  return t; UsQh+W"?  
} E,p4R%:$@1  
} ; PyQ P K,  
%("WoBPH`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }u?DK,R  
下面就可以修改holder的operator=了 >,}SP;  
iwx*mC{|A  
template < typename T > 15\k/[3 #  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const DICS6VG}  
  { Oz-;2   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6h9Hf$'  
} /|#";QsPN  
6TkV+\  
同时也要修改assignment的operator() &X&msEM  
 ;U<}2M!g  
template < typename T2 > cl1>S3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } TK s l.|  
现在代码看起来就很一致了。 bJ5 VlK67R  
GX0S9s  
六. 问题2:链式操作 K$kI%eGZA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dk>qTY+j5  
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。 `*-rz<G  
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。 mGP&NOR0^y  
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。 >\4"k4d}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R8N*. [  
X-k$6}D  
template < typename T > Mp,aQ0bNS  
struct result_1 ag{cm'.  
  { caD)'FSES  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +Jw+rjnP  
} ; $*q^7ME  
S\<nCkE^  
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: !>,XK!)  
N4rDe]JnPR  
template < typename T > /w "h'u  
struct   ref b;jr;I  
  { ffI z>Of:  
typedef T & reference; n}L Jt  
} ; kxWcWl8  
template < typename T > ni~1)"U.  
struct   ref < T &> *c>B,  
  { zr@H Yl  
typedef T & reference; <:ptNGR  
} ; B:rzM:BQ  
Scd_tw.]|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F~;UD<<"H  
":W$$w<  
template < typename T > dh K<5E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d<_#Q7]I4  
  { LVe[N-K  
  return l(t) = r(t); _>RTef L5  
} 4RL0@)0F  
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。 |] cFsB#G  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 D*}_L   
7 V3r!y  
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 *|Bt!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~ya@ YP]';  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ')zf8>,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S'}pUGDO  
最后的布局是: RH~I/4e  
                Add 5fY7[{ 2  
              /   \ ^E]y >Y  
            Divide   5 ;/ASl<t,  
            /   \ OOZxs?pR  
          _1     3 )SzgMbF6  
似乎一切都解决了?不。 ,~*pPhQ8m  
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。 0dCg/wJx  
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。 p-f"4vH  
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: 'n/L1Fn  
D]'/5]~z<  
template < typename Right > BFvRU5&Sz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Pq3m(+gf  
Right & rt) const %4^NX@1jV  
  { k7)<3f3&S.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'mYUAVmSC#  
} F2!]T=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;!pSYcT,  
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。 U0@Qc}y  
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。 g]Z@_  
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。 6H ^=\  
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。 Dks"(0g  
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? _fjHa6S  
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: :rSCoi>K  
~%!"!Z4  
template < class Action >   |Sr  
class picker : public Action WwF2Ry^a  
  { cI (}  
public : Wxa</n8S[n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Nq"J[l*+g  
  // all the operator overloaded -)9aY.  
} ; 0mR^%+~  
FO{?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。 9}$'q$0R]  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: M$Ow*!DfP  
.f-s+J&ED  
template < typename Right > }9~U5UXWU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e)f!2'LL  
  { S<81r2LT  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @_H L{q%h  
} qZYh^\  
Dio)orc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G'{*guYU  
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。 x:iLBYf  
o}e]W,  
template < typename T >   struct picker_maker {]Ec:6  
  { guk{3<d:Jy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; X86r`}  
} ; ZZrv l4h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~S~4pK  
  { h ;1D T  
typedef picker < T > result; _g%,/y 9y  
} ; !SdP<{[  
8A: =#P^O\  
下面总的结构就有了: :&J1#% t  
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。 ",pd 9  
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。 *:"p*qV*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4u E|$  
至此链式操作完美实现。 +wGFJLHJ  
`]4tJJy$  
WSqo\]  
七. 问题3 }ws(:I^  
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。 @y8) "m"  
=y0h\<[  
template < typename T1, typename T2 > M.``o1b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K$c?:?wmo  
  { ,:xses*7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); AHet,N  
} -=GmI1:=$4  
u9j1>QU  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: h3j`X'  
YQ`88 z  
template < typename T1, typename T2 > r<!/!}fE,  
struct result_2 zxC~a97`  
  { hVW1l&s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B3W2?5p  
} ; 51 "v`O+  
o[aIQ|G  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ;N^4R$Q.  
这个差事就留给了holder自己。 .#LvvAeh  
    JZ)w  
B4{F)Zb  
template < int Order > & Tkl-{I  
class holder; u-R;rf5%k  
template <> 6ag0c&k  
class holder < 1 > ~\u~>mtchu  
  { " nLWvV1  
public : Lklb  
template < typename T > KqvM5$3  
  struct result_1 ^%NjdZuDO  
  { [<.dOe7|  
  typedef T & result; 8gJg7RxL  
} ; z-m:l;  
template < typename T1, typename T2 > <;hy-Q()D  
  struct result_2 }*c[} VLN  
  { ~ep^S^V+  
  typedef T1 & result;  t: 03  
} ; vz^=o'  
template < typename T > zKFiCP K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <G#Q f|&  
  { G \|P3j  
  return (T & )r; &H/3@A3  
} Cf.(/5X  
template < typename T1, typename T2 > 3u oIYY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :?:R5_Nd=  
  { -SF50.[  
  return (T1 & )r1; 3XhLn/@  
} V3$zlzSm,  
} ; ~Gh9m ]b  
,e{1l   
template <> WD|pG;Gq  
class holder < 2 > *~^M_wej  
  { wp<f{^ et  
public : y<m }dW6[\  
template < typename T > /J!~0~F  
  struct result_1 {4r }jH  
  { TE-(Zil\  
  typedef T & result; ;RS^^vDm  
} ; s:J QV  
template < typename T1, typename T2 > G&@_,y|  
  struct result_2 R:U!HE8j   
  { U /jCM?~  
  typedef T2 & result; JnS@}m  
} ; ]Uul~T  
template < typename T > (S8hr,%n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mV|Z5= f  
  { ~Hvf"bvK|  
  return (T & )r; K QCF "  
} &X)^G#  
template < typename T1, typename T2 > +K48c,gt?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BP=<TRp .  
  { .2SD)<}(9  
  return (T2 & )r2; aPHNX)  
} sM@1Qyv&0  
} ; c.uD%  
xd!GRJ<I  
7o9[cq w  
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> >。 m 3Do+!M[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ese?;1r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jBJ|%K M  
MZ_dI"J ,  
return l(i, j) = r(i, j); d[sY]_ dj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k#x"'yZ  
O7yIFqI=/  
  return ( int & )i; in2m/q?  
  return ( int & )j; jR"ACup(  
最后执行i = j; <1E5[9 q  
可见,参数被正确的选择了。 _@O.EksY3r  
90">l^HX=  
\'+P5,  
r[3 2'E  
Iy@6cd,)S  
八. 中期总结 )@6iQ  
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: w5q'M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 FLQ>,=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。 _.5AB E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  dQI6.$?  
moE!~IroG  
gCaxZ~o  
~y1k2n  
?:#$btmn?  
ZQ[s/  
九. 简化 /H*n(d  
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。 '19kP.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j UB`=d|  
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: .:iO$wjp5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Xd'B0kQaT  
  +-*/&|^等 ?, cI!c`  
2. 返回引用。 p;)@R$*  
  =,各种复合赋值等 VTn6@z_ x  
3. 返回固定类型。 vO8CT-)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >Slu?{l'  
4. 原样返回。 YT<(2u#Ng  
  operator, O[R   
5. 返回解引用的类型。 Z>hGqFZ0{  
  operator*(单目) kI,O9z7A7  
6. 返回地址。 TeH_DVxj  
  operator&(单目) ,ZvlK N  
7. 下表访问返回类型。 _nec6=S6(  
  operator[]  Qo+Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wcW}Sv[r  
  operator<<和operator>> ] jycg@=B  
vn^*  
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。 qwYq9A$+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =6[R,{|C  
]GXE2A_i;  
template < typename Left > PGA `R  
struct value_return +g% Ah  
  { F`57;)F  
template < typename T > I G B)  
  struct result_1 ]%[.>mR  
  { hc]5f3Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Yw,LEXLY  
} ; /\5u-o)  
92Rm{n   
template < typename T1, typename T2 > [[KIuW~ot  
  struct result_2 |L~RC  
  { =8E GB\P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .p-T >  
} ; 7 '{wl,u  
} ; cTL W}4m%g  
La\|Bwx  
DpQ:U5j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [wcp2g3Px  
;D}E/' =  
下面我们来剥离functor中的operator() lA,*]Mr~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YH{FTVOt{C  
3'[ g2JR  
return l(t) op r(t) .%_=(C< E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rG{,8*  
return op l(t) pR3K~bx^  
return op l(t1, t2) [+b&)jN*2  
return l(t) op %^bN^Sq -  
return l(t1, t2) op $%"~.L4  
return l(t)[r(t)] JvM:xy9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] E 7"`D\*  
MzIn~[\  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: :tX,`G  
单目: return f(l(t), r(t)); {\ J%i|u  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); JmbWEX|  
双目: return f(l(t)); =7 -@&S=?s  
return f(l(t1, t2)); d.p%jVO)"  
下面就是f的实现,以operator/为例 E~1"Nh  
cB}6{c$_sW  
struct meta_divide |%fM*F^7/  
  { 6='x}Qb\H  
template < typename T1, typename T2 > #)( D_*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pxHJX2  
  { iTJE:[W"y  
  return t1 / t2; vS G vv43G  
} S0tPnwco[~  
} ;  B q7Qbj  
g UA_&_  
这个工作可以让宏来做: ;%PI  
W_h!Puj_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ VHx:3G  
template < typename T1, typename T2 > \ L*1yK*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >?GCH(eW%  
以后可以直接用 L+NrU+:=C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Dh .<&ri   
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 m]'P3^<{P  
(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。。。) n!%'%%o2v  
'<&rMn  
p-B |Gr|  
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 $'Qv {  
.a `ojT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >jpk R  
class unary_op : public Rettype 3Hkb)Wu  
  { F+?g0w['  
    Left l; NSQ#\:3:S  
public : 9v(k<('_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 01vKx)f  
"[\),7&03  
template < typename T > I=K|1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U].3vju`c  
      { oPR?Ar  
      return FuncType::execute(l(t)); "j?\Ze*  
    } 'SnB7Y  
JI|MR#_u  
    template < typename T1, typename T2 > td(4Fw||1y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]BY<D`$$P  
      { i" >kF@]c8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j~k+d$a  
    } v42Z&PO   
} ; L'<.#(|  
d`4F  
|M(0CYO  
同样还可以申明一个binary_op [PL]!\NJ  
tz/NR/[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /%i:(Ny  
class binary_op : public Rettype #iP5@:!Wm~  
  { ')1p  
    Left l; yo_;j@BGR  
Right r; mI-9=6T_  
public : n@y*~sG]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }TwSSF|}3  
YQ7tZl;:t  
template < typename T > >m8~Fs0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0i/!nke.  
      { D:Fi/JY~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \* SEj&9  
    } e6uVUzP4  
^ /7L(  
    template < typename T1, typename T2 > )G@/E^ySM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d@>1m:p  
      { K)9+3(?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Yo[Pu< zR  
    } P2sM3C  
} ; 's 'H&sa  
: 5<u!-}  
4?.L+wL  
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 [ .c'22R6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 AMc`qh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y~;w`5;|  
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。 8&UwnEk<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %2<u>=6byG  
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。。。 SX@zDuM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y@Ti2bI`v  
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) y rmi:=N(  
下面是修改过的unary_op n+:}p D  
.0iHI3i^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b]Z>P{ j  
class unary_op ^4[|&E:  
  { v7G&`4~  
Left l; 2*}qQ0J  
  lbiMB~rwI  
public : sL\W6ej  
fQ_(2+ FM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dIOi P\^  
n0tVAH'>  
template < typename T > d2 (3 ,  
  struct result_1 )m.U"giG++  
  { c,_??8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; GNab\M.  
} ; IJv+si:k  
gkL{]*9&%  
template < typename T1, typename T2 > 1cY,)Z%l #  
  struct result_2 `u#N  
  { +'!Y[7|9iv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c`xgz#]v  
} ; /'Q2TLy=  
xBg. QV  
template < typename T1, typename T2 > 22r$Ri_>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J~k'b2(p3  
  { _68{ {.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N=~aj7B%  
} .lyK ,p  
E 9v<VoNP`  
template < typename T > GLr7sack  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (V9 ;  
  { b?nORWjC  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^2-t|E=  
} t$-!1jq  
2^4OaHY88  
} ; )l[bu6bM  
g0>Q* x  
98LyzF9  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug  :C9vs  
好啦,现在才真正完美了。 \TnRn(Kw  
现在在picker里面就可以这么添加了: R;`C;Rbf  
wi@Qf6(mn  
template < typename Right > 'rDai [  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p-JGDjR0G  
  { 2tI,`pSU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @tg4rl  
} <T+{)FV  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 -&JQdrs  
0=Mu|G|Z  
_FtsO<p)"  
QI*<MF,1  
,WQg.neOA  
十. bind v]X*(e  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 K410.o/=-  
先来分析一下一段例子 xvTz|Y  
h"t\x}8qq  
oxXCf%!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R(on[g_1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,f^ ICM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rWNywxnT  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 osZ] R  
我们来写个简单的。 Lf+"Gp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B\Uocn  
对于函数对象类的版本: 6 U_P  
M3Oqto<8"  
template < typename Func > *=(vIm[KL  
struct functor_trait ,yH\nqEz  
  { 'T(@5%Db  
typedef typename Func::result_type result_type; !Z<=PdI1Ys  
} ; i6)HC  
对于无参数函数的版本: {B[ }}wX$  
Nx=rw h  
template < typename Ret > x4-_K%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =Hx]K8N)  
  { f[wxt n'r  
typedef Ret result_type; 6os{q`/Q])  
} ; *cAI gO7  
对于单参数函数的版本: RZP7h>y6@  
Kjt\A]R%  
template < typename Ret, typename V1 > I'0{Q`}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l;i /$Yu7  
  { -mw`f)?Ev  
typedef Ret result_type; p((a(Q/  
} ; -_ <z_IL\%  
对于双参数函数的版本: qylI/,y{  
ip!-~HNwJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +F+M[ef<ws  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,-[z?dvO  
  { 45;ey }8  
typedef Ret result_type; % O u'+A  
} ; ;Q,, i  
等等。。。 a!B"WNb+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy CN:z *g  
;@xlrj+  
template < typename Func > '8=/v*j>?  
struct func_return W_lXY Z<  
  { N5.B"l  
template < typename T > sW@_' Lw  
  struct result_1 `G`y A%  
  { bX>R9i$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZdgzPs"  
} ; xSq{pxX  
Z):Nd9  
template < typename T1, typename T2 > }CL7h;5N 3  
  struct result_2 g cb6*@u!  
  { qKTzigjj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F}?4h Dt  
} ; n j2=}6  
} ; -ARks_\  
i!)\m0Wm  
oI-,6G}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 **JBZ\'  
sO{TGk]*  
template < typename Func, typename aPicker > f$ 7C 5  
class binder_1 qHn X)  
  { <iB5&  
Func fn; ?[7KN8$  
aPicker pk; 1>Q4&1Vn  
public : Ll .P>LH  
0+e  
template < typename T > e, fZ>EJ  
  struct result_1 sLUOs]cj  
  { +t3o5&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~*x 2IPi H  
} ; 1!NrndJI  
}=Ul8 <  
template < typename T1, typename T2 > .wB'"z8L  
  struct result_2 gloJ;dE B  
  { d/!\iLF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i` Q&5KL  
} ; ;8a9S0eS  
T^vhhfCUr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;GIA`=a %  
w[C*w\A\M  
template < typename T > k-^le|n9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AEkjyh\  
  { Da8 |eN}   
  return fn(pk(t)); 4w)>}  
} 4AMe>s  
template < typename T1, typename T2 > p6!5}dD(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t&Q(8Hz  
  { No`*->R  
  return fn(pk(t1, t2)); hZlHY9[t?  
} B<i(Y1n[  
} ; #p"$%f5Q_  
FzNj':D  
d0-4KN2  
一目了然不是么? *2pf> UzL  
最后实现bind 4:-x!lt  
uehu\umt=  
)/)[}wN;j  
template < typename Func, typename aPicker > x"!`JDsS  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B oxtP<C"  
  { Jy\0y[f*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R9!U _RH  
} k||dX(gl  
V~p01f"J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ln+.=U6Tm  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 *V4%&&{  
*<X1M~p$  
十一. phoenix ',K:.$My  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: i I`vu  
rVP{ ^Jdo  
for_each(v.begin(), v.end(), 'v9M``  
( zw+RDo  
do_ M\-[C!h,  
[ b3FKDm[  
  cout << _1 <<   " , " R:$E'PSx  
] b b.UtoPz  
.while_( -- _1), ~(8fUob  
cout << var( " \n " ) >lKu[nq;  
) 8&M<?oe  
); ="v`W'Pd  
eh> |m> JY  
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: r}es_9*~Z  
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 YC')vv3o(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H6{Bx2J1*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: '&e8;X  
FvY=!U06  
k1oJ<$ Q  
template < typename Cond, typename Actor > DP0@x+`k  
class do_while _GFh+eS}  
  { 1Iy1xiP  
Cond cd; mt$rjk=  
Actor act; 6 &0r/r  
public : v? OUd^  
template < typename T >  %S%IW  
  struct result_1 Hi$R"O (  
  { #/o~h|g  
  typedef int result_type; uAqiL>y  
} ; ' )0@J`  
AO>b\,0Me  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U[02$gd0l  
T A0(U$ 4  
template < typename T > 1ANFhl(l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y*ZA{  
  { :"MHmm=uU8  
  do fge h;cD  
    { ti (Hx  
  act(t); 57EX#:a  
  } w%s];EE  
  while (cd(t)); :L@n(bu RN  
  return   0 ; s .<.6t:G4  
} G;flj}z  
} ; q&J5(9]O|L  
CgmAxcK  
D=mmBo  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pZ}B/j  
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。 n1{[CCee@  
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。 i@.Tv.NZ  
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。 4>i\r  
下面就是产生这个functor的类: =\|,hg)c  
%~x?C4L8  
ah hl  
template < typename Actor > C\;l)h_{  
class do_while_actor "+T`{$Z=C  
  { '?| 1\j  
Actor act; +Wg/ O -  
public : Jw8?o/1D@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }x\#ul)  
eA86~M?<o  
template < typename Cond > Rx&O}>"E>l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; E r%&y  
} ; )ds]fvMW]N  
:ujpLIjvVG  
:CW^$Zvq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Vj9X6u}{  
最后,是那个do_ \c CH/  
(;;ji!i  
]t~.?)Ad+2  
class do_while_invoker )xccs'H  
  { cI'n[G  
public : xi(1H1KN5B  
template < typename Actor > 9D+k71"+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $] "M`h  
  {  ?bVIH?  
  return do_while_actor < Actor > (act); e}1Q+h\  
} ^n0;Q$\  
} do_; <O 0Q]`i  
Rlk3AWl2u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? n 5R9<A^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oG1zPspL  
最后来说说怎么处理break和continue +1YEOOfVY  
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。 W/bW=.d Jd  
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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