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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KYg'=({x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 zE}ry!{  
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, {p(6bsn_#]  
o> 1+m  
[ 8WG  
RW Jyd=  
  class filler tjne[p  
  { ojIGfQV  
public : f{(D+7e}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} mD?={*7%  
} ; {HVsRpNEf  
|F ~U  
C,<FV+r=^  
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: uCWBM  
cj#.Oaeq*  
w,!N{hv(  
@'J[T:e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !(j<Y0xo:  
=C^4nP-  
P}!pmg6V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /(}YjeS  
NZXCaciG  
-Ji uq  
PL3oV<\4s>  
二. 战前分析 ]qk`Yi  
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。 a5`9mR)Y$'  
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 p%\&M bA  
X#MC|Fzy@  
uxW<Eh4H*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )@ .0ai  
  /* --------------------------------------------- */ OeQ~g-n  
vector < int *> vp( 10 ); j#H&~f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S09Xe_q  
/* --------------------------------------------- */ ]4 \6_J&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %w3tzE1Hq  
/* --------------------------------------------- */ 7U&<{U<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `]/0&S  
  /* --------------------------------------------- */ ZYTBc#f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7;sF0oB5e  
/* --------------------------------------------- */ ^|cax| >  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4%SA%]a L1  
}$3pS:_N~  
\LM{.g zT  
.;:dG  
看了之后,我们可以思考一些问题: |1+ mHp  
1._1, _2是什么? ~(.&nysZ-  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "3Ckc"G@  
2._1 = 1是在做什么? R\u5!M$::  
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。 Dv=pX.Z+  
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。 XpT~]q}  
_=I&zUF  
]L\]Ll;  
三. 动工 #BI Z|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >H]|R }h  
;![rwra  
iis}=i7|  
:l {%H^;1  
template < typename T > <;!#+|L/  
class assignment *i,A(f'e4X  
  { OlsD  
T value; I-/-k.  
public : W3B:)<f  
assignment( const T & v) : value(v) {} p$XvVzW#<  
template < typename T2 > 0P4g6t}e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N8{ 8 a  
} ; )gxZ &n6  
}};AV)}J  
G4n-}R&'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ebf/cC h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F||oSJrI  
c&#B1NN<  
>Qs{LEsLb  
s)kr=zdyo  
  class holder ~<3J9\z1  
  { >\s+A2P  
public : ~HUO$*U4<  
template < typename T > FBA th !E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *XG.?%x*|  
  { 3?wL)6Uj8J  
  return assignment < T > (t); L\t?^u  
} &^F'ME  
} ; *7yrm&@nG  
)H*BTfmt  
G;^,T/q47  
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: )p 8P\Rl  
 ]l=iKl  
  static holder _1; F%:o6mT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6LzN#g  
g_(O7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w+{ o^ O  
而不用手动写一个函数对象。 C ?aa)H  
#>">fs]  
N/8B@}@n  
+)*oPSQ5  
四. 问题分析 o? wEX%  
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。 "lBYn2W  
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。 T $o;PJc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /9 |BAQ:v;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 s[u*~A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E*#5OT  
pT<I!,~  
五. 问题1:一致性 249DAjn+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| #7naI*O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BBRZlx  
?p &Xf>K  
struct holder ,o6,(jJU  
  { nM H:7[x3  
  // 8} |!p>  
  template < typename T > l }]"X@&G  
T &   operator ()( const T & r) const [}?E,1Q3  
  { Lz`_&&6  
  return (T & )r; "V<7X%LIX  
} _16r8r$V  
} ; D#d \1g  
'TDp%s*;  
这样的话assignment也必须相应改动: L=kETJ:g  
$`"$ZI6[  
template < typename Left, typename Right > 8:"s3xaO3  
class assignment md /NMC \  
  { x UTlM  
Left l; r<_qU3Eaj  
Right r; l#3jJn  
public : #}C6}};  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ME'LZ"VT  
template < typename T2 > 5DVSaI$ =  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zB#.EW  
} ; 2%~+c|TH.)  
sO8F0@%aH(  
同时,holder的operator=也需要改动: 4siq  
ryt`yO  
template < typename T > /3qKsv#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @BI;H V%k  
  { ~p\r( B7G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +Al* MusS  
} y6gaoj  
z /f0 .RJ  
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。 L [X "N  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kC/An@J^#  
]oyWJ#8  
return l(rhs) = r; <y,c.\c!  
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。 V_jGL<X|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2:&QBwr+;  
v)LSH;<  
template < typename Tp > h%Uq  
class constant_t P +Sgbtc  
  { ZtX \E+mC  
  const Tp t; D #C\| E:  
public : c) _u^Dh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8l>YpS*S^  
template < typename T > /O[ Z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const eY3<LVAX  
  { gmtS3,  
  return t; K,@} 'N  
} C@@PLsMg  
} ; D1Q]Z63,  
]|B_3* A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 p}|<EL}Z9  
下面就可以修改holder的operator=了 H.)J?3  
G PL^!_  
template < typename T > G( #EW+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ->J5|c#  
  { *!`bC@E  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y+$a}=cb0  
} }C5Fvy6uz  
sJm v{wM  
同时也要修改assignment的operator() 6Bn}W ?  
Dx.hM[  
template < typename T2 > DN|+d{^lN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1A N)%  
现在代码看起来就很一致了。 @g1T??h   
kf_*=ER  
六. 问题2:链式操作 iy|xF~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =+"-8tz8FV  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ro18%' RRI  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 %m "9 =C  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \d QRQL{LL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lk4$c1ao2@  
#kAk d-QY6  
template < typename T > pm:#@sl  
struct result_1 +"PME1  
  { A1x    
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >UV?n XP}  
} ; "cDc~~3/@  
2\G[U#~bi  
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: r,wC5%&Za  
Q-||A  
template < typename T > |O[ I=!  
struct   ref 0t)5KO  
  { $2$jV1s  
typedef T & reference; 6bBNC2K$-  
} ; U sV?}  
template < typename T > aa\?k\h'7X  
struct   ref < T &> CjLiLB  
  { 6' 9zpe@`  
typedef T & reference; (b+o$C  
} ; }\vw>iHPX@  
*.+N?%sAP)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jgT *=/GH2  
K#]FUUnj=  
template < typename T > Wfh+D[^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mxTuwx   
  { 6#kK  
  return l(t) = r(t); K]ds2Kp&  
} Sh7ob2  
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。 C59H| S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /.:&9 c  
k~qZ^9QB~  
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 q (}#{OO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: M[^EHa<i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?1Uq ud  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;i&t|5y~  
最后的布局是: r\m2Oo)]  
                Add !GtCOr\'  
              /   \ 6jz~q~ I  
            Divide   5 &H?Vlx Ix  
            /   \ 5>rjL ;  
          _1     3 T@Th?  
似乎一切都解决了?不。 BU=Ta$#BZ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 x.>[A^  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 5h p)Z7  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: JiRfLB  
1yjP`N  
template < typename Right > DK(8Ml:k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ikgia:/-Z  
Right & rt) const i/F ].Sag  
  { (2r808^2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \7 }{\hY-  
} 'BNZUuUl  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ShMP_?]P  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 saR9_ ux  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 p i\SRDP  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 qj,^"rp1:  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 sKDL=c;?j  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? JO\KTWtjO  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 5} 1qo7;  
5>~q4t)6z}  
template < class Action > >;k~B  
class picker : public Action  q #X[oVq  
  { \"$jj<gc  
public : .< -~k@ P  
picker( const Action & act) : Action(act) {} x$6FvgP(  
  // all the operator overloaded cDh\$7'b  
} ; J24H}^~na  
wyv%c/WlS  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ]}nX$xy  
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: (z X&feq  
iI!g1  
template < typename Right > YG>6;g)Zm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const fl<j]{*v  
  { N1X;&qZDd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z2OXCZ*/  
} 2 m2$jp0  
{)& b6}2h  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > avxI%%|  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 QykHB k  
pcPRkYT[ M  
template < typename T >   struct picker_maker Is }?:ET  
  { 5z"[{ #/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ms=11C  
} ; -A1:S'aN-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o.>Yj)U  
  { =<z~OE'lV  
typedef picker < T > result; BHZSc(-o  
} ; I7jIA>ZZi  
'jBtBFzP-  
下面总的结构就有了: Sigu p#.p  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 .jRv8x b  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 *+<H4.W H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 D0 rqte  
至此链式操作完美实现。 &Y$)s<u8.  
KPdlg.  
aN~x3G  
七. 问题3 anFl:=  
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。 qgsw8O&  
+!<{80w  
template < typename T1, typename T2 > jx8hh}C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gEnc;qb  
  { WvWZzlw  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a,\GOy(q{  
} +(vL ~  
KPI[{T\`ZM  
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: v QDkZ  
u 9%AK g}~  
template < typename T1, typename T2 > &Ef6'  
struct result_2 |~YhN'OJ  
  { 6G>bZ+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Tg6nb7@P  
} ; zjwo"6c>  
x DX_s:A  
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? R5'_il  
这个差事就留给了holder自己。 k1M?6TW&  
    t: qPW<wc  
RX\@fmK&  
template < int Order > B-aJn8>/  
class holder; Axx{G~n![  
template <> Xe\,:~  
class holder < 1 > kF7`R4Sz  
  { ,4kipJ!,yK  
public : QlWkK.<Z3_  
template < typename T > ?+y# t?  
  struct result_1 pt8#cU\  
  { 7' TXR[   
  typedef T & result; g<N3 L [  
} ; &}vc^io  
template < typename T1, typename T2 > B~/ejC!  
  struct result_2 > V%3w7  
  { vX"jL  
  typedef T1 & result; gj1l9>f>]a  
} ; 1A/li%  
template < typename T > D[CEg2$y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]e]hA@4  
  { _D."KU|  
  return (T & )r; ;#6j9M0  
} w0$l3^}z  
template < typename T1, typename T2 > X>VxE/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K2t|d[r  
  { ekO*(vQ~  
  return (T1 & )r1; Ix'GP7-m_  
} }J\KnaKo  
} ; s h^&3}  
5 }F6s  
template <> >`+-Yi$(\  
class holder < 2 > 407;M%?'A  
  { T|lyjX$Q]9  
public : y{1|@?ii  
template < typename T > sK`pV8&xq  
  struct result_1 b:(*C  
  { >rzpYc'~w  
  typedef T & result;  S]&7  
} ; ;gv9J [R  
template < typename T1, typename T2 > kR|(hA,$N  
  struct result_2 z}*74lhF  
  { ;/<J& #2.  
  typedef T2 & result; v0S7 ]?_  
} ; Sh RkL<  
template < typename T > pM7xnL4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0qMf6  
  { vt-5 3fa|  
  return (T & )r; b-,]21  
} L~xzfO  
template < typename T1, typename T2 > bLi>jE.%.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p3(&9~ s  
  { }9ZcO\M  
  return (T2 & )r2; 9:jZ3U  
} mbRN W  
} ; B$cx '_zF  
sy.U] QG  
NX4}o&mDwn  
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> >。 >VWH bo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #3act )m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3RTraF  
Gm1vVHAxv  
return l(i, j) = r(i, j); )0NE_AZ?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w/m ~#`a  
SgocHpyg  
  return ( int & )i; '^Ce9r}  
  return ( int & )j; $N1UEvC%Q  
最后执行i = j; f; 1C)  
可见,参数被正确的选择了。 kKg%[zXS  
g>*t"Rf:  
y*Wl(w3  
E-q*u(IW  
O<v9i4*  
八. 中期总结 SRx `m,535  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 3xnu SOdh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t'0dyQ%u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `[5QouPV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sj?7}(s  
&Kgl\;}  
+e%U6&l{  
q^hL[:ms#  
<e&*Tx<8  
4aQb+t,  
九. 简化 "?Cx4<nsM  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 8L7ZWw d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #7A_p8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: tgbr/eCoU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]h$,=Qf hD  
  +-*/&|^等 q"[8u ]j  
2. 返回引用。 R_2JP C  
  =,各种复合赋值等 uR7\uvibUO  
3. 返回固定类型。 :9`T.V<?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *!*J5/ b  
4. 原样返回。 ,@Izx  
  operator, L4'FL?~I  
5. 返回解引用的类型。 *.DTcV  
  operator*(单目) 8Dq;QH}  
6. 返回地址。 0FV?By  
  operator&(单目) LGm>x  
7. 下表访问返回类型。 -a[] #v9  
  operator[] v*7lJNN.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?Q)z5i'g#  
  operator<<和operator>> eY1$s mh t  
BEzF'<Z  
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。 93npzpge  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?>W4*8 (  
6Q. _zk  
template < typename Left > # N.(ZP  
struct value_return a!>yX ex  
  { I!ykm\<  
template < typename T > bVc;XZwI  
  struct result_1 r%g?.4o*b  
  { +0Rr5^8u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0/."R ;  
} ; ;_lEu" -  
x_oL~~@  
template < typename T1, typename T2 > }'KVi=qnHb  
  struct result_2 VBIY[2zf  
  { x^| J-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; YEWHr>&Z  
} ; [~ sXjaL8  
} ; *8uSy/l  
GP5Y5 )  
pCQB<6&1N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =;/4j'1}9  
,xew3c'(W  
下面我们来剥离functor中的operator() b&;1b<BwD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oA kF  
?[K+Ym+  
return l(t) op r(t) w`vJE!4B  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iTt"Ik'  
return op l(t) wR?M2*ri  
return op l(t1, t2) o Ohm`7iy  
return l(t) op e4V4%Qw  
return l(t1, t2) op >69+e+|I  
return l(t)[r(t)] .3%eSbt0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :Gh* d)  
rdsm /^,s  
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: $Gs&' y R  
单目: return f(l(t), r(t)); ->oQ,ezB  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _$me.  
双目: return f(l(t)); }*~EA=YN;  
return f(l(t1, t2)); 7 N?x29  
下面就是f的实现,以operator/为例 `MgR/@%hr  
`CI9~h@k  
struct meta_divide |#x;}_>7  
  { 2B8p3A  
template < typename T1, typename T2 > %($qg-x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) . F0V  
  { _XtLO- D  
  return t1 / t2; kyQ%qBv ^  
} uD&!]E3  
} ; \fphM6([RK  
I72UkmK`  
这个工作可以让宏来做: L!3AiAnr  
W>Y8 u8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .$DB\jJXjV  
template < typename T1, typename T2 > \ 6u3DxFiTm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :z%vNKy1  
以后可以直接用 &+-ZXN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) S<f&?\wK=v  
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 J_s?e#s  
(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。。。) =z]&E 78Y  
K,[g<7X5  
2*Uwp; 0  
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 (}fbs/8\p  
)p"37Ct?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #D3e\(  
class unary_op : public Rettype BJk:h-m [  
  { J p.Sow  
    Left l; jMUE&/k  
public : Wxg,y{(`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p#O#M N*  
zh'TR$+\hO  
template < typename T >   /I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qw^nN(K!>  
      { hA?j"y0?  
      return FuncType::execute(l(t)); sJX/YGHt  
    } UM7Ft"  
ics  
    template < typename T1, typename T2 > ]nN']?{7PW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bCk_ZA  
      { g*ES[JJH&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Z!C\n[R/  
    } -Q;5A;sr2  
} ; 6rL'hB!!]*  
A6}M F  
z.eqOPW  
同样还可以申明一个binary_op E=w$r  
.G1NY1\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |hehROUn  
class binary_op : public Rettype =2bW"gs I  
  { *#Hi W)  
    Left l; 88h-.\%Z  
Right r; E8=.TM]L  
public : /^qCJp`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F {]:  
x2/|i? ZO  
template < typename T > zY(*Xk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <(?ahO5  
      { WDKj)f9cy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HGB96,o f9  
    } C;wN>HE  
hT^6Ifm  
    template < typename T1, typename T2 > p{!aRB%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -hL8z$}  
      { TxwZA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); q NU\XO`H  
    } DyG3|5s1R  
} ; ag14omM-  
tHXt*tzq  
*f.eyg#  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 2#@S6zc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j)C%zzBu(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x+nrdW+  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 CCp{ZH s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W$B>O  
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。。。 xx nW1`]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `BMg\2Ud*  
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) bL!NT}y`  
下面是修改过的unary_op C $aiOK-]+  
:Py/d6KK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eek5Xm  
class unary_op x<P$$G/  
  { E0>4Q\n{  
Left l; 9X@y*;w<t  
  8Y sn8  
public : MT$OjH'Q`  
QT9(s\u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k:Uyez  
C:_!zY'z  
template < typename T > * ?rw'  
  struct result_1 \5k[ "8~  
  { 4NQS'*%D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZdlZ,vK^.  
} ; E xc`>Y q  
I^[R]Js  
template < typename T1, typename T2 > k^p|H:  
  struct result_2 r{#od 7;  
  { IpoZ6DB$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MH?|>6  
} ; `T{{wty  
`U#*O+S-^  
template < typename T1, typename T2 > #v=hiL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =KmjCz:  
  { Dsm_T1X  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O!hg@[\B+  
} f&js,NU"  
?c+_}ja,  
template < typename T > jLI(Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ;B^G<  
  { it ,i^32|  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?2 u_E "  
} tt{,f1v0t  
FdKp@&O+1  
} ; $iEM$  
*,%H1)Tj}  
}C}~)qaZv+  
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 I$n 0aR6  
好啦,现在才真正完美了。 }wC pr.@  
现在在picker里面就可以这么添加了: G+=eu K2]  
' 6Ybf  
template < typename Right > e/6WhFN #  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .YYiUA-i9n  
  { 8%_XJyg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R^1sbmwk  
} >e/;  
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。  w+=>b  
`a ["`N^  
*%:p01&+  
ZC_b`q<  
c;xL.  
十. bind d}EGI  
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。 z;zy k  
先来分析一下一段例子 sw[1T_S>  
L oe!@c  
E&Pv:h,pV&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1/j J;}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 eZ[CqUJ&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 f` 2W}|(jA  
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。 U)=StpTT  
我们来写个简单的。 B0?E$8a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |+~CdA  
对于函数对象类的版本: 8+k\0fmy  
!l?Go<^*L  
template < typename Func > Op" \i   
struct functor_trait :2^%^3+V  
  { KqP! ={>"  
typedef typename Func::result_type result_type; SuB;Nb7r`  
} ; c_~)#F%P  
对于无参数函数的版本: [uT& sZxmg  
$z1u>{  
template < typename Ret > 7m~+HM\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =<YG0K  
  { 2o] V q  
typedef Ret result_type; .>zXz%p  
} ; cWl  
对于单参数函数的版本: Pp7}|/  
jX-v9eaA  
template < typename Ret, typename V1 > %`F6>J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > XpJT/&4  
  { F-R4S^eV  
typedef Ret result_type; M/x49qO#  
} ; #(j'?|2o%  
对于双参数函数的版本: |>5NH'agV  
8)s}>:}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0UB)FK ,9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > TppR \[4]  
  { 26B]b{Iz{  
typedef Ret result_type; vR.=o*!%  
} ; OCnQSkj  
等等。。。 X!ZUR^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8)\Td tBf9  
x ,LQA0  
template < typename Func > c ow]qe6K  
struct func_return #ArMX3^+w7  
  { m~$S]Wf  
template < typename T > tZ4Zj`x|^  
  struct result_1 'UW]~  
  { 0{0A,;b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0xZX%2E  
} ; Y\cQ "9  
XHX$Ur9  
template < typename T1, typename T2 > 9pY`_lxa>  
  struct result_2 {Kdr-aC  
  { 6B pm+}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 85fv])\y  
} ; 3d_PY,=1  
} ; yKy07<Gr>  
Zcq 4?-&  
FXF#v>&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 '5:P,1tW U  
zLeId83>  
template < typename Func, typename aPicker > e1d);m$  
class binder_1 #" 3az8u  
  { N3C 8%  
Func fn; hp:8e@  
aPicker pk; CHZjK(a  
public : \Gzo^w  
VOmWRy"L  
template < typename T > Y$L>tFA  
  struct result_1 BAUo`el5  
  { jT6zpi~]E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vWM'}(  
} ; 74hQ?Atw:  
ZJ|@^^GcL  
template < typename T1, typename T2 > vU|.Gw  
  struct result_2 1zz.`.R2U  
  { TAXl73j_CY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A \6Q*VhK  
} ; Sn _zhQxG  
p| #gn<z}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /p&)bL  
8G SO]R  
template < typename T > _:tclBc8R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ilyQ gEjC  
  { _`Abz2s  
  return fn(pk(t)); w|1Gb[  
} <_|H]^o  
template < typename T1, typename T2 > h0N*hx   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !`VO#_TJ  
  { 8J- ;/  
  return fn(pk(t1, t2)); ItoSORVV  
} kS>'6xXH  
} ; M?UlC   
h)M9Oup`  
MI!JZI$z5  
一目了然不是么? B) 81mcy  
最后实现bind I:~L!%  
n.m6n*sf7  
WAj26";M(  
template < typename Func, typename aPicker > GMw|@?:{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]Mh7;&<6[  
  { jH*+\:UP-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z {ntF  
} tk^1Ga3  
!d1}IU-h  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @"~Mglgw  
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。 ZSuMQ32  
^}2 ie|  
十一. phoenix X;5U@l  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Y/t:9Aau  
YkcX#>,  
for_each(v.begin(), v.end(), ]|q\^k)JU  
( 6TE R Q  
do_ h(;qnV'c  
[ `>fN? He  
  cout << _1 <<   " , " Z_qs_/y  
] 6e@ O88=  
.while_( -- _1), (8s]2\/Ar  
cout << var( " \n " ) ~Exd_c9  
) tR5zlm(}  
); N0c+V["s  
y(:hN)  
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: M* W=v  
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 F9e$2J)C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &7 }!U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /UjRuUC]  
I~S`'()J  
pBt/vSad  
template < typename Cond, typename Actor > v@k62@;  
class do_while _Z6/r^c  
  { 0D>~uNcT}  
Cond cd; -p>KFHj6  
Actor act; )J_!ZpMC  
public : \%NhggS*  
template < typename T > 4j!MjlG$  
  struct result_1 lN+NhPF  
  { uw+v]y  
  typedef int result_type; o lNL|WJ`w  
} ; ,ewg3mYHC&  
g\ @nA4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} UhY )rezh  
N|Ua|^  
template < typename T > bm1ngI1oI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <_ */  
  { )+ Wr- Yay  
  do vD) LRO Z  
    { %>i7A?L  
  act(t); fB"3R-H?O  
  } +M@G 8l  
  while (cd(t)); Vw9^otJu  
  return   0 ; N)  {  
} qPE(Lt1  
} ; p`1d'n[  
2O9dU 5b  
'A !Dg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). w}NgFrL  
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。 >o 3X)  
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。 [X^JV/R  
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。 y%TR2CvT  
下面就是产生这个functor的类: l(=#c/f  
#TW$J/Jb  
"XC6 l4Z  
template < typename Actor > UUb!2sO  
class do_while_actor 2y_rsu\  
  { c#"\&~. P  
Actor act; 1V+1i)+  
public : 7R) )(-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #4na>G|  
//ZB B,[@  
template < typename Cond > FN,0&D}`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Rdt8jY6F/  
} ; Q=PaTh   
xA!o"VZPq7  
'b661,+d  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0BaL!^>  
最后,是那个do_ @%\ANM$S  
zZ32K@  
k}lx!Ck  
class do_while_invoker )7j"OE  
  { (sqS(xIY  
public : iU%Gvf^?'5  
template < typename Actor > lh#GD"^(w&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Gzp)OHgJ  
  { ]LSa(7>EU  
  return do_while_actor < Actor > (act); mu{%%b7|^  
} er#we=h  
} do_; 4uftx1o   
U1q$B32  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =]zPUzr,|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s}z,{Y$-t  
最后来说说怎么处理break和continue M9&tys[KX  
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。 GrQl3 Xi  
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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