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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Q`ua9oIJ=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mmAm@/  
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, lvs  XL  
/{i~CGc ;"  
h0GoF A<  
AM}R#86  
  class filler <n2@;` D  
  { M";qo6  
public : 37#&:[w>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D*XrK0#Z`  
} ; |Wh3a#  
{ i5?R,a)  
z;c>Q\Q  
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: bz4Gzp'6k  
Ot=jwvw  
"HMEoZ  
*;7y5ZJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;FPx  
9mF '   
N'Gq9A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &OMlW _FHR  
wu41Mz7  
o<`vh*U@,4  
+>ju,;4WK  
二. 战前分析 4ot<Uw5  
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。 uZqL'l+/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 |LHJRP-Z  
@= -(H<0  
#NS|9jW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -;""l{  
  /* --------------------------------------------- */ pwFp<O"  
vector < int *> vp( 10 ); ^QK`z@B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l=@ B 'a  
/* --------------------------------------------- */ 9:j?Jvw$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ltlp9 S  
/* --------------------------------------------- */ |{(<A4W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mypV[  
  /* --------------------------------------------- */ %xt9k9=vZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |;ztK[(  
/* --------------------------------------------- */ ]\E"oZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]a $6QS  
vygzL U^  
yx-{Pj X   
r`H}f#.KR  
看了之后,我们可以思考一些问题: p|>*M\LE#  
1._1, _2是什么? _&gi4)q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Y:^hd809  
2._1 = 1是在做什么? /6x&%G:m#  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 *PJH&g#Ge  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ?&B8:<qy;L  
Od1\$\4Z  
mdi!Q1pS  
三. 动工 mF4W4~"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: GQ2GcX(E(  
1w,_D.1'  
%hB-$nE  
*x36;6~W;  
template < typename T > B#K gU&Loo  
class assignment &<&tdShI  
  { c&['T+X  
T value; c_/BS n  
public : 5Rbl.5. A  
assignment( const T & v) : value(v) {} FP@_V-  
template < typename T2 > N$fP\h^AR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 'gwh:  
} ; T:^.; ZY  
ak(s@@k  
-(vHy/Hz.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )nUdU = m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l*CulVX  
pPReo)  
$LP(\T([  
eI8o#4nT  
  class holder FFT)m^4p.  
  { Fh~9(Y#  
public : "4b{YWv  
template < typename T > mnt&!X4<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9z,sn#-t  
  { X5WA-s(?0  
  return assignment < T > (t); vo/x`F'ib  
} ;qmnG3;Q  
} ; GSA+A7sZ  
$z=a+t *  
KOixFn1  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: p$,7qGST  
#  X (2  
  static holder _1; 175e:\Tw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q Xd`P4a  
xQR/Xp!h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); It*U"4lgi  
而不用手动写一个函数对象。 \`.v8C>vG  
*`a$6F7m4  
%! ` %21  
O%t? -h  
四. 问题分析 d=1\=d/K  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 VgPlIIHh5  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 yLRe'5#m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fR1L VLU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 gs<~)&x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h-p}Qil,  
_DR@P(0>_  
五. 问题1:一致性 RFM;?!S  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2)BO@]n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fb Bu^]^S  
=8_b&4.:&  
struct holder QRQ{Bq}#  
  { gY+d[3N  
  // p3_ Qx  
  template < typename T > SX,$ $43  
T &   operator ()( const T & r) const X#1WzWk '  
  { \p:)Cdn  
  return (T & )r; NG3?OAQTw  
} q,K|1+jn  
} ; q:_:E*o  
nLL2/!'n  
这样的话assignment也必须相应改动: i59 }6u_f  
^a qQw u  
template < typename Left, typename Right > "s@Hg1  
class assignment j6s j2D  
  { <hzHrx'o{  
Left l; r'ilJ("  
Right r; aj|3(2;Kp  
public : ; FI'nL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +:Xg7H*  
template < typename T2 > 7!qeIz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <j,I@%  
} ; ,7$&gx>2&  
|>P:R4P  
同时,holder的operator=也需要改动: -qpvVLR,  
Wrbv<8}%c  
template < typename T > _9-;35D_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ys!O"=OJ  
  { N9ipwr'P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); W +Piqf*  
} .NWsr*Tel  
Sj)?!  
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。 Q?hf2iw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;=2JbA+"G  
LQqba4$  
return l(rhs) = r; _e8Gt6>  
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。 %-YWn`yEm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t .&JPTK-H  
/0`Eux\  
template < typename Tp > bfUKh%!M  
class constant_t 0^L:`[W+  
  { GQ85ykky  
  const Tp t; E Id>%0s5  
public : ?AO=)XV2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >q')%j  
template < typename T > fLRx{Nu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N) jNvzm  
  { 'xEomo#  
  return t; s o: o b}  
} }.u[';q ]S  
} ; gdAd7 T  
.R)Ho4CE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 I+Y Z+  
下面就可以修改holder的operator=了 RYl{89  
cEXd#TlY~X  
template < typename T > @Nm{H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gjiS+N[  
  { EGRIhnED#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @<OsTF L  
} -0'< 7FSQ  
@6[aLF]F  
同时也要修改assignment的operator() aR)UHxvX  
M~X~2`fFH  
template < typename T2 > l"&iSq!3=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } W`[7|8(6!  
现在代码看起来就很一致了。 $Q|6W &?[;  
TJcHqzcUc  
六. 问题2:链式操作 SA"4|#3>7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 PTpfa*t  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "T8b.ng  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 daB 5E<?  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 zzC{I@b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?iaO+G&|  
wd,6/5=lh  
template < typename T > 2#R0Bd  
struct result_1 / H GPy  
  { Qm[ )[M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p-oEoA  
} ; AHa]=ka>  
D1]?f`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 8XfOM f~d`  
svC m }`  
template < typename T > EAs^i+/  
struct   ref (-o}'l'mo  
  { 1mv5B t  
typedef T & reference; fTy{`}>  
} ; '\pSUp  
template < typename T > 5:~ zlg  
struct   ref < T &> n>o=RQ2  
  { _Fkb$NJ"]Q  
typedef T & reference; us#ji i.<  
} ; |o_ N$70  
ip|l3m$Mi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =m;cy0))  
HT_nxe`E  
template < typename T > %~<F7qB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mt *Dx  
  { 5M%)*.Y 3[  
  return l(t) = r(t); 5uM`4xkj  
} DI :  
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。 M VE:JNm  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #E/|W T  
4SkCV  
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 0sq?>$~Kc*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z4k'c+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (>\4%(pnD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;MO,HdP;  
最后的布局是: =EHKu|rX~  
                Add 9WL$3z'*  
              /   \ [L2N[vy;  
            Divide   5 f 0/q{*  
            /   \ _k)EqPYu@  
          _1     3 }o=s"0a  
似乎一切都解决了?不。 3|Y.+W  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ;%/}(&E2  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ;0dl  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Jk`0yJi$q  
$B )jSxSy  
template < typename Right > GS GaYq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const aqP"Y9l  
Right & rt) const wWJM./y  
  { S2V+%Z _J  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M r~IVmtf  
} o3:h!(#G  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }vX 1@n7T6  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 <a(739IF  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 [TmZ\t!5$  
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。 `$] ZT>&  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 \uOR1z  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? _BND{MsX  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: _y9NDLRs8  
JPe<qf-  
template < class Action > ,/-DAo~O  
class picker : public Action Zu ![v0  
  { I5E4mv0<i  
public : @(m?j1!M  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZY)&Fam}  
  // all the operator overloaded )%I62<N,z  
} ; Ye\ &_w"  
[58qC:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 zE=^}K+  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: XAUHF-"WE  
LV]F?O[K=  
template < typename Right > p=dM2>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ov Wm}!r  
  { FQB6` M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WHR6/H  
} Hy2~D:34  
`G>BvS5h  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EE~DU;p;]  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 AgJPtzs  
DLEHsbP{$  
template < typename T >   struct picker_maker 5"7lWX  
  { i)M JP*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; NvJ}|w,Z  
} ; oazy%n(KZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q[~+Zm  
  { 8sU}[HH*1  
typedef picker < T > result; TxmKmZ u  
} ; xU;Q ~(  
!@f!4n.e|I  
下面总的结构就有了: M~*o =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。 Y#oY'S .;y  
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。 wN$u^]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 NU%W9jQYS  
至此链式操作完美实现。 4u]>$?X1_  
%H7H0 %qW  
]]V| ]}<)m  
七. 问题3 a q]bF%7  
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。 ,M9Hdm  
Y'x+! &H  
template < typename T1, typename T2 > Z:<6Ck  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NfXEW-  
  { oedLe9!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e`t-:~'  
} MY z\ R \  
w*IDL0#  
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: ?`=r@  
F'JceU  
template < typename T1, typename T2 > a*{ -r]  
struct result_2 XjJ[7"hs*  
  { z 5IdYF?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c~n:xblv  
} ; <):= mr7  
; Ne|H$N  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Y2P%0  
这个差事就留给了holder自己。 l#!6 tw+e?  
    +Am\jsq  
oz?pE[[tm  
template < int Order > W< :7z  
class holder; mI3 \n  
template <> f VpE&F  
class holder < 1 > (-hGb:  
  { -i"?2gK  
public : f _*F&-L  
template < typename T > kPF qsq  
  struct result_1 ,I8[tiR"b  
  { bLyaJ%pa\/  
  typedef T & result; Wt9'-"c  
} ; = ^_4u%}  
template < typename T1, typename T2 > </) HcRj'e  
  struct result_2 M%1wT9  
  { (b;*8  
  typedef T1 & result; 'mE!,KeS;  
} ; t(5PKD#~Dc  
template < typename T > FKk.BA957h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nY50dFA,  
  { } ^n346^  
  return (T & )r; iCh,7I,m  
} 6@geakq  
template < typename T1, typename T2 > ^z}$ '<D9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5!iBKOl#D  
  { a X:,1^  
  return (T1 & )r1; /nVGr]t_pj  
} |lVoL.Z,0  
} ; Q*8=^[x  
NaYr$`  
template <> MXGz_Db4'  
class holder < 2 > &WoS(^  
  { o@A|Lm.   
public : s|o+ Im  
template < typename T > 4~mmP.c  
  struct result_1 ^Qa!{9o[  
  { xHi.N*~D  
  typedef T & result; m}o4Vr;"  
} ; }\/ 3B_X6N  
template < typename T1, typename T2 > _!Ir|j.A  
  struct result_2 2(K@V6j$M  
  { 8)51p+a  
  typedef T2 & result; l"1at eM3  
} ; QK@[ b3-h1  
template < typename T > T6fm`uL&L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rJ)8KY>  
  { OVa38Aucr3  
  return (T & )r; K%RjWX=H  
} NX9K%J  
template < typename T1, typename T2 > *_CzCl^   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xJ|_R,>.H  
  { 0`%Ask  
  return (T2 & )r2; We?cRb  
} g]E>e v{`  
} ; CH+mzy  
GLE"[!s]f  
%e%VHHO|  
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> >。 Ue2%w/Yo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ERz{, >G?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X>4qL'b:z  
hmM2c15T5  
return l(i, j) = r(i, j); :~%{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m9 D' yXZ  
]c~W$h+F  
  return ( int & )i; ,AEaW  
  return ( int & )j; k5/W'*P  
最后执行i = j; UTR`jXCg  
可见,参数被正确的选择了。 M sQ>eSk  
b[os0D95  
8q_"aa,`  
q>Kzl/~c.P  
Hh{pp ^  
八. 中期总结 t?;\'  
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: Dwg_#GSr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 y,cz;2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 s?~lMm' !  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]x:>!y  
3T84f[CFJ  
br4?_,  
Ic')L*i7O  
9L9qLF5 t  
g8L{xwx<  
九. 简化 1%`Nu ]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。 W}aCU~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "`Mowp*  
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: UNJAfr P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Zj5B}[,l\  
  +-*/&|^等 Ge+T[  
2. 返回引用。 ibn(eu<uW  
  =,各种复合赋值等 M" R= ;n  
3. 返回固定类型。 `Tk GI0q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M~,N~ N1  
4. 原样返回。 &"'Z)iWm  
  operator, Q7@oAeNd  
5. 返回解引用的类型。 fF]w[lLDv  
  operator*(单目) / lDei}  
6. 返回地址。 @M&qH[tK-A  
  operator&(单目) C q)Cwc[H  
7. 下表访问返回类型。 ckdXla  
  operator[] y ]D[JX[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U\GuCw  
  operator<<和operator>> S:8 WBY]M  
+sFpIiJg  
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。 =>htX(k}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %:e.ES  
Q%!Dk0-)  
template < typename Left > Ci_Qra 6  
struct value_return 8T?D#,/  
  { CWa~~h<r-  
template < typename T > l?)!^}Qc  
  struct result_1 @RXkj-,eC#  
  { b!oj3|9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9|NH5A"H.  
} ; ?4cj"i  
\qz! v  
template < typename T1, typename T2 > vo>i36  
  struct result_2 XJ e}^k  
  { 2KtK.2;7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %WlTx&jSgE  
} ; +=K =B  
} ; \- 8S"  
_o7t| pl~  
zEk /15  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait , {X}C  
qT~a`ou:  
下面我们来剥离functor中的operator() \wF- [']N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |Pi! UZB  
;cfPS  
return l(t) op r(t) <S3s==Cg  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2{<o1x,Ym  
return op l(t) y}1Pc*  
return op l(t1, t2) * -(8Z>9  
return l(t) op N;gY5;0m  
return l(t1, t2) op ?&?5x%|.<  
return l(t)[r(t)] qs!A)H#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i2+_~$f  
-G(#,rXk  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: n?*r,)'  
单目: return f(l(t), r(t)); d9up! k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QJ+Ml  
双目: return f(l(t)); X& mD/1  
return f(l(t1, t2)); H3L uRGe&2  
下面就是f的实现,以operator/为例 b|e1HCH  
3JEg3|M(  
struct meta_divide |]5`T9K@b#  
  { "x3x$JQZy  
template < typename T1, typename T2 > D)tL}X$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "!ks7:}v  
  { foUB/&Ee  
  return t1 / t2; 0< 93i   
} -9Dr;2\  
} ; >t{-_4Yv?  
JOH\K0=e  
这个工作可以让宏来做: u|LDN*#DW  
0Wj,=9q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]>B4  
template < typename T1, typename T2 > \ 8([ MR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?dPr HSy  
以后可以直接用 0 9qfnQG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C1>zwU_zo  
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 05:?5M4};  
(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。。。) _F8THYg (  
4n"6<cO5q  
O?ODfO+>  
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 /_qHF-  
67XUhnE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JIIc4fyy8s  
class unary_op : public Rettype ?) T@qn+  
  { @]!9;?so  
    Left l; 6_:I~TTX  
public : Fv*Et-8tN5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e_"m\e#N  
$01csj  
template < typename T > &u~Pp=kv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y)"rh/;  
      { #0PZa$kM(o  
      return FuncType::execute(l(t)); n =WH=:&  
    } tW a'[2L  
w{t]^w:  
    template < typename T1, typename T2 > W*%(J$E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]&N>F8.L+  
      { XOLE=zdSp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {,u})U2  
    } `5e{ec c7  
} ; 3-&~jm~"  
p8 Ao{  
g)R2V  
同样还可以申明一个binary_op N6v?Qzvi  
cg o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~> N63I6  
class binary_op : public Rettype *AP"[W  
  { F{.\i*$  
    Left l; mz+UkA'  
Right r; fs?H  
public : )ki Gk}2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^`B;SSV  
=H3tkMoi2  
template < typename T > #4JLWg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T:@7EL  
      { k~gOL#$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XK\3"`kd  
    } CBoCT3@~  
K7([Gc9  
    template < typename T1, typename T2 > DVVyWn[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;b:'i& r  
      { 5\= y9Z- x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :w!hkUx#  
    } O@4J=P=w  
} ; PR]b ]=  
Wa7wV 9  
]<C]`W2{  
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#>(8#'.U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 lx=tOfj8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]%y>l j?Y  
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。 46pR!k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7~F~'V  
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。。。 xQ7U$QF|]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0#DEh|?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 7RWgc]@?>  
下面是修改过的unary_op El@*Fo  
k_!e5c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )UM^#<-  
class unary_op Mn/@?K?y  
  { 'A^q)hpax  
Left l; [61*/=gWe  
  K, I  
public : k@un}}0r  
w#[cGaIB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3fp&iz  
n=bdV(?4  
template < typename T > 7KX27.~F  
  struct result_1 o{! :N>(  
  { ! xG*W6IT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \Dy|}LE  
} ; A+gS'DZ9C  
-F[@)$L  
template < typename T1, typename T2 > QF\nf_X  
  struct result_2 Ei):\,Nv  
  { FOk;=+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @aZTx/  
} ; 9$Z0mzk  
/1v9U|j  
template < typename T1, typename T2 > KMz!4N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V^&*y+  
  { 5.oIyC^Ik  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1kKfFpN  
} g+4y^x(X@1  
P3: t 4^  
template < typename T > Hj|&P/jY]*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4&;iORw&E4  
  { BhzDV  
  return OpClass::execute(lt(t)); <y] 67:"<v  
} QcW8A ,\q  
3_Xu3hNH!  
} ; >>,G3/Zd*  
F{!pii5O9  
No} U[u.O  
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 P|bow+4  
好啦,现在才真正完美了。 -]HZ?@  
现在在picker里面就可以这么添加了: * l1*zaE  
;_)~h$1%=  
template < typename Right > %&yPl{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #aU!f"SS  
  { *>KBDFI  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p>;@]!YWQ  
} ?nGiif  
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。 MCmb/.&wu  
xdm\[s  
{]<c6*gQ  
\ agZ D+  
T5."3i  
十. bind 1.F&gP)9  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 rBNVI;JZW  
先来分析一下一段例子 o #e8 Piw  
hc[ K VLpS  
5 tQz!M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JiaR*3#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5M~{MdF|.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 TXmS$q   
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。 )6C+0b*  
我们来写个简单的。 dHXe2rTE;&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: eMC^ORdY  
对于函数对象类的版本: 8YQuq.(>a  
QMsq4yJ)%  
template < typename Func > fUkqhqe  
struct functor_trait 0X5cn 0L^  
  { <.QaOLD  
typedef typename Func::result_type result_type; Oh*~+/u}q  
} ; r |C.K  
对于无参数函数的版本: {fzX2qMZ]  
bGH#s {'5  
template < typename Ret > j)mU`b_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A~bSB n: '  
  { _|#abLh%  
typedef Ret result_type; $u!(F]^  
} ; 1+; bd'Ie  
对于单参数函数的版本: }} =n]_f  
tF`L]1r>  
template < typename Ret, typename V1 > F,wB6Cw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'F/oR/4,  
  { h#hr'3bI1  
typedef Ret result_type; B>^6tdz  
} ; cERIj0~  
对于双参数函数的版本: {5E8eQ  
J[ Gpd  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;\mX=S|a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )=[\YfK  
  { T(D6'm:X  
typedef Ret result_type; @(sz"  
} ; <eG|`  
等等。。。 1_] X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \%a0Lp{ I  
89FAh6uE  
template < typename Func > Xxg|01  
struct func_return V/ G1C^'/  
  { 4H-eFs%5  
template < typename T > yxt"vm;  
  struct result_1 L@S\ rImw  
  { 4>jHS\jc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O2{["c e  
} ; ?s^qWA  
)j36Y =r3  
template < typename T1, typename T2 > ,<rC,4-F<  
  struct result_2 h+Co:pr  
  { */;7Uv7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =GX5T(P8k  
} ; OTXZdAv  
} ; Ib#-M;{  
U#[&(  
1!v{#w{u7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !/XNpQP  
!<p,G`r  
template < typename Func, typename aPicker > u5oM;#{@-  
class binder_1 |2j,  
  { /4an@5.\C  
Func fn; p3=Py7iz  
aPicker pk; m)tu~ neM  
public : JQ1MuE'  
]/=RABi  
template < typename T > S0^a)#D &  
  struct result_1 7S a9  
  { C t,p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^^N|:80  
} ; Jl~ *@0(  
( eTrqI`  
template < typename T1, typename T2 > QRQZ{m  
  struct result_2 G"<#tif9K  
  { }nd>SK4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &u>dKf)5  
} ; PILpWhjL$9  
T8o](:B~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m)Plv+R}  
fqgp{(`@>  
template < typename T > ojd0um6I{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &:  Q'X  
  { a^R?w|zCX  
  return fn(pk(t)); Bh3F4k2bg7  
} }>@\I^Xm,  
template < typename T1, typename T2 > !Km[Qw k-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eYUb>M)  
  { r2=@1=?8  
  return fn(pk(t1, t2)); )5}<@Ql  
} [YOH'i&X  
} ; Z`S# > o  
w2DC5ei'  
b#_RZ  
一目了然不是么? 2ioHhcYdJU  
最后实现bind ~>CvZ 7K  
G}nJ3  
ZNQ x;51  
template < typename Func, typename aPicker > h:aa^a~y i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b@Oq}^a&o  
  { gNCS*a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =D`8,n [  
} ot}erC2~  
mku@n;Hl_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v;]rFc#Px[  
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。 $mQ0w~:@  
up5f]:!  
十一. phoenix A=<7*E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2HeX( rB  
&,&+p0CSI!  
for_each(v.begin(), v.end(), w(oK   
( WNyW1?"  
do_ [}L~zn6>?a  
[ HRf;bKZ  
  cout << _1 <<   " , " FNQ<k[#K'~  
] ,2FK$: M\  
.while_( -- _1), b80#75Bj>  
cout << var( " \n " ) Y(PCc}/\  
) k\f _\pj6  
); meX2Y;  
J2z/XHS  
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: W==~ 9  
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 2R/|/>T v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F1Z'tjj+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: LF7- ?? '  
I*u3 e  
RAW;ze*"  
template < typename Cond, typename Actor > g|~px$<iY  
class do_while h(|T.  
  { Z [!"x&H]h  
Cond cd; -#Zdf |  
Actor act; ^DYS~I%s  
public : 5$9$R(KU  
template < typename T >  *&_*G~>D  
  struct result_1 0 +=sBk (  
  { @Xo*TJB  
  typedef int result_type; <M:BN6-yG  
} ; eCGr_@1  
N>I6f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :HY$x  
JS/'0.  
template < typename T > fL*7u\m:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N5?bflY  
  { ^k6_j\5j  
  do 1:-'euA"  
    { yv,FzF}7  
  act(t); \=%lH= yS  
  } z!}E2j_9P  
  while (cd(t)); 6 U.Jaai:  
  return   0 ; a4*v'Xc5  
} Q"&Mr+  
} ; V*?cMJ_G  
6`e{l+c=F  
_b&|0j:Ud  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )9eI o&Nl  
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。 )-2Nc7  
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。 C~En0G1  
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。 3aqH!?rVU  
下面就是产生这个functor的类: aXe&c^AR  
NUsxMhP  
;.}L# '0j  
template < typename Actor > 2-4N)q  
class do_while_actor rq%]CsRY5  
  { zhn ?;Fi  
Actor act; /oPW0of  
public : w#.3na  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "Z@P&jl  
#T7v]@K67  
template < typename Cond > 3ahriZe  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Tz,-~mc  
} ; `O\>vn  
;<+efYmyc  
zx#Gm=H4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {5 dVK  
最后,是那个do_ 't<iB&wgF  
j )J |'b|  
A]BeI  
class do_while_invoker ]Uv,}W  
  { kvbZx{s  
public : <pX?x3-'  
template < typename Actor > 7By7F:[b  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ? |M-0{  
  { v-8>@s jy8  
  return do_while_actor < Actor > (act); OUulG16kK  
} x1gS^9MqCB  
} do_; #49l\>1 z  
E*'YxI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $LXa]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 rNN>tpZ}  
最后来说说怎么处理break和continue 8Ths"zwn  
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:@bNNX'j  
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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