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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bk2 HAG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ea!}r| ~]0  
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, j:) (`  
V,|l&-  
m ~fqZK  
y<BiR@%,7  
  class filler A{x &5yX8  
  { ]8+%57:E  
public : /:ma}qG y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} NZ{kjAd3c  
} ; =ub&@~E  
mgG0uV  
=bN[TD  
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: zi-zg Lx  
|rW}s+Kcr  
"SLN8x49(  
w]tv<U={  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Eqp?cKrji  
Mr2dhSQ !  
LP@Q8{'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 XXuU@G6Z7$  
cX7xG U  
L.U [eH  
0z#+^  
二. 战前分析 }= s@y"["  
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。 ukS@8/eJ  
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 Bwb3@vNA  
*r:8=^C7S  
3c@Cb`w@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kL*Q})  
  /* --------------------------------------------- */ S;+bQ.  
vector < int *> vp( 10 ); ETSBd[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Vfg144FG'  
/* --------------------------------------------- */  ;lW0p8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0e q>  
/* --------------------------------------------- */ 9S=9m[#y'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hS*3yCE"8  
  /* --------------------------------------------- */ K+ufcct  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y<w2_+(  
/* --------------------------------------------- */ yHr/i) c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /  DeI s  
EZ1H0fm  
5SR 29Z[  
~S"G~a(&j  
看了之后,我们可以思考一些问题: #4%,09+  
1._1, _2是什么? S$BwOx3QF  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 uPRusG4!R  
2._1 = 1是在做什么? b]4yFwb  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 G A2S  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 egx(N <  
e_k1pox]l  
E^A9u |x  
三. 动工 +c}fDrr)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T>vHZZiO  
ws?p2$Cla  
}(op;7  
g3LAi#m  
template < typename T > {(ey!O  
class assignment uO,90g[C/R  
  { 3<m"z9$  
T value; HQ/PHUg2  
public : TeHL=\L-^  
assignment( const T & v) : value(v) {} lG%oqxJ+ L  
template < typename T2 > `o/tpuI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7S2Bm]fP  
} ; ,8+SQo #3  
 PovPO  
_)2N Fq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wC@4`h\U  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :ozHuHJ#  
A-ir   
> ^n'  
f`/JY!u j{  
  class holder ;P5\EJo  
  { saU|.\l  
public : H'?Bx>X  
template < typename T > -("79v>#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const i1FFf[[L  
  { |= N8X  
  return assignment < T > (t); s67$tlV  
} 0/{-X[z  
} ; aJI>qk h?]  
Yfxc$ub  
6M+~{9(S  
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: *=@Z\]"?  
2}~1poyi>  
  static holder _1; ',m,wp`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `j_R ?mY  
,o*b-Cv/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uDH)0#  
而不用手动写一个函数对象。 <JF78MD\  
|],{kUIXO  
""CJlqU  
I*6L`#j[  
四. 问题分析 fm&l 0  
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。 [#3:CDT  
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。 HmbTV(lC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .Zf#L'Rf  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8N ci1o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ` mALx! `  
uW Q`  
五. 问题1:一致性 wqA5GK>m2  
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?| )ckx&e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5!tmG- 'b  
N4)& K[  
struct holder YA{Kgc^  
  { -Ah\a0z  
  // {\C$Bz  
  template < typename T > /YUf(' b  
T &   operator ()( const T & r) const )z7. S"U  
  { P63z8^y  
  return (T & )r; if#$wm%  
} -7m;rD4J  
} ; k?|VFh1  
ScZ$&n  
这样的话assignment也必须相应改动: N;r,B  
;u}MG3Y8  
template < typename Left, typename Right > oJyC{G  
class assignment X=${`n%LG  
  { !Q#u i[0q  
Left l; P,I3E?! j  
Right r; uZ<Bfrc  
public : ~g1@-)zYxK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O=c&  
template < typename T2 > Axj<e!{D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m_\CK5T_  
} ; rUx%2O|qu  
3Y=T8Gi#  
同时,holder的operator=也需要改动: m='+->O*'l  
MW'z*r|,  
template < typename T > /R9>\}.y J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PcDPRX!@  
  { 7F}I.,<W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rrbCg(  
} -W+dsZ Sv8  
Srol0D I  
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。 Z U f<s?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6u8`,&U  
~aA+L-s|  
return l(rhs) = r;  b$rBxe\  
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。 eUF PzioW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1REq.%/=  
Gp32\^H|<  
template < typename Tp > 2z )h,<D  
class constant_t ;#r tV;  
  { &(Xp_3PO  
  const Tp t; \Cx3^ i X  
public : ->8n.!F}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} nqiy)ZN#R  
template < typename T > Y*w< ~m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -pg7>vOq  
  { {Z-5  
  return t; tC|5;'m.2  
} Fo~C,@/Qt  
} ; q'  _  
c{FvMV2em  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `DWzp5Ax  
下面就可以修改holder的operator=了 P d*}0a~  
bs_I{bCu?  
template < typename T > }c&Zv#iO6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8&dmH&  
  { 0qR;Z{k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H~x0-q<8  
} I>9rfmmTI  
]Ms~;MXlx5  
同时也要修改assignment的operator() ;=B&t@  
M}38uxP  
template < typename T2 > ^@{'! N  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^0X86  
现在代码看起来就很一致了。 w :^b3@gd  
[DjdR_9*I  
六. 问题2:链式操作 ;9u6]%hQTX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W]6Y buP:  
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。 #n~/~*:i92  
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。 #;?z<  
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。 L$7v;R3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sjShm  
%9Ulgs8=  
template < typename T > BMFpkK9|  
struct result_1 I"<~!krt%  
  { ps<JKHC/c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |mmIu_  
} ; $XT&8%|*7  
/V&$SRdL*  
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: 3=;iC6 `  
W-Hw%bwN/q  
template < typename T > VZ_ 4B *D  
struct   ref F\Tlpp9  
  { H+*o @0C\~  
typedef T & reference; T*A_F [  
} ; wW!*"z  
template < typename T > EkXns%][L  
struct   ref < T &> AQ+w%>G6  
  { 173/A=]  
typedef T & reference; m[Zz(tL  
} ; +yCIA\i#t6  
M=0I 3o}J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: TioI$?l>W(  
1j0yON  
template < typename T > =>S5}6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +T UtVG  
  { !^`ZHJ-3>;  
  return l(t) = r(t); 4(B,aU>y  
} 2psI\7UjA]  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 m$[ \(Z(/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ih1SN,/  
=;@5Ue J  
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 ??1V__w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aEX+M57k~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?CmW{9O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _Vp9Y:mX2  
最后的布局是: G]q6Ika  
                Add ~>#=$#V   
              /   \ :Q&8DC#]  
            Divide   5 J0|/g2%0  
            /   \ q/%f2U%4:  
          _1     3 .&}}ro48  
似乎一切都解决了?不。 sfVtYIu  
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。 CE*@CkC0z  
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。 ;Iv)J|*  
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: 7i 6-Hq  
,ci tzh  
template < typename Right > JrCm >0g  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Fz>J7(Y.j  
Right & rt) const dc%+f  
  { $!KV]]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T4\,b  
} trgj]|?M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 DSET!F;PG  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 LD^V="d  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 % YU(,83(+  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 EJZl'CR  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 e ~*qi&,4  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? VN`2bp>5I  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: *K m%Vl  
6 D~b9 e  
template < class Action > 4[+n;OI  
class picker : public Action -?'u"*#1,  
  { F=d#$-yg  
public : CS6,mX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =b !f  
  // all the operator overloaded 5:56l>0  
} ; MdEZ839J  
8 +uOYNXsA  
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。 m 0un=>{  
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: pBmacFP  
Mb?6c y[  
template < typename Right > bk#u0N  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gpE5ua&  
  { ot-!_w<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $IB@|n  
} ~?[@KK  
F(@|p]3*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > p,ZubR J"  
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。 l+YpRx/T\  
7nIg3s%  
template < typename T >   struct picker_maker w 7=Y_  
  { 37 M7bB0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; QGLfZvTT  
} ; QD / | zi  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y@#~8\_  
  { eMWY[f3  
typedef picker < T > result; mn 8A%6W  
} ; `db++Z'C  
OL=IUg"  
下面总的结构就有了: $@Hw DRP  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 p?8> 9  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 : <m0 GG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 AO/J:`  
至此链式操作完美实现。 i3#]_ p{  
yUNl)E  
}54\NSj0  
七. 问题3 Ct #hl8b:  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 #T !YFMh;  
|{ *ce<ip5  
template < typename T1, typename T2 > }$g5:k!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0jj }jw  
  { Hhfqb"2on  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 80:na7$)#  
} [f- #pew  
Cn+TcdHX  
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: c;(}Ih(#  
I 9tdr<  
template < typename T1, typename T2 > e|Lh~sVq  
struct result_2 NaAq^F U  
  { |$6Gp Aq!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; PT>,:zY  
} ; #pOW2 Uj8\  
Sy8o/-  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? V&\ZqgDF  
这个差事就留给了holder自己。 :Wb+&|dU  
    &=_YL  
kiqq_`66  
template < int Order > .F%RW8=Q  
class holder; E%/E%9-7\  
template <> U .e Urzu  
class holder < 1 > )RA7Y}e|m  
  { > `z^AB   
public : ~#) DJ  
template < typename T > ^H&6'A`  
  struct result_1 ]9b*!n<z  
  { H( cY=d,  
  typedef T & result; #?8'Z/1 )  
} ; p?6w/n  
template < typename T1, typename T2 > OP``g/x)  
  struct result_2 :5C9uW #  
  { GT#iY*  
  typedef T1 & result; ^Z\1z!{R  
} ; IjNE1b$  
template < typename T > \kC/)d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]FsPlxk6  
  { 1/ j}VC  
  return (T & )r; mxDy!:@=  
} INcJXlv  
template < typename T1, typename T2 > U_oMR$/Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l_QpPo!a  
  { |bB..b  
  return (T1 & )r1; b\6w[52m  
} MUVp8! *@  
} ; <qv:7@  
M62V NYt  
template <> . VWH  
class holder < 2 > &hqGGfVsd  
  { ow]n)Te  
public : 8 I,(\<Xv  
template < typename T > <R_3; 5J%  
  struct result_1 e$Md ?Pq  
  { H |75,!<  
  typedef T & result; ]$KH78MTW  
} ; =}_c=z?UY  
template < typename T1, typename T2 > }2JSa8  
  struct result_2 [,G]#<G?q  
  { `Mp]iD {  
  typedef T2 & result; 8 rnr>Ee@  
} ; "f5u2=7 }  
template < typename T > VZw("a*TB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >;0z-;k6  
  { 4[rD|  
  return (T & )r; 9u"im+=:  
} @Q TG  
template < typename T1, typename T2 > Z#^2F8,]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &W|'rA'r  
  { S@Jl_`<  
  return (T2 & )r2; 85Ms*[g  
} Y@;bA=Du}  
} ; /kNr5s  
aD0w82s]J  
ka"jv"z  
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> >。 g/JAr<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *4=Fy:R]O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Vv6xVX  
4}#*M2wb  
return l(i, j) = r(i, j); J& yDX>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !tX14O~B-  
0H;dA1  
  return ( int & )i; =XudL^GF  
  return ( int & )j; AE^&hH0^  
最后执行i = j; ?Cmb3pX^\  
可见,参数被正确的选择了。 kZf7  
?CM,k0  
uK): d&]Ux  
}1Wo#b+  
C, jPr )6)  
八. 中期总结 R)G'ILneV  
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: 9Q].cDe[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 YQe @C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 LOe!qt\&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,CwhpW\Y  
;2%3~L8?V  
[y>Q3UqN  
/rJvw   
9.PY49|  
AB+Zc ]  
九. 简化 $3"0w   
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ~+^,o_hT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p|Z"< I7p(  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:  <}B|4($  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5F&i/8Ib  
  +-*/&|^等 +Y 3_)  
2. 返回引用。 0-FwHDxw  
  =,各种复合赋值等 xAz gQ  
3. 返回固定类型。 ^W#[6]S  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @yobT,DXi  
4. 原样返回。 XTHrf'BU  
  operator, 'KyT]OObS  
5. 返回解引用的类型。 $+*ZsIo   
  operator*(单目) $#"}g#u  
6. 返回地址。 zz02F+H$Y  
  operator&(单目) KLA nW#  
7. 下表访问返回类型。 8v(Xr}q,r  
  operator[] (;Lz `r'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ux{OgF fi  
  operator<<和operator>> XwlUkw "q  
}R}tIC-:  
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。 HQ2in_'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I~4 `NV0  
bFJmXx&  
template < typename Left > w )DO"Z7  
struct value_return V<ODt%  
  { o{>hOs &  
template < typename T > VO++(G)  
  struct result_1 zA-?x1th&  
  { }qb z&%R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; s?OGB}  
} ; F"B!r-J  
?Vt$  
template < typename T1, typename T2 > `b9oH^}n j  
  struct result_2 0Dh a1[=  
  { ;zz"95X7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LnR3C:NO k  
} ; +wT,dUin_<  
} ; 7 yF#G9,  
EEaKT`/d  
/R@(yT=t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <|.S~HLTQ  
Z AZQFr'*  
下面我们来剥离functor中的operator() |Zkcs]8M!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1F[; )@  
dqd Qt_  
return l(t) op r(t) -pkeEuwv{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G)b]uX  
return op l(t) %!YsSk,   
return op l(t1, t2) W,wg@2  
return l(t) op KJ'MK~g  
return l(t1, t2) op {L<t6A  
return l(t)[r(t)] nc$?tC9V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T 0^U ]C  
-Ca.:zX  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: |vEfE{  
单目: return f(l(t), r(t)); y fP&Q<|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); '7_'s1  
双目: return f(l(t)); M c@p~5!M  
return f(l(t1, t2)); -4GSGR'L&y  
下面就是f的实现,以operator/为例 |,}QhR  
eZ  ]6 Q  
struct meta_divide 6p1TI1(  
  { 'OF)`5sj  
template < typename T1, typename T2 > I<[(hPQUf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qn4Dm ^  
  { B=n]N+  
  return t1 / t2; 14zo0ANM  
} fI}-?@  
} ; LJI&j \  
I -;JDC?  
这个工作可以让宏来做: qD`')=  
@6t3Us~/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Zsf<)Vx  
template < typename T1, typename T2 > \ /B}]{bcp$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Fb-NG.Z#  
以后可以直接用 LM*9b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) CR, Y%0vQ  
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 a?+) K  
(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。。。) RsrZ1dhPvV  
?%;uR#4  
Xwx;m/  
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 kTFN.kQx@  
1 u&P,&T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C,fIwqOr3  
class unary_op : public Rettype M_*w)<  
  { e@ F& /c  
    Left l; yChC&kX Z+  
public : 7a@V2cr@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,ew<T{PL  
",~3&wx  
template < typename T > EE%OD~u&9#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IP{Cj=  
      { Ww8C![ ,  
      return FuncType::execute(l(t)); 7&HP2r  
    } @ ?e;Jp9  
lzxn} TO}  
    template < typename T1, typename T2 > 6E_YQbdy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iB]kn(2C  
      { B /Dj2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c~$ipX   
    } z{ymVd0#  
} ; x`B :M7+\  
l(&CO<4q?  
ef53~x  
同样还可以申明一个binary_op (& ~`!]  
<GoE2a4Va  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n.7 $*9)#  
class binary_op : public Rettype Q jQJ "  
  { sPd5f2'  
    Left l; gHox{*hb[  
Right r; mZq*o<kTA  
public : =8tdu B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W^y F5  
L`"cu.l  
template < typename T > OgOu$.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t^h>~o' \  
      { VfZ/SByh7p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2\s-4H| q  
    } yn %w'  
co~TQpy^  
    template < typename T1, typename T2 > <(^-o4Cl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kg !@i7  
      { uO":\<1#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {/ty{  
    } +x+H(of.  
} ; MhJ`>.z1  
XP(q=Mw  
8PQ$X2)  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 j l7e6#zu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M5%xp.B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7Y!^88,f.  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 lezdJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F.@yNr"  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 y ruN5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'z!I#Y!Y  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) BJ&>'rc  
下面是修改过的unary_op pq4+n'uO  
Y %<B,3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _~_Hup  
class unary_op !XtbZ-  
  { ~gX@2!D5k  
Left l; jMw;`yh  
  (:hPT-1  
public : Gt 2rJ<>  
}. ,xhF[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3w^q0/ GD  
i\`[0dfY  
template < typename T > 0~FX!1;  
  struct result_1 rj:$'m7  
  { ;>CmVC'/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "ENgu/A!  
} ; Ay2|@1e  
*1elUI2Rg  
template < typename T1, typename T2 > !\!fd(BN  
  struct result_2 ?m~;*wn%  
  { Ke\?;1+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 63k8j[$  
} ; IAtc^'l#  
^Yn6kF  
template < typename T1, typename T2 > 5E.cJ{   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AS8T!  
  { Ky$ <WZs  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1x\%VtO>\b  
} b"f4}b  
MKQa&Dvw  
template < typename T > }"3L>%Q5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HD`Gi0  
  { {yfG_J  
  return OpClass::execute(lt(t)); kvo741RO6  
} kmP0gT{Sj  
0TVO'$Gvi  
} ; H9 't;Do  
l+T\DZ  
ff{ESFtD  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug `T~M:\^D  
好啦,现在才真正完美了。 6}<PBl%qe  
现在在picker里面就可以这么添加了: ['sIR+c%'O  
t(ZiQ<A  
template < typename Right > }~A-ELe:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const us5`?XeX]  
  { n#x{~oQc  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3[8'pQ!&  
} <xc"y|7X  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 q WP1i7]=/  
.[CXW2k  
O?{pln  
||/noUK  
x9@%L{*  
十. bind (j cLzq  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 `@`Q"J  
先来分析一下一段例子 |7f}icXKur  
v3~,1)#aI  
6o{anHBB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} e"2 wXd_}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G q0~&6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,Q}/#/  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 7OW;o mT`  
我们来写个简单的。 N;ssO,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X|8Y z3:o  
对于函数对象类的版本: Kj'm<]u  
Rfgc^3:j  
template < typename Func > VJ1si0vWtq  
struct functor_trait o 'yR^`  
  { X1A;MA@0Ro  
typedef typename Func::result_type result_type; 4;j #7  
} ; yqB{QFXO  
对于无参数函数的版本: op}x}Ioz  
}F@`A?k  
template < typename Ret > 2-{8+*_'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M,mj{OY~x  
  { 5 bMVDw/  
typedef Ret result_type; 6,oi(RAf  
} ; a2x2N_\=/D  
对于单参数函数的版本: mu:Q2t^  
( XE`,#  
template < typename Ret, typename V1 > ~A"ODLgU9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > tCA |sN  
  { {_Ke'" k  
typedef Ret result_type; d5bj$oH  
} ; :*4yR46  
对于双参数函数的版本: /V3*[  
Z1q '4h=F.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *]F3pP[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3>?ip;  
  { g#Yqw  
typedef Ret result_type; ~1}NQa(  
} ; WL$WWA08_  
等等。。。 6 rmK_Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d eTUfbd'  
qjTz]'^BpM  
template < typename Func > s$`evX7D  
struct func_return 5#:tL&q  
  { v< ;, x  
template < typename T > sPbtv[bC  
  struct result_1 rWa7"<`p  
  { m*["  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M0_K%Z(zaR  
} ; spFsrB  
\`4}h[  
template < typename T1, typename T2 > ,g^Bu {?  
  struct result_2 7E|0'PPR  
  { (&X"~:nm2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l*%?C*  
} ; 1!=$3]l0Lj  
} ; 'v\!}6  
Sgr<z d'b  
a}e7Q<cGj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0Z9jlwcQ  
m#8KCZS  
template < typename Func, typename aPicker > (-"A5(X:/  
class binder_1 <!=TxV>}A  
  { )w/f 'fq  
Func fn; d6(qc< /!r  
aPicker pk; IK}T. *[  
public : =m-_0xo  
 Ya=QN<  
template < typename T > )vPce  
  struct result_1 kqHh@]Z0'  
  { Zwq uS9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8l)l9;4 6  
} ; 5%G++oLXf  
$\a;?>WA"  
template < typename T1, typename T2 > Bt.W_p  
  struct result_2 =U@*adgw  
  { U7:~@eYy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y@hdN=-  
} ; A7: oq7b  
*~fN^{B'!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4e*0kItC  
%zX'u.}8#  
template < typename T > q^12Rj;H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q2,@>#  
  { +ES.O]?>  
  return fn(pk(t)); 9|'bPOKe  
} Y&gfe8%5N  
template < typename T1, typename T2 > =OjzBiHR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /=Xen mmS  
  { +mxsjcq0  
  return fn(pk(t1, t2)); 6W#+U<  
} R o%S_!  
} ; rJNf&x%6  
GWP"i77y0s  
kZn!]TseN  
一目了然不是么? JgK?j&!hs:  
最后实现bind s]B^Sz=  
9|#h )*  
_&BnET  
template < typename Func, typename aPicker > N ~ LR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \,(tP:o  
  { kXG+zsT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^,`Lt *  
} OU{PVF={   
9jvg[ H  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :0srFg?X  
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。 e3[QM  
W>@+H"pZ  
十一. phoenix t?c*(?Xa  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r#{lpF,3Ib  
V-X n&s  
for_each(v.begin(), v.end(), ^?juY}rZ=|  
( WUqAPN  
do_ VUx~Y'b  
[ +)7NWR\  
  cout << _1 <<   " , " 06=eA0JI  
] c85B-/  
.while_( -- _1), W]y$6P  
cout << var( " \n " ) fc!%W#-  
) B8IfE`  
); ~ 4&_$e!  
Cg&1  
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: />n0&~k[h  
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 3K#e]zoI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 33u7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QZwRg&d<o  
}D=h"\_=  
}!.7QpA$  
template < typename Cond, typename Actor > -(1e!5_-@  
class do_while ltD:w{PO]  
  { ,2?C^gxt  
Cond cd; esLY1c%"/  
Actor act; m\~[^H~g  
public : #b8/gRfS  
template < typename T > j5ui  
  struct result_1 n_c0=YH  
  { E+3~w?1  
  typedef int result_type; Pb~S{):  
} ; 5hDE&hp  
*Pq`~W_M7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >#8`Zy:/Y  
Fx.uPY.a  
template < typename T > gjs-j{*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n*;mFV0s  
  { V];RQWs  
  do L9AfLw5&X  
    { Dd{{ d?;B  
  act(t); &7<~Q\XZbI  
  } f<zh-Gq  
  while (cd(t)); B! -W765Y  
  return   0 ; j#~4JGZt  
} 'kUrSM'*$N  
} ; $MsM$]~  
[jLx}\]  
1yE~#KpH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |a"(Ds2U  
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。 -,+JE0[  
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。 &E9%8Q)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。 l_kH^ET  
下面就是产生这个functor的类: [Zua7&(5  
.t}nznh  
UbuxD})  
template < typename Actor > wicg8[T=B  
class do_while_actor }M9'N%PU  
  { =+"XV8Fi,  
Actor act; UcK!v*3E  
public : ^^?ECnpcU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 979L]H#  
e%f8|3<6  
template < typename Cond > dkVVvK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L ~;_R*Th  
} ; v'iQLUgI  
%R_8`4IQ  
=|G PSRQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5N[Y2  
最后,是那个do_ M.l;!U!}  
?dTz?C.w  
.}0Cg2W  
class do_while_invoker @D7cv"   
  { B$lbp03z  
public : u(lq9; ;Th  
template < typename Actor >   () SG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v=L^jw  
  { wDSU~\  
  return do_while_actor < Actor > (act); p<J/J.E  
} %8$wod6  
} do_; pFG~XW  
|Rab'9U^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ksK lw_%o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !}vz_6)  
最后来说说怎么处理break和continue 'uPqe.#?  
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。 nH_A`m3%/  
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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