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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?jBna ~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 d;(L@9HHD  
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, Hi9;i/  
PS@` =Z  
|]]Xee]  
a)[XJLCQ  
  class filler EZc!QrY  
  { p/'C v  
public : 6lq7zi}'w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zie])_8|h  
} ; >OwVNG  
ID5?x8o#k  
HH2*12e  
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: >wM%|j'  
SA{A E9y  
ZsUxO%jP  
Cfb/f]*M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zpIl'/ i  
vBQ5-00YY=  
2 ,;+)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +*d,non6v  
pH?VM&x  
?Gj$$IAe  
3b{8c8N^  
二. 战前分析 &H,j .~a&l  
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。 As1Er[>  
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 aM3%Mx?w  
)AqM?FE4R  
OtF{=7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VE6T&fz`  
  /* --------------------------------------------- */ yK0Q,   
vector < int *> vp( 10 ); EUe2<G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D_9&=a a'  
/* --------------------------------------------- */ =6j  5,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3. Qf^p  
/* --------------------------------------------- */ ~7b '4\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }` Q'!_`  
  /* --------------------------------------------- */ d^Ra1@0"q2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o~gduNG#  
/* --------------------------------------------- */ rr*",a"}m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r[ ' T.yo  
0d:t$2~C  
ay'= M`uO_  
)Bl% {C  
看了之后,我们可以思考一些问题: (Y'rEc#H&z  
1._1, _2是什么? ph30/*8  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 l`gRw4 /$  
2._1 = 1是在做什么? #'^p-Jdm  
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。 IL}pVa00{n  
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。 /,/T{V[  
A`=ESz  
27E6S)zv  
三. 动工 +fAAkO*GP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: . %tc7`k8  
u-pE ;|  
A86#7  
|>A1J:  
template < typename T > ?;|$R   
class assignment s:R>uGYOd  
  { v.cB3/$ z  
T value; Nb#E +\q  
public :  t\{q,4  
assignment( const T & v) : value(v) {} GfJm&'U&  
template < typename T2 > 0X0HDQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &EXql']  
} ; WaN0$66[:  
8:$kFy\A'  
6}x^ T)R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `wB(J%w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment sryujb.,  
0UWLs_k:  
5xLuuKG  
_myam3[W  
  class holder !;'U5[}8  
  { EZIMp8^  
public : jLD=EJ  
template < typename T > {NKDmeg:D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y= cBpC  
  { [_L:.,]g8  
  return assignment < T > (t); ?_m;~>C  
} 0OEyJ|g  
} ; )`-9WCd&  
O<iE,PN)  
r&1N8o  
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: e@Z(z^V  
AvEJX0"\df  
  static holder _1; JF%+T yMe  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u~1[nH:  
g}$]K! F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !z(POK  
而不用手动写一个函数对象。 bW3e*O$V  
q' 3=  
*FK!^Y  
 4rwfY<G  
四. 问题分析 @ L%3}  
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。 Cg}cD.  
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。 /Kwo^Q{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &UbNp8h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 exTpy  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 eO (VSjo'`  
1U@qR U  
五. 问题1:一致性 +To{Tm-  
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?| Z\(+awv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c pgHF`nt  
~6kEpa  
struct holder {G%`K,T  
  { T"in   
  // -g;iMqh#  
  template < typename T > -7'>Rw  
T &   operator ()( const T & r) const JT[|l-\zo  
  { '<>pz<c  
  return (T & )r; ,U],Wu)  
} 9d#-;qV  
} ; HR\yJt  
*vCJTz  
这样的话assignment也必须相应改动: E:&=A 4 %  
.FqbX5\p,  
template < typename Left, typename Right > iW-w?!>|m  
class assignment 2[r#y1ro  
  { }4#%0x`w  
Left l; 1W$@ V!  
Right r; @,i:fY  
public : MHI0>QsI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~BrERUk  
template < typename T2 > >e=tem~/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6Nj\N oS  
} ; 6n  
UXDd8OJL  
同时,holder的operator=也需要改动: p8%x@%k  
FGzB7w#  
template < typename T > $MfHA~^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ojT TYR{  
  { ~U~KUL|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rzLpVpTaz  
} ^7Z)/c`"  
jU@qQ@|  
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。 $ze%! C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -PB m@}*  
,m8l /wG  
return l(rhs) = r; xs.>+(@|;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Br`Xw^S  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &h`s:Y  
[Sg1\UTl  
template < typename Tp > &Jk0SUk MP  
class constant_t 8JJqEkQ  
  { s34{\/'D+  
  const Tp t; Gi6sl_"q  
public : h-<('w:A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5^ARC^v  
template < typename T > //3iai  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const FU;Tv).  
  { wta\C{{  
  return t; M// q7SHh  
} -3_-n*k!  
} ; )0j^Fq5[+  
rs]%`"&=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g&`e2|[7  
下面就可以修改holder的operator=了 #[qmhU{s  
=n cu# T]  
template < typename T > !L2R0Y:a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const L1VUfEG-  
  { Ha[Bf*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d2Z5HFtY  
} Y]Vt&*{JV  
PL@hsZty~c  
同时也要修改assignment的operator() vCb3Ra~L`  
)%-FnW  
template < typename T2 > =XzrmPu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \v)Dy)Vhg2  
现在代码看起来就很一致了。 QpBgG~h"  
:p;!\4)u  
六. 问题2:链式操作 Ew*_@hVC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Oq7M1|{  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "4<RMYQ  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Qo4]_,kR  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 kl?U 2A.=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct re2M!m6k5  
4`I2tr  
template < typename T > S*Qip,u  
struct result_1 %\6|fKB4 <  
  { :rk=(=@8`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fIN F;TK  
} ; 3%bCv_6B  
)M<"YI)g  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: -+Axa[,5=  
g j8rrd |  
template < typename T > ?T3zA2  
struct   ref ^ r-F@$:.  
  { 8`v+yHjG  
typedef T & reference; !trt]?*-  
} ; ^HgQ"dD <  
template < typename T > <1YINkRz  
struct   ref < T &> :1^ R$0d  
  { $A;jl`ng  
typedef T & reference; r{!]` '8  
} ; 3k.{gAZKh  
Nj$3Ig"l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qjFz}6  
,)TtI~6Q  
template < typename T > x_pS(O(C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I<`K;El'  
  { P^&%T?Y6z  
  return l(t) = r(t); .vE=527g)  
} ^I4'7]n-  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 # ` Q3Z}C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;IZ*o<_  
VgD z:j  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Y,w'Op  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ##+|zka!U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ELfcZfJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8n+&tBq1  
最后的布局是: L.ScC  
                Add b`){f\#t  
              /   \ ajC'C!"^Ty  
            Divide   5 Yz(k4K L  
            /   \ o=}}hE\H  
          _1     3 BgRfy2:  
似乎一切都解决了?不。 2~dUnskyy  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 {; #u~e(W  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 H=Scrvfx  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: }{T9`^V:h  
%sxLxx_x!  
template < typename Right > 7r;7'X5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Dk8 O*B   
Right & rt) const W; yNg  
  { Yv<' QC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]L+YnZ?6  
} PP)iw@9j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 QK%Nt  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 5$f vI#NO<  
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。 Uc%n{ a-a  
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。  ,5!&}  
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。 eRU0gvgLu"  
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? zx` %)r  
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: %J(y2 }  
l r80RL'_  
template < class Action > .1n=&d|  
class picker : public Action 701a%Jq_2  
  { 8XJg  
public : ).U\,@[A{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^j]"!:h  
  // all the operator overloaded Geyy!sr``  
} ; g_X-.3=2K  
[.J&@96,b  
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。 `_%U K=m  
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: _gU:!:}  
8Na.H::cZ  
template < typename Right > !%MI9Ok  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const V`P8oIOh]  
  { ]Z\Z_t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DJ_[{WAV  
} wcr3ugvT  
b-? wJSf|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > eS#kDa/ %  
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。 5Ku=Xzvq  
x }\x3U  
template < typename T >   struct picker_maker O[}{$NXw  
  { zs/4tNXw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U*sjv6*T  
} ; w`BY>Xft0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )/HbmtXqI  
  { KLb"_1z  
typedef picker < T > result; MWdev.m:Z  
} ; +85#`{ D  
Nq]8p =e  
下面总的结构就有了: o;'E("!<Z  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 CD^C}MB  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 YcQ$nZAU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \^o8qw'pt  
至此链式操作完美实现。 LR:PSgy  
bn 7"!6  
9NF2a)&~  
七. 问题3 >+ ,w2m@0  
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。 uqz HS>GM  
?'_Ty`vT  
template < typename T1, typename T2 > Cws;6i*=@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gB7kb$J  
  { BF^dNgn+%K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); MzEeDN  
} m(>MP/  
UY>[  
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: ^}SP,lg'  
JJ:pA_uX  
template < typename T1, typename T2 > SjosbdD  
struct result_2 rX7GVg@H  
  { 5D]3I=kj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ak,KHA6u  
} ; ^aG$9N<\  
e p jb  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 7eNLs  
这个差事就留给了holder自己。 n[S-bzU^t  
    \;XDPC j  
./ ]xn  
template < int Order > Q};n%&n&  
class holder; &9Y ^/W  
template <> < `$svM  
class holder < 1 > BiY-u/bH9a  
  { dU}Cb?]7s  
public : m+UWvUB)  
template < typename T > Sp7VH+  
  struct result_1 R$XHjb)  
  { WCTmf8f  
  typedef T & result; e{Q;,jsh  
} ; O2pntKI  
template < typename T1, typename T2 > q t(+X  
  struct result_2 Hs:0j$  
  { 1d$qr`  
  typedef T1 & result; t1JU_P  
} ; ol0i^d*9F  
template < typename T > ^ps6\>=0cW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &Fiesi!tET  
  { 7vo8lnQ{  
  return (T & )r; 4,,DA2^!  
} QdIx@[+WOq  
template < typename T1, typename T2 > _sb~eB~<(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i:a*6b.U@N  
  { zif&;)wV/  
  return (T1 & )r1; @T"-%L8PL  
} z*a-=w0  
} ; lRk_<A  
mEm=SpO[$o  
template <> t[e]AU[}  
class holder < 2 > $u~*V  
  { ZZ>"LH  
public : {|d28!8w  
template < typename T > M(^_/ 1Z  
  struct result_1 9 NGKh3V  
  { U{\9mt7b!  
  typedef T & result; r>e1IG  
} ; $7QGi|W*k  
template < typename T1, typename T2 > l k sNy  
  struct result_2 lfAiW;giJ  
  { TU6(Q,Yi|  
  typedef T2 & result; mtg=v@~  
} ; $@D*/@  
template < typename T > !/ a![Ne  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T@Bu Fr`]<  
  { ?8w5tfN6t  
  return (T & )r; A`--*$8\  
} +CVB[r#hu  
template < typename T1, typename T2 > Dm@h'*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z0/$XS9|h;  
  { |KR8=-!7  
  return (T2 & )r2; lak,lDt]  
} %[4u #G`  
} ;  >akC  
ur:8`+" (  
?f$U8A4lp  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 -Qn l)JB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4VHWoN"U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dWx@<(`OC  
VA>0Y  
return l(i, j) = r(i, j); p,V%wGM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k|czQ"vaI  
zcC:b4  
  return ( int & )i;  Y(  
  return ( int & )j; =H`yzGt  
最后执行i = j; _dY5qW1p  
可见,参数被正确的选择了。 e-Oz`qW~  
xnC:?d  
@Di!~e6  
AdpJ4}|0  
b^STegz  
八. 中期总结 YQ@2p?4m  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: p"FWAC!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EKD#s,(V*X  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !F:mD ZeY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor A^E 6)A=  
3RX9LJGX  
0h~{K  
!{4'=+  
)7{r8a  
pw&k0?K#  
九. 简化 ymp ik.'  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 .l hS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g[R4/]K^$  
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: |ZM>UJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 aX~Jk >a0  
  +-*/&|^等 V.9p4k`  
2. 返回引用。 I94-#*~I  
  =,各种复合赋值等 k*u6'IKi.4  
3. 返回固定类型。 \#PZZH%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) YV _ 7 .+A  
4. 原样返回。 &"?99E>  
  operator, =it@U/  
5. 返回解引用的类型。 jXVvVv  
  operator*(单目) L|Xg4Z  
6. 返回地址。 hH9~.4+*`g  
  operator&(单目) JljCI@  
7. 下表访问返回类型。 2">de/jS  
  operator[] `rXb:P7m{j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t 9t '9  
  operator<<和operator>> #1C]ZV] B  
:.tL~% q  
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。 Qcks:|5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @U4hq7xzV2  
l[]cUE  
template < typename Left > %-]a[qf3  
struct value_return d&+0JI<  
  { UdVf/ PGx  
template < typename T > [!>9K}z,=  
  struct result_1 f~*7hv\  
  { `dD_"Hdt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -uu&{$  
} ; FW5v 1s=  
7x=4P|(\}  
template < typename T1, typename T2 > 5 HsF#  
  struct result_2 L+VQtp &"  
  { ?E_;[(Mcr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s_}6#;  
} ; ZPY&q&R  
} ; >&Oql9_  
BzzZ.AH~  
Vhh=GJ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2X[oge0@  
#s81 k@#X  
下面我们来剥离functor中的operator() ML MetRP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,NvXpN  
7p hf  
return l(t) op r(t) .heU Ir,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) REgM  
return op l(t) j>e RV ol  
return op l(t1, t2) kMK0|+  
return l(t) op NjT*5 .  
return l(t1, t2) op )#8g<]q  
return l(t)[r(t)] *Wvk~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Bu&9J(J1  
Z:<an+v|5  
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: -)B_o#2=2  
单目: return f(l(t), r(t)); gwsIzYV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); PqL. ^  
双目: return f(l(t)); jVLJ qWP'!  
return f(l(t1, t2)); Xz)qtDN|(  
下面就是f的实现,以operator/为例 w[\rS`J  
#Q)r6V:  
struct meta_divide |:&O!36  
  { y.I&x#(^  
template < typename T1, typename T2 > f1v4h[)-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) UPP"-`t  
  { #qmsZHd}b  
  return t1 / t2; SE43C %hv  
} "/RMIS K[;  
} ; JBLUX,  
]jm:VF]4  
这个工作可以让宏来做: ?]D))_|G  
utBrH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ P$0c{B4I  
template < typename T1, typename T2 > \ b- e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W1M322]>L  
以后可以直接用 i721(1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $i6z)]rjg  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 G'p322Bu  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Z~QLjv&$/r  
xp'Q>%v  
.4U*.Rf  
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 n}[S  
;1PJS_@rX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Dw7Xy}I/  
class unary_op : public Rettype \>pm (gF  
  { Q K#wsw  
    Left l; nw% 9Qw  
public : L'S,=NYXY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )qw;KG0F  
})P!7t  
template < typename T > )gSqO{Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +0z7}u\x  
      { /5/gnp C  
      return FuncType::execute(l(t)); &Jb\}c}  
    } dr}PjwW%  
PZJ9f8 V  
    template < typename T1, typename T2 > IQ_s]b;z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;*t#:U*  
      { -y$6gCRY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ls&H oJ7  
    } 2nC,1%kxhq  
} ; rIJPgF  
UWqD)6  
mICEJ\`x  
同样还可以申明一个binary_op YS){ N=g&'  
^iJyo&I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1=z[U|&R  
class binary_op : public Rettype %b<W]HwA  
  { _p%n%Oce  
    Left l; pv sa?z;rP  
Right r; 0"% dPKi  
public : ;aW k-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r *6S1bW  
(g/A uL  
template < typename T > =t)qy5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N'9T*&o+  
      { z8awND  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <\<o#Vq  
    } C$PS@4'U  
'UWkJ2:!  
    template < typename T1, typename T2 > {9}CU~R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '!`\!=j-`  
      { ?YS>_ MN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tx>7?e8E  
    } 6Q [  
} ; 6V]m0{:E  
|r Aot2  
zA>X+JH>iw  
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 !|xB>d q?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t~j 6wsx;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \q1tT!]  
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。 $1|E(d1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Vez8 ~r3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 N;'c4=M~(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  jK]1X8  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 2{63:f1c`'  
下面是修改过的unary_op 0jlM~H  
z5]6"v -  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8I/3T  
class unary_op +71<B>L   
  { qc @cd i  
Left l; ./k7""4   
  wCNn/%C  
public : I ]ZZN6"  
*YeQC t-l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jBYv Oy*$Q  
15Mtlb  
template < typename T > h Fv{?v  
  struct result_1 oH%[8!#  
  { O8$~dzf,2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w=WF$)ZU  
} ; IUv#nB3  
SK'h!Ye5Z  
template < typename T1, typename T2 > McasnjC  
  struct result_2 b-VygLN  
  { +|obU9M  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e !jy6 t  
} ; =b:XL#VA  
[5?Dov^j 3  
template < typename T1, typename T2 > MVzuE}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f1ANziC;i  
  { GT<oYrjU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <z,)4z++  
} ==m[t- 9x  
^BA%]pe$I  
template < typename T > Mg`!tFe3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dc-K08c  
  { .5G`Y  
  return OpClass::execute(lt(t)); jjj<B'zt  
} ;(/go\m tB  
N,Ma\D+^t  
} ; ErK1j  
-t|/g5.w_  
6Bjo9,L  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug }OAU5P!rp  
好啦,现在才真正完美了。 hbx4[Pf  
现在在picker里面就可以这么添加了: Cj8&wz}ez  
C(G.yd  
template < typename Right > p!YK~cH[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ldz]FB|  
  { !2Nk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xjo`u:BH  
} Deh3Dtg/k  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 fYk>LW  
W7!gD  
'37 {$VHw  
/#Aw7F$Ey  
~T RC-H  
十. bind uH9Vj<E$K  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 O0qG 6a  
先来分析一下一段例子 [G|.  
r/!,((Z\  
n]IF`kYQV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }Kgi!$<aQx  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~o^|>]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H:~p5t  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 9u( pn`e 3  
我们来写个简单的。 1PwtzH .w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J.1 c,@  
对于函数对象类的版本: R xITMt  
\yJ 4+vo2Q  
template < typename Func > DPzW,aIgv  
struct functor_trait )sm9%|.&  
  { hc|A:v)]  
typedef typename Func::result_type result_type; y5j:+2|I  
} ; :.*Q@X}-I  
对于无参数函数的版本: CXrOb+  
c6xr[tc%  
template < typename Ret > cpa" ,8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '\#q7YjaL  
  {  +x 3x  
typedef Ret result_type; gLv+L]BnhH  
} ; SF:98#pg  
对于单参数函数的版本: ; CCg]hX  
);.$  `0  
template < typename Ret, typename V1 > =Q_1Mr4O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > JU>~[yAP  
  { b\(f>g[  
typedef Ret result_type; PuP"( M  
} ; {S=<(A @  
对于双参数函数的版本: uQO5GDuK>  
m0bxVV^DK!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }gv'r ";  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9!n:hhJM  
  { l7VO8p]y[R  
typedef Ret result_type; \|Af26  
} ; .z,-ThTH@\  
等等。。。 %]LoR$|Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L>14=Pr^(  
Z2]0brV  
template < typename Func > MF"*xr v  
struct func_return S5hc@^|0Z  
  { Cb+sE"x]  
template < typename T > "rn  
  struct result_1 Z3TCi7,m  
  { {A0F/#M]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6)^*DJy  
} ; fxcE1=a  
FvT4?7-  
template < typename T1, typename T2 > *1dZs~_  
  struct result_2 W8g13oAu"  
  { 1-p#}VX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SSF:PTeG>  
} ; t08U9`w  
} ; MM32\}Y6  
M$EF 8   
UmVn:a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,9ueHE  
"QOQ  
template < typename Func, typename aPicker > PL= v,NB  
class binder_1 vb~%u;zrC@  
  { \ZcI{t'a  
Func fn; >k"O3Pc@  
aPicker pk; U^7hw(}me  
public : B1}i0pV,,  
_E?tVx.6  
template < typename T > */K[B(G  
  struct result_1 %_E5B6xi{  
  { 66?`7j X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ELwXp|L  
} ; HAO-|=c4  
(>0`e8v!  
template < typename T1, typename T2 > /1LN\Eu  
  struct result_2 ]  & ]G  
  { 961&rR}d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zRjbEL  
} ; -I5]#%eX^  
9\!&c<i=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,.P]5 lE  
Jzf+"%lv  
template < typename T > PJB_"?NTTC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z!6_u@^-  
  { -"xAeI1+  
  return fn(pk(t)); LkJq Bg  
} 85# 3|5n  
template < typename T1, typename T2 > \/1~5mQ+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2tK~]0x  
  { l^R:W#*+U  
  return fn(pk(t1, t2)); $CB&>?~  
} 2Di~}*9&  
} ; bsu?Q'q  
]B(}^N>WH  
l#cVQ_^"  
一目了然不是么? RgoF4g+@  
最后实现bind *m "@*O'  
DH.`  
\)28,`  
template < typename Func, typename aPicker > auN8M.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =&pR=vl  
  { DH\Ox>b=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GThGV"  
} Q3ZGN1aX<  
:gRrM)n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2f:hz  
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。 nycJZ}f:wP  
jF6Q:`k  
十一. phoenix mL1ZSX o!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1R-0b{w[  
EUw4$Jt^p  
for_each(v.begin(), v.end(), ?:vg`m!*  
( a'` i#U  
do_ }%w;@[@L  
[ K_U`T;Z\  
  cout << _1 <<   " , " ZOqA8#\  
] *><j(uz!  
.while_( -- _1), '*Y mYU  
cout << var( " \n " ) =z5=?  
) 0D4 4  
); Pq~#SxA~  
("A45\5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: {!( htg;  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor w:B&8I(n}w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1Mq"f 7X8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: suQ`a_ zJ  
mu0L_u(P  
k7:ISj J  
template < typename Cond, typename Actor > ,?U(PEO\f  
class do_while >}.~Y#Ge  
  { &z3_N  
Cond cd; OtL~NTY  
Actor act; 7y&=YCkc7  
public : P `<TO   
template < typename T > u@Gum|_=N  
  struct result_1 br0\O  
  { + ,]&&  
  typedef int result_type; q:>`|~MX  
} ; ly!3~W  
*W2] Kxx*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Pi[]k]XA\  
q:vN3#=^qf  
template < typename T > n"iaE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M&zB&Ia"'  
  { ZK{1z|  
  do jY9tq[~/  
    { hQ%X0X,  
  act(t); ZyU/ .Uk  
  } 6;I zw$X  
  while (cd(t)); cJT_Qfxx  
  return   0 ; %\v  
} k!qOE\%B  
} ; 1\-lAk!   
!bK;/)  
#/(L.5d[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6UN{Vjr%`  
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。 (q 7;/n  
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。 t re`iCH~  
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。 ]%7m+-h@  
下面就是产生这个functor的类: Yo5ged]i  
N+R{&v7=F%  
lh0G/8+C  
template < typename Actor > #I ,c'Vj  
class do_while_actor brE%/%! e  
  { !`U #Pjp.  
Actor act; V[44aN  
public : 2DZ&g\|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -K^(L #G  
muK)Y w[#N  
template < typename Cond > UWCm:eRQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -uAGG?ZER  
} ;  M+=q"#&  
dg N #"  
,=ju^_^sA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _ Axw$oYS  
最后,是那个do_ %AgCE"!  
5=poe@1g  
`EP-Qlm  
class do_while_invoker 3wgZDF38  
  { T2T?)_f /  
public : <1V>0[[e  
template < typename Actor > zS\m8[+]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u7wZPIC{_  
  { } F*=+n  
  return do_while_actor < Actor > (act); IxlPpS9Wx  
} huin?,eGz  
} do_; 2JHF*zvO-  
Y^?PHz'Go  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? R'1"`@f G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :OaGdL   
最后来说说怎么处理break和continue ]_ y;Igaj  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 \Zk<|T61$  
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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