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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UFAMbI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0R5^p  
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, *o\Y~U-so  
u:H 3.5)%  
}V#9tWW  
}%ZG> LG5J  
  class filler 0/00 W6r0  
  { (9 z.IH7}k  
public : UNcJ=   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,iv%^C",)  
} ; vQTQS[R=z  
9EA !j}  
C`~4q<W'  
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: :f !=_^}  
@uM3iO7&  
k#:@fH4{PA  
Hs`#{W{.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !_z<W~t"  
/Zeg\}/4[  
zmfRZ!Eh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %)hIpxOrX  
Or#+E2%1E  
# /,2MQ  
{{[jC"4AY  
二. 战前分析 g9weJ6@}M  
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。 + yP[(b/  
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 8&A|)ur4  
3|'#n[3  
JXRf4QmG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (zw=qbS&  
  /* --------------------------------------------- */ V=zM5MH2  
vector < int *> vp( 10 ); -2jBs-z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )4F/T,{;m  
/* --------------------------------------------- */ ]T3BDgu%&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A]O5+" mc  
/* --------------------------------------------- */ Yx}"> ;\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?(NT!es  
  /* --------------------------------------------- */ 5IE+M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); uM#U!  
/* --------------------------------------------- */ J,0WQQnb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gC_s\WU  
6(q`Oj  
o|^?IQ7bpf  
3VRZM@i  
看了之后,我们可以思考一些问题: Eagmafu  
1._1, _2是什么? B-ri}PA  
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。 G_,t\  
2._1 = 1是在做什么? ?m9UhLeaS=  
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。 Va/@#=,q]  
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。 K,C $J I  
M\?uDC9  
b6WC @j`*T  
三. 动工 6|9g4@Hy  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?<yq 2`\4O  
peTO-x^a-  
n"<GJ.{  
jQ_|z@OV  
template < typename T > 5nxS+`Pn.)  
class assignment N9JgV,`  
  { Xx y Bg!R  
T value; & L.PU@  
public : _^xh1=Qr}n  
assignment( const T & v) : value(v) {} |p8"9jN@}c  
template < typename T2 > |!xfIR>=F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [`zbf_RyO  
} ; !.2CAL  
uRB)g  
spSN6 .j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1y)$[e   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment eA*Jfb  
v-7Rb )EP  
rz[uuY7  
msqxPC^I  
  class holder _L:i=.hxN  
  { 5fj  
public : bDh:!M  
template < typename T > 74}eF)(me  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8%2rgA  
  { WDoKbTv  
  return assignment < T > (t); -M>K4*%K  
} 5}d/8tS  
} ; SN[L4}{  
0,~6TV<K  
GOZQ5m -  
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: q(jkit~`A  
vU8FHVytV  
  static holder _1; 7i+!^Qj?y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M]4=(Vv+5  
}4\!7]FVYX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \%-E"[!  
而不用手动写一个函数对象。 b5n]Gp  
].k+Nzf_  
$xUzFLh=`  
#A|D\IhF  
四. 问题分析 )4'x7Qg/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~3'OiIw1@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 dxkRk#mf:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e$ XY\{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 22al  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;Oi[:Ck  
\&\_>X.,  
五. 问题1:一致性 20.-;jK  
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?| i!1ho T$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y} $ P,  
KTLbqSS\  
struct holder l?o-!M{  
  { !Ig|m+  
  // ##EB; Y  
  template < typename T > v ]/OAH6D  
T &   operator ()( const T & r) const nL":0!DTRD  
  { ]< s\V-y  
  return (T & )r; mX<Fuu}E*Z  
} AK@`'$  
} ; \ifK~?  
n2xLgK=  
这样的话assignment也必须相应改动: Ss#@=:"P  
|P,zGy  
template < typename Left, typename Right > !^)wPmk  
class assignment `?zg3GD_  
  { o[bE  
Left l; 96"yNqBf  
Right r; V9fGVDl;  
public : ;0w^ud  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rP^TN^bd|  
template < typename T2 > 2qs>Bshf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H[ BD)  
} ; E-yT  
O6m.t%*  
同时,holder的operator=也需要改动: L25kh}Q#7  
`1E|PQbWc  
template < typename T > :mXGIRi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :jt;EzCLg%  
  { vU_d=T%$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (~j,mk  
} fB f 4]^  
74@lo-/LY  
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。 &v5G92  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r/NSD$-n  
[x2JFS#4  
return l(rhs) = r; ^CZCZ,v  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 d5@X#3Hd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ADv^eJJ|  
DS#c m3  
template < typename Tp > w/b>awI  
class constant_t Q^z=w![z  
  { mR{CVU  
  const Tp t; Y7<zm}=(/  
public : Vq3gceo'0A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }xAie(  
template < typename T > N$\ bg|v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YCa@R!M*O  
  { *4 <4  
  return t; s? QVX~S"  
}  \#4m@  
} ; ?M*7@t@  
g M4Pj[W  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yfmp$GO:  
下面就可以修改holder的operator=了 o&(wg(Rv  
8YuJ8KC  
template < typename T > -PNi^ K_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z%(Fo2)^  
  { &49u5&TiP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); LHs-&  
} ,Bisu:v6FW  
?e F@Q !h  
同时也要修改assignment的operator() )v[XmJ>H~o  
8F#osN  
template < typename T2 > 63W{U/*aao  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bGbqfO`  
现在代码看起来就很一致了。 2t+D8 d|c<  
Fi mN?s  
六. 问题2:链式操作 >_XOc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *IC^IC:  
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。 A_!QrM  
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。 O0^?f/&k  
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。 `/#f?Hk=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct WfTD7?\dw  
6cM<>&e  
template < typename T > ^>C 11v  
struct result_1 I*EJHBsQ5  
  { Zp?4uQ)[W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; RFw(]o,9cR  
} ; Z&_y0W=t  
PK_s#uC  
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: otO j^xU  
qAoAUD m  
template < typename T > 'T\dkSJv;V  
struct   ref )2xE z  
  { pmD4j8F_  
typedef T & reference; =I2@/,  
} ; 93j{.0]X  
template < typename T > M\Se_  
struct   ref < T &> a6%@d_A  
  { AXs=1  e  
typedef T & reference; xq}-m!nX  
} ; \[yr=X  
j&5G\6:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >c<pDNt?  
+R!zs  
template < typename T > ~g6"'Cya?k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e}c&LDgU  
  { `ncNEHh7K  
  return l(t) = r(t); \)OEBN`9#  
} !xu9+{-  
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。 cFK @3a  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 av-#)E  
bNGCOj  
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 w5`#q&?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CEuWw:)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (89Ji'dc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ',7a E@PJ  
最后的布局是: F@Q^?WV  
                Add WmeKl  
              /   \ s=D f `  
            Divide   5 LN4qYp6)G  
            /   \ HTV ~?E  
          _1     3 H3 , ut  
似乎一切都解决了?不。 iK#/w1`  
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。 K/txD20 O|  
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。 LXj5R99S  
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: 8$0\J_  
wJe?t$ac?  
template < typename Right > %%%S"$t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {T=52h=e  
Right & rt) const fiVHRSX60  
  { )tS-.PrA-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .h4\{|  
}  4*TmlY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qTT,U9]:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Tk*w3c"$  
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。 T>A{ qu  
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。 dH\XO-Z7v  
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。 03k?:D+5  
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? SHV4!xP-V  
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: !4WEk  
T dk ,&8  
template < class Action > 5{K}?*3hJ  
class picker : public Action *FK`&(B+}  
  { 0w %[  
public : j(eFoZz,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} P`S@n/}  
  // all the operator overloaded +f>cxA  
} ; ]5' d&f  
-Fxmsi  
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。 =bLY /  
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: `S3>3  
 z [C3  
template < typename Right > 1D F/6y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >xqM5#m`E$  
  { (gwj)?:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c0_E_~  
} V5mlJml2(  
e$e#NoN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ";x+1R.d  
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。 tnz+bX26  
Ub_4yN;  
template < typename T >   struct picker_maker yHeEobvb  
  { 4nqoZk^R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w8Vw1wW  
} ; \, &9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @?kM'*mrZM  
  { $g10vF3  
typedef picker < T > result; D\1k.tI  
} ;  fvEAIs  
kL>d"w  
下面总的结构就有了: @F~LW6K  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^e Gue  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 jZpa0grA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9zBMlc$X  
至此链式操作完美实现。 X[](Kj^`<  
nXA\|c0  
QAPu<rdJP  
七. 问题3 g&Vcg`  
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。 `.%JjsD<  
F'JY?  
template < typename T1, typename T2 > eq[Et +  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vUA0FoOp  
  { 71fk.16  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $HJTj29/  
} &fOdlQ?  
$t~@xCi]S  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &a,OfSz  
l?8M p$M  
template < typename T1, typename T2 > p(F" /  
struct result_2 "LhvzM-<8  
  { k]A8% z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $wB^R(f@  
} ; D${={x  
Hr<o!e{Y  
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? 3+Qxg+<  
这个差事就留给了holder自己。 en F:>H4  
    (1R?s>3o  
errH>D~  
template < int Order > Pmg)v!"  
class holder; sP@X g;]  
template <> b5G}3)'w  
class holder < 1 > !y:%0{l  
  { 8eBOr9l+j  
public : H)w(q^i  
template < typename T > S~Z|PLtF  
  struct result_1 qa`-* 4m  
  { 5yZTcS z  
  typedef T & result; LhXUm  
} ; WLa!.v>  
template < typename T1, typename T2 > %+>s#Q2d  
  struct result_2 %xZG*2vc!B  
  { }@1q@xU  
  typedef T1 & result; I){\0vb@  
} ; A - YBQPE  
template < typename T > *^\HU=&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X~=xXN.  
  { ltB .Q  
  return (T & )r; uMb> xxf  
} WEg6Kz  
template < typename T1, typename T2 > m([(:.X/IX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oX@ya3!Pz  
  { )tHaB,  
  return (T1 & )r1; LVJI_O{fH  
} 7hW+T7u?  
} ; `;|5  
^9OUzTF  
template <> >_dx_<75&  
class holder < 2 > "xmP6=1  
  { T<3BT  
public : fKC3-zm  
template < typename T > =<r8fXWZ  
  struct result_1 >(w2GD?  
  { `afIYXP  
  typedef T & result; U[L9*=P;  
} ;  VGHWNMT  
template < typename T1, typename T2 > s>k Uh  
  struct result_2 7|\@zQ h   
  { `\`>0hlu  
  typedef T2 & result; Ho DVn/lr  
} ; u] :m"L M  
template < typename T > }8|[;Qa`y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /={Js*  
  { j*"3t^|-  
  return (T & )r; &8&d3EQ  
} .:p2Tbo  
template < typename T1, typename T2 > /+*#pDx/zW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R[z`:1lo  
  { ^D^4 YJz  
  return (T2 & )r2; -K,-h[ o  
} ]<(]u#g_d  
} ; Y2B &go  
_lzyMEdr  
bNFLO Q  
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> >。 taGU  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G22NQ~w8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Pq*s{  
V.ht, ~l  
return l(i, j) = r(i, j); @`tXKP$so  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ES~^M840f  
iwz  
  return ( int & )i; HEL!GC>#  
  return ( int & )j; b|Q)[y]  
最后执行i = j; QB.J,o*XD4  
可见,参数被正确的选择了。 CQel3Jtt.  
du$|lxC  
W$U0[^1  
RLlU" sw+{  
|qZko[W}=  
八. 中期总结 b'MSkEiQG  
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: L %ip>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +^*iZ6{+7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 PJxH7|GSi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f\'{3I29  
}:0uo5 B7  
(feTk72XX  
'$4O!YI9@  
e%8|<g+n6  
DD" $1o"  
九. 简化 1/p*tZP8i  
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。 {G <kA(Lm  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s yU9O&<  
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: y/e 2l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 dz~co Z9  
  +-*/&|^等 vR0 ];{  
2. 返回引用。 cvwhSdZu8  
  =,各种复合赋值等 dKl^jsd  
3. 返回固定类型。 hTP:[w)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) < >UPD02  
4. 原样返回。  h:lt<y  
  operator, ]Jh+'RK\#  
5. 返回解引用的类型。 1ygpp0IGJ  
  operator*(单目) 1c JF/"v  
6. 返回地址。 P oEqurH0  
  operator&(单目) r=yK,d/1  
7. 下表访问返回类型。 Ai D[SR  
  operator[] Fnk_\d6Ma  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v]__%_  
  operator<<和operator>> ?+T^O?r|O  
>]o}}KF?  
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。 .0R v(Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s2j['g5  
{3N'D2N  
template < typename Left >  L4uFNM]  
struct value_return OL_{_K(w  
  { 8M@BG8  
template < typename T > 0%!rx{f#\  
  struct result_1 RwS@I /  
  { Y>jiXl?&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; AeAp0cbet  
} ; ;3_l@dP"  
.z13 =yv  
template < typename T1, typename T2 > O;7)Hjwt  
  struct result_2 f|u#2!7  
  { 7JSNYTH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =^ T\Xs;GK  
} ; P{Q=mEQ  
} ; FKe,qTqa  
s;UH]  
PRNoqi3sY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~ %B<  
v]B L[/4  
下面我们来剥离functor中的operator() @ 49nJi  
首先operator里面的代码全是下面的形式: VLBE'3Qg 1  
5k|9gICyd*  
return l(t) op r(t) i-yy/y-N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) t>8XTqqi  
return op l(t) Scv#zuv_  
return op l(t1, t2) k+1|I)z  
return l(t) op ?eV4 SH  
return l(t1, t2) op (H+'X}1  
return l(t)[r(t)] Zo>]rKeV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A.UUW  
{BHI1Uw  
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: HHqwq.zIy  
单目: return f(l(t), r(t)); Gycm,Cy  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dg4vc][  
双目: return f(l(t)); 2w)-\/j}  
return f(l(t1, t2)); > x IJE2  
下面就是f的实现,以operator/为例 ja=F7Usb  
1~ $);US  
struct meta_divide d#2$!z#  
  { ')GSAY7  
template < typename T1, typename T2 > 'l,V*5L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u^029sH6j  
  { BB|?1"neg  
  return t1 / t2; # p[',$cC  
} ah~Y eJp  
} ; uYrfm:4S  
MQin"\  
这个工作可以让宏来做:  @3kKJ  
V`@>MOw^d  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O{ /q-~_  
template < typename T1, typename T2 > \ JI vo_7{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; H4]Ul eU  
以后可以直接用 zSb PW 6U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :kfp_o+J  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 | >z3E z  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) T6ENtp  
i1 RiGS  
ws^4?O  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 )& u5IA(  
-(K9s!C!.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~)(\6^&=|  
class unary_op : public Rettype vOg#Dqn-  
  { Hr$QLtr  
    Left l; "Ky; a?Y  
public : h,"4SSL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^eoLAL  
tnLAJ+ -M  
template < typename T > F`9]=T0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U!Ek'  
      { H:"ma S\I  
      return FuncType::execute(l(t)); =N 5z@;!  
    } 1!>Jpi0  
2h%z ("3/  
    template < typename T1, typename T2 > @O[5M2|r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N]RZbzK_5G  
      { =Fdg/X1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]5%/3P,/  
    } }- Wa`t7U  
} ; "+unS)M;Y  
;t+ub8  
jbR0%X2  
同样还可以申明一个binary_op '? jlH0;  
jMpD+Mb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0>zbCubPH  
class binary_op : public Rettype VsA'de!V4[  
  { WVLHfkN  
    Left l; 1IVuSp`{FU  
Right r; tY <Z'xA?  
public : VcoOeAKL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <jed!x  
0:b2(^]bg  
template < typename T > Gm\/Y:U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gdg"gi!4  
      { Ge<nxl<Bd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @]ao"ui@/  
    } : "1XPr  
+o9":dl  
    template < typename T1, typename T2 >  @Pt="*g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <^$<#K d  
      { "U7qo}`I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @lvyDu6e  
    } {P*m;a`}  
} ; :^(>YAyHj^  
'} $Dgp6e  
N$[{8yil^w  
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 8(* [Fe9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +!|9hF'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) NQ6sGL  
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。 k-}b{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8Ac:_Zg  
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。。。 sM9+dh  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^`G}gWBx}w  
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) l]5w$dded~  
下面是修改过的unary_op ,N0#!<}4  
/i77  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #f+$Ddg*  
class unary_op  =kuMWaD  
  { QqU!Najf  
Left l; !/wtYI-`  
  C 9t4#"  
public : S9#)A->  
h2D>;k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %V nbmoO  
>FkWH7  
template < typename T > /bVoErf  
  struct result_1 XcjRO#s\  
  { 0L/n?bf  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; CvD "sHVq%  
} ; &#iTQD  
B $mX3B+a  
template < typename T1, typename T2 > K1T4cUo  
  struct result_2 )vSRHE  
  { 5D'\b}*lJ}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [W7CXZDd  
} ; d m`E!R_  
@<x*.8  
template < typename T1, typename T2 > *IM;tD+7Q~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )>Yu!8i  
  { J Px~VnE%%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); GmP@;[H"  
} z5 YWt*nm  
?[ lV-  
template < typename T > <.? jc%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `V04\05  
  { >m$ 1+30X  
  return OpClass::execute(lt(t)); )h)]SF}  
} (}2~<   
Ll4g[8  
} ; 5bg s*.s  
- RU=z!{  
|/)${*a4n  
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 a5 TioQ  
好啦,现在才真正完美了。 ~5oPpTAe  
现在在picker里面就可以这么添加了: G2T|RT $_K  
n~V ]Z  
template < typename Right > uu>Pkfo  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @8I4[TE  
  { uwy:t!(j  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p|p l  
} ^\S~?0^m  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Ug<#en  
qO|R^De  
m*kl  
1bn^.768l  
736Jq^T  
十. bind k5kxQhPf  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 |0f>aZ  
先来分析一下一段例子 r<d_[?1N  
jIyB  
~S,,w1`  
int foo( int x, int y) { return x - y;}   #^A*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 c$yk s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 CTZ8Da^  
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。 O*FUTZd(J  
我们来写个简单的。 7x%R:^*4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: LHo3 Niy.  
对于函数对象类的版本: g0["^P1tV  
:BV6y|J9O^  
template < typename Func > B e0ND2oo  
struct functor_trait _dhgAx-H)h  
  { #;2n;.a  
typedef typename Func::result_type result_type; M# %a(Y3K)  
} ; NdD`Hn -  
对于无参数函数的版本: z)r =+ -  
o9dY9o+Z  
template < typename Ret > '$ t  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I!Z_ [M  
  { lrIjJ V  
typedef Ret result_type; waj0"u^#  
} ; =E#%'/ A;c  
对于单参数函数的版本: Lo N< oj5  
r%yvOF\>  
template < typename Ret, typename V1 > ZojI R\F^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ff,pvk8N5  
  { _VRpI)mu  
typedef Ret result_type; Vt %bI0#  
} ; 5HkKurab  
对于双参数函数的版本: 5 ZGNz1)?V  
jjw`Dto&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }@'$b<!B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]6(N@RC  
  { .f%fHj  
typedef Ret result_type; K1"*.\?F  
} ; V3Q+s8OIF  
等等。。。 bMg(B-uF7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ui_8)z _  
!;Yg/'vD-  
template < typename Func > cl=EA6P\X  
struct func_return aQ?/%\>  
  { \r^qL^  
template < typename T > JQ8fdP A  
  struct result_1 MDhRR*CBh  
  { u~7hWiY<2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]@j*/IP  
} ; %Gz0^[+  
)t0$qd ]  
template < typename T1, typename T2 > Vd,jlt.t  
  struct result_2 ([\  
  { 0QXVW}`hz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "}u.v?HYz  
} ; : UGZ+  
} ; [YF>:ydk  
nBjqTud  
"pi=$/RD9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]HKQDc'  
0=@?ob7  
template < typename Func, typename aPicker > C%$edEi  
class binder_1 [')m|u~FS4  
  { "CSsCA$/  
Func fn; A-Sv;/yD_  
aPicker pk; L-jJg,eY  
public : bhTb[r  
u)X=Qm)  
template < typename T > ,&]S(|2%>t  
  struct result_1 3 }TaF~  
  { >Ea8G,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~ -4{B  
} ; :~b3^xhc^  
lGPUIoUo  
template < typename T1, typename T2 > Bn=by{i  
  struct result_2 f2Klt6"9  
  { Uol|9F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B:b5UD  
} ; ZXqSH${Tp  
B8.Pn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ] bM)t<  
6}gls}[0{e  
template < typename T > 1L%CJ+Q#0i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,X[kt z  
  { ^crCy-`#  
  return fn(pk(t)); 2#KJ asX  
} mq aHwID  
template < typename T1, typename T2 > rHC>z7+z.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^=BTz9QM  
  { 63q^ $I  
  return fn(pk(t1, t2)); ]e"=$2d$  
} 9Tg IB  
} ; 9_q#W'/X  
(Mo*^pVr  
K SbKEA  
一目了然不是么? y6ECdVF  
最后实现bind 7,U=Qe;  
B-?6M6#  
[;r)9mh7  
template < typename Func, typename aPicker > |'.*K]Yp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *;l]8.  
  { H7z,j}l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )JDs\fUE  
} 9A/\h3HrJ  
Hbj,[$Jb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^!<U_;+  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 }6p@lla,%]  
03|PYk 6EW  
十一. phoenix \l'm[jy>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Lz`E;k^  
\s/s7y6b+  
for_each(v.begin(), v.end(), oiF}?:7Q7  
( ^ssK   
do_ MuYk};f  
[ ;+e}aER&9  
  cout << _1 <<   " , " O!m vJD  
] 5QW=&zI`=  
.while_( -- _1), `_BNy=`s*  
cout << var( " \n " ) fL_4uC i\  
) #^`4DhQ/ 1  
); w,.+IV$Kk  
"W=AB&  
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: u8gS< \  
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 KK1 gNC4R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R}G4rO-J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NO~*T?&  
q4R5<LW"  
VvvRRP^q  
template < typename Cond, typename Actor > 4H,`]B8(D  
class do_while I!^;8Pg  
  { !9u|fnC9  
Cond cd; J4QXz[dG  
Actor act; 931bA&SL=/  
public : %=n!Em(  
template < typename T > `Bo*{}E  
  struct result_1 33o9Yg|J~  
  { V^7V[(~`  
  typedef int result_type; X>d"]GD  
} ; Q;[,Q~c[u  
`e(c^z#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} sR(9IW-  
1 9&<|qTz  
template < typename T > )LdP5z-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %@wJ`F2a_  
  { )jU)_To  
  do k&&2Tq  
    { `s"'r !  
  act(t); _4rFEYz$d  
  } '[U8}z3  
  while (cd(t)); W}--p fG  
  return   0 ; qmnZAk  
} !2 LCLN\  
} ; NMW#AZVd  
kjW+QT?T&  
ZO!I.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Qt iDTr  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 <A[E:*`*  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~"!] 3C,L  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 {HL3<2=o  
下面就是产生这个functor的类: ZRv*!n(Ug<  
D!Q">6_"z  
;o^eC!:/%  
template < typename Actor > }E+!91't.^  
class do_while_actor ;,$NAejgd  
  { O!zV)^r  
Actor act; B\<Q ;RI2;  
public : Ao&\EcIOT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G'rxXJq  
3 ;)>Fs;  
template < typename Cond > :}yi -/_8!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @AK n@T5  
} ; JIOh#VNU  
\,7f6:  
 :l~ I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3Vsc 9B"w  
最后,是那个do_ #hW;Ju73  
sSOOXdnGG  
!$DIc  
class do_while_invoker @|Fg,N<Y]  
  { )!Jc3%(B  
public : 3,>0a  
template < typename Actor > B||*.`3gN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $ .C=H[QC  
  { :@kGAI  
  return do_while_actor < Actor > (act); {_b%/eR1  
} ;6gDV`Twy  
} do_; `Y BC  
INcg S MM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X- pqw~$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7q?9Tj3  
最后来说说怎么处理break和continue F|F]970  
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。 ICuF %  
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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