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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "JQt#[9l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q|]0on~ ]  
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, foP>w4pB  
Ql6ai  
yBD2  
h3;o!FF  
  class filler >b!X&JU  
  { CL@h!h554_  
public : bsk=9K2_2t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +=B}R  
} ; _ \y0 mc4  
!>Qc2&ZV  
vxilQp  
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: PhI6dB`  
*3etxnQc  
u8k{N  
5{d9,$%8&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,Dii?P  
:(?hLH.W[  
0Z) ;.l^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h,WY2Hr  
:z0>H5  
R{OE{8;  
e ka@?`  
二. 战前分析 >$S,>d_k`  
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。 yzM+28}L<I  
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 TXh@  
KZ<RDXVT  
eEri v@v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cLyuCaH>c  
  /* --------------------------------------------- */ ]htZ!; 8J  
vector < int *> vp( 10 ); >%p m "+h{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  \#+2;L  
/* --------------------------------------------- */ >*t>U8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ID)gq_k[8,  
/* --------------------------------------------- */ -C'X4C+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c%LB|(@j{  
  /* --------------------------------------------- */ )`+@j.75  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @aV~.!!  
/* --------------------------------------------- */ Vg,>7?]6h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yL3<X w|  
7U[L\1zS  
| 8L`osg  
Va |9)m  
看了之后,我们可以思考一些问题: kW2nrkF  
1._1, _2是什么? K%TKQ<R|  
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。 r(in]7  
2._1 = 1是在做什么? ]20 "la5  
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。 >pH775I=  
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。 tId !C  
`TlUJ]d)  
0i Z9a/v  
三. 动工 =@jMx^A"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %`\_l  
/jn3'q_,  
4@mXtA  
u g:G9vjQ  
template < typename T > i(f;'fb*  
class assignment 6[h$r/GXh"  
  { On.x~ t  
T value; xE-c9AH  
public : GWqY$YT  
assignment( const T & v) : value(v) {} dK;\`>8  
template < typename T2 > jme5'FR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3 cW"VrFy9  
} ; ,S0~:c:)  
Mm7n?kb6  
q}F%o0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vBYT)S  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment CygV_q  
&P{p\v2Y  
BSu)O~s  
G* ~*2>~  
  class holder Is6']bYh  
  { ^'I5]cRa  
public : ^YJ^+:D(  
template < typename T > ^RyTK|SQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o`8+#+@f7  
  { NDa|.,  
  return assignment < T > (t); 0G\myv  
} 8~Hs3\Hp  
} ; 'kg]|"M  
'-]BSU  
qddT9U|8~  
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: %V1T !<  
~W*j^+T"  
  static holder _1; &aAo:pj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -%V-'X5  
I.0P7eA-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;$L!`"jn  
而不用手动写一个函数对象。 7C?mD75j  
jKV?!~/F  
U6'haPlOk%  
PM<LR?PLc  
四. 问题分析 U4L=3T+:[  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 V1#aDfiW  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ecZOX$'5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 g#%FY1xp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E,"btBg  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 MirBJL  
M@X#[w:  
五. 问题1:一致性 |21hY  
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?| rHBjR_L.2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2T%f~yQ^  
^?]H$e  
struct holder ftH%, /,  
  { TIh zMW\/K  
  // :;WDPRx  
  template < typename T > Eg29|)qsz  
T &   operator ()( const T & r) const :aqskeT  
  { wVJFA1  
  return (T & )r; Ahbu >LPk  
} X|1YGZJ  
} ; Ry S{@=si  
@d^h/w  
这样的话assignment也必须相应改动: U@5Z9/n{  
:@Dos'0Px  
template < typename Left, typename Right > 'I>#0VRr  
class assignment [_hhC  
  { `DllW{l  
Left l; ~tuFjj^  
Right r; Z:$b)+2:\  
public : xy3%z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b{>dOI*.}  
template < typename T2 > 7<o;3gR7Kj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } GFa/9Bi  
} ; 4^ 6L])y  
KmOa^vY1.T  
同时,holder的operator=也需要改动: ]]o[fqD-Zn  
P2JRsZ.  
template < typename T > j4r,_lH^r  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -86:PL(I"  
  { FF!g9>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qML*Kwg  
} .%Q Ea_\  
,4W((OQ^  
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。 kD7(}N8YR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Iw7r}G  
 ly%B!P|  
return l(rhs) = r; i O|,,;_  
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。 ^tcBxDC"]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X )s7_  
*Y0,d`  
template < typename Tp > +##I4vP  
class constant_t O~'yP @&`  
  { J\D3fh97-  
  const Tp t; bu&y w~  
public : z35Rjhj9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $-fY8V3[  
template < typename T > W(4?#lA2W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const " z'!il#  
  { BQ0\+  
  return t; R >&/n/l  
} M F: Eu  
} ; 0w. _}C z  
{~I_rlo n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }3y\cv0ct  
下面就可以修改holder的operator=了 4yv31QG$  
RcP5].^T  
template < typename T > iZ\z!tHR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -JK4-Hg  
  { d( g_y m*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7e[\0:Z  
} r!,V_a4n  
f.^w/ GJO/  
同时也要修改assignment的operator() ScoHtX3  
oz@6%3+  
template < typename T2 > 7!nAWlQ&-E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Hvo27THLo  
现在代码看起来就很一致了。 Y{tuaBzD  
/y|r iW  
六. 问题2:链式操作 ~GYtU9s5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 53 05N!  
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。 C P{h+yCj  
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。 4:g:$s|SE[  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 %]oLEmn}y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gj X1b2  
hAyPaS#  
template < typename T > lIP<`6=4  
struct result_1 IuW10}"9  
  { (SA*9%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L]<4{8H.  
} ; TJ:Lz]l >  
{hR2NUm  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: lXKZNCL  
k"{U}Y/}  
template < typename T > CHI(\DXNs  
struct   ref ;g]+MLV9  
  { @ RBwT  
typedef T & reference; ".D +# 2Kl  
} ; j~q`xv+R  
template < typename T > Mwc3@  
struct   ref < T &> {2@96o2}  
  { jMbK7 1K%  
typedef T & reference; q:.BY}X9  
} ; LWV`xCr8R  
-;"l 5oX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J[wXG6M  
1_lL?S3,a@  
template < typename T > w,9F riW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3vU (4}@  
  { P$I\)Q H  
  return l(t) = r(t); =C)1NJx&~  
} HCK4h DKo}  
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。 Din)5CxFX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K^ \9R  
qr6jn14.c  
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 */E{s?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UXHFti/A<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @1@WB ]mQQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tO3 ;; %  
最后的布局是: 063;D+  
                Add (Lnh> '2  
              /   \ ] ),' =@  
            Divide   5 .vMi <U;  
            /   \ {8RGW0 Y  
          _1     3 %A3Jd4DH  
似乎一切都解决了?不。 9#!tzDOtD  
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。 nT"z(\i.!J  
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。 {+Yo&F}n  
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: Dy!fwYPA/{  
,RQ-w2j?  
template < typename Right > >B7OTGw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const PK" C+o;:  
Right & rt) const 'zK*?= ^jk  
  { i;Y^}2   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n TG|Isa  
} =C|^C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J~.kb k  
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。 qa6~N3*  
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。 f6 nltZ  
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。 *gVv74;;  
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。 ez{&Y>n  
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? n} {cs  
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: _8 J (;7  
}q9f,mz  
template < class Action > <lR8MqjM_  
class picker : public Action Hr$5B2'  
  { .U_=LV]C  
public : d%bL_I)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} tO7{g  
  // all the operator overloaded x]Ef}g  
} ; `2B+8,{%  
Bx F  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 dp_q:P4; B  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ZV;yXLx|  
g 7X>i:  
template < typename Right > |:z%7J3wP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Yo:&\a K[  
  { tPsU7bFk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); odDt.gQXU  
} DxHeZQ"LL  
7f>n`nq?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > h 8s*FI  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 u2QJDLMJv  
J++D\x#@  
template < typename T >   struct picker_maker D#0}/  
  { xX ZN<<f59  
typedef picker < constant_t < T >   > result; X*KT=q^?n  
} ; Sgj6tH2M  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }_ E  
  { ]7;;uhn`  
typedef picker < T > result; A\`Uu&  
} ; G1rgp>m  
y+a&swd2(U  
下面总的结构就有了: B_> Fd&  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 _wBPn6gg`  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ,P^"X5$   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &D:88   
至此链式操作完美实现。 Y2Bu,/9^  
A@UnrbX:  
bPNsy@"6  
七. 问题3 8CCA/6  
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。 O);V{1P  
i&Ea@b  
template < typename T1, typename T2 > *3|KbCX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NQmDm!-4  
  { * 7CI q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _),@^^&x  
} bTj,5,8 i  
k.%F!sK  
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: m`Z4#_s2  
8Xr"4;}f+  
template < typename T1, typename T2 > qcqf9g  
struct result_2 v!2`hq O  
  { A!c.P2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ZD3S|1zSQ  
} ; f4q-wX_1  
Jy9&=Qh   
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? 3I]5DW %-  
这个差事就留给了holder自己。 ]#`bYh^y  
    H X8q+  
c c:xT0Y  
template < int Order > XZhhr1-<a  
class holder; {PZe!EQ  
template <> 3iB8QO;pp  
class holder < 1 > =$MV3]  
  { /9sUp} *  
public : m35G;  
template < typename T > )j](_kvK  
  struct result_1 V%))%?3x_  
  { @ B+];lr/-  
  typedef T & result; I8m(p+Z=  
} ; /Mv'fich(  
template < typename T1, typename T2 >  m{~r6@  
  struct result_2 Js'|N%pi  
  { >Q YxX<W  
  typedef T1 & result; @I%m}>4Jm  
} ; b+kb7  
template < typename T > 4R6X"T9-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E>&dG:3no  
  { q;rU}hAzG0  
  return (T & )r; kns[b [!H  
} I)clGMS,  
template < typename T1, typename T2 > NFQ0/iuW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l 1@:&j3h  
  { "YivjHa7H  
  return (T1 & )r1; K.z@Vx.  
} %lujme  
} ; @^%# ]x,:  
_b+3;Dy  
template <> Q,scjt[  
class holder < 2 > k vb"n}  
  { ak R*|iK#b  
public : Xh ?{%?2  
template < typename T > T+I|2HYqOj  
  struct result_1 N7|ctO  
  { MD%86m{Sg=  
  typedef T & result; NS\'o )J  
} ; kM.zX|_  
template < typename T1, typename T2 > /Z^+K  
  struct result_2 Q~jUZ-qN  
  { @rE>D  
  typedef T2 & result; a}6Wo=  
} ; [K^RC;}nV^  
template < typename T > 'INdZ8j_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cEe>Lyt  
  { !aLL|}S  
  return (T & )r; T7[ItLZ  
} ~#wq sm  
template < typename T1, typename T2 > $N~8 ^6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )F:hv[iv  
  { TtHqdKL  
  return (T2 & )r2; o_?YYw-:  
} -q[?,h  
} ; 7uYJ _R  
3iDRt&y=.  
WO|#`HM2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 a4c~ThbI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: l/SbJrM*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Kpg]b"9.R  
|@Bl?Bs+  
return l(i, j) = r(i, j); (%tKGeb  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F;kNc:X`)  
@X|CubJ  
  return ( int & )i; 5@?P 8  
  return ( int & )j; %|UCs8EFm  
最后执行i = j; (R{W Jjj  
可见,参数被正确的选择了。 )nQ.6  
cO' \s  
90;[5c   
}.x?$C+\"  
 a(F%M  
八. 中期总结 A%pcPzG;  
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: {@k5e) Q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 K"eW.$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QD<f) JZK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :hZYh.y\l  
op;OPf,  
>-f`mT  
'(;`t1V8k  
rlgp1>89  
-Zkl\A$>  
九. 简化 G >bQlZG  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 LXr nAt  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 JW (.,Ztm  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: >osY?9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +[ !K  
  +-*/&|^等 LyH{{+V  
2. 返回引用。 \It8+^d@  
  =,各种复合赋值等 F8f@^LVM/  
3. 返回固定类型。 2]hQ56Yv3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I6~.sTl  
4. 原样返回。 (z#qkKL{^  
  operator, z.--"cF  
5. 返回解引用的类型。 Ovh[qm?Z  
  operator*(单目) \IIR2Xf,K  
6. 返回地址。 I!~5.  
  operator&(单目) '`I&g8I\  
7. 下表访问返回类型。 x8w455  
  operator[] CM_FF:<tn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;mu^WIj  
  operator<<和operator>> wUv Zc  
;~3CuN8  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,!Gw40t  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: abp]qvCV  
CtfI&rb[  
template < typename Left > #3leMZ6  
struct value_return Z+x,Awq  
  { o[X 'We;  
template < typename T > 2eK!<Gj  
  struct result_1 z1K@AaRx  
  { f%;8]a9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; OW;]= k/(  
} ; u,I_p[`E  
0"#'Z>"  
template < typename T1, typename T2 > 4 cDjf~n  
  struct result_2 qS:hv&~  
  { -W<x|ph U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Yxp.`  
} ; QX-%<@  
} ; ?#da4W  
9KkxUEkW  
LB1LQ 0M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hOG9  
[@(M%  
下面我们来剥离functor中的operator() Bvb.N$G  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E<y0;l?H<  
u_shC"X:  
return l(t) op r(t) B&3oo   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Iy% fg',%  
return op l(t) xEb+sE6Z  
return op l(t1, t2) MOi.bHCQJP  
return l(t) op .SzP ig  
return l(t1, t2) op n]S DpptM  
return l(t)[r(t)] 5[suwaJQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L|A}A[P  
M{w[hV  
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: `lygJI?H+{  
单目: return f(l(t), r(t)); *:L-/Q)i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q]?r&%Y  
双目: return f(l(t)); ?NkweT(  
return f(l(t1, t2)); ,T& =*q  
下面就是f的实现,以operator/为例 O eLM*Zi  
d^p af  
struct meta_divide o."k7fLB  
  { 845a%A$  
template < typename T1, typename T2 > w/ &)mm{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dNK Q&TC  
  { Y>W$n9d&G2  
  return t1 / t2; o}O"  
} oe$&X&  
} ; ?tx%K U\3  
;aXu  
这个工作可以让宏来做: $=3&qg"!  
7/C,<$Ep  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /Y| y0iK  
template < typename T1, typename T2 > \ 4IfOvAN%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; RrB)u?  
以后可以直接用 e1ts/@V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DO6Tz -%o  
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 !D#wSeJ  
(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。。。) q=Xda0c  
4 JC*c  
PW7{,1te,  
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 RI.6.f1dy  
;J [ed>v;3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /q[5-96c  
class unary_op : public Rettype <j\osw1R  
  { max 5s$@  
    Left l; TNun)0p  
public : {P/ sxh:e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V;}kgWc1  
V}=%/OY?  
template < typename T > T .#cd1b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k_ d)  
      { f 0"N  
      return FuncType::execute(l(t)); LelCjC{`1  
    } ;6+e!h'1  
=T7lv%u  
    template < typename T1, typename T2 > Qg9*mlm`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3%HF"$Gg  
      { ,zXP,(x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3X|7 R  
    } 4sJM!9eb[  
} ; -o: if F|  
;zq3>A  
itotn!Wb`  
同样还可以申明一个binary_op R;yi58Be  
B8=r^!jEL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n{Ce%gy  
class binary_op : public Rettype 4S9hz  
  { 8&K1;l }  
    Left l; Ebk9[=  
Right r; TTGk"2 Q'  
public : "Sx}7?8AB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WC0gJy  
]\TYVv)  
template < typename T > KH=4A-e,0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hKx*V"7/#\  
      { PeU>h2t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %5[,U)X"  
    } *;N6S~_'Y  
'>"riEk  
    template < typename T1, typename T2 > mHj3ItXUu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3$ 'eDa[  
      {  <xn96|$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8,VX%CS#q  
    } xJcM1>cT>  
} ; yiT)m]E d  
TK! D=M  
uGo tXb  
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 C4,;l^?=%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 44r@8HO1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) JyiP3whW  
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。 `qXCY^BH2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E\$7tXQK6  
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。。。 o x|K2A  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `S)*(s?T  
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) sLHUQ(S!  
下面是修改过的unary_op (Ci{fY6`  
!<EQVqj6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pwIu;:O!?  
class unary_op UgqfO(  
  { QXaE2}}P  
Left l; 3)ZdT{ MY  
  = n>aJ(=Pd  
public : {.r jp`39  
[c`u   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?=^~(x?S  
%@q/OVnM  
template < typename T > 31cC*  
  struct result_1 F ]qX}  
  { #&$a7L}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; B8G9V6KS-  
} ; e6 &-f  
 sJ3O ]  
template < typename T1, typename T2 > xPcH]Gs^b  
  struct result_2 J$+K't5BZ  
  { 03)R_A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )NjxKSiU@  
} ; FS+v YqwK  
!dcG Bj  
template < typename T1, typename T2 > |0wHNRN_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !kpnBgmU  
  { U %,K8u|WH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <jjn'*44f  
} S&q(PI_"  
th4yuDPuA  
template < typename T > ,ve$bSp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [V2`t'  
  { 8T]x4JQ0  
  return OpClass::execute(lt(t)); pD@2Mt0|]=  
} n[f<]4<  
IncHY?ud<  
} ; f7du1k3  
WVMkLMg8d  
Q>QES-.l  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug { K,KIj"  
好啦,现在才真正完美了。 P;8D|u^\*  
现在在picker里面就可以这么添加了: Shag4-*@hi  
BKJwM'~  
template < typename Right > J]"IT*-Ht  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S-Z s  
  { K}KgCJ3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "TQ3{=j{  
} T+knd'2V6  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =X24C'!Mpe  
cs\/6gSCo  
FV];od&c  
F Cp\w1+  
Fx]}<IudA^  
十. bind ohW qp2~  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 L2WH-XP=  
先来分析一下一段例子  9{(A-  
DtRu&>o_6D  
%J b/HWC[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bAkCk]>5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]A#K;AW{U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +jv&V%IL  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 M[}aQWT$v  
我们来写个简单的。 N5%Cwl6i  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z{p)rscX  
对于函数对象类的版本: vi8)U]6  
HuRq0/"  
template < typename Func > wVMR&R<t  
struct functor_trait @TqqF:c7  
  { up^D9(y\  
typedef typename Func::result_type result_type; S +mM S  
} ; P)k!#*  
对于无参数函数的版本: loR,f&80=O  
-V\$oVS0S  
template < typename Ret > JsY|Fv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !o{>[  
  { ]A]EED.ZH  
typedef Ret result_type; g/_j"Nn  
} ; )_-EeH  
对于单参数函数的版本: yr"BeTrS.  
dPx{9Y<FzU  
template < typename Ret, typename V1 > +T,Yf/^Fn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R4 x!b`:i  
  { !h[xeLlU  
typedef Ret result_type; 1{0 L~  
} ; 6|HxBC#4  
对于双参数函数的版本: 5p]Cwj<u  
EW}7T3g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  tOEY|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mcgkNED  
  { lq[o2\  
typedef Ret result_type; UFOUkS F  
} ; *l9Wj$vja  
等等。。。 'ai3f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wx]r{  
[.[|rnil  
template < typename Func > 83[gV@LW0m  
struct func_return :@=;WB*0  
  { ijuIf9!  
template < typename T > >dU.ic?19  
  struct result_1 z<h?WsL  
  { ?mME^?x Mu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _=*ph0nu  
} ; O_bgrXg6x  
Dqz9NB  
template < typename T1, typename T2 > *F)+- BB  
  struct result_2 J4VyP["m  
  { iI 4XM>`a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^h^\kW'#  
} ; FQp@/H^  
} ; 7JL*y\'  
~bsL W:.'  
C A 8N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S`?L\R.:  
6U!zc]>  
template < typename Func, typename aPicker > ^U@-Dp,k+  
class binder_1 E,EpzB$_dj  
  { 873'=m&  
Func fn; tY>_ +)oi  
aPicker pk; g6V>_|  
public : x } X1 O)  
VQe@H8>3  
template < typename T > M"l<::z  
  struct result_1 wLW[Vur[  
  { <JkmJ/X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }u9wD08x  
} ; 'qt+.vd  
sQ05wAv  
template < typename T1, typename T2 > .CY;-  
  struct result_2 Hi5}s  
  { Aav|N3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -q6d&D'B+  
} ; QgB%\mO=  
@Y| %  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} RX6s[uQ  
x+;"(]#  
template < typename T > vOnhJN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ~d\>f  
  { YI!@ ,t  
  return fn(pk(t)); c!20(( 2|I  
} *<rBV`AP  
template < typename T1, typename T2 > n `Ry!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UX!)\5-  
  { zmdu\:_X9  
  return fn(pk(t1, t2)); !c#~g0H+  
} A!n)Fpk  
} ; DwBKqhu  
gT8%?U:  
b$O1I[o  
一目了然不是么? $1< ~J  
最后实现bind 8*\PWl  
E6njm du  
$Il:Yw_  
template < typename Func, typename aPicker > ek9Y9eJ"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =xX)2h  
  { blHJhB&8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #OE]'k Ss  
} #\LsM ~,  
rh+2 7"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 L,PD4H"8  
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。 lemE/(`a_  
KBSO^<7  
十一. phoenix 9EIOa/*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |',$5!:0O  
H}}g\|r&  
for_each(v.begin(), v.end(), %"{jNC?  
( }2CVA.Qm!  
do_ Th%2pwvER  
[ OEwKT7CX  
  cout << _1 <<   " , " q\q8xF~[p  
] 6 OLp x)fG  
.while_( -- _1), x+B7r& #:  
cout << var( " \n " ) EKTn$k=  
) z:a%kZQ!0  
); XZ1oV?Z4  
W:V:Ej7 h  
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: aW.[3M;?v  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Q xg)Wb#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J~,Ny_L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *~H\#N|x  
p#DJow  
,4`=gKn  
template < typename Cond, typename Actor > IJz=SV  
class do_while }_ [Bp  
  { [l%6wIP&{  
Cond cd; //W7$DYEG  
Actor act; 1GA$nFBVC  
public : F9\T <  
template < typename T > m.0: R  
  struct result_1 ,rZp(moj  
  { !caY  
  typedef int result_type; )~CnDk}^R  
} ; jXCSD@?]K  
{=)g?!zC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :,]*~Nl  
t=B>t S.hO  
template < typename T > } 63Qh}_Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QW[ gDc  
  { I&lb5'6D  
  do ^w1&A 3=6  
    { `of` uB  
  act(t); i=mk#.j~  
  }  WPnw  
  while (cd(t)); ay-M.J  
  return   0 ; Rz\:)<G  
} {~u#.(  
} ; ~n<U8cm O  
x;; =+)Gg  
_t'S<jTI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $wq[W,'#L  
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#a<T4l  
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。 :l/?cV;  
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。 g(`m#&P>G  
下面就是产生这个functor的类: Q^c)T>OAI  
LFHzd@Y7"  
5UU1HC;C  
template < typename Actor > YA,vT[kX  
class do_while_actor |:jka  
  { Rx\.x? &  
Actor act; 7%x 3o#&  
public : Dx1w I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F )|0U~  
P_{jZ}y(  
template < typename Cond > npD`9ff  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &R7N^*He  
} ; \ f6@B:?y  
t<%S_J\  
q5D_bm7,3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 njoU0f1`  
最后,是那个do_ G{C27k>wa  
,k=1 '7d  
hynX5,p;.  
class do_while_invoker dd=' ;%?  
  { G,]%dZH e  
public : WBIJ9e2~  
template < typename Actor > Rfuq(DwD6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f5p:o}U*  
  { wE*jN~  
  return do_while_actor < Actor > (act); gs?=yNL  
} G5K_e:i  
} do_; _pM~v>~*+  
3\~ RWoB0u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bU+ z(Eg6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1_Ag:> #X  
最后来说说怎么处理break和continue Z6Kw'3  
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。 E/[<} ./  
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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