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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9lW;Nk*j:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R@6zGZ1  
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, krC{ed  
Y<Xz wro0  
Mc%Nf$XQ  
UF<uU-C"  
  class filler fe_yqIdk  
  { $n+w$CI)  
public : ;ml)l~~YU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;r>snJ=M  
} ; +tk{"s^r*  
bVL9vNK  
3plzHz,x  
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: 'C ~ y5j  
L}}y'^(  
K!'AkTW+-  
C0 /g1;p(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z6_N$Z.A  
3&[>u;Bp  
DiEluA&w9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '6xQT-sUih  
i 4%xfN  
dz *7gL;7G  
Sk:ws&D1u  
二. 战前分析 t0nI('LX,  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 NyVnA  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 N#Zhxu,g!  
^H2-RBE#  
z-LB^kc8oQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HKqwE=NZ  
  /* --------------------------------------------- */ ld^=#]g  
vector < int *> vp( 10 ); \z$p%4`E@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &Ibu>di4[  
/* --------------------------------------------- */ (A?H1 9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |kvC H<F'  
/* --------------------------------------------- */ 1e>s{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =7C%P%yt  
  /* --------------------------------------------- */ 8}FzZ?DRy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :L1dyVA{  
/* --------------------------------------------- */ HVP"A3}KC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BvR-K\rx  
91q8k=p  
B:e @0049  
#ceaZn|@m  
看了之后,我们可以思考一些问题: xZQg'IT  
1._1, _2是什么? 9$Xu,y  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 2Ri{bWi  
2._1 = 1是在做什么? /}PF\j9#4  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 @*qz(h]\  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 C":o/;,1  
'^Ql]% _  
` bdZ/*E  
三. 动工 .hba*dV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: z%e8K(  
K,w"_T  
;w%*M}`5  
cFJ-Mkl l  
template < typename T > T[sDVkCbxf  
class assignment :k3Nt5t!  
  { ;}1xn3THCn  
T value; baP^<w^  
public : +Wx{:  
assignment( const T & v) : value(v) {} u6_@.a}  
template < typename T2 > ~-dV^SO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &3$z4df  
} ; >zhO7,=,  
}t ;(VynV)  
V0%V5>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -W<vyNSr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^.hoLwp.  
+{/*z  
Q^q1 ns;r  
~",`,ZXQy  
  class holder :{ur{m5bX  
  { 8Y_ol#\L  
public : Vg>(  Y,  
template < typename T > U R%4@   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const i-'9AYyw  
  { :OkT? (i  
  return assignment < T > (t); j8n4fv-)f  
} v $7EvFS  
} ; LK;k'IJ  
]b=P=  
g"L|n7_b  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: pFm=y#!t  
+8#_59;x  
  static holder _1; ;?6No(/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r} P<iX   
c1_5, 1U'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;]w<&C!=  
而不用手动写一个函数对象。 Udc=,yo3Qm  
q~5 9F@  
%uoQ9lD'  
X5khCL Hi  
四. 问题分析 }#qGqY*@LK  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 V%_4%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 m1IKVa7-\}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mCWhUBghR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 BA:yQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2PeR   
E^rbcGJ  
五. 问题1:一致性 =Me5ft w  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| sj8~?O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ht-t1q  
w~ ;I7:  
struct holder eh,~F   
  { i:cXwQG}B  
  // Pf$pt  
  template < typename T > r 3M1e+'fc  
T &   operator ()( const T & r) const DwV4o^J:l  
  { `zR+tbm  
  return (T & )r; 5hbJOo0BZ  
} h8Xg`C\  
} ; ) gzR=9l  
hx f'5uc  
这样的话assignment也必须相应改动: 8srBHslI  
#!9S}b$  
template < typename Left, typename Right > Kv@e I$t5  
class assignment [J C:  
  { v"MX>^/<  
Left l; ] )"u+  
Right r; {w8 NN-n  
public : U^.4Hy&D  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )OLq_':^ @  
template < typename T2 > TP}h~8 /;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R.s^o]vT  
} ; Ic{F*nnM  
xEltwuDd?  
同时,holder的operator=也需要改动: A+&xMM2Wj  
2TES>}  
template < typename T > &I({T`=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c\q   
  { r,]#b[:.s|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -@F fU2  
} `?y<>m*  
-3&G"hfK  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 M^7MU}5w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rFZrYm  
`$YP<CJeq  
return l(rhs) = r; mC z,2K|^~  
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。 ph}j[Co  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8$c bVMjh  
kwud?2E  
template < typename Tp > 7P B)'Wl"6  
class constant_t 3s:%2%jVK  
  { +'G0{;b  
  const Tp t; <|*'O5B  
public : #"ftI7=42  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MzYavg`  
template < typename T > |T4kqW{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "0EA;S8$8  
  { d$Y7u  
  return t; t UR c bwV  
} Fa epDjY8  
} ; m3 ^/: <  
{3Y )rY!z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]}mxY vu_i  
下面就可以修改holder的operator=了 R|P_GN6 >  
4<X!<]3]  
template < typename T > |3{&@7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \@~UDP]7  
  { (5 <^p&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ==H$zmK  
} ZCVl5R(mZ  
#u5~0,F  
同时也要修改assignment的operator() a1.|X i'/z  
8CC/BOe  
template < typename T2 > ,SScf98,j  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u=&Bmn_  
现在代码看起来就很一致了。 -z:&*=  
Kv{8iAB#c  
六. 问题2:链式操作 }4>JO""  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WV"jH9"[  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 6] z}#"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 )B!d,HKt;  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 A K/z6XGy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 70B)|<$  
k]rLjcB  
template < typename T > kLS(w??T  
struct result_1 tehUD&  
  { )2Hff.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; l+wc '= ]  
} ; 8z<r.joxC  
DXQi-+?  
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: %g cc y|  
[WB{T3j  
template < typename T > 33~qgK1>  
struct   ref "Jy~PcJZ1  
  { n(lk dw  
typedef T & reference; Sg] J7;]  
} ; S='syq>Aok  
template < typename T > O{k:yVb  
struct   ref < T &> ]Y.deVw3i  
  { fA! 6sB  
typedef T & reference; q6wr=OWD  
} ; G_Ay   
m= b~i^@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: gor <g))\  
}'=h 4yI  
template < typename T > z{BA4sn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m_!U}!  
  { NNa1EXZ[  
  return l(t) = r(t); 2N~ E' 25  
} z}.D" P+  
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。 cX At :m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1Qh`6Ya f  
Z0fJ9 HW  
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 L|^o7 1t|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: DI&MC9j(   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YCw('i(|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D22Lu ;E  
最后的布局是: q2_`v5t  
                Add t]^_ l$  
              /   \ ,fnsE^}.U  
            Divide   5 c-5jYwV  
            /   \ E/za @W  
          _1     3 1]\TI7/ n  
似乎一切都解决了?不。 b0a}ME&1  
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。 L8V3BH7B  
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。 ?Ay3u^X  
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: }.:d#]g8  
qi+&|80T.  
template < typename Right > Cj&$%sO1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r(}nhUQ%E  
Right & rt) const |,}E0G.  
  { &-GuKH(Y<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `W[+%b  
} XLTD;[jO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rF'R >/H  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 daOS8_py  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 >$ F:*lO  
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。 k_3j '  
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。 qa}>i&uO  
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? 74zSP/G'  
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: ,w&:_n  
MB* u-N0v  
template < class Action > 4^O w^7N?  
class picker : public Action GM}C]MVD  
  { v3JPE])/  
public : IM ad$AKc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lug} Uj  
  // all the operator overloaded 2q %K)h  
} ; *=vlqpG  
i<u9:W  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 y3yvZD  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: G[q9A$yw  
0RyFv+  
template < typename Right > PZ34*q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7Qh_8M  
  { ?mOg@) wx  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  #[ :w  
} *fP(6e#G,  
>QI~`MiI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .v,bXU$@YG  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 iMWW%@U^=  
) p^  
template < typename T >   struct picker_maker G\1J _al  
  { j, t~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e d;"bb  
} ; L#j |2H|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8^w/HCC8O  
  { \|Qb[{<:,  
typedef picker < T > result; p^8 JLC  
} ; )C}KR`"  
lcig7%  
下面总的结构就有了: 79z)C35~  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 b5Q8pWZg,  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 +Pw,Nl\KD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GEtbs+[  
至此链式操作完美实现。 pAg$oe#  
#` +]{4hR  
wsfysat$  
七. 问题3 /Ri,>}n  
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。 ] SK[C" S  
6F`\YSn+  
template < typename T1, typename T2 > n4>cERf a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h]P/KVqR.  
  { S'?fJ.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NQ!<f\m4n  
} J"bD\%  
E{gv,cUM  
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: ou;qO 5CT  
6z1\a  
template < typename T1, typename T2 > QSmJ`Bm  
struct result_2 `Z8^+AMc  
  { @,YlmX}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f N0bIE Y  
} ; BVAr&cu  
%uEtQh[  
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? va>"#;37  
这个差事就留给了holder自己。 L *{QjH  
    OT+Ee  
i7f%^7!  
template < int Order > HZuiVW8  
class holder; fM{1Os  
template <> E&9!1!B  
class holder < 1 > leIy|K>\m  
  { a hwy_\  
public : ^5>du~d  
template < typename T > " <*nZ~nE)  
  struct result_1 &<=e_0zT  
  { 9ET/I$n  
  typedef T & result; G)~MbesJ  
} ; :;_#5  
template < typename T1, typename T2 > u0'i!@795  
  struct result_2 /4H[4m]I  
  {  6s5b$x  
  typedef T1 & result; Q!x`M4   
} ; tO4):i1  
template < typename T > T\cR2ZT~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j Ii[  
  { wlL8X7+:  
  return (T & )r;  s<d!+<  
} N GSS:  
template < typename T1, typename T2 > Pn J*Zea  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mb~./.5F  
  { enPLaiJ'|q  
  return (T1 & )r1; 94+/wzWvi  
} W'V@  
} ; ~xE=mg4le  
N)P((>S;  
template <> a! ?.F_T9A  
class holder < 2 > K@*rVor{  
  { +Tp%5+E  
public : a(5y>HF  
template < typename T > EFwL.'Fh  
  struct result_1 W8x[3,gT  
  { v#-E~;C cC  
  typedef T & result; @?Fx  
} ; ^ePsIl1E  
template < typename T1, typename T2 > Fj,(_^  
  struct result_2 Ny B&uf  
  { y]J3h Ks  
  typedef T2 & result; hMz&JJ&B  
} ; ) (+)Q'*  
template < typename T > }R`Irxv4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2H3(HZv  
  { PlF!cr7:4  
  return (T & )r; ZX h~ 79  
} | yS5[?.`  
template < typename T1, typename T2 > }U(\~ =D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ogd8!'\  
  { ;C+cE#   
  return (T2 & )r2; e/ WBgiLw  
} _ r~+p  
} ; <8g=BWA  
EZ..^M3  
iwB8I^  
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> >。 0Y[*lM-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~Vwk:+):  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m; 1'u;  
0GS{F8f~,  
return l(i, j) = r(i, j); U) +?$ Tbm  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nZ&T8@m  
fVG$8tB  
  return ( int & )i; y#&$ f  
  return ( int & )j; [ k!-;mi   
最后执行i = j; ~."!l'a  
可见,参数被正确的选择了。 lfXH7jL2~  
yLjV[ qP  
+g)_4fV0|  
AS`2=w  
%A8Pkr<&E  
八. 中期总结 -QN1oK@\mE  
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: BXNI(7xi  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 FwXKRZa  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T!Xm")d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *1\z^4=a]  
1V-=$Q3 V7  
C2CYIo k$&  
<%M\7NDWDA  
5?Uo&e  
Tt{U"EFO  
九. 简化 A*rZQh b[  
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。 -)4uYK*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U~oBNsU"  
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: 1d/NZJ9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Po'-z<}wS  
  +-*/&|^等 +ylxezc  
2. 返回引用。 xOwNCh  
  =,各种复合赋值等 tCuN?_ UG  
3. 返回固定类型。 RP,A!pa@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g8LT7  
4. 原样返回。 di"C]" ;  
  operator, Tld1P69(  
5. 返回解引用的类型。 P{"  WlJ  
  operator*(单目) 0[V&8\S~'T  
6. 返回地址。 D/gd  
  operator&(单目) kuWK/6l4  
7. 下表访问返回类型。 IRlN++I!  
  operator[] 6e-#XCR{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $dlnmNP+  
  operator<<和operator>> {9h`$e=  
JX2mTQ  
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。 Fl B, (Cm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;3 G~["DA  
$?[1#%  
template < typename Left > _=o1?R  
struct value_return Ko1AaX(I'+  
  { Oyi;bb<#  
template < typename T > [B}1z  
  struct result_1 7k'=Fm6za  
  { >Y,/dyT Zm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eFt\D\XOW  
} ; Z[a O_6L  
8T8pAs0 p  
template < typename T1, typename T2 > A)hq0FPp  
  struct result_2 8FxcI!A@  
  { z0T`5N G@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]]\)=F`n77  
} ; .tZjdNE(h  
} ; cYZwWMzp  
wrz+2EP`  
\Ku9"x  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'dmp4VT3  
:hC {5!|  
下面我们来剥离functor中的operator() v9Z lNA7m!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1 ;_{US5FR  
g,00'z_D  
return l(t) op r(t) jf$JaY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =nJOaXR0  
return op l(t) g2+l@$W  
return op l(t1, t2) XD;15a  
return l(t) op :*mA,2s  
return l(t1, t2) op e*Uz# w:  
return l(t)[r(t)] _ff=B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DCEvr"(  
]NaMZ  
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: y3&Tv  
单目: return f(l(t), r(t)); c'4>D,?1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @?<N +qdH>  
双目: return f(l(t)); mA&RN"+V  
return f(l(t1, t2)); F3k C"H  
下面就是f的实现,以operator/为例 S% JNxT7'  
&,W_#l{  
struct meta_divide DePV,.  
  { MILIu;[{#r  
template < typename T1, typename T2 > c*y$bf<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) P`\m9"7  
  { S/@dkHI'  
  return t1 / t2; - XE79 fQ  
} /2g)Z!&+L  
} ; %k/ k]: s  
iYO wB'z  
这个工作可以让宏来做: (t]lP/  
L eG7x7n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r[.zLXgK  
template < typename T1, typename T2 > \ N oX_?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; o7_MMeQ4  
以后可以直接用 J{nyo1A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .nj?;).  
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 Rz<d%C;R  
(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。。。) A2g"=x[1@K  
}XfS#Xr1aV  
o9U0kI=W  
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 GN htnB  
6MLN>)t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6 . +[ z  
class unary_op : public Rettype 2+T8Y,g  
  { n:5O9,umZ  
    Left l; ?=;e.qK=71  
public : es.\e.HK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,cGwtt(  
,Az`6PW  
template < typename T > Rxvd+8FF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jSeA %Te  
      { $I}Hk^X  
      return FuncType::execute(l(t)); xJ[k#?T'  
    } s${T*)S@G  
'k-u9  
    template < typename T1, typename T2 > <|KKv5[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]MqH13`)A  
      { w8m8r`h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <?q&PCAn^  
    } [a>JG8[ ,t  
} ; `}k&HRn  
#a7Amh\nT  
} #\;np  
同样还可以申明一个binary_op E<zT  
v@$evmA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'f=)pc#&g  
class binary_op : public Rettype Ckl7rpY+  
  { jm#d7@~4  
    Left l; _SBp66 r  
Right r; H0D>A<Ue  
public : 9Sx<tj_4P{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WTV3p,;6a  
c-s`>m  
template < typename T > 4! Oa4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1c<CEq:?e%  
      { o@<6TlZM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); c:h.J4mv  
    } Ac5o K  
&J6o$i  
    template < typename T1, typename T2 > RS||KA])J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [x$eF~Kp  
      { F9u:8;\@`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A]tf>H#1  
    } eZR8<Z %  
} ; 9Th32}H  
e\d5SKY  
[5RFQ!  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 we:5gK &  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4PO%qO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) yv!''F:9F  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 TzevC$m;z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X5L(_0?F1  
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。。。 |7S4;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8zCGMhd  
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) yNLa3mW  
下面是修改过的unary_op X>6 ~{3  
U<g UX07  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  z~}StCH(  
class unary_op 7+D'W7Yx  
  { 9h3~;Q  
Left l; Cdt,//xrz  
  GqIvvnw@f  
public : _pH6uuB  
A5.'h<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (. quX@w"m  
,rH)}C<Q+  
template < typename T > 80s~ae;  
  struct result_1 qa0JQ_?o]  
  { (v'lb!j^#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _Y ><ih  
} ; 0'\FrG  
k@t,[  
template < typename T1, typename T2 > PO%yWns30o  
  struct result_2 g<hv7?"[  
  { t'=~"?T/o  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CQ8o9A/  
} ; U&w 5&W{F}  
j quSR=  
template < typename T1, typename T2 > {M)3GsP?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +}(B856+  
  { $^NWzc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WfTdD.Xx  
} uG(~m_7Hx  
,syA()  
template < typename T > :d% -,v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M[ ~2,M&H  
  { . ~A"Wyu\  
  return OpClass::execute(lt(t)); RZV1:hNN  
} k9_VhR|!  
;GSFQ:m[  
} ; ek{PA!9Sk  
2,XqslB)  
]:E! i^C`Z  
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 ?CUp&L0-"  
好啦,现在才真正完美了。 $ vw}p.  
现在在picker里面就可以这么添加了: P2 K>|r  
-YRL>]1  
template < typename Right > YW$x:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M;p q2$   
  { [BZ(p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T24#gF~  
} E? m#S  
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。 @rK>yPhf  
C>\!'^u1  
QnP?;  
Pu%>j'A  
#Rm=Em}d  
十. bind @Pb 1QLiz  
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。 d"d)<f   
先来分析一下一段例子 %\{?(baOA  
Eps\iykB  
^d5./M8Bd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7]. IT(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3 ?|; on  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <0Egkz3s  
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。 aji~brq  
我们来写个简单的。 ^0ZKHR(}e  
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=jrzG+`  
对于函数对象类的版本: E'BH7JV  
eR* ]<0=  
template < typename Func > #`#aSqGmc  
struct functor_trait dW^_tzfF7  
  { oIL+@}u7  
typedef typename Func::result_type result_type; qiKtR  
} ; 5.K$ X$+7}  
对于无参数函数的版本: ^`>Ysc(@&  
zWmo OnK  
template < typename Ret > w`#0 Y9O  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m/F(h-?  
  { Zz)oMw  
typedef Ret result_type; !K^kKP*l  
} ; NX{-D}1X=  
对于单参数函数的版本: }Mb'tGW  
Hj4w i|  
template < typename Ret, typename V1 > x+:,b~Skk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2wuW5H8w{  
  { KlqJ EtO_  
typedef Ret result_type; @8M2'R\  
} ; W Pp\sIP  
对于双参数函数的版本: zRJKIm  
O->(9k<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'ZZ WH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vkd<l&zD  
  { RAuAIiQ  
typedef Ret result_type; d7K17KiC  
} ; !q6V @&  
等等。。。 >*i8RqU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #2vG_B<M)  
!lN a`  
template < typename Func > ?nGf Wx^  
struct func_return %:;[M|.  
  { v^18o$=K",  
template < typename T > 6!Ji>h.Ak  
  struct result_1 _:=OHURc  
  { O<d?'{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vb ^!(  
} ; fJ"~XTN}T  
L+ETMk0  
template < typename T1, typename T2 > gZ >orZL'  
  struct result_2 w4MMo  
  { & Dl'*|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JX@6Sg<  
} ; ND9>`I 5  
} ; rIWN!@.J  
Ty4%du6?d  
-"dy z(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |9"^s x  
=|V]8 tN  
template < typename Func, typename aPicker > f!8m  
class binder_1 N9h@1'>  
  { ![hhPYmV  
Func fn; _DvPF~  
aPicker pk; G8DIig<  
public : ,bwopRcA  
AFB 7s z  
template < typename T > ?Nze P?g  
  struct result_1 .L{+O6*c  
  { b%jG?HSu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (kNTXhAr4  
} ; M^Ay,jK!  
2l/5i]Tq  
template < typename T1, typename T2 > Sfa m=.l  
  struct result_2 *7fPp8k+Z;  
  { [W\atmd"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (Rg!km%2T  
} ; [ma#8p)  
,<j5i?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} I;.E}k   
Q2pboZ86  
template < typename T > ,~?A. 5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XoQk'7"f  
  { QRh4f\fY  
  return fn(pk(t)); nMdN$E  
} e}yu<~v_  
template < typename T1, typename T2 > j{-7Pf8A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y {|~A  
  { =2)$|KC  
  return fn(pk(t1, t2)); RT A=|q  
} z,x"vK(  
} ; OQ&D?2r  
Y~SlipY_  
Rpd/9x.)&  
一目了然不是么? X*yp=qI  
最后实现bind <RVtLTd/  
+rpd0s49  
(tLQX~Ur  
template < typename Func, typename aPicker > [qMO7enu#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8=o5;]Cg  
  { [QN7+#K,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8*~:gZ7:  
} BW-P%:B1!R  
pV|?dQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $M<4Bqr  
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。 WHLKf  
gN'i+mQcu  
十一. phoenix m7eIhmP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $D\l%y/C  
x,G6`|Hl  
for_each(v.begin(), v.end(), $$f$$  
( (U(x[Df)  
do_ gWH9=%!  
[ LU7)F,ok  
  cout << _1 <<   " , " A.x}%v,E  
] v]SE?xF{U  
.while_( -- _1), Y"rV[oe   
cout << var( " \n " ) !;!~5"0~"  
) +5|nCp6||j  
); i/Lq2n3 )  
{,2_K6#  
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: EAXU{dRV  
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 Jl4XE%0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q/-j`'A_pb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "g1;TT:1~  
+F&]BZ  
+ENW=N  
template < typename Cond, typename Actor > y1My, ?"?  
class do_while b!~%a  
  { ;C3?Ic  
Cond cd; JJ=is}S|  
Actor act; m_I$"ge  
public : vK7,O%!S  
template < typename T > ^J~4~!  
  struct result_1 m$qC 8z]  
  { ?JTyNg4<  
  typedef int result_type; >d V@9  
} ; Vzm+Ew _  
Cj\+u\U#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} KrG6z#)Uz  
|5B9tjJ"  
template < typename T > Y8{1?LO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TaJn2cC^  
  { na:^7:I  
  do gH)B` @  
    { |aJ6363f.  
  act(t); N;pr:  
  } 7[0k5-  
  while (cd(t)); [E1|jcmQ  
  return   0 ; o"M^ sKz47  
} U (7P X`1  
} ; 2Lgvy/uN  
n<&R"89  
&+^ Y>Ke  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <qY>d,+E'  
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。 EXzNehO~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。 lG#&1  
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。 lA 0_I"b2Y  
下面就是产生这个functor的类: L([>yQZ  
=,G(1#  
;-^9j)31+F  
template < typename Actor > qk1D#1vl  
class do_while_actor 6mpUk.M"  
  { $%8n,FJ[  
Actor act; yOzKux8kB  
public : Ao0PFY  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R3`W#`  
;FflEL<7Y  
template < typename Cond > _cN)q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Vn;] ''_  
} ; *tPY  
() ;7+  
q#-H+7 5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~0Q72  
最后,是那个do_ i>zyn-CuW  
$_5v^QL  
$0 zL  
class do_while_invoker |T&#"q,i9%  
  { .tsB$,/  
public : cs;Gk:  
template < typename Actor > g``4U3T%X  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u Aa>6R  
  { 7Apbi}")  
  return do_while_actor < Actor > (act); "T=LHjE  
} UF&Wgj [  
} do_; x:lf=D lA  
l= S_#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FuBRb(I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^- Ji]5~  
最后来说说怎么处理break和continue W<7Bq_L[|  
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。 YU(x!<Z  
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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