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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ><}nZ7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ` Tap0V  
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, n0lOq  
%4nf(|8n  
,,u hEoH  
4z(~)#'^  
  class filler KyNu8s k  
  { vcFR Td  
public : VFf;|PHS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} U,W MP<5&  
} ; }!_z\'u  
Q#3}AO  
C>Hdp_Lm  
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: ^y@ W\  
"<=4]Z  
R>0[w$  
7"'RE95  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $Y7VA  
]owgsR  
nms[No?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )xy>:2!#Y  
q'8*bu_  
"d)Yq Q  
#$Zx].[lc  
二. 战前分析 B2kZ_4rB  
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。 R Th=x.  
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 :6(\:  
:"Xnu%1  
O5r8Ghf )  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y-26\eY^P  
  /* --------------------------------------------- */ @.7/lRr@bp  
vector < int *> vp( 10 ); /[_aK0U3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gbzBweWF  
/* --------------------------------------------- */ D=^&?@k<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yo[Sh6r/9b  
/* --------------------------------------------- */ S%MDQTM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?7NSp2aq2A  
  /* --------------------------------------------- */ A{s -g>s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); T */I4"  
/* --------------------------------------------- */ 2FuV%\p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )'m;a_r`  
26/<\{q~  
1|{s8[;8  
kqKT>xo4EZ  
看了之后,我们可以思考一些问题: UWO3sZpU  
1._1, _2是什么? 4tm%F\Izy  
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。 _6fy'%J=U  
2._1 = 1是在做什么? _]5UuIMl  
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。 M ]047W  
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。 RVA ku  
i@+m<YS:2>  
ufk2zL8y  
三. 动工 {{G3^ysa  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l8?C[, K%  
n>pJ/l%`  
)K?7(H/j  
#~'d Y\&  
template < typename T > I8!>7`L  
class assignment bK6^<,~  
  { ^S`hKv&87  
T value; *jhgCm  
public :  jfK&CA  
assignment( const T & v) : value(v) {} SAq .W"ri  
template < typename T2 > |?J57(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9^DAlY,x.  
} ; *0" ojfVn  
,oH\rrglf  
HXT"&c|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c<Cf|W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O\f`+Q`0  
U+'zz#0qN  
.+S%hT,v6i  
j~Pw t9G  
  class holder sDBSc:5+e  
  { `^/8dIya  
public : />E ILPPb  
template < typename T > xGyl7$J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m7i_ Iv  
  { h._eP.W`  
  return assignment < T > (t); } O+xs3Uv  
} tXA?[ S  
} ; g"" 1\rc=  
/[lEZ['^  
s:l H4B  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Q&PWW#D  
]h1.1@>xc  
  static holder _1; fsPsP`|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q}p$S2`  
S-mpob)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dH5*%  
而不用手动写一个函数对象。 z*.G0DFw  
%6@)fRw  
U"|1@W#  
HaL'/V~  
四. 问题分析 Y?1T XsvF  
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。 _,0.h*c  
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。 /,uxj5_cT  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CvRCcSJM\2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |qguLab(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WFc4(Kl  
}~&0<8m  
五. 问题1:一致性 \i[N ";K  
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?| -[vw 8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &+02Sn3A  
=Bc{0p*  
struct holder LiFR7\z  
  { 837:;<T  
  // 7;@YR  
  template < typename T > Q)4[zStR#  
T &   operator ()( const T & r) const GQ?FUFuIoW  
  { Ff>X='{  
  return (T & )r; 5l@} 1n  
} [u*7( 4e  
} ; :j3^p8]  
yj'lHC  
这样的话assignment也必须相应改动: > .}G[C  
X} V]3  
template < typename Left, typename Right > ~0024B[G  
class assignment  Q'cWqr  
  { x])j]k  
Left l; /g*_dH)=  
Right r; L-U4 8 i  
public : p`&{NR3+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s \3]0n9  
template < typename T2 > c8]%,26.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h*KDZ+{)  
} ; A #SO}c  
c)Ef]E\  
同时,holder的operator=也需要改动: 9wc\~5{li  
=>>Dnp  
template < typename T > f#AuZ]h  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :T PG~`k(  
  { 3ONWu  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i@P= *lLD  
} "Ltp]nCR  
&<#1G u_  
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。 ,0HID:&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 YH%U$eS#g  
<oP`\m   
return l(rhs) = r; n&]J-^Tx  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 (/&ht-~EL  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _}\KC+n8  
~FI} [6Dd  
template < typename Tp > cuG;1,?b  
class constant_t sX>|Y3S\U  
  { g&B7Y|Es  
  const Tp t; vm*9xs  
public : h$~$a;2cR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OmK0-fa/  
template < typename T > O*/Utl  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2y$DTMu  
  { uU$/4{  
  return t; ](-[ I#  
} v{lDEF@2^N  
} ; v(O@~8(I  
@DM NL sQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +LWgby4q  
下面就可以修改holder的operator=了 y&4im;X0  
GQ.akA_(  
template < typename T > gQ '=mU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?OO !M  
  { c}=[r1M*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Lrx"Hn{  
} |M<R{Tt}nf  
} -hH2  
同时也要修改assignment的operator() \sVzBHy d  
EG=U](8T  
template < typename T2 > },5LrX`L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [A!=Hv_$  
现在代码看起来就很一致了。 H lFVc  
{![E)~  
六. 问题2:链式操作 bDw\;bnG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b1e)w?n  
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。 :SF8t`4`  
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。 R*dXbI&,e  
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。 2j>C4Ck  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct '+^XL6$L  
8fWnKWbbjw  
template < typename T > blbzh';0}  
struct result_1 'i/"D8  
  { nM$-L.dG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @M }`nKXM  
} ; u*Y!=IT  
z"sv,W  
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: mp]UUpt  
#eI` l`}  
template < typename T > +(q r{G?  
struct   ref ,qgR+]?({  
  { _{i- .;K  
typedef T & reference; -cXVkH{  
} ; p_3VFKq>0  
template < typename T > 5bK:sht  
struct   ref < T &> Zq}Cl'f  
  { 7,9zj1<  
typedef T & reference; c%n%,R>  
} ; #0qMYe>Y  
| qf8y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C\[g>_J  
Q},uM_" +  
template < typename T > fV/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rlDJHR6  
  { UB;~Rf(.  
  return l(t) = r(t); q*>|EJR^Rw  
} A56aOI=  
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。 xaSiG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 E[_-s  
N aiZU  
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 o648 xUP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l>>, ~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @2$iFZq~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ws}>swR,  
最后的布局是: g!;Hv  
                Add z?_5fte`  
              /   \ 2ld0w=?+eu  
            Divide   5 .3,Ow(3l  
            /   \ o|a]Q  
          _1     3 n)teX.ck)  
似乎一切都解决了?不。 A832z`  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 pK2n'4 C  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 _UeIzdV9  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: laFF/g;sRC  
h|=&a0  
template < typename Right > G Q+g.{c  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w.0]>/C  
Right & rt) const h5#V,$  
  { le`_    
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gI~jf- w  
} $3n@2 N`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (kI@U![u  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 kIUb`b>B  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 .hXdXY  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 d5B96;3  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 _9zydtw  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? u%Yr&u  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: qg@Wzs7c~  
 TBqJ.a  
template < class Action > cvf#^Cu   
class picker : public Action S)\%.~ n  
  { ep"54o5=d  
public : C,m o4,Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4q5bW+$Xj  
  // all the operator overloaded ?l<u%o  
} ; n\y%5J+  
e6?h4}[+*  
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。 ;yH1vX  
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: w,FOq?j^k  
BK:S:  
template < typename Right > vl}uHdeP9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bMw)> 4  
  { $r=Ud >  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ` 5Qo*qx  
} ^^Tu/YC9x  
d<v>C-nk%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > GzUgzj|BN~  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ojitBo~  
q y8=4~40  
template < typename T >   struct picker_maker Ge;plD-f  
  { U= PG0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >m{)shBX  
} ; 9f4#b8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z*|qbu)  
  { 7MT[fA8^  
typedef picker < T > result; k iCg+@nT  
} ; \/9uS.Kw  
~T[m{8uh  
下面总的结构就有了: AcYL3  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 v(t?d  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 MW+]w~7_Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b|*A%?m  
至此链式操作完美实现。 s^$zO p9  
lLT;V2=osX  
xCV3HnZ  
七. 问题3 =ITMAC\  
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。 `?VB)  
oY{r83h{  
template < typename T1, typename T2 > b='YCa  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "+ji`{  
  { #9Z*.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  3y?ig2  
} pr[[)[]/  
H{P"$zj`l  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: M+ gYKPP  
'qhA4W9  
template < typename T1, typename T2 > }cE,&n  
struct result_2 <5~} !N X`  
  { V4!RUqK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &k?Mt #J  
} ; RCq_FY  
x=bAR%i~  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? dOe|uQXyD  
这个差事就留给了holder自己。 ts Zr n  
    J~:/,'Ea  
mYN|)QVKy  
template < int Order > KwRO?G9&  
class holder; )A['+s  
template <> .Tdl'y:..  
class holder < 1 > y@G5I>v  
  { Px}#{fkS  
public : mMw&{7b:  
template < typename T > U&/Jh^Yy  
  struct result_1 W&6P%0G/  
  { B" wk:\zC  
  typedef T & result; 2Fce| Tn  
} ; It4J \S  
template < typename T1, typename T2 > kG+CT  
  struct result_2 c|Nv^V*2  
  { d3(T=9;f2  
  typedef T1 & result; lFD$ Mc  
} ; ~'HwNzDQc  
template < typename T > Ajhrsa\~a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M*E4:A9_M  
  { r$6z{Na\[  
  return (T & )r; #oi4!%*M  
} fdCsn:  
template < typename T1, typename T2 > .Lp0_R@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a$FELlMv  
  { H.Z:at5n  
  return (T1 & )r1; 56AaviEC  
} Y=4,d4uu  
} ; fdzD6K ZI  
Sz"J-3b^  
template <> r 06}@7  
class holder < 2 > X1i6CEa<  
  { |jaUVE_2[  
public : l<{]%=Qg  
template < typename T > ^C@uP9g  
  struct result_1 L$@^EENS  
  { 6$b"tdP  
  typedef T & result; p(~>u'c  
} ; +8Zt<snG  
template < typename T1, typename T2 > q=}Lm;r  
  struct result_2 j 46f Q  
  { ?ae:9ZcH  
  typedef T2 & result; M&y!w   
} ; ZqkP# ]+Y'  
template < typename T > RWXj)H)w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @=b0>^\m  
  { As1Er[>  
  return (T & )r; aM3%Mx?w  
} f| 3`8JU  
template < typename T1, typename T2 > =2)5_/9au  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OsAXHjX}  
  { Z.:5< oEKg  
  return (T2 & )r2; Yk:fV&]  
} 5}~*,_J2Z  
} ; oFHVA!lqe  
9ToM5oQ  
<h U ZD;  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 _$wWKJy9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i?'HVx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }!& w<wR  
/^#k /z  
return l(i, j) = r(i, j); E[t\LTt*n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) CjOaw$s  
|VlAt#E  
  return ( int & )i; & .+[~2  
  return ( int & )j; M`KrB5a+6  
最后执行i = j; ()(@Qcc  
可见,参数被正确的选择了。 zY\v|l<T  
Q]w;o&eo  
fmA&1u/xMs  
Fx0K.Q2Y0  
8b(UqyV  
八. 中期总结  -deY,%  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: \"_;rJ{!aE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |>A1J:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 u$&7fmZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aAwnkQ$  
}o=R7n%  
1 xiq]~H  
I\Y/*u  
sG0cN;I]t  
9 o-T#~i  
九. 简化 H4KwbTT"+  
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。 E[nWB"pxE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =9YyUAJZ  
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: 6}x^ T)R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T!pWU*aB  
  +-*/&|^等 p."pI Bd  
2. 返回引用。 7SXi#{  
  =,各种复合赋值等 Trbgg  
3. 返回固定类型。 6VQ*z8wLw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =35EG{W(  
4. 原样返回。 27t:-O  
  operator, z.]t_`KuF9  
5. 返回解引用的类型。 HG=!#-$9  
  operator*(单目) VV?+q)  
6. 返回地址。 '8i np[_  
  operator&(单目) \0(QO8.  
7. 下表访问返回类型。 mV`Z]-$$i  
  operator[] # u^FB  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *ta|,  
  operator<<和operator>> zL3~,z/o  
%nF6n:|:  
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。 \[]36|$LS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :8E(pq|1PB  
5U3="L  
template < typename Left > 6g@j,iFy  
struct value_return :5U(}\dL{  
  { 2p@Rr7  
template < typename T > Qgo0uu M  
  struct result_1 3UD_2[aqN(  
  { f Nm Sx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; sUfH1w)0  
} ; !7AW_l9`i  
<|hvH  
template < typename T1, typename T2 > O#Xq0o  
  struct result_2 b,KQG|k  
  { kIrME:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ut& RKr3  
} ; +S^Uw'L$=T  
} ; a`q">T%q  
cEve70MV  
V2i*PK X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lsY5QE:Qrp  
9"=:\PE  
下面我们来剥离functor中的operator() 3UslVj1u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: IA$:r@QNx8  
Z7K ;~*  
return l(t) op r(t) 7$Bq.Lc#z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ="d}:Jl  
return op l(t) _;v4 ]MU  
return op l(t1, t2) =MB[v/M59w  
return l(t) op mAk)9`f/  
return l(t1, t2) op >e=tem~/  
return l(t)[r(t)] 6Nj\N oS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6n  
UXDd8OJL  
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: (t>BO`,  
单目: return f(l(t), r(t)); E2LpQNvN%g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <[8at6;  
双目: return f(l(t)); jGb+bN5U7  
return f(l(t1, t2)); T.`EDluG  
下面就是f的实现,以operator/为例 .N5}JUj  
5``/exG>  
struct meta_divide ,Tvk&<!0  
  { Dx4?6  
template < typename T1, typename T2 > DN;g2 R`f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) flR6^6E  
  { qg'RD]a>R  
  return t1 / t2; ~>k<I:BtrT  
} 9,`WQ+OI  
} ; XcR2]\  
(O\5gAx  
这个工作可以让宏来做:  zy  
$FNj>1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8}XtVF;  
template < typename T1, typename T2 > \ Z8z.Xn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Wf-i)oc4I  
以后可以直接用 9K@`n:Rw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +Z/ *=;  
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 ?E^~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。。。) ;R@zf1UYA  
sn@gchO9s  
r[q-O&2&  
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 QPg QM6  
rt_%_f>qd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |XtN\9V.  
class unary_op : public Rettype !X` 5  
  { SBzJQt@Hs  
    Left l; #i%it  
public : Kxn/@@z>u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |b QKymS  
r0+lH:G*q  
template < typename T > g`d5OHvO o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ; "ux{ .  
      { =;l .<{<VH  
      return FuncType::execute(l(t)); A Ns.`S  
    } #OqQD6  
plh.-"   
    template < typename T1, typename T2 > 3 i Id>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q0#oR [(  
      { iyB02\d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9 ]c2ub7  
    } FWq+'Gk SV  
} ; WJ<nc+/v:  
M56^p ,  
2RFYnDN  
同样还可以申明一个binary_op ylUxK{  
fFMGpibkM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -Ds}kdxw  
class binary_op : public Rettype ['~3"lK^O  
  { =kp #v  
    Left l; F@1~aeX-  
Right r; zq>pK_WG  
public : lG I1LUo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Aq yR+  
Ynl^Z  
template < typename T > !TA6-]1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (+`pEDD{X  
      { %YkJ A:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {pH{SRM)B  
    } ]>tYU   
(#k>cA(}  
    template < typename T1, typename T2 > )e d5~ok  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H!?Av$h`  
      { x4r8^,K3Zn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N7Kq$G2O  
    } 9]<p  
} ; i,r O3J n  
z#ab V1 Xi  
P"Lk(gY  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 wzVx16Rvc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4nK\gXz19  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2BZYC5jy  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 cXU8}>qY7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w#vSZbh  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Zyt,D|eWj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 HY0q!.qog  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) hiq7e*Nsb  
下面是修改过的unary_op DDxbIkt  
Yz(k4K L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YT'G#U1x~  
class unary_op Xb?:dlu3  
  { ` Fnl<C<  
Left l; m5m}RWZ#  
  !~Gx@Ro  
public :  J@sH(S  
sU!h^N$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} eG&\b-%  
d3-F?i 5d  
template < typename T > *`2.WF@E)  
  struct result_1 =lT~  
  { I,TJV)B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,cZhkXd  
} ; l/1u>'  
R % [ZQ K  
template < typename T1, typename T2 > ~A@T_ *0  
  struct result_2 cq lA"Eof  
  { G&=4@pLY5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yHhx- `  
} ; Le;;Yd}f  
x93h{K f  
template < typename T1, typename T2 > Zk,` Iq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kt`_n+G  
  { .c__<I<G<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wJyrF  
} )4:K@  
qTSyy=  
template < typename T > ~tK4C|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hdvtgss!  
  { CD]hi,B_J  
  return OpClass::execute(lt(t)); o>WB,i^G  
} <Qg).n>;z  
v: \8  
} ; 4/KGrY! ck  
4<V%7z_.B  
3y^PKIIrt  
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 %Ms"LoK  
好啦,现在才真正完美了。 H<_BnT #  
现在在picker里面就可以这么添加了: dbn9t7'{  
L\0;)eJ#M  
template < typename Right >  N>ncv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %+ln_lgD:  
  { ot\  FZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;f;A"  
} q4u,pm,@  
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。 m=Mb'<  
y8*MNw  
jfmHc(fX4  
C,;T/9  
 +kA>^  
十. bind 1oKF-";u(  
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。 .8o?`  
先来分析一下一段例子 *vy^=Yea  
y;Ez|MS   
@*?)S{8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /my5s\;s|z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ')R+Z/hG.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w8=&rzr8  
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。 Vn&{yCm3  
我们来写个简单的。 G5WQTMzf&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: o<h2]TN  
对于函数对象类的版本: u<L<o 2  
%G0J]QY{(x  
template < typename Func > ;R5@]Hg6q  
struct functor_trait ~7p!t%;$  
  { G)|Xj70  
typedef typename Func::result_type result_type; *y+N-uq  
} ; ;X_bDiG$  
对于无参数函数的版本: I+oe{#:.  
[8C|v61Y  
template < typename Ret > m}UcF oaO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > T`?7z+2A  
  { 6jw9p+.  
typedef Ret result_type; Clz. p  
} ; {c  : 7:  
对于单参数函数的版本: @h&:xA56  
'FNnFm  
template < typename Ret, typename V1 > 1Kjqs)p^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]I,(^Xq3a(  
  { yj$$k~@  
typedef Ret result_type; "Jahc.I  
} ; 2LfiaHO  
对于双参数函数的版本: z`"*60b  
oACbZ#/@n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6|mHu2qXm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > sL Kk1A  
  { 2jf73$F  
typedef Ret result_type; L< XAvg  
} ; ?^whK<"]  
等等。。。 ,? >{M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NX[-Y]t  
#fYRsVQ  
template < typename Func > K`=9"v'f+  
struct func_return HVJqDF  
  { a8WWFAC[  
template < typename T > {MRXK nm;e  
  struct result_1 zRU9Q 2Y  
  { z @g%9 |U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &k@\k<2Ia  
} ; XE>w&  
LR "=(  
template < typename T1, typename T2 > XF&_**0n  
  struct result_2 `@q\R-`  
  { E2xK GK   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PglSQ2P  
} ; <4LW.q  
} ; F?z:[1(:  
rp '^]Zx  
)3IUKz%\6p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,i jB3J  
}qw->+nD  
template < typename Func, typename aPicker >  Vp7d  
class binder_1 MY60%  
  { eRqPZb"6MR  
Func fn; J$W4AT  
aPicker pk; s=e`}4  
public : {Gr"lOi*@  
z`qb>Y"xf3  
template < typename T > Gx7bV}&PN  
  struct result_1 qfkd Q/fP  
  { y7t'I.E[+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2 \<u;9  
} ; BM~6P|&qD  
*@{  
template < typename T1, typename T2 > ?8do4gT+1  
  struct result_2 ECyG$j0  
  { _l"=#i@L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rB|1<jR  
} ; pO/vD~C>  
fN1b+ d~*6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Vx}e,(i  
ddS3;Rk2  
template < typename T > 3ey.r%n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cL<,]%SkE  
  { X }`o9]y  
  return fn(pk(t)); xnC:?d  
} @Di!~e6  
template < typename T1, typename T2 > AdpJ4}|0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gg/ts]$  
  { <PFF\NE9  
  return fn(pk(t1, t2)); N%,zME  
} EKD#s,(V*X  
} ; 8(Q|[  
d A'0'M  
B^!-%_q  
一目了然不是么? F( 4Ue6R  
最后实现bind QE8 `nMf  
Kx?.g#>U;  
ny%$BQM=  
template < typename Func, typename aPicker > (j~T7og  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;"2VU"  
  { UT5xUv5'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K_AdMXF9  
} UlWm). b;v  
o[1#)&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `M*jrkM]x  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 gKY6S?  
yM}3u4FG  
十一. phoenix @tJ4^<`P{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ek.@ 0c  
rq^%)tR  
for_each(v.begin(), v.end(), =k*XGbU  
( k dWUz(  
do_ <$@I*xk[  
[ ,N _/J4Us  
  cout << _1 <<   " , " Qcks:|5  
] @U4hq7xzV2  
.while_( -- _1), l[]cUE  
cout << var( " \n " ) %-]a[qf3  
) +?W4ac1  
); H0!$aO  
2~ 4&4  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ::+;PRy_E  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor DSRmFxkk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f`KO#Wc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }OhSCH'o6  
tot~\S  
6uv~.-T<l  
template < typename Cond, typename Actor > z(8G=C  
class do_while piH0_7qr  
  { Q)y5'u qZ  
Cond cd; mo3A*|U  
Actor act; "G-h8IN^O  
public : : 5['V#(o  
template < typename T > u;]xAr1  
  struct result_1 `a:3S@n(}  
  { k$ T  
  typedef int result_type; ;X a N  
} ; AAs&P+;  
ByuBZ!m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &XdTY +  
Q-!gO  
template < typename T > '!ks $}$`h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  }JWkV1  
  { o$Ylqb#  
  do 9pPLOXr ,  
    { [= BMvP5  
  act(t); n*Dn{ 7v#z  
  } 'l`prp3  
  while (cd(t)); O@ H.k<zn  
  return   0 ; $+f=l~/s  
} "OA{[)fw"  
} ; !zm;C@}ln  
4;W{#jk  
'e*w8h  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Cl9rJ oT  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^-Ygh[x  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 _yUYEq<`  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 S6_:\Q  
下面就是产生这个functor的类: a$h^<D ^  
mhX66R  
Q xA( *1  
template < typename Actor > Ll-QhcC$  
class do_while_actor e8T"d%f?  
  { ~,oz hj0f/  
Actor act; W;cY g.W2  
public : hdi0YL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} lZ7 $DGe  
x{8h3.ZQ,  
template < typename Cond > 0M roHFh9`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uoOUgNwGg  
} ; ^e <E/j{~  
Vs{\ YfF  
s3nO"~tM  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;Vc|3  
最后,是那个do_ :b(W&iBWhI  
{:("oK6w  
QRK\74'uY  
class do_while_invoker oQ,<Yx%E3  
  { v*qbzW`  
public : 'fGKRd|)  
template < typename Actor > UOf\pG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7n.Oem  
  {  .gmS1ju  
  return do_while_actor < Actor > (act); +0z7}u\x  
} /5/gnp C  
} do_; &Jb\}c}  
dr}PjwW%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? PZJ9f8 V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 IQ_s]b;z  
最后来说说怎么处理break和continue );VuZsmi  
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。 'sH_^{V2  
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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