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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda cI\&&<>SlG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 c#zx" ,K  
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, GZ1c~uAu  
/B!Ik:c}  
O77^.B  
U|~IJU3-  
  class filler qFE(H1hy  
  { FY9nVnIoI  
public : h f{RI4Jc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} VQ7A"&hh  
} ; h$)4%Fy  
"Z]z9(  
LV8{c!"  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: P$v9  
Ex+E66bE  
@(CJT-Ak  
h4E[\<?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G%MdZg&i  
HhB&vi  
~m3Tq.sYrY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 , lFhLj7  
MZvxcr{x  
|"+UCAU  
T4Io+b8 $  
二. 战前分析 .23Yqr'zT  
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。 aL|a2+P[`q  
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 m't8\fo^w  
=JE5/  
1StaQUB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KkZS6rD\  
  /* --------------------------------------------- */ 2CRgOFR  
vector < int *> vp( 10 ); 5}4>vEn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); WesEZ\V  
/* --------------------------------------------- */ ~j yl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o&RNpP*  
/* --------------------------------------------- */ Yan,Bt{YJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c,Yd#nokC  
  /* --------------------------------------------- */ /DX6Hkkj%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7g.3)1  
/* --------------------------------------------- */ ]6].l$%z#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); '8c-V aa  
Ap!Y 3C  
rLE5fl5W  
q|QkJr <  
看了之后,我们可以思考一些问题: H{g&yo  
1._1, _2是什么? jg3T1ROL  
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。 |W*i'E   
2._1 = 1是在做什么? -d *je{c |  
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。 zRFvWOxC\  
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。 64l(ru<  
V5rW_X:]8  
4||dc}I"E  
三. 动工 =2/[n8pSsM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @i(;}rx  
cIg+^Tl  
\*\)zj*r  
0[R7HX-@  
template < typename T > }TG=ZVi  
class assignment 7;SI=  
  { /^':5"=o  
T value; 1? Im"  
public : ]L_h3Xz\X  
assignment( const T & v) : value(v) {} %<h+_(\h  
template < typename T2 > ?dY|,_O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O[^u<*fi{  
} ; ;mSJZYnT  
h`pXUnEZ  
}o7"2h ht  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a1g aB:w5n  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H",q-.!  
DwI X\9  
b|nh4g  
MXrh[QCU)  
  class holder ,_I#+XiXY  
  { R_B`dP<"~Y  
public : T*rx5*:o  
template < typename T > 7(B"3qF8|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,m1F<Pdts  
  { yc.9CTxx  
  return assignment < T > (t); O_^t u?x  
} rf YFS96  
} ; siD/`T&  
D}]u9jS1  
52q<|MW%  
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: ;}4^WzmK^(  
Qb?e A  
  static holder _1; [)t1"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M7\yEi"*  
l@`Do[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &z?:s  
而不用手动写一个函数对象。 G$-[(eu -  
!uSG 1j" y  
!b8.XGo  
EJ=ud9  
四. 问题分析 TcOmBKps'  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 LW*v/`@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 XY!0yAK(!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z^O_7I<5E  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3h`_Qv%g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 F-PQ`@ZNW  
Q<T+t0G\O-  
五. 问题1:一致性 Sq[LwJ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ' oS= d  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u:M)JG  
?C(3TKH  
struct holder u_jhmKr~  
  {  C^*3nd3  
  // +\U#:gmw  
  template < typename T > ]La~Bh6;m  
T &   operator ()( const T & r) const =pd#U  
  { 9z kRwrQ  
  return (T & )r; m#`1.5%  
} Z \>mAtm  
} ; !pxOhO.V  
_p;=]#+c&  
这样的话assignment也必须相应改动: T.pc3+B8N  
A^vvw~!d  
template < typename Left, typename Right > 0$=w8tP)  
class assignment K(}g!iT)~  
  { raJv$P  
Left l; l$ufW|  
Right r; !yD$fY  
public : "wnN 0 p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &n~v;M  
template < typename T2 > uYCWsw/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \k.W F|~  
} ; $3]]<oH  
_*fOn@Vwo  
同时,holder的operator=也需要改动: Q/`W[Et  
Ot;)zft  
template < typename T > Td 5yRN! ?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [Zne19/  
  { 8c%_R23  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s y>}2orj~  
} 7f>~P_  
 w\y)  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 {ep.So6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Kp>fOe'KW  
 }~Ir &   
return l(rhs) = r; 65U&P5W  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Ogu";p(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p|Qn?^C:  
A,4Z{f83  
template < typename Tp > ..Bf-)w  
class constant_t s'/ZtH6>C  
  { c7A]\1 ~  
  const Tp t; nQ#NW8*Fs  
public : 9k;%R5(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [r^WS;9n  
template < typename T > =F09@C,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T 3 <2ds  
  { 6"yIk4u:  
  return t; v]y=+* A  
} Qv]>L4PO  
} ; ),XDY_9K  
DFp">1@`PR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !q 9PO  
下面就可以修改holder的operator=了 M8${&&[;  
Bdm05}c@u  
template < typename T > `t>:i!s/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %xdyG Al:  
  { L[tq@[(IJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #N'bhs  
} H18pVh  
aSIoq}c(  
同时也要修改assignment的operator() jD ?*sd  
!:Ob3Mq\  
template < typename T2 > b1EY6'R2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %7 $X *  
现在代码看起来就很一致了。 byPqPSY  
\: R Akf<  
六. 问题2:链式操作 _8e0vi!~2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nw0Tg= P  
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。 84/#,X!=s  
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。 0zE(: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。 ?@QcKQ@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct '#>(JN5\  
?8YbTn1f)  
template < typename T > WNSEc%  
struct result_1 ~0rvrDDg  
  { d 9]zB-A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;0-R"c)-  
} ; I "HEXsSe  
zT")!Df>'  
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: q^6l`JJ  
=g?k`v p  
template < typename T >  tk+4noA  
struct   ref \"b'Z2g  
  { AE=E"l1]  
typedef T & reference; ^G NL:D%6d  
} ; cG{  
template < typename T > .f`KP!p.  
struct   ref < T &> r-,u)zf"  
  { ne%(`XY{Q]  
typedef T & reference; EPU3Jban  
} ; r%%@~ \z  
rN'}IS@5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: XRi37|p  
h]&o)%{4  
template < typename T > !e}4>!L,(^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $`<-;kI  
  { . dJBv  
  return l(t) = r(t); <GSp%r  
} D[` ~=y(  
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。 ;#=y5Q4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Px&)kEQ  
sU/vXweky"  
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 oG c9 6B%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `o21f{1]X&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dg&GMo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GjbOc   
最后的布局是: 0@RVM|  
                Add .dj}y jd]f  
              /   \ 9[h8Dy  
            Divide   5 UTqKL*p523  
            /   \ M6y|;lh''c  
          _1     3 J7@Q;gcl:  
似乎一切都解决了?不。 XI"IEwB  
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。 lXXWQ=  
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。 G$2Pny<!  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: *vT Abk$   
z&z5EtFUTh  
template < typename Right > {Rn*)D9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E5Lq-   
Right & rt) const [XkWPx`  
  { 3U*4E?g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L;fz7?_j  
} oSl}A,aQ(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 YD#L@:&gv  
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。 6\? 2=dNX  
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。 \W|ymV_Ki  
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。 eF?jNO3  
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。 t-SZBNb  
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? %!R\-Vej  
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: c_Iq!MH  
F(w<YU %6  
template < class Action > +NoVe#  
class picker : public Action # S0N`V  
  { :0p$r pJP  
public : **c"}S6:mC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]'Gz~Z%>F  
  // all the operator overloaded 4wx{i6  
} ; ,M :j5  
I p|[  
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。 n{=Ot^ ";  
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: WA5.qw  
ktM7L{Nz  
template < typename Right > J\Tu=f)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const pxCQ=0k  
  { Gsy'':u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CDT;AdRw7  
} )U{\c2b  
$p*.[)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :bkmm,%O  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 gCbS$Pw  
Q1(4l?X@  
template < typename T >   struct picker_maker C%#u2C2  
  { VdGpreRPC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3teP6|K'g  
} ; ViU5l*n;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > | g"K7XfM4  
  { {gzVbZ#  
typedef picker < T > result; M3eFG@,  
} ; v=DC3oh-  
N9~'\O$'7  
下面总的结构就有了: z~ua#(z1S  
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。 f[?JLp   
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。 SQ<{X/5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :.(A,  
至此链式操作完美实现。 DH)E9HL  
4j zjrG  
&d]@$4u$;  
七. 问题3 9x eg,#1  
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。 BN6cu9a  
>[Tt'.S!?  
template < typename T1, typename T2 > ER;\Aes*?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vVSf'w   
  { yTf/]H]d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B &3sV+  
} AB<%GzW0(  
N|/gwcKe  
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: fnIF<Zt  
|O;vWn'U2  
template < typename T1, typename T2 > U[z2{\  
struct result_2 >u]9(o7I  
  { #VxN [770  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6NQ`IC  
} ; QQD7NN>  
5uJ!)Q  
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? Bq,MTzxD  
这个差事就留给了holder自己。 ZuKOscVS#T  
    ULO_?4}B  
h-U]?De5\  
template < int Order > iDdR-T|  
class holder; <v?2p{U%  
template <> dJ>tM'G  
class holder < 1 > VO /b&%  
  { V6B[eV$D  
public : 8t |?b  
template < typename T > ]$Q@4=fb  
  struct result_1 'r1X6?d J  
  { w=^~M[%w  
  typedef T & result; [WXcp1p  
} ; ! 6R|  
template < typename T1, typename T2 > '@5 x=>  
  struct result_2 uc LDl  
  { 7| `_5e  
  typedef T1 & result; l9 n$cv^  
} ; ($ gmN 4  
template < typename T > % .8(R &  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {MUO25s02  
  { UG]x CkDS  
  return (T & )r; vzF6e eaD  
} M0hR]4T  
template < typename T1, typename T2 > ,V''?@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IDdu2HNu  
  { R<^E?FI   
  return (T1 & )r1; fc4jbPp:M  
} rddn"~lm1  
} ; HUbXJsSP  
8E>2 6@.  
template <> G]dHYxG  
class holder < 2 > 21] K7  
  { C;ME"4,(  
public : JB!*{{  
template < typename T > aHPx'R  
  struct result_1 4-9cp=\PE  
  { "9Br )3  
  typedef T & result; .ts XQf  
} ; S+?*l4QK  
template < typename T1, typename T2 > AP9\]qZ(7  
  struct result_2 |aj]]l[@S  
  { Y 2^y73&k  
  typedef T2 & result; kjr q;j:  
} ; swMR+F#u*  
template < typename T > @JOsG-VW~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ANR611-a  
  { X.rbJyKe  
  return (T & )r; S)"vyGv  
} bHzZ4i  
template < typename T1, typename T2 > CljEC1S#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9gZS )MZ  
  { [p )2!]y  
  return (T2 & )r2; S-brV\v7  
} 8:]5H}H i  
} ; 7j"B-k#  
dhuIVBp!!e  
MN>U jFA  
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> >。 luz,z( v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7K!n'dAi6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _b &Aa%  
t'C9;  
return l(i, j) = r(i, j); 7f~7vydZ}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (e3?--~b6  
XLm@, A[  
  return ( int & )i; ">nFzg?Y  
  return ( int & )j; d"+ _`d=`  
最后执行i = j; , - _ReL  
可见,参数被正确的选择了。 prxmDI   
O^R ^Aw  
^{g+HFTA@  
Bv`3T Af2  
> !HC ?  
八. 中期总结 w Qp{z  
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: <a2Kc '  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u_$Spbc]/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o2LUB)=R'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %5 <t3 H"  
tNW0 C]  
;fv/s]X86I  
AOCiIPw  
||4++84{  
bvo }b-]E  
九. 简化 T9gQq 7(l  
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。 JI92Dc*o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8SMa5a{  
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: 0y#TGM|0D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 dJZ 9mP!d  
  +-*/&|^等 pB,@<\l %  
2. 返回引用。 ':,p6  
  =,各种复合赋值等 m*TJ@gI*t  
3. 返回固定类型。 =/HTe&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /?:]f  
4. 原样返回。 C6,W7M[c  
  operator, =7U 8`]WA  
5. 返回解引用的类型。 =[^_x+x hE  
  operator*(单目) VW9BQs2w  
6. 返回地址。 &v_b7h  
  operator&(单目) e+O0l  
7. 下表访问返回类型。 $RV'DQO  
  operator[] [Uu!:SZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 cBnB(t%  
  operator<<和operator>> %g%#=a;]q  
N/ mC,7Q  
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。 y]E ?\03"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Hk;) l3oB  
"@E(}z'sM  
template < typename Left > \9dC z;  
struct value_return q P>Gre  
  { 0@8EIQxK"  
template < typename T > $+ ?A[{JG  
  struct result_1 'B4j=K*  
  { BM]sW:-v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'm+)n08[  
} ; d/:zO4v3  
N{6Lvq[8  
template < typename T1, typename T2 > Flzl,3rW4  
  struct result_2 c>RS~/Y  
  { ?k*s!YCZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P$i?%P~  
} ; $ OMGo`z  
} ; g4^df%)&  
mam2]St"  
I8 {2cM;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G>0S( M)  
=-dk@s  
下面我们来剥离functor中的operator() CvtG  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u%=M4|7  
ef=LPCi?  
return l(t) op r(t) C0F#PXU y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lvz&7Zb  
return op l(t) 29E9ZjSK  
return op l(t1, t2) /a$RJ6t&3  
return l(t) op D=nuK25  
return l(t1, t2) op jz2W/EE`w  
return l(t)[r(t)] ')/yBH9mR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T7=~l)I  
=?f\o*J)  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: n1xN:A  
单目: return f(l(t), r(t)); QviH+9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); czf|c  
双目: return f(l(t)); S 5Q$dAL  
return f(l(t1, t2)); T)ra>r<#  
下面就是f的实现,以operator/为例 it~>)_7*P  
}pa@qZXh  
struct meta_divide 5h^U ]Y#  
  { 1e>,QX  
template < typename T1, typename T2 > dkC[Jt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^MesP:[2  
  { Z`5v6"Na  
  return t1 / t2; ?2;r#)  
} Cu0N/hBT  
} ; lk6*?EJ  
mzz77i  
这个工作可以让宏来做: c"3 a,&  
t/K<fy 6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 40}8EP k)  
template < typename T1, typename T2 > \ W,i SN}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~bCn%r2  
以后可以直接用 E3\O?+ h#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) RbJ,J)C>  
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 5Y 4W:S  
(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。。。) c_]$UM[7L  
QUp()B1  
dIG(7 ~  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 I#D{6%~  
qHfs*MBJ%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -bK#&o,  
class unary_op : public Rettype qTnfiYG}  
  { MX 2UYZ&  
    Left l; 50oNN+; =R  
public : xQa[bvW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ` RUr/|S  
:Xv3< rS<  
template < typename T > 6|m1z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q79)nhC F  
      { xNTO59Y-s  
      return FuncType::execute(l(t)); g83!il\  
    }  yf!  
&3mseU  
    template < typename T1, typename T2 > Ud0%O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v6 DN:!&  
      { pO$`(+q[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qx<`Kc4  
    } W$@q ~/E  
} ; ^9o;=!D!9  
Zr_{Z@IpU  
F8?&Ql/hdz  
同样还可以申明一个binary_op ,b=&iDc  
`,4"[6S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y'-BKZv!  
class binary_op : public Rettype ZGa>^k[:  
  {  ;uNcrv0J  
    Left l; Dg/&m*Yl  
Right r; w*r.QzCu,5  
public : A"k6n\!n;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q[Hx y  
^q@.yL  
template < typename T >  "/6(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qv,|*bf  
      { {IJV(%E   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <0vQHND,3  
    } dC_L~ }=  
x`w 4LF  
    template < typename T1, typename T2 > ZrnZ7,!@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [kgT"?w=  
      { 3Ec5:Caz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4s~Y qP{K  
    } uh%%MhTjv  
} ; xA#B1qbw  
C',D"  
d l@  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 s"p}>BjMIC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I 6a{'c(P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ec[=~>;n{l  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 -]R7[5C:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! oA}&o_Q%  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3'Q H\t5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *j2P#et  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ~!&WK,k6  
下面是修改过的unary_op 6DD^h:*>  
U2=5Nt5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K0yTHX?(.  
class unary_op ` #A&v  
  { ej47'#EY  
Left l; (EIdw\  
  `{CaJ6.  
public : K& <|94_k  
>5#`j+8=q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [Oe$E5qv)]  
uO>$,s  
template < typename T > HlBw:D(z:^  
  struct result_1 OljUK,I]  
  { kdman nM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vUR{!`14  
} ; W`^'hka  
@>B#2t&  
template < typename T1, typename T2 > G/J5aj[  
  struct result_2 jn>3(GRGC$  
  { = \AI92  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cP`f\\c  
} ; }H!c9Y  
[MdVgJ9'  
template < typename T1, typename T2 > *oL?R2#7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +^Eruv+F  
  { z 3fS+x:E{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IUAx*R  
} j1*'yvGM  
e3"GC_*#  
template < typename T > 2aX|E4F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4 FW~Y  
  { m"<0sqD;  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?<]BLkx  
} z4b2t}  
[U]U *x  
} ; H ifKa/}P8  
|)* K#%j  
& V^ 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 E'j>[C:U  
好啦,现在才真正完美了。 S3EY9:^ C  
现在在picker里面就可以这么添加了: F$ShhZgi  
"}!|V)K  
template < typename Right > Urj8v2k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K PSFy<  
  { B\r2M`N5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I'HPy.PV  
} G|Rsj{2'  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 u n\!K  
Qn(2UO!pD  
)=;GQ*<8Zs  
<qT[  
-KhNsUQk  
十. bind B>rz<bPT  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 7DDd 1"jE  
先来分析一下一段例子 "XlNKBgM  
T$%r?p(s  
yhv(KI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XLb lVi@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .A<G$ db ?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bc=,$  
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。 v/*}M&vo  
我们来写个简单的。 r*HbglB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `-fWNHs  
对于函数对象类的版本: :+NZW9_  
0gO_dyB  
template < typename Func > n75)%-  
struct functor_trait TwlX'iI_;  
  { /4/'&tY  
typedef typename Func::result_type result_type; 3n;>k9{  
} ; ,`PC^`0c}o  
对于无参数函数的版本: KBE3q)  
.a2b&}/.d  
template < typename Ret > (VD Y]Q)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7]W6\Z  
  { 2?P H||  
typedef Ret result_type; X-LCIT|1  
} ; Q2yD4>qy  
对于单参数函数的版本: WoM;)Q  
Ha~F&H|"O  
template < typename Ret, typename V1 > W*S}^6ZT`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yN[aBYJx,M  
  { ?M!Mb-C[  
typedef Ret result_type; p3r("\Za,  
} ; dUN{@a\R0  
对于双参数函数的版本: b S-o86u  
z]_2lx2e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > U\*]cw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mi[t1cN)=  
  { P.bxq50  
typedef Ret result_type; fg$#ZCi  
} ; .3 >"qv  
等等。。。 $7h]A$$Fv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @k=UB&?I  
Q$ +6f,m#W  
template < typename Func > @)#EZQix  
struct func_return W(pq_H'  
  { Q g~cYwX  
template < typename T > }NjZfBQW`  
  struct result_1 Cj%n?-  
  { '9{`Czc(Gb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y5c,O>T5Y  
} ; QB uX#bDV  
I(<9e"1O  
template < typename T1, typename T2 > wE[gp+X~  
  struct result_2 P~ : N  
  { 5P Zzaz<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QC,fyw\  
} ; GP>\3@>  
} ; Mj&G5R~_  
M*!WXQlud  
:V3z`}Rl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (Bq^ D9  
fmq''1u  
template < typename Func, typename aPicker > lArKfs/   
class binder_1 Gv[s86AP,  
  { GO?hB4 9T  
Func fn; g,9&@g/  
aPicker pk; 2FR+Z3&z  
public : >.M>,m\  
"1YwV~M5  
template < typename T > 0~~yYo&  
  struct result_1 C.BlB  
  { ({ O~O5k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lD^c_b  
} ; G9^xv  
+4$][3.  
template < typename T1, typename T2 > FnKC|X  
  struct result_2 b)@D@K"5  
  { {d XTj7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^@3,/dH1 t  
} ; o%bf7)~s  
| C^.[)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %x.du9  
@@j:z;^|  
template < typename T > 0SfW:3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ta6>St7.  
  { ),CKuq>  
  return fn(pk(t)); Vm8@ LA  
} 5 w(nttYH  
template < typename T1, typename T2 > EK= y!>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MVnN0K4  
  { l$1NI#&  
  return fn(pk(t1, t2)); 3dSb!q0&N  
} | p!($  
} ; 99.F'Gz  
%&_^I*  
N8pV[\f  
一目了然不是么? ;>>n#8`  
最后实现bind }K8e(i6z  
}toe'6  
51JB,}dGH}  
template < typename Func, typename aPicker > HdgNy\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4(s HUWT  
  { mogmr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;p2b^q'  
} I 1n,c d[  
'da 'WZG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (8aj`> y  
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。 r<vy6  
/!2`pv  
十一. phoenix 'B{FRK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5VP0Xa ~  
04jvrde8-O  
for_each(v.begin(), v.end(), F$(ak;v}  
( (M"rpG>L  
do_ l_/(J)|a  
[ 'UUj(1 f  
  cout << _1 <<   " , " SOq:!Qt  
] 'prHXzi(h  
.while_( -- _1), ;:j1FOj  
cout << var( " \n " ) EwX&Cj".  
) vue^bn  
); JC%&d1  
DrKB;6  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ? "r=08  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor C<AW)|r_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Qw:!Rw,x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7]xDMu'^&f  
')!X1A{  
F^'$%XKV  
template < typename Cond, typename Actor > Fu_I0z  
class do_while eFG(2OVg}M  
  { ' {UKO7   
Cond cd; dgF%&*Il]O  
Actor act; xsB0LUt  
public : Z.Yq)\it  
template < typename T > V-}}?c1 F  
  struct result_1 Cl`i|cF\  
  { N"G aQ  
  typedef int result_type; P2a5<#_|  
} ; NDP" @  
,JE_aje7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (_zlCHB  
/j$=?Rp  
template < typename T > u*G<?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lP3|h*  
  { ve ysW(z  
  do (tX3?[ii  
    { iCF},W+  
  act(t); T:$^1"\  
  } h9)fXW  
  while (cd(t)); = 'NV3by  
  return   0 ; k?14'X*7yu  
} ]alc%(=  
} ; HCs^?s8Pp  
o,`"*][wd  
Lj3o-@\*j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). din,yHu~  
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。 x%=CEe?6  
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。 .how@>:P+  
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。 I_<XL<  
下面就是产生这个functor的类: =Z  
N $) G 8  
,r~+ 9i0N  
template < typename Actor > {h@\C|nF  
class do_while_actor 4w^o !  
  { 1IA1;  
Actor act; IC0L&;En  
public : Ai < beUS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2'Dl$DH  
|#@7$#j  
template < typename Cond > WR)=VE   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -I|xW  
} ; hy*{ {f;  
JpC'(N  
,Z@#( =f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X_TjJmc  
最后,是那个do_ m1X7zUCy  
5l6/5  
!CGX\cvW  
class do_while_invoker !4vb{AH  
  { ^3$l!>me  
public : 8)X9abC  
template < typename Actor > 7Jf~Bn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6{y7e L3!  
  { -F~DOG%  
  return do_while_actor < Actor > (act); N)X Tmh2v|  
} /MF 7ZvN.  
} do_; UCLM*`M  
q-JTGCFl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &kg^g%%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~rb0G*R>  
最后来说说怎么处理break和continue ENTcTrTn  
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。 n[3z_Q I  
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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