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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda khX|" d360  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e<+<lj "  
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, ~ 9M!)\~  
;IP~Tb]&  
[~%`N*G  
&w\ I<J`T  
  class filler yXfMzG  
  { P'[<A Z  
public : m#@_8_ M  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} hl/itSl$  
} ; "ED8z|]j  
:{}_|]>K  
.KA V)So"  
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:  M[P^]J@  
POd/+e9d  
bg7n  
05e>\}{0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Wr%7~y*K  
F+aQ $pQ  
:F(9"L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `lCuU~~ag  
I0w%8bs  
Gp2!xKgm  
^X1wI9V  
二. 战前分析 &d^=s iL  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  W'/>et  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 zQfkMa.  
qd2xb8r  
Ol+Kp!ocY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v|@1(  
  /* --------------------------------------------- */ A" !n1P  
vector < int *> vp( 10 ); x mo&![P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3)E(RyQA3  
/* --------------------------------------------- */ *g7DPN$aQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >)Dhi+D  
/* --------------------------------------------- */ ,;iA2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); zB)%lb  
  /* --------------------------------------------- */ s (PY/{8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); VWa|Y@Dc]  
/* --------------------------------------------- */ zG% |0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vA>W9OI   
8F6h#%9  
{8CWWfHCD  
&=w|vB)(p  
看了之后,我们可以思考一些问题: z^`]7i  
1._1, _2是什么? avNLV  
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。 PdE>@0X?M  
2._1 = 1是在做什么? FmT `Oa>  
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。 Mtp%co)f  
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。 uw_?O[ZA[  
%KV2< t?  
#x)}29%e#  
三. 动工 )x\z@g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $h[Yzl  
 Alu5$6X  
$WaZ_kt  
i^g~~h F  
template < typename T > $I8[BYblB  
class assignment &9P<qU^N)  
  { g [L  
T value; htHv&  
public : n`<S&KP|  
assignment( const T & v) : value(v) {} eV;me>,  
template < typename T2 > G11cNr>*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3M*Y= ?pI  
} ; [j0w\{  
JMsHK,(  
\y~)jq:d"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'p)QyL`d  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fValSQc!U  
$ I<|-]u  
uPU#c\  
l>Av5g)  
  class holder K-@bwB7~s  
  { .TN2s\:]jw  
public : l2/ @<0P  
template < typename T > `]>on`n?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const VO-784I  
  { qZsnd7o{l.  
  return assignment < T > (t); ,y.3Fe  
} F6&P~H  
} ; qJ Gm8^b-  
=] KIkS3  
/djACA  
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: 7^wE$7hS  
2PBepgQyPU  
  static holder _1; !%62Phai  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 AU`OESSI  
7A0dl}:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;,`]O!G:P  
而不用手动写一个函数对象。 I9/KM4&  
|[WL2<  
gz\j('~-D  
5"2@NL  
四. 问题分析 R0IF'  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 =ZMF]|  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Oga1u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Wa, 7P2r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Rp eBm#E2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .EzSSU7n)  
I}%mfojC  
五. 问题1:一致性 Hdna{@~  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 3N3*`?5c<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]ut?&&*  
/&6Q)   
struct holder Ou!)1UFI  
  { eoL0^cZj  
  // ?\d5;%YSr  
  template < typename T > FvA|1c  
T &   operator ()( const T & r) const @7X\tV.Z  
  { K*:Im #Q  
  return (T & )r; 'A1E^rl]=  
} *vD/(&pQ1:  
} ; W U0UG$o`  
0#]!#1utg  
这样的话assignment也必须相应改动: 0STk)> 3$-  
i6A$1(:h  
template < typename Left, typename Right > oVreP  
class assignment 8x gc[#  
  { !xH,y  
Left l; n4R]+&*  
Right r; b<\GI 7  
public : ~=Fk/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QU%N*bFW%P  
template < typename T2 > 8_Jj+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #'KY`&Tw&  
} ; Tz2x9b\82  
1sMV`qv>  
同时,holder的operator=也需要改动: !,R  
8z0Hx  
template < typename T > !8Y3V/)NU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (E IRz>  
  { Ga?UHw~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); k3 /4Bt G/  
} wvX"D0eVn  
"V:XhBG?  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Iw*C*%}[Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e00RT1L  
Z{ %Uw;d  
return l(rhs) = r; v$Dh.y  
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。 ^X$ I=ro  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wNbTM.@  
P2|}*h5(  
template < typename Tp > g\qX7nIH?  
class constant_t (\tq<h0  
  { FfjC M7?  
  const Tp t; WEps.]s  
public : }il%AAI9}r  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cS5w +`,L  
template < typename T > zK,~37)\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "wF*O"WQo  
  { C\J@fpH(t`  
  return t; #'#4hJ*YC  
} HoMQt3C  
} ; Qk|( EFQ9  
d{?)q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e5FCqNip'  
下面就可以修改holder的operator=了 2,+@# q  
rdFs?hO  
template < typename T > pDP33`OFh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <%he  o  
  { rT o%=0P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~;TV74~rr  
} E8+8{ #f;  
i4 P$wlO  
同时也要修改assignment的operator() =SA 4\/  
B>R* f C@g  
template < typename T2 > 20n%o&kG]8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oUCS |  
现在代码看起来就很一致了。 $B*qNYpPy.  
HH+TjX/b  
六. 问题2:链式操作 bL+sN"Km  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NuHL5C?To  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 LZbRQ"!!o  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 9]"\"ka3>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {E3;r7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z=0iPy,m>  
zf}rfn  
template < typename T > u|(aS^H=q  
struct result_1 -=@K %\\~5  
  { (69kvA&|q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O2/%mFS.  
} ; H 3W_}f  
>3v0yh_3  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: w($XEv;  
KwY`<t1lA;  
template < typename T > #d3[uF]OmW  
struct   ref AX/=}G  
  { *{HGLl|=  
typedef T & reference; *sIi$1vHu  
} ; h\Z3yAYd  
template < typename T > hLu&lY  
struct   ref < T &> o,iS&U"TC  
  { >6n@\n  
typedef T & reference; R9S7_u  
} ; $[WN[J  
x*3@,GmZl  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y[TaM9<  
F I80vV7  
template < typename T > n\~"Wim<b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }S Y`KoC1  
  { a g|9$  
  return l(t) = r(t); Vjv6\;tt8  
} t201ud2$  
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。 hj%}GP{{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 aMe%#cLI  
m~b#:4D3  
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 =f/avGX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wCqE4i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +3(CGNE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c`Lpqs`  
最后的布局是: <h)deB+}  
                Add G:H(IA7Z  
              /   \ <e@I1iL37y  
            Divide   5 ?14X8Mb8W_  
            /   \ Fo--PtY`p  
          _1     3 ,Gf+U7'K  
似乎一切都解决了?不。 I$rW[l2  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 5|{  t+u  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 j(wY/Hl  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: "Wzij&WkQ  
Z3&XTsq  
template < typename Right > F>hVrUD8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vLVSZX  
Right & rt) const Ktj(&/~}  
  { T1Ln)CS?9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -K{\S2  
} 0~LnnD N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6'3Ey'drH  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 dA3`b*nC  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 /jn:e"0~  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 J-HabHv  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 R$~JhcX*l'  
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? \H}@-*z+)  
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: #CBo  
Y+S~b  
template < class Action > sZ\i(eIU  
class picker : public Action D(W7O>5vQ2  
  { t/4/G']W  
public : )[a?J,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M $E8:  
  // all the operator overloaded [bQ8A(u  
} ; ^+YGSg7  
[xH2n\7  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 IWSEssP  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: m"k i*9]  
2g`uC}  
template < typename Right >  @=^jpSnZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Xlgz.j7XR  
  { .-gm"lB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LQuYCfj|  
} B%?|br  
(rCPr,@0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pD)/- Dgdm  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 G!fE'B  
s`dkEaS  
template < typename T >   struct picker_maker w^vK7Z 1$  
  { 8I|1P l  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *8(t y%5F0  
} ; a-o hS=W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P7^TRrMF  
  { uvAy#,  
typedef picker < T > result; u+"hr"}${  
} ; lqwJ F &  
3vEjf  
下面总的结构就有了: _16 &K}<  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 |Cxip&e>  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 +=lcN~U2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y=#mx3.  
至此链式操作完美实现。 %[31ZFYB  
E,nYtn|B  
uc{Qhw!;:  
七. 问题3 7kew/8-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 4 Q>jP3  
_<&K]e@dp  
template < typename T1, typename T2 > tI6USN%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }G0.Lq+a  
  { Q{)F$]w  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); CuGOjQ-k~  
} 5>^ W}0s  
{e!uvz,e  
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: ^Xz`hR   
67hPQ/S1  
template < typename T1, typename T2 > T3PaG\5B  
struct result_2 DdA}A>47  
  { q=L* 99S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \q)1 TTnHS  
} ; B3k],k  
`qy6 qKl N  
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? ~dX@5+Gd  
这个差事就留给了holder自己。 ,1.([%z+r  
    L M<=j  
\$0 x8B   
template < int Order > &B>uPZ]  
class holder; I;fw]/M%!  
template <> R,b O{2O  
class holder < 1 > T W;;OS[  
  { (Os OPTp  
public : D -\'P31  
template < typename T > "Y J;-$rb  
  struct result_1 Hi 0df3t  
  { bm]dz;ljh  
  typedef T & result; qCFXaj   
} ; pDnFT2  
template < typename T1, typename T2 > kJ5?BdvM&  
  struct result_2 }sN9QgE  
  { %0M^  
  typedef T1 & result; fgz'C?  
} ; uvc{RP  
template < typename T > <38@b ]+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7ump:|  
  { D_;n4<|.  
  return (T & )r; ]> "/<"  
} R5~vmT5W  
template < typename T1, typename T2 > Wy-quq03"&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jgfP|oD  
  { "rlSK >`  
  return (T1 & )r1; H<}Fk9  
} X9BBnZ  
} ; U=<.P;+f9  
-W"0,.Dvg  
template <> x~Esu}x7  
class holder < 2 > e, 3(i!47  
  { *,=+R$  
public : q\Io6=39x  
template < typename T > # ;KG6IE  
  struct result_1 +!Gr`&w*)  
  { \:)o'-   
  typedef T & result; >"My\o  
} ; !/lY q;$R  
template < typename T1, typename T2 > jm!C^5!  
  struct result_2 af5`ktx  
  { _=M'KCL*)  
  typedef T2 & result; sYW)h$p;D  
} ; 4Xho0lO&  
template < typename T > wjGjVTtHs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >^)5N<t?  
  { ,(Hmk(,  
  return (T & )r; .2-JV0  
} 8@*|T?r  
template < typename T1, typename T2 > 9^h%}>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VX@G}3Ck  
  { qc4 "0Ap'  
  return (T2 & )r2; .L|ax).D  
} (+v*u]w4  
} ; Y{:/vOj  
[";5s&)q  
7%x+7  
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> >。 "ddH7:(k<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F!cAaL1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ')cgx9   
.*ovIU8  
return l(i, j) = r(i, j); ;Z~.54Pf{d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) P+|8MT0  
9<r}s  
  return ( int & )i; p%y\`Nlgdx  
  return ( int & )j; NB#*`|qt  
最后执行i = j; *M<=K.*\G  
可见,参数被正确的选择了。 ]<?)(xz  
1KR|i"  
?B!ZqJ#  
~0{Kga  
{!?RG\EYN  
八. 中期总结 pNWp3+a'  
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: IbaL.t\>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z|GkM5QH:  
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/6=A$4 #  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "{xv|C<*n  
dct#E CT  
E.bbIV6mQ  
*/e5lRO\  
R51!j>[fqM  
N9|.D.#MF  
九. 简化 Bx!` UdRn  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ABDUp:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [1MEA;  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: YU,:3{9,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *c c+Fd  
  +-*/&|^等 Y-{BY5E.  
2. 返回引用。 Czxrn2p/  
  =,各种复合赋值等 cY]Y8T)  
3. 返回固定类型。 <~*Ol+/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j7+t@DqQ  
4. 原样返回。 vp9<.*h  
  operator, _ 7.y4zQJ  
5. 返回解引用的类型。 jch8d(`?d  
  operator*(单目) ay|{!MkQ  
6. 返回地址。 .4(f0RG  
  operator&(单目) *03/ :q^(  
7. 下表访问返回类型。 v('d H"Y  
  operator[] *?"{T;4u~O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <BA&S _=4  
  operator<<和operator>> "uC*B4`  
K7VG\Ec  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Vgk,+l!4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: wKbymmG  
gI3rF=  
template < typename Left > (32nI?)a  
struct value_return 9?c^~77  
  { 5/ju it  
template < typename T > .)zISa*Xy  
  struct result_1 2:F  
  { " ?,6{\y,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (\>'yW{f  
} ; -Lb^O/  
,4,c-   
template < typename T1, typename T2 > 2H "iN[2A  
  struct result_2 +eXfT*=u5  
  { 0Wm-` ZA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S$WM&9U   
} ; gXJ^o;R>M  
} ; Zw{tuO7}K  
w5jZI|  
mh]$g<*m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait r/2:O92E  
`0D1Nh"%k  
下面我们来剥离functor中的operator() 7#3)&"j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: D:EF@il  
V~Lq, oth  
return l(t) op r(t) sR .j~R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Uroj%xN  
return op l(t) aB'@8[]z  
return op l(t1, t2) (=/;rJ`q  
return l(t) op MT0{hsuK9  
return l(t1, t2) op sdD[`#  
return l(t)[r(t)] = h( n+y<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ti'kn{ Zv  
Y sV  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: D.`\ ^a  
单目: return f(l(t), r(t)); 1?\Y,+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >cL2PN_y  
双目: return f(l(t)); 7k|(5P;  
return f(l(t1, t2)); @~3c;9LkY  
下面就是f的实现,以operator/为例 3wl>a#f  
i@L2W>{P  
struct meta_divide /)TEx}wk  
  { q:^Cw8  
template < typename T1, typename T2 > Ghc0{M<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T%/w^27E  
  { hM w`e  
  return t1 / t2; o+TZUMm  
} ,eCXT=6  
} ; @D=`iG%  
7d)' y  
这个工作可以让宏来做: ;i>E @  
|lV9?#!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W|U1AXU7/  
template < typename T1, typename T2 > \ edx'p`%d5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n`xh/vGm#  
以后可以直接用 E2D8s=r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qw1J{xoHW  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 <vDm(-i3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) >oDP(]YGg  
UULL:vqq  
\ 6 a  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 9YhsJ~"Q  
8$Yf#;m[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F DX+  
class unary_op : public Rettype 2Zip8f!  
  { Iq \oB  
    Left l; >~~\==".  
public : mM>|fHGA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4V8wB}y7e  
pr(\?\a  
template < typename T > _xt(II   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ku8c)  
      { ':4pH#E  
      return FuncType::execute(l(t)); ypo=y/!  
    } U{(07GNm#  
H_nJST<v`  
    template < typename T1, typename T2 > 7+4"+CA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8ZfIh   
      { ^MV%\0o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =]"|x7'!  
    } =lQ[%&  
} ; 5AU3s  
bz]O(`  
oW6<7>1M7  
同样还可以申明一个binary_op $t'I*k^N  
|Eu~= J7@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [zEP|  
class binary_op : public Rettype . *xq =  
  { ped Yf{T  
    Left l; "\?G  
Right r; y:[]+  
public : %Oqe7Cx>+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k|'Mh0G0  
caD;V(  
template < typename T > va2A@U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P@`"MNS  
      { f om"8iL1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e}AJxBE  
    } (OQ @!R&  
;NeEgqW "  
    template < typename T1, typename T2 > MiM=fIuw@s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ][#*h`I  
      { m]q!y3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6qpV53H  
    } d2yHfl]3  
} ; LfXr(2u  
N\p]+[6  
N o\&~  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 j88sE MZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @rE )xco  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w{EU9C  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 B?Sfcq-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1R9? [RE  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 w{x(YVS H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /,$\H  
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) PGl-2Cr  
下面是修改过的unary_op <W') ~o}  
% ul{nL:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z}&C(m:al  
class unary_op BM~niW;k  
  { ^T6!z^g1h  
Left l; FD+PD:cQn  
  z>;+'>XXgx  
public : L b;vrh;A  
wN hR(M7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} rss.F3dK  
1t=X: ]0j  
template < typename T > dU^<7 K:S  
  struct result_1 ATp  6-  
  { 4 xzJql  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N4|q2Jvj6  
} ; v/.h%6n?  
#ic 2ofI  
template < typename T1, typename T2 > (ul-J4E\O  
  struct result_2 e`M]ZG rr  
  { aW-o=l@;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &ntP~!w  
} ; nYt\e]3  
RXS|-_$  
template < typename T1, typename T2 > mX.3R+t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zbh]SF{3F  
  { (,c?}TP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^WW|AS  
} aX'g9E  
;VlZd*M?  
template < typename T > 1(7.V-(G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VSpt&19  
  { wW! r}I#  
  return OpClass::execute(lt(t)); BRXb<M^;_  
} KSB_%OI1  
Yj7= T%5  
} ; 6aZt4Lw2\  
yki51rOI*  
3_*Xk. .d  
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 Bx : So6:  
好啦,现在才真正完美了。 (X_,*3Yxk  
现在在picker里面就可以这么添加了: .>64h H  
0mD;.1:  
template < typename Right > hi D7tb=g~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const m|2]lb  
  { $< K)fbG  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hN:F8r+DG  
} 5ZyBP~  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Zjic"E1  
UQ.D!q  
[q+e]kD  
H@2"ove-uC  
fqk Dk  
十. bind h?3,B0G  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Lr?4Y  
先来分析一下一段例子 Ie&b <k  
]pRfY9w  
E?gu(\an@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L+~YCat|$U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cv*Q]F1%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jFNs=D&(  
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。 '0_j{ig  
我们来写个简单的。 -Mi}yi  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: PVD ~W)0m*  
对于函数对象类的版本: k#Ez  
<K#'3&*$s  
template < typename Func > (4 /]dTb  
struct functor_trait _{c|o{2sj  
  { /#qs(! d  
typedef typename Func::result_type result_type; <f.>jjwFE  
} ; s\Pt,I@Y_  
对于无参数函数的版本: !(]dz~sM  
g#'fd/?Q  
template < typename Ret > x*R8^BA]pR  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0ve`  
  { a?,[w'7FU  
typedef Ret result_type; Y=:KM~2hv  
} ; o!=l B fI  
对于单参数函数的版本: /y9J)lx  
i2FD1*=/?  
template < typename Ret, typename V1 > q1TW?\pjb:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > si^4<$Nr%j  
  { Z`oaaO  
typedef Ret result_type; Od!F: <  
} ; eN]>l  
对于双参数函数的版本: )zW%\s*'  
n-hvh-ZO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [<Os~bfOv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oGJ*Rn)Z  
  { W%>i$:Qq  
typedef Ret result_type; ,5\2C{  
} ; eg2U+g4  
等等。。。 +=6RmId+X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {C/L5cZ]J  
wTlK4R#  
template < typename Func > ;J(rw  
struct func_return 0;FqX*  
  { < g3du~  
template < typename T > Tf#2"(!  
  struct result_1 B.22 DuE#  
  { 0i5y(m&7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bB:r]*_ s]  
} ; fou_/Nrue  
SE;Tujwhqi  
template < typename T1, typename T2 > {K45~ha9!m  
  struct result_2 e8AjO$49  
  { mvHh"NJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $!|8g`Tm  
} ; jD'  
} ; 4fw1_pv_D  
WxVn&c\  
':4}O#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &o*s !u  
&c!j`86y*  
template < typename Func, typename aPicker > j\`EUC  
class binder_1 [lNqT1%]  
  { PTbA1.B  
Func fn; n5Nan  
aPicker pk; :!JpP R5  
public : _{LN{iqDv  
yn/?= ?0  
template < typename T > I*A0?{  
  struct result_1 7Wwp )D  
  { ~A`&/U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; HzRX$IKB3(  
} ; ?Oy'awf_  
[=F>#8=  
template < typename T1, typename T2 > W.,% 0cZ  
  struct result_2 R^J.?>0  
  { ,4^9cFVo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9VoDhsKk  
} ; YgE]d?_h  
4M @ oj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]d@^i)2LF  
V_&GYXx(J  
template < typename T > ixIV=#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0jxO |N2)  
  { lx\qp`w  
  return fn(pk(t)); 0U82f1ei  
} cGgM8  
template < typename T1, typename T2 > }>MP{67Dm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )uQ-YC('0  
  { (^sh  
  return fn(pk(t1, t2)); =?/N5O(  
} l GdM80f  
} ; ]2Sfkl0  
Guk.,}9  
N\9}\Rk@  
一目了然不是么? 3iE-6udCS  
最后实现bind ^FP} qW~;9  
ZCy`2Fir  
Ts|--,  
template < typename Func, typename aPicker > +kjzn]} f  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]g{hhP3>  
  { }JRP,YNh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); eeuZUf+~]  
} :GU,EDps  
_& 8O~8tW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j*uXB^ 4  
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。 )^4ko  
3gb|x?  
十一. phoenix J+Q+&-a  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P!kw;x  
\Sg<='/{L;  
for_each(v.begin(), v.end(), q=|R89  
( H@V 7!d  
do_ 9mam ~)_ |  
[ r& vFikIz  
  cout << _1 <<   " , " IQ ){(Y  
] nD7|8,'  
.while_( -- _1), gks ==|s.  
cout << var( " \n " ) bf& }8I$  
) _p\629`  
); kmryu=  
#EJhAJ  
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: B?+ .2  
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 {jvOHu  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 EE+`i%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UQ/qBbn  
 s[3e=N  
y8G&Wg aCi  
template < typename Cond, typename Actor > P Q7A~dw9  
class do_while Y4d3n  
  { )FRM_$t  
Cond cd; bF*NWm$Lf  
Actor act; |+>uA[6#  
public : #Mh{<gk%ax  
template < typename T > X*i/A<Y`=  
  struct result_1 dd]?9  
  { {jjSJIV1  
  typedef int result_type; MhNFW'_  
} ; j`O7=-  
}.p<wCPy6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} + :Vrip  
/D<"wF }@J  
template < typename T > _5mc('  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P}0*{%jB  
  { F*M|<E=  
  do moMYdArj  
    { L'l F/qe^  
  act(t); #/|75 4]]  
  } zrs<#8!Y_!  
  while (cd(t)); d{f@K71*  
  return   0 ; -T7%dLHY  
} [QT 1Ju64  
} ; Wt^|BjbB4  
-_NC%iN#C  
=VNSi K>F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l[ne/O JJ  
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。 Ir5WN_EaS  
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。 %JtbRs(~q  
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。 mLwoi!]m  
下面就是产生这个functor的类: {Hl[C]25X  
TI=h_%mO  
QYQtMb,  
template < typename Actor > #O~XVuvF0  
class do_while_actor SVagT'BB  
  { P-CB;\  
Actor act; . V$ps-t  
public : ~]BMrgn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZsZcQj6G,  
BYi)j6"  
template < typename Cond > Po(]rQbE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9GgA6#  
} ; q_ %cbAcD  
@b2`R3}9R  
c8{]]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YD\]{,F|  
最后,是那个do_ *:_P8G;  
Q/ZkW  
vfcb:x  
class do_while_invoker jij<yM8$g  
  { DdSSd@,x*  
public : |9Yi7.  
template < typename Actor > `Gd$:qV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !g>.i`  
  { ]u#JuX  
  return do_while_actor < Actor > (act); e'2Y1h  
} |%1?3Mpn  
} do_; fQ+\;iAU  
^N{ltgQY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u=r`t(Z1H  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [Il~K  
最后来说说怎么处理break和continue /\Z J   
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。 e8}Ezy"^  
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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