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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [T4J{y64Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S&5&];Ag  
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, H\"sgoJ  
Wx%H%FeK  
kOrZv,qFG[  
_#E0g'3  
  class filler {GT*ZU*  
  { lWk>z; d  
public : \##zR_%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} BN5[,J  
} ; %bn jgy  
h|9L5  
 R Z?jJm$  
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: nIf1sH>  
8mrUotjS  
9 RgVK{F  
6dr%;Wp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); PcMD])Z{G  
y3Qsv  
St9?RD{4;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !x=~g"d<&  
@Ns Qd_e  
u(.e8~s8  
@Sn(lnlB  
二. 战前分析 &{n.]]%O.  
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。 Lz Kj=5'Y  
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 ?#G$=4;i  
uk:(pZ-uJ  
2DDtu[}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nsC3  
  /* --------------------------------------------- */ 8U"v6S~A%Q  
vector < int *> vp( 10 ); zV37$Hb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); oUlY?x1  
/* --------------------------------------------- */ @ CL{D:d  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y;M|D'y+  
/* --------------------------------------------- */ SYJD?&C;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?pmHFlx  
  /* --------------------------------------------- */ VQt0  4?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3,3N^nSD  
/* --------------------------------------------- */ e2TiBTbQaF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9d659i C  
^98~U\ar  
!sP {gi#=  
wH&!W~M  
看了之后,我们可以思考一些问题: f|c{5$N!  
1._1, _2是什么? k@J&IJ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >z>!Luw  
2._1 = 1是在做什么? '3fu  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 s?}e^/"v  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :J@ gmY:C  
+ .[ <%  
,/I.t DH  
三. 动工 prF%.(G2)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =z69e%.  
` p-cSxR_  
%)W2H^  
&)ChQZA  
template < typename T > Do7Tj  
class assignment Cctu|^V  
  { D_*WYV  
T value; - %h.t+=U  
public : :U%W%  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;bib/  
template < typename T2 > 8qTys8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I"<\<^B<  
} ; _7 L-<  
?Ep [M:,q  
*Kg ks4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n M*%o-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }2.`N%[  
/nNN,hz  
J=I:CD%  
Y"aJur=`  
  class holder nRS}}6Q  
  { ?P`K7  
public : a~}OZ&PG  
template < typename T > 1};Stai'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \&3+D8H>n  
  { zP8lN(LA  
  return assignment < T > (t); 5x4yyb'  
} Id .nu/  
} ; pJ"qu,w  
M`!H"R7  
P@Oo$ o  
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: W+?4jwqw  
Ckuh:bs  
  static holder _1; <uw9DU7G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g7`LEF <A  
w-MCZwCr)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q"8e a/  
而不用手动写一个函数对象。 K=h9Ce  
/]Md~=yNp  
h2]P]@nW;W  
SsDmoEeB[  
四. 问题分析 c9 _ rmz8  
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。 agDM~=#F  
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。 *H2r@)Y[~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k9 I%PH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k)=s>&hl  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3ym',q  
9 -a0:bP  
五. 问题1:一致性 '$(^W@M#6  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| :bq8N@P/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Hd ={CFip  
A[{yCn`tM  
struct holder CxW>~O:  
  { ^%{7}g&$u  
  // T_5H&;a  
  template < typename T > D.u{~  
T &   operator ()( const T & r) const mL{6L?  
  { vw/J8'  
  return (T & )r; uh  > ; 8  
} Flm%T-Dl  
} ; ~4Fvy'  
>tV{Pd1  
这样的话assignment也必须相应改动: sBg.u  
KU(&%|;g  
template < typename Left, typename Right > S g![Lsj  
class assignment .g<DD)`  
  { Jk n>S#SZ  
Left l; A]oV"`f  
Right r; "JV_2K_i  
public : hD!7Cl Q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uZKr  
template < typename T2 > V6X 0^g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rw JIx|(  
} ; Ioa$51&  
flbd0NB  
同时,holder的operator=也需要改动: ;$wVu|&  
!?h;wR  
template < typename T > >SHhAEF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ul>3B4  
  { ?1 4{J]H4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K Z91-  
} n 0L^e  
/7F:T[  
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。 _Q4)X)F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dcN22A3  
_A9AEi'.  
return l(rhs) = r; N S[l/0F&  
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。 >} i  E(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hnhd{$2Z  
JjTegQN  
template < typename Tp > n;Vs_u/Nx  
class constant_t "]Xc`3SM  
  { \Uq(Zga4)  
  const Tp t; Ai3*QX  
public : I,vJbvvl!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]GkfEh7/J  
template < typename T > 4vB<fPN  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $uVHSH5l  
  { `|& O*`  
  return t; @lrztM  
} -x`@6  
} ; :*9Wh  
;iL#7NG-R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &d^m 1  
下面就可以修改holder的operator=了 S;#'M![8  
/@TF5]Ri  
template < typename T > je=a/Y=%U{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'I6i ,+D/q  
  { z<XtS[ki  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,w4V?>l  
} aj{Y\ 3L  
m~0/&RA  
同时也要修改assignment的operator() $B5aje}i  
r52gn(,  
template < typename T2 > 6mxfLlZ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 00~mOK;1  
现在代码看起来就很一致了。 ~V1E0qdAE  
}N6.Uu 5zI  
六. 问题2:链式操作 ` 7V]y -  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 56kI 5:  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 [5Mr@f4I  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ~U&AI1t+J  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 [?N~s:}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~dTrf>R8M  
x7<K<k;s  
template < typename T > M gi,$H  
struct result_1 @Z:l62l=bE  
  { 6A+nS=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; mtcw#D  
} ; T!)(Dv8@F  
{q^[a-h>  
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: i2SR{e8:GF  
H9Q&tl9  
template < typename T > O5T{eBo\  
struct   ref p}U ~+:v  
  { Yufc{M00  
typedef T & reference; $suzW;{#  
} ; -;WGS o  
template < typename T > 2.%ITB  
struct   ref < T &> }y gD3:vN7  
  { vy:Z/1q  
typedef T & reference; &E5g3lf  
} ; 'c$+sp ?  
%YqEzlzF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p947w,1![  
N6i Q8P -  
template < typename T > R%[ c;i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,/|T-Ka  
  { m#\ dSl}  
  return l(t) = r(t); bq0zxg%  
} \ta?b!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。 JYHl,HH#z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 SSMHoJGm  
J)p l|I  
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 @_}P-h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r$s Qf&=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;vjOUn[E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V1B5w_^>h'  
最后的布局是: p9{mS7R9T  
                Add )MTOU47U  
              /   \ #Ki[$bS~6  
            Divide   5 28d'7El$  
            /   \ rf{rpe$  
          _1     3 ?hy&  
似乎一切都解决了?不。 m^;f(IK5  
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。 Q*ft7$l&  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 }b.%Im<3R  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: FJ)$f?=Qd  
n,WqyNt*  
template < typename Right > s`~IUNJ@P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gV_}-VvP  
Right & rt) const 4~Q/"hMSkO  
  { >}6%#CAf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); draN0v f  
} &6nWzF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~oY^;/ j  
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。 \z(gqkc 6  
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。 q^<?]8  
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。 II{&{S'HU  
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。 Qd3 j%(  
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? Wg]Qlw`\|  
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: 9CD_ os\h  
Y`a3tO=Pd  
template < class Action > {F.[&/A  
class picker : public Action ye5&)d"fa(  
  { E$p+}sP(C  
public : *b\t#meS&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I9ep`X6Y  
  // all the operator overloaded &gx%b*;`L0  
} ; Qq|57X)P*  
f(MO_Sj]  
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。 @|YH|/RF  
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: JT_ `.(  
:eVq#3}  
template < typename Right > A6(/;+n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,Ko!$29[  
  { H"WprHe  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hkQ"OsU  
} XlR@pr6tw  
o!A+&{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > E hMNap}5"  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 z-)O9PV  
1yu4emye4  
template < typename T >   struct picker_maker [`7ThHX  
  { mc\"yC ^s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B^^#D0<  
} ; }-=|^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Uz]|N6`  
  { YNi.SXH  
typedef picker < T > result; 5$C-9  
} ; T9   
B tcy)LRk  
下面总的结构就有了: (<C3Vts))  
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。 ?$4 PVI}  
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。 E r?&Y,o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %1+4_g9  
至此链式操作完美实现。 (SAs-  
TOQP'/   
c{w2Gt!  
七. 问题3 qlPT Ll  
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。 <wD-qTW  
FU4L6n  
template < typename T1, typename T2 > '^UI,"Ti  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )l DD\J7  
  { aQ@oH#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 92oFlEJ  
} lrIe"H@  
e+fN6v5pU  
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: NK H@+,+V  
ysY*k`5  
template < typename T1, typename T2 > lL0APT;  
struct result_2 IJcsmNWm  
  { \qJXF|z<K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d8P^lv*rQW  
} ; |P?*5xPB  
`r 3  
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? jAlv`uB|G"  
这个差事就留给了holder自己。 ; BHtCuY  
    >i?oC^QM  
O?#7N[7  
template < int Order > 4{|"7/PE1  
class holder; ^} >w<'0  
template <> Ml-6OvQ7g  
class holder < 1 > V(!V_Ug9.  
  { $/Uq0U  
public :  a0)QH  
template < typename T > (CWtLi"z  
  struct result_1 inp7K41  
  { 4;2uW#dG"  
  typedef T & result; FGBbO\< /  
} ; Yrq~5)%  
template < typename T1, typename T2 > PLBr P  
  struct result_2 mj7#&r,1l  
  { 5*u+q2\F  
  typedef T1 & result; =>~:<X.,  
} ; E|shs=I  
template < typename T > gL/9/b4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `C'H.g\>2Q  
  { j8:\%|  
  return (T & )r; Q S;f\'1bb  
} +] {G@pn  
template < typename T1, typename T2 > &s>Jb?_5Mx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S)"Jf?  
  { ,f?*{Q2  
  return (T1 & )r1; {(Es(Sb}c  
} k)TpnH! "  
} ; XfIJ4ZM5  
LCV(,lu  
template <> Xne1gms  
class holder < 2 > dft!lBN  
  { BDQsP$'6QT  
public : N?`' /e  
template < typename T > >9Vn.S  
  struct result_1 o}p n0KO,  
  { .O<obq~;C  
  typedef T & result; -jm Y)(\  
} ; C\hM =%  
template < typename T1, typename T2 > !C.4<?*|  
  struct result_2 sU^1wB Rj  
  { Pr C{'XDlU  
  typedef T2 & result; a(ZcmYzXU  
} ; |CbikE}kL  
template < typename T > @BMx!r5kn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const goWuw}?  
  { \cM2k-  
  return (T & )r; lr&a;aZp  
} V>rU.Mp QU  
template < typename T1, typename T2 > AFt s(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :\_ 5oVb  
  { Qn2&nD%zi  
  return (T2 & )r2; buHJB*?9  
} Q22 GIr  
} ; +&H4m=D-#a  
K3l95he  
+jgSV.N  
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> >。 4s oJ.j8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G=bCNn<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?+8\.a!  
[mueZQyI?0  
return l(i, j) = r(i, j); ;-Aa|aT!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7 _[L o4_  
f* wx<  
  return ( int & )i; %\:Wi#w>  
  return ( int & )j; b| (: [nB  
最后执行i = j; 8H`[*|{'  
可见,参数被正确的选择了。 a?oI>8*  
9;If&uM  
5#z1bu  
| 6y  
AQ^u   
八. 中期总结 _)iCa3z  
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: :Llb< MY2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 cm+P]8o%{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (^>J&[=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor r: :b  
a,o*=r  
DVeE1Q  
ksm~<;td  
iU:cW=W|M\  
K@%].:  
九. 简化 o{[qZc_%  
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。 Pc]HP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !d T4  
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: &xExyz~`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9j Gu}V o  
  +-*/&|^等 !PE]C!*gv&  
2. 返回引用。 1AFA=t:]p  
  =,各种复合赋值等 NCD04U5y  
3. 返回固定类型。 dgP3@`YS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #p{4^  
4. 原样返回。 c[s4EUG  
  operator, YchH~m|  
5. 返回解引用的类型。 #rg6,.I)<  
  operator*(单目) {\\T gs  
6. 返回地址。 U%/+B]6jP  
  operator&(单目) -ze J#B)C  
7. 下表访问返回类型。 R^e'}+Z  
  operator[] K.yb ^dg5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &,)&%Sg[  
  operator<<和operator>> IvNT6]6 P  
iJ|uvPCE  
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。 K|s, ru  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,tRj4mx  
fd9k?,zM  
template < typename Left > L \iFNT}g`  
struct value_return VG~Vs@c(  
  { KG{St{uJ  
template < typename T > ,iwp,=h=  
  struct result_1 N)Z?Z+ }h  
  { EBmt9S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nT)vNWT=  
} ; EEL,^3KR  
iam1V)V  
template < typename T1, typename T2 > -%4,@ x`  
  struct result_2 {7pli{`  
  { D3K8F@d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3 8`<:{^Y  
} ; xd0 L{ue.  
} ; k|f4Cf,  
%N_%JK\{@  
{fp[BF  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^d xTm1Z  
Wn}'bqp  
下面我们来剥离functor中的operator() wUM0M?_p[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,"0 :3+(8;  
Q=dy<kg']  
return l(t) op r(t) _Bj":rzY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wI "U7vr  
return op l(t) v(%*b,^  
return op l(t1, t2) e@YK@?^#N  
return l(t) op rQ snhv  
return l(t1, t2) op '}#9)}x!  
return l(t)[r(t)] BfiD9ka-z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~7Ux@Sx;  
;xn0;V'=  
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: J4U1t2@)9  
单目: return f(l(t), r(t)); [opGZ`>)j"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;]:@n;c\  
双目: return f(l(t)); caX< n>  
return f(l(t1, t2)); h!9ei6  
下面就是f的实现,以operator/为例 _u9Jxw?F@Y  
}l9llu   
struct meta_divide T&7qC=E#5  
  { zp?`N;  
template < typename T1, typename T2 > 11;zNjD|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J<lO= +mg  
  { oe~b}:  
  return t1 / t2; f(7GX3?  
} P0jtp7)7  
} ; 6;5Ss?ep  
iDrZc  
这个工作可以让宏来做: Q=yg8CQ  
T^]}Oy@e,J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Nmh*EAJSy  
template < typename T1, typename T2 > \ B4 }bVjs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; he hFEyx  
以后可以直接用 [z9Z5sLO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) '@P^0+B!(.  
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 KJZ4AWH`  
(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。。。) }\k"n{!"  
A\5L 7  
3"\lu?-E  
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 Pj% |\kbNs  
 %D "I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a C)!T  
class unary_op : public Rettype 8, >P  
  { )wh A<lC  
    Left l; "kqPmeI  
public : hP&B t  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q'MZ R'<@  
;gr9/Vl  
template < typename T > II x#2r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uY'HT|@:{  
      { 7. ;3e@s  
      return FuncType::execute(l(t)); y"wShAR  
    } Pk)1WK7E  
QP J4~  
    template < typename T1, typename T2 > \dQNLLg/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g eCM<]  
      { K", N!koj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r]36z X v  
    } k"w"hg&e  
} ; k|d+#u[Mj@  
jRV/A!4  
v|2T%y_ u  
同样还可以申明一个binary_op iAU@Yg`pt  
=w0R$&b&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :*\Pn!r  
class binary_op : public Rettype bA->{OPkT  
  { 45>?o  
    Left l; {Y9q[D'g.  
Right r; 7D5]G-}x.  
public : H<N,%G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tIgN$BHR>  
i~J'%a<Qp  
template < typename T > wj0\$NQ=x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `PH{syz  
      { VW4r{&rS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B^9j@3Ux  
    } czd~8WgOa  
u;c?d!E  
    template < typename T1, typename T2 > h'F=YF$o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {/:x5l8  
      { |$b}L7_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ekCC5P!  
    } J7p),[>I<  
} ; [cp+i^f  
J/*`7Pd  
gB'6`'  
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 Q'0d~6n&{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6NHX2Ja  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &.?'i1!  
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 SU~XGPB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =C.$ UX  
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。。。 7Jho}5J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~Jz6O U*z  
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) uW36;3[f#1  
下面是修改过的unary_op w+CA1q<  
n7-6- #  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <e</m)j  
class unary_op y h9*z3  
  { 9qG6Pb  
Left l; Jg| XH L)  
  em N*l]N  
public : }9fTF:P  
mL: sJf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \P`hq^;  
>\3V a  
template < typename T > &KRX[2  
  struct result_1 Npy :!  
  { 6~w@PRy  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N//K Ph  
} ; ,nDaqQ-C!!  
yO~Ig `w  
template < typename T1, typename T2 > B_m8{44zM  
  struct result_2 >I&5j/&}+  
  { 81Z) eO#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^$hH1H+V  
} ; pcWPH.  
v^ V itLC  
template < typename T1, typename T2 > :G%61x&=Zc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wDe& 1(T^  
  { }Kbb4]t|"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f=K]XTw~  
} :&9s,l   
;@|n @ax  
template < typename T > 81 sG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x+@rg];m  
  { @t_=Yl2;  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'AH0ww_)n  
} DN57p!z  
o:Sa, !DK  
} ; &FN.:_E  
ckE-",G  
2a Q[zK  
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 8c^TT&  
好啦,现在才真正完美了。 rCdu0 gYT  
现在在picker里面就可以这么添加了: b2&0Hx  
vnZC,J `  
template < typename Right > U|Ta4W`k\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I(BQ34q  
  { YGC L2Y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GDiBl*D  
} p4 ^yVa  
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。 n]o<S+z  
%aVq+kC h  
x-&@wMqkc  
QX'qyojxN  
vuY~_  
十. bind 5uj?#)N  
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。 CN8Y\<Ar  
先来分析一下一段例子 *mvlb (' &  
H*'IK'O  
l?n\i]'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JO6)-U$7UG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |imM# wF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hy"\RW  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 }*pi<s  
我们来写个简单的。 <k'h:KB?`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1ztG;\  
对于函数对象类的版本: :(*V?WI  
K:# I  
template < typename Func > a'yK~;+_9  
struct functor_trait ML56k~"BL  
  { XYOC_.f1  
typedef typename Func::result_type result_type; VY=jc~c]v  
} ; h^(* Tv-!  
对于无参数函数的版本: dn$!&  
z/2//mM  
template < typename Ret > A0 C,tVd  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3eAX.z`D  
  { }Sh?S]]`  
typedef Ret result_type; mLLDE;7|}  
} ; ]:k/Y$O2  
对于单参数函数的版本: C 7ScS"~  
84zSK)=Y  
template < typename Ret, typename V1 > B !L{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rlSeu5X6  
  {  < !C)x  
typedef Ret result_type; ['tY4$L(  
} ; 4yr'W8X_  
对于双参数函数的版本: ywmo#qYe  
6H WE~`ok6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `% "\@<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #r~# I}U  
  { .:%0E`E  
typedef Ret result_type; jZkcBIK2  
} ; FxWSV|Z  
等等。。。 ? _9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,CcV/K  
>7T'OC  
template < typename Func > h_3E)jc  
struct func_return fW1CFRHH  
  { ! Y~FLA_  
template < typename T > K)|G0n*qS  
  struct result_1 U@)eTHv}6  
  { i^Y+?Sx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CXx*_@}MU  
} ; \\H}`0m:  
'"/=f\)u  
template < typename T1, typename T2 > !6O(-S2A  
  struct result_2 .glA gt  
  { ;) z:fToh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y0dEH^I  
} ; BLf>_b Uk  
} ; nuMD!qu!nZ  
g63(E,;;J  
-4IE]'##  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +RMSA^  
i0kak`x0  
template < typename Func, typename aPicker > }t=!(GOb}  
class binder_1 }9#r0Vja  
  { pis`$_kmwV  
Func fn; 1N#| }ad  
aPicker pk; }Gm>`cw-  
public : S8wLmd>  
N&+x+;Kx  
template < typename T > $)ijN^hV  
  struct result_1 U175{N%3  
  { c&?m>2^6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /}fHt^2H  
} ; {{D)YldtA  
*-=(Q`3  
template < typename T1, typename T2 > GxI!{oi2  
  struct result_2 U} e!Wjrc  
  { PI:4m%[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lH x^D;m6  
} ; RYQR(v  
t?-n*9,#S  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5z8d} I  
b"uu  
template < typename T > =_ ./~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vkx7paY_  
  { JHM9  
  return fn(pk(t)); ;!mzyb*  
} L:pYn_  
template < typename T1, typename T2 > ]7F=u!/`<C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ng2@z<>.  
  { %Ycy{`  
  return fn(pk(t1, t2)); JPc+rfF  
} $%CF8\0  
} ; +\c5]`  
k}kQI~S9  
+mmSfuO&\  
一目了然不是么? 3G)#5 Lf<  
最后实现bind 7u S~MW  
0w \zLU  
7Oa#c<2]  
template < typename Func, typename aPicker > Pg0x/X{t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Jr ,;>   
  { `iAF3:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0d"[l@UU0  
} &0OG*}gi  
a LroD$#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ustv{:7v  
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。 4$iz4U:P  
q77;ZPfs8  
十一. phoenix /ivJsPH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Pmr5S4Ka  
B:;pvW]  
for_each(v.begin(), v.end(), 8>2.UrC  
( j9x<Y]  
do_ fcRxp{*zO  
[ _"Dv uR  
  cout << _1 <<   " , " 7a =gH2]&  
] L%*!`TN  
.while_( -- _1), hYT0l$Ng  
cout << var( " \n " ) < Mn ;  
) SO|NaqWa  
); [fya)}  
5,Jp[bw{H{  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: c)TPM/>(p  
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 (>UZ<2GPL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2\A$6N ;_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: dh`K`b4I  
=w_Ype`  
xaq-.IQAM$  
template < typename Cond, typename Actor > t9kzw*U9  
class do_while ';w#w<yaI  
  { b,l$1{  
Cond cd; 25nt14Y 0u  
Actor act; <y2U3; t  
public : (^8Y|:Tz  
template < typename T > o]J{{M'E  
  struct result_1 P_dCR  
  { u<7/0;D#+  
  typedef int result_type; }l(&}#dY  
} ; Gv!2f  
6"L cJ%o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U2tV4_ e  
&Cq`Y !y  
template < typename T > ?/wm(uL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )0.kv2o.  
  { T6y\|  
  do 'Vzp2  
    { EA@ .,7F  
  act(t); fIx+IL s  
  } 4x=v?g&  
  while (cd(t)); zsEc(  
  return   0 ; 9|^2",V  
} {k>&?Vd!  
} ; APn|\  
m)ky*"(  
. oF &Ff/[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |sJ[0z  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *.ll<p+(-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 y2Q&s 9$Do  
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。 Maha$n*  
下面就是产生这个functor的类: d\&U*=  
/kZebNf6H  
Dzpq_F!;V  
template < typename Actor > z\\[S@>pt  
class do_while_actor gD-d29pQ  
  { .9/ hHCp  
Actor act; ;V:i!u u  
public : &&5aM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )!th7sH  
0cv{  
template < typename Cond > g+8OekzB5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; du $:jN\}  
} ; "(3[+W{|  
Q,,e+exbb5  
i^/T  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bQzZy5,  
最后,是那个do_ xeg/A}yE  
)nC]5MXU  
lZd(emH@  
class do_while_invoker 7cuE7"  
  { WA<v9#m  
public : \#8D>i?m  
template < typename Actor > AVsDt2A  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const euK5pA>L  
  { mxvp3t \  
  return do_while_actor < Actor > (act); b <tNk]7  
} >2Y=*K,:  
} do_; ]{;gw<T  
3H'sHuK"X  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? KaLzg5is  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z\(q@3C  
最后来说说怎么处理break和continue AmUr.ofu  
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。 rX U  
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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