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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4C%>/*%8>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /8}+# h)[  
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, A#X.c=  
nZCpT |M5  
xbC8Amo;8"  
UD2<!a'T  
  class filler +^? -}v  
  { 2g6_qsqi  
public : //lZmyP?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Iv72;ZCh?6  
} ; ]7kGHIJ|  
s;s-6%p  
|WU`p  
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: nn L$m_K~  
ok s=|'&  
Qz+d[%Q}x  
9*;isMkq<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &&1Y"dFs  
$|(|Qzi%  
df6&Nu;4L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xzl4v=7  
I ~L Q1 _  
F/*fQAa"  
} Tr83B|  
二. 战前分析 x7Rq|NQ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 t;dQ~e20  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 s}#[*WOc  
IS2Ij  
s~Wu0%])Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o:8S$F`O@  
  /* --------------------------------------------- */ xd fvme[  
vector < int *> vp( 10 ); X/-KkC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZBR^[OXO  
/* --------------------------------------------- */ 3>9dJx4I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #IaBl?}r^  
/* --------------------------------------------- */ $Kz\ h#}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); NB5L{Gf6-  
  /* --------------------------------------------- */ OF<n T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @MZ6E$I  
/* --------------------------------------------- */ x;FO|fH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 62)lf2$1  
{0vbC/?]  
5V nr"d  
(U'7Fc  
看了之后,我们可以思考一些问题: z]l-?>Zbg  
1._1, _2是什么? 1gShV ]2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 o\ow{ gh9  
2._1 = 1是在做什么? y'!p>/%v  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 /-{O\7-D  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 N(-%"#M$  
'RV\}gqZ  
qa$[L@h>  
三. 动工 nUud?F^_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jaO#><f  
_c9 WWp?  
\e:FmG  
Wqs.oh  
template < typename T > [> &+*c  
class assignment udEb/7ZL  
  { Fm$n@R bX  
T value; L2>?m`wp  
public : VIz{}_~'s  
assignment( const T & v) : value(v) {} y>7VxX0xi  
template < typename T2 > <Xs @ \  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?%dCU~ z  
} ; bpF@}#fT  
|T$a+lHMD  
eW"x%|/Q7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D;^ZWz0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vQBY1-S  
dVVvG]  
SEQO2`]e:  
bm tJU3Rm  
  class holder ?mYV\kDt\  
  { j |'# 5H`  
public : N}+B:l]Qy  
template < typename T > Jl}!CE@-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |,a%z-l  
  { LTYu xZ  
  return assignment < T > (t); ilIV}8  
} F`;TU"pDf  
} ; g~Nij~/  
1FD7~S|  
n^JUZ8  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Pzk[^z$C  
MOp=9d+N~  
  static holder _1; (Y'UvZlM%P  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \2gvp6  
r\l3_t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e<L 9k}c  
而不用手动写一个函数对象。 w~Tq|kU[  
ZM-/n>  
VRd:2uDS  
2w x[D  
四. 问题分析 ~b>nCP8q  
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。 %qNj{<&  
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。  '{j\0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 NWQPOq#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p-T~x$"c|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m0BG9~p|  
%/tGkS6  
五. 问题1:一致性 w>z8c3Dq}  
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?| x;ERRK  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $vgmoJ@X0  
=0 C l  
struct holder q*F~~J!P  
  { ]} 5I>l  
  // + +T "+p  
  template < typename T > q#Yg0w~  
T &   operator ()( const T & r) const >%n8W>^^4  
  { -~( 0O  
  return (T & )r; qXP1Q3  
} 7E!";HT  
} ; [Q7->Wo|S:  
k lP{yxU'n  
这样的话assignment也必须相应改动: xI`Uk8-8  
rnMG0  
template < typename Left, typename Right > <<7,k f R  
class assignment r6 oX6.c  
  { uGuc._}=  
Left l; Z9J =vzsHE  
Right r; ~zE 1'  
public : *c~'0|r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KD,^*FkkL  
template < typename T2 > AMh37Xo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } G_2gKkIK-  
} ; DGa#d_I  
~J:$gu~`  
同时,holder的operator=也需要改动: {dy` %It  
-A~;MGY  
template < typename T > Z%Tq1O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a!c/5)v(  
  { B&%L`v2[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a<57(Sf  
} @MN}^umx`  
;uM34^  
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。 ,-cpsN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u=d`j  
v5&xY2RI7  
return l(rhs) = r; lgCHGv2@  
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。 D+ah ok  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Hl^aUp.c  
P|unUW(P  
template < typename Tp > "xe7Dl  
class constant_t ?VMi!-POE  
  { G zJ9N`  
  const Tp t; {+@ms$z  
public : QmWC2$b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wo7N7R5  
template < typename T > AI^AK0.L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const oTq%wi6 _  
  { ILkjz^  
  return t; } D/+<  
} ')AByD}Hi]  
} ; _%A/ )  
'\ph`Run  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8_^'(]  
下面就可以修改holder的operator=了  uD.  
>Jm-2W5J  
template < typename T > \ &eY)^vw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =gMaaGg p,  
  { E@5zd@[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 652uZ};e  
} bjM-Hd/K  
th.M.jas  
同时也要修改assignment的operator() w$DG=!  
]yyU)V0Iu  
template < typename T2 > c0!Te'?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?Ia4H   
现在代码看起来就很一致了。 Ux_EpC   
gZw\*9Q9  
六. 问题2:链式操作  4 "pS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 C $]5l; `  
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。 U -Af7qO  
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。 #t"9TP  
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。 zrLhQ3V#>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct + $k07mb\  
 O]e6i%?  
template < typename T > 2^ zg0!z  
struct result_1 7^kH8qJ)  
  { RtW4 n:c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; > [Xm|A#  
} ; 2. StG(Y!  
WafdE  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Q;XXgX#l  
3mpP| b"  
template < typename T > { M`  
struct   ref L\QQjI{  
  { Z 7`5x  
typedef T & reference; B*9  
} ; Tx y]"_  
template < typename T > yQu vW$  
struct   ref < T &> `^O'V}T  
  { hWe}' L-  
typedef T & reference; y\[L?Rmd  
} ; i0ILb/LS  
cj$,ob&DX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -0A@38, }  
YEg .  
template < typename T > q:xtm?'$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  Vil@?Y"  
  { <$"7~i /X  
  return l(t) = r(t); lKf Mp1  
} @)  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 L=d$"Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qv.[k<~a>  
IJ hxE  
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 MNkKy(Za  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ' " Bex`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $`^H:Djr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DY$yiOH9  
最后的布局是: PqTYAN&F  
                Add b OW}"  
              /   \ uEBQoP2  
            Divide   5 YavfjS:2  
            /   \ cYsR0#  
          _1     3 CoKiQUW  
似乎一切都解决了?不。 Us1@\|]  
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。 !.9l4@z#  
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。 5r'=O2AZX  
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: Sq?,C&LsA  
EJO.'vQ  
template < typename Right > 4; ?1Kb#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?A|zRj{  
Right & rt) const D5=C^`$2  
  { fW(;   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *zJD$+Fo  
} #]"/{Z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1Pu ,:Jt  
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。 Q?W r7  
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。 ,Yo: &>As  
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。 x<8\-  
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。 t9ER;.e  
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? >Ja0hS{*  
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: ggMUdlU  
&Y 'z?N  
template < class Action > )sqaR^  
class picker : public Action 8^i\Y;6  
  { 5@K\c6   
public : bC6X?m=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} c qv .dC  
  // all the operator overloaded L%f-L.9`u  
} ; P;jlHZ9?O  
y*_K=}pk  
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。 RTA%hCr!  
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: bG52s  
~Hs=z$  
template < typename Right > !5NGlqEF#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S 9WawI  
  { Lg8 ]dBXu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D4d]3|/T  
} ?.8<-  
\Ph]*%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^<!Ia  
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。 #&k8TY  
gEE9/\>%-  
template < typename T >   struct picker_maker ,dOMW+{  
  { v Xc!Zg~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T{ok +$w2  
} ; av$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t`uc3ta"9  
  { iL+y(]  
typedef picker < T > result; r9<V%PH v  
} ; fa"\=V2S  
ZH% we  
下面总的结构就有了: v< Ty|(gd  
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。 K@HLIuz4t  
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。 W.IH#`-9E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 cFw3Iw"JJ  
至此链式操作完美实现。 B+|IZoR  
2f `&WUe  
 -W9gH  
七. 问题3 9g96 d-  
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。 ci;&CHa  
jBS'g{y-!  
template < typename T1, typename T2 > Ny]lvgu9X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r-*l1([eW  
  { %Sc=_%6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1PmX." a  
} k2pT1QZnt  
s~=g*99H  
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: f7ZA837Un  
ZH!;z-R  
template < typename T1, typename T2 > 'bl%Y).9w  
struct result_2 lz- iCZ  
  { 'g2vX&=$A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w\p9J0  
} ; NfOp=X?Y  
RFB(d=o5S  
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? 9Kx<\)-GMD  
这个差事就留给了holder自己。 *G\=i A  
    >C:If0S4X  
8+&gp$a$  
template < int Order > Nvhy3  
class holder; x+K gc[r  
template <>  UPR/XQ  
class holder < 1 > ERp{gB2U?  
  { w?*j dwh,'  
public : ^zHRSO  
template < typename T > CGkI\E  
  struct result_1 'P,,<nkr|  
  { ?/)lnj)e{  
  typedef T & result; u|T%Xy=LU  
} ; Fk aXA.JE  
template < typename T1, typename T2 > UUGe"]V^g:  
  struct result_2 YlrB@mE0n$  
  { ]r!QmWw~V  
  typedef T1 & result; 6A.P6DW  
} ; {79qtq%W{  
template < typename T > Rh[Ibm56  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dok)Je  
  { JS PW>W"  
  return (T & )r; w1c w1xX*  
} brfKd]i  
template < typename T1, typename T2 > Ms,@t^nk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >J>>\Y(p  
  { oCbpK  
  return (T1 & )r1; B2Qp}  
} e+l\\9v  
} ; m!0N"AjA  
VE*j*U j  
template <> _!%M%  
class holder < 2 > *Er? C;  
  { ]H>+m 9  
public : h mds(lv7  
template < typename T > SYeE) mI  
  struct result_1 `2,a(Sk#  
  { LZ4xfB (  
  typedef T & result; 8'\~%xw  
} ; 5=Suj*s{D#  
template < typename T1, typename T2 > y~dB5/  
  struct result_2 =tnTdp0F  
  { 9{$8\E9*nd  
  typedef T2 & result; (uRZxX  
} ; "Tv:*L5  
template < typename T > `[OXVs,7"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W"|mpxp  
  { :6zC4Sr^  
  return (T & )r; Vha'e3 o!  
} 4T%cTH:.9N  
template < typename T1, typename T2 > 3(C :X1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _F^$aZt?e  
  { @UV{:]f~e  
  return (T2 & )r2; R5gado  
} dl_{iMhF&E  
} ; u0g*O]Y  
%Lyz_2q A  
vlu $!4I  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 05"qi6tncz  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g}m+f] |  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VyY.r#@  
+YuzpuxjJ  
return l(i, j) = r(i, j); Q-(Dk?z{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) guE2THnz3D  
2kVp_=c  
  return ( int & )i; A4 5m)wQ  
  return ( int & )j; Mc:b U  
最后执行i = j; P:^=m*d  
可见,参数被正确的选择了。 KJdz v!l=  
;:T9IL  
.&PzkqWZ  
VAs ( .y  
Y1WHy *s?  
八. 中期总结 !LiQ 1`V{  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: -;U3w.-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `36N n+A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 k2.G%]j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <6R"h-u"  
R1/q3x  
GG+5/hU  
m!:.>y  
drIK(u\_  
l2s{~IC  
九. 简化 pC^2Rzf  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 'W(xgOP1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (A uPZ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: hbfsHT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;_N"Fdl  
  +-*/&|^等  NpR6  
2. 返回引用。 3nrqo<X  
  =,各种复合赋值等 nP;;MX:B  
3. 返回固定类型。 ZV( w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l&Q!mU}  
4. 原样返回。 wV:C<Mg7q  
  operator, jtCZfFD?  
5. 返回解引用的类型。 `kPc!I7Y  
  operator*(单目) -njQc:4W,-  
6. 返回地址。 ;ctU&`  
  operator&(单目) ;cLUnsB\  
7. 下表访问返回类型。 6__K#r  
  operator[] b2s~%}T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s7"i.A  
  operator<<和operator>> Z/7dg-$?'0  
I="oxf#q  
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。 PQ3h\CL1n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1eD.:_t4  
:<%vE!$  
template < typename Left > @)b^^Fp  
struct value_return ;(S|cm'>}  
  { r.<JDdj  
template < typename T > :Eo8v$W\RB  
  struct result_1 />F.Nsujy  
  { ESv:1o`?n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L/ fRF"V  
} ; VaJfD1zd1  
Onw24&  
template < typename T1, typename T2 > c{VJ2NQ+  
  struct result_2 y<*-tZV[  
  { .Q[yD<)Ubs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F. T@)7  
} ; 'Sa!5h  
} ; mgcN(n1  
7"K^H]6u30  
,C:o`fQ\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Y 1y E  
l#xw.2bo  
下面我们来剥离functor中的operator() Xm@aYNV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &h(g$-l?[  
$"fzBM?5  
return l(t) op r(t) LM6]kll  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) eXG57<t ON  
return op l(t) pBU]=[M0  
return op l(t1, t2) kFwxK"n@C  
return l(t) op jCQho-1QN  
return l(t1, t2) op K(3&27sGN  
return l(t)[r(t)] P^zy;Qs7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A{(T'/~"  
41}/w3Z4  
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: DxfMqH[vs  
单目: return f(l(t), r(t)); ;($1Z7j+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fnOIv#  
双目: return f(l(t)); j)";:v  
return f(l(t1, t2)); @|=UrKAN  
下面就是f的实现,以operator/为例 #HG&[Ywi  
DqlK.  
struct meta_divide 2LK]Q/WG,+  
  { ]3+``vL  
template < typename T1, typename T2 > 5Eal1Qu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }p*?1N  
  { H+`*Y<F@  
  return t1 / t2; *B{-uc3o  
} v$3_o :  
} ; #_fY4vEO  
?gG,t4D  
这个工作可以让宏来做: MD4\QNUa)*  
^@"c`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k>>`fE\K  
template < typename T1, typename T2 > \ n$W"=Z;`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jsdBd2Gdc  
以后可以直接用  2d~LNy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F.0d4:A+  
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 VVLIeJ(*XT  
(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~eY?{a  
.YC;zn^  
?Pnx ~m{%*  
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 QnU0"_-  
r--;yEjWE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fr;lG  
class unary_op : public Rettype 9P0yv3  
  { Pgev)rh[  
    Left l; /RqhykgZ  
public : l5HWZs^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  #>bT<  
; 8E;  
template < typename T > ZpWu,1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S.hC$0vrj  
      { }{mG/(LX8  
      return FuncType::execute(l(t)); n^Vxi;F  
    } ymkR!  
o8tS  
    template < typename T1, typename T2 > 0[9I0YBJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mr.JLW  
      { {XHk6w *-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |*E"G5WZM  
    } cAibB&`~  
} ; ^jOCenE 3  
G4m4k  
&-4 ?!  
同样还可以申明一个binary_op ~},~c:fF?  
:d({dF_k;p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q"'V9m7 i  
class binary_op : public Rettype ]>vf9]  
  { 6ZOAmH fs  
    Left l; T<M?PlED  
Right r; 9gR.RwR X  
public : !o<ICHHH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "*bk{)dz}  
bP03G =`6w  
template < typename T > lC2?sD$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P}l#VJWp  
      { _uJVuCc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o\60 n  
    } pU hc3L  
*:j-zrwu&  
    template < typename T1, typename T2 > ! ]\2A.b[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P\T|[%E'  
      { 5& *zY)UL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;Z4o{(/zU  
    } t9Vb~ Ubdb  
} ; s ^3[W0hL  
oXbI5XY)wb  
3G.r-  
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 avy=0Jmj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J&_3VKrN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1ys(v   
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。 O4N-_Kfp/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y7La_FPrl  
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。。。 V&R$8tpz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 GmAj</~  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 6}STp_x  
下面是修改过的unary_op C d|W#.6  
%wtXo BJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zHqhl}  
class unary_op rg*^w!   
  { D2)i3vFB  
Left l; _ .!aBy%xf  
  .<dOED{v  
public : qg)qjBQwA  
K9*IA@xL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u{P~zyx  
,02w@we5  
template < typename T > Q ]0r:i= .  
  struct result_1 Oa1'oYIHg  
  { eK *W =c#@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kXMP=j8  
} ; Ysl9f1>%  
NhCAv +  
template < typename T1, typename T2 > s,kU*kHn  
  struct result_2 }\VX^{K j  
  { cafsMgrA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }U i_ynZ!  
} ; W6M jQ%f  
. v\PilF  
template < typename T1, typename T2 > S?2YJ l8B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I8Kb{[?q  
  { Bi XTC$Oi  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M=6G:HHY  
} iU XM( ]  
>+SZd7p  
template < typename T > >"b[r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8(^ ,r#Gy  
  { F0&O/-w&u  
  return OpClass::execute(lt(t)); N2% :h;tf  
} ]$|st^Q  
S QSA%B$<  
} ; ]Ly8s#<g]N  
D Kq-C%  
? o sfL  
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 %b9fW  
好啦,现在才真正完美了。 ]xYayN!n  
现在在picker里面就可以这么添加了: q#|r   
+NT:<(;|i5  
template < typename Right > fQ1 0O(`g,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j<@fT ewZ  
  { "\<P$&`HA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 58PKx5`D  
} _)q4I(s*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 mQL8QW[c  
Z>&K&ttJ  
Ym`1<2mq\  
W}?s^  
2$3kKY6$e  
十. bind ]Cr]Pvab{  
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。 %pqL-G  
先来分析一下一段例子 NU(^6  
!YIb  
5c)<'EP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YMK>+y[+4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sjcQaF`=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BPqwDj W  
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。 ~n8F7  
我们来写个简单的。 juXC?2c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |w4(rs-  
对于函数对象类的版本: ,;c{9H  
4[Z1r~t\L  
template < typename Func > Q Y@nE  
struct functor_trait j $KM9  
  { "s${!A)  
typedef typename Func::result_type result_type; 7fUi?41XA  
} ; I IYLA(  
对于无参数函数的版本: AsD1-$  
$=lJG(2%  
template < typename Ret > "`[$&:~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O8iu+}]/6  
  { XA?WUR[e  
typedef Ret result_type; sC9-+}  
} ; ea>[BB3#  
对于单参数函数的版本: wD}EW  
_m" ^lo  
template < typename Ret, typename V1 > pL%4= ]m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }0vtc[!  
  { wqf&i^_  
typedef Ret result_type; tG_-;03<`4  
} ; 2=Jmi?k  
对于双参数函数的版本: 7f[8ED[4  
z(#=tC|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [rc'/@L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q;KshpfRMD  
  { ^fG`DjA)  
typedef Ret result_type; vrQFx~ZztH  
} ; [l`^fnKt  
等等。。。 EmF]W+!z%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F W/)uf3I  
A<a2TXcIE3  
template < typename Func > [GOX0}$?  
struct func_return NavOSlC+h  
  { < rv1IJ  
template < typename T > #DrZ`Aq  
  struct result_1 WT I'O  
  { .HQVj'g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v]l&dgoT  
} ; \l>q Y(gu  
%}\ vW  
template < typename T1, typename T2 > K90D1sD  
  struct result_2 {jrZ?e-q  
  { Hxj'38Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O\3r%=TF  
} ; LR hP7D+A  
} ; [f /v LLK  
.QNjeMu.  
}k4`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,>:XE@xcp  
|dW2dQ  
template < typename Func, typename aPicker > buc,M@>  
class binder_1 ^u=PdBY  
  { 2LtU;}7s  
Func fn; $,p.=j;P  
aPicker pk; >N :|Km\  
public : \,$r,6-g  
;jp6 }zfI  
template < typename T > R (t!xf  
  struct result_1 ;b{pzIe=F  
  { ^)(G(=-Rf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u Eu6f  
} ; n$nne6|O  
TJeou# =/  
template < typename T1, typename T2 > H9.oVF^~  
  struct result_2 aE%eJ)+K  
  { v$qpcu#o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bM*Pcxv  
} ; AM1/\R  
}G"r3*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q>cL?ie  
eTLI/?|+N  
template < typename T > i528e{&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6GvhEulYR  
  { Vp5V m  
  return fn(pk(t)); <K|3Q'(S  
} ex0 kb  
template < typename T1, typename T2 > oHYD_8'f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6R3"L]J  
  { %4QoF  
  return fn(pk(t1, t2)); 'YBLU)v[  
} Lf$Q %eM0  
} ; <=B1"'\  
IMl9\U  
b(+w.R(+Ti  
一目了然不是么? ,%"\\#3S  
最后实现bind 2@"0} po#  
ux" D ]P  
D5o+ 0R  
template < typename Func, typename aPicker > 9q@ z[+X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X}n&`y{/  
  { 1]a*Oer}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _OyP>| L'  
} +9=@E  
V{ 4i$'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9Bbm7Gd  
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。 +MOe{:/6  
CuV=C Ay>  
十一. phoenix B^Rw?: hN  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: GU;TK'Yy?  
' 91u q  
for_each(v.begin(), v.end(), FJ3:}r6 "  
( %XDip]+rb  
do_ 's56L,^:  
[ 1I:"0("}  
  cout << _1 <<   " , " ZmYa.4'L  
] 4iL.4Uj{N  
.while_( -- _1), 7cOg(6N  
cout << var( " \n " ) ^`hI00u(  
) Ba\wq:  
); h4$OXKme?  
pw(U< )  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: \'}/&PCkr  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor A{{q'zb!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q\z=z$VR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: v4Fnh`{  
79<9}<T  
SevfxR  
template < typename Cond, typename Actor > g 'd*TBnk  
class do_while +Y.uZJ6+  
  { J*^,l`C/  
Cond cd; 4N%2w(,+8  
Actor act; Z!s>AgH9u  
public : w|hyU4- ^  
template < typename T > rH#c:BwSm  
  struct result_1 Wf+Cc?/4  
  { >M8^ Jgh  
  typedef int result_type; 'JW_]z1  
} ; 3^iQe"P%a@  
l1iF}>F2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %BKR}  
#h #mOJ5  
template < typename T > #1,>Qnl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EP*["fx  
  { !4b; >y=m  
  do 7-G'8t  
    { 709Uv5  
  act(t); ,h5-rw'  
  } JQ{zWJlt  
  while (cd(t)); Hc_hO  
  return   0 ; U{za m  
} `Q(]AG I2  
} ; C&d"#I  
tc49Ty9$[  
j4 &  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @88z{  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 cQ8$,fo  
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。 mw4'z,1Q  
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。 tl,x@['p`  
下面就是产生这个functor的类: &d|VH y+  
EU&3Pdnd  
,nu7r1}  
template < typename Actor > /Mi-lh^j-  
class do_while_actor 9B?t3:  
  { sgb+@&}9n  
Actor act; I W] 841  
public : ~gLEhtW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w'zO(6 `  
)2^/?jK  
template < typename Cond > 8ZDqqz^C0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -<}>YtB Q  
} ; G+QNg .pH  
CrwcYzrRWl  
]`i@~Z h\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2'UFHiK  
最后,是那个do_ p *W ZY=Q  
@qr3v>3X<  
E't G5,/m  
class do_while_invoker  _.J[w6  
  { ,j(p}t  
public : p?`|CE@h7  
template < typename Actor > +<9q]V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $=QGua V  
  { lj SR?:\  
  return do_while_actor < Actor > (act); uI:3$  
} |@Idf`N$  
} do_; 2Ws/0c  
dc@wf;o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s2' :&5(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4f@\f7 \  
最后来说说怎么处理break和continue L8-[:1  
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。 :+dWJNY:  
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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