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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E*$:~w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R.7" ZG  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, <5 +?&i  
OkM>  
 i.]}ooI  
&N#)(rQ1  
  class filler /\.kH62  
  { 4#T'Fy].  
public : w K+2;*bI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =W6P>r_  
} ; :zCm$@  
fHiCuF  
mTt 9 o9E  
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: b({2|R  
BdTj0{S1u  
j8b:+io  
XpGom;z^c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); JmK+#o  
`u-}E9{  
n\ZFPXP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5"sF#Y&  
Q'N<jX[  
j(SQNSFD  
_i&\G}mrC  
二. 战前分析 s}.nh>Q  
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。 AxeWj%w@  
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 Kfi A 7W  
JBqzQ^[n  
R#t~i&v/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); psMagzr&)e  
  /* --------------------------------------------- */ /[IK [  
vector < int *> vp( 10 ); P_;oSN|>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); LZeR .8XM>  
/* --------------------------------------------- */ )gR&Ms4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $KiA~l  
/* --------------------------------------------- */ {|fA{ Q_R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); NO&OuiN  
  /* --------------------------------------------- */ q&+GpR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HTC7fS  
/* --------------------------------------------- */ *?uF&( 0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E,;nx^`!l  
V3-LVgM%  
zUh(b=,  
6l=n&YO  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,Ya&M@^Z  
1._1, _2是什么? lfhB2^ ^  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 `s+qz  
2._1 = 1是在做什么? qAU]}Et/  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2XE4w# [j  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 BH}u\K  
N\p3*#M  
Z d%*,\`S  
三. 动工 NzEuiI}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: UkdQ#b1  
[~J4:yDd=  
R_^:<F0  
:( `Q4D~l  
template < typename T > .{Xi&[jw  
class assignment k~?@~xm,R  
  { Awj`6GeJ  
T value; f_ ::?  
public : N>/U%01a  
assignment( const T & v) : value(v) {} wC[J=:]tA5  
template < typename T2 > !:>y.^O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6 2LZ}yn_"  
} ; 0]Li "Wb  
}/=VnCfU  
NZl0sX.:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 q3;HfZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,0~'#x>  
|OC6yN *P)  
/g_}5s-Z  
6Us#4 v,  
  class holder ]6%| L  
  { 3A+d8fwi  
public : \Wo,^qR  
template < typename T > hWUZn``U$|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const vX{]_  
  { $GcVC (]  
  return assignment < T > (t); lAoH@+dyA+  
} e]rWR  
} ; 5r.{vQ  
K(_nfE{  
[1E u6X6  
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: nJ6bC^*)U  
ub-ZrC'  
  static holder _1; UCl,sn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q4UaqiL  
< B'BlqTS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $Q ?<']|A  
而不用手动写一个函数对象。 {AB0 PM;-  
|=SaI%%Be  
ua2SW(C@  
1X=}  
四. 问题分析 Jo2:0<VL  
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。 s]}P jh8  
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。 E*CY/F I_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [Y5B$7|s<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D@!#79:)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0"ZRJl<)[I  
H3&$:h  
五. 问题1:一致性 2?HLEiI1  
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?| .i&]VGv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ba ,2.|  
@o_-UsUX  
struct holder R7vO,kZ6Q  
  { '(ql7  
  // q),yY]5  
  template < typename T > EKgTRRW  
T &   operator ()( const T & r) const HogT#BMs  
  { C EAwQH  
  return (T & )r; M[SWMVN{  
} 0kmZO"K#e  
} ; 'sJYt^  
>d_O0a*W-  
这样的话assignment也必须相应改动: aQcJjF5x  
G !wFG-Y}  
template < typename Left, typename Right > X+iUT  
class assignment b^rPw@  
  { z`'{l {  
Left l; @'dtlY5;  
Right r; YX- G>.Pc  
public : *;Sj&O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b1_HDC(  
template < typename T2 > IRD?.K]*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |LWG7 ZE  
} ; ]M#_o]  
iFpJ /L  
同时,holder的operator=也需要改动: .]P@{T||Y  
IE,xiV  
template < typename T > =lA*?'kd  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LLCMp3qBz  
  { *GD?d2.6j  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); E{|j  
} <$/'iRtRzW  
bfhap(F~(e  
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。 3 l QGU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !bRoNP  
oF8#gn_  
return l(rhs) = r; {p-&8-  
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。 CB\E@u,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !-)Hog5\  
[ lW~v:W  
template < typename Tp > ]gx]7  
class constant_t Z2!O)8  
  { 6O>NDTd%  
  const Tp t; 4At{(fw W  
public : $GB/}$fd&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s8Bbe t  
template < typename T > /-4rcC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <xv@us7  
  { Bs:INvhYW  
  return t; f_I6g uDPz  
} xJlf}LEyF  
} ; * `1W})  
/N>f#:}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $qO%lJ:  
下面就可以修改holder的operator=了 8A}cxk  
L"e8S%UqX  
template < typename T > Po_y7 8ZD  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `o4alK\  
  { qp;eBa  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G |033(j  
} Y)lYEhF  
l3[2b Qx  
同时也要修改assignment的operator() U|Z Yoc+](  
*jE> (J`  
template < typename T2 > Hwiw:lPq`E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  <m7m  
现在代码看起来就很一致了。 }g&A=u_2  
sbqAjm}  
六. 问题2:链式操作 Jvac|rN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X"lPXoCN  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 s_:7dD  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 l=4lhFG,Mk  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 qJN!L))  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ps<;DE\$f4  
=cz^g^7  
template < typename T > v{tw;Z#  
struct result_1 ~*NG~Kn"s  
  { 2nz^%pLT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; IqD;*  
} ; ePLpGT  
.0 }eg$d  
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: ' m^nKG$"  
}3HN $Fwo  
template < typename T > Wl?0|{W  
struct   ref T%q@jv{c  
  { xNAX)v3Z  
typedef T & reference; we?# Dui  
} ; ,v\^efc:%  
template < typename T > v_G1YC7TU  
struct   ref < T &> 1xBgb/+  
  { GoSdo  
typedef T & reference; 7H=V|Btnc  
} ; 9:9gam  
p#;I4d G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :}0>IPW-V  
; ,9:1.L  
template < typename T > XSOSy2:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,9~=yC  
  { +V Oczl=  
  return l(t) = r(t); v0q(k;Ya  
} j{&*]QTN  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 dQ#$(<v[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sx1w5rj.Y0  
4 x|yzUx  
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 1RHFWK5Si  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  :d) y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FHOF 6}if  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X iW~? *Z  
最后的布局是: X\Gbs=sf6  
                Add -}x( MZ  
              /   \ GUDz>(  
            Divide   5 ! mb<z^>5  
            /   \ ^ jYE4gHM  
          _1     3 Q  h~  
似乎一切都解决了?不。 K&'Vd@  
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。 , ;$SRQ.  
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。 y <] x  
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: qe[P'\]L  
H3#rFO"C*  
template < typename Right > W6^YFN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const o$q})!  
Right & rt) const Gg TrIF  
  { 7ILb&JQ!%{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [Fk|%;B/~  
} 2]:Z7Ji  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~8 S2BV3@  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 eXA@J[- M:  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 `=%mU/v  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 g>*P}r~;^b  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 *e,GXU@  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? {ovW6#  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: i+@t_pxc  
D;! aix3  
template < class Action > \%/Y(YVm  
class picker : public Action &"6%D|Z0  
  { Um%$TGw5  
public : 1c4@qQyo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} JRr'81\  
  // all the operator overloaded h?7@]&VJ  
} ; b}HwvS:  
01w}8a(  
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。 4{6XZ_J1  
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: wX+KW0|>  
jJqq:.XqB8  
template < typename Right > hM nJH_siY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wl5+VC*l0  
  { "30R%oL]=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hqc)Ydg_%  
} '*=kt  
5H!6m_,w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > E}lNb  
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。 A}W}H;8x  
v|IG G'r  
template < typename T >   struct picker_maker _1ax6MwX  
  { -izZ D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; tlyDXB~+  
} ; dV7~C@k6k8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ydMfV-  
  { 7N8a48$8  
typedef picker < T > result; D` abVf  
} ; ,V`[;~49  
G[lNgVbU@  
下面总的结构就有了: fI }v}L^  
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。 dQ-:]T (  
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。 |Ye%HpTTv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,M0#?j>  
至此链式操作完美实现。 x.%x|6G*  
`nv82v  
w$$vR   
七. 问题3 PzH#tG&.j  
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。 J_7&nIH7  
t|]2\6acuc  
template < typename T1, typename T2 > N VBWF  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d9pZg=$8  
  { v]@ n'!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); + 0 |d2_]E  
} a&C}' e"  
&O\$=&, h  
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: Al^h^ 9tJ  
h e1=  
template < typename T1, typename T2 > \(;X3h  
struct result_2 9-hVlQ~|  
  { l'FNp  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; M ]uO%2  
} ; I%tJLdL  
zC|y"PTw  
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? (aX6jdvo  
这个差事就留给了holder自己。 xB|?}uS-  
    Uu(FFd~3  
|#J!oBS!  
template < int Order > JG*Lc@Q  
class holder; Rdl^-\BV  
template <> rssn'h  
class holder < 1 > us>$f20T  
  { ~T:L0||.%9  
public : fBZR  
template < typename T > R}0xWPt9G  
  struct result_1 CAtdx!  
  { |YWX.-aeo  
  typedef T & result; [fIElH<  
} ; 50HRgoP5Y  
template < typename T1, typename T2 > &? z6f9*$  
  struct result_2 p^X \~Yibs  
  { R6E.C!EI  
  typedef T1 & result; W?2Z31;7  
} ; 'Ej&zh  
template < typename T > bFwc>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5o2|QL  
  { 7yFV.#K3O  
  return (T & )r; .?LP$O=  
} F8OE  
template < typename T1, typename T2 > 1zWEK]2.R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :GN7JxD#  
  { +?y9EZB%  
  return (T1 & )r1; tY0C& u2  
} IHStN,QD  
} ; THf*<|  
\%$z!]S>  
template <> 3%DDN\q\u  
class holder < 2 > " twq#Alx  
  { Hribk[99  
public : s2;b-0  
template < typename T > _S3qPPo3l]  
  struct result_1 tp?< e  
  { ;nZN}&m   
  typedef T & result; 0zrZrl  
} ; 2-x#|9  
template < typename T1, typename T2 > 0pl |  
  struct result_2 sEm064  
  { yVl?gGgh  
  typedef T2 & result; _|} GhdYE  
} ; J)"g`)\2+  
template < typename T > 7^*[ XH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x/^,{RrPk  
  { 61=D&lb  
  return (T & )r; u!DAeE  
} 6%t>T~x  
template < typename T1, typename T2 > eZk4 $y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3PgiV%]  
  { zD%@3NA41  
  return (T2 & )r2; HL34pmc  
} CH4 ~9mmE  
} ; Y!nxHRE  
5&N55? G6  
a^QyYX}\qR  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 c0Oc-,6J  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p 7eRAQ\'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e9@7GaL`"S  
8nQjD<-  
return l(i, j) = r(i, j); 0VBbSn}Z<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jce^Xf  
flzHZH  
  return ( int & )i; d/!R;,^  
  return ( int & )j; /R!/)sg  
最后执行i = j; 3 F ke#t  
可见,参数被正确的选择了。 }J-+^  
w|0w<K  
wU1h(D2&h  
_pe_w{V-b6  
+*vg) F:  
八. 中期总结 1Kc[ ).O1  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 72;ot`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rXG?'jN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R0_O/o+{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor QGpAG#M9?  
.uwD;j +#  
!i77v, (#|  
+8~C&K:  
4g}'/  
dyN Kok#  
九. 简化 ?O.1HEr  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 k7\ ,N o}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <C6*-j1oz  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: w] =q>p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l1MVC@'pvP  
  +-*/&|^等 l\%LT{$e  
2. 返回引用。 Vp~c$y+  
  =,各种复合赋值等 OPP^n-iPr  
3. 返回固定类型。 ">D7wX,.>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ERQc1G]3Dd  
4. 原样返回。 j!;y!g  
  operator, 1w/Ur'8we  
5. 返回解引用的类型。 9/_F  
  operator*(单目) eg$y,Tx  
6. 返回地址。 d9kN @W  
  operator&(单目) #FQkwX'g  
7. 下表访问返回类型。 {'e%Hx  
  operator[] / Hg/)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;LjTsF'  
  operator<<和operator>> a][QY1E@?  
oR_qAb  
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。 1QPS=;|)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cN(Toj'`  
W$bQS!7y  
template < typename Left > H$o=kQN  
struct value_return {Z^  G]@  
  { [;n/|/m,  
template < typename T > r(Vz(  
  struct result_1 m}oqs0xx  
  { O<EFm}Ae  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $VRVM Y [q  
} ; WXzSf.8p|  
dW`!/OaQD  
template < typename T1, typename T2 > GL<u#[  
  struct result_2 Z2cumx(  
  { Sq Y$\&%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6-oy%OnN  
} ; eKw!%97>  
} ; #lld*I"d  
b)1v:X4Bv=  
F\G-. 1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait AZgeu$:7p<  
zA g.,dA  
下面我们来剥离functor中的operator() dr~6}S#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9z0G0QW[  
7u|X . X  
return l(t) op r(t) Z|k>)pv@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) t5"g9`AL  
return op l(t) UG5AF Z\  
return op l(t1, t2) "ytPS~  
return l(t) op m:  
return l(t1, t2) op =]swhF+l-  
return l(t)[r(t)] , A@uSfC(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o6 l CP&  
fC7rs5  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: $t{;- DpNB  
单目: return f(l(t), r(t)); :fx^{N!T  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >L_nu.x  
双目: return f(l(t)); *\!>22*  
return f(l(t1, t2)); :kb2v1{\  
下面就是f的实现,以operator/为例 4[VW~x07  
*?v_AZ  
struct meta_divide %/:0x:ns  
  { }\$CU N  
template < typename T1, typename T2 > BD.>aAi!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )4tOTi[  
  {  Z,Z4Sp  
  return t1 / t2; >=+: lD  
} `k]2*$%  
} ; cKM#0dq  
)d$FFTH  
这个工作可以让宏来做: 5z~O3QX  
)nM<qaI{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \fD)|   
template < typename T1, typename T2 > \ 5HqvSfq>?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !CGpE=V  
以后可以直接用 Z&![W@m@0N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A6Vb'Gqv{  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ]I<w;.z  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) u"s@eN  
92 oUQ EK  
Krw'|<  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =euMOs  
N7 ox#=g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @yj$  
class unary_op : public Rettype KKcajN  
  { \M U-D,@  
    Left l; WM8])}<L  
public : /a7N:Z_Bz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} epm ~  
o^8Z cN>  
template < typename T > \WPy9kRU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gCL?{oVU  
      { S\dG>F>S  
      return FuncType::execute(l(t)); ya'Ma<4  
    } r"&uW !~0  
b'1m 9T780  
    template < typename T1, typename T2 > %+ : $uk[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >*]dB|2  
      { f>zd,|)At  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P|tNmv[;  
    } {TVQ]G%'b  
} ; m>{I>:sq  
1/tyne=m  
'(fzznRH  
同样还可以申明一个binary_op "%rzL.</  
m 88(f2Ch  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pJo#7rxd6  
class binary_op : public Rettype C1w6[f1+  
  { ,~G:>q$ad  
    Left l; Q>g-xe 1  
Right r; <0btwsv}  
public : dthtWnB@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .$U=ng j\t  
Sah!|9  
template < typename T > m}32ovpw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G{u(pC^  
      { !IC@^kkh{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A)80qx:  
    } 7TB&Q*Zf  
cMoBYk  
    template < typename T1, typename T2 > W_bA.z T{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XES$V15  
      { qNX+!Y}y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qoAJcr2uN  
    } U]PsL3:  
} ; kIJ=]wU|v  
sp7#e%R\  
-#`tS  
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 3U9leY'2N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L~!Lq4]V\g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0 } |21YED  
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。 (YY!e2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! MZ%S3'  
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。。。 MUi#3o\f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9/PX~j9O?  
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) 30{+gYA  
下面是修改过的unary_op %*^s%NI  
@@5Ju I-!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {`+:!X   
class unary_op jL*s(Yq  
  { ; ]VLA9dC  
Left l; bC,SE*F\  
  +HF*X~},i  
public : Eyh(257  
I|tn7|*-A[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S #C;"se  
50^CILKo7  
template < typename T > A"wso[{  
  struct result_1 yHnN7&  
  { 0Ci:w|J  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (G 9Ku 8Y  
} ; yPk s,7U  
1>)uI@?Rb  
template < typename T1, typename T2 > ]htx9ds=  
  struct result_2 \79aG3MyK  
  { &`}ACTY'P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /rnP/X)T  
} ; R_duPaWc@  
]ZS/9 $  
template < typename T1, typename T2 > uWkuw5;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "9OOyeKu%  
  { v03 ^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;5:3 =F>ao  
} ksV ^Y=]  
t]6 4=  
template < typename T > )%bY2 pk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lTZcbaO?]  
  { xz){RkVzP  
  return OpClass::execute(lt(t)); @O| l A  
} !$!"$-5  
E@8&#<  
} ; $*;ke5Dm4  
_))--+cL  
Z`yW2ON$'  
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 0kL tL!3  
好啦,现在才真正完美了。 cpQhg-LY|  
现在在picker里面就可以这么添加了: 18JAca8Zs  
r(Y@;  
template < typename Right > k7=mxXF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X`0`A2 n  
  { ktiC*|fd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K~ VUD(  
} _j?/O)M c  
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。 }>?"bcJ  
k2DBm q;  
|\/V1  
!z_VwZ#,  
PHqIfH [  
十. bind ^:]~6p#  
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。 NplkhgSj  
先来分析一下一段例子 3t$)saQR  
YCu9dBeVS  
K Z Q `  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?OdJ t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "kkZK=}Nv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qW t 9Tr  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 QE~#eo  
我们来写个简单的。  `AxhA.&V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :\,3=suWq  
对于函数对象类的版本: X-J<gI(Y  
Ng1uJa[k!d  
template < typename Func > psAdYEGk!  
struct functor_trait :a y-2  
  { ^?gs<-)B  
typedef typename Func::result_type result_type; v1~`76^  
} ; ns9a+QQ  
对于无参数函数的版本: 3&7$N#v  
'E~[I"0  
template < typename Ret > 5Y(f7,JX  
struct functor_trait < Ret ( * )() > qY%{c-aMA  
  { TkV*^j5  
typedef Ret result_type; uNG?`>4>  
} ; 16n8[U!  
对于单参数函数的版本: [9xUMX^}  
\!,qXfTMB  
template < typename Ret, typename V1 > |k=L&vs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @Xq3>KJ_)H  
  { ?#_]Lzn'  
typedef Ret result_type;  B!+`km5  
} ; K;#9: Z^+  
对于双参数函数的版本:  XV*uu "F  
tS&rR0<OW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d=8q/]_p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u7kw/_f  
  { \ D,c*I|p7  
typedef Ret result_type; H| 1O>p&  
} ; #F!'B|n  
等等。。。 ET}Dh3A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4^Ghn  
:s`\jJ  
template < typename Func > }dO^q-t$3  
struct func_return 9?#L/  
  { K\`>'C2_V  
template < typename T > -P|st;?#  
  struct result_1 6zJfsKf$  
  { -VlXZj@u+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a5# B&|#q  
} ; U> s$}Y:+Z  
[p# }=&d  
template < typename T1, typename T2 > yZ]u{LJS  
  struct result_2 JJ$q*  
  { 9Lv"|S`5W_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $C8nPl' 7  
} ; QL_9a,R'r  
} ; x-HN]quhe  
QSq0{  
+nT(>RJR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `@07n]KB  
 dr iw\  
template < typename Func, typename aPicker > E T 2@dY~  
class binder_1 amH..D7_>  
  { 0xQ="aXE  
Func fn; w `0m[*  
aPicker pk; Uc?#E $X  
public : oWo/QNw9  
&KS*rHgt?  
template < typename T > MF["-GvP/  
  struct result_1 oyeJ"E2  
  { 4]18=?r>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Dw6mSsC/  
} ; _wKaFf  
oe{K0.`  
template < typename T1, typename T2 > nVt,= ?_ U  
  struct result_2 nD51,1>  
  { UfWn\*J&k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O>H'o k  
} ; CFU'- #b  
96FS-`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1SGLA"r  
3EN(Pz L  
template < typename T > o6[aP[~F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vz-O2B_u  
  { z[`O YwsW  
  return fn(pk(t)); -]K9sy)I  
} FELDz7DYya  
template < typename T1, typename T2 > }[gk9uM_7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ecRY,MN  
  { #{BHH;J+  
  return fn(pk(t1, t2)); QwSYjR:K  
} shAoib?Kw:  
} ; H ]x-s  
_^5OoE"}!  
gx',~  
一目了然不是么? j aEUz5  
最后实现bind \6)]!$F6:  
GZwz4=`  
(6Tvu5*4U  
template < typename Func, typename aPicker > 6S GV}dAx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5v`[c+@F  
  { (:P-ef$]C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Gjh8>(  
} <X b B;  
#oX8EMqs<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 XDdF7i}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 `, lry7]  
/Qnq,`z  
十一. phoenix GWvw<`4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0mMoDJRy  
G)G 257K"~  
for_each(v.begin(), v.end(), -0>gq$/N=^  
( !\ 6<kQg#  
do_ f"}g5eg+  
[ ac%6eW0#  
  cout << _1 <<   " , " 7B)m/%>3s  
] 1z5Oi u  
.while_( -- _1), ;#Y'SK  
cout << var( " \n " ) ?;0w1  
) 7a_tT;f;  
); j LS<S_`  
S 4hv7.A  
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: 2]}4)_&d<e  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor s1GR!*z>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N a $eeM  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G8t9Lx  
!w;oVPNg  
R0A|} Ee*  
template < typename Cond, typename Actor > N7 FndB5%  
class do_while ]~K&b96(  
  { ~EL3I  
Cond cd; cM hBOm*  
Actor act; E;tEmGf6F  
public : y2{uEbA  
template < typename T > !jTtMx  
  struct result_1 [  ^S(SPL  
  { :2zga=)g  
  typedef int result_type; BH"OphE  
} ; h%%ryQQ&<  
J6[V7R[\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {KGEv%  
tSVWO] <  
template < typename T > [Xyu_I-c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YstR T1  
  { (xdC'@&  
  do e1OGGF%E n  
    { n(h9I'V8)F  
  act(t); 90[6PSXk  
  } [2$mo;E?  
  while (cd(t)); ?`lD|~  
  return   0 ; \5iMr[s  
} RH}i=  
} ; {U'\2Ge<m  
$-MVsa9>I  
BICG@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %;eD.If}  
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。 e~U]yg5X-  
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。 ZQk!Ia7  
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。 M '#a.z%  
下面就是产生这个functor的类: TT@ U_^o  
_1,hO?TK  
+6`+Q2qi  
template < typename Actor > fg)VO6Wo&  
class do_while_actor  mPL0s  
  { >I@VHl O  
Actor act; ? Xl;>}zj  
public : gHo sPY[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X`6"^ xme  
64i*_\UKe  
template < typename Cond > smUSR4VK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?XbM  
} ; =%ok:+D]  
y1)ZO_'  
@PT([1C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ZuFcJ?8i  
最后,是那个do_ :pfLa2f+  
?KtF!:_C  
=(]Z%Q-V  
class do_while_invoker &,l(2z[  
  { 8c\\-{  
public : M u i\E  
template < typename Actor > \$4 [qG=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )_YB8jUR-X  
  { o(k{Ed  
  return do_while_actor < Actor > (act); VIHuo,  
} F[v:&fle  
} do_; BW:HKH.k  
)dd1B>ej]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2 EWXr+IU.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N[r Ab*iT  
最后来说说怎么处理break和continue Y}]-o9Rl  
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。 ]h?q1    
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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