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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;BT7pyu%[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {x_cgsn  
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, 8~s0%%{,M  
m.1-[2{8~  
Th*}U&  
\0_jmX]p  
  class filler HpfZgkC+  
  { J[hmY=,  
public : $e--"@[Y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M"/Jn[  
} ; : xggo  
B7|%N=S%/  
?CC.xE  
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: x;E/  
@U1|?~M%s  
C<I?4WM  
-$0}rfX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XM w6b*O  
8AY;WL:;  
.35~+aqC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J@E]Fl  
Y;huTZ  
@SiV3k  
E QU@';~8  
二. 战前分析 fKqr$59>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 -s`Wd4AP  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 V6HZvuXV!  
N|2d9E  
&y=OZ !M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F+Qnf'at1  
  /* --------------------------------------------- */ )j~{P  
vector < int *> vp( 10 ); :.]EM*p?GV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zF[Xem  
/* --------------------------------------------- */ %aK[Yvo6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); eLORG(;h4  
/* --------------------------------------------- */ RMT9tXe*5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7qOkv1.}0  
  /* --------------------------------------------- */ {nUmlP=mS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j y5[K.  
/* --------------------------------------------- */ GQY" +xa8]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); JmK )Y# A  
_BJ:GDz>  
S|k@D2k=  
<ml?DXT  
看了之后,我们可以思考一些问题: JU^Y27  
1._1, _2是什么? Ua 6O~,\  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 P[q>;Fx*  
2._1 = 1是在做什么? I5l%X{u"N  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 iBbaHU*V  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 @#t<!-8d  
sfw* _}y  
IO"P /Q  
三. 动工 OhCdBO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sGtxqnX:J  
U+B"$yBR  
*v K~t|z  
9D=X3{be#  
template < typename T > vvxD}p=y  
class assignment f:~G)  
  { E.NfVeq  
T value; _$@fCo0  
public : )z74,n7-  
assignment( const T & v) : value(v) {} t855|  
template < typename T2 > {[Ri:^nHgL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ((`{-y\K  
} ; OQ_< Vxz  
NR_3nt^h  
,z#D[5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O*?^a7Z)4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ZZ^A&%E(a  
"A~dt5GJ  
Z'k?lkB2i  
7i xG{yu  
  class holder vW*Mf}=  
  { $+4 4US  
public : z$%8'  
template < typename T > L{>rN`{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const eza"<uBr  
  { Z9 ws{8@_  
  return assignment < T > (t); CckfoJ 9  
} b~>@x{  
} ; DPW^OgL;  
2oahQ: }B  
,D`jlY-1l  
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: m ne)c[Qn  
jmq^98jB  
  static holder _1; }\8-&VoY#X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y_y!$jd(N  
UIf#Gy|l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =*ErN  
而不用手动写一个函数对象。 _$IWr)8f  
zB+e;x f|  
C,> n  
8 NNh8k#6  
四. 问题分析 D}!YF~  
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。 X!z-J>  
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。 wV f 7<@/y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mk~CE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 MhE".ZRd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7oIHp_Zq  
F^Jz   
五. 问题1:一致性 k^K76mB  
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?| {*hFG:u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7)#JrpTj%  
#| g h  
struct holder pd:YR;  
  { lj&\F|-i  
  // ol_\ "  
  template < typename T > !WlL RkwO  
T &   operator ()( const T & r) const 8lqmd1v  
  { W!XBuk-  
  return (T & )r; QwFA0  
} ip'{@1L  
} ; Kg<~Uf=1  
R7z @y o  
这样的话assignment也必须相应改动: N6_1iIM  
SFuSM/Pf  
template < typename Left, typename Right > Ei]Sks V>*  
class assignment bg0ix"  
  { Xqm ?@JN  
Left l; rBL2A  
Right r; w0$+v/  
public : E3S0u7 Es  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7vPG b:y  
template < typename T2 > @Q ~; @M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4,QA {v  
} ; %K\B )HR  
dly -mPmP  
同时,holder的operator=也需要改动: mz<,nR\  
jc:=Pe!E  
template < typename T > 4<1V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1l^[%0  
  { t6 -fG/Kc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SufM ~9Ll  
} _[&.`jTFn  
G){+.X4g3  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9CwtBil<#g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M{)eA<6  
A\7sP =  
return l(rhs) = r; _f>)G3p  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .@;5"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TZ n2,N  
751Q i  
template < typename Tp > UL~~J[1r  
class constant_t HXdo:#xEO  
  { /u]#dX5  
  const Tp t; =$^}"}$  
public : M54czo=l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `]19}GK~xo  
template < typename T > [Ax :gj  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const n3U| d+  
  {  4J=6U&b  
  return t; JCZ&TK  
} /: \27n  
} ; dKDCJ t]t  
W>{&" 5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >N`, 3;Z  
下面就可以修改holder的operator=了 0%\fm W j  
}4c$_  
template < typename T > 0?I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Xooh00  
  { ^l ;Bo3^_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !_c6 `oW  
} lQ [JA[  
K'"s9b8  
同时也要修改assignment的operator() =:R${F  
dYwEVu6q  
template < typename T2 > 9~K>c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U/v)6:j)4R  
现在代码看起来就很一致了。  8QKu  
W S9:*YH  
六. 问题2:链式操作 i8EKzW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 w}07u5  
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。 Ut1s~b1  
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。 MD4m h2  
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。  ]5ibg"{S  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T# tFzbr  
/d }5R@Oy  
template < typename T > 0&&P+adk  
struct result_1 drwxrZt   
  { T{#=A$vu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /@&uaw  
} ; =3V4HQi  
wt_ae|hv  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ">fRM=fl  
chuJj IY  
template < typename T > n*|8 (fD  
struct   ref 1T,Bd!g  
  { Fgh an.F  
typedef T & reference; EjEXev<]  
} ; RdpOj >fT  
template < typename T > NLgeBLB  
struct   ref < T &> > -fXn  
  { `C6,**`R$k  
typedef T & reference; K_N`My  
} ; 9Y2(.~w6X  
3],(oQq^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: FY+@fy  
ecp0 hG`%  
template < typename T > K TE*Du  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DuQ:82 3b  
  { X0$?$ ta  
  return l(t) = r(t); @ <'a0)n>  
} zRau/1Y0  
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。 %uP/v\l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TUp%Cx  
]@}@G[e#[  
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 7d_"4;K)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %a-fxV[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r"5\\qf5*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 f,@~@f X  
最后的布局是: 4 T/ ~erc  
                Add yN#]Q}4  
              /   \ , d4i0;2}+  
            Divide   5 !E *IktAI  
            /   \ |IWm:[H3  
          _1     3 \/y&l\ k)  
似乎一切都解决了?不。 %+ MYg^  
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。 |ew:}e: k<  
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。 kY~yA2*G  
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: L{c\7  
~;wR}s<}(  
template < typename Right > <&t[E0mU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const SQw"mO  
Right & rt) const K~8!Gh{h]  
  { .d4&s7n0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]b^bc2:  
} %NL7XU[~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P\ 2Bx *e  
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。 JQ\o[t  
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。 t 9.iWIr  
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。 DEzL]1;P  
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。 DsiyN:o'+  
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? }-WuHh#  
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: 6 )Qe*S  
_1\H{x  
template < class Action > [rhK2fr:i  
class picker : public Action DJNM =v  
  { Y3luU&'  
public : gS4@3BOw&.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} YXhxzH hPd  
  // all the operator overloaded keWqL]  
} ; 2p|[yZ  
'I roQ M  
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。 ojZvgF  
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: V,)bw  
 h48 jKL(  
template < typename Right > seEG~/U<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3]}wZY0  
  { } ^67HtNQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b7h0V4w  
} $ @cg+Xrg1  
.#y.:Pb|e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z>X<Di&x)  
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。 BliL1"".  
Qyoly"b@  
template < typename T >   struct picker_maker =E''$b?Em  
  { aI:G(C?jm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H[&X${ap  
} ; vEIDf{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > IH1 fvW e  
  { H$i4OQ2  
typedef picker < T > result; U6@ j=|q  
} ; #^fDKM  
`-L{J0xq  
下面总的结构就有了: VCZ.{MD  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 0W I3m2i  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 RZV6\ j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P Yp<eo\  
至此链式操作完美实现。 TS{ycGY  
Wp<4F 6C$@  
O_jf)N\pi  
七. 问题3 HqpwQ  
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。 hWujio/h  
!yQ#E2/A  
template < typename T1, typename T2 > A\7qPfpG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LD~/*  
  { Eh&et0&=g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jKI0d+U  
} 6Tn.56X  
Ht Z3n"2  
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: Hki  
& A%*sD6  
template < typename T1, typename T2 > -~-BQ!!(  
struct result_2 ah\yw  
  { A[@xTq s{{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |lOH PA  
} ; Z2,[-8,Kx  
[80L|?, *  
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? P<@V  
这个差事就留给了holder自己。 8e9ZgC|  
    t_PAXj  
y JJNr]oq  
template < int Order > U!rhj&n  
class holder; Qyr^\a;k'  
template <> ersddb^J]  
class holder < 1 > Rs<li\GS  
  { o0Y {k8  
public : m4.IaBn/  
template < typename T > kCWaji_x%  
  struct result_1 kCO`JAH#  
  { u"*@k^}(  
  typedef T & result; n:-:LSa+3  
} ; T(E$0a)#  
template < typename T1, typename T2 > 4ACL|RF)A  
  struct result_2 mgk<PY  
  { 1I*b7t  
  typedef T1 & result; WxB}Uh  
} ; Bg?f}nu7  
template < typename T > ?n 9<PMo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `J%iFm/5*  
  { G{,X_MZ%  
  return (T & )r; 2aef[TY  
} GS %ACk  
template < typename T1, typename T2 > aB6F<"L,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,,hW|CmN30  
  { mT@8(  
  return (T1 & )r1; ?=X G#we  
} G(2(-x"+  
} ; %z}{jqD&:X  
+} al_.  
template <> {_GhS%  
class holder < 2 > dD Qx[  
  { 'rZYl Qm  
public : h JVy-]  
template < typename T > /1F5khN  
  struct result_1 +}eGCZra  
  { &R? \q*  
  typedef T & result; HAof,* h$  
} ; aNX M~;5~  
template < typename T1, typename T2 > EZ6\pyNB0#  
  struct result_2 yHY \4OHS  
  { .DzFt c  
  typedef T2 & result; v##k,R.d  
} ; >h?!6L- d  
template < typename T > S${n:e0\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IkzY   
  { _O76Aw-@l  
  return (T & )r; Sm@T/+uG:  
} O$=[m9V  
template < typename T1, typename T2 > i(hI\hD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IQ$cLr-S  
  { &LRO^[d  
  return (T2 & )r2; ;}iV`)S  
} 8|5ttdZ  
} ; ]kXiT Yg  
c Z6Zx]  
7rF )fKW  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Hs}3c R}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ZtS>'W8l  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E}7@?o7u}  
cym<uh-Wg^  
return l(i, j) = r(i, j); U3R;'80 f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TuF;>{~}  
P!c.!8C$  
  return ( int & )i; ljr?Z,R4  
  return ( int & )j; PV[ Bqt  
最后执行i = j; #qx$ p  
可见,参数被正确的选择了。 |"j{!Ei  
`%%/`Qpj;  
t)!(s,;T  
w"A.*8Iu  
NNOemTh  
八. 中期总结 16J" QUuG  
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: F(!9;O5J]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 SauX C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Mm&#I[:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3} Xf  
]~YY#I":  
LqZsH0C  
|n*nByL/  
<8 $fo  
^x BQ#p  
九. 简化 J~}%j.QQ7  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 JX.3b_O  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -:$#koW  
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: 0*=[1tdWY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 AmyZ9r#{  
  +-*/&|^等 }0y2k7^]  
2. 返回引用。 |~+i=y  
  =,各种复合赋值等 G!G]*p5  
3. 返回固定类型。 eYpK!9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,8tk]W[C  
4. 原样返回。 ro %Jg  
  operator, _~QiQDq  
5. 返回解引用的类型。 8q}955Nl  
  operator*(单目) 4X}.aZO&b  
6. 返回地址。 rf ?\s/#OY  
  operator&(单目) wr) \GJ#>  
7. 下表访问返回类型。 ;4%Co)Rw  
  operator[] 3J3Yt`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;4:[kv@  
  operator<<和operator>> >bLhCgF:"  
F|wT']1Y  
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。 Bn4wr  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: '{ $7Dbo  
aVE/qXB  
template < typename Left > 0x Er`]]U  
struct value_return ITt*TuS 2c  
  { 1_=I\zx(  
template < typename T > X21k7 Ls  
  struct result_1 L2Vj2o"x?  
  { 2]UwIxzR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .7<6 zG6J  
} ; ,6EFJVu \  
Qq|c%FZ  
template < typename T1, typename T2 > 75"&"*R/*G  
  struct result_2 Clo}kdkd_  
  { L=_   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :'$V7LZ5  
} ; !r#36kO  
} ; HOr.(gL!  
'}N4SrU$  
d%~OEq1i"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N?{.}-Q  
:#zVF[Y(2  
下面我们来剥离functor中的operator() 0hpU9w}12  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #trb4c{{5  
 84g8$~M  
return l(t) op r(t) C9j3|]nyL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q&nEodv>+  
return op l(t) \uyZl2=WWa  
return op l(t1, t2) }? :T*CJ  
return l(t) op q |Orv =v  
return l(t1, t2) op <"z9(t(V\%  
return l(t)[r(t)] g/W&Ap;qVL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] AT -  
c?%}J\<n  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:  5?34<B  
单目: return f(l(t), r(t)); ai]KH7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6[3>[ej:x  
双目: return f(l(t)); @M)"  
return f(l(t1, t2)); [+wLy3_  
下面就是f的实现,以operator/为例 (J5M+K\H  
vduh5.  
struct meta_divide b ~C^cM  
  { Rebo.6rG  
template < typename T1, typename T2 > e% #?B *  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ZRP[N)Ld$  
  { fD#!0^  
  return t1 / t2; @^t1SPp  
} [N_)V kpr  
} ; >f:OU,"  
Dq<!wtFG[  
这个工作可以让宏来做: KSR'X0'  
eEX*\1Gg  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -uhg7N[3  
template < typename T1, typename T2 > \ C4|H 5H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +<^c2diX  
以后可以直接用 S.*.nv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q\d/-K  
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 |6w {%xC?"  
(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。。。) yUX<W'-Hev  
XSktb k  
L YMb)=u]  
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 I6Oc`S!L  
0F%V+Y\R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0GcOI}  
class unary_op : public Rettype ?1]h5Uh[b  
  {  Wo,fHY  
    Left l; nq*D91Q  
public : }3 S6TJ+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $c];&)7q  
6G;t:[H G  
template < typename T > Vb/XT{T;b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a!mdL|eA@  
      { ,Ad{k   
      return FuncType::execute(l(t)); ,H5o/qNU`{  
    } HC RmW'  
I8XU '  
    template < typename T1, typename T2 > _MzdbUb5,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nT%<!/}!  
      { s%@HchZ 1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AxiCpAS;J  
    } t ybM3VA  
} ; RO8]R2A  
;s w3MRJ  
7s2e> 6Q[  
同样还可以申明一个binary_op ZnRE:=  
ke5_lr(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f4+}k GJN  
class binary_op : public Rettype `YK%I8  
  { iYl{V']A  
    Left l; (lLCAmK 5?  
Right r; j)lgF:  
public : G~19Vv*;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {p7b\=WB-  
nm !H&#<  
template < typename T > FS6I?q#tQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |&\cr\T\r  
      { l1D"*J 2`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); DTM xfQdk  
    } )Zit6I  
.ot[_*A.FD  
    template < typename T1, typename T2 > m*\XH DB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <'92\O  
      { K&%YTA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9 p`|~^X  
    } r]O8|#P,Z$  
} ; )Ga 3Ji}'  
W*Ce1  
ZsL-vlv  
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=.j>aM+_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -LMO f?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]tO9<  
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。 E@S5|CM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )jaNFJ 3  
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。。。 O<`\9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ARa9Ia{@  
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) YhJ*(oWL  
下面是修改过的unary_op hxj[gE'R(  
n Y=]KU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bPo*L~xdk  
class unary_op \&1Di\eL  
  { Mf.:y  
Left l; *Q:EICDE7  
  t?cO>4*|  
public : UY*[='l!)  
2:D1<z6RQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]{E{ IW8  
7EukrE<b'  
template < typename T > 'X1fb:8m8  
  struct result_1 +]NPxUa  
  { \`,,r_tO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _/zK ^S)  
} ; FtL{ f=  
rxJWU JMxK  
template < typename T1, typename T2 > t/9,JG  
  struct result_2 PgYq=|]`  
  { .^J7^ Ky,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CH/*MA  
} ; (ON_(MN  
G~\ SI.  
template < typename T1, typename T2 > 5%E.UjC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l*Iy:j(B  
  { /6%<97/d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  Py)'%e  
} @94_'i7\  
Rr'^l ]  
template < typename T > FOU^Wcop%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cNd2XQB9=  
  { '"=Mw;p  
  return OpClass::execute(lt(t)); LFx*_3a  
} dU~DlaEy(  
 j`9+pI  
} ; A S#D9o  
#!%\97ZR  
8'(|1  
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 ?*~Pgh >uL  
好啦,现在才真正完美了。 u$ZahN!  
现在在picker里面就可以这么添加了: qOKC2WD  
W_zAAIY_Y  
template < typename Right > sH>Z{xjr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const / !*gH1 s  
  { wb>>bV+U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Wkk=x&  
} 0-^wY8n-=  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 m*h, <,}-+  
bD[6) ITg  
"/)}Cc,L  
9 xvE?8;M#  
S;"7d  
十. bind J!@$lyH  
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。 L}&U%eD  
先来分析一下一段例子 %EuXL% B  
.>-`2B*/  
c{Ax{-'R  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _BcYS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z^/aJ@gQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S? }@2[  
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。 6N4/p=lE  
我们来写个简单的。 -4JdK O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: t-\S/N  
对于函数对象类的版本: Kl[WscR  
Fc;)p88[  
template < typename Func > Te"<.0~1  
struct functor_trait c FjC  
  { 7oPBe1P,K+  
typedef typename Func::result_type result_type; uBk$zs  
} ; V(3udB@K  
对于无参数函数的版本: ybtje=3E  
'M\ou}P  
template < typename Ret > HF wT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #gOITXKs  
  { %D z|p]49!  
typedef Ret result_type; AZ5c^c)  
} ; (r,RwWYm  
对于单参数函数的版本: O{rgZ/4Au  
VGBL<X  
template < typename Ret, typename V1 > J#CF SG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ru)%0Cyx  
  { _OTkv6;4n  
typedef Ret result_type; =o=)EU{~  
} ; ^HHJ.QR  
对于双参数函数的版本: io:?JnQSA  
Zx<s-J4o=w  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > knypSgk_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x>5#@SX J  
  { SDV} bN  
typedef Ret result_type; A 20_a;V  
} ; |mrAvm}  
等等。。。 qO>BF/)a(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p`{9kH1me  
@ky5X V  
template < typename Func > ms3Ec`i9  
struct func_return xJ%b<y{@  
  { x&)P)H0vn  
template < typename T > GVY_u@6   
  struct result_1 :4Sj2  
  { VX&KGG.6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )T?w,"kI  
} ; L4S Fu.J'  
w0moC9#$?  
template < typename T1, typename T2 > 05nG |  
  struct result_2 m+DkO{8F  
  { `-Gs*#(/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ux VXnQQ  
} ; s<z{(a  
} ; sKjg)3Sl  
3,tKqR7g  
x1+8f2[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 RIl%p~  
|? ?uVA)\X  
template < typename Func, typename aPicker > YG?W8)T  
class binder_1 :(A]Bm3  
  { 7Y @ &&  
Func fn; Uh?SDay  
aPicker pk; ^7TM.lE  
public : v8 ggPI  
/$WEO[o  
template < typename T > A#2 Fd7&  
  struct result_1 K-k;`s#  
  { gGe `w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N}VKH5U|  
} ; @(Ou;Uy  
(Pc:A! }  
template < typename T1, typename T2 > bNY_V;7Kw`  
  struct result_2 gHvxmIG  
  { s+C&\$E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U $X"W'  
} ; \ tF><  
J03yFT,dF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !4]w b!F  
"l n(EvW  
template < typename T > ~WehG<p v[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wb.47S8  
  { EFqWnz  
  return fn(pk(t)); :)cPc7$8  
} g"hm"m}i  
template < typename T1, typename T2 > ~H7m7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x<~ pqq8]  
  { 80&JEtRh  
  return fn(pk(t1, t2)); # x!47Y{  
} ~*- eL.  
} ; qOV#$dkY  
a5:YP  
j0Kj>  
一目了然不是么? \=XAl >}\  
最后实现bind ]j~V0 1p/e  
,L6d~>=41  
>|/NDF=\s  
template < typename Func, typename aPicker > iLws;3UX;x  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uv/I`[@HK8  
  { T7'njaLec  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .`)\GjDv  
} ^j0Mu.+_  
0V1)ou84'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 O1ofN#u  
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。 *[wy- fu  
e>#*$4tg  
十一. phoenix | Z0?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N)RyRR.x1.  
sbjAZzrX2i  
for_each(v.begin(), v.end(), (Ub=sC  
( ` {gkL-  
do_ +%OINMo.A  
[ 9gZMfP  
  cout << _1 <<   " , " N/p9Ws  
] j\B]>PP5  
.while_( -- _1), }/nbv;)  
cout << var( " \n " ) `TYQ^Zm  
) .0:BgM  
); mS p -  
' Ph  
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: XI} C|]#  
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 #v0"hFOH,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3l_Ko %qS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HgvgO\`]  
g{.>nE^Sc5  
+dX1`%RR[  
template < typename Cond, typename Actor > ^VK-[Sz&  
class do_while \_Nr7sc\  
  { o@>{kzCx  
Cond cd; (%}T\~`1z#  
Actor act; zl F*F8>m  
public :  Zf68 EB  
template < typename T > M#LQz~E  
  struct result_1 !C * %,Ak  
  { g]EDL<b  
  typedef int result_type; rlT[tOVAY  
} ; 9I0/KuZd O  
\(Dq=UzQI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1sl^+)z8  
\{AxDk{z#  
template < typename T > jb~a z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w$n\`rQ  
  { ] e!CH <N  
  do ?Z0T9e<  
    { ?BT\)@ h  
  act(t); U_v{Vs  
  } )f-ux5  
  while (cd(t)); z~Ph=1O>p  
  return   0 ; ; Xrx>( n  
} RqgH,AN  
} ; jIv%?8+%  
YLmzMD>  
9r-]@6;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _ I8L#4\(=  
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。 GE]fBg  
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。 9w'3d @  
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。 "~Twx]Z  
下面就是产生这个functor的类: `,i'vb`W#b  
aDFu!PLB{)  
Q}FDu,  
template < typename Actor > =]&?(Gq  
class do_while_actor yn<H^c  
  { \?c0XD  
Actor act; "'h?O*V]u{  
public : Oe4 l` =2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ztf VXmi'  
g66=3c9</6  
template < typename Cond > <8Ek-aNNt  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?#!Hm`\.  
} ; fN~kd m.  
^ AxU  
Kdh(vNB>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $T{,3;kt  
最后,是那个do_ O=LS~&=,  
tt%Zwf  
zIt-mU  
class do_while_invoker LO]D XW 9  
  { <$wh@$PK  
public : 8T92;.~(  
template < typename Actor > $ r|R`n=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const dl;~-'0  
  { $fhrGe  
  return do_while_actor < Actor > (act); (rO_ Vfaa  
} Uov%12  
} do_; IGv_s+O-*  
(-*NRY3*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~ ui/Qf2|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9 tkj:8_  
最后来说说怎么处理break和continue 8^M5k%P  
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。 R5 47  
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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