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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7e[3Pu_/X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w U".^ +  
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, '4-J0S<<_  
%M8 m 8 )  
0 @]gW  
S B2R  
  class filler Fk(nf9M%  
  { dm8N;r/w  
public : 86pujXjc'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }+/j/es{]  
} ; 9u6GeK~G  
\)KLm  
RCM;k;@8V  
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: 1vKAJ<4W  
1iNq|~  
Vwxb6,}Z  
P2la/jN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |q0F*\z3  
X{cFq W7  
D6X0(pU0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Cngi5._Lb  
\ZN>7?Vs  
ncw)VH;_-  
SI_u0j4%*  
二. 战前分析 uG-t)pej  
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。 vmEbk/Vy  
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 mhh^kwW  
P/%5J3_,  
yN-o?[o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X5[.X()M4  
  /* --------------------------------------------- */ Qy0Zj$,Z  
vector < int *> vp( 10 ); u={A4A#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \! `k:lusa  
/* --------------------------------------------- */ l9Xz,H   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); MTI[Mez  
/* --------------------------------------------- */ &+0WZ#VI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Tvp~~Dk  
  /* --------------------------------------------- */ }6S~"<Ym  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3|++2Z{},  
/* --------------------------------------------- */ |E]`rfr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }Pi}? 41!  
M N-j$-y}  
Sq<ds}o'8l  
w3hG\2)[HS  
看了之后,我们可以思考一些问题: -hy`Np  
1._1, _2是什么? 4~8!3JH39  
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。 Dk ^,iY(u  
2._1 = 1是在做什么? su2|x  
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。 ''p7!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。 prypo.RI  
J}zN]|bz  
\S5YS2,P  
三. 动工 W20qn>{z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Qqm$Jl!  
X(r$OZ  
`1xJ1 z#  
\US'tF)/  
template < typename T > 62s0$vw  
class assignment ~)fd+~4L  
  { n]nb+_-97  
T value; Z'Uc}M'U  
public : %"yy8~|  
assignment( const T & v) : value(v) {} :t)<$dtf[  
template < typename T2 > ]h3{M Tr/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0:C^-zrx  
} ; ,ma4bqRMc  
!tuN_  
rlRRGJ\l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 au+6ookT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K^6fg,&  
r &.gOC  
]K<mkUpY  
Xi  8rD"v  
  class holder ;rvZ!/  
  { F/ si =%  
public : 5w9oMM {  
template < typename T > PI-o)U$Ehv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A?zxF5rfp  
  { =NNA7E7c  
  return assignment < T > (t); XYrZI/R  
} -a+oQP]O  
} ; +$CO  
QKP@+E_U  
&YpWfY&V  
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: zZE@:P&lf  
8+|7*Ud  
  static holder _1; }f;cA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  26[.te9  
h.t2;O,b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eVvDis  
而不用手动写一个函数对象。 h 0c&}kM  
fU^6h`t  
`mp3ORR;$  
Y I?4e7Z+  
四. 问题分析 .ng:Z7  
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。 $`'%1;y@  
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。 Ld4Jp`Zg  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b%_[\((  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _mG>^QI.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1)N~0)dO  
p=jIDM'  
五. 问题1:一致性 $ T2 n^yz  
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?| `21$e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 r1]DkX <6  
j0(+Kq:J  
struct holder X"fSM #  
  { K /A1g.$  
  // kf -/rC)>  
  template < typename T > j"Y5j B`  
T &   operator ()( const T & r) const |]=s  
  { ,\CG}-v@CN  
  return (T & )r; ( L ]C  
} )BX-Y@fpA  
} ; uzO3_.4Y  
 ~=Q|EhF5  
这样的话assignment也必须相应改动: p}K\rpvJpu  
$ 0Up.  
template < typename Left, typename Right > sqjv3=}  
class assignment ,0fYB*jk  
  { EG oe<.  
Left l; 6i=Nk"d  
Right r; /OsTZ"*.2/  
public : j"J[dlm2M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^BN?iXQhN  
template < typename T2 > K[Ao_v2g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =>u9k:('9  
} ; ;Y@"!\t}  
zKf.jpF^  
同时,holder的operator=也需要改动: D  Kng.P  
B`;DAsmT  
template < typename T > _ ATIV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?5Ub&{  
  { t=6Wk4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SHt#%3EU  
} f<K7m  
j87IxB?o  
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。 1v"r8=Wt  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 oP`yBX  
\-scGemH  
return l(rhs) = r; qE)G;Y<,1  
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。 <CM}g4Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <cx,Z5W  
:d`8:gv?  
template < typename Tp > KGq4tlM6  
class constant_t P6([[mmG  
  { 3^%sz!jK+  
  const Tp t; otSF8[  
public : {S=gXIh(y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $0wF4$)  
template < typename T > |vf /M|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const QU%'z/dip  
  { :eR[lR^4*  
  return t; Mz:t[rfs  
} r\f|r$i  
} ; }RPeAcbU_  
!tr /$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .0H!B#9  
下面就可以修改holder的operator=了 `<x|< ey  
ab-MEN`5  
template < typename T > |&xjuBC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const H,5 ##@X  
  { ?ybX &V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); MI<XLn!*  
} z6 A`/ jF}  
u, Rhm-`  
同时也要修改assignment的operator() Vo-]&u&cr  
4}t&AW4  
template < typename T2 > v*.#LJEm  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Df L>fk  
现在代码看起来就很一致了。 9'S~zG%{  
Me|+)}'p5h  
六. 问题2:链式操作 k3FpD=N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x[i Et%_  
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。 g bc])`aJ>  
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。 A[.5Bi  
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。 A1u|L^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zcTY"w\b  
:1JICxAU  
template < typename T > fX 41o#  
struct result_1 fpK`  
  { =P"Sm r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S.kFs{;1x  
} ; Y><")%Q  
1>1ii  
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: {<_9QAS  
iTq~ ^9G  
template < typename T > .Iret :  
struct   ref !agtgS$qII  
  { /\B[lRn  
typedef T & reference; gUq)M  
} ; : %hxg  
template < typename T > ~"ij,Op,3  
struct   ref < T &> yt-F2Z&  
  { wc ! v /A  
typedef T & reference; L beMP  
} ; $*u{i4b  
<Gr775"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }nW)+  
,UD,)ZPf[  
template < typename T > s3LR6Z7;i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J&IFn/JK$  
  { G3G"SJ np  
  return l(t) = r(t); XS'0fq a  
} Cq0S8Or0  
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。 uPtHCP6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sa71Vh{  
&2!F:L  
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 ZoiCdXvTN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  9g*MBe:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R{"7q:-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $*Q_3]AY]  
最后的布局是: $K,6!FyBa  
                Add q&-A}]  
              /   \ $ZPiM  
            Divide   5 Yjr6/&ML  
            /   \ `[+nz rLkO  
          _1     3 y/}>)o4Q  
似乎一切都解决了?不。 3t4_{']:/  
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。 AwKxt'()^  
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。 TZ7{cekQ  
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:  t : =  
"lp),  
template < typename Right > fi[c^e+IX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?CQ\9 4kO  
Right & rt) const E!4Qc+.   
  { Q1Jkt  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4^KoH eM6  
} rX%qWhiEJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 j;O{Hvvz  
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。 V^t5 Y+7  
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。 tzxp0&:Z].  
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。 NAj1ORy4pX  
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。 GLe(?\Ug=  
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? Z:#-4CiP  
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: C/Ig.KmXF{  
Hy<4q^3$G  
template < class Action > ] =jnt  
class picker : public Action EX[X|"r   
  { >a]4}  
public : 1:%m >4U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3986;>v  
  // all the operator overloaded 6dh@DG*k  
} ; #EpDIL  
cz/mUU  
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。 v UAYYe  
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: lHpo/ R :  
[)`9euR%  
template < typename Right > *|x2"?d-F:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N1UE u,j  
  {  -> -  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gFvFd:"uZ  
} =L$};ko  
^c1I'9(r5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )S$!36Ni[  
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。 E0c5c  
}TRr*] P<%  
template < typename T >   struct picker_maker fV3!x,H  
  { AAsl )  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P,!k^J3:l  
} ; :y'D] ,_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _tQ=ASe0  
  { /n7F]Ok'*  
typedef picker < T > result; BNg\;2r  
} ; Z{/C4" F  
`^s(r>2  
下面总的结构就有了: ?T5^hQT   
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。 _f,q8ZkSr  
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。 >ofS'mp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n(a7%Hx2  
至此链式操作完美实现。 F5%-6@=  
3vOI=ar=L~  
+I2P{7  
七. 问题3 pM\)f  
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。 B4&@PX"'>,  
IgC)YIhd  
template < typename T1, typename T2 > 4(&00#Yxg2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =[`wyQe`_  
  { [*?P2.bf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); bE^Z;q19  
} L5cNCWpo  
y]?%2ud/=  
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: [kFX>G4  
~sAINV>A  
template < typename T1, typename T2 > mn" a$  
struct result_2 7 .+kcqX  
  { S'Q$N-Dy  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W #qM$  
} ; ~SZ0Yu:X  
n<lU;  
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? wH!]B-hn  
这个差事就留给了holder自己。 +:It1`A~]  
    +F 6KGK[  
6%ID*  
template < int Order > uGLVY%N  
class holder; HqOSQ<-Fo  
template <> v{=-#9-4 &  
class holder < 1 > Q%QpG)E  
  { X!,Ngmw.  
public : -H.;73Kb[  
template < typename T > +U+c] Xgt  
  struct result_1 'y}A3 RqN  
  { _J   
  typedef T & result; X\$|oiR  
} ; [ne4lWaE<y  
template < typename T1, typename T2 > -.g5|B  
  struct result_2 7=T0Sa*;  
  { 1y_{#,{>  
  typedef T1 & result; u bP2ws  
} ; ClVMZ  
template < typename T > l},px  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IQScsqM  
  { Bh2m,=``  
  return (T & )r; PpU : 4;en  
} AGCqJ8`|T  
template < typename T1, typename T2 > RPaB4>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1 EC0wX  
  { FL/y{;  
  return (T1 & )r1; ":"M/v%F  
} sNX$ =<E  
} ; =q5A@!D  
 G!O D7:  
template <> ]pb;q(?^  
class holder < 2 > [rPW@|^5  
  { _BtlO(0&  
public : _V:D7\Gs  
template < typename T > |EU}&k2  
  struct result_1 0<v~J9i  
  { 3u{[(W}08  
  typedef T & result; f#JLE+0Y  
} ; kHz3_B9 [  
template < typename T1, typename T2 > iyH<!>a  
  struct result_2 [(ty{  
  { uaJ5'*  
  typedef T2 & result; A7|"0*62  
} ; pb E`Eq  
template < typename T > Y60ld7H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4G_dnf_  
  { %7 J  
  return (T & )r; b;m6m4i'f{  
} mvUYp,JECl  
template < typename T1, typename T2 > [(btpWxb^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kmov(V  
  { yg\A&0I  
  return (T2 & )r2; O%c6vp7  
} tinN$o Xy  
} ; =/dW5qy;*+  
A| Y\Y}  
y62;&{?m  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Ubn5tN MK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i7fpl  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Vaq=f/  
#M`ijN!Y  
return l(i, j) = r(i, j); um3 M4>K  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o"n^zG  
&]vd7Q.t  
  return ( int & )i; u3k+Xg:  
  return ( int & )j; 'Fc&"(!||  
最后执行i = j; X% _~9'#%  
可见,参数被正确的选择了。 ;xth#j  
5YC(gv3/  
79x^zqLb  
*^.b}K%  
-BoN}xE4  
八. 中期总结 UBC[5E$  
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: dc?Yk3(Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &# @1n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?;{A@icr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N(1jm F  
a-QHm;_S  
jsez$m%vs  
l0Pg`wH,  
u:,B"!  
CSsb~/Oxu  
九. 简化 ,cC4d`  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 UZ] (X/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rSEJ2%iF*  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: jH:*x$@ =  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5utj$ha2  
  +-*/&|^等 ^`dp!1.+  
2. 返回引用。 }qlz^s  
  =,各种复合赋值等 =e._b 7P  
3. 返回固定类型。 )YnB6@=nyk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |}mBW@ah  
4. 原样返回。 v<2+yZ M  
  operator, o9eK7*D  
5. 返回解引用的类型。 y"9TS,lmK  
  operator*(单目) 9Hc#[Ml  
6. 返回地址。 MESQAsx%  
  operator&(单目) }W|CIgF*  
7. 下表访问返回类型。 a[#4Oq/t$  
  operator[] f%@Y XGf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pxY5S}@  
  operator<<和operator>> 3}T&|@*  
K1+,y1c  
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。 m=}kGzIY4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Bo~wD|E2  
4< H-ol  
template < typename Left > +b{h*WWdj  
struct value_return {u5)zVYC,U  
  { 49kY]z|"w  
template < typename T > Nv ew^c)x  
  struct result_1 6U""TR!   
  { E=x\f "Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H+: $ 7;  
} ; 5?I]\Tb  
W%$p,^@S5  
template < typename T1, typename T2 > 'Klz`)F  
  struct result_2  XG^  
  { <A6<q&g|E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Tw`l4S&  
} ; Hv IN'  
} ; p,1RRbyc  
je{5iIr3/  
#pVk%5N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @'U4-x  
ims *|~{sr  
下面我们来剥离functor中的operator() LvAIAknc  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2KzKNe(  
`kz_ q/K  
return l(t) op r(t) y1AS^'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cCj3,s/p  
return op l(t) 9c?izpA  
return op l(t1, t2) r8> q*0~s  
return l(t) op +0a',`yc  
return l(t1, t2) op 3)eeUO+  
return l(t)[r(t)] 9\n}!{@i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &\(YmY  
r94BEC 2  
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: Y{S/A*X  
单目: return f(l(t), r(t)); E7D^6G&i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));   C[Fh^  
双目: return f(l(t)); 2n7[Op  
return f(l(t1, t2)); tDwXb>  
下面就是f的实现,以operator/为例 eQeNlCG  
p;H1,E:Re#  
struct meta_divide K0#tg^z5d  
  { \"*l:x-u  
template < typename T1, typename T2 > K~E]Fkw!;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @s[bRp`gd  
  { V]8fn MH  
  return t1 / t2; 1jF}g`At  
} I2Us!W>6-  
} ; PNG'"7O  
T]myhNk  
这个工作可以让宏来做: W=b5{ 6  
*83+!DV|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ MaEh8*  
template < typename T1, typename T2 > \ &sllM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; COT;KC6 n  
以后可以直接用 C$hsR&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #A/jGv^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 PM|K*,3J  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Ug"B/UUFd  
J>'o,"D  
W,<Vr2J[  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Vr^wesT\Hx  
dYsqF 3f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '"TBhisky  
class unary_op : public Rettype {L+?n*;CA  
  { IFE C_F>  
    Left l; Rl)/[T  
public : <E ^:{J95  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} J3'"-,Hv  
'Hg(N?1"  
template < typename T > x88$#N>Q5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fT@#S}t  
      { %d>Ktf  
      return FuncType::execute(l(t)); D"o>\Q  
    } lDH0bBmd0  
o#T,vu0s  
    template < typename T1, typename T2 > m}XI?[!s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hsl8@=_ B  
      { _ 9k^Hd[L$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Wb|IWn H$  
    } YgDgd\  
} ; 8'?e4;O  
-r,J>2`l  
,4\vi|  
同样还可以申明一个binary_op -ZuzJAA  
kxdLJ_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ve=0_GR0  
class binary_op : public Rettype 4@bL` L)  
  { p5bH- km6  
    Left l; =tP|sYR]^  
Right r; )sL:iGU  
public : 1jV^\ x0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \nJr jH A  
X+*| nvq]  
template < typename T > fLy s$*^)^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $0wl=S  
      { RJWlG'i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XJQ[aU"[]N  
    } %xg"e O2x  
[Ea5Bn;~!  
    template < typename T1, typename T2 > L*5&hPU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?>,aq>2O$  
      { fb#Ob0H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2D-*Z=5^  
    } 0]WM:6 h  
} ; $<y b~z7J  
auO^v;s  
v/^2K,[0>  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 y/PEm)=Tt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Bb1dH/8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C[pAa8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 /fD)/x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r)b`3=  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ny MA%9,B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G U!XD!!&  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) +J^}"dG  
下面是修改过的unary_op !q/?t XM!  
KN%Xp/lkX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P_qxw-s  
class unary_op  \n`]QN  
  { aMHIOA%Kh  
Left l; =}V`O>  
  O aZ~  
public : 1LE8,Gm&  
H8\N~>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} hwO]{)%  
Bg#NB  
template < typename T > VE GUhI/d  
  struct result_1 Fc nR}TE  
  { JL*-L*|Zcl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N),Zb^~nw  
} ; Bz24U wcZ  
7?kvrIuY&  
template < typename T1, typename T2 > s{CSU3vYmi  
  struct result_2 MBa/-fD  
  {  ,{.&xJ$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LN7;Yr  
} ; rL%xl,cn<  
}X AoMp  
template < typename T1, typename T2 > ^i\zMMR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pZWp2hj{X  
  { .AV--oA~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #cApk  
} *{tJ3<t(1  
*D\nsJ*g  
template < typename T > |D^[]*cEH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UL{Xe&sT  
  { E(S}c*05O  
  return OpClass::execute(lt(t)); H%/$Rqg  
} ^%_LA't'R  
(57x5qP X  
} ; `HHbQXB  
*EDzj&  
@c&)K^v8  
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 $i3/||T,9  
好啦,现在才真正完美了。 k|BEAdQ%M  
现在在picker里面就可以这么添加了: EKDv3aFQZ#  
!Hgq7vZG  
template < typename Right > >Cf]uiR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CqF< BE  
  { K7y}R%Q F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a#mdD:,cF  
} ~fS#)X3 D  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 d2 d^XMe!  
+]AE}UXZoh  
cW3;5  
, X|oCD  
3"<{YEj8U  
十. bind O[8Lp?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 yJgnw6>r2  
先来分析一下一段例子 ^91k@MC  
wlkS+$<  
m2 OP=z@)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} HM<V$ R  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bbnAF*7s8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sSvQatwS  
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。 ?X eRL<n  
我们来写个简单的。 NW~n+uk5v  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dz7*a {  
对于函数对象类的版本: rb9 x||  
txliZ|.O  
template < typename Func > TpnkJygIm  
struct functor_trait |_2O:7qe  
  { lv{Qn~\y&  
typedef typename Func::result_type result_type; (D))?jnC  
} ; (I\aGGW  
对于无参数函数的版本: :yO)g]KF  
C~:aol i;  
template < typename Ret > {)`5*sd  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &hZcj dB  
  { J]Y." hi  
typedef Ret result_type; 6KV&E8Gn  
} ; u(d>R5}'  
对于单参数函数的版本: |>p\*Dl}H  
R*QL6t  
template < typename Ret, typename V1 > 9}5Q5OZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rYc?y  
  { lKe aI  
typedef Ret result_type; bk"` hq  
} ; -BB5bsjA  
对于双参数函数的版本: :JPI#zZun  
rs!J<CRq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Prr<:q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a-O9[?G/x  
  { c?[A  
typedef Ret result_type; A 8&%G8d  
} ; r$*k-c9Bf  
等等。。。 _a c_8m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Fnr*.k  
Inr ~9hz  
template < typename Func > v6iV#yz3(  
struct func_return Q:tW LVE#0  
  { =<FFFoF*C_  
template < typename T > )%)?M *  
  struct result_1 \z<'6,b  
  { qxE~Moht  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ma_! 1Y  
} ; ^@jOS{f l  
9t;aJFI  
template < typename T1, typename T2 > rMLCt Gi  
  struct result_2 CM7j^t  
  { `Ol*"F.+I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jLcW;7OAC  
} ; e}aD <E G  
} ; ~Ge-7^Fo7  
5$N4< Lo7  
[7L1y) I(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?EKYKLwr  
a_FJNzL  
template < typename Func, typename aPicker > {iHC;a5gb$  
class binder_1 r@wWGbQ|L  
  { w_eLas%  
Func fn; F*hs3b0Db  
aPicker pk; Cm>8r5LG  
public : U<o,`y[Tn  
tpA7"JD  
template < typename T > u5%.T0 P  
  struct result_1 E]"ePdZZ/  
  { G+}|gG8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :0#!=  
} ; =q>eoXp  
CJ KFNa  
template < typename T1, typename T2 > KXYq|w  
  struct result_2 ~vG~Z*F  
  { O8n\>pkI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !%]]lxi  
} ; MNkysB(  
2}+V3/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} AY|8wf,LS  
W0l|E&fj[  
template < typename T > d0IHl!X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >|H=25N>;  
  { dH?;!sJ  
  return fn(pk(t)); b Kv9F@  
} k1B7uA'h"G  
template < typename T1, typename T2 > O!uX:TE|Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N'|zPFk g  
  { G8eAj%88  
  return fn(pk(t1, t2)); #jK{)%}mA  
} Z#MPlw0B  
} ; Hd6Qy {,*-  
N\ GBjr-d  
Qz[~{-<  
一目了然不是么? 7&OU!gp  
最后实现bind 1+Ja4`o,iS  
0=7C-A1(D  
Xg#Dbf4  
template < typename Func, typename aPicker > Ij/c@#q.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) sd.:PE <  
  { JFl@{6c  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); X]Sr]M^EK  
} L@0DT&5  
"5ah{,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e-\J!E'1F  
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。 ~ia#=|1}  
a)[tkjU  
十一. phoenix 0;r+E*`DA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]r6,^"  
x~A""*B~  
for_each(v.begin(), v.end(), WWH T;ST  
( prhFA3 rW.  
do_ 8_mdh+  
[ ^MDBJ0 I.  
  cout << _1 <<   " , " pO GVD  
] Y KeOH  
.while_( -- _1), i%v^Zg&FU  
cout << var( " \n " ) _9""3O  
) '<$(*  
); N2xgyKy~  
7@|(z:uw  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: My Af~&Y+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ,7k)cNstW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;]+kC  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NuW9.6$Jrf  
2}' &38wMT  
RhXX/HFk  
template < typename Cond, typename Actor > LKftNSkg"  
class do_while e2k!5O S  
  { {_KuztJGA  
Cond cd; 3-~_F*%ST  
Actor act; ]:Ocu--  
public : J1P82=$,  
template < typename T > 9akCvY#Q  
  struct result_1 ); 7csh%  
  { )xlNj$(x5n  
  typedef int result_type; c"77<Db$  
} ; a{el1_DIGK  
+#,t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} auaFP-$`f  
'xvV;bi  
template < typename T > FL"IPX;S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1m|1eAGS{  
  { PBR+NHrZ  
  do H Viu7kue`  
    { 1K4LEg a`  
  act(t); x(}@se  
  } E+UOuf*(  
  while (cd(t)); k;l^wM  
  return   0 ; &3S;5{7_e  
} Y=/HsG\W]  
} ; !\RR UH*  
^ 4c2}>f  
;@ %~eIlu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >0T0K`o  
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。 }0}J  
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。 $1#|<|  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 nS]/=xP{  
下面就是产生这个functor的类: BDD^*Y  
, N5Rdgzk  
&h8+ -  
template < typename Actor > M'R^?Jjb  
class do_while_actor qm@c[b  
  { hDjsGB|Fz  
Actor act; _OHz6ag  
public : IeZ}`$[H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j#<#o:If  
6@; w%Ea  
template < typename Cond > 73Tg{~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O/iew3YF  
} ; Xj?j1R>GB  
%pe7[/  
0ot=BlMu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {;=+#QK/  
最后,是那个do_ nLJ]tpw^DH  
h:Npi `y  
t.485L %  
class do_while_invoker @_h/%>0  
  { nYTI\f/8v  
public : =r:D]?8oC  
template < typename Actor > H2p1gb#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %~ZOQ%c1  
  { S'B7C>i`#N  
  return do_while_actor < Actor > (act); C(7LwV  
} Hg*6I%D[So  
} do_; xGPt5l<M&  
UOT~L4 G  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \Vr(P>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L}lc=\  
最后来说说怎么处理break和continue /N{xFt/?  
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。 eWW\m[k]}  
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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