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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0MX``/Z72  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 PHv0^l]B  
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, a534@U4,  
f]37Xl%I  
C">w3#M%  
a[A9(Ftn  
  class filler Y=YIz>u  
  { <P#]U"?A  
public : oY8S-N;(t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9~6)u=4sS"  
} ; N_eZz#);  
*g~\lFX,u  
GMJ</xG  
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: p 7eRAQ\'  
e9@7GaL`"S  
8nQjD<-  
0VBbSn}Z<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jce^Xf  
flzHZH  
d/!R;,^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V Mb r@9  
G~fM!F0   
uIb,n5  
M qG`P  
二. 战前分析 c037#&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。 )%D>U  
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 |)WN%#v  
XLxr@1   
FatLc|[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ( S=RFd  
  /* --------------------------------------------- */ 0Z<&M|G  
vector < int *> vp( 10 ); y8|?J\eRy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); KOHYeiry~A  
/* --------------------------------------------- */ Tye[iJ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5^7q 2".  
/* --------------------------------------------- */ l-G] jXu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QfHO3Y6h[  
  /* --------------------------------------------- */ MPI=^rc2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i |IG  
/* --------------------------------------------- */ Mpu8/i gX,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \.,qAc\[  
'&n4W7  
5}" @$.{i  
 Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5y%-K=d  
1._1, _2是什么? Hd9vS"TN]  
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。 8,m3]Lg  
2._1 = 1是在做什么? %}0B7_6B+@  
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。 -T+7u  
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。 kjVJ!R\  
=%+O.  
()+PP}:$A  
三. 动工 'g7eN@Wh.z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1?j[ '~aE  
@x @*=  
Fo@cz"%  
3sy|pa  
template < typename T > Sp>v`{F  
class assignment / Hg/)  
  { S B# Y^!  
T value; ;LjTsF'  
public : %=GF  
assignment( const T & v) : value(v) {} vl67Xtk4  
template < typename T2 > \8e27#PJR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %pk'YA{M)q  
} ; BJ,9C.|  
@fz!]/  
qPI1\!z6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 h.ln%6:d  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U81--'@y  
4Cn% h)w  
MR{JMo=r  
. vJlTg  
  class holder K,' v{wSr  
  { OqcM3#  
public : E)}& p\{E  
template < typename T > n^P~]1i   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /-v6jiM  
  { |{en) {:  
  return assignment < T > (t); eK)R=M@i  
} mIy|]e`SJ  
} ; 8\H*Z2yF+  
9KgGK cy%  
Gi=s|vt  
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: t6JM%  
$ /p/9 -  
  static holder _1; k~,({T<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ! O~:  
Zl4X,9Wt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  <RaM@E  
而不用手动写一个函数对象。 VsJ4sb7  
N ">4I)  
eGF+@)K1"  
>&g^ `  
四. 问题分析 0!fT:Ra  
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;8%\r[|5^  
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。 B2/d%B  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q2(K+!Oe  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 o,D7$WzL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <jwQ&fm)/R  
"7X[@xX@  
五. 问题1:一致性 {k"t`uo_  
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?| =}1)/gcM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 uihU)]+@t/  
:{Mr~Co*  
struct holder }\$CU N  
  { 7XU$O$C  
  // b$W~w*O   
  template < typename T > %&[=%zc  
T &   operator ()( const T & r) const #PJHwvr  
  { "z6 xS;  
  return (T & )r; |3{"ANmm'  
} WNmG'hlA  
} ; |@*3 nb8  
Ua2waA  
这样的话assignment也必须相应改动: wS"`~Ql_  
Dm+[cA"I  
template < typename Left, typename Right > *&nIxb60b{  
class assignment BJNZH#"  
  { J\%SAit@  
Left l; ;rqW?':(i  
Right r; 9m+ejTK{U  
public : km,I75o.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !-cK@>.pE  
template < typename T2 > GVK c4HGt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1&.q#,EMn(  
} ; o0}kRL  
Qt+i0xd  
同时,holder的operator=也需要改动: b2 5.CGF  
\Aq$h:<  
template < typename T > Zb4+zps^-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m<liPl uv  
  { L4t( Y7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?;xL]~Q~1  
} epm ~  
WZ6'"Cz`  
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。 kuI$VC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /Y#Q<=X  
S\dG>F>S  
return l(rhs) = r; B{ hV|2  
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。 4o69t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]]^r)&pox  
R}E$SmFg  
template < typename Tp > &y&pjo6v1  
class constant_t h2P&<ggqX  
  { o5;|14O  
  const Tp t; O/b1^ Y   
public : ?[#4WH-G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m>{I>:sq  
template < typename T > 1/tyne=m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const '(fzznRH  
  { "%rzL.</  
  return t; 9'Cu9nR  
} JKY  
} ; lKBI3oYn  
]MmFtdvE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x,j%3/J^2  
下面就可以修改holder的operator=了 3S=$ng  
W!R7D%nX  
template < typename T > .$U=ng j\t  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Sah!|9  
  { m}32ovpw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G{u(pC^  
} !IC@^kkh{  
$[U:Dk}  
同时也要修改assignment的operator() Uo0[ZsFD  
=: =s  
template < typename T2 > sUk&NM%>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Pah*,  
现在代码看起来就很一致了。 cXIuGvE&=  
f#&@Vl(i&  
六. 问题2:链式操作 ~sVbg$]\G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^5q}M'  
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。 )CoJ9PO7  
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。 TdL/tg!  
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。 2v{42]XYf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sB=s .`9  
,Yu2K`  
template < typename T > (gEz<}Av.  
struct result_1 lGXr-K?+Y  
  { lFV\Go  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Sd *7jW?  
} ; *(o^w'5  
TeHxqWx  
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: 4hWFgk  
TUX:[1~Nf[  
template < typename T > q22@ZRw  
struct   ref H8A=]Gq  
  { h3(B7n7  
typedef T & reference; us )NgG  
} ; $AF,4Ir-b+  
template < typename T > iUq{c+h  
struct   ref < T &> { 4B7a6  
  { ')Qb,#/,%  
typedef T & reference; 7,3 g{8  
} ; A",Xn/d  
F$HL \y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: GXwQ )P5]  
98Im/v  
template < typename T > SD.c 9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K_}81|=  
  { v%)=!T ,  
  return l(t) = r(t); 2#Y5*r's\  
} *n`8 -=  
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。 \]qwD m/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qz }PTx  
uiq;{!dop  
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 q) !G5j3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bJB* w  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2$O6%0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :9W)CwZ)V  
最后的布局是: W:1GY#Pe  
                Add kj@m5`G  
              /   \ :o_6  
            Divide   5 ~-BIU Z;  
            /   \ r1zuc:W 1  
          _1     3 x?2y^3<5  
似乎一切都解决了?不。 (P 9$Ei0fv  
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。 ]64?S0p1c!  
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。 Q@- h  
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: H1e^/JD)  
k-8$ 43  
template < typename Right > WO+_ |*&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4p]hY!7  
Right & rt) const x<>In"QV  
  { q&@q /9kz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .xg, j{%(  
} {3G2-$yb  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }O8#4-E_Ji  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Os)}kkja  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 D1~3 3;  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 a*?,wmzl  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 G;;iGN  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? w6 .J&O  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 29k\}m7l<*  
JDm7iJxc_  
template < class Action > UP@-@syGw  
class picker : public Action g({dD;  
  { *!u a?  
public : ? q hme   
picker( const Action & act) : Action(act) {} J}s)#va9R  
  // all the operator overloaded Z$ 6yB  
} ; Jtl[9qe#]  
8\rHSsP  
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。 pu5-=QN  
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: S@eI3Pk E  
z=a{;1A  
template < typename Right > 2w67 >w\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 84YZT+TEN  
  { gf U!sYZ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -{a&Zkz>V  
} ['_G1_p  
<rFKJ^B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r?wE;gH  
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。 -,} ppTG  
7VKTI:5y  
template < typename T >   struct picker_maker }~$96|J  
  { N TL`9b  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2z[A&s_  
} ; ?o.Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &#qy:  
  { ~U_,z)<`)c  
typedef picker < T > result; Qh@A7N/L  
} ; e X q}0-*f  
kV3Zt@+  
下面总的结构就有了: /WE1afe_R  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 l} UOg   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 K;#9: Z^+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  XV*uu "F  
至此链式操作完美实现。 tS&rR0<OW  
d=8q/]_p  
u7kw/_f  
七. 问题3 psZ #^@>mJ  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 H| 1O>p&  
#F!'B|n  
template < typename T1, typename T2 > tO]` I-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Irnfr\l.  
  { i-_ * 5%A  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _T[m YY  
} d}RR!i`<N  
4]3(Vyh`  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 0s8w)%4$  
ZdY)&LJ  
template < typename T1, typename T2 > "R v],O"  
struct result_2 -% Z?rn2  
  { 8m;tgMFO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kZ3w2=x3v  
} ; l:H}Y3_I  
Ff @Cs0R  
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? and)>$)|  
这个差事就留给了holder自己。 L.) 0!1  
    +$H`/^a.  
J)leRR&  
template < int Order > ',P E25Z  
class holder; &?gvW//L2  
template <> 7;;HP`vY  
class holder < 1 > {@w!kl~8  
  { G@Y!*ZH*f  
public : _}(ej&'f  
template < typename T > ^E(:nxQ6s  
  struct result_1  dr iw\  
  { P85@G 2  
  typedef T & result; BNe6q[ )W~  
} ; {*J{1)2  
template < typename T1, typename T2 > D!d1%hac  
  struct result_2 2[qlEtvQ  
  {  +*aZ9g  
  typedef T1 & result; d~U}IMj  
} ; x[5uz))  
template < typename T > yq2pg8%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kL1StF#p  
  { vMB`TpZ  
  return (T & )r; Wy`ve~y  
} :AM5EO  
template < typename T1, typename T2 > BHa'`lCb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -%eBip,'yl  
  { z<c%Xl\$%  
  return (T1 & )r1; .V Cfh+*J#  
} ^yo~C3 r~  
} ; >MeM  
n6Qsug$z  
template <> #[C=LGi  
class holder < 2 > _rU%DL?  
  { kg^VzNX  
public : qu:nV"~_  
template < typename T > l@OY8z-_  
  struct result_1 wfXm(RYM  
  {  nW*D  
  typedef T & result; E'O[E=  
} ; <//#0r*  
template < typename T1, typename T2 > d1rIU6  
  struct result_2 3pF7} P  
  { kZ>Xl- LV  
  typedef T2 & result; $|V@3`0  
} ; ?\.aq p1B  
template < typename T > qXw^y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ob#d;F  
  { uVn"'p-  
  return (T & )r; OmR) W'  
} gx',~  
template < typename T1, typename T2 > j aEUz5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @jxAU7!  
  { h vO  
  return (T2 & )r2; (6Tvu5*4U  
} 6S GV}dAx  
} ; 5v`[c+@F  
Adma~]T9  
NM{/rvM  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 iUua!uC  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (Iz$_(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =h Lw 1~  
Fb0r(vQ^  
return l(i, j) = r(i, j); /5$;W 'I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /)<x<7FKW  
ym =7EY?o  
  return ( int & )i; Y%1 94fY$  
  return ( int & )j; -0>gq$/N=^  
最后执行i = j; +338z<'Z!  
可见,参数被正确的选择了。 f"}g5eg+  
ac%6eW0#  
7B)m/%>3s  
1z5Oi u  
;#Y'SK  
八. 中期总结 ?;0w1  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %Y:"5fH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0Kytg\p}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lIUaGz|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2]}4)_&d<e  
s1GR!*z>  
D02(6|  
!JGe .U5  
!w;oVPNg  
R0A|} Ee*  
九. 简化 N7 FndB5%  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ]~K&b96(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~EL3I  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: MOia] 5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rijavZS6  
  +-*/&|^等 V*< `!w  
2. 返回引用。 fFYfb4o  
  =,各种复合赋值等 [  ^S(SPL  
3. 返回固定类型。 :2zga=)g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) BH"OphE  
4. 原样返回。 h%%ryQQ&<  
  operator, J6[V7R[\  
5. 返回解引用的类型。 {KGEv%  
  operator*(单目) wr-/R"fX  
6. 返回地址。 uSgR|b;R]  
  operator&(单目) YstR T1  
7. 下表访问返回类型。 (xdC'@&  
  operator[] e1OGGF%E n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |W#(+m  
  operator<<和operator>> 6Lc{SR  
yt@7l]I  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 cTJi8f=g  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vk0b b3){D  
|ns B'Q  
template < typename Left > ,` 64t'g  
struct value_return T@%\?=P  
  { ?yc{@|  
template < typename T > S6CI+W  
  struct result_1 -^aJ}[uaI  
  { [o"<DP6w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?:$\ t?e^  
} ; , UsY0YC  
2<FEn$n[  
template < typename T1, typename T2 > 2z9s$tp  
  struct result_2 "P9(k>  
  { PS}'LhZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; KcvstC`  
} ; )! eJW(  
} ; AxtmG\o>  
D){my_ /  
48IrC_0j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 64i*_\UKe  
g7" 2}|qxo  
下面我们来剥离functor中的operator() (QTF+~)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lQM&q  
sg8[TFX@Z  
return l(t) op r(t) hm*cGYV/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *\(MG|S  
return op l(t) ~ \]?5 nj  
return op l(t1, t2) l+a1`O  
return l(t) op -tZ~&1"  
return l(t1, t2) op GoLK 95"]  
return l(t)[r(t)] ^B)f!HtU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] QR2S67-  
~].?8C.>*  
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: CkV5PU  
单目: return f(l(t), r(t)); Qhq' %LR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3_ly"\I\  
双目: return f(l(t)); _ a#k3r  
return f(l(t1, t2)); ,v%' 2[}  
下面就是f的实现,以operator/为例 @y'0_Y0-B  
u4h0s1iI  
struct meta_divide N[r Ab*iT  
  { Y}]-o9Rl  
template < typename T1, typename T2 > eaAGlEW6J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [ {$%9lm  
  { \%|Xf[AX  
  return t1 / t2; q{ [!" ,  
} ]|-sZ<?<i  
} ; '451H3LC0  
b'W.l1]<-  
这个工作可以让宏来做: Q5^ #:uZ  
^TtL-|I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Sv_Nb>  
template < typename T1, typename T2 > \ o "6 2~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  W,|+Dl  
以后可以直接用 FUarI5#fwF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h 8xcq#  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 YF)]B|I  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) mqj-/DN6*  
~Pj q3etk  
(3"N~\9m  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 %.m+6 zaF  
Ptc+ypTu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -&COI-P8  
class unary_op : public Rettype XEnu0 gr  
  { W=#AfPi$&  
    Left l; }v's>Ae~p  
public : 2Rt6)hgY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |AH>EXhv  
:KgH7s}  
template < typename T > DXo]O}VF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S,j. ?u*!  
      { hrm<!uKn  
      return FuncType::execute(l(t)); au04F]-|j8  
    } vK%*5  
-p>~z )  
    template < typename T1, typename T2 > -@e2/6Oi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X$;&Mdo.  
      { |his8\C+x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B>W8pZu-J  
    } 0-uw3U<  
} ;  vTgx7gP  
x_ /}R3d  
n1JtY75#,/  
同样还可以申明一个binary_op j*5IRzK1%0  
$&=xw _  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J\Hv42  
class binary_op : public Rettype *i}X(sfe  
  { .L+XV y  
    Left l; wk ^7/B  
Right r; {fnx=BaG  
public : W|D kq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} > 1(J  
hJ$9Hb  
template < typename T > M+0PEf.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \n t~K}a  
      { )q[P&f(h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {9yf0n  
    } =#/Kg_RKL  
m`9nDiV  
    template < typename T1, typename T2 > f4fBUZ^ A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f-G)pHm  
      { #R{>@]x`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3*& Y'/!  
    } 0:`|T jf_  
} ; KW(a@X  
0|RofL&o  
?+))J~@t  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 D3 yTN"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r|=1{N x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Jup)A`64  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 dYwkP^KB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! PR Mg6  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 &s='$a; 4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 UWF \Vx*)b  
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) [Q0V5P~Q'  
下面是修改过的unary_op B ytx.[zbX  
{Q3OT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +?Ii=*7n  
class unary_op eD?&D_l~6  
  { 1!KROes4  
Left l; ~PI2G 9  
  9H/>M4RT  
public : f4h~c  
R7/S SuG6\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Xva(R<W7d<  
ts!tv6@  
template < typename T > .P$m?p#  
  struct result_1 ]:Gy]qkO  
  { =nGFLH6)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ln4]uqMG.  
} ; @QQ%09*  
)A$"COM4  
template < typename T1, typename T2 > d/bimQ  
  struct result_2 4LKpEl.=  
  { :Ln)j%&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |gA@WV-%  
} ; ' @RF  
>`\.i,X .D  
template < typename T1, typename T2 > 7a1o#O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,7LfvZj4[  
  { B;r_[^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3'Y-~^ml|  
} *O :JECKU  
.;]WcC<3  
template < typename T > p L"{Uqi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x ;|HT  
  { |n/;x$Cb  
  return OpClass::execute(lt(t)); E{<#h9=>  
} t,?, T~#9  
q< XFw-Pv  
} ; 1ysfpX{=  
-Cs( 3[  
nzC *mPX8  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug uQIPnd(V  
好啦,现在才真正完美了。 Jy)=TJ!y  
现在在picker里面就可以这么添加了: w'K7$F51  
CefFUqo4  
template < typename Right > TQ]gvi |m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w$:\!FImx  
  { [kg?q5F)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !0W(f.A{K  
} `NN P<z+\  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ryL1<u ~  
S=_u3OH0  
cXPpxRXBD  
DK74s  
eUcb e33  
十. bind h mRmU{(Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 x/DV>Nfn  
先来分析一下一段例子 8ttJ\m  
uge r:cD  
9\4x<*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} AioW*`[WjA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ij$NTY=u  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 I=kqkuW  
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。 O>' }q/  
我们来写个简单的。 1 pVw,}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +MX~1RU+  
对于函数对象类的版本: zR<{z  
)#m{"rk[x,  
template < typename Func > ,<U= 7<NU  
struct functor_trait 98Vv K?  
  { ku5|cF*%  
typedef typename Func::result_type result_type; Cw,a)XB  
} ; /x??J4r0  
对于无参数函数的版本: I _KHQ&Z*  
FBXktSg  
template < typename Ret > )/jDt dI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }|Qh+{H*.  
  { 46=E- Tq  
typedef Ret result_type; rWTaCU^qV  
} ; \p(S4?I7  
对于单参数函数的版本: !, BJO3&  
CtCReH03  
template < typename Ret, typename V1 > nnyT,e%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v#?DWeaFS_  
  { ?{ )'O+s  
typedef Ret result_type; ;0dH@b  
} ; $mPR)T  
对于双参数函数的版本: uOv<*Jld*  
KR ( apO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > PEI$1,z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {N2GRF~c-y  
  { }k VC ]+  
typedef Ret result_type; }dN\bb{#  
} ; tx5bmF;b)  
等等。。。 xw8k<`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Yh1</C  
!0l|[c4 e>  
template < typename Func > jA1S|gV  
struct func_return xRWfZ3E#  
  { o DZZ  
template < typename T > TB>_#+:  
  struct result_1 w5i*pOG)Z  
  { X"TL'"?fo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z\|<h=EU  
} ; uU)t_W&-J  
=8l' [  
template < typename T1, typename T2 > &u:U"j  
  struct result_2 X?haHM#]  
  { /RB%m8@;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %`bs<ZWT  
} ; ;-1KPDIp`  
} ; dzIBdth  
< dE7+w  
dcrvEc_/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =#2%[kGq  
NN7KwVg  
template < typename Func, typename aPicker > - k0a((?  
class binder_1 `lY-/Ty  
  { r.?dT |A  
Func fn; a0ms9%Y;Q[  
aPicker pk; pss')YP.  
public : UT@Qo}:  
@>z.chM;  
template < typename T > F[c oa5  
  struct result_1 eYv^cbO@:  
  { Tcy9oYh!Pn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &5HI   
} ; yFAUD ro  
w_U#z(W3l  
template < typename T1, typename T2 > qg j;E=7  
  struct result_2 Z%?>H iy'o  
  { GNW$:=0u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y0 vo-Q  
} ; |~76dxU  
I_B%F#X)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} IYe[IHny1  
&DQ_qOKD  
template < typename T > hzAuj0-A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s {*rBX8N  
  { -n@,r%`UK  
  return fn(pk(t)); t,Tq3zB  
} =&g:dX|q8  
template < typename T1, typename T2 > @[D5{v)S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C,ldi"|  
  { qi@Nz=t#HJ  
  return fn(pk(t1, t2)); ]#N8e?b,  
} ;- i)}<  
} ; ~I")-2"B  
h/5V~ :)  
ZXhNn<  
一目了然不是么? vmxS^_I  
最后实现bind ^E, #}cW  
l )r^|9{  
0]ai*\,W7~  
template < typename Func, typename aPicker > sfVzVS[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h9d*N9!;M  
  { Urw =a$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #+i5'p(4  
} MNh:NFCRA  
{%2p(5FB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5bZ0}^FYF  
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。 JiqhCt\  
rxx VLW  
十一. phoenix Eb,M+c?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: oVl:g:K40  
b 2\J<Nw  
for_each(v.begin(), v.end(), 2x gk$E$7  
( 5> 81Vhc,  
do_ Z%sTj6Th  
[ nF-l4=  
  cout << _1 <<   " , " B8wGWZ@  
] 5-4  
.while_( -- _1), v%#@.D!)  
cout << var( " \n " ) )"Ujx`]4r  
) f !7fz~&Sh  
); *"jlsI  
(wH+0  
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(Xu?W 7d  
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 !FK)iQy$0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,A#gF_8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: KsTE)@ F:  
3W[||V[r]<  
s4Jy96<  
template < typename Cond, typename Actor > 6d5q<C_3t  
class do_while 4<EC50@.  
  { 4Qi-zNNB  
Cond cd; ,\T`gh  
Actor act; =BD |uIR  
public : RP^L.X(7^  
template < typename T > (Ms0pm-#t  
  struct result_1 c r18`xU  
  { IUWJi\,  
  typedef int result_type; PE_JO(e;Xm  
} ; n-?zH:]GG{  
B0g?!.#23  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2Z9ck|L>  
U[pR `u  
template < typename T > HKC&grp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wa!C2nB  
  { `OZiN;*|  
  do 1k%HGQM{  
    { nh+h3"-d  
  act(t); Ix@nRc'  
  } ~1Ffu x  
  while (cd(t)); ZlMS=<hgFx  
  return   0 ; 6m:$RW  
} p`"Ic2xPJ  
} ; uowdzJ7  
x=W5e ^0?  
1Si$Q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -LFk7a  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 /*6[Itm_h  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 L8pKVr  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ihct~y-9W  
下面就是产生这个functor的类: ?5[$d{ Gjl  
!6 kn>447Y  
3z k},8fu  
template < typename Actor > K,bX<~e5  
class do_while_actor v# fny  
  { _GoFwVO  
Actor act; T0o0_R  
public : r0<zy_d'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LCSJIt  
7$Cv=8  
template < typename Cond > R_80J=%0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s?9`dv} P  
} ; /.UISArH  
S2 -J1 x2N  
(V}?y:)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )ItW}1[I  
最后,是那个do_ nx!+: P ,  
T#}"?A|  
GG4FS  
class do_while_invoker Jg&f.  
  { U*BI/wZ  
public : $GD Q1&Z  
template < typename Actor > /RF&@NJE5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F:Yp1Wrb<  
  { k]c$SzJ>/  
  return do_while_actor < Actor > (act); Gg^gK*D  
} pe!"!xJE  
} do_; R$2\Xl@qQF  
US<l4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r+a0.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @><8YN^)%  
最后来说说怎么处理break和continue 7Xh ;dJAF3  
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。 +~xzgaL  
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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