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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda pV +|o.<C  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "XKy#[d2  
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, m )zUU  
-MO#]K3<  
./k/KSR  
@ ZwvBH  
  class filler =wHVsdNCN  
  { Zq|I,l0+E  
public : t#/YN.@r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} eV"h0_ox  
} ; VT%NO'0  
)uIe&B  
?)?Ng}  
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: ;| 5F[  
zh`<WN&H  
wj<6kG  
Eh;'S"{/?j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); # E^1|:  
f ue(UMF~  
0r] t`{H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }6}l7x  
r CHl?J  
)!Z*.?  
-M~:lK]n   
二. 战前分析 OU(8V^.  
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。 s1$nvTzBr  
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 u+e{Mim  
Z{Qu<vy_  
qu6D 5t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D|L9Vs`  
  /* --------------------------------------------- */ ' !cCMTj  
vector < int *> vp( 10 ); (KD RkE|=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ksqQM  
/* --------------------------------------------- */ 6V:U (g  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HT cb_a  
/* --------------------------------------------- */ 2K6qY)/_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mPK:R^RjG&  
  /* --------------------------------------------- */ o>i4CCU+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4*#18<u5  
/* --------------------------------------------- */ qI9z;_,gNz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); IH&|Tcf\  
=/+-<px  
j'<<4.(  
gHEu/8E  
看了之后,我们可以思考一些问题: x0D*U?A  
1._1, _2是什么? sPQQ"|wU  
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。 [{,T.;'<j  
2._1 = 1是在做什么? Apag{Z]^B  
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。 L>NL:68yN  
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。 9r<J"%*Q  
"]x'PI 4J  
5iw<>9X*  
三. 动工 fLD, 5SN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~i{(<.he  
>d*@_ kJM  
!bx;Ta.  
)Y0!~# `  
template < typename T > .x.]`b(  
class assignment 0c]/bs{}  
  { vY}g<*  
T value;  6f>{"'  
public : z`}qkbvi  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1;8UC;,  
template < typename T2 > S-b/S5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?V.cOR`6  
} ; w\u=)3qyVV  
Xp% v.M  
uc\Kg1{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \<>ih)J@tt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7wqK>Y1a  
[`[|l  
OU.6bmWy|  
JPUW6e07o  
  class holder _pG-qK  
  { qLG&WB  
public : 4G0m\[Du  
template < typename T > (Q!}9K3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .},'~NM]  
  { 7`Ak) F:V  
  return assignment < T > (t); .bg~>T+<  
} \fd v]f  
} ; EwT"uL*V;  
eA?RK.e  
fu ,}1Mq#  
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: , WYPU  
$G+@_'  
  static holder _1; EjR9JUu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (D&3G;0tK  
k FD; i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )[IC?U:5I  
而不用手动写一个函数对象。 'ya{9EdlT  
H;LViP2K*  
^*Q ?]N  
7"x;~X  
四. 问题分析 g%I"U>!2  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 xml7Uarc  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 |F[+k e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -20bPiM$A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 50wulGJud  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9>/4W.  
iC~^)-~H=w  
五. 问题1:一致性 9T9!kb  
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?| _Y4` xv0/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y =I'czg  
 A,<E\  
struct holder iy!=6  
  { P>D)7 V9Hh  
  // Pn1^NUMZJ  
  template < typename T > Sy_G,+$\  
T &   operator ()( const T & r) const  'KL0@l  
  { U_Ptqqt%  
  return (T & )r; -f^tE,-  
} P4'Q/Sj  
} ; j2[+z tG  
tw/dD +  
这样的话assignment也必须相应改动: 9:|{6_Y  
#q$HQ&k  
template < typename Left, typename Right > hWLA<wdb  
class assignment lgy <?LI\  
  { !i}w~U<  
Left l; 8/cX]J  
Right r; 5Ln,{vsv  
public : M FMs[+2_o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BwpqNQN  
template < typename T2 > 7S :\"A7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lb3b m)@:  
} ; xm~`7~nFR  
_D&598xx  
同时,holder的operator=也需要改动: |SSSH  
/C:gKy4  
template < typename T > s!zx} 5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G>}255qY  
  { gZXi]m&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AV]2 euyn  
} :eCwY  
& J'idYD  
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;9^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Mfuv0P~  
V2EUW!gn 2  
return l(rhs) = r; f'RX6$}\1X  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 R) h#Vc(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'JE`(xD  
};zFJ6I8  
template < typename Tp > _;y9$"A  
class constant_t Gb6'n$g  
  { _N cR)2  
  const Tp t; a58H9w"u)  
public : =y*IfG9b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} t{9GVLZ  
template < typename T > 0Mm)`!TLSW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const eo?bL$A[s  
  { oZgjQM$YP  
  return t; _jVN&\A]mC  
} ^{`exCwM x  
} ; ="H`V V_  
:3Ox~o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4p F*"B  
下面就可以修改holder的operator=了 M|h3Wt~7  
;$|nrwhy  
template < typename T > \gaw6S>n}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Wn2NMXK  
  { @Nx 9)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hn@08t G  
} cV6D<,)  
ED gag  
同时也要修改assignment的operator() .`eN8Dl1  
Dz/ "M=  
template < typename T2 > K\r8g=U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } + &Eqk  
现在代码看起来就很一致了。 YD6'#(  
(w3YvG.  
六. 问题2:链式操作 2/^3WY1U  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 </z Eg3F\  
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。 C,r;VyW6BI  
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。 *i%d,w0+  
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。 ~36!?&eA8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d7upz]K9g  
U iW>J  
template < typename T > g! |kp?  
struct result_1 ;6$jf:2m  
  { _B<X`L =  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rb.N~  
} ; $U WZDD  
6bC3O4Rw  
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: x 9fip-  
 }my`K  
template < typename T > -Q*gW2KmV  
struct   ref 5t]H?b8  
  { a1lh-2x X  
typedef T & reference; q0vQ a  
} ; ,f>k%_U}  
template < typename T > Y:[u1~a  
struct   ref < T &> u*`GiZAO  
  { ^09,"<@k  
typedef T & reference; &h/X ku&0  
} ; :"c*s4  
U5de@Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: DvvK^+-~  
g2_"zDiw2  
template < typename T > onzxx4bax  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f+!(k)GWd  
  { k9!{IScq  
  return l(t) = r(t); F JyT+  
} Dp9+HA9t  
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。 (!WD1w   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 nNn :-  
:vbW  
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 O\ r0bUPE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~9@UjQ^)F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6i/(5 nQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .ioEI sg  
最后的布局是: xy;;zOh`  
                Add R\[e!g*I  
              /   \ sPIn|d  
            Divide   5 FZn w0tMq  
            /   \ 3!]rmZ-W  
          _1     3 (GfZ*  
似乎一切都解决了?不。 > ~O.@|  
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。 tWc Hb #  
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。 VOLj>w  
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: gPPkT"  
RA L~!"W  
template < typename Right >  @q) d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lThB2/tV\  
Right & rt) const [7y]n;Fy  
  { 8":Q)9;%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O=7CMbS3  
} |sE'XT4ag  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =I_'.b  
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。 w}L[u r;I_  
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。 S f# R0SA  
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。 eaU  
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。 p`qgrI`  
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? ?:0Jav  
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: M o|2}nf  
BI@[\aRLQ  
template < class Action > $ I?"lky  
class picker : public Action G3T]`Atf  
  { ~k5W@`"W  
public : JxU5 fe  
picker( const Action & act) : Action(act) {} QMm%@zH  
  // all the operator overloaded [$UI8tV  
} ; t]G:L}AOl  
J{G?-+`  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 @H8EWTZ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: s eJ^s@H5l  
{' H(g[k  
template < typename Right > \  Cj7k^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f|g g  
  { aN3;`~{9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HGg@ _9tW  
} )4;`^]F  
0"z9Q\{}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9M c ae 31  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 _yR^*}xJb  
K3uRs{l|  
template < typename T >   struct picker_maker u*9V&>o  
  { a 1*p*dM#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S+lqA-:  
} ; "0TZTa1e  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !;'=iNOYR  
  { uyx 2;f  
typedef picker < T > result; u ^RxD^=L  
} ; BY*8ri^u  
#g!.T g'  
下面总的结构就有了: 2 yz _  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 8 Fbo3  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 hi[pVk~B)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <~=Vg  
至此链式操作完美实现。 Flb&B1  
xgtR6E^k  
yB6?`3A:  
七. 问题3 -UT}/:a  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 O#r%>;3*  
;dhQN }7  
template < typename T1, typename T2 > sDV Q#}a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V(*(F7+  
  { cB&:z)i4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7 X4LJf  
} 2:ylv<\$  
\73ch  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 32 =z)]FZ  
 9gZ$   
template < typename T1, typename T2 > `r_/Wt{g  
struct result_2 |ENh)M8}r  
  { Xn ;AZu^'R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >(RkZ}z  
} ; / XIhj  
+ck}l2&#  
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? FN73+-:n:j  
这个差事就留给了holder自己。 i}?>g-(  
    Y<8vw d  
1BEHw?dLU  
template < int Order > U/BR*Zn]*  
class holder; Tm?#M&'  
template <> { (}By/_  
class holder < 1 > Z/J y'$x  
  { yV(\R  
public : T[A 69O]v  
template < typename T > :~^ (g$Z  
  struct result_1 WX0tgXl  
  { ?z u8)U  
  typedef T & result; ig &Y  
} ; E4xa[iZ  
template < typename T1, typename T2 > w%sT{(Vd`C  
  struct result_2 a.6(K  
  { @=kSo -SX  
  typedef T1 & result; as=LIw}Q4  
} ; `P ,d$H "  
template < typename T > PFK  '$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |^H5^k "Bv  
  { ;*&-C9b  
  return (T & )r; xkR0  
} GuL<Z1<c  
template < typename T1, typename T2 > >F&47Yn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1aABzB ^  
  { wlmRe`R  
  return (T1 & )r1; `@s^(hc7i  
} X\ F|Tk3_  
} ; 5/z/>D;  
=nHgDrA_  
template <> `y* }lg T  
class holder < 2 > t&DEb_"De  
  { jF*j0PkNdb  
public : 29q _BR *:  
template < typename T > `@|$,2[C  
  struct result_1 ^sg,\zD 'X  
  { C"enpc_C/  
  typedef T & result; =mmWl9'mJ  
} ; <rSF*  
template < typename T1, typename T2 > xn|(9#1o  
  struct result_2 PnG-h~Y3N  
  { N)>ID(}F1  
  typedef T2 & result; Zj4Uak  
} ; GowH]MO  
template < typename T > jlg(drTo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >&#)Tqt!?  
  { H 7 ^/q7  
  return (T & )r; gltBC${7wZ  
} uSBa DYg  
template < typename T1, typename T2 > T9q-,w/j;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2VCI 1E  
  { *HB-QIl  
  return (T2 & )r2; #LN`X8Wz'  
} 3DG_QVg^v  
} ; .w ,q0<}  
?[>3QE  
9Lfv^V0  
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> >。 5nVt[Puw  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: '$QB$2~V  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G9@0@2aY8  
@AuO`I@p=  
return l(i, j) = r(i, j); ?b5 ^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <_KIK  
-n5)w*b,  
  return ( int & )i; VOh4#%Vj  
  return ( int & )j; @$K"o7+]   
最后执行i = j; F1Bq$*'N$w  
可见,参数被正确的选择了。 _t}WsEQ+P  
-1@<=jX3_  
$ o#V#  
b\+`e b8_  
[;sRV<  
八. 中期总结 ;P&OX5~V  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: E q+_&Wk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7i1q wRv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7 x?<*T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8kDp_s i  
U|j`e5)  
O!bOp=  
5.J.RE"M  
w^0nqh  
mUx+Y]Ep  
九. 简化 63x?MY6  
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。 t5IEQ2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 iMRwp+$  
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: Ok\7y-w^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 njA#@fU  
  +-*/&|^等 Nu~lsWyRI5  
2. 返回引用。 T37XBg H  
  =,各种复合赋值等 Hg (Gl  
3. 返回固定类型。 TrR8?-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _/<x   
4. 原样返回。 j^2j& Ta  
  operator, {+Cy U!O  
5. 返回解引用的类型。 QoH6  
  operator*(单目) @49S`  
6. 返回地址。 KRKCD4  
  operator&(单目) &~U ]~;@  
7. 下表访问返回类型。 N_q|\S>t/  
  operator[] %3''}Y5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P J[`|  
  operator<<和operator>> 'a.qu9PJ  
2Q:+_v  
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。 {3vNPQJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fL7xq$K  
0%I=d  
template < typename Left > I4?5K@a  
struct value_return ,U dVNA  
  { 4x[S\,20  
template < typename T > 07=mj%yV  
  struct result_1 t}/( b/VD  
  { x `)&J B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =kG@a(-  
} ; I?G :p+  
r1RM  
template < typename T1, typename T2 > 5bpEYW+  
  struct result_2 R<N ]B  
  { |*tp16+6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k~ /Nv=D  
} ; ( Px OE  
} ; Vj>8a)"B5a  
\v)+.m?n  
gCY';\f!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v0jgki4 t  
] {HI?V  
下面我们来剥离functor中的operator() /%A*aGyIc  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ZbAcO/  
[Hh9a;.*}h  
return l(t) op r(t) h>OfOx/{q9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G+|` 2an  
return op l(t) /J6rv((  
return op l(t1, t2) 0}q uG^%_  
return l(t) op aPbE;" f  
return l(t1, t2) op Q^txVUL  
return l(t)[r(t)] dL )<% o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l8#EM1g-  
0F><P?5  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: `$ aZ0+  
单目: return f(l(t), r(t)); )U{Qj5W+F  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _~iw[*#u  
双目: return f(l(t)); SQt 4v"  
return f(l(t1, t2)); O#S.n#{  
下面就是f的实现,以operator/为例 P1' al  
Otm0(+YB 7  
struct meta_divide -Wi` G  
  {  p|D/;Mk  
template < typename T1, typename T2 > scLll,~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BbS4m  
  { l3F6AlPql  
  return t1 / t2; Jz *;q~  
} \7'{g@C(  
} ; ?"g2v-jTK  
&m:uO^-D  
这个工作可以让宏来做: /{--+ C  
=^50FI|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <1\Nb{5  
template < typename T1, typename T2 > \ *N'p~LJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "d5n \@[t  
以后可以直接用 OMg<V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LW_ f  
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 ThbGQ"/  
(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。。。) k-OPU ,  
Lrq .Ab#  
m#Z# .j_2  
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 Is?La  
/,Re "!jh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j+v=Ul|l  
class unary_op : public Rettype [!]2 djc  
  { L"*/:$EJL.  
    Left l; m:o<XK[>  
public : ;)^`3`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N7 $I^?<  
:^3LvPM  
template < typename T > V~;1IQd{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ve2u=eQ1  
      { @xYlS5{  
      return FuncType::execute(l(t)); k4y 'b  
    } 5>N2:9We  
D#JL!A%O  
    template < typename T1, typename T2 > >{J(>B\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :mn>0jK,N  
      { Cg?&wj<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d;9FB[MmOJ  
    } ls:w8 &`*  
} ; *QQzvhk  
{v ;&5!s  
o:P}Wg/NK  
同样还可以申明一个binary_op .rqhi  
@>>~CZ`l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bsA-2*Q+  
class binary_op : public Rettype JKmIvZ)8  
  { r{I% \R!@  
    Left l; {vyv7L  
Right r; )6,=f.%  
public : z]`k#O%%)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9b"=9y,  
9=h'9Wo  
template < typename T > <oA7'|Bu<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ^J)mH[  
      { !"/n/jz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T\j{Bi5 \J  
    } 8jo p_PG'  
90*5 5\>{  
    template < typename T1, typename T2 > Y U5(g^<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J!pygn O  
      { rb+j*5Es  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =wOm}V8 N&  
    } OGg>#vj,s  
} ; po Vx8oO8  
3L}!RB  
`q*M4,  
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 k=JrLfD4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T1Z;r*}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ={d>iB yq  
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。 O5kz5b> Z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K<qk.~ S  
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。。。 JJ2_hVU  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Q&=w_Wc  
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) jun_QiU:2  
下面是修改过的unary_op _Wq  
$ig0j`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > D"rK(  
class unary_op J1sv[$9  
  { hp7|m0.JW  
Left l; ?6un4EVL{  
  QoIT*!  
public : wFsyD3  
';jYOVe  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >TnTnFWX  
Be=u&T:~  
template < typename T > 3|4|*6  
  struct result_1 VE {3}S  
  { EGzzHIZ`!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ( b~T]3Es  
} ; 6ZG+ZHUC&  
[] `&vWZ  
template < typename T1, typename T2 > _'>oXQJ  
  struct result_2 ``Dq  
  { s!&#c`=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9c#+qH  
} ; pU%n]]qF  
#W'HR  
template < typename T1, typename T2 > 'H&2HXw&2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wq(7|!Eix  
  { (@<c6WS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ],FMwCI  
} 9~mh@Kgv  
_c*=4y  
template < typename T > s{S4J'VW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M&@b><B  
  { &d+Kg0:  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0y;*Cfi9  
} )Sg~[WxDv  
hj B@o#S  
} ; B~JwHwIhA  
~&8^9E a  
4c$ zKqz  
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 4UlyxA~   
好啦,现在才真正完美了。 w' OXlR  
现在在picker里面就可以这么添加了: r(aLEJ"u?  
A3no~)wZn  
template < typename Right > l(u.I2^o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *`\Pr  
  { XY)&}u.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K/b_22]CC  
} ;"fDUY|  
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。 eg?<mKrZ  
!QHFg-=7  
9XyYHi  
P'*)\faw  
V=qwwYz~  
十. bind K[Kh&`T  
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。 &7b|4a8B%  
先来分析一下一段例子 TI#''XCB5  
?hM>mL  
{7;8#.S72  
int foo( int x, int y) { return x - y;} UXugRk%d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 V_RTI.3p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 dC $Em@Nb  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 d`nVc50  
我们来写个简单的。 XZJ+h,f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <2|O:G  
对于函数对象类的版本: Q6AC(n@:FV  
YN2sd G  
template < typename Func > wztA3ZL*W1  
struct functor_trait H!nr^l'+  
  { `m>*d!h=  
typedef typename Func::result_type result_type; :x{NBvUIc  
} ; S\5bmvqP"  
对于无参数函数的版本: B}?5]N==]  
( Qcp{q  
template < typename Ret > ~ ! 3I2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > " '6;/N  
  { qg!|l7e  
typedef Ret result_type; ~j5x+yC  
} ; #iWSDy  
对于单参数函数的版本: R_68-WO  
]Nl=wZ#`  
template < typename Ret, typename V1 > 2viM)+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mc_ch$r!  
  { 9@52Fg ;mj  
typedef Ret result_type; x2z;6)  
} ; PBxCx3a{  
对于双参数函数的版本: X4t s)>"d  
;A'Z4=*~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2 :mn</z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {%{ `l-  
  { Eu-RNrYh#  
typedef Ret result_type; s#DaKPC  
} ; L19C<5>  
等等。。。 ^Au _U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [y)`k@  
1Q4}'0U4  
template < typename Func > $Y_i4(  
struct func_return 1jPJw3"3h  
  { &S]@Ot<z  
template < typename T > F;[T#N:~  
  struct result_1 X 9%'|(tL  
  { ;D s46M-s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x{,q]u /  
} ; m-DsY  
P=&o%K,:f  
template < typename T1, typename T2 > <Ib[82PU  
  struct result_2 vab@-=%k  
  { tBT<EV{ G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AfP 'EP0m  
} ; 9D}/\jM  
} ; *gF<m9&  
ivz>dJ?T  
Q~Hh\Lt  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }gMDXy}  
4e;y G>  
template < typename Func, typename aPicker > GbA.UM ~  
class binder_1 Ru>uL@w  
  { ]M[#.EX  
Func fn; HXYRH  
aPicker pk; A"l?:?rtw]  
public : r"a5(Q;n  
vZ N!Zl7S  
template < typename T > +1!qs,  
  struct result_1 V$icWu  
  { D8nD/||;Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5qkH|*Z3  
} ; jfx8EbQ  
g'u?Rn 7*J  
template < typename T1, typename T2 > <[J[idY1he  
  struct result_2 -,aeM~  
  { V8wKAj Ux  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !>`N$-U X  
} ; 7kK #\dI  
~+bGN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +:-57  
^1x*lLf  
template < typename T > ym/fFm6h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ev2HGU[  
  { }%`~T>/  
  return fn(pk(t)); )T66<UDK|  
} ]I.n\2R]om  
template < typename T1, typename T2 > d90Z,nex  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7GS V  
  { G #T<`>T  
  return fn(pk(t1, t2)); B_l{<  
} m6yIR6H  
} ; 8W+gl=C~  
JwRF(1_sM  
eo!zW  
一目了然不是么? J~iBB~x.  
最后实现bind p!V>XY'N^  
M9f?q.Bv  
!k(_PM  
template < typename Func, typename aPicker > {(#%N5%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Hb(B?!M)  
  { 16EVl~LN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N+)?$[  
} 0hn-FH-XE  
Q2];RS3.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <0.$'M~E  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 c$,_>tcP  
Lru-u:  
十一. phoenix BH@)QVs-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cx$Gic:4  
9 ASb>A2~  
for_each(v.begin(), v.end(), q7m6&2$[  
( vF/ =J  
do_ )|<_cwz  
[ 4YMX|1wd)  
  cout << _1 <<   " , " )Vk6;__  
] q *AQq=  
.while_( -- _1), MfBdNdox7  
cout << var( " \n " ) gbStAr.  
) A +w v-~3  
); Q2%QLM:.,  
!lmWb-v%36  
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: qxJQPz  
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 9H]Lpi^OH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $7Mtt.d6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HFQR ;9]  
rJ'I>Q~x6  
O^I[ (8Y8  
template < typename Cond, typename Actor > }2r+%V&4  
class do_while  5q<zN  
  { ^Ori| 4}'  
Cond cd; l  n }}5Q  
Actor act; DrvtH+e  
public : m:O(+Fl  
template < typename T > y8bM<e2 U  
  struct result_1 OAZ#|U   
  { '69ZdP/xX  
  typedef int result_type; kF V7l  
} ; LDy<k=;o  
@TA9V@?)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +|%Sx  
kDYN>``biP  
template < typename T > cM&'[CI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HT_TP q  
  { Y/8K;U|  
  do [$(R#tZ+  
    { cQZ652F9  
  act(t); $\Tkhq<  
  } VnJMmMM  
  while (cd(t)); "x&C5l}n  
  return   0 ; Q7o5R{.oJ  
} N 6O8Wn  
} ; dd7 =)XT+  
k6?cP0I)5  
qturd7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y ZaP  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 7/X"z=Q^|  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Zq ot{s  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 8C.!V =@\  
下面就是产生这个functor的类: ;<G<1+  
;+I4&VieK  
TQ1WVq }*  
template < typename Actor > Lg`Jp&Kg  
class do_while_actor , Ut Hc]  
  { |AH@ EI>  
Actor act; 22KI]$D#f  
public : jV7&Y.$zF]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >n7["7HHk  
z]$j7dp  
template < typename Cond > vh>{_ #  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  8R69q:  
} ; /k"hH\Pp  
.1*DR]^`  
L]2< &%N2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R+$8w2#  
最后,是那个do_ GG'Sp53GE  
7-9;PkGG.A  
=!-5+I#e  
class do_while_invoker ~ |,e_ zA  
  { ,R-Y~+!  
public : h <[+HsI  
template < typename Actor > `:-J+<`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n*qN 29sx  
  { abY0)t  
  return do_while_actor < Actor > (act); cvAtwQ'  
} }w!ps{*  
} do_; U?U(;nSR\A  
j/<??v4F4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? uJ'9R`E ]1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A1,4kqmE  
最后来说说怎么处理break和continue B$`lY DqaG  
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。 gf$HuCh|  
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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