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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;(sb^O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^ey\ c1K  
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, kK(633s  
)sQbDA|p  
Ub"\LUu  
"n\!y~:  
  class filler &.}zZ/  
  { ] !H<vR$8  
public : #G,e]{gs  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} MLDuo|?  
} ; m4iR '~L}  
]mc,FlhU@  
B5cTzY.h-  
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: ~7m+cWC-+  
CR/LV]G  
$qvNv[  
IJ0RHDod:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _+{s^n=  
ql8:s>1T  
s(dox; d  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G$Dg*<  
+X< Z 43  
}"T:z{n  
q<1@ut  
二. 战前分析 ZGrV? @o,6  
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。 vL><Y.kOEs  
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 emHi= [!i  
WlY%f}l n  
PQ5DTk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lRrOoON  
  /* --------------------------------------------- */ V6!oe^a7'  
vector < int *> vp( 10 ); FUH1Z+9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^b%AwzHH}  
/* --------------------------------------------- */ 1/gh\9h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3drgB;:g`  
/* --------------------------------------------- */ H1w;Wb1se  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +V) (,f1  
  /* --------------------------------------------- */ QW!'A`*x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }A#FGH +  
/* --------------------------------------------- */ >?kt3.IQ!X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qjWgyhL  
JmBYD[h,  
*)w 8fq  
h$k(|/+  
看了之后,我们可以思考一些问题: T7,tJk,(  
1._1, _2是什么? j_{gk"2:d`  
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。 u]}Xq{ZN  
2._1 = 1是在做什么? W=DQ6.   
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。 MDlC U  
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。 >):b AfI  
R38 w!6{  
Uq&|iB#mF  
三. 动工 n;MoMGnPh,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a5)+5  
$yt|nO  
l 0 1Lg6+S  
[]Z6<rC|  
template < typename T > `w q\K8v  
class assignment 7W>T= @  
  {  Op|Be  
T value; MF1u8Yl:0  
public : WcdU fv(>  
assignment( const T & v) : value(v) {} [Nq4<NK  
template < typename T2 > H95VU"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hIdGQKr>V  
} ; 9KP+  
x&f?c=\F  
> 1r>cZn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ZF`ckWT:-N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -AbA6_j  
6q5V*sJ&  
Z?b. PC/  
~E)I+$,  
  class holder Mn=_lhW K  
  { JRG7<s $  
public : _[<I&^%  
template < typename T > }3+(A`9h f  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I[R?j?$}>  
  { 3~ qgvAr  
  return assignment < T > (t); 'Hq}h)`  
} gK PV*  
} ; xNx!2MrR;  
*BF1 Sso  
f[z#=zv  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 3U}z?gP[  
CfVz'  
  static holder _1; lUp 7#q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :gR`rc!  
#de]b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zRKg>GG`  
而不用手动写一个函数对象。 OtC/)sX  
F|"NJ*o}  
m1frN#3  
X`22Hf4ct  
四. 问题分析 k<St:X%.O  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5$y<nMP  
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。 ! |}>Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 yyXJ_B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 HezCRtxRcc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |~>8]3. Y  
c,+oH<bZZs  
五. 问题1:一致性 `T mIrc  
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?| wp@c;gK7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 t!K|3>w  
<=0_[M  
struct holder ?1[go+56X  
  { Wy|=F~N  
  // DO0["O74  
  template < typename T > |S.-5CAh4  
T &   operator ()( const T & r) const "=Ziy4V  
  { T\]z0M  
  return (T & )r; ,C CIg9Pt  
} M#:Mwa$  
} ; #$8tBo  
+tuC845  
这样的话assignment也必须相应改动: ,,i;6q_f  
\tQRyj\|  
template < typename Left, typename Right > &"d4J?io`  
class assignment LDbo  
  { za24-q  
Left l; =n;ileGm+^  
Right r; ((H}d?^AJ  
public : /at#[Pw~01  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }U8H4B~UtY  
template < typename T2 > +pDuRr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XX/cJp  
} ; f}@]dFr  
d`2VbZC`  
同时,holder的operator=也需要改动: %T 88K}?=  
C=.  
template < typename T > Ble <n6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h883pe=  
  { Qx {/izc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ptUnV3h  
} yy%J{;  
NjMo"1d  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 7^:s/xHO*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 or(Z-8a_  
0C0iAp  
return l(rhs) = r; BB~Qs  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Ha;^U/0|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4$.4,4+  
YRB,jwne  
template < typename Tp > 9 =hA#t.#  
class constant_t /*st,P$"  
  { }bHd U]$}  
  const Tp t; =_TCtH  
public : l'$AmuGj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^gNAGQYA  
template < typename T > {y :/9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7|H !(a'  
  { FCOSgEU  
  return t; fLPB *y6  
} 3:S Ex;d+  
} ; V}3.K\7  
* \f(E#wa  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {GZHD^Ce  
下面就可以修改holder的operator=了  M)Y`u  
}`>u+iH#a  
template < typename T > D @T,j4o  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cl^tX%  
  { tTC[^Dji  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UiW( /L  
} @| r*yi  
~,dj)x 3M  
同时也要修改assignment的operator() RaG-9gujI  
$Nnz |y  
template < typename T2 > .LdLm991,Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Wrt3p-N"D  
现在代码看起来就很一致了。 ,HR~oT^  
~^:/t<N  
六. 问题2:链式操作 oE)tK1>;H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %Wn/)#T|  
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。 8!E$0^)c|  
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。 par $0z/  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ss |<\DE+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7w YSP&$  
GIt; Y  
template < typename T > 'V .4Nhd  
struct result_1 miEfxim  
  { 61b,+'-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A'p"FYlCW  
} ; *ofK|r  
pu,/GBG_  
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: p~$\@8@  
2-. g>'W  
template < typename T > vUY?Eb[  
struct   ref A<QYW,:|  
  { )k- 7mwkZ  
typedef T & reference; VNx}ADXu]  
} ; e*:[#LJ]C  
template < typename T > a:7"F{D91  
struct   ref < T &> ,`B*rCOa  
  { ')}$v+9h  
typedef T & reference; 0 A/GWSmF  
} ;  >pT92VN  
` L6H2:pf  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^7vh ize  
rmk'{"  
template < typename T > R1\cAP^ 0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y:ZI9JK?  
  { X_ !Sm  
  return l(t) = r(t); ;xXHSxa:=W  
} b8feo'4Z   
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。 #AFr@n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0+m"eGwTm  
(<=qW_iW  
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 lD _  u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gU0}.b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p%G4Js.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;XZ5r|V}  
最后的布局是: TJ ;4QL  
                Add k;#$Oxa>t=  
              /   \ v$owG-_><  
            Divide   5 :DR G=-M  
            /   \ rX{QgyY&  
          _1     3 WB"$NYB  
似乎一切都解决了?不。 tlA4oVII  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 N"2P&Ho]  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 hm&{l|u{RU  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: kS8srT /H  
vWXj6}  
template < typename Right > sO~N2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1W "9u   
Right & rt) const JU1U=Lu."  
  { _Oh;._PS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _|g(BK2}  
} Xa Yx avq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >OBuHqC  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 8n,i5>!d  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Z"mpE+U*  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 o.Mb~8Yu  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 -$.$6"]  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? acRPKTs H  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: jgs kK  
]j}zN2[A  
template < class Action > &YmOXKf7  
class picker : public Action fc+P`r  
  { gOx4qxy/m|  
public : 4&R\6!*s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} POtDge  
  // all the operator overloaded fu?>O /Gn/  
} ;  /e!/  
UFyGp>/06  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 R5H UgI  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: v}M, M&?  
G$x uHHZ'  
template < typename Right >  i('z~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }^pnwo9vV  
  { _( 0!bUs>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |U8;25Y  
} w-HgC  
k&n7 _[]n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pW:U|m1dS  
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。 KJ.ra\F  
ST'L \yebc  
template < typename T >   struct picker_maker 'B8fc-n  
  { %$:js4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ePrb G4xv  
} ; Bb}JyT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @:oMlIw;  
  { 49 fs$wr@  
typedef picker < T > result; <Lyz7R6  
} ; |*Z'WUv  
|/]bpG'z  
下面总的结构就有了: qV@xEgW#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。 F'C]OMBE  
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。 +G7A.d`V}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j &)|nK;}  
至此链式操作完美实现。 mucY+k1>g  
]W5s!T_  
Y GO ;wIS  
七. 问题3 YzhZ%:8  
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。 0Dc$nL?TqX  
)qzJu*cQ  
template < typename T1, typename T2 > )d>"K`3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >Djv8 0  
  { "@$o'rfT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5\S)8j `8  
} 4TG g`$e;  
DL2e 9  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ceH7Rq:4W  
+S<2d.&~  
template < typename T1, typename T2 > H-1@z$p  
struct result_2 Ts}5Nk8%  
  { 1&i!92:E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P+%O]v1 Ob  
} ; x*}(l%[  
'"GdO;}&  
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? 6:330"9  
这个差事就留给了holder自己。 0 -=onX  
    ZZ]/9oiF%  
E$ F)z  
template < int Order > bpzB}nEp  
class holder; $O%lYQY]  
template <> B5=L</Aj  
class holder < 1 > O)\xElu  
  { [LjYLm%<  
public : (|(Y;%>-v  
template < typename T > `5O<U~'d  
  struct result_1 [B+ o4+K3  
  { G\*`EM4  
  typedef T & result; nD MNaMYb  
} ; JBeC\ \QX  
template < typename T1, typename T2 > f$*M;|c1c/  
  struct result_2 v$+G_@  
  { p#^L ZX  
  typedef T1 & result; qVZ=:D{  
} ; wrK$ZO]  
template < typename T > H1s{JJAM>i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )WwysGkqol  
  { eq(|%]a=  
  return (T & )r; |>j=#2  
} rZKv:x}{6  
template < typename T1, typename T2 > No =f&GVg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tN3Xn]   
  { iBV*GW  
  return (T1 & )r1; qAivsYN*  
} Dr7,>Yx  
} ; J4!Z,-  
&EE6<-B-  
template <> 8ENAif   
class holder < 2 > X xB*lX  
  { xDRK^nmC  
public : E36<Wog  
template < typename T > ugVsp&i#  
  struct result_1 !xj>~7  
  { ZH0 ~:  
  typedef T & result; ?mG ?N(t/h  
} ; PM[6U#  
template < typename T1, typename T2 > k8Qv>z  
  struct result_2 va~:oA  
  { _~HGMC)  
  typedef T2 & result; `z Z=#p/  
} ; 03$Ay_2  
template < typename T > G U0zlG] C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3|P P+<o  
  { rH8?GR0<  
  return (T & )r; qW;nWfkYC  
} XLEA|#  
template < typename T1, typename T2 > o~mY,7@a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >Q[]i4*A  
  { ;#~rd8Z52  
  return (T2 & )r2; hCQ{D|/  
} P@k ;Lg"  
} ; Fe"0Hp+  
|+suGqo  
 by>,h4  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 }eEF/o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6&.[ :IHw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: OWtN=Gk  
XfViLBY( >  
return l(i, j) = r(i, j); !%T@DT=l&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &b"PjtU.X  
/5U?4l(6[f  
  return ( int & )i; /3FC@?l w4  
  return ( int & )j; 5IVASqYp  
最后执行i = j; ^R>&^"oI  
可见,参数被正确的选择了。 e] **Z,Z  
YHvmo@  
k}F;e_  
(a&.Ad0{  
Ev*HH+:b>  
八. 中期总结 N<$ uAns  
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: KXicy_@DC`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 B<8Z?:3YS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [#lPT'l  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor DFE?H  
=qI JXV  
zVl(?b&CF  
u^!-Z)W  
y])xP%q2 O  
)o AK)e  
九. 简化 Kc{fT^E  
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。 +]5JXt^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )Je iTh^  
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: .!nFy`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (Pvch!  
  +-*/&|^等 %8S!l;\H5  
2. 返回引用。 n+Fl|4  
  =,各种复合赋值等 !Aj_r^[X`  
3. 返回固定类型。 ,lL0'$k~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %S$P+B?  
4. 原样返回。 R4@C>\c %m  
  operator, R^%7|  
5. 返回解引用的类型。 NBUM* Z  
  operator*(单目) @B+  
6. 返回地址。 D$#=;H ,  
  operator&(单目) 0DS<(  
7. 下表访问返回类型。 UL"Jwq D  
  operator[] -2% [ ]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?%oPWmj}  
  operator<<和operator>> :rk]o*  
q;>'jHh  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Bz /NFNi[p  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N9,n/t  
U{i9h6b"18  
template < typename Left > i>b^n+74>  
struct value_return Q8z>0ci3o  
  { 0($MN]oZa  
template < typename T > =_.Zv  
  struct result_1 JMO"(?  
  { P`V#Wj4\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !C#q  
} ; 2E=E!Zwt_  
ph^qQDA  
template < typename T1, typename T2 > xJc'tT6@  
  struct result_2 G} }oeS  
  { X#+A?>Z]}<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q0ev*MS9Z  
} ; Dve5Ml-  
} ; 4y%N(^  
B6$s*SXNp  
%DzS~5$G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }ndH|,  
\*d@_oQ$  
下面我们来剥离functor中的operator() 63-`3R?;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a/`fJY6rR  
36&7J{MU  
return l(t) op r(t) ;) (qRZd6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ROQk^  
return op l(t) 1`B5pcuI  
return op l(t1, t2) e J2[=L'  
return l(t) op h/eKVRGs"  
return l(t1, t2) op H-7*)D  
return l(t)[r(t)] FW[<;$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] zS|%+er~zO  
~''qd\.f$  
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: :vX;>SH$p  
单目: return f(l(t), r(t)); EUUj-.dEN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K& 2p<\2  
双目: return f(l(t)); ^vsOlA(4  
return f(l(t1, t2)); 0#sk]Qz  
下面就是f的实现,以operator/为例 N|7<*\o  
~g>15b3  
struct meta_divide 5 BcuLRId:  
  { Kq6m5A]z  
template < typename T1, typename T2 > 2/?pI/W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -+Quw2465^  
  { R0*DfJS:Z  
  return t1 / t2; 5 MQRb?[  
} 2tn%/gf'm  
} ; ( 9dV%#G\  
;#fB=[vl";  
这个工作可以让宏来做: gjyg`%  
vk;>#yoox  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :M|bw{P*  
template < typename T1, typename T2 > \ ?R"5 .3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;$[o7Qm5r  
以后可以直接用 VJHHC.Kz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z''Fz(qMC  
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 3<fJ5-z|-  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ): Q5u6  
.9 nsW?  
xH3SVn(I  
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  jCKRoao  
JJ qX2B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uvD 6uIW<  
class unary_op : public Rettype % ,~; w0  
  { JR7~|ov  
    Left l; A[+op'>k  
public : >{Lfrc1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #J^p,6  
D|9B1>A,m  
template < typename T > u b4(mS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Arfq  
      { TSHp.ABf  
      return FuncType::execute(l(t)); ] ^  
    } D8[&}D4  
,u~\$ Az6  
    template < typename T1, typename T2 > Wc`Vcn1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |a\s}M1  
      { 3%|<U51  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7^|3T TK  
    } =bv8W < #  
} ; S$muV9z2=  
mpr["C"l  
:GL|:  
同样还可以申明一个binary_op 36Wuc@<H  
F)DL/';  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H@aCo(#  
class binary_op : public Rettype &\!-d%||)  
  { B*DH^";t  
    Left l; r OB\u|Pg  
Right r; nV']^3b  
public : ;]n U->  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O@E&lP6  
9iS3.LCfX  
template < typename T > :Q\h'$C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dF1Bo  
      { Y>%A*|U%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *bv Iqa  
    } lD C74g  
/=7|FtB`  
    template < typename T1, typename T2 > eTrGFe!8w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y)(SS8JR  
      { *+@/:$|U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zWjGGTP~3&  
    } DO( /,A<{8  
} ; U35}0NT _  
@ju-cv+  
.v;2Q7X  
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 dHOz;4_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 * ?KQ\ Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sBSBDjk[  
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。 |c >  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F1%' zsv  
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。。。 NPS=?5p>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7c;59$2(  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) K90Zf  
下面是修改过的unary_op \=5CNe  
"Ny_RF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ASu9c2s  
class unary_op rx^pGVyg  
  { \LM'KD pP_  
Left l; Yn I   
  |AWu0h\keO  
public : C2Y&qX,  
xX"?3%y>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4 6e;UUf!d  
j|? bva\  
template < typename T > \sRRLDj%  
  struct result_1 <F=j6U7   
  { b0KorUr  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^k-H$]  
} ; yyA/x,  
5h20\b?=$  
template < typename T1, typename T2 > ff:&MsA|,  
  struct result_2 8{d`N|k  
  { T-5T`awf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >StvP=our  
} ; 9Pem~<  
q_oYI3  
template < typename T1, typename T2 > JBWiTUk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w=^*)jZ8  
  { VVe>}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F;~ #\ X  
} k)4|%  
9r8{9h:  
template < typename T > }xdI{E1 q)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X=.+XP]  
  { n*O/ X  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7q67_u? @  
} t*D[Q$v  
&.4lhfI+(Q  
} ; (bT\HW%m  
L>@6lhD)x  
3\'.1p  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug h hd n9n  
好啦,现在才真正完美了。 |Ec$%  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3]c<7vdl  
~F' $p  
template < typename Right > \!YPht  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nFB;!r  
  { -D(Ubk Pw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !w/~dy  
} 2{#quXN9  
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。 6DR8(j)=[%  
!'[sV^ ds  
wCI.jGSBW  
hU4~`g p  
' bT9AV%  
十. bind 8KAyif@1::  
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。 gK%&VzG4  
先来分析一下一段例子 S$$:G$j  
Cu|n?Uk  
:))AZ7_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3PJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _5X}&>>lhF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^qk$W? pX  
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。 \T[*|"RFZ  
我们来写个简单的。 chiQ+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ar):D#D  
对于函数对象类的版本: }& 1_gn15  
zBoU;d%p>  
template < typename Func > }~ +  
struct functor_trait JT:9"lmJz,  
  { Az)P&*2:'`  
typedef typename Func::result_type result_type; ;N/c5+  
} ; wvc?2~`  
对于无参数函数的版本: r^\^*FD |  
Q5jP`<zWU  
template < typename Ret > Z]Qm64^I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Y@r#:BH )  
  { o 86}NqK  
typedef Ret result_type; eFeeloH?e*  
} ; `i.f4]r  
对于单参数函数的版本: Gpgi@ Uf  
gB0)ec 0  
template < typename Ret, typename V1 > :#gz)r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > OOv"h\,  
  { \]r{73C  
typedef Ret result_type; |MBnRR  
} ; (Hn,}(3S  
对于双参数函数的版本: h{h=',o1  
60p1.;' /a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v h%\ " h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Z4(2&t^  
  { P, Vq/Tt  
typedef Ret result_type; j$L<9(DoR  
} ; xw=B4u'z  
等等。。。 A2+t`[ w  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d?S<h`{x   
7C 4Njei"  
template < typename Func > Np=*B_ @8  
struct func_return U5"F1CaW~  
  { @lmke>  
template < typename T > nTHP~]  
  struct result_1 )*_YeT&w.  
  { ]-AT(L >  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Vl'=92t  
} ; tRXM8't   
> PYe"  
template < typename T1, typename T2 > v:vA=R2  
  struct result_2 :}GxJT4  
  { sF|$oyDE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  Cn_Mz#Z  
} ; oS`F Yy  
} ; D{8V^%{  
[UI bO@e  
$GPA6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 j&&^PH9ZY  
ct]5\g?U'  
template < typename Func, typename aPicker > Y]n^(V  
class binder_1 =* (d+[_  
  { xQD#; 7  
Func fn; G's/Q-'[\  
aPicker pk; `n%~#TJ  
public : ~M\s!!t3  
Ti'O 2k  
template < typename T > &R8zuD`#  
  struct result_1 OE[/sv  
  { zO+nEsf^O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z os~1N]3  
} ; B;-oa;m:E=  
'<Vvv^Er  
template < typename T1, typename T2 > 6 =kd4'yV  
  struct result_2 ]c5Shj5|p  
  {  t]vz+VQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L8$7^muad  
} ; sVC5<?OW!p  
6#K_Rg>.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f{)*"  
!BY=HFT  
template < typename T > bX9}G#+U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S\ li<xl  
  { +}1]8:>cq  
  return fn(pk(t)); &/ zs Ix+  
} L3W ^ip4  
template < typename T1, typename T2 > AI)9E=D%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dE^'URBiA  
  { epwXv|aSZ  
  return fn(pk(t1, t2)); b"zq3$6*  
} 9S<W~# zz  
} ; D!-zQ`^  
 <Nw?9P  
fkI<RgM  
一目了然不是么? Zkz:h7GUG-  
最后实现bind @&~BGh  
mDq0 1fU4  
tL3(( W"  
template < typename Func, typename aPicker > :*8@Mj Z4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xL!05du  
  { jt]+(sx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Te.hXCFD  
} SZ0Zi\W  
5I<?HsK@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F>}).qx  
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。 zJV4)  
~<$8i}7  
十一. phoenix G)putk@   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r&H>JCRZ<=  
^]v}AEcmW  
for_each(v.begin(), v.end(), %] Bb;0G  
( i|=XW6J%  
do_ cvC;QRx  
[ 2.x3^/  
  cout << _1 <<   " , " :l 7\7IT  
] `  ^6}Dn  
.while_( -- _1), p]>bN  
cout << var( " \n " ) d82IEhZ#  
) nyDqR#t  
); Ii K&v<(]  
s$]I@;_  
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: =B/^c>w2  
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 ngNg1zV/q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \/,SH?>4x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %bv<OMD  
OrH&dY  
#{]=>n)j  
template < typename Cond, typename Actor > Vxw?"mhP  
class do_while *Lufz-[1  
  { `t8e2?GH  
Cond cd; yRy9*r=  
Actor act; GRs;-Jt  
public : /bw-*  
template < typename T > S-L6KA{  
  struct result_1 ).&$pXj  
  { ZHB'^#b  
  typedef int result_type; * T~sR'K+|  
} ; 'N}Wo}1r  
hMDyE.X-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vWgh?h/ot  
) ejvT-  
template < typename T > g_}@/5?y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `&+ L/  
  { U?}Maf  
  do +wio:==  
    { ?Z.YJXoKZ  
  act(t); JlH|=nIaj6  
  } } K Ou  
  while (cd(t)); WTd}) s  
  return   0 ; `|v#x@s  
} N[mOJa:  
} ; PzF)Vg  
w%$n)7<*  
Le}q>>o;q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). wbpxJtJB  
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。 x^;n fqn|  
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。 c1z5t]d   
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。 N1SRnJu<f  
下面就是产生这个functor的类: / )EB~|4']  
gF:wdcO  
|UBJu `%  
template < typename Actor > ROfmAc  
class do_while_actor .Kv@p jOr  
  { O}%=c\Pb  
Actor act; [F>zM  
public : bb<Vh2b>R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T<ua0;7  
;Joo!CXHO  
template < typename Cond > .K0BK)axO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z uE 0'9  
} ; 2ru6 bIb;  
Ex Qld  
c.XLEjV|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @e slF  
最后,是那个do_ I4)vJ0  
Obd!  
`W/6xm(X5;  
class do_while_invoker wgufk {:  
  { _%>.t  
public : R@EFG%|`_  
template < typename Actor > Vt&I[osC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *r_.o;6  
  { Comu c  
  return do_while_actor < Actor > (act); i<T`]g  
} eFx*lYjA  
} do_; FJD*A`a  
,CdI.kV>o2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zZy>XHR H  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 M\]E;C'"U  
最后来说说怎么处理break和continue DnTM#i:  
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。 [C&c;YNp  
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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