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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &b}g.)RI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 EwA*  
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, jy?*`q1]  
'wG1un;t  
wlaPE8Gc  
"QxULiw  
  class filler \y]K]iv  
  { n$r`s`}  
public : #S'uqP!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Br 7q.  
} ; 4n7Kz_!SVf  
._^ne=Lx  
L-C^7[48=  
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: 9Ffam#  
s(3HZ>qx;  
H@?} !@  
'ET];iZ2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _#6Q f  
h\w;SDwOk  
F}ATY!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )`f-qTe  
~ILv*v@m  
&{a!)I>  
6AG]7d<  
二. 战前分析 UGy3 B)  
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。 to</  
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 3?]81v/  
h%ys::\zF  
Y6VJr+Ap(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A#T"4'#?<  
  /* --------------------------------------------- */ M-Efe_VRQc  
vector < int *> vp( 10 ); L%is"NZh  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >RkaFcq  
/* --------------------------------------------- */ 8X"4RyNSn  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pF-_yyQ  
/* --------------------------------------------- */ rSJ!vQo Cb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); t:fz%IOe  
  /* --------------------------------------------- */ fJc(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u@#%SX  
/* --------------------------------------------- */ f(D'qV T{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); uH%b rbrU  
RBn/7  
h]ae^M  
L,y q=%h|  
看了之后,我们可以思考一些问题: (4/"uj5  
1._1, _2是什么? $Z#~wsw  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *u"%hXR  
2._1 = 1是在做什么? K6p\ >J  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 nsU7cLf"^V  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m[v0mXE  
F{E@snc  
W6NhJ#M7  
三. 动工 f^B8!EY#:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &|GH@^)@  
M=pQx$%a  
uhfK\.3  
bXF8V  
template < typename T > c-XO}\?  
class assignment >jhcSvM6  
  { E4892B:`  
T value; ?96r7C|  
public : xOj#%;  
assignment( const T & v) : value(v) {} `mz}D76~#  
template < typename T2 > C?gqX0[ q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } HJ 7A/XW  
} ; rCDt9o>  
]?@ [Ny=0  
sT2`y$ '  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =f!A o:Uc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment RxYENG]/6  
}'eef"DJ9  
a~0 ~Y y  
FXJ0 G>F  
  class holder %u66H2  
  { uD=Kar  
public : E b[;nk?  
template < typename T > t;w<n"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <PDCM8  
  { !?JZ^/u  
  return assignment < T > (t); |> STb\  
} 94#,dA,M  
} ; ~F'6k&A^q  
m_/U  t  
,FzkGB#  
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: JT0j2_*Rr  
XYWyxx5`  
  static holder _1; %eDSo9Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  YFm%W@  
V_J0I*Qa4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _F6<ba}o3  
而不用手动写一个函数对象。 1!MJ+?Jl  
D=z~]a31!  
-\f7qRW^U  
k+ t(u]  
四. 问题分析 OXrm!'  
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。 iRsB|7v[,  
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。 !VWA4 e!+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I~n4}}9M  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .J O3#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7@<.~*Bl6  
EO)JMV?6  
五. 问题1:一致性 (1D1;J4g  
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?| pV ^+X}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZMgsuzg  
hO8xH +;  
struct holder 1<_][u@  
  { 1(BLdP3&  
  // /io06)-/n  
  template < typename T >  N~$>| gn  
T &   operator ()( const T & r) const Y`j$7!j  
  { L'{W|Xb+  
  return (T & )r; Qpmq@iL  
} 0o>C, `  
} ; .S 54:vs  
]?VVwft  
这样的话assignment也必须相应改动: ~#)hqU'  
rah"\f2  
template < typename Left, typename Right > .?6p~  
class assignment #b[bgxm  
  { ,.9lz  
Left l; n o<$=(11i  
Right r; rq3f/_#L!O  
public : r=n{3o+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1 7 KQ  
template < typename T2 > 7o+L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h<%$?h+}  
} ; 5]Rbzg2t  
bp9RF d{  
同时,holder的operator=也需要改动: y`n?f|nf  
 6a,8t  
template < typename T > n%F _ 3`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :%sBY0 yF  
  { h}SZ+G/L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %evb.h)  
} aNu.4c/5  
\09A"fs{  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 fVn4=d6X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 06Wqfzceb  
7e+C5W*9b  
return l(rhs) = r; 0}<blU  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Yt#; +*d5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: aDRcVA$*  
x[{\Aw>$.  
template < typename Tp > : b`N(]  
class constant_t &q<k0_5Q  
  { Nksm&{=6S  
  const Tp t; -b^dK)wR~  
public : >} 2C,8N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} e}?Q&Lci  
template < typename T > bfA>kn0C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Qg/FFn^Kg*  
  { (y]Z*p:EW  
  return t; L@H^?1*L?  
} U_IGL  
} ; o.!o4&W H  
;iiCay37F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h_4*?w  
下面就可以修改holder的operator=了 ir}z^+  
 _ VuWo  
template < typename T > ExtC\(X;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const P0}B&B/a:  
  { .hx(9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); E \/[hT  
} #[jS&rr(  
rB".!b  
同时也要修改assignment的operator() 1+*sEIC"  
i+O7,"(@  
template < typename T2 >  'l5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &6 s&nx  
现在代码看起来就很一致了。 )$S=iL8(  
-6DRX  
六. 问题2:链式操作 `$> Y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cS%dTrfo  
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。 tsg`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。 J*rYw5QB  
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。 .4v?/t1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RWR{jM]V  
qj~=qV0p  
template < typename T > OS#aYER~/  
struct result_1 >G|RVB  
  { F6sQeU  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y\_+,G0  
} ; Sa<(F[p`  
=.8n K y  
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: gra6&&^"  
bX2BEa8<"  
template < typename T > `D%i`"~Lf&  
struct   ref @Pcgm"H<  
  { m"~ddqSMT  
typedef T & reference; +TqrvI.  
} ; nV8'QDQ:Al  
template < typename T > D'!JV1Q  
struct   ref < T &> z"mVE T  
  { s\mA3t  
typedef T & reference; 8:& ! F`o  
} ; < +*  
=,zB|sjn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: PMTrG78p*  
Kfb(wW  
template < typename T > [j/|)cj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7_oUuNw  
  { wuXQa wo  
  return l(t) = r(t); s]99'Q",  
} .9x* YS  
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。 lU!_V%n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `_cv& "K9f  
^|Z'}p|&  
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 a&JY x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3}\z&|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /g>-s&w  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 y%vAEQ2j=  
最后的布局是: q`p0ul,n  
                Add )] q Qgc&  
              /   \ @@*x/"GJG  
            Divide   5 `WH$rx!  
            /   \ n`Z}tQ%)o  
          _1     3 (!fx5&F  
似乎一切都解决了?不。 >g !Z|ju  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 b/[X8w'VP  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 'sZGLgT;m  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: z&H.fsL  
By6O@ .\V  
template < typename Right > .iR<5.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const MuWZf2C  
Right & rt) const cz IEkm  
  { wA$?e}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7HW:;2dL  
} yL asoh  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <|k :%  
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。 .b_ppieNY  
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。 y2+f)Xp_.C  
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。 OD7A(28  
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。 C _he=SV  
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? =SmU ;t>t/  
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: S}rEQGGR{  
ahg P"Qz  
template < class Action > 1y:fH4V  
class picker : public Action Fq~Zr;A  
  { M 0}r)@  
public : dCM &Yf}K  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]R\L~Kr  
  // all the operator overloaded 95IP_1}?  
} ; k(RKAFjY  
K@e2%hk9x  
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。 HYO/]\al  
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: .X3n9]  
[nHN@ p|  
template < typename Right > v\bWQs1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const axmq/8X  
  { 7Ku&Q<mi  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1v:Ql\^cT  
} 4I&(>9 @z<  
YSxr(\~j   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > j.6!T'$|  
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。 c[2ikI,n[  
G HQ~{  
template < typename T >   struct picker_maker %?n=I n(F  
  { %|+aI?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _YlyS )#@  
} ; K?,? .!ev  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EG^ rh;  
  { '2Zs15)V  
typedef picker < T > result; nW]CA~  
} ; 8Ys)qx>7'  
AVLY|79#  
下面总的结构就有了: >|RoLV  
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。 MzB.Vvsy%9  
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。 $W}:,]hoj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6I(Y<LZ5  
至此链式操作完美实现。 KW'nW  
>!Y#2]@}o  
`vzMuL;  
七. 问题3 x(sKkm`Q  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 00IW9B-  
>a*dI_XE  
template < typename T1, typename T2 > M*n94L=Sg&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oMAUR "  
  { 6@lZVM)E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); VTR4uT-  
} z l`m1k-X  
;yqHt!N  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: sK W~+ ]  
{9;-5@b  
template < typename T1, typename T2 > tkm@&e=e%  
struct result_2 E3p$^['vx  
  { WYRC_U7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eK(k;$4\^Y  
} ; c]1AM)xo  
l #C<bDw  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 1F>8#+B/W  
这个差事就留给了holder自己。 jQ7;-9/~N  
    6K7lQ!#}Q  
h3E}Sa(MQ:  
template < int Order > lGK7XAx,  
class holder;  7Oe$Ou  
template <> z7BFkZ6+  
class holder < 1 > SN")u  
  { ^& *;]S`  
public : \c{sG\ >  
template < typename T > oH4zW5  
  struct result_1 /+B6oE>8  
  { MV3K'<Y  
  typedef T & result; kz}Bc F  
} ; ~G8l1dD  
template < typename T1, typename T2 > s+_8U}R  
  struct result_2 J*K=tA  
  { -]}#Z:&  
  typedef T1 & result; lmUCrs37  
} ; XySkm2y  
template < typename T > f'"PQr^9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #X``^  
  { ;2`t0#J$]  
  return (T & )r; 1Hhr6T^)  
} 6yUThv.G#  
template < typename T1, typename T2 > 4VvE(f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y5ei:r|^  
  { cGo_qR/B(>  
  return (T1 & )r1; hFtjw6  
} n|T$3j)  
} ; n>B ,O  
?Qd`Vlp7  
template <> d14@G4#Bd  
class holder < 2 > !S7?:MJ?p\  
  { Z$c&Y>@)  
public : /g%RIzgW  
template < typename T > _7u&.l<;  
  struct result_1 E}%Pwr  
  { 5cM%PYU4:v  
  typedef T & result; ^vVAuO  
} ; SJc*Rl>  
template < typename T1, typename T2 > 3NZK$d=4  
  struct result_2 %*<Wf4P"  
  { CU c,  
  typedef T2 & result; RWu< dY#ym  
} ; $L|+Z>x  
template < typename T > .L^j:2(L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N`,,sw  
  { w(S&X"~  
  return (T & )r; `'r~3kP*NT  
} 1x/R  
template < typename T1, typename T2 > p]~PyzG!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Hsov0  
  { (6H 7?nv  
  return (T2 & )r2; =],c$)  
} Z s| *+[  
} ; ]C+P J:CC  
kuLur)^  
  h)W#  
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> >。 o[JZ>nm  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: O 1X)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *j<#5=l  
U+ Yu_=o{  
return l(i, j) = r(i, j); X-bM`7'H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bs% RWwn  
FB,rQ9D  
  return ( int & )i; s/>0gu]A8  
  return ( int & )j; ./DlHS;  
最后执行i = j; 6W]C`  
可见,参数被正确的选择了。 ??#EG{{  
zmuR n4Nv  
K'Wv$[~Dc  
Z3Ww@&bU  
.!2 u#A  
八. 中期总结 R vU'8Y?>w  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: DBu8}2R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (?7}\B\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  -y_q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6r%i=z  
3*7klu  
c":2<:D&  
.W;cz8te  
`x#}co  
kDR5kDiS  
九. 简化 y fuH  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 it>l?h7I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H8@z/  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: *U\`HUW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7FaF]G  
  +-*/&|^等 r>KmrU4Q  
2. 返回引用。  C !v%6[  
  =,各种复合赋值等 BGH'&t_5  
3. 返回固定类型。 KG(l=? N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d}?KPJ{  
4. 原样返回。 U? U3?Y-k`  
  operator, X g7xy>{]  
5. 返回解引用的类型。 <?;KF2A({  
  operator*(单目) PRyzvc~  
6. 返回地址。 VggSDb  
  operator&(单目) J5f}-W@  
7. 下表访问返回类型。 KxhWZ3  
  operator[] vkYiO]y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 cV`NQt<W  
  operator<<和operator>> v$;URF%^  
a 7b1c!  
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。 U: <  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J*%IvRg  
|Z o36@s  
template < typename Left > &`]T# ">  
struct value_return RA+M.  
  { X}QcXc.d  
template < typename T > [oXr6M:  
  struct result_1 dgByl-8Q  
  { 8{&.[S C7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %l%2 hvGZ  
} ; ?d3<GhzlR3  
w&hCt c  
template < typename T1, typename T2 > [%Z{Mp'g  
  struct result_2 ?aB%h |VA  
  { }KftV nD?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &[PA?#I`  
} ; E3CwA8)k  
} ; KNF{NFk  
)C0I y.N-  
uXA}" f2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait S]e;p\8$Z  
{8;}y[R  
下面我们来剥离functor中的operator() B1Z;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -" r4  
GbkDs-  
return l(t) op r(t) Vhn Ir#L+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qckRX+P`  
return op l(t) (II#9 n)  
return op l(t1, t2) Z;dR :|%)  
return l(t) op 0d 0ga^O  
return l(t1, t2) op k $# ,^)T  
return l(t)[r(t)] uE%2kB*]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @aB7dtM  
"{bc2# F  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !b$~Sm)  
单目: return f(l(t), r(t)); ),%@X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mSEX?so=[  
双目: return f(l(t)); LS-_GslE7\  
return f(l(t1, t2)); F+D e"^As  
下面就是f的实现,以operator/为例 e!k4Ij-]  
M,r8 No  
struct meta_divide u@Z6)r'  
  { G]Im.x3O-  
template < typename T1, typename T2 > vZqW,GDfXo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cwHbm%  
  { :pvVm>  
  return t1 / t2; ]% G#x  
} [KW)z#`*  
} ; e?GzvM'2  
^>fr+3a"P  
这个工作可以让宏来做: x%dVD  
eQfXUpk3@I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T&<ee|t@{  
template < typename T1, typename T2 > \ y"_rDj`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -_Z  
以后可以直接用 TTo?BVBK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) O /&Qzt  
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 #!(2@N8  
(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。。。) I;{Ua *  
W6u(+P]("  
9T2y2d!X  
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 x|Ms2.!  
xHkxrXqeI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4dI`  
class unary_op : public Rettype b>} )G7b}  
  { i\K88B&24  
    Left l; cA90FqUH  
public : Yqt~h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Yic4|N?u  
Gy'/)}}Z  
template < typename T > =ATQ2\T$m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =6qSo @  
      { K@"B^f0mU  
      return FuncType::execute(l(t)); >G vd?r  
    } kWC xc0  
#zb67mg~  
    template < typename T1, typename T2 > M2qor.d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P;IM -]  
      { l5enlYH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k/Q8:qA  
    } 1_@vxi~aW_  
} ; [|C  
z gxMDLH  
MiMDEe%f%  
同样还可以申明一个binary_op Ud#xgs'  
1b2xWzpG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _akpW  
class binary_op : public Rettype m9ky?A,  
  { i`w&{WTRQ  
    Left l; _|COnm  
Right r; HeHo?<>|d  
public : v#5hK<9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8'Q&FW3"  
ji5Nq+S2  
template < typename T > $A98h -*x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k+eeVy  
      { 1<0Z@D~F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zpcO7AY~  
    } @|d`n\%x  
IL%P\Zs  
    template < typename T1, typename T2 > 7v`~;}5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4y,pzQ8a  
      { U@}P]'`'f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `mS0]/AV/  
    } K[q-[q#yc  
} ; PD^Cj?wm  
VF~kjH2>  
8`|Z9umW*  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 %(r.`I$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h9&0"LHr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A%EGu4  
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。 ;a(7%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A aM~B`B  
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。。。 `pd+as  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J c:j7}OOV  
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) jZ<f-Ff0  
下面是修改过的unary_op bZgFea_>i  
.ITTYQHv)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fQ f5%  
class unary_op 2KNs,4X@  
  { Et;Ubj"+  
Left l; j__l'?s  
  lQVK~8t3  
public : 75c\.=G9q<  
h- %RSei5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X $SXDb~G  
[qxDCuxq  
template < typename T > y# IUDnRJ  
  struct result_1 CmtDfE  
  { [tJp^?6*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M"ZeK4qh  
} ; u/` t+-A  
8@KGc )k  
template < typename T1, typename T2 > T ?{F7  
  struct result_2 i >BQRbU  
  { p '=XW#2 >  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R1Q~UX]d=  
} ; or[!C %  
2'}/aL|G  
template < typename T1, typename T2 > w2V:g$~,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /)V8X#,  
  { lh;;%@1DM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); JiX-t\V~  
} q=26($  
U)_x(B3d/  
template < typename T > 3Zm;:v4y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 88zK)k{  
  { E>YE3-]  
  return OpClass::execute(lt(t)); rKr\Qy+q  
} O?Qi  
B1J2m^  
} ; mHc5NkvQC  
_Hv@bIL'  
'c$)}R I7  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Az6tu <  
好啦,现在才真正完美了。 ohPDknHp  
现在在picker里面就可以这么添加了: bO }9/Ay  
rG'W#!^*  
template < typename Right > q]gF[&QZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  *,e `.  
  { eY(JU5{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v@qVT'qlU  
} K^c%$n:}+  
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。 P A$jR fQ  
kp,$ NfD  
b25C[C5C  
ynZfO2kf  
2Gn26L 5  
十. bind @5cY5e*i{  
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。 fh9w5hT={  
先来分析一下一段例子 ;sY n=r  
4R9y~~+  
+<sv/gEt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Vd A!tL  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 CD)JCv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {br6*  
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。 y2>AbrJ  
我们来写个简单的。 le~p2l#e   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 17!<8vIV$C  
对于函数对象类的版本: ")3$. '5Dg  
l  !JTM  
template < typename Func > ;Lk07+3G  
struct functor_trait ~lr,}K,  
  { n fMU4(:  
typedef typename Func::result_type result_type; mfr7w+DK  
} ; ,xy$h }g  
对于无参数函数的版本: .\"8H1I\T  
?PU7xO;_  
template < typename Ret > .-cx9&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D8)6yPwE  
  { R-1C#R[  
typedef Ret result_type; Gg5+Ap D  
} ; > |(L3UA9  
对于单参数函数的版本: 'E4}++\  
Eu$hC]w  
template < typename Ret, typename V1 > q4Y7 HE|ym  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > bA/'IF+  
  { Z4D[nPm$  
typedef Ret result_type; X=%e'P*X  
} ; t+A9nvj)  
对于双参数函数的版本: B[;aNyd<  
6rN.)dL.#N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [(Ihue  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H ~lvUHN  
  { ZO]P9b  
typedef Ret result_type; a}'dIDj  
} ; d, 0Klew  
等等。。。 _''9-t;n,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k6(0:/C  
l6pvQ|  
template < typename Func > v`r*Yok;`  
struct func_return |L(h+/>aWX  
  { 4 Xe8j55  
template < typename T > iB5'mb*  
  struct result_1 %ZGG6Xgw  
  { C\}M_MD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f^G-ba  
} ; \ 9#X]H  
gh.+}8="  
template < typename T1, typename T2 > [s~6,wz  
  struct result_2 x+,:k=JMT  
  { TECp!`)j"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E>bpq ^;r  
} ; 'oF('uR  
} ; *)s^+F 0  
]+T$ D  
QQ./!   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 F?b"Rv  
Zo}vV2  
template < typename Func, typename aPicker > \-r"%@OkW  
class binder_1 R#HX}[Hb  
  { B9S@G{`  
Func fn; =&WH9IKz  
aPicker pk; -b=A j8h  
public : G@scz!Nt  
FM<`\ d'  
template < typename T > ?{wD%58^oG  
  struct result_1 ?vmoRX  
  { ;1q|SmF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; YZ6" s-  
} ; 5>aK4: S/  
deCi\n  
template < typename T1, typename T2 > \hg%J/  
  struct result_2 zB'_YwW  
  { Koc5~qUY]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Dfy=$:Q  
} ; jt3=<&*Bm  
_3q}K  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Zhc99L&K  
K<M WiB&  
template < typename T > =LKf.@]#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [I}xR(a@n  
  { I !O5+Er  
  return fn(pk(t)); !HKW_m^3J  
} UvuA N:'  
template < typename T1, typename T2 > X u2+TK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OtoG,~?  
  { 'ji|'x T  
  return fn(pk(t1, t2)); iKG,"  
} )&qr2Cm*  
} ; e//jd&G  
)a<MW66  
{TaYkuWS  
一目了然不是么? F[>Y8e<[  
最后实现bind nBwDq^  
f(T`(pX0V  
eQ<Vky^SJ  
template < typename Func, typename aPicker > %<<JWoB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z&CBjlh  
  { VXl|AA<OG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t\f[->f  
} v[O?7Np  
5),&{k!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m |Sf'5fK  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 EF'8-*  
Y)DF.ca(  
十一. phoenix 0KA@ ]!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #dQFs]:F  
1,+swFSN  
for_each(v.begin(), v.end(), f9vitFkb+  
( Ugme>60`'k  
do_ }4kQu#0o")  
[ (W?t'J^#  
  cout << _1 <<   " , " Z:YgG.z"  
] `@{(ijg.  
.while_( -- _1), 0/uy'JvWru  
cout << var( " \n " ) /q) H0b  
) "G@(Cb*+T  
); "iUh.c=0F,  
oj@=Cq':-  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: A0bR.*3  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor S84S/y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0{-?Wy  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #X2wy$GTG  
IUz`\BO4  
Y~@(  
template < typename Cond, typename Actor > mSGpxZ,IE  
class do_while k t+h\^g  
  { yJMo/!DZ  
Cond cd; GU]kgwSf i  
Actor act; <,Mf[R2N>  
public : L.8`5<ITw  
template < typename T > uw(Ml=  
  struct result_1 Gh 352  
  { 3gtKD9RL:  
  typedef int result_type; "^wIixOH5  
} ; ;7*T6~tv  
yw{r:fy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t :~,7  
l[C_vUg  
template < typename T > TSVlZy~Xo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gH*(1*  
  { V=8npz   
  do J[c`Qq:&e  
    { rU|?3x  
  act(t); G!lF5;Ad`  
  } -Ua&/Yd/}  
  while (cd(t)); t:b}Mo0  
  return   0 ; @WiTh'w0  
} t<"%m)J  
} ; &"7+k5O  
fNBI!=  
{7%(m|(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). wCu!dxT|,  
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。 rPt   
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。 PsOq-  
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。 }z qo<o  
下面就是产生这个functor的类: 4BeHj~~  
k{U[ U1j  
N%%trlDXD  
template < typename Actor > Lcf?VV}  
class do_while_actor U2CC#,b!(  
  { 5&xbGEP$  
Actor act; ZD4aT1|Q7  
public : x+b.9f4xJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~y"OyOi&  
'S*]JZ1  
template < typename Cond > lgZ9*@d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *X^ C+F  
} ; wN^^_  
Ao#bREm  
{ SDnVV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C_yNSD  
最后,是那个do_ HE>V\+ AL  
|9X2AS Qu  
`?SC.KT  
class do_while_invoker tH#t8Tq5x  
  { HMDuP2Y  
public : ^# 4e_&4  
template < typename Actor > uc}F|O   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #g'j0N  
  { ]c bXI  
  return do_while_actor < Actor > (act); R7O<>kt  
} ^E.mG>  
} do_; e X6o 7a  
Q<KF<K'0hg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GMB3`&qh  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sL ;;'S&  
最后来说说怎么处理break和continue <[u(il  
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。 GVfRy@7n  
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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