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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda QAJ>93  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VC+\RB#:-  
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, 1Jd:%+T  
aH$~':[93  
9e=*jRs]l^  
g&bO8vR=  
  class filler L9kP8&&KK  
  { z]WT>4  
public : +|?c_vD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} oD8-I^  
} ; j>T''T f  
"L)pH@)  
#SXXYh-e  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: bk?\=4B:E  
Qh[t##I/  
3edAI&a5  
Xm4wuX"e=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6:!fyia  
d;^?6V  
CL*%06QyE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JU@$(  
w-"&;klV  
;H=6u  
4_Jdh48-d  
二. 战前分析 OS 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。 Jc)1}  
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 <H)@vW]_  
J$Q-1fjj  
Dpd$&Wr0Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YZ>cE#  
  /* --------------------------------------------- */ 7" [;M  
vector < int *> vp( 10 ); n`,Q:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ae#6=]V+^  
/* --------------------------------------------- */ hF~B&^dd.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (Gn[T1p?  
/* --------------------------------------------- */ ,fw[J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); xD=D *W  
  /* --------------------------------------------- */ h[]N=X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B`F82_O  
/* --------------------------------------------- */ MUrY>FYgx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >DRs(~|V#  
RtL<hD  
&J b.OCf  
+ LwoBn>6  
看了之后,我们可以思考一些问题: Cf7\>U->  
1._1, _2是什么? bwJi[xF  
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。  ~^S-  
2._1 = 1是在做什么? 4L e5Ms/  
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。 76b7-Nj"  
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。 FQFENq''B  
v~\45eEA  
{yHfE,  
三. 动工 :RsPGj6   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fhmr*E'J  
?C:fP`j:  
uKy*N*}  
;ZJ,l)BNO  
template < typename T > X6,9D[Nw  
class assignment [,^dM:E/  
  { q4i8Sp>  
T value; -y?Z}5-rs  
public : yU"G|Ex  
assignment( const T & v) : value(v) {} <o+ 7U  
template < typename T2 > noA\5&hqW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Nr9[Vz?$P  
} ; iyYY)roB  
Wp}9%Mq~Jy  
xbC8Amo;8"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^P/D8cXa4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7omGg~!k(  
$ud>Z;X=P  
0:'jU  
Q!X_&ao )O  
  class holder RYl3txw  
  { uV_)JZ W,L  
public : q7&yb.<KD.  
template < typename T > -]\E}Ti  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lE)rRG+JLW  
  { eCIRt/ uA  
  return assignment < T > (t); i?>> 9f@F  
} s2?,'es  
} ; \'+{X(]  
9c{%m4  
hlFU"u_  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: &]6K]sWJK{  
#A/J^Ko  
  static holder _1; pq?[wp"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^lai!uZVa  
on;sq8;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U.Chf9a -  
而不用手动写一个函数对象。 1mn$Rh&dO  
#/t>}lc  
9U9c"'g  
9Ir~X|}\iL  
四. 问题分析 4zqE?$HM'  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 |369@un6  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]2\2/~l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #4_O;]{'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 EkStb#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 M-Z6TL  
)fd-IYi-3  
五. 问题1:一致性 ?Y0$X>nm  
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?| H"FflmUO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 '5xuT _  
ccN&h  
struct holder E8iadf49  
  { S?nNZW\6[  
  // /[|}rqX(  
  template < typename T > Ag>>B9  
T &   operator ()( const T & r) const ;%rs{XO9  
  { or!D  
  return (T & )r; /R(U>pZ  
} U)`3[fo  
} ; R5NRCI  
yToT7 X7F7  
这样的话assignment也必须相应改动: RRI>bh]  
}uvKE|umj  
template < typename Left, typename Right > n^JUZ8  
class assignment b#Fk>j  
  { (Y'UvZlM%P  
Left l; )-Mn"1ia  
Right r; z6FbM^;;  
public : '#McY'.D T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f $.\o  
template < typename T2 > 0i`v:Lq%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;Z!~A"~$>  
} ; L_ Xn,  
*C3uMiz  
同时,holder的operator=也需要改动: h=v[i!U-eY  
w>z8c3Dq}  
template < typename T > ,<Grd5em.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (:&&;]sI  
  { K'iS#i7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >tmnj/=&   
} H#kAm!H  
j#LV7@H.e?  
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。 7E!";HT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 EaM"=g  
SmT+L,:D  
return l(rhs) = r; vu_>U({. T  
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。 }{#;;5KrB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xP{HjONu  
i_[ HcgT-  
template < typename Tp > (1kn):  
class constant_t z^ aCQ3E  
  { .^[fG59  
  const Tp t; {dy` %It  
public : PSP1>-7)w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z`86-Ov  
template < typename T > bK_0NrXP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R\9>2*w  
  { */%$6s~  
  return t; V!pq,!C$v  
} nR,Qm=;  
} ; m6bWmGn GC  
RlI W&y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4cXAT9  
下面就可以修改holder的operator=了 _SMT.lG  
Ht`<XbQ>  
template < typename T > L?3VyBE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c*S#UD+  
  { } D/+<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Qag|nLoT  
} Ek"YM[  
u4Y6B ]Q  
同时也要修改assignment的operator() $:%*gY4~76  
pX>ua5Z  
template < typename T2 > a^RZsR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `7u\   
现在代码看起来就很一致了。 SBCL1aM  
i;[h 9=\/  
六. 问题2:链式操作 cOzg/~\1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +l2e[P+qA  
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。 96.IuwL*.s  
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。 HO 266M  
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。 G*)s%2c>h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3q'K5} _  
&GXtdO>;Zv  
template < typename T > c+szU}(f6(  
struct result_1 tpv?`(DDU  
  { r:fwrC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H/cs_i  
} ; ?~F]@2)5w  
xT{TVHdU  
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?KGb{  
Z 7`5x  
template < typename T > I?f"<5[0  
struct   ref Eem 2qKj  
  { NJ >I%u*  
typedef T & reference; =^Bq WC2~  
} ; mcvDxjk,h  
template < typename T > am]3 "V>  
struct   ref < T &> zXj>K3M  
  { \ua9thOG  
typedef T & reference; X32RZ9y  
} ; 5/Ydv RB67  
* zd.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~ wfoK7T}  
?+3R^%`V  
template < typename T > $`^H:Djr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^it4z gx@  
  { dz8-):  
  return l(t) = r(t); x*:n4FZ7b  
} q A.+U:I8  
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。 5fU!'ajaN7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g<M0|eX@~  
w#W5}i&x  
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 4; ?1Kb#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S*;#'j)4+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 O:2 #_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ozVpfs  
最后的布局是: #1MKEfv(~  
                Add OdO{xG G@  
              /   \ $Xf~# uH  
            Divide   5 O ,l\e 3;  
            /   \ 3)dP7rmZ  
          _1     3 @v"T~6M  
似乎一切都解决了?不。 $H4=QVj6  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 X z8$Xz,O  
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。 L%f-L.9`u  
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: "pYe-_"@  
GX7VlI[  
template < typename Right > AD(xaQ&T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *8/VSs  
Right & rt) const =+`D  
  { )#C_mB$-#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~M*7N@D  
} dZF8 R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {d8^@UL  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 X+@s]  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 8`a,D5U:  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 )ukF3;Gt  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 t`uc3ta"9  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? <8$Md4r  
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: Kf|0*c  
5H~@^!7t  
template < class Action > )4PB<[u  
class picker : public Action _<XgC\4O|  
  { "8FSA`>=  
public : @#A!w;bz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L+7*NaPY*  
  // all the operator overloaded D_Guc8*  
} ; kw3 +>{\  
(p^S~Ax  
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。 - gB{:UYi3  
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: ;>5,  
HXyFj  
template < typename Right > J, r Xx:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !h?=Wv ==]  
  { (,shiK[5f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); whw{dfE  
} Zct!/u9 Q  
NfOp=X?Y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ghX:"vV{n  
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。 @bE~@4mOu  
?H<~ac2e  
template < typename T >   struct picker_maker 2!BsEvB(  
  { =88t*dH(,"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .ByU  
} ; w?*j dwh,'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9?$RO[vo  
  { ;|;iCaD a+  
typedef picker < T > result; 4? v,wq  
} ; fwy"w  
*CzCUu:%t  
下面总的结构就有了: U[bgu#P;  
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。 g [AA,@p+  
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。 * O5:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W\%q} q2?  
至此链式操作完美实现。 w1c w1xX*  
M.S s: ttj  
>J>>\Y(p  
七. 问题3 loBtd%wY  
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。 e+l\\9v  
dGU8+)2cn  
template < typename T1, typename T2 > Qne0kB5m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H@Q`  
  { h mds(lv7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z|Ap\[GS  
} 7pP+5&*  
f0u56I9  
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: K I`11lJW~  
zWb -pF|  
template < typename T1, typename T2 > UP]1(S?  
struct result_2 `[OXVs,7"  
  { i+1Qf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E0<)oQ0Xa>  
} ; 'bC]M3P  
l=xt;c!  
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? -,|ha>r  
这个差事就留给了holder自己。 %<AS?Ry  
    d@Q][7  
JN|VPvjE   
template < int Order > SOs,)  
class holder; 4#7Umj  
template <> ZtR&wk  
class holder < 1 > rFfy#e  
  { SY|Ez!tU:N  
public : rd" &QB{  
template < typename T > M/} aq  
  struct result_1 <wa(xDBw  
  { 8kS~ENe?o  
  typedef T & result; r@yD8D \  
} ; JjQVzkE  
template < typename T1, typename T2 > CL1 oAk  
  struct result_2 l2s{~IC  
  { >(3'Tnu  
  typedef T1 & result; vd(dNu&,<  
} ; kW +G1|  
template < typename T > lLMPw}r<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /BKtw8  
  { [@|be.g  
  return (T & )r; ??(Kwtx{  
} 9n 6fXOC  
template < typename T1, typename T2 > OX^3Q:Z=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;`X~ k|7K  
  { ;s}3e#$L  
  return (T1 & )r1; 3~<}bee5|q  
} puF%=i  
} ; :Y^I]`lR"  
yd*3)6=  
template <> 1eD.:_t4  
class holder < 2 > N~| t!G*9  
  { .8(%4ejJ(  
public : S(w\ZC  
template < typename T > />F.Nsujy  
  struct result_1 { 8p\Y  
  { VaJfD1zd1  
  typedef T & result; H(&Z:{L  
} ; %t[K36,p  
template < typename T1, typename T2 > \iga Q\~  
  struct result_2 +v-LL*fa  
  { ?ZX!7^7  
  typedef T2 & result; Ia7D F'  
} ;  CC#C  
template < typename T > y 1nU{Sc@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H#Q;"r3  
  { .Q[yD<)Ubs  
  return (T & )r; tN2 W8d  
} ?wCs&tM  
template < typename T1, typename T2 > SQE` U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K(OaW)j  
  { 'HB~Dbq`V  
  return (T2 & )r2; 0H+c4IW  
} 5 0Ad,mn<  
} ; =~J fVozU  
km4g}~N</  
}NwN2xTB  
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> >。 _-TOeP8#94  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hVf^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  5~s{N  
\O? u*  
return l(i, j) = r(i, j); !FP"M+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xiCN qk3  
Bc[6*Y,%T  
  return ( int & )i; 1R^4C8*B  
  return ( int & )j; &I)\*Ue2t  
最后执行i = j; [%~^kq=|  
可见,参数被正确的选择了。 4By]vd<;=  
GX5W^//}  
>BJ}U_ck  
TvM24Orct  
9U'[88  
八. 中期总结 l&|)O6N  
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: NjP ]My  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?4sJw:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "kr,x3 =  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =G>.-Qfs  
tBv3~Of.  
_+n;A46  
f3t. T=S  
H%C\Uz"o  
<r;o6>+  
九. 简化 Snx<]|  
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。 u-39r^`5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O9*p0%ug  
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: nsl*Dm"*F  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }{mG/(LX8  
  +-*/&|^等 &57U? oY  
2. 返回引用。 o8tS  
  =,各种复合赋值等 zAI|Jv @  
3. 返回固定类型。 {XHk6w *-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) P&\X`ZUA  
4. 原样返回。 ~bGnq, .$  
  operator, {_7Hz,2U  
5. 返回解引用的类型。 gQR1$n0  
  operator*(单目) kO+s+ 55  
6. 返回地址。 df ?eL2v  
  operator&(单目) iokPmV  
7. 下表访问返回类型。 DB~MYOX~  
  operator[] pn s+y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6Hn)pD#U  
  operator<<和operator>> ob]dZ  
7V 'Le2T'  
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。 DM'qNgB7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: phS>T  
3KT_AJ4}  
template < typename Left > 0d`5Gy_D%  
struct value_return 1I \tu  
  { ~v\hIm3=m  
template < typename T > Xy!&^C` J`  
  struct result_1 @p6@a6N%  
  { \n;g2/VjO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |lE-&a$xd  
} ; Efvq?cG&  
.HCaXFW  
template < typename T1, typename T2 > *`1bc'umM;  
  struct result_2 KK$ a;/  
  { &N9IcNP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9fMSAB+c%  
} ; hv{87`L'K(  
} ; $W*|~}F/Ap  
u{P~zyx  
(Z 8,e  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait SXh?U,5u  
KqK9X  
下面我们来剥离functor中的operator() Mlwdha0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s,kU*kHn  
h(|;\~  
return l(t) op r(t) X?R |x[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wsI5F&R,  
return op l(t) }>,CUz  
return op l(t1, t2) [n!x&f8Xh  
return l(t) op "]UIz_^'`U  
return l(t1, t2) op F:,#?  
return l(t)[r(t)] *73AAA5LKa  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] VAg68 EbnF  
I5Q~T5Ar  
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: S QSA%B$<  
单目: return f(l(t), r(t)); <uC<GDO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8 #Fh>  
双目: return f(l(t)); IW mHp]  
return f(l(t1, t2));  Zsgi{  
下面就是f的实现,以operator/为例 ivD^HhG  
4ODX 5If  
struct meta_divide CZ2iJy  
  { pW7kj&a_.  
template < typename T1, typename T2 > E)Srj~$d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l<Lz{)OR  
  { W}?s^  
  return t1 / t2; 7g8B'ex J  
} %pqL-G  
} ; @~hz_Nm@8  
x.o3iN[=  
这个工作可以让宏来做: g&XhQ.aa  
BPqwDj W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1MpX] j8C#  
template < typename T1, typename T2 > \ 'cYQ ?;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /XN*)m  
以后可以直接用 =:;YTie  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) j $KM9  
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 \"t`W:  
(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。。。) ^h`!f vyH  
y6\ [1nZ  
o3fR3P%$  
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 -h=c=P  
0T=jR{j!o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rrYp'L  
class unary_op : public Rettype F-$Kv-f  
  { b~F!.^7Q  
    Left l; )S#j.8P'B  
public : c_t7RWV}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8dlInms  
A xRl*B  
template < typename T > UJ O]sD`i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^971<B(v  
      { juR  
      return FuncType::execute(l(t)); s!NisF  
    } P&h/IBA_  
C CLfvex  
    template < typename T1, typename T2 > zo/0b/lQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dy'X<o^?W  
      { v]l&dgoT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m)(SG  
    } J6= w:c  
} ; IruyE(;HS  
B #;s(O  
}rFThI  
同样还可以申明一个binary_op 9UB??049z  
>t2]Ssi(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t*eleNYeS~  
class binary_op : public Rettype h 3eGq:!9  
  { $,p.=j;P  
    Left l; ](]*]a4ss  
Right r; Mr#oT?  
public : ;b{pzIe=F  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z3LQl(  
.LWOM8)  
template < typename T > #rqyy0k0'h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 07~pf}  
      { Z $ p^v*y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); i!s~kk  
    } L3-<Kop  
mrhsKmH  
    template < typename T1, typename T2 > /h{go]&Nb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1\M"`L/  
      { 0+$hkd n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ex0 kb  
    } ~gSF@tz@  
} ; D}=/w+  
~}hba3&b;#  
Q1P,=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 }rFsU\]:q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >cvE_g"?C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'LtgA|c=  
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。 bCJ<=X,g`K  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [)C)p*!Y)  
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。。。 :)^# xE(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V{ 4i$'  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) F^/~@^{P  
下面是修改过的unary_op I@y2HxM  
<lg"M;&Ht  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > j SUAU}u!M  
class unary_op Wl9I`Itg  
  { toYg$IV  
Left l; 5{!a+  
  #qiGOpTF.  
public : ba:mO$  
I/ e2,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,h5-rw'  
dl3LDB  
template < typename T > X&FuqB  
  struct result_1 m_PrasZ>  
  { `|ck5DZT5L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X T)hPwg.  
} ; %gne%9nn  
2gC&R1 H  
template < typename T1, typename T2 > tl,x@['p`  
  struct result_2 Mh-*5Rx  
  { bTo@gJk n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9B?t3:  
} ; HLyFyv\  
_]PfeCn:j  
template < typename T1, typename T2 > )2^/?jK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ivl^,{4  
  { G+QNg .pH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7&;jje[ <g  
} pb2{J#  
@qr3v>3X<  
template < typename T > nm:let7GB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ow .)h(y/  
  { +<9q]V  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]Buk9LTe  
} fE7a]R EK  
SUnmp  
} ; (=3&8$  
OS h mrz28  
:]z-Rz  
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  =R24 h  
好啦,现在才真正完美了。 >"$-VY6i  
现在在picker里面就可以这么添加了: JjTzq2'%  
ZX5A%`<M  
template < typename Right > YQ8x6AJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3TvhOC>yG  
  { 4[V6so0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4uAb LSh9  
} !L.z4n,n+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 M(]|}%  
}${ZI  
<~8f0+"  
.=w`T #L  
4.kkxQR7r  
十. bind @LMV?  
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。 &7kSLat+9{  
先来分析一下一段例子 q@"4Rbu6  
/z-C :k\  
WxP4{T* <  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =<W[dV=W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >_% g8T'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Bma|!p{  
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。 h|>n3-k|p  
我们来写个简单的。 ~)CU m[:oM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =Q 0 )t_z_  
对于函数对象类的版本: ,`2xfVa-  
^@w1Z{:  
template < typename Func > `DY4d$!4  
struct functor_trait E2/U']R  
  {  KNyD}1  
typedef typename Func::result_type result_type; Vm8_ !$F  
} ; c+M@{EbuN  
对于无参数函数的版本: {1&,6kJF&9  
dz.MH  
template < typename Ret > \Nn%*?f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > DG9;6"HBX  
  { Oes+na'^  
typedef Ret result_type; j%<@ui u  
} ; %;B'>$O  
对于单参数函数的版本: ,O`*AzjS5Q  
2Yf;b9-k  
template < typename Ret, typename V1 > ^[NmNi*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v%e"4:K}?  
  { c oz}VMp  
typedef Ret result_type; cG"<*Xi<  
} ; ,>%r|YSJ)  
对于双参数函数的版本: PvCE}bY{}  
'(:J|DN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `^h##WaXap  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Nfvg[c  
  { .B n2;nO  
typedef Ret result_type; Yx/~8K_%M?  
} ; ! \Kh\  
等等。。。 lL f01sa4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3&2q\]Y,  
3CRBu:)m  
template < typename Func > a2FIFWvW  
struct func_return ~ +$><qj  
  { wZb@VG}%  
template < typename T > hfc!M2/w  
  struct result_1 3c6)  
  {  ?wY.B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #ms98pw%5  
} ; _n gMC]-T  
~PAn _]Z  
template < typename T1, typename T2 > n-.k&B{a  
  struct result_2 {q4"x5|  
  { a5&j=3)|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *(IO<KAg8  
} ; >,2],X"G  
} ; S"z4jpqn3  
xK ux5u _  
/q]@|5I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Uij$ eBN  
|Ay#0uQ5Y  
template < typename Func, typename aPicker > xFnMXh t  
class binder_1 Z&!$G'X  
  { +[DVD  
Func fn; 5+Ut]AL5  
aPicker pk; V [>5  
public : vX%gcs/@  
M XQ7%G  
template < typename T > = ByW`  
  struct result_1 jd*H$BU^  
  { n]!H,Q1,T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `#bcoK5  
} ; 5. i;IOx  
Y8(yOVy9  
template < typename T1, typename T2 > DK1)9<  
  struct result_2 EK^2 2vi$  
  { "k/@tX1:R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V ZGhF!To  
} ; Y8T.RS0  
'l;|t"R12  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2F(j=uV+  
Mt`.|N;y!  
template < typename T > kOO2 ?L|Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $mlcaH  
  { ^D)C|T  
  return fn(pk(t)); fBmx +7  
} G1|:b-C  
template < typename T1, typename T2 > %LyB~X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W0k_"uI  
  { B7;MY6h#  
  return fn(pk(t1, t2)); ,*30Q  
} uwJkqlUOz  
} ; \b->AXe8  
QPn c "!  
*KAuyJr  
一目了然不是么? #]2u!a ma  
最后实现bind dhbJ1/z^  
6822xk  
aU @z\sQ  
template < typename Func, typename aPicker > 1mqFnVkf&+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Uka 4iya  
  { tq[C"| dH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `XQ5>c  
} _19k@a  
(,>`\\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G>j/d7  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 P+xZaf H  
O7W}Z1G  
十一. phoenix i~4Kek6,I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @gd-lcMYW  
UOyP6ej  
for_each(v.begin(), v.end(), h!MT5B)r.  
( Tn|re Xc0e  
do_ KE_Ze\ P  
[ Y+E@afsKs  
  cout << _1 <<   " , " U1Oq"Ij~  
] +x1sV*S  
.while_( -- _1), IKt9=Tx  
cout << var( " \n " ) Ur@3_F  
) =~)n,5  
); pP .   
b$BUo8O}  
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: l!1bmg#]$  
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 ],LOkAX  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 wFe</U-';  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5v]xk?Eb  
nv={.H  
NQb?&.C   
template < typename Cond, typename Actor > Y\rKw!u_!  
class do_while c;WS !.  
  { 0Bll6Rd  
Cond cd; !j(R _wOq  
Actor act; 4#o` -vcW  
public : fRbVc  
template < typename T > U|>Js!$  
  struct result_1 up`6IWlLE  
  { \(u P{,ML  
  typedef int result_type; D=8=wT2 <  
} ; Gce![<|ph  
DP?gozm  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |i|O9^*%  
%c&h:7);  
template < typename T > 4:K9FqU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f}fM%0/5  
  { hfY2pG9N  
  do Q<M>+U;t  
    { Z$q}y 79^  
  act(t); ;2U`?"  
  } my Po&"_ x  
  while (cd(t)); !#'*@a  
  return   0 ; R8mL|Vb|  
} y+c+/L8  
} ; 8garRB{  
a^,Xm(Wb}  
VH8,!#Q;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bk V_ ^8  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 \KTX{qI"f  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 x]F:~(P  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 J"|o g|Tz  
下面就是产生这个functor的类: V-VR+Ndz  
q$\KE4v"  
VLRW,lR9O  
template < typename Actor > Nkc=@l {  
class do_while_actor SlmgFk!r!  
  { UF?qL1w  
Actor act; JVN0];IL}  
public : <_h  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Z[ys>\_To  
}LOAT$]XI  
template < typename Cond > W<\KRF$S;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j2V^1  
} ; x2 l~aw#?  
p?ICZg:  
'};pu;GA7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Py K)ks!6  
最后,是那个do_ yj-BLR5  
L)kwMk  
L~>pSP^a  
class do_while_invoker ttgb"Wb%S  
  { Y'0H2B8  
public : /alJN`g  
template < typename Actor > Ubv<3syR'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  `i;f  
  { ,-D3tleu`  
  return do_while_actor < Actor > (act);  BVU>M*k  
} DYx3 NDX7  
} do_; zW8rC!  
s>ilxLSX]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :A"GO c,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <A<N? `"  
最后来说说怎么处理break和continue D&#wn.0|E  
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。 3,t3\`=  
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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