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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z"'tJ3Y.~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $<s 3;>t  
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, ,hXhcfFl  
#R3|nL  
-85W/%  
RL3G7;X  
  class filler $/;;}|hqi  
  { 6.g k6  
public : )*n2 ,n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X=i",5;  
} ; ; )J\k2  
=-|,v*  
%.VFj7J  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 'Q F@@48  
Y|96K2BR  
/L? ia  
OtFGo 8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @fG 'X  
c.eA]mq  
&a bR}J[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sW]fPa(cn,  
=S:Snk%  
zyi;vu  
A 2Rp  
二. 战前分析 j0+l-]F-  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Kk9W=vd  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 n!$zO{P  
1'"TO5  
5isqBu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %$ CV?K$C  
  /* --------------------------------------------- */ S{#L7S  
vector < int *> vp( 10 ); .bvEE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); bx8;`Q MX  
/* --------------------------------------------- */ Usz O--.C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %UokR"  
/* --------------------------------------------- */ 0S71&I$u]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c$#7Kp4  
  /* --------------------------------------------- */ rK} =<R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); GLtd6;V  
/* --------------------------------------------- */ b:t|9 FE%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); fobnK~2  
K|sk]2.  
@Z2^smf  
zW9/[Db  
看了之后,我们可以思考一些问题: &UfP8GE9  
1._1, _2是什么? Ssg1p#0J  
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。 [2\jQv\Y  
2._1 = 1是在做什么? 5DxNHEuS  
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。 @P @{%I  
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。 5u=>~yK+  
51-@4E2:l:  
:erfs}I  
三. 动工 k$3Iv"gbx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 34<k)0sO  
\zLKSJ]  
9oQ$w?=#$  
%fMFcL#h  
template < typename T > ,xI FF-[0  
class assignment i[/`9 AK  
  { 2$TwD*[  
T value; c"lblt5  
public : )m_q2xV  
assignment( const T & v) : value(v) {} wQX18aF/#d  
template < typename T2 > OF/hD2V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } crQ_@@X?<  
} ; oLIgj,k{*  
EslHml#  
O-&^;]ieJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *I.eCMDa  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X wIKpr8  
IoZ _zz0  
{t!Pv 2y<  
r;_*.|AH  
  class holder 4Z.Dz@.c(  
  { ),J6:O&  
public : J,:Wv`N:9~  
template < typename T > Q zp!)i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  kMZo7 y  
  { uCoy~kt292  
  return assignment < T > (t); |3mcL'  
} *k@D4F ruP  
} ; p z\8Bp}yo  
i0F6eqe=J  
wZVLpF+7  
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: qOv`&%txW  
N}nE?|N=5  
  static holder _1; 5mX^{V&^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?&!e f {  
.bUj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $18?Q+?3  
而不用手动写一个函数对象。 "U/yq  
9_O6Sl  
$]rC-K:Z  
W ", yq|  
四. 问题分析 k"|Fu   
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。 dQ_hlx!J  
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。 5O;D\M{>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hj}PL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Xck`"RU<xA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 gJ~CD1`O  
Y<V$3h  
五. 问题1:一致性 !f]kTs]j~  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| B<ue}t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9Y@ eXP  
PEMBh?)g  
struct holder M2\c0^R  
  { 'j-U=2,n  
  // mZG n:f}=  
  template < typename T > FmhAUe  
T &   operator ()( const T & r) const mT #A?C2  
  { Z;,G:@,  
  return (T & )r; |>OBpb  
} 7dv!  
} ; c3 )jsf  
!K0 U..  
这样的话assignment也必须相应改动: {pA&Q{ ^  
kBxEp/y  
template < typename Left, typename Right > )+DDIq  
class assignment @biU@[D  
  { *nc3A[B#C  
Left l; Zd88+GS,#  
Right r; KMK8jJ  
public : ! ,{zDMA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C"$~w3A k  
template < typename T2 > oe|8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,L lYRj 5  
} ; v~yw-}fk%  
3fA+{Y8S  
同时,holder的operator=也需要改动: 8};kNW^2m  
?@7!D8$9  
template < typename T > ;^u,[d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const H  XFY  
  { #p7gg61  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >MSK.SNh  
} q |FOU  
tW94\3)1  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 /qMnIo  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?qi~8.<w  
%l14K_  
return l(rhs) = r; 8 aIqc  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 MBU|<tc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !icI Rqcf=  
`/'p1?Z"  
template < typename Tp > _)~1'tCs}h  
class constant_t 7(uz*~Z?`0  
  { Dr(2@ 0P  
  const Tp t; a!/\:4-uc  
public : W h)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rMHh!)^#W  
template < typename T > HA,8O [jon  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E?czolNl  
  { -CuuO=h  
  return t; P+ CdqOL  
} E:dN)  
} ; /9&!u )+  
Bpm COA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {? Y \T  
下面就可以修改holder的operator=了 fM7B<eB  
}$ySZa9  
template < typename T > f<iK%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `B4Ilh"d  
  { ,zr9*t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  6?*Do  
} ybqmPT'|_  
pfHjs3A=  
同时也要修改assignment的operator() wK7w[Xt  
q~ Z UtF  
template < typename T2 > ?d%{-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [?|yQ x  
现在代码看起来就很一致了。 % &&)[  
!j`<iPI7B  
六. 问题2:链式操作 JDZuT#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l0`bseN <  
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。 m//aAxmB  
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。 =pi,]m  
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。 iKV|~7nwO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct z9 Ch %A{  
3^% 2,  
template < typename T > 97\K] Tr  
struct result_1 |8~)3P k  
  { CEkUXsp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2( 0%{*m  
} ; 1uN;JN `_  
.O'~s/h  
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: Nv.  
LEP TL#WT1  
template < typename T > Qt {){uE  
struct   ref <(@S;?ZEW  
  { Jh=.}FXnjL  
typedef T & reference; xtD(tiqh.;  
} ; G.<0^q,  
template < typename T > M>m!\bb%.  
struct   ref < T &> `<d.I%}  
  { yUJ#LDW  
typedef T & reference; u8KQV7E  
} ; 'A.5T%n-  
,)*[Xa_n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: PkyX,mr#1  
OYt_i'Q  
template < typename T > ;f[##=tm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ![ce }  
  { I*Dj@f`  
  return l(t) = r(t); s<#BxN  
} Y% \3N  
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。 X$ \CC18  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8%u|[Si;  
^`lrKk  
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 0nCiN;sA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4(P<'FK $  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2HBey  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @]#[TbNo  
最后的布局是: nTo?~=b  
                Add 8g)$%Fy+N  
              /   \ *&IvEu  
            Divide   5 BNjMq  
            /   \ ^.)0O3oC  
          _1     3 k"gm;,`  
似乎一切都解决了?不。 zE1=P/N  
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。 12'MzIsU's  
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。 Ru#pJb(R  
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: |pBFmm*  
. G25D  
template < typename Right > /~WBqcl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w<THPFFF"  
Right & rt) const $PRd'YdL/  
  { rp<~=X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -a>CF^tH  
} R"HV|Dm|m  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,Nw2cv}D  
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。 ewn\'RLZ"@  
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。 }jC^&%|  
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。 n+&8Uk  
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。 7_Te-i  
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? |P& \C8h  
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: JBHPI@Qt%  
Z-4/xi7  
template < class Action > G?b*e|@S  
class picker : public Action ucz~y! 4L{  
  { tMP"9JE,  
public : >h~ik/|*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} QX}JQ<8  
  // all the operator overloaded GSSmlJ`  
} ; /DHV-L  
*'H\`@L  
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。 *PFQ  
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: B>cT <B  
J[uH@3v  
template < typename Right > =vF!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vN_ 8qzWk  
  { kd"nBb=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pQc-}o"  
} c V MRSp  
>L "+8N6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FAc^[~E  
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。 [r Nd7-j <  
Z;1r=p#s  
template < typename T >   struct picker_maker Q1yXdw  
  { .)bNi*&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; X}x\n\Z  
} ; -(lP8Y~gFY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9I<~t@q5e@  
  { |w#~v%w  
typedef picker < T > result; v{"yrC  
} ; nq>F_h  
t54?<-  
下面总的结构就有了: .:Sk=r4u\  
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。 o-l-Z|)7  
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。 H=~7g3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 88S:E7 $  
至此链式操作完美实现。 ]s)Y">6  
PXtF#,roP  
~G=E Q]a  
七. 问题3 6L\]Ee  
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。 EVaHb;  
!m-`~3P#l,  
template < typename T1, typename T2 > ?ILjt?X8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [dFcxzM-N  
  { |sFd5X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ir{ 4k  
} jpZq]E9`P  
{=Jo!t;f  
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: Ck %if  
gdqBT]j  
template < typename T1, typename T2 > EH M59s|B  
struct result_2 =23@"ji@D  
  { Piwox1T ;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X2% (=B  
} ; %t!S 7UD  
~Sm6{L  
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? _$D!"z7i  
这个差事就留给了holder自己。 OyK#Rm2A=  
    -+Yark  
M1#CB  
template < int Order > 7D:rq 8$\  
class holder; X9FO"(J  
template <> 7(tsmP  
class holder < 1 > L1(-xNUo_i  
  { Qf ~$9?z  
public : fvi0gE@bd  
template < typename T > h:?qd  
  struct result_1 jg{2Sxf!c  
  { wJq$yqos{  
  typedef T & result; !|u?z%  
} ; o'(BL:8s  
template < typename T1, typename T2 > NqOX);'L0  
  struct result_2 ?f q!BV  
  { <)(W7#Ks  
  typedef T1 & result; oS9Od8  
} ; J!5b~8`v  
template < typename T > AgSAjBP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~;Y Tz  
  { 3rMJC\h  
  return (T & )r; L)F4)VL  
} p?cc Bq  
template < typename T1, typename T2 > lA/-fUA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $*%,  
  { kI@<H<  
  return (T1 & )r1; C:5d/9k  
} FG{les+:  
} ; ~v pIy-  
\( {'Xo >(  
template <> OM\1TD/-  
class holder < 2 > @/^mFqr2  
  { _[Imwu}  
public : $,, PF/N8c  
template < typename T > vVa|E# [  
  struct result_1 /(5"c>  
  { @$%GszyQ'  
  typedef T & result; ;xzaW4(3  
} ; -mRgB"8  
template < typename T1, typename T2 > ;zD4 #7=  
  struct result_2 SiX<tj#HH\  
  { Q35\wQ#  
  typedef T2 & result; G(#t,}S}@  
} ; =VuSi(d;e{  
template < typename T > H#;*kc a4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Qm[s"pM  
  { miQ*enZi  
  return (T & )r; o|z@h][(l(  
} ([< HFc`  
template < typename T1, typename T2 > x$BNFb%I1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]&Y^  
  { X7L:cVBg  
  return (T2 & )r2; G)}[!'<rR  
} I)FFh%m<}a  
} ; OR~ui[w  
S5 q1M n  
s)qrlv5H  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 .UL 2(0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 04|ZwX$>+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3[fm| aU  
7<WS@-2I#  
return l(i, j) = r(i, j); PJN9[Y{^3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) C&w0HoF  
k"i3$^v8  
  return ( int & )i; 2n@`O g_0  
  return ( int & )j; a&b/C*R_  
最后执行i = j; r]p3DQ  
可见,参数被正确的选择了。 pPRX#3  
#4$YQ  
"V]*ov&[  
mk1R~4v  
f't.?M  
八. 中期总结 4}; @QFT*  
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: VR>!Ch  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ch0^g8@Q[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %(eQ1ir+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T/P\j0hR  
K.}jOm  
mgx|5Otg  
Y`ip. Nx  
#  `E  
U U_0@V<  
九. 简化 u9S*2'  
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。 UDi(7c0.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G^)]FwTs  
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: ,Lp"Ia  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5 [~HL_u;,  
  +-*/&|^等 .2@T|WD!Ah  
2. 返回引用。 !ZUUn*e{5  
  =,各种复合赋值等 *g+ ZXB  
3. 返回固定类型。 ek]JzD~w$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I20~bW  
4. 原样返回。 Lbz/M _G  
  operator, 0<`qz |_h  
5. 返回解引用的类型。 9y6u&!PZ\  
  operator*(单目) _)5E=  
6. 返回地址。 /K li C\  
  operator&(单目) K@1gK<,a  
7. 下表访问返回类型。 e5bXgmyil  
  operator[] 3:jxr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3\m !  
  operator<<和operator>> ++,I`x+p  
?+hEs =Xs  
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。 g$GGo[_0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O/#3QK  
'hr_g* i  
template < typename Left > apm%\dN  
struct value_return bQ3<>e\%B  
  { JR `$t~0t  
template < typename T > >A{Dpsi\  
  struct result_1 QTa\&v[f  
  { ldTXW(^j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n[DRX5OxR'  
} ; #w|v.35%?  
vE(]!CB  
template < typename T1, typename T2 > $rW(*#C  
  struct result_2 Nxt:U{`T'  
  { Y({ R\W|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9oc_*V0<  
} ; !%65YTxY-  
} ; $#f_p-N  
6ZE`'pk<  
[r"Oi| 8I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait rGNa[1{kRs  
H'#06zP>5  
下面我们来剥离functor中的operator() AmIW$(Ce  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4#>Z.sf  
ka!w\v  
return l(t) op r(t) R4 eu,,J  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e bp t/q[  
return op l(t) QBGm)h?=  
return op l(t1, t2) *y?6m,38V  
return l(t) op AHn!>w,  
return l(t1, t2) op zB0*KgAn{  
return l(t)[r(t)] G?@W;o)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }&/>v' G  
d@ 8M_ O |  
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: )e5=<'f 1  
单目: return f(l(t), r(t)); M>5OC)E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eZa7brC|  
双目: return f(l(t)); plPPf+\  
return f(l(t1, t2)); OR6vA5J  
下面就是f的实现,以operator/为例 eEBNO*2  
^k7I+A  
struct meta_divide V~*>/2+  
  { G@Z%[YNw  
template < typename T1, typename T2 > I1m[M?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dQSO8Jf  
  { k%gj  
  return t1 / t2; c&wg`1{Hal  
} py7Zh%k  
} ; YK{J"Kof  
7+f6?  
这个工作可以让宏来做: R.WB.FP  
@"NP`#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D~ 3@v+d  
template < typename T1, typename T2 > \ -4+'(3qr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *cM=>3ws/  
以后可以直接用 75p9_)>96  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7"2BZ  
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;T?ry7  
(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。。。) Uf+y$n-  
bC+Z R{M  
E8Kk )7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  ij:a+T  
lz>00B<Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  kSEA  
class unary_op : public Rettype U/{t "e  
  { X=-=z5  
    Left l; {M:/HQo  
public : C ibfuR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |)To 0Z  
b+:mV7eX  
template < typename T > 9~j"6wS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TJRp/BP  
      { KO8vUR*2R  
      return FuncType::execute(l(t)); >F^$ ' b]  
    } En7+fQ  
u,iiS4'Ze  
    template < typename T1, typename T2 > 037\LPO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }N -UlL(  
      { W (TTsnnx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }Y.@:v j  
    } :| k!hG  
} ; q*R~gEi#yk  
`2U,#nZ 4  
bS:$VyH6  
同样还可以申明一个binary_op } %0 w25  
NM9ViYm>P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (421$w,B%  
class binary_op : public Rettype l]DRJ  
  { o|n;{zT"  
    Left l; ;;UsHhbhI  
Right r; b*| ?7  
public : QP<P,Bi~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +>it u J  
q{*[uJ}Xc"  
template < typename T > V^qBbk%l>D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /:A239=+?  
      { wMF1HT<*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }1CO>a<  
    } )I<VH +6  
Jnt r"a-4  
    template < typename T1, typename T2 > '%Oo1:wJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [uie]*^  
      { rf$[8d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )tV]h#4  
    } S#+ _HFUK{  
} ; 2s 9U&  
]6=opvm  
aM[fag$c  
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 c$A}mL_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NFIFCy!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T^ xp2cZ  
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。 =8r,-3lC;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^kB9 I8u  
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。。。 P#A|Pn<p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Q"xDRQA  
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) Pt;\]?LVrD  
下面是修改过的unary_op Q%GLT,f1.  
f'Xz4;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9*|An  
class unary_op ;rF:$37^  
  { S 1Ji\  
Left l;  [7)#3  
   -gS/  
public : M[T!AO-S$  
\}qv}hU  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h"nv[0!)  
|@)ij c4i  
template < typename T > w@f_TG"Vt  
  struct result_1 }W%}_UT  
  { wY}+d0Ch  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ix5yQgnB}j  
} ; l}c<eEfOy"  
1-gX=8]]  
template < typename T1, typename T2 > ma* 9O |v^  
  struct result_2 CUw 9aH  
  { %s)E}cGH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @49^WY  
} ; #wm)e)2@  
CblL1q8  
template < typename T1, typename T2 > g-(xuR^*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @fYA{-ZC  
  { aA yFu_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &k{@:z  
} ;NPb  
*'t`;m~  
template < typename T > ZyWC_r!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hm^p^,}_x  
  { mg;AcAS.o,  
  return OpClass::execute(lt(t)); XAFTLNV>  
} n<$I,IRE  
f!I e  
} ; 5Np.&  
lJ,s}l7  
&boBu^,94  
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 nb!m>0*/  
好啦,现在才真正完美了。 V7v,)a" L  
现在在picker里面就可以这么添加了: tr}$82Po  
NV;tsuA|  
template < typename Right > 6a!X`%N=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fj JIF%  
  { x[kdQj2[&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8vP)qy8  
} ?0<3"2Db~  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =w5w=qB  
2gv(`NKYE  
& Gt9a-ne  
}bTMeCgI  
#75;%a8  
十. bind tpctz~ .  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 RinRQd  
先来分析一下一段例子 Tk:y>P!%a  
%"6IAt  
o_5@R+&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s5dh]vNN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @mazwr{B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V]2z5u_q  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^pP 14y*go  
我们来写个简单的。 zkOgL9 (_8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7$;$4.'  
对于函数对象类的版本: { 1+H\ (v  
G Xl?Zg  
template < typename Func > sFTIRVXN,  
struct functor_trait 4Ojw&ys@V  
  { \v_C7R;&  
typedef typename Func::result_type result_type; ]lY9[~ v  
} ; `dZ|}4[1  
对于无参数函数的版本: NC}#P< U  
As`^Ku&  
template < typename Ret > /WfxI>v  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :Eyv==  
  { "q .uiz+1:  
typedef Ret result_type; >e;f{  
} ; ap~Iz  
对于单参数函数的版本: as4NvZ@+r  
?r<F\rBT7*  
template < typename Ret, typename V1 > rzHa&:Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fna>>  
  { pS;dvZ  
typedef Ret result_type; val<N293L>  
} ; j+hoj2(  
对于双参数函数的版本:  $wTX  
`uHpj`EU  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F948%?a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xF;v 6d  
  { r.;iO0[/  
typedef Ret result_type; rR~X>+K  
} ; . $YF|v[=  
等等。。。 5nAF=Bj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1.uQ(>n  
a7G2C oM8  
template < typename Func > KCE-6T  
struct func_return zP}v2  
  { rU@?v+i  
template < typename T > {W<-f?  
  struct result_1 ^6>|!  
  { GTl(i*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T(^8ki  
} ;  22~X~=  
:w%b w\}  
template < typename T1, typename T2 > :OaQq@V  
  struct result_2 98'XSL|  
  { 4 GW[GT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %W;Gf9.w  
} ; ilpZ/Rs  
} ; e~]e9-L>I  
[Od9,XBa  
h##?~!xDmq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Vj`s_IPY  
os^SD&hL  
template < typename Func, typename aPicker > 9= $,]M  
class binder_1 Ia:puks=  
  { F{~r7y;0  
Func fn; e7qMt[.  
aPicker pk; ]Wt6V^M'@  
public : ]V^.!=gh$  
X3iRR{< @  
template < typename T > iiB )/~!O  
  struct result_1 JO{- P  
  { Tc5OI'-V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; PG[O?l  
} ; mW0&uSM D  
^1yTL5#:Vw  
template < typename T1, typename T2 > 4m[C-NB!g  
  struct result_2 Hs -.83V  
  { (g2r\hI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qs1.@l("  
} ; jsi#l  
Iki+5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `e'o~ oSu  
$F`<&o  
template < typename T > &G|jzXE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m#'rI=}!  
  { ?"<r9S|[O  
  return fn(pk(t)); [(hvK {)  
} 'Kzr-)JS  
template < typename T1, typename T2 > K!D!b'|bb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &Bz7fKCo  
  { Re,$<9V  
  return fn(pk(t1, t2)); g=g.GpFt  
} kl3S~gE4@  
} ; cYWy\+  
Vkvb=  
V3A>Ag+^~  
一目了然不是么? uJ/?+5TU  
最后实现bind !ga (L3vf  
$,QpSK`9i  
ic0v*Y$  
template < typename Func, typename aPicker > m~j\?mb{+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'D0X?2  
  { Neo^C_[vN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); C=dx4U~   
} PZ!dn%4jy  
[#>$k 6F*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 o ,Tr^e$  
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。 |1QbO`f/F  
e:GgA  
十一. phoenix ;&W;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Hr<C2p^a  
@( n^S?(  
for_each(v.begin(), v.end(), inPdV9  
( Vh#Mp!  
do_ HL(U~Q6JQ  
[ 7dlKdKH  
  cout << _1 <<   " , " EOBs}M;  
] gaw4NZd)0  
.while_( -- _1), WBw M;S#%  
cout << var( " \n " ) =~\]3g  
) 1A?\BJ"  
); aW=By)S!Y  
*1Ut}  
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: MS st  
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 C?w <$DU  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _^6|^PT.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a)_rka1(  
$*AC>i\  
GJIWG&C03  
template < typename Cond, typename Actor > UK"}}nO@e  
class do_while A[^qq UL'  
  { QM[A;WBr7  
Cond cd; q:Y6fbt<7  
Actor act; 2ec$xms  
public : *t#s$Ga  
template < typename T > >Lw}KO`  
  struct result_1 Ic[}V0dk  
  { pKt-R07*  
  typedef int result_type; SUH mBo"}  
} ; lX98"}  
W NwJM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} eeW' [  
)\T@W  
template < typename T > a -xW8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2qZa9^}  
  { DR k]{^C~  
  do \4h>2y  
    { NXzU0  
  act(t); ,c4c@|Bh?  
  } lpl8h4d  
  while (cd(t)); xT9Yes&  
  return   0 ; ?mH@`c,fM  
} 5/& 1Oxo  
} ; Y]C; T  
`9.dgV  
1<xcMn0et  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]>tq|R78  
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。 H4M{_2DO  
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。 9<xTu>7J  
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。 a @6^8B?w;  
下面就是产生这个functor的类: {5T0RL{\N  
\ ,>_c  
DdBxqkh  
template < typename Actor > mJ)tHv"7  
class do_while_actor }qer   
  { 7^ 4jcfJH  
Actor act; CV'&4oq  
public : 9'1hjd3k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S8\+XJ  
@u,+F0Yd  
template < typename Cond > iJ}2"i7M  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F[5S(7M 7  
} ; #nKRTb+{  
 AlO,o[0  
d-~vR(tU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 / T ,zZ9=  
最后,是那个do_ +9RJ%i&Ec  
+Y7Pg'35  
Sa Cx)8ul0  
class do_while_invoker \I;cZ>{u"}  
  { &`\ep9  
public : 5? Wg%@  
template < typename Actor > :AZp}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ) ]73S@P(=  
  { ^]VcxKUJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); L/BHexOB  
} u*hH }  
} do_; zhX;6= X2  
X<Z(]`i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V~85oUc\-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Tw x{' S  
最后来说说怎么处理break和continue @l{I[pp  
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。 G;NB\3 ~X  
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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