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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 70 HEu@-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L}>9@?;GW  
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, AKa{C f  
#A:I|Q1$g  
jJ55Az?t:  
v bb mmv  
  class filler 4$IPz7  
  { eqeVz`  
public : C9gF2ii|?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Zs+6Zd4f  
} ; (d#?\  
5? c4aAn  
jXZKR(L  
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: 5 Nl>4d`  
,:>>04O  
(~}l?k  
]YevO(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bnD>/z]E  
bI]1!bi]i  
Q=e?G300#L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 71K6] ~<  
'QCvN b6  
}{iR+M X  
14oD^`-t  
二. 战前分析 fD,#z&  
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。 3XL0Pm  
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 D3XQ>T[*q  
EVb'x Zr  
f$2lq4P{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZR..>=  
  /* --------------------------------------------- */ OE4 2{?)  
vector < int *> vp( 10 ); Lb2Bu>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NNe'5q9  
/* --------------------------------------------- */ z W+wtYV4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,0-   
/* --------------------------------------------- */ O "{o (  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !29 Rl`9  
  /* --------------------------------------------- */ xFg=Tyq:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L?al2aopF  
/* --------------------------------------------- */ 'J!P:.=a>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jS R:ltd  
ShCAkaj_  
yD(/y"P,9  
^gb2=gWZ<  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3c9v~5og4  
1._1, _2是什么? &2QN^)q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 rycscE4,  
2._1 = 1是在做什么? 2a? d:21 B  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 `uzRHbJ`  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 vtL)  
)}paQmy#  
>Pv%E  
三. 动工 Bljh'Qp>C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: E(u[?  
+?mZ_sf8w  
VJ;'$SYx  
S;|%'Sn|j9  
template < typename T > }O o  
class assignment zlSwKd(  
  { X_%78$N-a`  
T value; ;K:.*sAa  
public : [=V8  
assignment( const T & v) : value(v) {} {`J7>K  
template < typename T2 > \;P Bx &  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o<C~67o_  
} ; -O(.J'=8  
j5$Sm  
xhimRi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F'SOl*v(s5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  61gZZM  
j4G,Z4  
Q%t8cJ L  
?dxhe7m  
  class holder @<alWBS  
  { ?+5K2Zk  
public : ~hM4({/QN  
template < typename T > .5ingB3%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const zH|!O!3"4  
  { JY>]u*=  
  return assignment < T > (t); CrqWlO  
} { 0Leua  
} ; DM>j@(uWF  
hV=)T^Q  
:k(aH Ua  
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: ["@K~my~D*  
Cu/w><h)  
  static holder _1; u 4)i7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #>>-:?X  
=&}dP%3LC)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DoImWNLo  
而不用手动写一个函数对象。 L#NPt4Sz+  
YpNTq_S1,  
IClnh1=  
ri\r%x  
四. 问题分析 I^lb;3uR  
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。 ;itz` 9T  
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。 qU=$ 0M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F;MFw2G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fmloh1{4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }|A%2!Q}  
#kV= ;(lq  
五. 问题1:一致性 %Xp}d5-  
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?| Pb[wysy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5?2PUE,a  
\/lS!+~'']  
struct holder X0 %k`3  
  { L4Kkbt<x  
  // 'f5,%e2#  
  template < typename T > ]2Lwd@  
T &   operator ()( const T & r) const [qid4S~r,&  
  { &LYU#$sj  
  return (T & )r; pT[C[h:  
} ) 8LCmvQ  
} ; Zkxt>%20~  
x2K.5q>  
这样的话assignment也必须相应改动: jQ 7RH/?_  
U24?+/5D]  
template < typename Left, typename Right > xT=|Uc0  
class assignment %JiA,  
  { Vl'|l)b4W  
Left l; BBy/b c!  
Right r; vw+ @'+  
public : nc l-VN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i<&2Ffvq  
template < typename T2 > odj|" ZK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rY($+O@a<  
} ; %iF< px?Vc  
qY0GeE>N  
同时,holder的operator=也需要改动: "4L' 2w+  
ZRcY; ?  
template < typename T > }vc C4 =t/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const KZ<zsHX8H  
  { +]*?J1 Y8Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5z#>>|1>#  
} -*tP_=-Dg  
J^1w& 40  
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。 9Y*6AaKE6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pspV~9,  
;XGG&M%3  
return l(rhs) = r; Y_f6y 9?ZE  
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。 yjN|PqtSV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [l'~>  
Z&/;6[  
template < typename Tp > # {!Qf\1M  
class constant_t SRj|XCd  
  { 9-)oA+$  
  const Tp t; #9p{Y}2#  
public : TQbhK^]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rX fQ_  
template < typename T > ywCE2N<-V?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +mV4Ty  
  { Po=)jkW  
  return t; 0y|}}92:  
} uKtrG,/ p  
} ; 875V{fvPBU  
*crpM3fO>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 30[?XVI&  
下面就可以修改holder的operator=了 H VG'v>s@  
KqaeRs.u  
template < typename T > aoMQ_@0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Yc\;`C  
  {  ae#7*B  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {f)",#  
} {P-KU RQ  
lusINILc  
同时也要修改assignment的operator() 1 !OQxY}f  
nQg6 j Zf  
template < typename T2 > %,>> <8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /1Rm^s)2z  
现在代码看起来就很一致了。 '{U56^b]  
YceiP,!4?v  
六. 问题2:链式操作 ZK_IK)g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )SUT+x(DU  
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。 T4qbyui{  
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。 ugucq},[  
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。 )Q(tryiSi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Uj6R?E{Jt  
{"'W!WT b  
template < typename T > RH>b,  
struct result_1 Wu:vO2aw8  
  { ZYrd;9zB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; AUxLch+"5K  
} ; bIe>j*VPh@  
Lj({ T'f(  
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: H6rWb6i  
a*74FVZo.;  
template < typename T > S1%{/w  
struct   ref (a]'}c$X9`  
  { [*8w v^  
typedef T & reference; luLm:NWUM  
} ; \w O)w@"  
template < typename T > pk(<],0]X  
struct   ref < T &> g :e|  
  { yq\)8Fe  
typedef T & reference; %=\h=\wt  
} ; L{'qZ#N[  
>0:h(,?V  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <k/'mBDk  
u|9^tHT>  
template < typename T > A CJmy2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const BJ~Q\Si6  
  { ~F>oNbJIv  
  return l(t) = r(t); kzgH p,;R{  
} t3v*P6  
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。 `Z]a6@w~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /]<0`nI.  
VLu_SXlo*  
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 9v<BO$ ,a  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @5Ril9J[b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +;U}SR<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +z;xl-*[  
最后的布局是: ?i)-K?4Sb  
                Add NZ9`8&93  
              /   \ J'^BxN&  
            Divide   5 SM! [ yC  
            /   \ F)5QpDmqb  
          _1     3 q.~.1 '`!  
似乎一切都解决了?不。 26.iFt/:  
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。 Z(*n ZT,  
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。 bHWy9-  
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: M1Od%nz3  
)Qb1$%r.  
template < typename Right > @l>\vs<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (al7/EhY  
Right & rt) const fZxZ):7i  
  { j\!zz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dFo9O!YX[f  
} VXR.2C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^*%p]r  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 0%`\ 8  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 f9&D0x?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Mwp#.du(  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 xgsD<3  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 1\kOjF)l  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: J A4'e@  
k$k (g  
template < class Action > qV9`  
class picker : public Action {foF[M  
  { =@gH$Q_1  
public : ?VS {,"X  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wC'KI8-  
  // all the operator overloaded UQ`%,D  
} ; XV). cW|.a  
I2YQIY+  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 4U C/pGZY  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: pk: ruf`)  
~=Er= 0  
template < typename Right > eV1O#FLbi  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H:d{Sru  
  { ` n@[=l~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ' OdZ[AN  
} vlp]!7v  
PIB|&I|p  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N;Hrc6nin^  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 @ g~kp  
7$,["cJX  
template < typename T >   struct picker_maker L>xcgV7  
  { [UR+G8X21m  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5}e-\:J >B  
} ; CH`4FR.-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $-M1<?5  
  { nU)}!` E  
typedef picker < T > result; NTs< ;ED  
} ; [)Xu60? Q  
j4ypXPY``!  
下面总的结构就有了: s2b!Nib  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?n\~&n'C  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 @<W"$_ r-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <u u1e@P  
至此链式操作完美实现。 -NiFO  
A{y3yH`#h  
3vQ?vS|2  
七. 问题3 hY-;Wfg  
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。 c^A3|tCi  
uC 5mxZ  
template < typename T1, typename T2 > s-k~_C>Fw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6jPaS!E  
  { {~b]6}O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "EWU:9\0  
} e0(loWq]  
_ nS';48  
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: }Jh!B|  
<*2.B~  
template < typename T1, typename T2 > ehO F@IA_  
struct result_2 D3;^!ln]D  
  { |cWW5\/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B/i,QBPF]  
} ; Q(oWaG  
[-s0'z  
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? 8kH'ai  
这个差事就留给了holder自己。 T>kJB.V:oQ  
    cV&(L]k>`  
Itj|0PGd  
template < int Order > }Jjq]lW  
class holder; K )KE0/ n  
template <> x%vt$dy*8  
class holder < 1 > \>23_d0  
  { _d A-{  
public : =WJ*$j(  
template < typename T > az F"tke  
  struct result_1 oopTo51,a  
  { czdNqk.kh  
  typedef T & result; 0O!%NL[,  
} ; W{=>c/  
template < typename T1, typename T2 > Gv?3}8Wp  
  struct result_2 d3 fE[/oU  
  { wvx N6  
  typedef T1 & result; e_\4(4x  
} ; 3/}=x<ui  
template < typename T > GB^Ch YOb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const goIn7ei92  
  { ]*sXISg1  
  return (T & )r; sJt&`kZ  
} |Wi$@sWO  
template < typename T1, typename T2 > S%mN6b~{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +]`MdOu  
  { _BHb0zeot  
  return (T1 & )r1; 9.#\GI ;  
} ; =F^G?p^  
} ; Pt";f  
^0~?3t5  
template <> V8[woJ5x  
class holder < 2 > lJ R",_  
  { CuT[V?^iD  
public : UKMrR9[x*  
template < typename T > &R\ .^3  
  struct result_1 ]Ol@^$8}  
  { O'$0K0k3  
  typedef T & result; g2:^Z==  
} ; hb_YdnG  
template < typename T1, typename T2 > G80d!*7  
  struct result_2 kp xd+w  
  { )h2wwq0]  
  typedef T2 & result; _9\ ayR>d  
} ; QOy+T6en  
template < typename T > DH)@8)C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const niqiDT/  
  { D-E30b]e  
  return (T & )r; _2}i8q:  
} &wK%p/?  
template < typename T1, typename T2 > C Ij3D"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1 /7H` O?  
  { Kn=P~,FaG3  
  return (T2 & )r2; ;gK+AU  
} J --9VlC'  
} ; c5R58#XK=  
=WFMqBh<`  
,K3)f.ArYc  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 G/N'8Q)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H5^ 'J`0\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^|>vK,q$I  
3~a!h3.f  
return l(i, j) = r(i, j); J@p[v3W  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #^yw!~:{  
0&2TeqsLh)  
  return ( int & )i; MFiX8zwhx+  
  return ( int & )j; |v[{k>7f  
最后执行i = j; % 89f<F\V  
可见,参数被正确的选择了。 ;}=v|Dr&I.  
A4Q8^^byY  
**fJAANc  
$-jj%x\}  
<M7@JgC &  
八. 中期总结 EAj2uV  
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: ^qS[2Dy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T$0//7$')  
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)Dy  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0rsdDME[  
FL/@e$AK  
"9&6bBa  
zRL[.O9  
! Hdg $,  
H2E!A2\m  
九. 简化 Rkw)IdB  
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。 Y>R|Uf.o z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "'^#I_*Mf  
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: W*}q;ub;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;]KGRT  
  +-*/&|^等 O}Fp\"  
2. 返回引用。 TL1pv l  
  =,各种复合赋值等 lRZt))3  
3. 返回固定类型。 u"?cmg<.1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $X WJxQRUv  
4. 原样返回。 {S'xZ._=  
  operator, >|XQfavE  
5. 返回解引用的类型。 7t0\}e  
  operator*(单目) Ke~a  
6. 返回地址。 Ip4CC'  
  operator&(单目) hg]\~#&-  
7. 下表访问返回类型。 N&-d8[~  
  operator[] >e>Q'g{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /V$ [M  
  operator<<和operator>> UStZ3A'  
^z "90-V^  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,l.O @  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]+ XgH #I  
" <m)Fh;  
template < typename Left > vz#rbBY*;  
struct value_return )?K3nr  
  { df&d+jY  
template < typename T > IT'~.!o7/  
  struct result_1 bJx{mq  
  { Nye Ga  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %h4pIA  
} ; .px*.e s  
ne oT\HV  
template < typename T1, typename T2 > ( T VzYm y  
  struct result_2 D?) "Z$  
  { %K\_gR}V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J 2v=b?NE  
} ; ,xn+T)2I  
} ; iRPt0?$  
Q|"{<2"]U0  
cPPE8}PVH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1Ty{k^%  
N|h`}*:x=  
下面我们来剥离functor中的operator() u f.Zg;Vc  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %$~?DDNM  
1YTnOiYS1  
return l(t) op r(t) ]O,!B''8k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zX"@QB3E  
return op l(t) DHaSBk  
return op l(t1, t2) HZ>Xm6DnC5  
return l(t) op +s V$s]U  
return l(t1, t2) op I8Y[d$z  
return l(t)[r(t)] 2(\~z@g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CGbW] D$@  
vAy`8Q  
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: :cnH@:  
单目: return f(l(t), r(t)); <ij;^ygYD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); INyreoMp  
双目: return f(l(t)); sG%Q?&-  
return f(l(t1, t2)); ']Nw{}eS`  
下面就是f的实现,以operator/为例 v< xe(dC  
51*o&:eim  
struct meta_divide S@k4k^Vg  
  { @-NdgM<  
template < typename T1, typename T2 > |4\.",Bg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  G;Q)A$-  
  { 9} :n  
  return t1 / t2; zF>| 9JU  
} {-PD3 [f"  
} ; `jSxq66L p  
`9(TqcE  
这个工作可以让宏来做: +w?RW^:Q=  
VuN= JX  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yxf|Njo0  
template < typename T1, typename T2 > \ ^*C8BzcH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; exiCy 1[+  
以后可以直接用 5%rD7/7N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Eyxw.,rB/  
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 K=;z&E=<c  
(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。。。) a-MDZT<xA+  
5)wz`OS  
razVO]]E  
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 q=M!YWz  
S#/[>Cb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^cz #PNB  
class unary_op : public Rettype 'gxSHqeI2  
  {  5%mc|  
    Left l; <Qe30_<K  
public : c_s=>z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r{pTM cDS  
uCB7(<  
template < typename T > s(w6Ldi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vj]-p=  
      { 1mz;4xb  
      return FuncType::execute(l(t)); JQP7>W  
    } +H,/W_/g  
fil'._  
    template < typename T1, typename T2 > Pn\ Lg8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *)gbKXb  
      { Y,RBTH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c:.k2u  
    } 3fgVvt-2  
} ; h2# G  
\{ r%.G  
#eD@s En  
同样还可以申明一个binary_op  )`!i"  
y m<3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HFu#-}iNV  
class binary_op : public Rettype ^vS+xq|4"  
  { GS_'&Yj  
    Left l; 3K c  
Right r; d/vF^v*o0X  
public : *.#d'~+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rK;F]ei  
-/*-e /+b  
template < typename T > ] mYT!(}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v) mO"\  
      { ZW{pO:-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^ a#Vp  
    } R#.FfWTZ  
>T[1=;o]  
    template < typename T1, typename T2 > PE4#dx^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \R#]}g0!  
      { bnt>j0E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); y=_8ae}aD~  
    } 'te4mY}  
} ; *~~ >?  
u )cc  
g)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 J8>y2rAi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -$WU -7`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 59A@~;.F  
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。 -\O%f)R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H3"90^|,@  
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。。。  pbM~T(Y8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N=]2vyh  
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) #q 'J`BC  
下面是修改过的unary_op r8x<- u4  
x?v/|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z+! ._uA  
class unary_op %;$zR}  
  { 8R<2I1xn2  
Left l; ;L (dmx?  
  @2ZE8O#I  
public : lcR53X  
Q^}6GS$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9aky+  
[+<lm 5t  
template < typename T > f mu `o-  
  struct result_1 FMMQO,BU  
  { ?UCK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T<1* R>el  
} ; {,61V;Bpm  
[9dW9[Z+!  
template < typename T1, typename T2 > ,$BbJQ5  
  struct result_2 h8OmO5/H  
  { qP=4D 9 ]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J%]< /J  
} ; -8H0f- 1  
(`<X9w,  
template < typename T1, typename T2 > f'._{"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w ryjs!  
  { M|IR7OtLV  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); j_ i/h "  
} faH113nc  
fR[kjwX)<1  
template < typename T >  d(!W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !jZXh1g%  
  { :=9?XzCC  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^UTQcm  
} 7`AQn],  
}Fy~DsQ  
} ; Hq=5/N  
X.TsOoy  
N0TEVDsk  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug (0Buo#I  
好啦,现在才真正完美了。 )1f8 H,q^  
现在在picker里面就可以这么添加了: q{v?2v{  
h~|B/.[R:3  
template < typename Right > )w\E^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {Yp>h5nwM_  
  { it?l! ~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2eNA#^T=  
} #J&45  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \H <k  
Y v22,|:  
&,~0*&r0  
["]r=l  
rm}OVL  
十. bind l!U F`C0g  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 \Nd8,hE  
先来分析一下一段例子 CF"u8yE  
+JQ/DNv  
24;F~y8H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]!l]^/ .  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y*oT (  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6, =oTmFP  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 NJ" d`  
我们来写个简单的。 :f1Q0klwP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (vL-Z[M!  
对于函数对象类的版本: H#yBWvj*H  
v(PwE B]  
template < typename Func > dG5p`N %  
struct functor_trait Buazm3q8H  
  { #Fp5>%*  
typedef typename Func::result_type result_type; ibe#Y  
} ; @&H Tt  
对于无参数函数的版本: q0* e1QL  
eAvOT$  
template < typename Ret > 6KT]3*B   
struct functor_trait < Ret ( * )() > }@VdtH  
  { ue?e}hF  
typedef Ret result_type; LRe2wT>I  
} ; +v$,/~$tI  
对于单参数函数的版本: DK-V3}`q}  
e}V3dC^pU  
template < typename Ret, typename V1 > dw6U}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > aE]/w1a  
  { 1$1s 0yg  
typedef Ret result_type; $A>\I3B  
} ; 7Q_AZR 4  
对于双参数函数的版本: ~o"VZp  
0xv@l^B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |Dz$OZP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u7L!&/6On  
  { >\J({/ #O  
typedef Ret result_type; O+ ].'  
} ; QPL6cU$&R  
等等。。。 d"h*yH@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy CJ'pZ]\G  
53vnON#{*  
template < typename Func > {[Bo"a>%  
struct func_return 0[ (Z48  
  { \J@i:J6x$1  
template < typename T > G:u-C<^'  
  struct result_1 k(<:  
  { I.V?O}   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k5s8s@  
} ; a!OS2Tz:  
RXo!K iQO  
template < typename T1, typename T2 > a?635*9K  
  struct result_2 fV}:eEo|Y  
  { }F v:g!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fgzkc"ReK  
} ; UJ hmhI  
} ; ED0Vlw+1  
*OoM[wEY  
\U(;%V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .O h4b5  
Etv!:\\[  
template < typename Func, typename aPicker > B;[ai?@c(_  
class binder_1 n+ot. -  
  { rt5FecX\  
Func fn; c,wYXnJ_t  
aPicker pk; &Nzq/~uqP  
public : NI^=cN,l  
|@Cx%aEKU  
template < typename T > zk#NM"C+  
  struct result_1 ~ 9 F rlj  
  { H]^hEQ3DT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w+,Kpb<x[0  
} ; ,RP"m#l!\  
G&eRhif  
template < typename T1, typename T2 > LIm{Y`XU  
  struct result_2 <FaF67[Q  
  { `a$c6^a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; . 5cL+G1k#  
} ; )sONfn  
uItzFX*   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} REEs}88);'  
FabDK :  
template < typename T > NVt612/'7y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1=*QMEv1G  
  { QQ*` tmy  
  return fn(pk(t)); CtEpS<*c  
} TnuNoMD.  
template < typename T1, typename T2 > !+<OED=qe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @ )bCh(u  
  { D90.z"N\i9  
  return fn(pk(t1, t2)); {c(@u6l28  
} xZMQ+OW2i  
} ; ( o(,;  
}jfOs(Q]  
xOKLc!J  
一目了然不是么? ]U4)2s  
最后实现bind x6h';W_ 8  
@pV~Q2%  
u!]g^r  
template < typename Func, typename aPicker > E}YJGFB7"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *VP-fyJp  
  { sf7~hN*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Fj_6jsDb  
} )U2cS\k'7n  
B4l*]K%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 26e.Hu  
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。 J*!_kg)>J  
55%j$f  
十一. phoenix >+/2g  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WLO4P  
e$vvmbK.  
for_each(v.begin(), v.end(), 4 ~s{zob  
( :kQ%Mj>  
do_ b{~64/YJ  
[ \H^A@f  
  cout << _1 <<   " , " Ro2Ab^rQ|  
] fRt`]o:Om  
.while_( -- _1), Ad:}i9-x  
cout << var( " \n " ) D  ,U#z  
) , z-#B]  
); c[E "  
6_&uYA<8pE  
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: VB}4#-dG?  
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 y E; n. L  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f4mQDRlD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aSGZF w  
N I*x):bx  
yPn!1=-(  
template < typename Cond, typename Actor > B$\,l.h E  
class do_while 6r]l8*3 4;  
  { o/J2BZ<_<  
Cond cd; K6z)&<  
Actor act; D#.N)@\  
public : |/YwMBi  
template < typename T > "p"M9P'  
  struct result_1 !gyEw1Re7  
  { ?=},%^  
  typedef int result_type; ?=FRn pU?  
} ; r@30y/C  
aAi "  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U+4W9zhwo  
M^6!{c=MIi  
template < typename T > C/JFb zVx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^e~m`R2fHh  
  { b}-/~l-:  
  do r8wip\[  
    { # o;\5MOE%  
  act(t); ([#4H3uO-  
  } p]]*H2UD  
  while (cd(t)); A8zh27[w%  
  return   0 ; N E/_  
} ,zP.ch0K  
} ; {0~xv@ U  
m"|AD/2;(  
8q"C=t7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). te*|>NRS  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ,|7!/]0&  
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。 gm1 7VrC  
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。 N t-8[J  
下面就是产生这个functor的类: !l7D1i~  
-*nd5(lY&  
HX`>" ?{  
template < typename Actor > z0F'zN 3J  
class do_while_actor ;,2;J3,pA  
  { D8O&`!mf  
Actor act; aGx[?}=  
public : }rKKIF^f\S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .B?J@,  
|'SgGg=E  
template < typename Cond > wRCv?D`vV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k3- 7Vyg  
} ; .~C[D T+,  
nuucYm%IF-  
!]l!I9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0{k*SCN#  
最后,是那个do_ 4f-I,)qCBk  
O Bp&64  
*S?vw'n  
class do_while_invoker abczW[\  
  { m`lxQik  
public : :dML+R#Ymh  
template < typename Actor > Eo@b)h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CW . O"_  
  { rv2 6vnJy"  
  return do_while_actor < Actor > (act); b'mp$lt!  
} [CAV"u)0  
} do_; sI% =G3o=  
?>}&,:U}   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? MVYf-'\^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Pf?zszvs  
最后来说说怎么处理break和continue h;RKF\U:"  
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。 E!6Nf[  
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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