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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Lapeh>1T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,g'>Ib%  
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, RKzO$T  
|t"CH'KJZ  
:tbI=NDb  
cK[=IE5  
  class filler 7oZPb  
  { z\FBN=54z  
public : :}36;n<['  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {1=|H$wKg  
} ; %4` U' j  
AP z"k?D0  
tvn o3"  
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: v? 8i;[  
P cbhylKd  
/\Cf*cJ  
jD<xpD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6 o   
5{W Aw !  
erv94acq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hrJ(][8  
Yt=)=n  
t<c7%i#Od  
ObZhQ.&  
二. 战前分析 k|>yFc  
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。 q'trd};xR  
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 L!Tvz(_7f6  
8wO4;  
a/s5Oit2'X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &kvmLOI  
  /* --------------------------------------------- */ # B <%  
vector < int *> vp( 10 ); tKyGD|g S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I lO,Ql  
/* --------------------------------------------- */ 6jm?d"9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Fnk@)1  
/* --------------------------------------------- */ QSzht$ 8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3st?6?7|  
  /* --------------------------------------------- */ A *:| d~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,gpEXU p\  
/* --------------------------------------------- */ ;`xCfOY(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); RIUJX{?  
NKEmY-f;  
{d#sZT  
I%:?f{\  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4dN <B U  
1._1, _2是什么? T)<^S(5 7  
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。 9BlpqS:P&  
2._1 = 1是在做什么? :!cK?H$+  
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。 A[@koLCL  
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。 fp(zd;BSQ  
$;(@0UDE  
ab9ecZ  
三. 动工 %H{;wVjK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }oiNgs/N  
g/68& M  
gREk,4DAv  
'Qg!ww7O  
template < typename T > ) x+edYw  
class assignment cGm?F,/`  
  { )RTWt`  
T value; `<~=6H  
public : %MGt3)  
assignment( const T & v) : value(v) {} -Op^3WWyY  
template < typename T2 > fUCjC*#1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7*M-?  
} ; CvZ\Z472.j  
h|PC?@jp  
DC/Czkv9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G 0Z5h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7@g0>1Fz  
}pf|GdL  
iF +@aA  
$nW9VMa  
  class holder [aA@V0l  
  { 2?6]Xbs{  
public : /;}%E  
template < typename T > du ~V=%9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const CLmo%"\ s  
  { *aS+XnT/  
  return assignment < T > (t); JF~9efWe>  
} 8!.V`|@lt  
} ; djnES,^%9  
s I\-0og  
~@6l7H6{  
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: G!B:>P|\l  
EAXl.Y. $  
  static holder _1; R@pY+d9qp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1|w@f&W"  
+ a nsN~3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VJTO:}Q  
而不用手动写一个函数对象。 c'3N;sZ*B  
45wtl/^9  
+a N8l1  
q1eMK'1  
四. 问题分析 J]Z~.f="  
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。 &)+H''JY  
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。 JN9>nC!Zy_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^vT!24sK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 VZr:yE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^Y+C!I  
!Tv3WQ@  
五. 问题1:一致性 V7nOT*N:Q  
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?| l"}_+5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BK=w'1U  
ToPjB vD  
struct holder "OwVCym?  
  { a,S;JF)v  
  // <>{m+=gA  
  template < typename T > MYjc6@=cR  
T &   operator ()( const T & r) const ojlyW})$%  
  { *-5N0K<kQ  
  return (T & )r; Q0K$ZWM`7  
} KgkRs?'z  
} ; N2'aC} I  
%>=6v} f,+  
这样的话assignment也必须相应改动: P[G>uA>Z1  
#>bj6<  
template < typename Left, typename Right > :EQ{7Op`  
class assignment 7_ayn#;y  
  { p)iEwl}!j  
Left l; 0'Ho'wDb  
Right r; , p~1fB-/  
public :  `ROHB@-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6uo;4}0  
template < typename T2 > n}A!aC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =HsE:@  
} ; 54z.@BJhE  
J@$~q}iG  
同时,holder的operator=也需要改动: !*"fWahv  
B T"R"w  
template < typename T > +ppA..1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a= j'G]=  
  { u)<s*jk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -c0ypz  
} 7>j~;p{  
5a_8`csu  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 PgK7CG7G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]r|oNGD)G  
:[_ms d  
return l(rhs) = r; 1 rhZlmf[r  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "t.` /4R2w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }}tbOD)t  
< z2wt  
template < typename Tp > A)C)5W  
class constant_t @lE'D":?  
  { / }$n_N\!)  
  const Tp t; |0=UZK7%O  
public : +K'Hr: (  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZzupK^5Z  
template < typename T > i}DS+~8v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [A,^ F0:h  
  { ]$lt  
  return t; 18Y#=uH}  
} @0@ZlH wM  
} ; sg^|dS{3D  
w(6n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 s b;q)Rh  
下面就可以修改holder的operator=了 ?![[la+f  
0Z8"f_GK  
template < typename T > E(PBV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8\lh'8  
  { ciS,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =zyA~}M2  
} <R /\nYXz  
>UaQ7CRo  
同时也要修改assignment的operator() /gZyl|kdy  
vNv!fkl  
template < typename T2 > !&rd#ZBn  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =,(TP  
现在代码看起来就很一致了。 MY@&^71i4  
G*@!M%/  
六. 问题2:链式操作 yk`qF'4]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )e,O+w"  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Y/FPkH4  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 h0rPMd(K  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 8 XB[CbO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^'V :T Y  
rKrHd  
template < typename T > f 5v&4  
struct result_1 k9;^|Cm k  
  { c;$ 4}U4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h<Aq|*  
} ; ai/|qYf  
W}CM;~*L  
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: uX6yhaOp|  
P"Al*{:J  
template < typename T > (h3L=  
struct   ref m$W >~  
  { E&P2E3P  
typedef T & reference; -d\sKc  
} ; \EySKQ=  
template < typename T > C 1k< P  
struct   ref < T &> =:^aBN#  
  { ?q:|vt  
typedef T & reference; QJVbt  
} ;  }~/b%^  
%tyo(HZQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X/,) KTo7  
}4A] x`3  
template < typename T > qSc-V`*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vQljxRtW  
  { 7 $e6H|j@  
  return l(t) = r(t); B{nwQC b  
} N ,Eap KG  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 mn/)_1',  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +i&<`ov  
Q7_5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 t*gZcw5 r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .S/ 5kLul  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !bE-&c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6Wu*zY_+  
最后的布局是: e73=*~kfR  
                Add 8W\yM;'  
              /   \ _}R[mr/  
            Divide   5 4dX{an]Cz  
            /   \ X7},|cmD_  
          _1     3 8=`L#FkRp  
似乎一切都解决了?不。 ).SJ*Re*^I  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 k QuEG5n.-  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 0[MYQl`  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Jb QK$[z"  
gM&IV{k3  
template < typename Right > ]M7FIDg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $Nu{c;7"  
Right & rt) const F8f}PV]b  
  { .[Sis<A]%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X-c|jn7  
}  w4U,7%V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y{%0[x*N<m  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 0gd`W{YP  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 wFJf"@/vJ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 7~Y\qJ4b  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 MCKN.f%lP  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Eomfa:WL  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 7D6`1 &  
_K^Q]V[nZ  
template < class Action > 0bT j/0G?  
class picker : public Action 4&}%GH>}  
  { u 272)@R  
public : kxMvOB$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} paqGW]  
  // all the operator overloaded $DY#04Je\=  
} ; Jo5Bmh0  
YM}a>o  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 @/ z\p7e  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: M@Th^yF+8H  
:o s8"  
template < typename Right > *f[ 5rr4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ABWn49c.  
  { [,o:nry'a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,Z q:na  
} 5h5izA'0'  
v e&d"8+]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1Bj.MQ^  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。  /8x';hQ  
azPH~' E'  
template < typename T >   struct picker_maker lsz3'!%Y)  
  { Rx-\B$G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4p:d#,?r  
} ; Bs"D<r&ro  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m2PUU/8B/  
  { $*#a;w7\C  
typedef picker < T > result; %HUex 6!  
} ; QAs)zl0  
fAs b:P  
下面总的结构就有了: >qeDb0  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 (RddR{mX  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 7%*#M#(T  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &jE\D^>ko  
至此链式操作完美实现。 nK>CPqB^(  
YX$(Sc3.6  
'+88UFSq5  
七. 问题3 J p'^!  
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。 {L-^J`> G  
&<A,\ M  
template < typename T1, typename T2 > L&pR#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CX|W$b)%  
  { 1oQw)X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /2tA n  
} %*R, ceuI  
/K:r4Kw  
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: )UzJ2Pa<+_  
l_g$6\&|  
template < typename T1, typename T2 > q$:1Xkl  
struct result_2 :u>RyKu|&R  
  { Z-iU7 O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4agW<c#  
} ; %U\,IO`g  
6,>$Jzs)5E  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ~y<0Cc3Vs  
这个差事就留给了holder自己。 )|~K&qn`  
    [D"6&  
_.5{vGyxr  
template < int Order > 7^gO>2~  
class holder; UG2+Y']  
template <> Rl?1|$%  
class holder < 1 > [\8rh^LFi  
  { ynI e4b  
public : \c_g9Iqa  
template < typename T > cY?|RXNmZ  
  struct result_1 (TZK~+]@sb  
  { &jDN6n3z  
  typedef T & result; =H{<}>W'  
} ; NI?O  
template < typename T1, typename T2 > x@NfN*?/+i  
  struct result_2 DyC*nE;  
  { 8eXe b|?J  
  typedef T1 & result; }-3 VK%  
} ; f"Sp.'@  
template < typename T > &^`Wtd~g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kV'zA F v  
  { Phn^0 iF  
  return (T & )r; }B0[S_mw  
} Vn#}f=u\  
template < typename T1, typename T2 > "r^RfZ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |8 ` }8vo)  
  { rJiF2W  
  return (T1 & )r1; EQyX!  
} )1At/mr  
} ; L^qCE-[  
aL(G0@(  
template <>  [N,+mX  
class holder < 2 > u62H+'k}F  
  { xp|1yud  
public : ; hQ[-  
template < typename T > GCl *x:  
  struct result_1 ilL%  
  { +$C9@CZM9  
  typedef T & result; )@! fLA T  
} ; e66Ag}Sw|  
template < typename T1, typename T2 > {V7mpVTX.  
  struct result_2 -r *|N.5c  
  { 0moAmfc  
  typedef T2 & result; ,7V?K j  
} ; P%R!\i  
template < typename T > > TYDkEs0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZX/FIxpy  
  { V7WL Gy.,  
  return (T & )r; |uy@v6  
} ^_#wo"  
template < typename T1, typename T2 > +2MF#{ tS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #?)6^uTW  
  { <lzC|>BG  
  return (T2 & )r2; j&Hui>~  
} w10~IP  
} ; M4Cb(QAVP  
faOiNR7;h  
/T6bc^nOW  
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> >。 e (]]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A{> w5T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: = cRmaD  
8(`e\)%l0  
return l(i, j) = r(i, j); gq?O}gVD  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k2eKs*WLC  
6"iNh)  
  return ( int & )i; qG,h 1  
  return ( int & )j; "]jN'N(.  
最后执行i = j; \JPMGcL  
可见,参数被正确的选择了。  dF `7]  
@(L}:]{@  
r.)n>  
ZC2aIJ  
4x ?NCD=k  
八. 中期总结 0`zdj  
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: yl?LXc[)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )xf(4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Sm[#L`eqW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Qe F:s|[  
p p0356  
3B;Gm<fJ9N  
.WSn Y71  
bq5ySy{8  
#}fvjJ{  
九. 简化 y~*B%KnEQy  
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。 j)G%I y[`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 xY)eU;*  
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}6~t\9D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 UxMy8} w!y  
  +-*/&|^等 G8]{pbX  
2. 返回引用。 8oU R/___  
  =,各种复合赋值等 IZdWEbN1  
3. 返回固定类型。  DEu0Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $'}|/D  
4. 原样返回。 hQ>$ "0K  
  operator, cq]0|\Vz  
5. 返回解引用的类型。 _!|$i  
  operator*(单目) Q(x=;wf5r  
6. 返回地址。 jCj8XM{c>  
  operator&(单目) Uf_mwEE  
7. 下表访问返回类型。 c='W{47  
  operator[] D]d! lMK/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (=rDt93J  
  operator<<和operator>> 44n41.Q]  
[ s/j?/9  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 -mO<(wfV>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5Th\wTh04  
xP9R d/xa|  
template < typename Left > 08@4u L  
struct value_return y+wy<[u  
  { k^JgCC+  
template < typename T > RKMF?:  
  struct result_1 q~18JB4WPJ  
  { EQ"_kJ>81Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?N+pWdi  
} ; 8>|4iT  
IY~I=}  
template < typename T1, typename T2 > {?w *n_T.  
  struct result_2 ~y Dl & S  
  { V[^AV"V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K\RMX?YsP  
} ; aFnyhu&W'  
} ; "a _S7K  
dqU)(T=C  
Z[RifqaBby  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ELG{xN=o  
nR Hl Hu  
下面我们来剥离functor中的operator() S"+#=C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Pr1OQbg]8  
Z@JTZMN_  
return l(t) op r(t) pxbuZ9w2Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1_xkGc-z<  
return op l(t) H93ug1,  
return op l(t1, t2) N1>M<N03  
return l(t) op z {NK(oW  
return l(t1, t2) op ca,JQrm  
return l(t)[r(t)] -)"\?+T  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P$O@G$n  
=L"I[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: e=tM=i"  
单目: return f(l(t), r(t)); Z0~,cO8~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e v7A;;  
双目: return f(l(t)); Nb0T3\3W  
return f(l(t1, t2)); RY,L'Gt O  
下面就是f的实现,以operator/为例 oY\;KPz  
-G1R><8[  
struct meta_divide Uu`}| &@i  
  { ! }eq~3  
template < typename T1, typename T2 > M.$=tuUL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 925T#%y  
  { O"[#g  
  return t1 / t2; .(Z^}  
} bL:+(/:  
} ; ldKLTO*&  
B(wi+;  
这个工作可以让宏来做: hR>`I0|p&  
]'#^ ~.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ye {y[$#3  
template < typename T1, typename T2 > \ :W'.SRD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; % 5!Y#$:{o  
以后可以直接用 : T4ap_Ycq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) p8CaD4bE  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 3=Xvl 58k  
(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。。。) xnZ  
EL *l5!Iu  
MA 6uJT  
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 {!4ZRNy(k  
t/]za4w/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dKPx3Y'  
class unary_op : public Rettype P6'0:M@5  
  { ~4S6c=:  
    Left l; JS >"j d#  
public : ~W gO{@Mw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r_V^sX  
Ys5I qj=mp  
template < typename T > gFM~M(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >ZAn2s  
      { {mHxlG)  
      return FuncType::execute(l(t)); "W}+~Sn  
    } h5; +5B}D  
gi/W3q3c6  
    template < typename T1, typename T2 > 5)4?i p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5e'**tbKH  
      { taSYR$VJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aTLr%D:Ka  
    } %A@U7gqc  
} ; %8"Aq  
i?F~]8  
mndNkK5o  
同样还可以申明一个binary_op H//,qxDc  
{*Qx^e`h$.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `LWbL*;Y0  
class binary_op : public Rettype %C >Win)g  
  { PiX(Ase  
    Left l; |P"kJ45  
Right r; AIwp2Fz  
public : VB+y9$Y'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1i|5ii*vc  
U&gl$/4U@  
template < typename T > a3_pF~Qx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G7HvA46  
      { .!1E7\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  %B#8  
    } {<Vw55)#0Q  
h`:gMhn  
    template < typename T1, typename T2 > }4*~*NoQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e({-. ra  
      { _4t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k'd=|U;(FV  
    } T!H }^v  
} ; 4V5h1/JPm  
Nu%MXu+  
sTYA  
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 <(o) * Zmo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z`y^o*qc]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *2I@_b6&  
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。 /3 ;t &]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! SDW!9jm>R  
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。。。 @(e/Y/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 TP)}1 @  
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) safI`b w1  
下面是修改过的unary_op hzy#%FaB  
4{=^J2z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b U>.Bp]  
class unary_op , *Z!Bd8  
  { <3b Ft[  
Left l; ca$K)=cDW  
  A!`Q[%$  
public : hQbz}x  
*h"7!g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bX&=*L+ h6  
jL#`CD  
template < typename T > Bjsg!^X7  
  struct result_1 \w@ "`!%  
  { (, uW-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >o!~T}J7  
} ; J?bx<$C@  
CF@j]I@{   
template < typename T1, typename T2 > 8}!WJ2[R  
  struct result_2 'di(5  
  { Eg#WR&Uq"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'W J3q|o/  
} ; IdWFG?b3  
0\yA6`}!  
template < typename T1, typename T2 > +Rd;>s*.Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -f8iq[F5  
  { V5HK6-T  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >iI-Cs7TD  
} $2pkh%  
@7,k0H9Moa  
template < typename T > t\\`#gc9~i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ouc$M2m0!  
  { &BJ"T  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8A2_4q@34  
} r/mKuGa]  
'C<4{agS  
} ; wy4 }CG  
IpI|G!Y,  
]*vv=@"`e  
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 96S#Q*6+R  
好啦,现在才真正完美了。 S/7?6y~  
现在在picker里面就可以这么添加了: UB|}+WA3  
nK9?|@S*'  
template < typename Right > o",J{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '@,M 'H{  
  { 4:Id8r zz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?=0BU}  
} WBY_%RTx  
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。 NN@'79x  
h7F5-~SpD  
K0] 42K  
, LVZ  
#>dj!33  
十. bind J'Y;j^  
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。 !juh}q&}|  
先来分析一下一段例子 <K zEn+  
, FD RU  
 MON]rj7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *'hJ5{U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6~c:FsZ)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R&]#@PW^  
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。 *32hIiCm  
我们来写个简单的。 =/MA`>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jdAjCy;s!  
对于函数对象类的版本: BXB ZX@jVk  
 &'<e9  
template < typename Func > YGf<!  
struct functor_trait cMp#_\B  
  { 8a3h)R  
typedef typename Func::result_type result_type; 6h:2,h pE  
} ; %{;1i  
对于无参数函数的版本: 7 HM%Cd  
7FGi+  
template < typename Ret > 4Bz:n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;30SnR/  
  { nb_$g@ 03  
typedef Ret result_type; VQwF9Iq]`  
} ; b,uu dtlH  
对于单参数函数的版本: EN;s 8sC!  
=WM^i86  
template < typename Ret, typename V1 > 5V@c~1\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'j(F=9)  
  { 'Uu!K!  
typedef Ret result_type; )4e?-?bK!  
} ; kBg8:bo~  
对于双参数函数的版本: aGq1 YOD[$  
q1?}G5a ?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > kqQT^6S   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Gqs)E"h  
  { Tqj:C8K{  
typedef Ret result_type; D,P{ ,/  
} ; z^^)n  
等等。。。 N|\Q:<!2_w  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy szC<ht?z  
X)b@ia'"Wp  
template < typename Func > u.dYDi  
struct func_return 2R];Pv  
  { 8(ej]9RObU  
template < typename T > lgQ"K(zY  
  struct result_1 chA7R'+LA  
  { '|^x[8^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B nUWg ^E  
} ; W!t=9i  
ble[@VW|  
template < typename T1, typename T2 > +FJ+,|i  
  struct result_2 y7~y@2  
  { 9wbj}tN\z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TQ5*z,CkS  
} ; ,8 G6q_ud  
} ; T7~H|%  
?/|KM8  
'8w>=9Xl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 AX;!-|bW  
I>JBGR`j  
template < typename Func, typename aPicker > MUn(ZnQy|  
class binder_1 |ya.c\}q  
  { ohna1a^  
Func fn; qsWy <yL+  
aPicker pk; @8*lqV2  
public : #+#^cqjZ  
AF\Jh+ynT!  
template < typename T > 0TWd.+  
  struct result_1 g5:?O,?  
  { gy>B 5ie  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5.d[C/pRw  
} ; sOVU>tb\'  
=}zSj64  
template < typename T1, typename T2 > fPPC`d&Q3  
  struct result_2 ir|c<~_=  
  { Kk`Lu S?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?W2u0N  
} ; +}R#mco5K  
+\]Gu(z<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )M><09  
DS=$* Trk  
template < typename T > `vZX"+BAh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l"-Z#[  
  { o$Ju\(Y$<+  
  return fn(pk(t)); m~0Kos%^*b  
} ! k 1 Ge+  
template < typename T1, typename T2 > @;\0cE n>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q_>W!)p Gz  
  { rCUGaf~  
  return fn(pk(t1, t2)); nF B]#LLv  
} MX iQWg$  
} ; h0$Y;=YA  
6EeO\Qj{  
|j~l%d*<w  
一目了然不是么? 9l(T>B2a  
最后实现bind mv 7W03  
dXfLN<nD>U  
F3hG8YX  
template < typename Func, typename aPicker > E!_3?:[S_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z]7/Gc,j  
  { E>+>!On)b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yzT4D>1,  
} XBoq/kbw!  
6?'7`p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 te4=  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 5|5p -B  
HuJc*op-6  
十一. phoenix flT6y-d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: XO+rg&Pu  
/,`OF/%  
for_each(v.begin(), v.end(), WdH/^QvTP  
( h+ud[atk.  
do_ tuLNGU  
[ T<-_#}.Hn  
  cout << _1 <<   " , " Ss%1{s~ok  
] ~Up{zRD"B  
.while_( -- _1), AmC?qoEWQ7  
cout << var( " \n " ) zy5FO<->  
) n*Uk<_WA  
); .G#li(NWH  
3~VV2O  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: bF6J>&]!  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor }wkY`"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <v'&Pk<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )U=]HpuzI  
sM+~x<}0  
Ek1c>s,t  
template < typename Cond, typename Actor > ?U{<g,^  
class do_while ^GyZycch  
  { }B a_epM  
Cond cd; em'ADRxG+  
Actor act; -]+pwZ4g  
public : "F%JZO51  
template < typename T > M~N/er  
  struct result_1 SnR2o3r-Of  
  { U (#JC(E-#  
  typedef int result_type; iGkysU<wcp  
} ; le]~Cy0  
%IZd-N7i^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uKXNzz  
nwh@F1|  
template < typename T > ^sB0$|DU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &a;?o~%*]i  
  { /-,\$@J5)  
  do M(zZ8#  
    { Z XGi> E  
  act(t); xP!QV~$>  
  } r *]pL<  
  while (cd(t)); eIfQ TV  
  return   0 ; U8AH,?]#  
} O`Gq7=X  
} ; vaGF(hfTA  
N@L{9ak1  
e"52'zAV-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;}j(x;l>t  
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。 w7o`B R  
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。 naW!b&:  
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。 >W;NMcN~  
下面就是产生这个functor的类: a5GLbanF  
P/dnH  
H=Ilum06  
template < typename Actor > s<)lC;#e  
class do_while_actor Be=rBrI>  
  { CF2Bd:mfZ  
Actor act; :Ys~Lt54  
public : S.)Jp -&K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }&t>j[  
!7 dct#4  
template < typename Cond > C!*.jvhT  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \1Xk[%  
} ; dniU{v  
:#pdyJQ_  
Iz5NA0[=2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _BmObXOp.  
最后,是那个do_ Ph1XI&us9  
=i&,I{3  
'Vo8|?.WhX  
class do_while_invoker 6eB;  
  { n+Kv^Y`qxO  
public : -g]Rs!w'  
template < typename Actor > %^pi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const XS[L-NHG  
  { Ch_rV+  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8s@N NjV  
} %)x9u$4W2  
} do_; sfj+-se(K.  
DzQBWY] )  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /N"3kK,N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 UnF8#~  
最后来说说怎么处理break和continue "(^XZAU#W  
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。 (Z SaAn),  
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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