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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda IT| h;NUG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2~kx3` Q  
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, ^kKLi  
)9YDNVo*-  
FDMQ Lxf  
jHFjd'  
  class filler Uwc%'=@  
  { X:GRjoa  
public : &C9IR,&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} EYT^*1,E*  
} ; ;6G]~}>o  
O[ma% E*0  
v$y\X3)mB  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: J,=K1>8s  
hX.cdt_?  
/Q1 b%C  
_3`G ZeGV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UPhO =G  
 JW D`}  
dn(!wC]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kR<sSLEb  
WLUgiW(0$  
U% h.l  
:zHSy&i`  
二. 战前分析 LT%~C uf  
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。 MhMiSsZ  
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 + -<8^y  
9xQ|Uad+%  
/5,6 {R9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2{ F-@}=  
  /* --------------------------------------------- */ uw+nll*W%  
vector < int *> vp( 10 ); >z<L60S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Xf4QLw/r  
/* --------------------------------------------- */ /!]K+6>u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5U2%X pO   
/* --------------------------------------------- */ K *@?BE  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k79OMf<v  
  /* --------------------------------------------- */ $u<;X^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K)'[^V Xh  
/* --------------------------------------------- */ n {?Du  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PaTOlHr  
$DDO9  
-'&l!23a~  
[<@L`ki  
看了之后,我们可以思考一些问题: dn h qg3Y  
1._1, _2是什么? D?KLV _Op  
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。 NS[Z@@  
2._1 = 1是在做什么? Ku[q #_7  
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。 :` SIuu~@  
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。 4@{;z4*`  
=[n !3M+X  
#wyceEa  
三. 动工 h4n~V:nNm  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *d8 %FQ  
+3))G  
]xS%E r  
<aPZE6z  
template < typename T > D[>:az `  
class assignment J_)F/S!T  
  { Te+#  
T value; K3zY-yIco  
public : ^tTM 7  
assignment( const T & v) : value(v) {} a!o%x  
template < typename T2 > 4-bM90&1t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RPX.?;":  
} ; \#[DZOI~  
~BI`{/O=  
}hn?4ny  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #66i!}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ku'a,\7z  
`Am|9LOT  
y>C !cYB  
Y~Uf2(7b5  
  class holder ;1~n|IY  
  { nKE^km  
public : %R5- 6  
template < typename T > e/4C` J-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @kSfF[4H  
  { +`flIG3RV  
  return assignment < T > (t); remc_}`w  
} >_Tyzl>z  
} ; OIFjc0  
l9QIlTc7  
PVi;h%>Y  
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: ` 0 @m,  
3XY"s"  
  static holder _1; 3=wcA/"!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [Vbd su9  
@Ov}X]ELi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z&9ljQ iF  
而不用手动写一个函数对象。 s58dHnj5+  
,tXI*R  
-medD G  
$\m:}\%p  
四. 问题分析  c{kpg N  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 LTf)`SN %'  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 <mJ8~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vAP1PQX;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b|V <Kp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 y:E$n!  
Q0-gU+ig  
五. 问题1:一致性 U^}7DJ  
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?|  }se3y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |7 K>`  
wKJ|;o4;L  
struct holder ?0 cv  
  { y /vc\e  
  // xsU%?"r  
  template < typename T > zZd.U\"2  
T &   operator ()( const T & r) const _k}Qe ;  
  { B|o@ |zF  
  return (T & )r; J<0sT=/2$  
} papMC"<g$  
} ; 7Tp +]"bL  
fNda&  
这样的话assignment也必须相应改动: C\{ KB@C\*  
|A68+(3u  
template < typename Left, typename Right > 3 K||(  
class assignment 1Y"9<ry  
  { %V1jM  
Left l; N~b0b;e  
Right r; i\ uj>;B  
public : IT#Li  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K:13t|  
template < typename T2 > ,5U[#6^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "kFNOyj3\  
} ; h143HXBi1+  
7`7M4  
同时,holder的operator=也需要改动:  rPr]f;  
,dd1/zm  
template < typename T > \>9^(N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l_;6xkv4  
  { 3{qB<*!p"G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "C3J[) qC  
} u-jV@Tz  
-F(luRBS(W  
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。 K#6@sas  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *oLDy1<  
G'Wp)W;])\  
return l(rhs) = r; e1b?TF@lz  
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。 Q e/XEW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }T PyHq"  
{\k }:)  
template < typename Tp > `'3&tAy  
class constant_t w)&4i$Lk6  
  { 8,F|*YA  
  const Tp t; Aua}.Fl,  
public : GwA\>qXw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CL`+\ .  
template < typename T > cBbumf9C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r# oJch=  
  { |Ch ,C  
  return t; /V cbT >=  
} Jza ?DhSAZ  
} ; @+nCNXK  
]H{* Z3S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gB%"JDn8  
下面就可以修改holder的operator=了 @ G!Ir"Q  
RnC+]J+?4  
template < typename T > GJ`._ju  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J8@.qC'!  
  { %TAS4hnu%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hwvitD!0  
} B1Pi+-t  
LPs5LE[Pm  
同时也要修改assignment的operator() 86cnEj=   
L%3Bp/`S  
template < typename T2 > M/lC&F(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @+~>utr  
现在代码看起来就很一致了。 y$di_)&g  
Wt@hST  
六. 问题2:链式操作 G{,DoCM5WL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pd`m//G  
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。 ~xDu2 -5  
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。 .x] pJ9  
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。 6WIs*$T2*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =z"8#_3A  
4i&Rd1#0dI  
template < typename T > 8mLW^R:`  
struct result_1 UqsOG<L'6  
  { bJ9*z~z)e  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ai?N!RX%H  
} ; (GGosXU-v  
(~bx%  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: zN;P_@U  
!;vv-v,LQ  
template < typename T > =j~:u.hc'  
struct   ref qQ3pe:n?  
  { 2"shB(:z>  
typedef T & reference; GL-b})yy  
} ; }CZw'fhVWO  
template < typename T > bYpeI(zK  
struct   ref < T &> ^~vM*.j~j  
  { tux0}|[^'  
typedef T & reference; T%FW|jKw  
} ; Z]tQmV8e  
XHdhSFpm  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Bxw(pACf  
_!vy|,w@e  
template < typename T > 4{vEW(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |N)),/R_  
  { |*b-m k  
  return l(t) = r(t); L A A(2  
} XpkOCo02  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 |'P$zMAF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zG/? wP"  
k?L2LIB<  
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 Ndb7>"W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Jd v;+HN[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 '3sySsD&O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h<>yzr3fN  
最后的布局是: [dz3k@ >0  
                Add Rrl  
              /   \ dS <*DP  
            Divide   5 d+5~^\lV  
            /   \ {,*vMQ<^  
          _1     3 x H=15JY1W  
似乎一切都解决了?不。 d:^B2~j  
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。 H[OgnnM  
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。 IoK/2Gp  
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: }a9G,@:k  
P,3w b  
template < typename Right > b5 NlL`g  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const HOCj* O4  
Right & rt) const v@M^ukk'}  
  { /K1cP>oE  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZMiOKVl  
} D `V.gV]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1kUlQ*[<|  
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。 UuF(n$B  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 6@8z3JW.A  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 U~"Y8g#qgy  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 5F ^VvzNn  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? |S |'o*u  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: R1w5,Zt  
?Y S 3)  
template < class Action > `=,emP&(H&  
class picker : public Action b8YdONdy  
  { esx/{j;<u  
public : 3/ }  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U-m MKRV  
  // all the operator overloaded ,5ZQPICF  
} ; =8<~pr-NO  
r;[=y<Yf  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 #)]t4wa_W  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: C&*1H`n  
'x"(OdM:[  
template < typename Right > 2=0HQXXrq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'U`;4AN  
  { w=rD8 @  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S1mMz i  
} vW vu&3tx  
DU]KD%kl  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > VHl1f7%@H  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 xz5A[)N  
zUv#%Q8vw  
template < typename T >   struct picker_maker 6},[HpXRc4  
  { |m ?ZE:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^w.]1x  
} ; G\;6n  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 650qG$  
  { ?8GS*I  
typedef picker < T > result; HDZl;=  
} ; PRTjXq6)5  
324XoMO  
下面总的结构就有了: *0eU_*A^zO  
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。 ty pbwfM]  
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。 P}A!C9Frh  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Fr  
至此链式操作完美实现。 5~:/%+F0=  
B,w ZI4oi*  
Ox-eB  
七. 问题3 'EXx'z;/#  
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。 |b.xG_-s1  
(?zD!% k  
template < typename T1, typename T2 > <"P-7/j3j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =D Q :0w  
  { p&]V!O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1hGj?L0m.  
} DR:$urU$  
)S2yU<6oOt  
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: s:"Sbml  
xSK#ovH2  
template < typename T1, typename T2 > W [K.|8ho  
struct result_2 d,JDfG)  
  { @&WHX#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *pS 7,Hm  
} ; E8}evi  
T+$H[ &j  
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? tZKw(<am  
这个差事就留给了holder自己。 fZ7AGP   
    $Emu*'  
N~mr@rXC  
template < int Order > X V;j6g  
class holder; `a|&aj0  
template <> }P fAf  
class holder < 1 > A&~fw^HM  
  { Op ?"G  
public : ^sLx3a  
template < typename T > Y6 sX|~Zy  
  struct result_1 8iJB'#''*  
  { RK|*yt"f"  
  typedef T & result; Wx{E\ l  
} ; ~:bdS 4w  
template < typename T1, typename T2 > RE%f'y  
  struct result_2 yivu|q  
  { &.*UVc2+Y  
  typedef T1 & result; Z}dK6h5+'  
} ; e:9EP,  
template < typename T > F1L[3D^-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !!^z6jpvn  
  { 4Qf sxg  
  return (T & )r; t n5  
} 4r1\&sI$~  
template < typename T1, typename T2 > D @*<O=_D(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x I.W-js[  
  { m3lz#Pm'0  
  return (T1 & )r1; .=#j dc/  
} CG=c@-"n/  
} ; K\F0nToJ.  
6- i.*!I 8  
template <> _f^KP@^j  
class holder < 2 > r8Pd}ptPU  
  { JL= cIH8  
public : !EB<N<P"t  
template < typename T > =W.}&  
  struct result_1 D'#Q`H  
  { P)=.D u)  
  typedef T & result; Lau@HYW0  
} ; ;X,u   
template < typename T1, typename T2 > "[|b,fxR  
  struct result_2 .="X vVdkp  
  { fq6%@M~  
  typedef T2 & result; %7)=k}4  
} ; l:!L+t*}6  
template < typename T > !rM~   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1jl !VU6  
  { EbQLMLD%  
  return (T & )r; `S@TiD*  
} )O~[4xV~  
template < typename T1, typename T2 > .z`70ot?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GrL{q;IO  
  { ^QRg9s,T<  
  return (T2 & )r2; |:=o\eu&  
} /8h=6"  
} ; ^[tE^(|T  
~ y!'\d>q<  
hJ'H@L7  
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> >。 cqNK`3:.j  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ((k"*f2%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: c~Ka) dF|  
7w/IHML  
return l(i, j) = r(i, j); m.e]tTe  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6gg8 h>b  
$E\|\g  
  return ( int & )i; *Y m? gCig  
  return ( int & )j; Dsg>~J'  
最后执行i = j; 3yZmW$E.  
可见,参数被正确的选择了。 d,"LZ>hNY*  
F1t(P 8  
`a& kD|Yh  
FM@iIlY"  
K T}  
八. 中期总结 1PkCWRpR  
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: @^W`Yg)C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 18>cfDh;N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |@Tga_0p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #@S%?`4,  
N6U d(8*  
7^q~a(j  
m|@H`=`d  
9Eyx Ob  
~?Q sr  
九. 简化 ??rS h Mu  
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。 o%$.8)B9F  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9)q3cjP{<  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 5AYOM=O]t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %a;#]d  
  +-*/&|^等 <\aeC2~M  
2. 返回引用。 =Ph8&l7~sp  
  =,各种复合赋值等 ut{T:kT  
3. 返回固定类型。 j9+$hu#a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _!\d?]Ya  
4. 原样返回。 Ux [<g%F"  
  operator, V2YK  T,5  
5. 返回解引用的类型。 M ?$[WS  
  operator*(单目) >Jz9wo`  
6. 返回地址。 !~@GIr  
  operator&(单目) UNdD2Fd9  
7. 下表访问返回类型。 Y`|+sND  
  operator[] 5'~_d@M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _kj]vbG^;  
  operator<<和operator>> SUncQJJ0S*  
:d36oiHKu  
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。 7F^d-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3$$E0`7.  
)+E[M!34  
template < typename Left > 1j<(?MT-  
struct value_return z^gJy,T  
  { K}V CFV  
template < typename T > j2Zp#E!  
  struct result_1 \N>-+r  
  { wl Oeoi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tli.g  
} ; )ZJvx%@i  
<j'V}|3  
template < typename T1, typename T2 > p\6cpf  
  struct result_2 aV3:{oL  
  { vJkc/7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N%y i4  
} ; XpQOl  
} ; S&op|Z)1  
U=on}W3V 2  
u2V-V#jS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *2'8d8>R%]  
K"}fD;3  
下面我们来剥离functor中的operator() _]Hna<Ly  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^NW[)Dq1<  
(B7G'h.?  
return l(t) op r(t) 7io["zW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) yzA05npTl  
return op l(t) @=Kq99=\U  
return op l(t1, t2) }{aGh I~<  
return l(t) op 5jdZC(q5a  
return l(t1, t2) op Zo9<96I&  
return l(t)[r(t)] CT|+?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )s2] -n}W  
29R-Up!SVN  
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: W L$^B@gXQ  
单目: return f(l(t), r(t)); v\0G`&^1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q=\ Oa(I  
双目: return f(l(t));  6 K $mW  
return f(l(t1, t2)); \u3\TJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 Pf?kNJ*Tv)  
*dzZOe>,  
struct meta_divide YeX*IZX8  
  { i%glQT  
template < typename T1, typename T2 > +8=$-E=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =lXj%V^8N  
  { ?0tg}0|  
  return t1 / t2; da{]B5p\  
} $EMOz=)I#  
} ; 0P^h6Vat  
g(DD8;]w<  
这个工作可以让宏来做: <_tmkLeZf  
G4&s_ M$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ DA =U=F  
template < typename T1, typename T2 > \ prBLNZp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; J3Mb]X)_}  
以后可以直接用 e5 =d Ev  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9N ]Xa  
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 wN 2+3LY{  
(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。。。) (z?HyxRT  
]' mbHkn68  
\ /-c)  
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 .J#'k+>  
*p l6 V|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LzygupxY!  
class unary_op : public Rettype ^\)a[OWp  
  { HDyf]2N*N  
    Left l; k#*-<1  
public : `S&a.k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'X~tt#T  
fSh5u/F!  
template < typename T > T?9D?u?]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *P()&}JK  
      { NOz3_k  
      return FuncType::execute(l(t)); ? @V R%z  
    } fS]& ?$q  
:d mE/Tq  
    template < typename T1, typename T2 > yIw}n67  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^}3^|jF  
      { <QtZ6-;_f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); We+rFk1ddt  
    } fJ,N.O+9E  
} ; 8$Q`wRt(%  
gmTBT#{6yH  
wZrFu(_  
同样还可以申明一个binary_op y)f.ON36I  
!`ol&QQ#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1I Yip\:lS  
class binary_op : public Rettype Pms@!yce  
  { w$gvgz  
    Left l; R^Rc!G}  
Right r; `i{d"H0E  
public : B`tq*T%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r4.6W[| d  
T&U}}iWN  
template < typename T > -luQbGcT3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )W@u g,y  
      { 6|97;@94  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pMF vL  
    } S"Al [{  
 *7Dba5B  
    template < typename T1, typename T2 > B6XO&I1c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tMr7d  
      { k(Yz2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xh6(~'$  
    } =;Id["+  
} ; 0SpB 2>_  
h!"2Ux3!x  
8K8u|]i  
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 3 qYGEhxv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~C-Sr@ a?/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M,Gy.ivz  
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。 [|\6AIoS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GR,2^]<{  
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。。。 $+gQnI3w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ht`fC|E  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) /iW+<@Mas  
下面是修改过的unary_op ]kh]l8t^  
l![M,8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l,ny=Q$[1'  
class unary_op tzI|vVT,  
  { g/?Vl2W  
Left l; j*=!M# D  
  @uSO~. 7  
public : c '|*{%<e2  
|jsI-?%8J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zcpL[@B  
dg D-"-O  
template < typename T > mY|c7}>V;  
  struct result_1 sA0 Ho6  
  { zI88IM7/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ! FcGa  
} ; KbJ6U75|f  
^0,}y]5p  
template < typename T1, typename T2 > z*3b2nV  
  struct result_2 o'Bd. B  
  { 6:1`lsP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tldT(E6  
} ; T2{e 1 =Z7  
V:0IBbh)w  
template < typename T1, typename T2 > }_Bo:*9B-o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7KtU\u  
  { "+DA)K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /4{WT?j  
} ITPE2x  
SX3'|'-  
template < typename T > dT`nR"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $-_" SWG.  
  { Gz`Jzh j  
  return OpClass::execute(lt(t)); X)g X9DA  
} cIug~ x>  
goM;Pf "<  
} ; h'ik3mLH  
=D zrM%  
WC_.j^sW  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug #1YMpL  
好啦,现在才真正完美了。 Km2~nkQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: =^"Sx??V  
/Qgb t  
template < typename Right > Z;+,hR((  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tpI/I bq  
  { hvt]VC]]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \e a*  
} deVd87;@7[  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 }OkzP)(  
.0Ud?v>=  
>=k7#av  
a%q,P @8  
%PW-E($o<  
十. bind :?f<tNU$  
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。 `&;#A*C0  
先来分析一下一段例子 ^!['\  
!D22HSv(w  
a[ULSYEi  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lp*5;Ls'q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <I,4Kc!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <3Ftq=  
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。 nC:T0OJv  
我们来写个简单的。 ^Ks1[xc*`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @`.4"*@M  
对于函数对象类的版本: 0+&WIs  
 &_)P)L  
template < typename Func > CKw-HgXG  
struct functor_trait o!xCM:+J  
  { oKGH|iVEe  
typedef typename Func::result_type result_type; =i~ = |K!  
} ; @= <{_p  
对于无参数函数的版本: l,n_G/\  
Vmz#u1gGT6  
template < typename Ret > y)r`<B  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o*T?f)_[p  
  { XT0-"-q  
typedef Ret result_type; M]8>5Zx.  
} ; AB=%yM7V*  
对于单参数函数的版本: }#zL)+XI  
!&%KJS6p4  
template < typename Ret, typename V1 > pI@71~|R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l6zAMyau5  
  { 9WHE4'Sa  
typedef Ret result_type; l4gH]!/@  
} ; q\tr&@4iC  
对于双参数函数的版本: ?M90K)&g{  
+kI}O*s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6>?qBWW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (4Db%Iw  
  { za>%hZf\  
typedef Ret result_type; P, x" ![6  
} ; Jq1oQu|rs  
等等。。。 CI+)0=`<1B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy x. t< @y~  
;apLMMsWC  
template < typename Func > )~M@2;@L  
struct func_return ,]wab6sY  
  { W *0!Z:?  
template < typename T > tFcQ.1  
  struct result_1 ( w4XqVT  
  { m.P F'_)/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]n=z(2Z9lD  
} ; $y;w@^  
II^Rp],>  
template < typename T1, typename T2 > ~U+<JC Z  
  struct result_2 h`Jc%6o  
  { QXI~Toddj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #h.N#{9  
} ; Eq@sU?j  
} ; R14&V1 tZ  
gvVy0nJI~  
Gn7\4,C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mq{Z Q'  
LBio$67F  
template < typename Func, typename aPicker > nA Nl9;G  
class binder_1 4=MVn  
  { M_O$]^I3w  
Func fn; 3SM'vV0[  
aPicker pk; A._CCou  
public : xK8m\=#  
NO/$} vw  
template < typename T > Gb2|e.z  
  struct result_1 hzbvR~rn  
  { '3XOU.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; l[ko)%7V  
} ; A@M2(?w4  
yO-2.2h  
template < typename T1, typename T2 > (muJ-~CJk  
  struct result_2 '+_-r'2  
  { ks$5$,^T2o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <F`9;WX  
} ; 02 FLe*zQ  
06NiH-0O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )fXxkOd  
5hqXMs  
template < typename T > =Q"thsR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <S_0=U  
  { [YQtX_;w  
  return fn(pk(t)); oCwep^P(v  
} ;E}&{w/My  
template < typename T1, typename T2 > "-fyX!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &=zJ MGa  
  { 0"-H34M <D  
  return fn(pk(t1, t2)); D _\HX9  
} SdufI_'B  
} ; AsS~TLG9p  
'bv(T2d~~  
4o''C |ND  
一目了然不是么? .yzXw8~S  
最后实现bind :wzbD,/M  
?@A@;`0Y  
XW'7  
template < typename Func, typename aPicker > ~+\A4BW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b5p;)#  
  { }+ W5Snx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J bima>  
} m:EYOe,w  
")boY/ P/w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -vT$UP  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 E=v4|/['N  
ABE EJQ  
十一. phoenix 3F6'3NvVc2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F0m[ls$  
C#&b`  
for_each(v.begin(), v.end(), | rpMwkR  
( _ru<1n[4~  
do_ YU87l  
[ M/[9ZgDc  
  cout << _1 <<   " , " x ZAg  
] q9(O=7O]-  
.while_( -- _1), E?0RR'  
cout << var( " \n " ) 1^Q!EV  
) acpc[ ^'  
); \  }-v  
yYC\a7Al4  
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: DL_M#c`<  
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  wMH13i3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qztL M?iV  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xoSBMf  
p8y<:8I  
+'e3YF+'  
template < typename Cond, typename Actor > a(U/70j  
class do_while /[3!kW  
  { QK~>KgVi  
Cond cd; I#yd/d5^  
Actor act; wS2N,X/Y  
public : u<@ 55k  
template < typename T > V6<Ki  
  struct result_1 !OH'pC5  
  { BD ,3JDqT  
  typedef int result_type; 51%<N\>/4  
} ; D@mqfi(x  
{.,y v>%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ht)KS9Xu  
WtSlD9 h  
template < typename T > 7_7^&.Hh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {*|$@%y!  
  { Z=?qf$.}  
  do ~m'8BK  
    { 3~0Xe  
  act(t); Bsz;GnD|r  
  } a'@?c_y;$  
  while (cd(t)); 7`X9s~B  
  return   0 ; B415{  
} H% c{ }F  
} ; %8L5uMx  
; UjP0z  
`^E(P1oJ3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5.)/gK2$  
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。  s@3<]  
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。 {' |yb  
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。 T|nN.  
下面就是产生这个functor的类: qo;F]v*pkK  
Z$@XMq!  
Sytx9`G 5  
template < typename Actor > }Sb&ux  
class do_while_actor |}roR{gc|  
  { jdDcmR  
Actor act; M8lR#2n|  
public : LYiz:cQh  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zPoIs @  
z3}4 +~~  
template < typename Cond > KWV{wW=-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [[u&=.Au  
} ; 8<ri"m,  
Ib4 8`  
">RDa<H]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <$;fOp  
最后,是那个do_ 8>jd2'v{  
Y-,1&$&  
0r\hX6 k  
class do_while_invoker )%OV|\5#  
  { whg?X&j\V  
public : K31rt-IIt  
template < typename Actor > tU7eW#"w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I1(, J  
  { SY2B\TV  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8:A6Ew&\]O  
} mY1$N}8fm  
} do_; 2? 7a\s  
C44 Dz.rs  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l>9ZAI\^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m; LeaD}0  
最后来说说怎么处理break和continue P3YG:*  
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。 bs mnh_YRj  
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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