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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6s'n r7'0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &xZSM,  
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, UyFC\vQ  
HD& Cp  
Z}{]/=h  
p{:y?0pGN  
  class filler {rK]Q! yj  
  { K-@\";whF  
public : T+B8SZw#}!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q|0l>DPRp  
} ; K]uH7-YvL/  
OMM5ALc(F  
5=I"bnIU  
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: 62MQ+H  
wqT9m*VK  
|3 Iug  
6}VFob#h8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Bl^ BtE?-b  
/ DP0K @%  
&SNH1b#>E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~ch%mI~  
{> 8?6m-  
xR8.1T?8  
,p /{!BX  
二. 战前分析 :H&G}T(#  
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。 9_?e, Q  
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 ^b}Wl0Fn  
|)C *i  
8Lgm50bs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cA|vH^:  
  /* --------------------------------------------- */ e /1x/v'  
vector < int *> vp( 10 ); }/h&`0z `  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sH_, P  
/* --------------------------------------------- */ 3~V .  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4=EA3`l  
/* --------------------------------------------- */ 2Q\\l @b\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); GNEPb?+T  
  /* --------------------------------------------- */ # 5U1F[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); M] +.xo+A  
/* --------------------------------------------- */ bM5o-U#^ C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (xoYYO  
bar=^V)  
D6|-nl  
RgL>0s  
看了之后,我们可以思考一些问题: eB=&(ZT  
1._1, _2是什么? gujP{Z  
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。 eO(U):C2  
2._1 = 1是在做什么? eV/oY1B]<  
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。 }ijQ*ECdl  
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。 2  
6>)nkD32g  
;,e16^\' &  
三. 动工 yN0`JI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b GI){0A  
5V\",PA W  
>C!^%e;m  
;^0rY)&  
template < typename T > |FM*1Q[1  
class assignment <Z<meB[g  
  { *8m['$oyV  
T value; qk3|fW/-  
public : hjM?D`5x  
assignment( const T & v) : value(v) {} r 1jt~0&K  
template < typename T2 > A_9J ~3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^3S&LC 1;|  
} ; V$w lOMp  
=-X-${/  
 7gZ}Qy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Mqvo j7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f7][#EL  
i}P{{kMJ  
;RX u}pd  
v=0G&x=/  
  class holder 3Jlap=]68S  
  { 4oueLT(zc  
public : 6hv.;n};  
template < typename T > Bt(<Xj D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h9CTcWGt  
  { ^V#,iO9.-  
  return assignment < T > (t); uC#@qpzy  
} /]5*;kO`  
} ; M<n'ZDK `W  
{srxc4R`  
`&7tADFB  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: -f mJkI  
jVQ89vf ~  
  static holder _1; RR ^7/-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 DyiJ4m}kh  
`o295eiY(b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); la_c:#ho  
而不用手动写一个函数对象。 C!Srv 7  
\3^ue0  
25-h5$s  
)X[2~E  
四. 问题分析 )"6-7ii7(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。 u;-fG9xs  
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。 )Hmf=eoc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?_^{9q%9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S7Ty}?E@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ){"?@1vP  
->{-yh]jv  
五. 问题1:一致性 [K\b"^=<  
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?| wN4#j}C  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]lBCK  
dp'[I:X  
struct holder ceJi|`F  
  { ?X6}+  
  // ?zm]KxIC  
  template < typename T > aE 9Y |6  
T &   operator ()( const T & r) const 3dj|jw5  
  { H4AT>}ri  
  return (T & )r; -|uoxj>  
} jJNCNH*0  
} ; o!":mJy  
79W^;\3  
这样的话assignment也必须相应改动: ~r5S{&  
iP"sw0V8  
template < typename Left, typename Right > ,_RNZ sa;&  
class assignment %csrNf  
  { Dz6xx?  
Left l; 3yKmuu!  
Right r; ()l3X.t,$  
public : 3>@VPMi  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /z*Z+OT2  
template < typename T2 > tj[E!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !EhKg)y=  
} ; 7<] EH:9  
lnyfAq}w  
同时,holder的operator=也需要改动: 0>N6.itOz  
HT.*r6Y>g  
template < typename T > =#S.t:HQ*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kY~4AH  
  { ~ $g:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I1U2wD  
} w&aZ 97{  
\MOwp@|y  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 aLGq<6Ja  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 F`QViZ'n>#  
!{t|z=Qg  
return l(rhs) = r; W-n4w Ij"  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 TB! I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p2i?)+z  
+SH{`7r  
template < typename Tp > d}h{#va*  
class constant_t w>&*-}XX  
  { w31Ox1>s  
  const Tp t; QkdcW>:a7  
public : y(p_Unm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .+/d08]  
template < typename T > xf]K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]$@D=g,r  
  { w#|L8VAh  
  return t; c>B1cR  
} :x*)o+  
} ; IT_I.5*A2  
:eVZ5?F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =Xh)34q  
下面就可以修改holder的operator=了 @i1e0;\  
&Vz$0{d5  
template < typename T > 3S:Lce'f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :hX[8u  
  { qq| 5[I.?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ukW&\  
} FQDf?d5  
[X.bR$>  
同时也要修改assignment的operator() vA1Yya B  
E+]9!fDy<  
template < typename T2 > N>!:bF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H4w\e#|  
现在代码看起来就很一致了。 k2U*dn"9U  
?BnU0R_r]  
六. 问题2:链式操作 cQU;PH]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -Z"4W  
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。 N]A# ecm  
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。 (jM0YtrD  
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。 [>O!~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct CJ :V%|  
!qt2,V  
template < typename T > Pb#M7=J/  
struct result_1 g"!(@]L!@  
  { "?I#!t%'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /o;M ?Nt6  
} ; t<!;shH,s  
L (Y1ey9x  
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: <1D|TrP  
HeRi67  
template < typename T > o$rjGa l  
struct   ref +WH\,E  
  { d~LoHp  
typedef T & reference; o|kykxcq  
} ; _QPqF{iI  
template < typename T > /<J(\;Jr6  
struct   ref < T &> v`HE R6  
  { ju"z  
typedef T & reference; ,&P 4%N"  
} ; qb>41j9_t  
jx: IK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j[G`p^ul  
}aZuCe_  
template < typename T > ] G&*HMtp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %71i&T F  
  {  \i%'M%  
  return l(t) = r(t); N~v6K}`}  
} wVBK Vb9N  
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。 :GXF=Df  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 D|:'|7l W  
r;#"j%z  
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 !6!)H8rX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6Y9N= \`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Kxr@!m"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 x'GB#svi  
最后的布局是: !+GYu;_  
                Add yqT!A  
              /   \ j / 5  
            Divide   5 tn]nl!_@  
            /   \ U'fP  
          _1     3 {q-&!l|  
似乎一切都解决了?不。 J2bvHxb Rd  
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。 "rv~I_zl  
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。 aZOn01v;!&  
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: Pq;OShU_  
SH%NYjj  
template < typename Right > Y{YbKKM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A3jxjQ  
Right & rt) const H+v&4}f  
  { sg2;"E@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ma.84~m  
} 5 ~Wg=u<6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xe@1H\7:  
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。 tW\yt~q,  
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。 Ez3fL&*  
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。 a3@E`Z  
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。 )GD7 rsC`<  
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? u,^CFws_  
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: OM86C  
kwI``7g8*e  
template < class Action > Q+:y  
class picker : public Action Xka REE  
  { v=U<exM6%  
public : /0s1;?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} osW"wh_  
  // all the operator overloaded )(iv#;ByL  
} ; 'p@f5[t  
Pfd1[~,  
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。 iC"iR\Qu  
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: #}`sfaT  
r&gvP|W%  
template < typename Right > CIudtY(:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const MpV<E0CmE  
  { j*{0<hZb}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &f*o rM:  
} $0])%   
R9J!}az'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $7x2TiAL  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 (b&g4$!x&5  
=sJ?]U  
template < typename T >   struct picker_maker R\j~X@vI  
  { &K ~k'P~m  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &g`&#IRz  
} ; m,.Y:2?*V  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +VIA@`4  
  { o) )` "^  
typedef picker < T > result; f ULt4  
} ; DT-VxF6h  
)6"}M;v  
下面总的结构就有了: i]8O?Ab>?  
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。 X\^V{v^-  
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。 |iM,bs  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 at uqo3  
至此链式操作完美实现。 @]3 \*&R}  
Xw H>F7HPe  
dC=[o\  
七. 问题3 t7=D$ua  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 2Tp2{"sB>A  
DiJLWXs  
template < typename T1, typename T2 > N J3;[qJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1J?v\S$ma`  
  { 'I[?R&j$G  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fz'qB-F Y  
} vDjH $ U  
dCC*|b8h  
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: & 3#7>oQ  
I8xdE(o8+  
template < typename T1, typename T2 > ( t&RFzE?G  
struct result_2 K_i|cYGV  
  { a5*r1,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ImXYI7PL  
} ; 4f LRl-)  
\xYVnjG,  
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? 4Aj~mA  
这个差事就留给了holder自己。 SNj-h>&Mha  
    q}U+BTCZ  
7|,L{~  
template < int Order > VfU"%0x  
class holder; (r|m&/  
template <> 05d0p|},  
class holder < 1 > `TBXJ(Y  
  { WzIUHNn'I  
public : wZvv5:jKpu  
template < typename T > (_FU3ZW!  
  struct result_1 R1];P*>%gZ  
  { fi?4!h  
  typedef T & result; GJ9>i)+h;  
} ; E&U_1D9=L<  
template < typename T1, typename T2 > R%UTYRLUn  
  struct result_2 S<Dbv?  
  { ;V,L_"/X  
  typedef T1 & result; eL3 _Lz  
} ; zxR]+9Zh  
template < typename T > pz%s_g'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e]4$H.dP  
  { IO)B3,g  
  return (T & )r; dq 93P%X24  
} *.W3V;K  
template < typename T1, typename T2 > /,\V}`Lx"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )Q2IYCj{  
  { z,,"yVk`,  
  return (T1 & )r1; <KMCNCU\+  
} \<{a=@_k9  
} ; .jJD$FC  
v>keZZOs  
template <> o< @![P  
class holder < 2 > /4T6Z[=s  
  { O}i+ 1  
public : ,IB\1#  
template < typename T > FO*Gc Z  
  struct result_1 Erw1y,mF  
  { &|x7T<,)  
  typedef T & result; =\lw.59  
} ; /3M8 ;>@u  
template < typename T1, typename T2 > j""ZFh04  
  struct result_2 GST#b6S  
  { @_kF&~  
  typedef T2 & result; t*hy"e{*a  
} ; \ ku5%y  
template < typename T > QF/ULW0G!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <|l}@\iRX  
  { i.^ytbH  
  return (T & )r; loIb}8  
} qb[hKp5K6  
template < typename T1, typename T2 > 9s<4`oa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?9t4>xKn  
  { 1_t+lJI9j  
  return (T2 & )r2; H^|TV]^;N  
} MsXw 8D  
} ; joI)6c  
<\O+  
KRL.TLgq)  
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> >。 j{lurb)y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %M`48TW)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "}v.>L<P  
5QiQDQT}5  
return l(i, j) = r(i, j); ,!_6X9N-h  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) # ][i!9$  
+%YBa'Lk  
  return ( int & )i; `h@fW- r  
  return ( int & )j; V22z-$cb  
最后执行i = j; qHZDo[  
可见,参数被正确的选择了。 s|WwB T  
P] *x6c^n  
U> lf-iI2B  
8)>x)T  
@ZU$W9g  
八. 中期总结 9:p-F+  
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: Aax;0qGbH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |'z8>1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 E[t0b5h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s $Vv  
by<@\n2B:U  
rnZ$Qk-H  
{A/^;X{N^  
=sk[I0W  
:\|A.# U  
九. 简化 5hmfdj6  
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。 k7iko{5D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k4iiL<|  
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: G$f%]A1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0o+Yjg>\~8  
  +-*/&|^等 CFh9@Nx  
2. 返回引用。 3`cA!ZVQ  
  =,各种复合赋值等 ^m%#1Zd  
3. 返回固定类型。 / :F^*]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^($'l)I  
4. 原样返回。 U1r]e%df)  
  operator,  E4eX fu  
5. 返回解引用的类型。 +7b8ye  
  operator*(单目) gbuh04#~  
6. 返回地址。 CIIjZ)T  
  operator&(单目) i3,.E]/wX@  
7. 下表访问返回类型。 j"nOxs  
  operator[] 0 cycnOd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]zlA<w8  
  operator<<和operator>> D[yyFo,z  
`sKyvPtG  
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。 B)Y[~4o  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: yus3GqPI  
a%r!55.   
template < typename Left > Q7uJ9Y{X  
struct value_return _4N.]jr5  
  { 6&x\!+]F8  
template < typename T > cp@Fj"  
  struct result_1 R->x_9y-R  
  { {T-\BTh&Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !ekByD  
} ; 9InP2u\&:  
Y$L` G  
template < typename T1, typename T2 > zhw*Bed<  
  struct result_2 .rK0C)  
  { 8@rYT5e3c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; DDr\Kv)k(  
} ; .~o{i_JH  
} ; 2V@5:tf  
T!H(Y4A  
WPRk>j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G0 EXgq8  
]Uwp\2Bc  
下面我们来剥离functor中的operator() $L^%*DkM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \>5sW8P]H`  
;$iT]S  
return l(t) op r(t) :i!fPNn  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'mZ v5?  
return op l(t) zls^JTE  
return op l(t1, t2) zdwQpB,+^  
return l(t) op @m5J%8>k  
return l(t1, t2) op WVeNO,?ytS  
return l(t)[r(t)] kx(beaf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vNw(hT5750  
SPV+ 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: |X=p`iz1&  
单目: return f(l(t), r(t)); QKP #wR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9CS" s_  
双目: return f(l(t)); $}(Z]z}O;  
return f(l(t1, t2)); t#.}0Te7  
下面就是f的实现,以operator/为例 V<9L-7X 8  
p-"C^=l  
struct meta_divide ahXcQ9jzFi  
  { KRxJ2  
template < typename T1, typename T2 > G|jHic!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >l 0aME@-0  
  { D]E=0+  
  return t1 / t2; 6{5T^^x?<  
} 'yCVB&`b  
} ; FC+-|1?C  
2e\"?yOD  
这个工作可以让宏来做: Yuv=<V  
RP2$(%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Lz1KDXr`)+  
template < typename T1, typename T2 > \ |WaWmp(pQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p|gVIsg[-e  
以后可以直接用 -Cvd3%Jje  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \Yj_U'2"i  
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 N_ ODr]L  
(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。。。) n}Z%-w$K#  
~EmK;[Z  
|\Gkhi>;  
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 N $>Ml!J  
=EVB?k ,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OF*E1B M  
class unary_op : public Rettype =A5i84y.2u  
  { #^RIp>NN9  
    Left l; nP*DZC0kE&  
public : 06HU6d ,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} IsT}T}p,t  
kmBA  
template < typename T > p*W{*wZ_^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r2f%E:-0G  
      { 8cfsl lI  
      return FuncType::execute(l(t)); I8i|tQz  
    } /QS Nv  
%ly&~&0  
    template < typename T1, typename T2 > 9+(6 /<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?4%#myO3a  
      { X7*ossv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ipu~T)}  
    } A PSkW9H  
} ; ,&,XcbJ  
_H U>T  
{6LS$3}VM  
同样还可以申明一个binary_op !}|'1HIC  
[GCaRk>b,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E @r &K  
class binary_op : public Rettype i*l =xW;bM  
  { [2Y@O7;n I  
    Left l; >G1]#'6;  
Right r; \|vo@E  
public : CNV^,`FX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }x6)}sz7  
86KK Y2  
template < typename T > hH$9GL{H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a-#$T)mmfj  
      { j<WsFVS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `+."X1  
    } fM& fqI  
wtL=^  
    template < typename T1, typename T2 > 2ETv H~23  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "KCG']DF  
      { 3 q8S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); eF0FQlMe[  
    }  ^0{t  
} ; *k&V;?x|wt  
}]1C=~lC  
1 "t9x.  
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 CE (zt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ) C\/(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c8zok `\P_  
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。 1LSD,t|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T#e|{ZCbq  
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。。。 ;*Mr(#R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 I(3YXv VN  
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) wKpD++k  
下面是修改过的unary_op wU/fGg*M2  
Jz0AYiCq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .|P :n'  
class unary_op I~HA ad,k  
  { RP 6<#tq,  
Left l; aU.!+e%_  
  H:Q4!<  
public : s[7/w[&  
;i [;%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9[ &q C  
Ai:, cY5%  
template < typename T > ^P.U_2&  
  struct result_1 ym` 4v5w  
  { mTL`8hv?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |g !$TUS.  
} ; BNO+-ob-  
Gy6x.GX  
template < typename T1, typename T2 > WXf[W  
  struct result_2 UsCaO<A  
  { pI_:3D xe  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %5n'+-XVj  
} ; w%oa={x  
}:s.m8LC5n  
template < typename T1, typename T2 > !X[7m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >C5u>@%9O  
  { *k?y+}E_f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); XrXW6s ;Z  
} qJ~fEX  
@'Pay)P  
template < typename T > yI-EF)A@;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0hXx31JN N  
  { w)R5@ @C*  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2P=~6(  
} D mky!Cp  
y M-k]_  
} ; MlbcJo3  
9.9B#?  
nYBa+>3BDf  
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 ZC^NhgX  
好啦,现在才真正完美了。 00r7trZW^  
现在在picker里面就可以这么添加了: "kVzN22  
#D ]CuSi  
template < typename Right > v5{2hCdt  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <33,0."K  
  { h$6~3^g:P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \#N?  
} ]9W7]$  
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。 L7.SH#m  
/?S^#q>m%  
Qf'g2 \  
`UqX`MFz  
=)w#?DGpj  
十. bind bg)}-]u]  
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。 %E [HMq<H  
先来分析一下一段例子 eYu0")  
<:8Ew  
BP\6N%HC%&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} > +00[T  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y; to9Kv$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 dB:c2  
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。 {:Kr't<XzF  
我们来写个简单的。 v?%vB#A^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |WOc0M[U  
对于函数对象类的版本: ?a1pO#{Dg  
7lKatk+7K  
template < typename Func > #~.RJ%  
struct functor_trait @S>;t)\J  
  { ]M'~uTf  
typedef typename Func::result_type result_type; IcGX~zWr  
} ; 1083p9Uh  
对于无参数函数的版本: rI6+St  
Hk(=_[S  
template < typename Ret > $q .}eb0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K CH`=lX  
  { TNK1E  
typedef Ret result_type; aeAx0yE[p  
} ; o/n4M]G  
对于单参数函数的版本: !_B*Po  
:fq4oHA#  
template < typename Ret, typename V1 > |k,-]c;6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M.:JT31>1  
  { >VX'`5r>uw  
typedef Ret result_type; A5%$<  
} ; vbZ!NO!H  
对于双参数函数的版本: $J&c1  
evNe6J3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;Zr7NKs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;Me*# /  
  { ;-;lM6zP  
typedef Ret result_type; AYpvGl'  
} ; (oG.A  
等等。。。 ik;F@kdm`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Chx+p&!  
;oDr8a<A  
template < typename Func > %qTIT?6'  
struct func_return 4"\cA:9a  
  { .aVtd [  
template < typename T >  p(8@  
  struct result_1 4z9lk^#"X  
  { M]/DKo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a ~W  
} ; U%[ye0@:  
lBAu@M  
template < typename T1, typename T2 > m]vV.pwv  
  struct result_2 fFWi 3.  
  { ]^>:)q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =  
} ; J_-fs#[x  
} ; E-FR w  
a7453s  
`(=Kp=b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7mMMVz2  
cO 5zg<wF  
template < typename Func, typename aPicker > r@bh,U$  
class binder_1 T#*H  
  { 22U`1AD3U  
Func fn; S6 a\KtVa  
aPicker pk; (Cfb8\~  
public : QCE7VV1Rw  
Ki7t?4YE  
template < typename T >  (/,l0  
  struct result_1 2lOUNxQ$  
  { =WBfaxL}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TsGx2[  
} ; |D%mWQng  
K7K/P{@9[9  
template < typename T1, typename T2 > o[i N/  
  struct result_2 8&| o  
  { G9yK/g&q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KAI2[ gs  
} ; zB~ <@  
lG%697P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hh&$xlO)(v  
o ]z#~^w  
template < typename T > =!xX{o?64  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #Lp}j?Y  
  { 0<NS1y  
  return fn(pk(t)); 4OpzGZ4+  
} *X2PT(e[  
template < typename T1, typename T2 > %A=/(%T>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $sE=[j'v  
  { Qz#By V:  
  return fn(pk(t1, t2)); kP ,8[r  
} vZ"gCf3#?3  
} ; 'xGhMgR;  
!$oa6*<1  
dnU-v7k,{  
一目了然不是么? J:Qx5;b;  
最后实现bind / Xb4'Qj  
Y%;X7VxU*  
MJ1qU}+]  
template < typename Func, typename aPicker > tZz%x?3G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]rH[+t-  
  { ?X@[ibH6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'ET];iZ2  
} o,dp{+({  
9&AO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ohp@ZJ!a?  
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。 ,}gJY^X+  
6&ut r!\7  
十一. phoenix e'G=.:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Y$A2{RjRq  
ng!cK<p  
for_each(v.begin(), v.end(), 9n{Y6I x:  
( dX@ic,?  
do_ ;M4[Liw~O  
[ c&',#.9  
  cout << _1 <<   " , " Babzrt-  
] n+ebi>}P  
.while_( -- _1), ^Z?m)qxvB  
cout << var( " \n " ) C|TQf8  
) >Wt@O\k  
); 9$ ;5J  
-oyA5Y x0  
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: sIg TSdk  
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 ]B=*p0~j^n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "5~?`5Ff  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $jE<n/8  
SYA~I-OYc  
|<,qnf | -  
template < typename Cond, typename Actor > 8xgBNQdPT  
class do_while r+E!V'{C  
  { ^]R_t@  
Cond cd; B?=R= p  
Actor act; "I/05k K  
public : l_Lz9k  
template < typename T > 9=MNuV9/s  
  struct result_1 )- &@ 8`  
  { 9d#?,:JG  
  typedef int result_type; >*ls} q^  
} ; Uq#2~0n>  
%Tp k1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3Z9Yzv)A  
JP<j4/  
template < typename T > 18rV Acj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y:TfD{Xgc  
  { QjY}$  
  do 7CH&n4v  
    { KJec/qca  
  act(t); cLf90|YFp  
  } L{%L*z9J  
  while (cd(t)); ,5;M(ft#  
  return   0 ; `J,>#Y6(J  
} >:6iFPP  
} ; M> WWP3  
) Y)_T&O  
q=5aHH% |  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +\Jo^\  
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。 it\$Pih]  
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。 O~V^]   
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。 > UZ-['H  
下面就是产生这个functor的类: k}fC58q  
Tty'ysH  
yO)xN=o^\  
template < typename Actor > }? / Blr  
class do_while_actor lz#.f,h  
  { 7gf(5p5ZV  
Actor act; $\J5l$tU  
public : p-.kBF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O^8ZnN_+  
;O`f+rG~  
template < typename Cond > dfdK%/' $(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -\f7qRW^U  
} ; #17 &rizl  
:VlA2Ih&q  
q"2APvsvp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1cOR?=G~  
最后,是那个do_ Pq [_(Nt  
DfAF-Yhut  
i6_}  
class do_while_invoker Ct)58f2  
  { "D.<~!  
public : Sz Mh  
template < typename Actor > ]Wkgpfd56  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RQ8d1US  
  { Nq`;\E.M  
  return do_while_actor < Actor > (act); qG;tD>jy  
} ZcXAqep8'  
} do_; T4.wz 58  
;99oJD,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N E9,kWI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qK.(w Fx  
最后来说说怎么处理break和continue 68u?}8}  
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。 A|f6H6UUx  
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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