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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L@?Dmn'v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 84P^7[YX>  
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, 87EI<\mP  
);$Uf!v4  
'{kNXCnZ  
pTZPOv#?Q  
  class filler 0CY_nn#3  
  { %" $.2O@  
public : #{(?a.:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !m pRLBH  
} ; D8_m_M| P  
x Mtl<Na   
?n/:1LN,  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: h 88iZK  
_jef{j  
yhEU *\:  
V_U$JKJ1=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); D0PP   
U;Hu:q*  
TJ`E/=J!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hC}A%_S  
^BjwPh4Z#  
 DVD}  
O7j$bxk/^  
二. 战前分析 J{$C}8V  
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。 BW:&AP@B  
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 5L|yF"TI#  
qB@]$  
[8Ub#<]]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uf`o\wqU  
  /* --------------------------------------------- */ ~/[cZY @  
vector < int *> vp( 10 ); OM]p"Jd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {AIP\  
/* --------------------------------------------- */ <(d ^2-0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1*?IDYB  
/* --------------------------------------------- */ N!;Y;<Ro_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =,-80WNsX  
  /* --------------------------------------------- */ 6fPuTQ}fY>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,e>C)wq;  
/* --------------------------------------------- */ i>T{s-3v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I Jq$GR  
^/R@bp#<  
-'{ioHt&X/  
\WouTn  
看了之后,我们可以思考一些问题: KK]AX;  
1._1, _2是什么? 7* ^\mycv  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 sx8mba(  
2._1 = 1是在做什么? n_v c}ame  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 '. atbl  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 WKBPqfC  
9R>A,x(  
/j -LW1:N  
三. 动工 i1vBg}WHN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: o&*1Mx<+  
N&S :=x:$S  
3w {4G<I  
3-32q)8  
template < typename T > &4"(bZ:LO  
class assignment t>&$_CSWK  
  {  ceVej'  
T value; @)VJ,Ql$Y  
public : O:r<es1  
assignment( const T & v) : value(v) {} CJjma=XH  
template < typename T2 > DXKk1u?Tq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3`#sXt9C  
} ; |Y/iq9l  
#zrD i  
@[zPN[z .  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ca+d ?IS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,Q(n(m'  
bLu6|YB  
GOH@|2N  
&#.XLe\y  
  class holder L)Un9&4L  
  {  +aP %H  
public : *KxV;H8/  
template < typename T > }E8 Y,;fTD  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const PhKJ#D Rbr  
  { tDEpR  
  return assignment < T > (t); 'ycs{}'  
} `{F8#    
} ; Gpe h#Q4x  
QHMXQyr(  
?ZlwRjB\  
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: P; hjr;  
3m7$$ N|  
  static holder _1; _PNU*E%s<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O|7q,bEm^  
/;HytFP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3h 0w8(k;  
而不用手动写一个函数对象。 FD_0FMZ9,  
0%F C;v0  
?\$77k  
s.zH.q,  
四. 问题分析 F\-qXSA  
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。 ?3KI}'}EM  
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。 ]o,)#/' $  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aM?7'8/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X:8=jHkz  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J_rCo4}  
EF)kYz!@  
五. 问题1:一致性 e;rs!I !Yw  
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?| &??(EA3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5Odi\SJ&  
ODv)-J  
struct holder n6Q 3X  
  { cY\-e?`=4  
  // ?_<ZCH  
  template < typename T > :Oq!.uO  
T &   operator ()( const T & r) const B TcxBh  
  { WHE*NWz>q  
  return (T & )r; zKfb  
} G-"#3{~2  
} ; *#UDMoz<  
-fUz$Df/R  
这样的话assignment也必须相应改动: T'Jw\u>"R  
ml?+JbLg0  
template < typename Left, typename Right > V7rcnk#  
class assignment @gxO%@@  
  { puXJ:yo(  
Left l; y"@~5e477$  
Right r; [>"qOFCr#:  
public : #B+2qD>E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &k1Ez  
template < typename T2 > I &{dan2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ZP%^.wxC  
} ; 5^* d4[&+  
X*S|aNaLWW  
同时,holder的operator=也需要改动: C8&)-v|  
@ULr)&9  
template < typename T > Grjm9tbX}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const CUxSmN2[  
  { #+Vvf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o`RTvG Xk  
} l[\[)X3$  
Ap}:^k5{  
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。 p[Q   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1q\U (^  
%gw0^^A  
return l(rhs) = r; t~U:{g~  
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。 NO* 1km[#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: deeOtco$LT  
EO'3;mo,  
template < typename Tp > xZ,g6s2o  
class constant_t P?TFX.p7  
  { Hk6Dwe[y  
  const Tp t; ^=R>rUCmv  
public : ]4z?sk@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {Lq uOC1  
template < typename T > O^:Rm=,$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d(To)ly.  
  { _v2FXm   
  return t; KbwWrf>  
} 8swj'SjX  
} ; 2^ UFP+Yw  
]^Q`CiKd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x5PQ9Bw,  
下面就可以修改holder的operator=了 U4LOe}Ny  
aNXu"US+Sp  
template < typename T > %X[|7D-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _Dk;U*2  
  { =BX<;vU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nH T2M{R  
} vV=$N"bT~  
SrHRpxy  
同时也要修改assignment的operator() ?J<4IvL/  
X0U{9zP  
template < typename T2 > cm7aL%D$c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vhhsOga  
现在代码看起来就很一致了。 uOW9FAW  
`+* Mr  
六. 问题2:链式操作 pOS.`rSK  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~9'VP }\  
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。 l|N1u=Z  
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。 &p4q# p7,  
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。 z),l&7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T+2?u.{I  
=AR'Pad  
template < typename T > $f C=v  
struct result_1 'M G)noN5  
  { mH}AVje{ `  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q"]-CGAa  
} ; XM8C{I1  
0c:CA>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: -?e~S\JH  
roRZE[ya  
template < typename T > Q) FL|   
struct   ref g7d)YUc  
  { Wigm`A=,r  
typedef T & reference; /- kMzL  
} ; gQ/zk3?k  
template < typename T > L:B&`,E  
struct   ref < T &> -M[5K/[  
  { k`TEA?RfQ  
typedef T & reference; eKLxNw5  
} ; PU-;Q@< E  
U15Hq*8Z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cQ+V 4cW Z  
[_H9l)  
template < typename T > $9ON 3>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B>~E6j7[Mp  
  { bJ/~UEZw  
  return l(t) = r(t); <y`yKXzBUV  
} T8qG9)~3  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Q7#Q6-Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Vr5a:u'  
Lw!@[;2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 TWxMexiW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,P9B8oIq  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !})+WSs'"s  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GH:Au  
最后的布局是: k,q` ^E8k  
                Add O gycP4z[  
              /   \ ~8|$KD4I  
            Divide   5 ][qZOIk@  
            /   \ &|9?B!,`  
          _1     3 h!)(R<  
似乎一切都解决了?不。 %7V?7BE  
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。 jP}N^  
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。 R\X=Vg  
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: Dy8Go4  
?mF-zA'4]  
template < typename Right > mXa1SZnE   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const du47la 3  
Right & rt) const 'l<kY\I!%  
  { [x)BQX'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F]Y Pq  
} TYLf..i<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 orL7y&w(v:  
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。 wBmbn=>#S  
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。 wePMBL1P*  
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。 w|$;$a7)  
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。 JXvHsCd?  
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{ +0  
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: DpTQPu9  
TmUn/  
template < class Action > -98bX]8  
class picker : public Action Y3-15:-  
  { o]k[l ;  
public : n}._Nb 5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (r7~ccy4  
  // all the operator overloaded V#sANi?mpo  
} ; +/UInAM  
Ya,>E@oc  
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。 ]n!pn#Q  
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: `d8$OC  
tU?lfU[7  
template < typename Right > ,,,5pCi\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const } RM?gE  
  { G%4vZPA  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VoP(!.Ua>7  
} [c3hwogf:  
^TB%| yZ _  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EcP"GO5  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 eQYW>z'%,  
2>s:wABb /  
template < typename T >   struct picker_maker Ou,B3kuQ+  
  { &Cdd  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mWka!lT  
} ; mk[=3!J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O0~[]3Y[=  
  { Fv(zql  
typedef picker < T > result; 7e u7ie6  
} ; 7] ~'8  
B%r)~?6DM  
下面总的结构就有了: LR`/pet  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 aP4r6lLv+  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 I-+D+DhRx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WxIP~  
至此链式操作完美实现。 P:CwC"z>sS  
L18Olu  
McA,  
七. 问题3 @n})oAC,  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 d)q{s(<;  
b}k`'++2,  
template < typename T1, typename T2 > T\2cAW5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a*vi&$@`Z1  
  { Y}F+4   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sd#a_  
} t1Cyyb  
m#8mU,7  
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: YMm Fpy  
=FdS'<GM  
template < typename T1, typename T2 > QvqX3FU  
struct result_2 v`no dI  
  { T#h`BtET[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "9R3S[  
} ; UG1^G07s  
u*PN1E  
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? =1LrU$\  
这个差事就留给了holder自己。 ;2& (]1X  
    $'kIo*cZ  
 E#ti  
template < int Order > m-ZVlj  
class holder; fq\E$'o$  
template <> ?;}2 Z)  
class holder < 1 > &4p:2,|r9  
  { =X>?Y,   
public : B \[P/AC  
template < typename T > 5qUyOkI  
  struct result_1 <!4'?K-N  
  { T;.#=h  
  typedef T & result; 4. R >mN[  
} ; &~ uzu{  
template < typename T1, typename T2 > ? NVN&zD]  
  struct result_2 pGUrYik4  
  { p?5`+Z  
  typedef T1 & result; E+[K?W5  
} ; L# (o(4g2  
template < typename T > iv3NmkP1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p6I@o7f  
  { -,}f6*  
  return (T & )r; +ZXk0sP_<  
} VxaJ[s3PQ&  
template < typename T1, typename T2 > .pG_j]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const / 1E6U6  
  { rN_\tulOF  
  return (T1 & )r1; =j }]-!  
} C\ 9eR  
} ; uiO8F*,!&r  
q[**i[+%  
template <> XCQ =`3f  
class holder < 2 > LLV:E{`p  
  { <C]s\ "o-`  
public : :8\z 0  
template < typename T > 6fQQKM@a|  
  struct result_1 i!sKL%z}  
  { 7e>n{rl  
  typedef T & result; r!j_KiUy  
} ; ~eE2!/%9  
template < typename T1, typename T2 > z l@ <X0q  
  struct result_2 {n2jAR9nq  
  { |)yO] pB:  
  typedef T2 & result; ;/ WtO2  
} ; o{nBtxZ"  
template < typename T > aElEV e3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iv:[]o  
  { 57rc|]C  
  return (T & )r; 2 ;U(r: ]  
} ,in`JM<o  
template < typename T1, typename T2 > zTm&m#){3A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ocGqX Dg3  
  { I`zn#U'  
  return (T2 & )r2; !V#(g./W  
} U")bvUIL  
} ; E*j)gj9  
n1!0KOu/N  
U(.Ln@sq  
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> >。 CGny#Vh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 'I\bz;VT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: '+5*ajP<  
d5UdRX]*  
return l(i, j) = r(i, j); 9xN4\y6F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Fdzs Wm  
G-9]z[\#  
  return ( int & )i; mGwB bY+5n  
  return ( int & )j; 7WKb| /#;  
最后执行i = j; _}{C?611c  
可见,参数被正确的选择了。 .$L'Jt2X  
h@@2vs2  
D3|y|Dr  
@e3O=_m-  
8v5cQ5Lc  
八. 中期总结 ##EMJi  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: vRYfB{~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *Xn{{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *oKc4S+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b~WiE?  
bK<'J=#1  
Mb"i}Yt{  
J *5 )g  
m ['UV2  
rAM{<  
九. 简化 MCjf$pZN]  
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。 _cQTQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jV#{8 8  
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: (O"Wa  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o{37}if  
  +-*/&|^等 G?#f@N0.5p  
2. 返回引用。 U# G0  
  =,各种复合赋值等 bb}|"m .  
3. 返回固定类型。 :l'61$=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }L'BzSU@G  
4. 原样返回。 Z9E[RD  
  operator, ~bf-uHx  
5. 返回解引用的类型。 'n6D3Vse  
  operator*(单目) sy0|=E*;8"  
6. 返回地址。 Fr`"XH  
  operator&(单目) PsjSL8]  
7. 下表访问返回类型。 ,W'`rCxJ  
  operator[] 6f v{?0|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -M/DOTc  
  operator<<和operator>> DW\';"  
~Uz,%zU#3  
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>AmH%f/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [D=ba=r0X  
EuOrwmdj  
template < typename Left > xRuAt/aC  
struct value_return iOYC1QFi?  
  { mG*[5?=r  
template < typename T > F\^9=}b_i  
  struct result_1 ifHQ2Ug 9  
  { #/=s74.b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S|CN)8Jsi  
} ; fzT|{vG8  
z' z_6]5  
template < typename T1, typename T2 > K -cRNt  
  struct result_2 Y`eUWCD  
  { iO4Yfj#?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h8iic  
} ; \fj* .[,  
} ; LZG?M|(6D  
_lcx?IV  
^`XQ>-wWue  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3x@t7B  
qb'4x){  
下面我们来剥离functor中的operator() h mC. 5mY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {ss^L  
C@3a/<6m  
return l(t) op r(t) _r@ FWUZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v0+mh]  
return op l(t) ,l+lokD-#  
return op l(t1, t2) b*i_'k}*<g  
return l(t) op f*)8bZDD  
return l(t1, t2) op >r J9^rS  
return l(t)[r(t)] l6] :Zcd0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2#%@j6  
%#kml{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: *DfwTbg|  
单目: return f(l(t), r(t)); <]1Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T?B753I  
双目: return f(l(t)); 0' j/ 9vm  
return f(l(t1, t2)); m?G@#[ l  
下面就是f的实现,以operator/为例 #29m <f_n  
uJhB>/Og  
struct meta_divide " iAwD8-  
  { }22h)){n#Y  
template < typename T1, typename T2 > V9  Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) di $\\ Ah  
  { HG kL6o=  
  return t1 / t2; "V|&s/9  
} i286 J.  
} ; jNV)=s^ed[  
H%y!lR{c^D  
这个工作可以让宏来做: <vS3 [(  
c"F3[mrff  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ '&v.h#<  
template < typename T1, typename T2 > \ m/TjXA8_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ( $s%5|  
以后可以直接用 L{PH8Xl_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IP<]a5  
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 >(T)9fKF  
(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。。。) ?D[9-K4Vn  
SWwL.-+E]  
9vX~gh{]~  
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 $D&N^}alW  
A:Y ([  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XM?>#^nC?u  
class unary_op : public Rettype P?WS=w*O0  
  { .t53+<A  
    Left l; -(~OzRfYi  
public : r2!\Ts5v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R(.5Hs  
PqUjBP\  
template < typename T > gu:8+/W8L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T)N_~f|  
      { <yNu/B.M  
      return FuncType::execute(l(t)); =emcs%  
    } ' 5tk0A  
q)N]*~  
    template < typename T1, typename T2 > ^UJB%l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KAkD" (!  
      { =Pj+^+UM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |-+IF,j  
    } 9pF@#A9p  
} ; OQ*BPmS-   
z.d1>w  
`_;sT8  
同样还可以申明一个binary_op WZh%iuI{C  
D_s0)|j$cy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L[s7q0 F`l  
class binary_op : public Rettype WlJ=X$  
  { r~2>_LK  
    Left l; 'aV/\a:*  
Right r; NQ&\t[R[  
public : r. z=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~(v7:?  
c2E*A+V#u  
template < typename T > SLsw '<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9I1D'7wI^^  
      {  Q{K '#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O %m\ Q1  
    } 2wX4e0cOI4  
Xg4i H5!E  
    template < typename T1, typename T2 > MJ.K,e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nXRT%[o&  
      { \5 S^~(iL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ),!1B%  
    } H\vd0DD;  
} ; L|hoA9/]  
m.6O%jD  
UgD|tuz]  
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 1U?,}w   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k.5(d.*(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V vFMpPi  
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。 ahoXQ8c:\}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D,hZVKa  
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。。。 v}`{OE:-J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z~S%|{&Br  
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)  WPu-P  
下面是修改过的unary_op yw@kh^L  
Q# Yba  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > * a ?qV  
class unary_op &2P=74\=  
  { '73g~T%$^*  
Left l; fFe{oR   
  T%Nm  
public : 9\ulS2d  
u5Tu~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T9'd?nw9  
a +$'ULK+r  
template < typename T > |O';$a1S  
  struct result_1 >.=v*\P  
  { o)]mJb~XG-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; RW4,j&)  
} ; %a\L^w)Xn  
G(;hJ'LT  
template < typename T1, typename T2 > `uh+d  
  struct result_2 , RKl  
  { E;MelK<8(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; })F.Tjf*  
} ; f`W)Z$fN5  
) Vf!U"  
template < typename T1, typename T2 > G4;5$YGG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a\l?7Jr  
  { e0z(l/UB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q94Lq~?YF  
} 2 ":W^P  
3 BQZ[%0@  
template < typename T > ?se\?q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ks|c'XQb  
  { JYw_Z*L=m  
  return OpClass::execute(lt(t)); b4?]/Uy+/  
} ^:cc3wt'3[  
I<+i87=  
} ; EA``G8Vn>  
|MMaaW^"  
;@<Rh^g]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug T0e- X  
好啦,现在才真正完美了。 f`vu+nw  
现在在picker里面就可以这么添加了: /$'|`jKsB  
5Y4#aq  
template < typename Right > xf4CM,Z7(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =THRy ZCH  
  { oAprM Z 7Y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MHqk-4Mz  
} =kP|TR!o-  
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。 KD* xFap  
UFzC8  
`UD,ne  
aN?^vW<  
ia#8 ^z  
十. bind XVfw0-O  
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。 +4g H=6  
先来分析一下一段例子  NIh?2w"\  
S Rb-eDk'  
,^1B"#0{C<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} PJF1+I.%c#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :*I=' M9B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 q@&6&cd  
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。 -T=sY/O  
我们来写个简单的。 5"9 '=LV~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: OK" fFv  
对于函数对象类的版本: ?1.W F}X'  
34F;mr"yp  
template < typename Func > j"r7M|Z+V  
struct functor_trait !nDiAjj  
  { q|ZzGEj:OV  
typedef typename Func::result_type result_type; V\nj7Gr:sF  
} ; 8pXqgIbmb  
对于无参数函数的版本: 7h#*dj ef  
tjg?zlj  
template < typename Ret > XGb*LY+Db6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ws/\ lD  
  { {!&^VXZIT  
typedef Ret result_type; QAzwNXE+  
} ; POI|#[-V  
对于单参数函数的版本: q:MSV{k  
k+@,m\tE  
template < typename Ret, typename V1 > 8 RA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q2Dh(  
  { _$KE E|9  
typedef Ret result_type; ,4HZ-|EOZ  
} ; puAjAvIax  
对于双参数函数的版本: Mc~L%5  
7 MS-Gs|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |,Kk#`lW<f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :MihVLF  
  { 3gv@JGt7`  
typedef Ret result_type; tx7B?/5D  
} ; {BY(zsl  
等等。。。 %n^ugm0B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy : G'a"%x  
<Rfx`mn  
template < typename Func > wx8Qz,Z  
struct func_return &!F"3bD0  
  { WH_ W:  
template < typename T > i ?%_P u  
  struct result_1 watTV\b  
  { Vg~10Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '{w[).c.  
} ; 9]vy#a#  
^'p!#\T;H  
template < typename T1, typename T2 > zF@[S  
  struct result_2 M#k$[w}=  
  { xW|8-q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4\E1M[6  
} ; u'T?e+=  
} ; `=lo.c  
/?NfU.+K  
RiZ)#0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 22/"0=2g  
c_T+T/O  
template < typename Func, typename aPicker > UPy 4ST  
class binder_1 EXsVZg"#  
  { 'cqY-64CJZ  
Func fn; SLz;5%CPV  
aPicker pk; o@L2c3?c5  
public : L[^.pO  
y@(EGfI  
template < typename T > /r8sL)D+  
  struct result_1 ^^g u  
  { 4Uhh]/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; h_Ssm{C\  
} ; 2UG>(R:  
#&b<D2d  
template < typename T1, typename T2 > cTQ._|M  
  struct result_2 3hVuC1;"  
  { CfT(a!;Eox  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zY2x_}#Q\"  
} ; i|rCGa0}  
fohZ&f|>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} DzIV5FG  
1)3'Y2N*  
template < typename T > w"O{@2B3:H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p=V1M-  
  { 1vYa&!  
  return fn(pk(t)); 9g|99Z  
} }USOWsLSt  
template < typename T1, typename T2 > m%nRHT0KAf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b7y#uL1AE  
  { W$<Y**y9m  
  return fn(pk(t1, t2)); hW9U%-D  
} a'g&1N0Rc  
} ; 'w=aLu5dY  
>2v<;.  
X|yVRQ?F`  
一目了然不是么? 6n|][! f  
最后实现bind _S,UpR~2W  
[_`@ V4  
k;K-6<^h  
template < typename Func, typename aPicker > 0+k..l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +R7pdi  
  { BSL+Gjj~}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Fkg%_v$  
} B.!&z-)#  
c D .;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X3] [C  
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。 9e4`N"#,lI  
P$]K  
十一. phoenix nvA7eTO6C  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L F&!od9[  
E:-~SH}  
for_each(v.begin(), v.end(), S|T_<FCY  
( w}s5=>QG%  
do_ x|gYxZ  
[ ?M^qSo=/~  
  cout << _1 <<   " , " 3.9/mztS  
] ~Kl"V% >  
.while_( -- _1), lbGPy'h<rt  
cout << var( " \n " ) '-mzt~zGOY  
) eFotV.T!#  
);  F&lH5  
@NL37C  
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: a|(|!=  
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 5A^8?,F@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $inKI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: j\NCoos  
B)/c]"@89  
qO/3:-  
template < typename Cond, typename Actor > \qTp#sF  
class do_while #R7hk5/8n}  
  { "Pu917_P  
Cond cd; ?]aVRmL  
Actor act;  8hYl73#  
public : a^\ F9^j  
template < typename T > g}IOHE  
  struct result_1 zl|+YjR  
  { Qn~{TZz  
  typedef int result_type; $Ld-lQsL  
} ; 2 6 >9$S  
&gr  T@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Vk*XiEfKm>  
Y]^*mc0fE  
template < typename T > eA{A3.f"Hz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 72/ bC  
  { -8vGvI>  
  do Y; iI =U  
    { |onLJY7)  
  act(t); s Ytn'&$\  
  } 4>2\{0r  
  while (cd(t)); O9m sPb:  
  return   0 ; <WnIJum  
} um%s9  
} ; '+ mI  
n2:Uu>/  
HR?bnkv|id  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;#+I"Ow  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 .tHjGx  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 t,'J%)j  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 v;-0^s/P  
下面就是产生这个functor的类: > 5?c93?  
}2 \Hg  
-ik=P ]?  
template < typename Actor > j}K 3YfH  
class do_while_actor T!Tp:&O-  
  { 4^k8| # c  
Actor act; Dx=RLiU9  
public : 1r*yYm'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s&+`>  
~C3J-z<  
template < typename Cond > tOte[~,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |eg8F$WU  
} ; xi4b;U j  
G$)tp^%]  
PW iuM=E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .:4*HB  
最后,是那个do_ I+ 3qu=  
6xY6EC  
vl6|i)D  
class do_while_invoker @P>>:002/  
  { 8G2QI4  
public : B5h)F> &G  
template < typename Actor > M+^ NF\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8zcS h/  
  { f`K#=_Kq7  
  return do_while_actor < Actor > (act); `:R9M+ OX  
} I,05'edCQ  
} do_; +uj;00 D  
IP-M)_I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NPFI^Uj#A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DZLEx{cm  
最后来说说怎么处理break和continue ?R4u>AHS@  
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。 ,\1Rf.  
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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