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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )%MB o.NL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 97Q!Rot  
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, 4e%SF|(Y'h  
%"KBX~3+Kj  
w^ DAu1  
~&yaIuW<  
  class filler j; +nnpg  
  { 4p1{Ady  
public : @NyCMe;]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [n:R]|^a  
} ; ;- cq#8S  
wwp vmb  
Wg$MKc9Vy[  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: pkxW19h*0  
#D>8\#53V/  
90ORx\Oeo  
4Yn*q~f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h[lh01z  
N86Hn]#  
5TnECk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #v~5f;[AAs  
9JUlu  
#K4wO!d  
Fe/*U4xU  
二. 战前分析 FJ2^0s/"  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 2^:5aABQ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 3 F4I{L  
GQ[\R&]q<  
/#Xz+#SqY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9wI1/>  
  /* --------------------------------------------- */ RWoa'lnu  
vector < int *> vp( 10 ); C"F(kgL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8<g5.$xyz  
/* --------------------------------------------- */ #cmj?y()  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7,(:vjIXd  
/* --------------------------------------------- */ ].Et&v  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k@wxN!w;  
  /* --------------------------------------------- */ zb9$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7%?A0%>6G  
/* --------------------------------------------- */ y t<K!=7&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^ 5UIbA(  
Qb SX'mx<  
c5t?S@b  
"0]i4d1l  
看了之后,我们可以思考一些问题: V= .'Db2D  
1._1, _2是什么? W{0<ro`  
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。 D vK}UAj=  
2._1 = 1是在做什么? r<~1:/F|  
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。 av5lgv)3  
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。 +:^tppg  
Q *lZ;~R  
bx5X8D  
三. 动工 X"[c[YT!%[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >Ks|yNJ  
TYB^CVSZ  
P [gqv3V  
D+k5e=  
template < typename T >  o,X ?  
class assignment FfP Ce5)  
  { 7[8PSoo  
T value; J.*dA j  
public : km8[azB o  
assignment( const T & v) : value(v) {} +='.uc_  
template < typename T2 > j[c|np4k\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0h#' 3z<  
} ; Gh@QR`xxc  
c"fnTJXr79  
P+o ZS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {E!$<A9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #Ok*O r  
*xt3mv/<z  
OHH wcJ7N  
W**a\[~$  
  class holder &%INfl>o7.  
  { QPdhesrd-  
public : x==%BBnO%  
template < typename T > a[t2T jB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pYVQ-r%QF  
  { ku?i[Th  
  return assignment < T > (t); WzZb-F  
} Z.rKV}yjY  
} ; 0h$23.  
mNs&*h}  
S^~GI$  
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: >D*L0snjV  
L%N|8P[  
  static holder _1; \/'u(|G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 72Ft?;R  
N0/DPZX7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bm.%bA>  
而不用手动写一个函数对象。 &|55:Y87  
5H>[@_u+:  
y<.1+TG  
n Hy|  
四. 问题分析 _kgw+NA&-H  
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。 wD"Y1?Mr  
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。 \~U8<z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M2mte#h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 s8eFEi  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W}nD#9tL  
rsA K0R+  
五. 问题1:一致性 HPm12&8,  
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?| C:zK{+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @ Al\:  
hesL$Z [  
struct holder ^P\(IDJCo  
  { ?r#e  
  // EubF`w$KWX  
  template < typename T > .J'}qkz~  
T &   operator ()( const T & r) const T/uj5pMG  
  {  Wu9@Ecb  
  return (T & )r; Al6)$8]e   
} %Q rf ]  
} ; vt@.fT#e  
27G6C`}  
这样的话assignment也必须相应改动: TU7Qt<  
LEWeybT  
template < typename Left, typename Right > 8`kK)iCq  
class assignment CR&v z3\Q  
  { -dZ7;n5&_  
Left l; 0vt?yD  
Right r; `/8Dmg  
public : %fo+Y+t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U,~\}$<I  
template < typename T2 > gI<TfcC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5fA<I _ D  
} ; h /@G[5E  
k*[["u^u]  
同时,holder的operator=也需要改动: Kbrb;r59  
E9YR *P4$  
template < typename T > |fOQm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {-09,Q4[&  
  { IXe[JL:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z*"zXL C  
} uL\ B[<:  
L "P$LEk  
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。 SBg BZm}%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V*2uW2\}  
D:/^TEib  
return l(rhs) = r; VkZrb2]v  
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。 >/Gz*.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: db'Jl^  
Zchs/C 9{  
template < typename Tp > 2X!O '  
class constant_t &2d^=fih  
  { K}L-$B*i  
  const Tp t; `rN,*kcP  
public : I>B-[QEC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |^[]Oy=  
template < typename T > 2I* 7?`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q &<:W4N*  
  { O=?WI  
  return t; J 6D?$  
} $0~H~ -  
} ; s=h  
'%vb&a!.6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #HfvY}[o  
下面就可以修改holder的operator=了 @7e h/|Y,  
? suNA  
template < typename T > s{4|eYR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const # y%Q{  
  { ;!v2kVuS]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R'`q0MoN1  
} n*D-01v YP  
XXBN Nr_CK  
同时也要修改assignment的operator() ) wtVFG  
>7[. {Y  
template < typename T2 > 3Un q 9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n,q+EZd  
现在代码看起来就很一致了。 }1VxMx@  
)7l+\t  
六. 问题2:链式操作 e)]9u$x  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 jeXv)}  
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。 K[!OfP  
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。 p%pM3<p  
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。 8D@H4O.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q\cH+n)C  
s<Px au+A  
template < typename T > =i O K($  
struct result_1 [*GIR0  
  { .$pW?C 3e  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; iZ}  w>1  
} ; |2z?8lx  
xb1 i{d  
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: >~8;H x].d  
OOA %NKV  
template < typename T > 7 p}J]!Z  
struct   ref CZe0kH^:{  
  { e[.c^Hw  
typedef T & reference; jT}3Zn  
} ; Vf9PHHH|   
template < typename T > ,\laqH\ 1%  
struct   ref < T &> \ 'G%%%;4  
  { ~w_4 nE  
typedef T & reference; 4wk-f7I(  
} ; GVhO}m  
h U\)CM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +LuGjDn0  
EhL 8rR  
template < typename T > KJ M :-z@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^m8T$^z>  
  { Dvbrpn!sk  
  return l(t) = r(t); yr?*{;  
} `@1y|j:m  
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。 lO3W:,3_a  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 dfl| 6R  
S<HR6Xw  
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 &/R`\(hEA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -e0C Bp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 VOr*YB&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K(@QKRZ7[  
最后的布局是: g S xK9P  
                Add booth}M  
              /   \ itClCEOA  
            Divide   5 ~'>RK  
            /   \ E^B*:w3  
          _1     3 "h?;)Ye  
似乎一切都解决了?不。 K;moV| 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。 [- C -+jC  
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。 \i_y(;  
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: db#QA#^S  
|`d,r.+P7  
template < typename Right > ['~j1!/;6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const '?7th>pC  
Right & rt) const ii&{gC  
  { b Lag&c)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~_<I}!j/B  
} $.{CA-~%[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 f0H 5 )DJf  
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。 ;sJUTp5\h  
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。 7yp7`|,p  
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。 yZk HBG4  
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。 e[_W( v  
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? , Fo7E  
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: dJID '2a  
Xvu|ss  
template < class Action > y Nb&;E7 H  
class picker : public Action  o"J>MAD  
  { O0OBkIj  
public : 0s)B~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i\hH .7G1  
  // all the operator overloaded f[v~U<\R  
} ; R-nC+)^  
uMOm<kn  
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。 %SORs(4  
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: 7 +A-S9P)  
bU'{U0lM  
template < typename Right > {.F``2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kw)@[1U  
  { wXw pKm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iC- ?F cA  
} Bfhw0v]Z  
GBOz,_pw  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > F%QZe*m[  
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。 p_h)|*W{  
^,S\-Uy9  
template < typename T >   struct picker_maker d.y2`wT  
  { eveGCV;@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]}z;!D>  
} ; :(tSL{FO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q)JG_Y.p  
  { Z-[nHSf  
typedef picker < T > result; cy)b/4h@  
} ; R:=C  
 FkJa+ZA  
下面总的结构就有了: Kp,}7%hDw!  
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。 H{|a+  
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。 ;-84cpfu  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N,v4SIC@  
至此链式操作完美实现。 d bU  
h.0Y!'?  
5MY+O\  
七. 问题3 V+M2Gf  
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。 bm1+|gssn  
cGSoAK  
template < typename T1, typename T2 > W}B 4^l  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MU5@(s3B?  
  { H -('!^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $s2Ty1  
} etF?,^)h=g  
VuTH"br6  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: K@xp!  
+kCVi  
template < typename T1, typename T2 >  (2vR8  
struct result_2 N{n}]Js1D-  
  { 6_/oVvd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '>FJk`iI  
} ; H8 yc<  
KLBV(`MS  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? TnET1$@qr*  
这个差事就留给了holder自己。 YLk; ^?  
    ]RHR>=;  
PHRc*G{  
template < int Order > ?#]K54?  
class holder; $eQ_!7Gom$  
template <> 8 OC5L1  
class holder < 1 > #|^7{TN   
  { 5r/QPJ<h  
public : 6suB!XF;  
template < typename T > Bv"Fx* {W  
  struct result_1 WH :+HNl1d  
  { L;.6j*E*  
  typedef T & result; 'qLk"   
} ; j9C=m"O  
template < typename T1, typename T2 > 5n;|K]UW  
  struct result_2 p}uT qI  
  { M64zVxsd  
  typedef T1 & result; .FK'T G  
} ; Ne/jvWWN  
template < typename T > /:dVW" A|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y.rHl4  
  { AG) N^yd  
  return (T & )r; [:$j<}UmB  
} 'T[=Uuj"  
template < typename T1, typename T2 > q|2{W.P5qi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;}IF'ANA  
  { Z91gAy^z<  
  return (T1 & )r1; FM9b0qE  
} W#'c6Hq2c  
} ; 7-Rn{"5  
RhyI\(Z2q  
template <> qcke8Q  
class holder < 2 > q p|T,D%  
  { ,G1|] ~  
public : U0u@[9!  
template < typename T > y5?T`ts,#  
  struct result_1 Cq1t[a  
  { t&SJ!>7_c  
  typedef T & result; 7d/wT+f  
} ; Wf_aEW&n  
template < typename T1, typename T2 > ,: w~-   
  struct result_2 [K13Jy+  
  { If6wkY6sR  
  typedef T2 & result; P>euUVMPz4  
} ; 9In&vF7$  
template < typename T > H_;Dq*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ` 2|~Z H  
  { eFXxkWR)  
  return (T & )r; -a3+C,I8g  
} fh$U"  
template < typename T1, typename T2 > En6fmEn&;o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a[s%2>e  
  { 3]'=s>UO>^  
  return (T2 & )r2; n i@D7:h  
} v)N6ZOj*C  
} ; #Vn=(U4}!_  
y=9a2 [3Dz  
-j3 -H&  
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> >。 bXq,iX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2 T{PIJg3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~'fa,XZ<  
BO[Q"g$Kon  
return l(i, j) = r(i, j); X_s;j5ur  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #CV(F$\1{  
2)RW*Qu;+  
  return ( int & )i; e_]1e 7t  
  return ( int & )j; i )3Y\ u  
最后执行i = j; 4)2*|w  
可见,参数被正确的选择了。 Ms1\J2  
* V W \  
ygpC1nN  
d;lp^K M  
tP!sOvQ:  
八. 中期总结 j K[VEhs  
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: a-!"m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1I3u~J3]/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l0D.7>aj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a0)+=*$  
1b3Lan_2  
 4EB$e?  
eV9:AN}K=  
K 1:F{*  
2SG|]=  
九. 简化 ^0{S!fs  
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。 m_rRe\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 e7#=F6  
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: =5Q;quKu^5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 vp mSzh  
  +-*/&|^等 rLL;NTN+/  
2. 返回引用。 ]v_xEH}T  
  =,各种复合赋值等 MW*}+ PCY  
3. 返回固定类型。 iXl1S[.l  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) DA@ { d-A  
4. 原样返回。 [&3"kb  
  operator, NlcWnSv  
5. 返回解引用的类型。 ,7%(Jj$ ^  
  operator*(单目) ;o^m"I\y  
6. 返回地址。 1}ZBj%z4l  
  operator&(单目) /4~RlXf@  
7. 下表访问返回类型。 pNiqb+^nz  
  operator[] 7KM!\"PM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _IlL'c5  
  operator<<和operator>> (OG@]|-  
/-|xxy  
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。 mz\ m^g3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `}Q;2 F  
5,Q('t#J  
template < typename Left > 8#Z$}?W  
struct value_return q6_1`Ew  
  { #UWQ (+F  
template < typename T > tQ&#FFt,)  
  struct result_1 uDoSe^0  
  { 7gQt k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r1?LKoJOn  
} ; A{+ZXu}  
-;~_]t^a  
template < typename T1, typename T2 > wkm SIN:  
  struct result_2 ^E:;8h4$9  
  { .!6ufaf$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; nQ~q -=,L  
} ; uwQ4RYz  
} ; ,MvvW{EY  
MPL2#YU/a  
1}ToR=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [e^i".  
;N1FP*  
下面我们来剥离functor中的operator() k2+Z7#2n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }<Me%`x"  
?1412Tq5  
return l(t) op r(t) +M.|D,wg2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rW6w1  
return op l(t) *v5y]E%aW  
return op l(t1, t2) a9qZI  
return l(t) op g)p[A 4  
return l(t1, t2) op _%L3?PpF"  
return l(t)[r(t)] X@D3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  E;|\?>  
5 + Jy  
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: Sv>aZ  
单目: return f(l(t), r(t)); x)Th2es\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4@W.{|2~  
双目: return f(l(t)); K 6G n  
return f(l(t1, t2)); fsmH];"GD  
下面就是f的实现,以operator/为例 Sqge5v  
?PQiVL  
struct meta_divide R1m18GHQ  
  { ,}|V'y  
template < typename T1, typename T2 > ?<}qx`+%Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .ZJh-cd  
  { d z\b]H]  
  return t1 / t2; Wex4>J<`/  
} ypifXO;m7  
} ; iH$N HfH  
Uis P 8/k  
这个工作可以让宏来做: X>B/DT  
4{Ak|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y\)w#  
template < typename T1, typename T2 > \ l3MH+o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wGxLs>| 4  
以后可以直接用 Ip0Zf?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) D2mB4  
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 vaU7tJ:  
(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。。。) +I~?8*  
rLXn35O  
g!QumRF  
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 aOuon0  
W>Kwl*Cis"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *>#cs#)  
class unary_op : public Rettype z&:[.B   
  { u,]yd*  
    Left l; df)1} /*L  
public : BA5= D>T-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y7Ub~q U  
ZN1p>+oY!  
template < typename T > bpILiC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~@O4>T+VW  
      { . =5Jpo  
      return FuncType::execute(l(t)); #}Cwn$  
    } 0t&H1xsxX  
sg y  
    template < typename T1, typename T2 > kO#`m ]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )}aF=%  
      { 4~/6d9f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -I*A  `M  
    } kr/h^e  
} ; loB/w{r*x  
WI9.?(5q  
7lpVK]  
同样还可以申明一个binary_op u rOGOa$  
.G]# _U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,ym;2hJ  
class binary_op : public Rettype #(H_w4  
  { R}VL UL$  
    Left l; I6fpXPP).  
Right r; -a[{cu{  
public : >tzXbmFp;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _7;^od=C  
yKI.TR#  
template < typename T > V Y3{1Dlf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yp)U'8{h c  
      { w~&]gyf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K6U>Qums  
    } {Vm36/a  
:&%;s*-9  
    template < typename T1, typename T2 > #Q"vwek  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gpu?z- )  
      { g2]-Q.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O /&%`&2  
    } a< EC]-nw  
} ; Uu+C<j&-  
M&FuXG%  
|gz ,Ip{  
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 t;]egk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bM-Rj1#Lo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :I('xVNPz  
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。 /z5lxS@#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #V 6 -*  
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.%K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fz3*oJ'  
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) /WfVG\NF  
下面是修改过的unary_op g@k9w{_  
(ZK >WoV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jh G7sS|  
class unary_op DE ws+y-*  
  { m =}X$QF`^  
Left l; \sd"iMEi  
  C":\L>Ax  
public : DO1{r/Ib.{  
Oy&'zigJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E2IVR]C2^  
q1Sm#_7  
template < typename T > }D+8K  
  struct result_1 zf~zYZSr  
  { t] wM_]+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m-RY{DO+  
} ; Ji[g@#  
(do=o&9p m  
template < typename T1, typename T2 > hhGpB$A  
  struct result_2 %b;+/s2W  
  { j!\0Fyr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u2]g1XjeG  
} ; #:|?t&On  
JZzf,G:  
template < typename T1, typename T2 > hH}/v0_jb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %Be[DLtE"  
  { SWb5K0YRn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >EtP^Lu~f_  
} HW72 6K*  
dA/o4co  
template < typename T > l|A8AuO*?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mqp68%  
  { (dF;Gcw+  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;;!{m(;LS}  
} :, [ !8QP  
#ya|{K  
} ; 3SDWR@x&  
qk,y|7 p  
*^6xt7  
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 *hs<Ez.cC  
好啦,现在才真正完美了。 p0y?GNQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7RE6y(V1  
B:4qW[U#  
template < typename Right > ~^~RltY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const FM"BTA:C  
  { ~#_$?_/(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lMez!qx,=  
} N>%KV8>{L  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 @^cgq3H'  
[; ?{BB  
)]> '7] i  
b^DV9mO4J  
8'"/gC{  
十. bind %@93^q[\2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 NoZ4['NI\  
先来分析一下一段例子 :TYzzl43  
8;\tP29  
 jnzz~:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} KH>sCEt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <S@mQJS!y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vC<kpf!  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 }|"*"kxi!  
我们来写个简单的。 `OReSg 2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %GCd?cFF  
对于函数对象类的版本: D.R|HqZ  
8sF0]J[g{  
template < typename Func > ;To+,`?E;q  
struct functor_trait UN?T}p- oF  
  { C%?D E@k  
typedef typename Func::result_type result_type; {_ho!OS>  
} ; {C0^D*U:  
对于无参数函数的版本: "rDzrz  
}_:#fE  
template < typename Ret > =tRe3o0(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lEb R)B,  
  { ilcy/  
typedef Ret result_type; 1qKxg  
} ; k>;r9^D  
对于单参数函数的版本: i -s?"Fk  
W<N QU f[=  
template < typename Ret, typename V1 > 7K]U |K#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h9w^7MbO  
  { wQrPS  
typedef Ret result_type; ?Gv!d  
} ; `) !2E6 =  
对于双参数函数的版本: +6)kX4  
2j/1@Z1j=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &Yks,2:P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %3#I:>si  
  { p9}c6{Wp  
typedef Ret result_type; |XA aKZA  
} ; t2%@py*bU  
等等。。。 2X;0z$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y#Za|nt  
V<NsmC=g  
template < typename Func > b:5%}  
struct func_return [xs)u3b  
  { QRZTT qG  
template < typename T > HD8"=7zJk  
  struct result_1 grfdvN  
  { KYmWfM3^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M|E2&ht  
} ; 19w,'}CGk  
&B7+>Ix,  
template < typename T1, typename T2 > ?)o4 Kt'h  
  struct result_2 y7IbE   
  { (zro7gKked  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?r'TH/>  
} ; (VXx G/E3  
} ; ];{l$-$$  
O$umu_  
L!b0y7yR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 . I&)MZ>n  
&~JfDe9IS  
template < typename Func, typename aPicker > g*r{!:,t  
class binder_1 VRQbf  
  { B/9<b{6  
Func fn; IU'!?XVo  
aPicker pk; C(1A8  
public : > ?{iv1  
N7HbOLpM  
template < typename T > 6[3Ioh  
  struct result_1 Zj+}T  
  {  Vq)gpR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X6N]gD  
} ; V.QzMF"o  
L3=YlX`UL  
template < typename T1, typename T2 > <&Y}j&(  
  struct result_2 J,0WQQnb  
  { q%kj[ZOY$]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <j1d~XU}  
} ; l;{N/cS  
NtA|#"^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G0; EbJ/&  
WP@JrnxO\`  
template < typename T > < ;,S"e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \`Ph=lJO  
  { D@r n@N  
  return fn(pk(t)); ! N"L`RWD  
} g"dZB2`C  
template < typename T1, typename T2 > \l=KWa3Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q1ABnacR  
  { }2BH_  2  
  return fn(pk(t1, t2)); [>M*_1F  
} C>`.J_N  
} ; 9*TS90>a  
ox\B3U%`p}  
&W)+8N,L  
一目了然不是么? [;IDTo!<>  
最后实现bind K7[AiU_I  
X@h^T> ["  
LcpyW=)}"V  
template < typename Func, typename aPicker > %M;_(jda  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rMXOwkE  
  { /!{A=N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (9YYv+GGd*  
} |<$<L`xoe  
O2'bNR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 B )1<`nJA  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 msqxPC^I  
_L:i=.hxN  
十一. phoenix 5fj  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: bDh:!M  
kP}hUrDX5  
for_each(v.begin(), v.end(), Fyh?4!/.  
( T) Zt'M  
do_ mS w?2ba  
[ An8%7xa7  
  cout << _1 <<   " , " =ve*g&  
] .^W\OJ`G  
.while_( -- _1), (Xr_ np @  
cout << var( " \n " )  ENYF0wW  
) 9#EHXgz  
); Q0L@.`~  
m>abK@5na  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 7{K i;1B[w  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor x8pbO[_|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S`W'G&bCj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a$xeiy9  
,>QMyI hv  
=;k+g?.@I  
template < typename Cond, typename Actor > ni"$[8U  
class do_while tkdBlG]!  
  { k binf  
Cond cd; :p\(y  
Actor act; B \_d5WJ<  
public : Hn#GS9d_?  
template < typename T > "J8;4p  
  struct result_1 ;Txv -lfS  
  { u6iU[5  
  typedef int result_type; 56bud3CVs  
} ; EZ%w=  
~<2 IIR$H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} hr_9;,EPh  
OD?y  
template < typename T > $IxU6=ajn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #90[PASx  
  { jIx8k8  
  do  ^6)GS%R  
    { m{b ZRkt  
  act(t); jSwtf  
  } 5q(]1|Se i  
  while (cd(t)); Z#OhYm+y  
  return   0 ; !^)wPmk  
} `?zg3GD_  
} ; o[bE  
s FQ4O- SM  
M1/M}~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +{")E)  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 <fC@KY>#  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 S' (cqO}=F  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 @)W(q5)}9"  
下面就是产生这个functor的类: .pS&0gBo\  
PcHSm/d0e  
jb|mip@` <  
template < typename Actor > %1-K);S J  
class do_while_actor e-CNQnO~  
  { kf%&d}2to  
Actor act; v"P&` 1=T  
public : _pz,okO[V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K0EY<Ltq  
]6$,IKE7  
template < typename Cond > h`wMi}q'D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 54q4CagFq  
} ; H&w:`JYDL3  
w(76H^e  
ID67?:%r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /9x{^  
最后,是那个do_ v2 29H<  
_ztZ> '  
,op]-CY 5  
class do_while_invoker g>2aIun_Q  
  { ==QWwPpA  
public : hp bwZ  
template < typename Actor > (C8 U   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const doP$N3Zm  
  { s? QVX~S"  
  return do_while_actor < Actor > (act);  \#4m@  
} ?M*7@t@  
} do_; g M4Pj[W  
r4O|()  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? IDy_L;'`*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >5)<Uv$  
最后来说说怎么处理break和continue D(y+1^>  
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。  f~w>v  
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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