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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4$2T zJE  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H.[&gm}p>  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, M)pi)$&c  
BBJ]>lQ  
:::f,aCAu  
>~>[}d;glw  
  class filler jTgh+j]AP  
  { /aa;M*Qp  
public : q.QYn.CBZz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &2]D+aL|h  
} ; >T^v4A  
r8?Lr-;  
: 8<^rP  
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: oNsx Fi:  
nJ})6/gK  
j2qfEvU  
.u;TeP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P]x+Q  
h GXD u;{  
*AQbXw]w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CPeK0(7Zh  
I3$vw7}5Y  
WA\f`SRF  
+i!M[  
二. 战前分析 B[|/wHMsT}  
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。 $K fk=@  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 !jq6cND  
q;Pz B4#  
3D dG$@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (3r,PS@Qq@  
  /* --------------------------------------------- */ G ]By_  
vector < int *> vp( 10 ); G&3<rT3Ib  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <sB45sNbU`  
/* --------------------------------------------- */ r3vj o(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); XRz6Yf(/  
/* --------------------------------------------- */ ^ 6|"=+cO\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \)uad5`N  
  /* --------------------------------------------- */ w|o@r%Q#l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); QaBXzf   
/* --------------------------------------------- */ XJ?z{gXJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +`3ZH9  
-y*+G&  
 /?xn  
aKtTx~$@  
看了之后,我们可以思考一些问题: B :.;:AEbT  
1._1, _2是什么? !`=?<Fl  
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。 6e| 5qKr  
2._1 = 1是在做什么? $*-L8An?  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 :P"Gym  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 rO%+)M$A  
G_mu7w  
2`m_"y  
三. 动工 @il}0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: CWYJ<27v{  
B[X6A Qj}d  
to=##&ld<  
i}"JCqo2  
template < typename T > D}3fx[  
class assignment x,_Ucc.  
  { |YFlJ2w  
T value; uhLm yK  
public : :C6r N}_k  
assignment( const T & v) : value(v) {} #8OqX*/  
template < typename T2 > 4O^1gw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } r=aQ S5  
} ; q~_jF$9SX  
i=QhX CM  
,jcp"-5#j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U.(_n  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r1atyK  
1dsxqN(:  
^ s4|  
>C3 9`1  
  class holder [1CxMk~"[  
  { .utL/1Ej  
public : )^sfEYoA  
template < typename T > u;g}N'"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [rsAY&.  
  { cA2]VL.r>C  
  return assignment < T > (t); # t Ki6u  
} ,_zt? o\  
} ; Mv =;+?z!  
\s'6)_  
?0Zw ^a  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: _ 0E,@[  
Bx >@HU  
  static holder _1; Z Uv_u6aD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6^Vf 5W{  
_*I6O$/>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {Aw3Itef  
而不用手动写一个函数对象。 RUu'9#fq  
nQ~L.V  
Njjeg9f  
S:QEHd_C  
四. 问题分析 ?K 0V#aq  
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。 E}2[P b)e  
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。 h+(s/o?\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 MsQS{ok+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e?WR={  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ')cu/  
Yl])Q|2I  
五. 问题1:一致性  t m?  
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?| Qpq0j^\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {*9i}w|2  
?]N&H90^5  
struct holder Q-5wI$=  
  { .Oh$sma1  
  // t+ ]+Gn  
  template < typename T > ,#l oVLy  
T &   operator ()( const T & r) const qW^l2Jff  
  { &ii =$4"R  
  return (T & )r; ^pa).B.`T  
} =`H( `2  
} ; jN0v<_PJED  
w2L)f,X  
这样的话assignment也必须相应改动: etVE8N'  
e>.xXg6Zn  
template < typename Left, typename Right > 5H5Kt9DoW  
class assignment ]3'd/v@fT  
  { s2WB4U k  
Left l; ps{(UYM=b  
Right r; eSU8/9B  
public : d+'+z %s%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }kDrUnBk  
template < typename T2 > sx\7Z#|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^*OA%wg3=h  
} ; tEj5WEnNE8  
CjGI}t  
同时,holder的operator=也需要改动: A )cb  
H<"j3qt  
template < typename T > _guY%2% yR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (k~c]N)v  
  { v*LL7b0 A  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t {}1 f  
} N}= - +E|  
{ L5m`-x  
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。 /xzL!~g`6<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &#l M$7/  
FCPbp!q6  
return l(rhs) = r; /2@@v|QL  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @ 2_&ti  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w[&BY  
-=w.tJD  
template < typename Tp > we9AB_y  
class constant_t JiR|+6"7  
  { l?;S>s*\?  
  const Tp t; 5Fl|=G+3@g  
public : :.,I4>b2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ghl9gFFj  
template < typename T > .^23qCs  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5`Bb0=j  
  { M*N8p]3Cq  
  return t; )UJMmw\  
} D[mYrWHpn  
} ; jI%yi-<;  
<#-ERQw  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )j]RFt  
下面就可以修改holder的operator=了 Lnzhs;7L  
;Mz]uk  
template < typename T > ilP&ctn6+c  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *QX$Mo^E  
  { 8 _J:Yg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); XN@5TZoaW  
} YAo g;QL  
I}X8-WFB  
同时也要修改assignment的operator() u(R`}C?P'  
*))|ZE6jI  
template < typename T2 > _u0dt) $  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h| Ih4  
现在代码看起来就很一致了。 Sa0\9 3oa  
~U|te_l  
六. 问题2:链式操作 @WmB0cc_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JpDkf$kM  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 jv ";?*I6.  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 `xSXGI  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 0/Csc\Xl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct cQny)2k*x  
/[OMpP  
template < typename T > B06/mKZ7  
struct result_1 y}VKFRky  
  { iq#Z\Y(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T1E=<q4  
} ; ZD/!C9:&.0  
+vP1DXtj(  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: X:A\{^ ~  
O  tr@jgw  
template < typename T > ]q j%6tz  
struct   ref L2$%h1  
  { }\W3a_,v)  
typedef T & reference; 7>nA;F 8_  
} ; !q X 7   
template < typename T > "elh~K  
struct   ref < T &> MI/1uw  
  { ]mp.KvB  
typedef T & reference; VioVtP0  
} ; KH;e)91  
eR/7*G5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^%L$$V nG  
3eB2= _V`  
template < typename T > (8I0%n}.Zo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <1y%ch;  
  { UX?_IgJh<"  
  return l(t) = r(t); 0V^?~ex  
} Abl=Ev  
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。 B 5?(gb"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]OVjq ?  
by {~gu  
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 \rpu=*gt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $j:0*Z=>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v1} $FmHL"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _]\mh,}  
最后的布局是: ,=mn*  
                Add 43eGfp'  
              /   \ gnv4.f:  
            Divide   5 [L8gG.wy  
            /   \ 3laSPih[.  
          _1     3 7 MfpZgC  
似乎一切都解决了?不。 u$0>K,f  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8S0)_L#S  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 w4OVfTlN  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: K46\Rm_:B;  
g$< @!  
template < typename Right >  np~oF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %spR7J\"/  
Right & rt) const /XXW4_>  
  { th]9@7UE,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Rzb] mM  
} S4Rv6{r:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (]ORB0kl  
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。 znM"P|A  
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。 S\C   
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。 wtY#8 '^$&  
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。 lU@ni(69d  
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? B *:6U+I  
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: (Yx rZ_F'b  
vs.q<i-u  
template < class Action > OvFZ&S[  
class picker : public Action O6`@'N>6P  
  { X 6>Pq  
public : <_NF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <'/+E4m  
  // all the operator overloaded f[.]JC+,  
} ; MZ{)`7acR\  
z_zr3XR9  
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。 c<e$6:|xM  
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: y"7?]#$9/  
6rRPqO j  
template < typename Right > jtZ@`io  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?vZ&CB  
  { oV*3Mec  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X }^,g  
}  @]A4{  
Tj.;\a|d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > BqR8%F  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 r+) A)a,  
13B[m p4  
template < typename T >   struct picker_maker  iKDGYM  
  { 3i7n"8\$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Jx 'p\*  
} ; A}$A~g5 Ap  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8Uc#>Ae'_  
  { 5H<rI?  
typedef picker < T > result; e'u 9 SpJ  
} ; _$1W:!f4  
><$hFrR!  
下面总的结构就有了: ;VvqKyUh7`  
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。 #j@Su )+  
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。 gllXJM^ -  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 = uOFaZ4  
至此链式操作完美实现。 -PxA~((g5  
4).q+{#k  
sB /*gO  
七. 问题3 s7=]!7QGS!  
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。 yaeX-'(Fv[  
k{9s>l~'  
template < typename T1, typename T2 > Wvcj\2'yd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y*P[* /g  
  { c/pT2/y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lqu1H&  
} HmQuRW  
Y,?rykRj  
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: @ j' I  
ji">} -  
template < typename T1, typename T2 > VN*^pAzlF  
struct result_2 #S QFI;zj  
  { T#T!a0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w(s"r p}  
} ; eRD s?n3F  
Nmp1[/{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? JgEpqA12  
这个差事就留给了holder自己。 qdzc"-gH`  
    E_-CsL%  
)V+ ;7j<"D  
template < int Order > >?I[dYzut  
class holder; C7,Ol0`v  
template <> kIM* K%L}  
class holder < 1 > 7IjFSN>  
  { EpS"NQEe  
public : YwEXTy>0  
template < typename T > <1V!-D4xu  
  struct result_1 y&B~UeB:q  
  { i9W@$I,f  
  typedef T & result; GtbI w  
} ; entO"~*EX  
template < typename T1, typename T2 > C 2FewsRz  
  struct result_2 s4t>/.;x  
  { :rwF5  
  typedef T1 & result; oT.g@kf=H  
} ; jFnq{L t  
template < typename T > 9V("K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A{Pp`*l  
  { $5|/X&"O)/  
  return (T & )r; eZT923tD  
} +ImPNwrY  
template < typename T1, typename T2 > u9QvcD^'z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const umK~K!i  
  { uQ. m[y  
  return (T1 & )r1; 7zT]\AnO  
} %6HDLG6@^}  
} ; 6 C;??Y>b  
#%Uk}5;-  
template <>  !3}vl Y1  
class holder < 2 > O0c#-K.f  
  { oj[Wzeg%  
public : a";(C ,:0  
template < typename T > ma vc$!y  
  struct result_1 4Rp2  
  { h@t&n@8O?  
  typedef T & result; u\.7#D>  
} ; K6{{\r  
template < typename T1, typename T2 > WTZP}p1  
  struct result_2 80LKxA;5N  
  { b\F(.8  
  typedef T2 & result; Mo0+"`   
} ; &Nt4dp`qj  
template < typename T > Zm^4p{I%o*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8ZE{GX.m2c  
  { T[;O K  
  return (T & )r; 2VA\{M  
} bncIxxe  
template < typename T1, typename T2 > ^LX1&yT@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O#uTwnW  
  { H~e;S#3_v  
  return (T2 & )r2; Y }aa6  
} FhHcS>]:.  
} ; V)oUSHillH  
98x]x:mgI_  
c7E=1*C<  
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> >。 Z>{3t/`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7ae8nZ3&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t[Xx LG*  
]]J2#mN:n  
return l(i, j) = r(i, j); ehPrxIyC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) eI/9uR%  
Jo1n>Mo-j  
  return ( int & )i; X~T"n<:a>  
  return ( int & )j; M`-.0  
最后执行i = j; 0j F~cV  
可见,参数被正确的选择了。 TG~:Cmc  
5^~%10=  
|x3.r t  
_ko16wfg  
+'Ec)7m  
八. 中期总结 }E+#*R3auB  
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: K1AI:$H  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G>qzAgA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 GNlP]9wX  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w(zlHj  
Ph'*s{   
~q 0)+'  
=X'i^Q  
JBo/<W#|  
rhGHR5 g  
九. 简化 |[7xTD  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ,b%T[s7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 llXyM */  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: s_}T -%\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,|,DXw  
  +-*/&|^等 uW3`gwwlU  
2. 返回引用。 3Sv<Viuo  
  =,各种复合赋值等 &'uFy0d,  
3. 返回固定类型。 Pwn"!pk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5*l~7R  
4. 原样返回。 (,#Rj$W  
  operator, vr+O)/P})  
5. 返回解引用的类型。 eZ#nZB  
  operator*(单目) BWamF{\d1a  
6. 返回地址。 O]o `! c  
  operator&(单目) B{^o}:e  
7. 下表访问返回类型。 HS =qK  
  operator[] l8/ tR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \$n?J(N  
  operator<<和operator>> YKk?BQ"  
 c %w h  
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。 /ldE (!^n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dq}60  
$@<qaR{t\  
template < typename Left > RsIR}.*  
struct value_return B#9rqC  
  { Z[[ou?c  
template < typename T > cLj@+?/  
  struct result_1 O:cta/M  
  { c%9wI*l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o7' cC?u  
} ; @.T(\Dq^  
`OO=^.-u  
template < typename T1, typename T2 > @5+ JXD  
  struct result_2 ]:m>pI*z.  
  { d~1Nct$:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pCS2sq8RC  
} ; mZDL=p  
} ; yNMnByg3?  
*u^N_y  
b0|q@!z>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i>#[*.|P  
Y>LgpO.  
下面我们来剥离functor中的operator() E~Eh'>Y(B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +Bk" khH  
|d\ rCq >  
return l(t) op r(t) O) NEt  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) VDq4n;p1  
return op l(t) k$1ya7-@  
return op l(t1, t2) H. UwM  
return l(t) op  W|XTa  
return l(t1, t2) op E#?*6/  
return l(t)[r(t)] S(<r-bV<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %upnXRzw  
EkS7j>:  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: q|,cMPS3  
单目: return f(l(t), r(t)); HO%atE$>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bkk1_X  
双目: return f(l(t)); R L&z\S  
return f(l(t1, t2)); <+ 0cQq=2  
下面就是f的实现,以operator/为例 SEsc"l8  
ckFnQhW  
struct meta_divide R r7r5  
  { Rd7[e^HSN  
template < typename T1, typename T2 > <20rxOEnf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 04>dxw)8  
  { <$!^LKKzA  
  return t1 / t2; !pY=\vK;  
} cz<8Kb/XV  
} ; NfqJ>[}I+  
MN1 kR  
这个工作可以让宏来做: gn"Y?IZ?  
8Yfg@"Tn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >Hb>wlYR  
template < typename T1, typename T2 > \ <8#Q5   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; JQ|qg\[  
以后可以直接用 %H OMX{~}#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k{_ Op/k}V  
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 Esh3 cn4  
(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。。。) NMq#D$T  
<%WN<T{q|  
8l,`~jvU!*  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 h#a;(F4_7  
&<8Q/m]5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OL+dx`Y  
class unary_op : public Rettype |Y#KMi ~  
  { :.KN;+tP  
    Left l; M JJ]8:%  
public : eHr|U$Rpo  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oL?(; `"&  
? tre)  
template < typename T > +%vBDcf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +c&n7  
      { i oCoFj  
      return FuncType::execute(l(t)); Fr{u=0 X  
    } n^<3E; a  
]C.x8(2!f  
    template < typename T1, typename T2 > V/w:^@5+p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~<b/%l>h1  
      { O 1T JJ8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f+>l-6M+p  
    } 5)X;q-  
} ; -<rQOPH%  
C'8v\C9Ag  
Da_8Q(XFe  
同样还可以申明一个binary_op 2uonT,W  
%jaB>4.A:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o+(>/Ou  
class binary_op : public Rettype ~x<nz/^  
  { s|iph~W!L  
    Left l; C9l5zb~D  
Right r; (eX9O4  
public : huh-S ,M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1,cd[^`.  
Gok8:,  
template < typename T > ,Qvclu8r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^`b&fb v  
      { xs<~[l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3#fu; ??1.  
    } 7P3PQ%:  
b=:$~N@Y  
    template < typename T1, typename T2 > (!F Uu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f tBbO8e  
      { ]3.Un,F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Cj~45)r  
    } v(ABZNIn  
} ; Nda,G++5(  
$@m)8T  
LxqK@Q<B  
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 ,(aOTFQS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YTBZklM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |ocIp/ $  
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。 e">$[IhXtV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! M%=V vE.I  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 oK3uGPi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 % :?_N  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &P8 Run  
下面是修改过的unary_op |Ad1/>8i  
piIr .]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3Cq/ o'  
class unary_op Izrf42 >k  
  { /Mq]WXq[V  
Left l; D>& ;K{!  
  Vp3 9`m-W  
public : V,,/}f '  
e_C9VNP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]TTX<R ZLr  
0,)Ao8  
template < typename T > _ED,DM  
  struct result_1 **\BP,]}  
  { i!zh9,i>M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }z/;^``  
} ; rE?(_LI  
RG(m:N  
template < typename T1, typename T2 > s3m]rC  
  struct result_2 |7IlYy&:  
  { ibDMhW$n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e@k`C{{C]o  
} ; /m,0H)w1  
^{<x*/nK  
template < typename T1, typename T2 > k;V4%O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @\gTi;u/x  
  { /EY ^ui  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); XOl]s?6H$  
} 7?6?`no~JJ  
)k5lA=(Yr+  
template < typename T > /a7tg+:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,e"A9ik#  
  { .y7&!a35  
  return OpClass::execute(lt(t)); w, 0tY=h6  
} )"7hyW5  
t3 AZS0  
} ; bH7[6#y$  
33d86H% ;  
mT57NP  
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 U_a)g X  
好啦,现在才真正完美了。 $cO"1mu  
现在在picker里面就可以这么添加了: aubmA0 w  
<}pwFl8C)  
template < typename Right > 5,:tjn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s:Us*i=H,  
  { yjvH)t/!.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Hfer\+RX  
} ^G63GYh]y  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 cvn4Q-^  
\GtZX!0  
|(Zv g}c_  
'< OB  j  
H~-zq} 4  
十. bind RVN"lDGA  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 }G&#pw2  
先来分析一下一段例子 ,x5`5mT3  
sr\lz}JW  
STgl{#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Kb0OauW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~CRr)(M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s~$kzEtjjU  
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。 _>HX Q6Hw  
我们来写个简单的。 UTQ$sg|7p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?uUK9*N  
对于函数对象类的版本: :W5*fE(i  
kr7f<;rmJ  
template < typename Func > 8WWRKP1V  
struct functor_trait g~d}?B\<@  
  { K5(?6hr;  
typedef typename Func::result_type result_type; ]s jFj  
} ; /U<-N'|  
对于无参数函数的版本: uF>I0J#z?  
HzB&+c? Z  
template < typename Ret > 76[aOC2Ad  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U{D ?1tF  
  { F#_7mC   
typedef Ret result_type; JJ56d)37.  
} ; XF2u<sDe  
对于单参数函数的版本: &0TOJ:RP  
"}D uAs  
template < typename Ret, typename V1 > JGIN<J85e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~\hA-l36  
  { I/9ZUxQCyG  
typedef Ret result_type; %" $.2O@  
} ; `"[VkQFB/  
对于双参数函数的版本: aPB %6c=  
o_U=]mEDY  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /s6':~4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s)yEVh  
  { zsI0Q47\  
typedef Ret result_type; T4T_32`XR  
} ; '9GHmtdO,  
等等。。。 kgK7 T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }jTEgog  
Js qze'BGY  
template < typename Func > mKZ?H$E%%  
struct func_return O7j$bxk/^  
  { J{$C}8V  
template < typename T > !.L%kw7z  
  struct result_1 [7]p\' j  
  { |LKhT4rE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .CI]8O"3y  
} ; -]5dD VSO  
8x'rNb  
template < typename T1, typename T2 > iAf, :g  
  struct result_2 qsFA~{o.  
  { 1*?IDYB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N!;Y;<Ro_  
} ; E?z 3&C  
} ; [?W3XUJ,Y  
L3nHvKA]  
X=(8t2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Pf)<6?T  
VYf$0oo\4  
template < typename Func, typename aPicker > U_!"&O5lr  
class binder_1 dT,X8 "  
  { i[d-n/)  
Func fn; KBzEEvx/$  
aPicker pk; 6luCi$bL  
public : )QaJYC^+  
WKBPqfC  
template < typename T > gU>Y  
  struct result_1 a%ec: %  
  { 7H[#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /.05rTpp  
} ; abD55YJY  
;eG%#=>  
template < typename T1, typename T2 > bm%2K@ /U  
  struct result_2 8[f]9P/i  
  { xQ1&j,R]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @)VJ,Ql$Y  
} ; O:r<es1  
CJjma=XH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} / c/!13|  
MnKEZ: 2  
template < typename T > BAm H2"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ReKnvF~  
  { 8XX ,(k_b  
  return fn(pk(t)); K"Nq_Ddwd  
} M0c"wi@S_  
template < typename T1, typename T2 > 5/:Zj,41{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ICq;jfML  
  { PKdM-R'Z  
  return fn(pk(t1, t2)); o [ar.+[  
} }M'\s  
} ; bL *;N3#E  
k>VP<Zm13  
),bdj+wr78  
一目了然不是么? ?ZlwRjB\  
最后实现bind o1zc`Ibd  
K* [cJcY+  
6gakopZO  
template < typename Func, typename aPicker > 'y-IE#!5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]N1$ioC#  
  { +t.T+` EG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 56?U4wj7{  
} a;*&q/{o  
J[LGa:``  
2个以上参数的bind可以同理实现。 axU!o /m>  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 aeSy, :  
J>hl&J  
十一. phoenix ]3 0 7 .  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?/#HTg)!B  
9IMRWtZWT  
for_each(v.begin(), v.end(), EW2e k^  
( e;rs!I !Yw  
do_ \FVR'A1  
[ =\X<UA}  
  cout << _1 <<   " , " oH6(Lq'q  
] n6Q 3X  
.while_( -- _1), )}G HG#D{  
cout << var( " \n " ) !3yR?Xem}  
) &e,xN;  
); qf24l&}  
 Kn\Oj=4  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Htsa<t F  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (CZRX9TT1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 lzS"NHs<g(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e5`{*g$i).  
A.WJ#1i}E  
1grrb&K  
template < typename Cond, typename Actor > rX;(48Y  
class do_while X$JKEW;0BP  
  { 2vj)3%:7#E  
Cond cd; K3 ]hUe#  
Actor act; ,8$;|#d  
public : kP8Ypw&  
template < typename T > 3kYUO-qw  
  struct result_1 hC6$>tl  
  { fVf.u'.8  
  typedef int result_type; )%ja6Vg  
} ; jgEiemh&  
[FyE{NfiJ%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w`#lLl B  
>-)i_C2  
template < typename T > z)|56 F7'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r T* :1  
  { []LNNO],X  
  do *"9b?`E  
    { %gw0^^A  
  act(t); t~U:{g~  
  } {'d?vm!r  
  while (cd(t)); deeOtco$LT  
  return   0 ; EO'3;mo,  
} aYPzN<"%  
} ; \n<N>j@3  
gvy%`SSW  
i$og v2J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .4KXe"~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。 ~=0zZTG  
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。 ^lf;Lc  
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。 cHJ &a`;  
下面就是产生这个functor的类: M5%u>$2  
M6 0(yTm  
xTAC&OCk^[  
template < typename Actor > y'4=  
class do_while_actor JN3Oe5yB2@  
  { j/^0q90QO  
Actor act; p( Qm\g<  
public : evszfCH'J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} QKOo # 7  
7J>n;8{%?  
template < typename Cond > lZ_i~;u4@v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 37lmB '~  
} ; YJ!6)d?C.  
/ebYk-c  
 Xv:<sX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 UTs0=:+,t  
最后,是那个do_ Mw+]*  
Wgx lQXi-B  
F*I{?NRN1  
class do_while_invoker O'idS`   
  { Sm,%>  
public : ,GR(y^S  
template < typename Actor > C=hE@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tb@/E  
  { \>I&UFfH)4  
  return do_while_actor < Actor > (act); )cOm\^,  
} 9B*SWWAj  
} do_; {kZhje^$vi  
i[jAAr$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V (X)Qu@R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 EW]gG@w]5r  
最后来说说怎么处理break和continue J@yy2AZnO  
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。 }A2@1TTPX  
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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