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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ceak8#|4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sJ)Pj?"\?  
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, s4{>7`N2  
+,ojlTVlt  
vBjrI*0  
wO ?A/s  
  class filler ,qO2D_  
  { ^ Nm!b  
public : r4Jc9Tv d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y**|e4  
} ; +`~6Weay  
y8=H+Y  
*Nh[T-y(s  
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: -85W/%  
xsdi\ j;n>  
0:4w@"Q  
qFYM2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ju?D=n@i  
G^/8lIj  
rnTjw "%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TbA=bkj[4  
\ POQeZ  
X=i",5;  
]B r 6!U4~  
二. 战前分析 DS1_hbk  
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。 ;B !u=_'  
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 YA%0{Tdxz  
Vi_6O;  
ww$Ec  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ua>YI  
  /* --------------------------------------------- */ _G=k^f_  
vector < int *> vp( 10 ); H^C$2f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u~q6?*5  
/* --------------------------------------------- */ jz72~+)T  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X[KHI1@w  
/* --------------------------------------------- */ o+^5W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {pyTiz#JY  
  /* --------------------------------------------- */ B`<K]ut  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?hS&OtW   
/* --------------------------------------------- */ c.eA]mq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f jm(C#^-  
%?z8*G]M  
Ea\Khf]2  
p;<brwN  
看了之后,我们可以思考一些问题: YPNG9^Y  
1._1, _2是什么? IG=#2 /$  
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。 :J6lJ8w ?  
2._1 = 1是在做什么? #J09Eka;J  
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。 ZQY?wO: [  
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。 bL]NSD  
|Y&&g=7  
j0+l-]F-  
三. 动工 E|v9khN(].  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Kk9W=vd  
p?XVO#  
<P1yA>=3`  
7@uhw">mX  
template < typename T > @Xg5 E  
class assignment o{?Rz3z  
  { 4RoE>m1[G  
T value; @UCr`>  
public : ;fGh]i  
assignment( const T & v) : value(v) {} '$\O*e'  
template < typename T2 > Vx*O^cM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ].r~?9'/  
} ; {IA3`y~  
*\PCMl  
s2*~n_B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {~cM 6W]f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *~SanL\  
LZH~VkK@m}  
BH\!yxK  
[H5BIM@{  
  class holder $~5ax8u&!#  
  { Dlqvz|X/  
public : "cDMFu  
template < typename T > 5e}adHjM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const q)PLc{NO  
  { hYB3tT  
  return assignment < T > (t); &.1qixXIr  
} N/6! |F  
} ; ^Cy=L]  
s@D/.X  
uyDPWnYk  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @P @{%I  
A} v;uNS]  
  static holder _1; )/cf%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [D_s`'tg  
=}UcYC6l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =k^ d5  
而不用手动写一个函数对象。 hnBX enT6  
@|'$k{i  
hAU@}"=G  
34<k)0sO  
四. 问题分析 y/>IF|aX  
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。 uF<}zFS  
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。 x@#aOf4<U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 zw[ #B #  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 as3*49^9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;:obg/;uJ  
Tnoy#w}Ve  
五. 问题1:一致性 7&&3@96<*#  
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?| tE WolO[\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ex6 QHUQ  
2$TwD*[  
struct holder 8h,=yAn5  
  { .s-*aoj  
  // D=@bPB>  
  template < typename T > hg2UZ% Y  
T &   operator ()( const T & r) const 10IX8 4  
  { = P$Q;d  
  return (T & )r; W$xW9u8@+(  
} F4PWL|1  
} ; t Z@OAPRx  
{4eI} p<  
这样的话assignment也必须相应改动: {H3B1*Dk  
Pl\NzB,`  
template < typename Left, typename Right > Ruv`yfQ  
class assignment N"8'=wB  
  { Y^tUcBm\  
Left l; ;a 6Z=LB  
Right r; [*U.bRs  
public : H5Bh?mw2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RA1K$D ?A  
template < typename T2 > nxMZd=Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o1R:1!"2  
} ; c2Wp 8l  
MSE0z !t  
同时,holder的operator=也需要改动: {t!Pv 2y<  
S SfNI>  
template < typename T > ,!dVhG#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3b[.s9Q  
  { K_F"j!0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); GIhX2EvAS  
} 5Nl?Km~  
<w3_EO  
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。 apjoIO-<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4JRQ=T|P7I  
2Mu@P8O&  
return l(rhs) = r; 08+\fT [  
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。 5,J.$Sax  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bbT1p :RF  
0BQ{ZT-Kh  
template < typename Tp > U".5x~UC  
class constant_t upnX7as  
  { 9[R+m3V/`  
  const Tp t; Q^*4FH!W  
public : 3  $a;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .uSVZqJ7  
template < typename T > OwPXQ 3S  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N}nE?|N=5  
  { 7{\6EC}d[&  
  return t; m 48Ab`  
} 6O_l;A[=1  
} ; NOmFQ)/ &  
nNf*Q r%Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _nM 7SK  
下面就可以修改holder的operator=了 Hk'R!X  
zkquXzlgB  
template < typename T > ~n$\[rQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &?}A/(#  
  { rv`GOta*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j2%fAs<  
} }0?XF/e(R  
[8Fn0A  
同时也要修改assignment的operator() djqw5kO:R  
"L!U7|9J  
template < typename T2 > &8I }q]'k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } O`5hj q#  
现在代码看起来就很一致了。 \ AIFIy  
 /PTq.  
六. 问题2:链式操作 vqZBDQ0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t)= dKC  
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。 $+PyW( r  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ?L0|$#Iw  
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。 X`J86G)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B*t1Y<>x  
mZG n:f}=  
template < typename T > 4;Vi@(G)  
struct result_1 DIfQ~O+u  
  { GG"6O_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `:C2Cj  
} ; GS7'pTsYH  
L6#4A3yh  
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: }1%%`  
T$<yl#FY  
template < typename T > 3.1%L"r[)  
struct   ref ) 7X$um  
  { RB6Q>3g  
typedef T & reference; _z J /z  
} ; _90<*{bt.  
template < typename T > `<kB/T  
struct   ref < T &> O8cZl1C3  
  { wWSo+40  
typedef T & reference; PT }J.Dwx  
} ; ]s!id[j  
9 4^b"hU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7&D)+{g  
CO9PQ`9+  
template < typename T > ?rA3<j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Eg8b|!-')8  
  { q6ny2;/r  
  return l(t) = r(t); Zd88+GS,#  
} d3Y;BxEz  
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。 qWx{eRp d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ve:Oe{Ie{  
8&nb@l  
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 d!4TwpIgx  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (z8 ;J> 7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oe|8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b(CO7/e>  
最后的布局是: xcn~KF8  
                Add z>\l%_w  
              /   \ |>[qC O  
            Divide   5 CyS %11L  
            /   \ lHDZfwJ&C1  
          _1     3 K&zW+C b  
似乎一切都解决了?不。 99(@O,*(Y  
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。 KVr9kcs  
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。 GzBPI'C  
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: ,k=8|=aF  
~#i2reG5  
template < typename Right > !tcz_%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F" M  
Right & rt) const '7/F]S0K  
  { TLp2a<Iy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^< ;C IXo  
} aSu^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Aj=GekX{  
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。 ^)I}#  
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。 G;iH.rCH  
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。 TET=>6  
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。 lM}-'8tt?  
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? iF":c}$.  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /H"fycZ  
/CMgWGI  
template < class Action > 09 trFj$L  
class picker : public Action 7(uz*~Z?`0  
  { :CK`v6 Qs  
public : D B65vM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3 o$zT9j  
  // all the operator overloaded +RJKJ:W  
} ; WJu(,zM?G  
5S2 j5M00  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ]z5hTY  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: rMHh!)^#W  
C:}1r  
template < typename Right > T/2k2r4PD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]jC{o,?s  
  { t72u%M6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eY'n S  
} KvEv0L<ky  
7s3=Fa:9Q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > iw=e"6V  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 XzSl"UPYH  
@eeI4Jz  
template < typename T >   struct picker_maker Q{?\qCrrYl  
  { dNNXMQ0"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D)?%kNeA  
} ; `2LmLFkb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2G$p x  
  { A%?c1`ZxF  
typedef picker < T > result; 'I+S5![<  
} ; ?upd  
t-o,iaPG3  
下面总的结构就有了: 8a`3eM~?[  
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。 RXg\A!5GV  
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。 R`E:`t4G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -j]c(Q MA]  
至此链式操作完美实现。 WeaT42*Q{  
Hg<aU*o;  
7)5G 1  
七. 问题3 _ h5d~  
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。 w8R7Ksn(  
2T)k-3  
template < typename T1, typename T2 > C?>d$G8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q~qM;l\i  
  { cu foP&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y< j7iN  
} JVkuSIR>  
m$^5{qpg  
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: y0(.6HI  
A{J?I:  
template < typename T1, typename T2 > ^)Awjj9  
struct result_2 =X^a  
  { _u^3uzu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |h 6!bt!=  
} ; vA!IcDP"  
D (8Z90  
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? 4'*-[TKC  
这个差事就留给了holder自己。 0)g]pG8&ro  
    V0Oqq0\  
}BU%<5CQ  
template < int Order > 6vAZLNG3  
class holder; X/cb1#  
template <> hU-FSdR  
class holder < 1 > !reOYt|  
  { Hzm_o>^KC  
public : fh3uo\`@  
template < typename T > ;`LG WT-<F  
  struct result_1 5I1YB+$}e  
  { {*F =&D  
  typedef T & result; xWXLk )A  
} ;  iY$iL<  
template < typename T1, typename T2 > AVw oOv J  
  struct result_2 6`Y:f[VB  
  { EjFpQ|-L|  
  typedef T1 & result; Vm\zLWNB  
} ; ukEJD3i  
template < typename T > ;lb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PNo:[9`S;m  
  { 7F0J*M  
  return (T & )r; SO *oBA'  
} ]  &"`  
template < typename T1, typename T2 > HQ9tvSc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rf|Nu3AJ  
  { 4]m{^z`1  
  return (T1 & )r1; ~mt{j7  
} 48^C+#Jbc  
} ; Vf~-v$YI  
'}(>s%~  
template <> Miw=2F  
class holder < 2 > !ITM:%  
  { c}n66qJF5  
public : OYt_i'Q  
template < typename T > KCbJ^Rln  
  struct result_1 >'q]ypA1  
  { L-E?1qhP>  
  typedef T & result; qx1Js3%  
} ; j>;1jzr2}  
template < typename T1, typename T2 > -ak. wwx\  
  struct result_2 FWW@t1)  
  { /iM1   
  typedef T2 & result; 3e^0W_>6  
} ; 0(Y,Q(JTo&  
template < typename T > Z]Ud x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *,CJ 3< >  
  { 0]*W0#{Zj  
  return (T & )r; $t^Td<  
} Ewr2popK  
template < typename T1, typename T2 > Q njK<}M9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1aS:bFi`  
  { nlhv  
  return (T2 & )r2; @fmp2!?6  
} aW dI  
} ; lJ=EP.T  
u;H^4} OQ  
!y~nsy:&7x  
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> >。 * bYU=RS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `ql8y'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]5QXiF8`  
AEnkx!o  
return l(i, j) = r(i, j); KG(FA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wT- -i@@  
0_ST2I"Ln  
  return ( int & )i; k6z ]-XG  
  return ( int & )j; qS! Lt3+  
最后执行i = j; |-{e!&  
可见,参数被正确的选择了。 bws}'#-*  
12'MzIsU's  
Ru#pJb(R  
Q.eD:@%iE  
V6d,}Z+"z'  
八. 中期总结 ^pu8\K;~  
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: Wd!Z`,R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k=kkF"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &L?]w=*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor eP:\\; ;  
q1L>nvE  
X6Z/xb@  
q {   
YKU|D32  
$-pijBiz_  
九. 简化 OhN2FkxL  
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。 f ]_ki  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 PE6,9i0ee  
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: /^jl||'H,:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :oW 16m1`  
  +-*/&|^等 EX!`Zejf  
2. 返回引用。 xbw;s}B  
  =,各种复合赋值等 u@:[ dbJ  
3. 返回固定类型。 K@2"n| S;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $Lbamg->E  
4. 原样返回。 zmD7]?|  
  operator, OY81|N j  
5. 返回解引用的类型。 6 F39'  
  operator*(单目) #+_=(J  
6. 返回地址。 KwaxNb5  
  operator&(单目) T zS?WYF  
7. 下表访问返回类型。 ,d lq2  
  operator[] i9qIaG/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sl@>GbnS  
  operator<<和operator>> 4HZXv\$  
2 #yDVN$  
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。 N$t<&5 +  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pN9U1!|uam  
6hR ` sE  
template < typename Left > C7W<7DBf  
struct value_return <3j`Z1J  
  { c+z [4"rYL  
template < typename T > M~`^deU1  
  struct result_1 IIGx+>  
  { `S4*~Xx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3:#6/@wQ  
} ; sqV~ Dw  
hg<[@Q%$o  
template < typename T1, typename T2 > BUsxgs"),  
  struct result_2 ; }T+ImjA  
  { {0+WVZ4u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pQc-}o"  
} ; {"$ [MYi:  
} ; CGK]i. N  
{ Dm@_&  
$.w$x1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait C,mfA%63  
..BP-N)V)  
下面我们来剥离functor中的operator() j$s/YI:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j$ lf>.[I  
WPpO(@sn  
return l(t) op r(t) Y d~J(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q1yXdw  
return op l(t) | X#!5u  
return op l(t1, t2) stW G`>X  
return l(t) op s~>1TxJe  
return l(t1, t2) op aqK+ u.H  
return l(t)[r(t)] #U w X~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8EdaxeDq  
.=-a1p/  
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: O/#uQn}  
单目: return f(l(t), r(t)); fdwP@6eh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +G"YQq'b  
双目: return f(l(t)); |w#~v%w  
return f(l(t1, t2)); QT!>izgc U  
下面就是f的实现,以operator/为例 `J03t\  
nq>F_h  
struct meta_divide $~1mKx]]  
  { Val"vUZ  
template < typename T1, typename T2 > za 7+xF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @'M"c q  
  { Tjv'S <  
  return t1 / t2; aqQ+A:g  
} q7soV(P  
} ; .$y'>O*$G  
BAvz @H  
这个工作可以让宏来做: (@!K tW  
d@a<Eq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }f}?|&q  
template < typename T1, typename T2 > \ `[}X_d 1A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }><[6Uz%  
以后可以直接用 9MI9$s2y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) PXtF#,roP  
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 3X DU(#  
(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。。。) }hg2}g99  
W4k$m 2  
s>\^dtG7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 B@dCCKc%/  
^"=G=* /  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *ej< 0I{  
class unary_op : public Rettype KDGrX[L:6  
  { +|X`cmnuU  
    Left l; J}8p}8eF,  
public : O(=9&PRi  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mPQT%%MF  
 |xg#Q`O  
template < typename T > oq$#wiV"Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [Y, L=p  
      { kFmtE dhsc  
      return FuncType::execute(l(t)); QZ;DZMP  
    } _Ds,91<muQ  
X2% (=B  
    template < typename T1, typename T2 > ohe[rV>EX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ao.vB']T  
      { a.?U $F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~Sm6{L  
    } ]' Ho)Q  
} ; OUGkam0UK  
h. ftl2>  
}KIS_krs  
同样还可以申明一个binary_op ,tyPZR_  
@^ -Y&N!b=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (/]#G8  
class binary_op : public Rettype CP%^)LX *  
  { U  yV5A  
    Left l; $>yfu=]?  
Right r; % C2Vga#  
public : NR k~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d-tg^Ot#  
,t wB" *  
template < typename T > L1(-xNUo_i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U{pg y#/  
      { xJ. kd Tr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z;<~j=lP  
    } &Q}%b7  
PO6yE r  
    template < typename T1, typename T2 > lfC]!=2%~8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <?!'  
      { jg{2Sxf!c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4`:POu&  
    } wJq$yqos{  
} ; Tt{z_gU6  
</xf4.C  
R@tEC)Zn  
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 "gm5 DE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 m9:ah<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) SvvNk  
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。 w <"mS*Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &$_!S!Sa/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 v;;3 K*c>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 iJ8Z^=>  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) c6c@ Xd V  
下面是修改过的unary_op ~;Y Tz  
v3M$UiN,:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y1PyH  
class unary_op ivq(eKy  
  { pXN'vP  
Left l; IHd W!q  
  $rr@3H+  
public : ?(d1;/0v>  
1kL8EPT%o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} FE,mUpHIR  
U1) Zh-aR  
template < typename T > OM\1TD/-  
  struct result_1 S-gO  
  { {dpDQP +!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sHk>ek]2I  
} ;   P3|s}&  
h ka_Fo  
template < typename T1, typename T2 > -wg}X-'z0  
  struct result_2 ZnI15bsDx  
  { id5`YA$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gz[3xH~  
} ; J-dB  
g([:"y?  
template < typename T1, typename T2 > `=#jWZ.8m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A7+ZY,  
  { 0<~~0US  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?-mOAHW0q  
} \ DZ.#=d  
[NO4Wzc  
template < typename T > r=Lgh#9S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U-fxlg|-C  
  { 3s%ND7!/  
  return OpClass::execute(lt(t)); hPBBXj/=  
} Sm4BZF~!B  
 ]gcOMC  
} ; 9+N%Io?!  
EXVZ?NG  
P o@;PR=  
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 h`1<+1J9  
好啦,现在才真正完美了。 Fl=H5HR  
现在在picker里面就可以这么添加了: UiH7  
@g5y_G{SP  
template < typename Right > -W('^v_*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;;+AdN5  
  { Nv36#^Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); iD_y@+iz  
} T Q4L~8  
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。 Ri"hU/H{  
XxmWj-=qO  
4{zy)GE|W  
|3,WiK='  
IV. })8  
十. bind #c@&mus  
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。 \uPzj_kU6  
先来分析一下一段例子 #vV]nI<MF.  
_(h=@cv  
A[;deHg=  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  MYy58N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4mo/MK&M:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 PZ8,E{V  
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。 LPt9+sauf1  
我们来写个简单的。 oHx :["F  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bGeIb-|(  
对于函数对象类的版本: 3jxC}xz)  
Hm'"I!jyO  
template < typename Func > %w65)BFQ  
struct functor_trait nI6ompTX  
  { sS}:Od  
typedef typename Func::result_type result_type; r4 *H96l  
} ; `K.B`  
对于无参数函数的版本: (Fzy8 s  
96V8R<   
template < typename Ret > aH_c84DS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lY tt|J  
  { ^{MqJ\S7H  
typedef Ret result_type; JnBc@qnP6  
} ; J Ah!#S(  
对于单参数函数的版本: diJpbR^JP  
3qe`#j  
template < typename Ret, typename V1 > ^w1+b;)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > E! NtD).=S  
  { {\1bWr8!U  
typedef Ret result_type; C 6 \  
} ; C][hH?.  
对于双参数函数的版本: L4/ns@e  
n~yKq"^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $"/l*H\h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @r*GGI!  
  { ^ul1{  
typedef Ret result_type; 9#:nlu9  
} ; K.}jOm  
等等。。。 S#C-j D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E72N=7v"  
|cY HH$  
template < typename Func > Ln,<|,fZN  
struct func_return X^eyrqv  
  { jD S\  
template < typename T > iw,uwh|L  
  struct result_1 PkDt-]G.  
  { $mGzJ4&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2Cp4aTGv#  
} ; GCN-T1HvA2  
Vp]7n!g4l  
template < typename T1, typename T2 > +-'F]?DN'  
  struct result_2 R|qrK  
  { [m:cO6DM,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $EFS_*<X  
} ; ek]JzD~w$  
} ; #h=V@Dh  
HU?1>}4L  
j13- ?fQ&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @ ,X/Wf  
#VX]trh,  
template < typename Func, typename aPicker > wd*B3  
class binder_1 jV*10kM<  
  { [IOI&`?D  
Func fn; y{mt *VA4  
aPicker pk; e x Z/  
public : GqCBD-@4v.  
AQjv? 4)T  
template < typename T > R5=J:o  
  struct result_1 /W,hOv  
  { 0j!<eN=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _WWC8?6 U  
} ; 3:jxr  
jnp~ACN,  
template < typename T1, typename T2 > 4utwcXL  
  struct result_2 m=9b/Nr4  
  { RM_%u=jC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9)t b=  
} ; _\+]/rY9o  
fphCQO^#vW  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xW)  
2Ty]s~  
template < typename T > SV t~pE+Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PzKTEYJL  
  { m@+v6&,  
  return fn(pk(t)); =p.avAuSn  
} FA-cTF[,(  
template < typename T1, typename T2 > K]$PRg1| 3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^O7sQ7V"f=  
  { j$Ndq(<tG  
  return fn(pk(t1, t2)); Nut&g"u2  
} >A{Dpsi\  
} ;  Q(w;  
pl r@  
Gz{%Z$A~o  
一目了然不是么? kB@gy}  
最后实现bind Lm}.+.O~d  
?=Ceo#Er  
-b!Z(}JK  
template < typename Func, typename aPicker > ^)]U5+g?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }@6Ze$ >  
  { zl8M<z1`1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); i=<;$+tW  
} cu>(;=  
}6a}8EyFP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9cB+ x`+Lu  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 P.Bwfa  
| I:@:  
十一. phoenix !%65YTxY-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: LI.WcI3uS  
<Mvni z  
for_each(v.begin(), v.end(), =At" Q6-O  
( I;JV-jDM  
do_ i;{lY1  
[ '/qy_7O  
  cout << _1 <<   " , " _(g0$vRP~  
] ~-vCY  
.while_( -- _1), AmIW$(Ce  
cout << var( " \n " ) E'4Psx9: =  
) 4#>Z.sf  
); lv/im/]v  
X>`03?L  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: G 3U[)("  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor mmJnE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1A'eH:$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Qqg.z-G%.  
}kQ{T:q4  
zB0*KgAn{  
template < typename Cond, typename Actor > 'A5T$JV.r4  
class do_while d`rZgY  
  { MuMq%uDA"  
Cond cd; &G_#=t&  
Actor act; o#6QwbU25  
public : |HT7m5tu4  
template < typename T > QB X EM=  
  struct result_1 :qxWANUa  
  { cdkEK  
  typedef int result_type; >m lQ@Z_O  
} ; _D}3``  
S|| W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} OF`J{`{r  
@4UX~=:686  
template < typename T > hNh!H<}|m8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const })<u ~r  
  { /7"V~c6  
  do F-zIzzb&O  
    { (${:5W  
  act(t); ?=4oxPe  
  } =YVxQj  
  while (cd(t)); !HU$V9C  
  return   0 ; YK{J"Kof  
} 'cc8 xC  
} ; }v}F8}4  
)nf%S+KV  
?" 4X&6xl  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8y6dT  
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。 @"NP`#  
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。 xltN-<n7  
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。 ^_3Ey  
下面就是产生这个functor的类: v`QDms,{  
?XdvZf $  
b#N P*L&  
template < typename Actor > vdn)+fZ;   
class do_while_actor hd'fWFW N  
  { *~ IHVU  
Actor act; a]fFR~ OY  
public : ZKrK >X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \?t8[N\_[(  
@` Pn<_L  
template < typename Cond > &iw,||#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HdtGyh6X0  
} ; l(rm0_  
i/-IjgM"-  
Epp>L.?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。 .S|T{DMQ[  
最后,是那个do_ j;uUM6  
nI?*[y}  
*LhwIY  
class do_while_invoker 'Up75eT  
  { B!J?,SB  
public : 5'f_~>1Wt  
template < typename Actor > PTe$dPB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0vLx={i  
  { 9~j"6wS  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^k % +ao  
} D3aX\ NGP  
} do_; ?;](;n#lU  
>F^$ ' b]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? t)8c rX}P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 j%3 $ytf|p  
最后来说说怎么处理break和continue 0^Ldw)C"  
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。 **__&X p1  
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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