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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8.7lc2aX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qd~9uo&[Ig  
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, A>RK3{7  
m6A\R KJ'  
b?, =|H  
QR<<O  
  class filler $' ::51  
  { GNHWbC6_m  
public : k%aJ%(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &^Gp  
} ; &;<'AF  
{M\n  
Blj<|\ igc  
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: >Nx4 +|  
: JSuC  
r8[)Ccv  
m3&b)O7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vY,D02 EMw  
FchO 6O  
FC]n?1?<(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >t%@)]*N  
0\!v{A> I'  
k]2_vk^  
10bv%ZX7  
二. 战前分析 (Ap?ixrR_  
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。 FJT0lC  
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 _N0N #L4M  
zw iS%-F  
\eRct_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ksUF(lYk  
  /* --------------------------------------------- */ .nEiYS|T  
vector < int *> vp( 10 ); EG3u)}vI  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }XqC'z  
/* --------------------------------------------- */ ;<nJBZB9u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tZu1jBO_Q4  
/* --------------------------------------------- */ GR_caP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); W! J@30  
  /* --------------------------------------------- */ 8xkLfN|N=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); JY~CMR5#.O  
/* --------------------------------------------- */ )CgH|z:=b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D'BGoVP  
Iv*u#]{t  
,zxv>8Nt  
'rA(+-.M;  
看了之后,我们可以思考一些问题: p%K(dA  
1._1, _2是什么? [khXAf1{Q  
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。 i?7 ?I  
2._1 = 1是在做什么? : LT'#Q8  
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。 #7/39zTK  
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。 3Vak C  
t+{vb S0  
c@J@*.q]   
三. 动工 Mz\l C)\B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v-/vj/4>  
%E"Z &_3{  
Ba** S8{/`  
c]/S<w<  
template < typename T > )V&hS5P=S  
class assignment 7+qKA1t^  
  { V)vik  
T value; cv7:5P  
public : -Zp BYX5e_  
assignment( const T & v) : value(v) {} *N"CV={No  
template < typename T2 > W!Fc60>p@f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } n|KYcU#  
} ; B-PX/Q  
2U( qyC  
7R# }AQ   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ok fxX&n  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [^^Pl:+  
Y*S:/b~y  
g4952u  
BRM!g9  
  class holder `!AI:c*3p1  
  { +T8MQ[(4  
public : VqxK5  
template < typename T > > >KCd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S4'<kF0z  
  { euVj,m  
  return assignment < T > (t); 5$+ssR_?k  
} 5;,h8vW  
} ; 't5`Ni  
_l"nwEs  
Z!7xRy  
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: 51y#A Q@  
>[;=c0(  
  static holder _1; VCJOWU EO1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PB?2{Cj  
R=F_U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @BF1X.4-+  
而不用手动写一个函数对象。 R n]xxa'  
,wXmJ)/WZ  
Y]](.\ff  
%:zu68Q[  
四. 问题分析 )%3T1 D/  
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。 akU2ToP  
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。 ??U/Qi180  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o. ;Vrc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w,$qsmR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3 yy5 l!fv  
TEMxjowr  
五. 问题1:一致性 zsJermF,O  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 6a9$VGInU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l{>j8Ln  
> pP&/  
struct holder a6^_iSk  
  { O#^H.B  
  // upL3M`  
  template < typename T > _#s,$K#  
T &   operator ()( const T & r) const mbGma  
  { l-l7jq]R  
  return (T & )r; ~rJG4U  
} ne/JC(  
} ; XW" 0:}`J  
vIbM@Y4 '?  
这样的话assignment也必须相应改动: IhYR4?e  
cgSN:$p(R  
template < typename Left, typename Right > Zo yO[#  
class assignment _gI1rXI  
  { fzQR0  
Left l; bAGKi.  
Right r; yi>A ogQ,  
public : *^~ =/:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $?G@ijk,  
template < typename T2 > 6 AGZ)gX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J5I@*f)l  
} ; n]ba1t8ZA  
>m,hna]RZ  
同时,holder的operator=也需要改动: \`2'W1O  
^hmV?a:Y  
template < typename T > J-5>+E,nZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R=lw}jH[Z  
  { czuIs|_K*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L ,dh$F  
} Y(.e e%;,  
R[ a-"  
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。 Y \-W`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ehr-o7](  
+*]$PVAFA  
return l(rhs) = r; |'nQvn:{  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3I_^F&T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zVq!M-e  
yu6{6 [  
template < typename Tp > 30! DraW8  
class constant_t yx :^*/  
  { 8(L$a1#5W  
  const Tp t; }kqh[`:  
public : ,X4+i8Yc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W2 -%/  
template < typename T > >v.f H6P,}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const / \w4k  
  { g Ed A hfx  
  return t; $nO~A7  
}  AG@gOm  
} ; i6'=]f'{  
K381B5_h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  ES~b f  
下面就可以修改holder的operator=了 1;ttwF>G7  
|Vx [  
template < typename T > u 2 s  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V]F D'XAl  
  { }=[p>3Dd  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qzUiBwUi@  
} bC `<A  
R| ?Q&F_$  
同时也要修改assignment的operator()  '"B  
nqj(V  
template < typename T2 > 2/&=:,"t,B  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >G6kF!V  
现在代码看起来就很一致了。 d`^3fr'.4A  
7g\v (P  
六. 问题2:链式操作 nR{<xD^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4z0gyCAC A  
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。 5n3yc7NPP  
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。 8R MM97@1Q  
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。 |>;PV4])(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7;EDU  
,a #>e  
template < typename T > t*IePz]/  
struct result_1 tvI<Why\p  
  { d&+]@ Ii  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; # e? B  
} ; `MI\/oM@  
!mlfG "FE  
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: YSP\+ZZ  
vB7Gx>BQd  
template < typename T > wN[lC|1c  
struct   ref 1>Sfv|ZP,  
  { EF)BezG5y  
typedef T & reference; oco,sxT  
} ; .LDZqWr-  
template < typename T > w-K A~  
struct   ref < T &> vbid>$%  
  { %'KRbY  
typedef T & reference; wn[)/*(,$(  
} ; cY5&1Shb~  
,Cr%2Wg-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d5'Q 1"{  
2.v{W-D[  
template < typename T > +=($mcw#[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ' [$KG  
  { |5~Oh`w  
  return l(t) = r(t); =8]`-(  
} ~0PzRS^o  
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。 wkp2A18n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ZXnacc~s  
B?j t?  
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 { )qr3-EM#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x#0?$}f<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 BE0l2[i?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ljbAfd  
最后的布局是: c,1  G+.  
                Add }; '@'   
              /   \ .n7@$kq  
            Divide   5 pT,8E(*l2  
            /   \ ("a@V8M`$F  
          _1     3 }d. X2?  
似乎一切都解决了?不。 XM\\Imw  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 'l'3&.{Yfk  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 F6U#EvL  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: f/Y&)#g>k  
mqZK1<r  
template < typename Right > @rGY9%E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const eA& #33  
Right & rt) const ta?NO{*  
  { QT c{7&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _<Ak M"  
} BH'*I yv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 94B%_  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 vEI{AmogRx  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 |^1g*f y?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 1]/;qNEv  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 {Z c8,jm  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? WaB0?jI  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =2$ ( tXL  
(utP@d^  
template < class Action > s)WA9PiC  
class picker : public Action uB)q1QQsqp  
  { gGP6"|tc4  
public : X$@`4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} eWFkUjz  
  // all the operator overloaded J$6WUz:?  
} ; Rrh6-]A  
eKOEOm+  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 +c% jOl  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 3t<a3"{9  
6:(s8e  
template < typename Right > _;3,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vb^fx$V  
  { c!E{fSP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <eXGtD  
} +q pW"0[  
q0 }u%Yz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > __b4dv  
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。 n#6{K6}k~  
&pY '  
template < typename T >   struct picker_maker 'd2 :a2C]  
  {  Z}t;:yhR  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :;_}Gxx  
} ; #HV5M1mb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rCF=m]1zxT  
  { Gy \ ]j  
typedef picker < T > result; +(= -95qZ  
} ; <( OHX3~  
=6U5^+|d  
下面总的结构就有了: f$FO 1B)  
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。 oJD]h/fQs  
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[zN?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 * sldv  
至此链式操作完美实现。 D9TjjA|zS  
'dWUE-  
pyV`O[  
七. 问题3 2V]a+Cgk  
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。  el2Wk@*  
_FOIMjh%N  
template < typename T1, typename T2 > 7C'@g)@^/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nl}LT/N  
  { Sj I,v+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :4AIYk=q  
} a+HK fK  
yf&_l^!  
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: SZXSVz0j  
v@]SddP,?  
template < typename T1, typename T2 > x:0swZ5Z  
struct result_2 ?#GTD?3d  
  { E G+/2o+W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]*P9=!x|M  
} ; mn03KF=n]  
FS 5iUH+5  
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? 0 \ U*  
这个差事就留给了holder自己。 \)5mO 8w  
    r-YJ$/J  
DTH}=r-  
template < int Order > C-A? mIC  
class holder; bM"?^\a&Q  
template <> g^H,EaPl  
class holder < 1 > Iu P~Vt{m  
  { {96MfhkeBv  
public : lusUmFm'*  
template < typename T > c $r"q :\  
  struct result_1 #/ePpSyD  
  { x*:VE57,z  
  typedef T & result; w0;4O)H$O  
} ; fZpi+I  
template < typename T1, typename T2 > L4B/ g)K  
  struct result_2 @]IRB1X  
  { =8#.=J[/  
  typedef T1 & result; F?tWx+N<{  
} ; [K,P)V>K  
template < typename T > b>QdP$>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dhA~Yu  
  { iS)-25M'  
  return (T & )r; 59{X;  
} ROn@tW  
template < typename T1, typename T2 > bK!h{Rr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g_{N^wS  
  { mWYrUI  
  return (T1 & )r1; w>cqsTq  
} Wk7E&?-:6  
} ; i$%Bo/Y   
#<==7X#  
template <> NA2={RB;  
class holder < 2 > .xwskzJ3  
  { riOaqV  
public : ~n@rX=Y)]0  
template < typename T > smfI+Z S"  
  struct result_1 0sU*3r?  
  {  s&pnB  
  typedef T & result; vE^tdzAG  
} ; O6/ vFEB  
template < typename T1, typename T2 > 6d/Q"As  
  struct result_2 b MD|  
  { ssLswb  
  typedef T2 & result; XX /s@C  
} ; <-?C\c~G@  
template < typename T > v[|W\y@H/3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tnnGM,"ol  
  { yIn$ApSGY  
  return (T & )r; Ur]$@N  
} (eU4{X7  
template < typename T1, typename T2 > %H\J@{f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .,z6a  
  { b9X*2pnWJ  
  return (T2 & )r2; -->0e{y  
} 9o5D3 d K  
} ; >nSt<e  
qJ`:$U  
\\\8{jq  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 B2j1G JEO  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f0SrPc v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D {Ol8:  
9}9VZ r?  
return l(i, j) = r(i, j); ~x8nC%qPvq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Godrz*"  
seEo)m`d  
  return ( int & )i; y8s!sO  
  return ( int & )j; 24#qg '  
最后执行i = j; ;_"|#  
可见,参数被正确的选择了。 GqRXNs!  
9r]|P}yuS  
=XR6rR8  
70 7( LG  
Tp;W4]'a*:  
八. 中期总结 BJUj#s0$  
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: ]w6Q?%'9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &;-zy%#l  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 To>,8E+GAb  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a,vS{434J  
IANSpWea?  
Q"qI'*Kgt  
>E+g.5 ,:W  
b&F9<XLqq  
6"Fn$ :l?  
九. 简化 WChP,hw  
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。 #3qeRl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ).5 X  
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: DD$> 3`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v,ssv{gU  
  +-*/&|^等 ;_(f(8BO   
2. 返回引用。 ]Orx %8QS!  
  =,各种复合赋值等 e7U\gtZ.  
3. 返回固定类型。 n6% `  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7_i8'(``  
4. 原样返回。 ]j*2PSJG  
  operator, tNT Sy =  
5. 返回解引用的类型。 !CYC7HeF  
  operator*(单目) 3^y(@XFt  
6. 返回地址。 !e|\1v'0  
  operator&(单目) sFFQ]ST2p  
7. 下表访问返回类型。 KR aL+A  
  operator[] xN-,gT'!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kMQ /9~  
  operator<<和operator>> _HUbE /  
~w>h#{RB  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 v(2N@s <%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6$r\p2pi0  
p)IL(_X)  
template < typename Left > f4f2xe7\Q  
struct value_return |ri)-Bk ,  
  { X 0y$xC|<  
template < typename T > \~5|~|9<  
  struct result_1 *1dDs^D#|  
  { 'Z`7/I4&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n[ B~C  
} ; y"q aa  
OldOc5D  
template < typename T1, typename T2 > P"w\hF  
  struct result_2 I'uwJy_I\  
  { /}?7Eni  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @ma(py  
} ; 9-ozrw8t  
} ; 'h*jL@%TT  
fW-C`x  
1^\w7Rew 2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait po*G`b;v  
(>v'0 RA  
下面我们来剥离functor中的operator() g@`i7qN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x}] 56f  
V_+&Y$msi~  
return l(t) op r(t) 8-2 `S*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =hPXLCeC  
return op l(t) (@1:1K(   
return op l(t1, t2) h|qJ{tUWc$  
return l(t) op ^|Q]WHNFB  
return l(t1, t2) op x e`^)2z  
return l(t)[r(t)] Z3`EXs  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @]@|H?  
d?2V2`6  
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: &|hK79D  
单目: return f(l(t), r(t)); cr1x CPJj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .Bm%  
双目: return f(l(t)); }s}g}t8v-  
return f(l(t1, t2)); jJ ,_-ui  
下面就是f的实现,以operator/为例 >fPo_@O  
qkb'@f=  
struct meta_divide }47h0 i  
  { O `}EiyV  
template < typename T1, typename T2 > lE:g A,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *%j$i_  
  { Kgbm/L0XR*  
  return t1 / t2; 5~*)3z^V  
} F/>_PH57  
} ; t[^$F,  
8H!QekQZ]\  
这个工作可以让宏来做: xA] L0h]  
GtA`0B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uDF;_bli)H  
template < typename T1, typename T2 > \ R@vcS=m7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; drq3=2  
以后可以直接用 ;a:H-iC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xUo6~9s7  
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 M+/xw8}a  
(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。。。) {Mx(|)WkL  
o5 L^  
7u):J  
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 P15 H[<:Fz  
UtZ,q!sg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sibYJKOy  
class unary_op : public Rettype hp\&g2_S0W  
  { Fnw:alWr  
    Left l; XX6Z|Y5.  
public : JfY*#({y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rqdwQ  
[Kg b#L'{  
template < typename T > _X6'u J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e[S`Dm"i)'  
      { ()3\(d5e  
      return FuncType::execute(l(t)); B /? L$m  
    } f:T?oR>2  
1>!LK_  
    template < typename T1, typename T2 > ?$r`T]>`2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .])prp8  
      { em$pU*`P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {Kz,_bo  
    } I.2J-pu}  
} ; EE/mxN(<  
/zn=AAYb  
$o^Z$VmL  
同样还可以申明一个binary_op 2G8pDvBr  
 >@ t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vqf$("  
class binary_op : public Rettype gL;Kie6Z  
  { {pzj@b 1S  
    Left l; !xM5 A[f  
Right r; aQk&#OQy  
public : }[*'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p6VD*PT$&  
+/:tap|V  
template < typename T > q2GW3t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p7?  
      { Fe+ @;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xo:kT)  
    } ,S)r%[ru^  
1GY2aZ@  
    template < typename T1, typename T2 > 4#U}bN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c/{FDN  
      { 'sNZFB#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )Q)qz$h@  
    } GkIE;7#2kX  
} ; ,Q`qnn&  
w =^.ICyb@  
8~=*\ @^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 PnsBDf%v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "gM^o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'U@o!\=a  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 |<%!9Z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! FLZ9pb[T  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 2*Z2uV^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (8nv&|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "kg`TJf=  
下面是修改过的unary_op W,q @ww u  
Iv`IJQH>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I[Ra0Q>([k  
class unary_op *Cy54Z#  
  { S0$^|/Sr  
Left l; Fu7:4+  
  HL)!p8UHJ  
public : jX53 owZ  
kmB!NxF>)F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} A_9WSXR  
~zp8%lEe  
template < typename T > e3~MU6  
  struct result_1 5>532X(0  
  { g40Hj Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Vns3859$8  
} ; ]5!3|UYS  
[K{{P|(q  
template < typename T1, typename T2 > 'r;mm^cS?  
  struct result_2 ju~$FNt8R  
  { 6W1GvM\e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A2 l?F  
} ; J8|MK.oD  
MqmQ52HR  
template < typename T1, typename T2 > 4WT[(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'C+cQLig@  
  { |OQ]F  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H R>Y?B{  
} 4vhf!!1  
'g v0;L  
template < typename T > f@*69a8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d\z6Ob"t  
  { 5Rqdo\vE  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^W |YE72Y  
} }~FX!F#oU  
yR[6s#F/h  
} ; IUMv{2C  
<'Q6\R}:vC  
rxCzPF  
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 ]HKt7 %,  
好啦,现在才真正完美了。 js$R^P  
现在在picker里面就可以这么添加了: (m]l -Re  
}T5@P {3P3  
template < typename Right > yi7.9/;a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R >xd*A  
  { w[~G^x&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i'Y8-})  
} [6GYYu\  
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。 ~Xi@#s~  
R'BB-  
mc{z  
mV0,T*}e  
"t|)Kl  
十. bind h nydH-;cz  
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。 $]7f1U_e  
先来分析一下一段例子 Tigw+2  
WjD885Xo  
I~,.@{4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *-VRkS-G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5F kdGF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qxZIH  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ~IhAO}1  
我们来写个简单的。 {Jn0G;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }'[>~&/"  
对于函数对象类的版本: #W\}v(Ke  
jAJ='|[X\  
template < typename Func > )O'LE&kQ|  
struct functor_trait SYJO3cY  
  { -wU]L5uP  
typedef typename Func::result_type result_type; X[tt'5  
} ; 7_~ A*LM  
对于无参数函数的版本: ZTmy}@l  
2 6#p,P  
template < typename Ret > %=**cvVy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Dka,v  
  { N'{[BA(eE  
typedef Ret result_type; ^O|fw?,  
} ; ~${~To8$CW  
对于单参数函数的版本: B{Q}^Mcxy  
la[ pA  
template < typename Ret, typename V1 > $;v! ,>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > WD5J2EePT  
  { ZP"; B^J  
typedef Ret result_type; IQ&PPC  
} ; *p/,Z2f  
对于双参数函数的版本: RELNWr  
>u=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e=;A3S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]V"P &; m  
  { B=A!hXNa  
typedef Ret result_type; =O}I{dNKZV  
} ; !}Xoqamm  
等等。。。 )KZMRAT-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [,;Y5#Y[5  
#j2kT  
template < typename Func > )>@S8v,(  
struct func_return CL0 lMZ  
  { aM5]cc%  
template < typename T > ^ITF*  
  struct result_1 kf@JEcKV  
  { I\*6 >  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j]Gn\QF  
} ; L{/% "2>  
{ ^o.f  
template < typename T1, typename T2 > /LFuf`bXV  
  struct result_2 nDn J}`k  
  { Fk=SkS ky  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >pu4G+M  
} ; )rEl{a  
} ; y:)^*2GA-B  
V$ZclV2:Ih  
)<5k+O~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q,Gymh;  
<::lfPP  
template < typename Func, typename aPicker > q7 PCMe  
class binder_1 }MaY:PMA  
  { ^E^`"  
Func fn; [IAUJ09>I  
aPicker pk; !.P||$x`&  
public : 0AHQ(+Ap  
ZR1U&<0c@  
template < typename T > @43psq1  
  struct result_1 biHacm  
  { 1$b@C-B@g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qyM/p.mP  
} ; +/[M Ex=   
=~ Uhr6Q  
template < typename T1, typename T2 > M50I.Rd  
  struct result_2 :)1"yo\  
  { vAX(3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o 2 ng  
} ; ~N!HxQ  
`,]Bs*~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} HAjl[c  
*}\M!u{J  
template < typename T > AW5iwq6p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3}nk9S:jr  
  { t"$~o:U&)  
  return fn(pk(t)); %j tUbBN  
} 2 GRI<M  
template < typename T1, typename T2 > >._d2.Q'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _:Qh1 &h  
  { SES.&e|!6  
  return fn(pk(t1, t2)); R!dC20IMvH  
} Gd!-fqNa'x  
} ; h'"m,(a   
PCl5,]B}  
%mC@}  
一目了然不是么? wqo:gW_  
最后实现bind Et3]n$  
)'kpO>_G  
B[Lm}B[  
template < typename Func, typename aPicker > yX!u&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u+V*U5v  
  { D1rVgM  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); iaL@- dg  
} z>PVv)X  
AA5G` LiT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?;,;  
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。 d<-f:}^k0  
2Wzx1_D "a  
十一. phoenix v +4v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZxvH1qx8  
`Na()r$T  
for_each(v.begin(), v.end(), G!j9D  
( dWd%>9 }  
do_ `bQ_eRw}  
[ 5Od%Jhtt  
  cout << _1 <<   " , " 8xB-cE  
] k3bQ32()  
.while_( -- _1), 58Ibje  
cout << var( " \n " ) {N~mDUoJ|  
) O&?i#@5#  
); m%L!eR  
|:S6Gp[\O  
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: W^iK9|[qp  
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 d7^ `  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 llZU: bs  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h8(#\E  
]+:yfDtZd  
cH&)Iz`f  
template < typename Cond, typename Actor > 1"y !wsM%  
class do_while $U[d#:]  
  { 4<[?qd 3v=  
Cond cd; UIEvwQ  
Actor act; #czI nXTTx  
public : lfAy$qP"}  
template < typename T > 3uYLA4[-B  
  struct result_1 [ bnu DS  
  { })O S2F  
  typedef int result_type; x/<ow4C  
} ; GXZ="3W |  
[h-6;.e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} i6paNHi*  
 ,t 2CQ  
template < typename T > P"NI> HM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `p\%ha!,w  
  { zh) &6'S\  
  do $tu   
    { j#f/M3  
  act(t); ^x&x|ckR!  
  } $+PioSq  
  while (cd(t)); n@`3O'S  
  return   0 ; -=lm`X<:  
} b_Y+XXb<  
} ; SL uQv?R}9  
9,fV  
2- L-=0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). W,~*pyLdO  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 lSR\wz*Fk  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 b#I,Z+0ry  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 8nI~iN?"   
下面就是产生这个functor的类: k?h{ 6Qd  
>IQ&*Bb  
}F1Asn  
template < typename Actor > Kj?)]Z4  
class do_while_actor IG0_  
  { xLIyh7$t  
Actor act; @16y%]Q-E#  
public : 0 iSNom}m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n^QDMyC;I  
5S? "<+J'  
template < typename Cond > 3wN4kltt  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; '0 Ys`Qo  
} ; `T[yyOL/  
+PYR  
4`~OxL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2^s&#@n3t  
最后,是那个do_ ruqE]Hx9(  
w+rw<,u%  
J>dj]1I  
class do_while_invoker G%gdI3h1Z  
  { |QzJHP @  
public : XXwIp-'  
template < typename Actor > &[\zs&[@y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ge$&k  
  { dY?l oFz  
  return do_while_actor < Actor > (act); W(ZEqH2  
} JBQ>"X^  
} do_; j,,#B4b  
q&ed4{H<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \^F6)COy  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0T3r#zQ  
最后来说说怎么处理break和continue 6:r1^q6A9L  
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。 ;Xidv9c  
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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