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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #ws6z`mt  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^b4o 0me  
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, F"LT\7yjyG  
Wd[XQZ<  
CN zK-,  
#SL/Jr DZ  
  class filler 9F3`hJZRy>  
  { Cnc77EUD  
public : zX3O_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8ciLzyrY*  
} ; UZV)A}  
"?]5"lNC|  
8s|r'  
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: i+2J\.~U#G  
m^`X|xK-  
b*,R9  
Ros5]5=dP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :yv!  x  
JjM^\LwKkL  
Drg'RR><  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h~dM*yo;  
-WEiY  
GSl\n"S]=  
U5Rzfm4  
二. 战前分析 }D0j%~&"e  
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^Xg^9  
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 z%b3/rx  
,u$$w  
p<Zf,F}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y:1?~R  
  /* --------------------------------------------- */ 1W5YS +pf  
vector < int *> vp( 10 ); cZ5[A  T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j&8U:Q,  
/* --------------------------------------------- */ B^eea[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5"{wnnY%K}  
/* --------------------------------------------- */ t#kmtJC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 18a6i^7  
  /* --------------------------------------------- */ |s|RJA1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X~lOFH;}q  
/* --------------------------------------------- */ guBOR 0x`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); MTr _8tI  
b%AYYk)d?  
&H* F  
zm"&8/l  
看了之后,我们可以思考一些问题: GlVq<RG*  
1._1, _2是什么? `,TPd ~#~  
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。 #LF_*a0v  
2._1 = 1是在做什么? 1`b?nX  
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。 aFKks .n3  
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。 Il!iqDHz3  
hd+JKh!u  
^ 3Vjmv  
三. 动工 l46O=?usDX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V$@@!q  
w W-GBY3  
6Bs_" P[  
GMksr%0Pj  
template < typename T > 1w?X~VZAX  
class assignment ZSxKk6n}J  
  { !iITX,'8  
T value; 5PdC4vI*+  
public : G>cTqD6gT  
assignment( const T & v) : value(v) {} `lr\V;o!  
template < typename T2 > L{aT"Of{X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }eBy p  
} ; 3&_(D)+  
T- JJc#  
gm4-w 9M[p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :s*&_y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3"%:S_[  
60-LpGhvy  
T< P4+#JK  
B f[D&O  
  class holder owQLAV  
  { Ro?yCy:L'  
public : 76xgExOU?C  
template < typename T > =yk#z84<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tWD*uA b  
  { V.;0F%zks5  
  return assignment < T > (t); `Q}.9s_ri  
} k?1cxY s  
} ; }i?P( Au  
POx~m  
:N(L7&<  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 61CNEzQ  
%J3#4gG^v  
  static holder _1; B7va#'ne4{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _k _F  
eF!c< Kcr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;p1%KmK3  
而不用手动写一个函数对象。 RDk{;VED{  
F^KoEWj[H  
*9*6n\~aI  
">NBPanJ  
四. 问题分析 'Zk&AD ~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 rXvvJIbi  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。  Ws}u4t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 foaNB=,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (iH5F9WO  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^h=;]vxO  
 6 5qH  
五. 问题1:一致性 Kq{9 :G  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zI(b#eUF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DS-Kot(k(z  
<"aPoGda  
struct holder e$ E=n  
  { #>[+6y]U!  
  // v-4eN1OS  
  template < typename T > SbrBlP: G  
T &   operator ()( const T & r) const liPUK#  
  { ?\.P  
  return (T & )r; \/lH]u\x  
} ,!PNfJA2  
} ; dLG5yx\js  
%]RzC`NZ  
这样的话assignment也必须相应改动: rQ. j$U  
O zY&^:>  
template < typename Left, typename Right > P#"vlNa  
class assignment %F1 Ce/  
  { m`E8gVC  
Left l; ]@>bz  
Right r; ]`]m41+w  
public : b'uH4[zX%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `[/BG)4  
template < typename T2 > EVrOu""  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =@&]PYv  
} ; >=[w{Vn'Mf  
,]1K^UeZ  
同时,holder的operator=也需要改动: h,0mJj-ma  
`QAotSO+  
template < typename T > jcv3ES^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :1=mNrg  
  { Jc:*X4-'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .Mdxbs6.C  
} [u=b[(  
-i7W|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。 4:5CnK  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Mryi6XT  
i{!i %`"  
return l(rhs) = r; Sh}AGNE'  
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。 GYyP+7K4l[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r4D6g>)h1q  
lRX*\ M\`  
template < typename Tp > &-s!ko4z  
class constant_t f \[Z`D  
  { qP*$wKY,  
  const Tp t; :1s6h%evrT  
public : #*1\h=bzmW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i{ eDV  
template < typename T > qGr(MDLc  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const KKl8tI\u~  
  { >Ix)jSNLgo  
  return t; 9^3y\@ m  
} 7YkxIzE  
} ; n<y!@p^X  
]7fqVOiOu  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 J'.U+XU  
下面就可以修改holder的operator=了 >& \QLo[5  
G}AfCd4  
template < typename T > 83Bp_K2\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e(,sFhR  
  { 9=K=gfZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (]0ZxWF  
} [#$z.BoEo  
&iId<.SiJ  
同时也要修改assignment的operator() CXb)k.L   
IH'DCY:  
template < typename T2 > >jq~5HN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $@7S+'Q3  
现在代码看起来就很一致了。 Ks{^R`O au  
M~zdcVTbH  
六. 问题2:链式操作 4JT9EKo  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K.dgQ-vn  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 zl=RK  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 -{-w5_B$  
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。 `$fwLC3j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <pK72  
/`Yp]l  
template < typename T > S6 `4&0'  
struct result_1 Kisd.~u8j  
  { AJI,>I,}}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Wu,'S;>C  
} ; bH~ue5q  
qR--lvO  
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: 7fgA)dU:K  
wMT?p/9Blm  
template < typename T > $7T3wv9  
struct   ref A|O7W|"W  
  { MrXhVZ"d*  
typedef T & reference; L/_OgL]YdI  
} ; 7eqax33f  
template < typename T > (B}+uI{  
struct   ref < T &> W52AX.Nm  
  { Z1wN+Y.CA  
typedef T & reference; >u4%s7 v  
} ; CVyqr_n65/  
YJ'h=!p}G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Sdy\s5  
+3(1QgYM%  
template < typename T > 6NVf&;laQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {*r*+}@  
  { `Jq ?+W  
  return l(t) = r(t); ^^qB=N[';  
} H$9--p  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 NU-({dGK}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9_n!.zA<  
i<YatW~Pu  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 |-bSoq7t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1NtN-o)N?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >t<FG2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S>Z V8  
最后的布局是: Ysz{~E'  
                Add )3V5P%Q  
              /   \ *Sm$FMWQ  
            Divide   5 FYFP 6ti  
            /   \ \H!E CTI  
          _1     3 Bmm#5X@*  
似乎一切都解决了?不。 >%h_ R:  
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。 %fGS< W;  
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。 #joGIw  
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: ;H9d.D8  
:<Yc V#!P  
template < typename Right > @kK${  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Yc/Nz(m  
Right & rt) const k-@CcrepF  
  { }nvH Eo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,[7 1,zs  
} ,a9<\bd)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (30{:o&^  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ;;pxI5  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 c^S^"M|  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 oe}nrkmb  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 {'4h.PB+r  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? J@54B  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ,3Y~ #{,i  
gk>-h,>"  
template < class Action > 1a;Le8  
class picker : public Action zRbooo{N  
  { JV=d!Gi[C  
public : L1D{LzlBti  
picker( const Action & act) : Action(act) {} b*LEoQSl0V  
  // all the operator overloaded >:%i,K*AM  
} ; &~ QQZ]q6  
s PYG?P(l  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 "Sz pFw  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ()6)|A<^U  
D^W6Cq5\  
template < typename Right > aL$m  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h?jy'>T?b2  
  { `VCU`Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DBYD>UA  
} @C{IgV  
!2s< v  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IT5AB?bxH  
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。 6?b 9~xRW  
X[\b!<C  
template < typename T >   struct picker_maker Y0:y72mK  
  { 8`XT`H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8aQ\Yx  
} ; B<i )je!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8  !]$ljg  
  { )T/"QF}<T  
typedef picker < T > result; {y0#(8-&  
} ; `X'-4/Y  
!Sx }~XB<  
下面总的结构就有了: B.vg2N  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 fo9O+e s  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 F/sXr(7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jFf2( AR  
至此链式操作完美实现。 + VE }c  
qMD6LWJ  
.<} (J#vC  
七. 问题3 z1XFc*5  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 n0q5|ES  
r e.chQ6  
template < typename T1, typename T2 > JG @bl  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rT9<_<  
  { 1A"h!;0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *xR;}%s\  
} 4 :RL[;  
o6,$;-?F_  
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: jE|Ju:}&  
7K>FC T  
template < typename T1, typename T2 > "vQ$RW -  
struct result_2 0|E!e  
  { Oaf!\ z}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; I9O!CQCTt  
} ; +O>!x#)&"  
,TPNsz|Q  
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? s1. YH?A;  
这个差事就留给了holder自己。 `W,gYH7  
    Tu2BQ4\[  
2mN>7Tj:  
template < int Order > WW82=2rJ9  
class holder; zim]3%b*A;  
template <> ^Lr)STh  
class holder < 1 > nQ 2V  
  { k_?xi OSh  
public : ikf!7-,  
template < typename T > W8+Daw1Nr  
  struct result_1 H)S" `j  
  { sJo]$/?F  
  typedef T & result; ${Cb1|g>j  
} ; `p1szZD&  
template < typename T1, typename T2 > (~}IoQp>  
  struct result_2 %tEjf 3  
  { |3`Sd;^;  
  typedef T1 & result; ^vmT=f;TM  
} ; F!OVx<  
template < typename T > S'm&Ll2i@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <cm,U)j2  
  { a]XQM$T$  
  return (T & )r; }w .[ZeP  
} Y^$^B,  
template < typename T1, typename T2 > o"dX3jd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .^j6  
  { X-&t!0O4}`  
  return (T1 & )r1; # le<R  
} b-R!oP+vP  
} ; g((glr)6M  
M&o@~z0  
template <> fQ c%a1'  
class holder < 2 > MUsF/1  
  { ka? |_(  
public : vHSX3\(  
template < typename T > fWiefv[&  
  struct result_1 k4r;t: O^  
  { Mqc"  
  typedef T & result; AB<|iJC  
} ; ?Iy$'am]L  
template < typename T1, typename T2 > _ #]uk&5a  
  struct result_2 ^*(*tS|M  
  { V)#se"GV  
  typedef T2 & result; lj0"2@z3"E  
} ; VL= .JwK  
template < typename T > ;1PnbU b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }9yAYZ0q{b  
  { !wy Qk  
  return (T & )r; Y^DS~CrM  
} d#E]>:w9  
template < typename T1, typename T2 > o}H7;v8H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )jk X&7x  
  { ?,~B@Kx  
  return (T2 & )r2; J%`-K"NB  
} u:#+R_0#97  
} ; .w=( G  
Y/cnj n  
}pOL[$L  
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> >。 W FVx7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;mH O#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <>JN&#3?  
NFq&a i  
return l(i, j) = r(i, j); .y'iF>QQ\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6\>S%S2:  
P__JN\{9  
  return ( int & )i; 8q9HQ4dsL  
  return ( int & )j; Pf&\2_H3s9  
最后执行i = j; L -z37kG^  
可见,参数被正确的选择了。 ?HwW~aO  
3db ,6R  
mYLqT$t.+  
`B6~KZ  
l_tr,3_w  
八. 中期总结 2Zt :]be  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: e~]3/0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Za68V/Vj  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 y)iT-$bQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $D{ KXkrd  
*Kj*|>)  
.^6;_s>FN  
a+A^njk  
+oa\'.~?  
,#&\1Vxf  
九. 简化 u[nx?!  
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。 xCU^4DO3p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -6lsR  
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: (iub\`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IvuKpX>*  
  +-*/&|^等 ny# ?^.1  
2. 返回引用。 }  IJ  
  =,各种复合赋值等 9gNQ,c \gT  
3. 返回固定类型。 <vxj*M;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7)&}riQ  
4. 原样返回。 _'pow&w~  
  operator, $="t7C9S  
5. 返回解引用的类型。 O.61-rp  
  operator*(单目) $HVus=D"  
6. 返回地址。 ~uqpF-.  
  operator&(单目) WAr;g?Q8  
7. 下表访问返回类型。 69#mj*p@+  
  operator[] mS?.xu  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K@av32{  
  operator<<和operator>> Ln6\Iis  
w`_cmI  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 K_/-mwA v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P$LHsg]  
o,o,(sII  
template < typename Left > 9G njJ  
struct value_return nx{_^sK  
  { _$s ;QI]x  
template < typename T > pxm{?eBz  
  struct result_1 %`*`HU#X  
  { R^8L^8EL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D7q%rO|F'  
} ; lmmB=F  
>6fc` 3*!  
template < typename T1, typename T2 > 'a]4]d  
  struct result_2 f#4,2Xf  
  { Wp2b*B=-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ['9awgkr/  
} ; Py^ _::  
} ; k?(x}IZdG  
yCznRd}J  
)qXl8HI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ) 0p9I0=  
h SGI  
下面我们来剥离functor中的operator() ]O%wZIp\P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E=N44[`.G  
9A|deETa-  
return l(t) op r(t) vo48\w7[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h#_KO-#.[  
return op l(t) `re9-HM  
return op l(t1, t2) jUny&Alj  
return l(t) op &T7|f!y  
return l(t1, t2) op =Xwr*FTr  
return l(t)[r(t)] p)_v.D3i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l#40VHa?S  
P-B3<~*i!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ;F>$\"aG  
单目: return f(l(t), r(t)); %N((p[\H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); O>8|Lc  
双目: return f(l(t)); LOm*=MVex  
return f(l(t1, t2)); ]J<2a`IK!  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZR|)+W;  
q. zBm@:  
struct meta_divide TVaD',5_V%  
  { KDx~^OO  
template < typename T1, typename T2 > j_=A)B?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B 4s^X`?z  
  { #jY\l&E  
  return t1 / t2; lqD.epm  
} t9zPUR  
} ; f~U~f}Uw4  
2t9JiH  
这个工作可以让宏来做: U5rcI6  
+|Tz<\.C  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F.9SyB$  
template < typename T1, typename T2 > \ M5$YFGGR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; FE}!I  
以后可以直接用 >j5,Z]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h8R3N?S3#  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 R$[nYw  
(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。。。) N0Y$QWr_$  
XctSw  
. X  (^E  
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 x3./  
jZRf{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FG-v71!h#  
class unary_op : public Rettype q_0So}  
  { ;3\oU$'  
    Left l; E;$;g#ksf  
public : BQX6Q<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} nIRJ5|G(  
qN5 ru2  
template < typename T > gmCW__oR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pKSn 3-A  
      { Vjv~RNGF  
      return FuncType::execute(l(t)); 1 _A B; ^  
    } G9`;Z^<L  
i5f8}`w  
    template < typename T1, typename T2 > ejr9e@D^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CV9o,rL  
      { J%8M+!`F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4CUoXs'  
    } 2(SU# /,  
} ; MCPVql`+`q  
}]dK26pX  
&E{CQ#k  
同样还可以申明一个binary_op 8$!&D&v  
+XaRwcLC.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ySfot`LQ  
class binary_op : public Rettype &m=GkK  
  { .f1  
    Left l; }OQaQf9V{  
Right r; U9?fUS  
public : Qs38VlR_m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tl:V8sYTP  
d|P,e;m-  
template < typename T > W^a-K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VR8 kY&  
      { 74[wZDW|(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); S JseP_-  
    } GJu[af  
<7U\@si4  
    template < typename T1, typename T2 > 2)iwAu   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \&{a/e2:S  
      { M2pe*z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >9WJa5{  
    } UN FQ`L  
} ; Q9i&]V[`  
S]}hh,A  
w^ AY= Fc  
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 $nkvp`A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _H,xnh#nZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >MTrq%.  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Ofx]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {V8yJ{.G  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3"*tP+H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fbTq?4&Q  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &:>3tFQSH  
下面是修改过的unary_op \?$`dA[  
;\N )RZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Rm&^[mv  
class unary_op Z[ NO`!<  
  { ;S&PLgZ  
Left l; Qu  x1N  
  m1 tYDZ"i  
public : ab}Kt($  
+ :IwP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p\'0m0*   
6UAn# d9  
template < typename T > ;+Dq 3NE  
  struct result_1 |w{}h6 a  
  { 2bs={p$}a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3j I rB%  
} ; 9}[UZN6  
Q.U wtH  
template < typename T1, typename T2 > '3p7ee&  
  struct result_2 Jw 4#u5$$Z  
  { ^vj}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1*aO2dOq  
} ; B~CdY}UTsj  
& t.G4  
template < typename T1, typename T2 > 5[[mS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]ZMFK>"^%  
  { ~E8L,h~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #J Ay  
} eP?=tUB!S  
ir{li?kV  
template < typename T >  ?W3l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mTj ?W$+r  
  { H@'f=Y*D  
  return OpClass::execute(lt(t));  &Hi;>  
} (^G @-eh  
9hTzi+'S  
} ; f?qp*  
{^T_m)|n  
mA?fCs  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 8|"26UwD/  
好啦,现在才真正完美了。 iwXMe(k  
现在在picker里面就可以这么添加了: *el~sor;S  
{!L25  
template < typename Right > NimW=X;c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G<$ N*3  
  { ;4'pucq5/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x+;a2yE~  
} .eHOG]H  
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。 =pCO1<wR  
Wik8V0(  
W>o>Y$H  
rRQKW_9mB  
O a%ZlEUF  
十. bind 8Y,imj\(v  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 xU!eT'Y  
先来分析一下一段例子 \C}_l+nY  
mm:g9j  
;ztt*py  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (M-W ea!q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *}P=7TuS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M%z$yU`ac  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 qRc Y(mb  
我们来写个简单的。 Q H 57[Yg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J Q% D6b  
对于函数对象类的版本: 7C>5XyyJ  
L)z`  
template < typename Func > 1EemVZdY  
struct functor_trait _/5#A+ ?  
  { SjL&\),  
typedef typename Func::result_type result_type; ?/1Eu47  
} ; K(3_1*e  
对于无参数函数的版本: )j+G4  
| zyO;  
template < typename Ret > vveL|j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nJhaI  
  { c9:8KMF)  
typedef Ret result_type; o()No_.8H  
} ; d=DQS>Nz  
对于单参数函数的版本: VsQ~Y,7  
Fz{T;  
template < typename Ret, typename V1 > SMn(c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'Z8=y[l  
  { #8/pYQ;  
typedef Ret result_type; V^%P}RFMc  
} ; 7t3ps  
对于双参数函数的版本: DLH|y%"  
vACJE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \(&UDG$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :[J'B4>9  
  { mv{bX|.  
typedef Ret result_type; G -V~6  
} ;  va [r~  
等等。。。 T&nIH[}v  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ".7\>8A#a  
8)ykXx/f@  
template < typename Func > mlO\wn-F  
struct func_return d#CAP9n;'  
  { &e \UlM22  
template < typename T > X.GK5Phd  
  struct result_1 uZml.#@4  
  { IKVFbTX:y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O^~Z-; FA  
} ; E*"oA1/I  
>/+R~ n  
template < typename T1, typename T2 > 6 hiWgbE  
  struct result_2 1d 1 ~`B  
  { 4ATIF ;G'<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (H6Mi.uZ  
} ; A4daIhP (  
} ; /@?lV!QiO  
[.'9Sw  
/liZ|K3A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ugzrG0=lx  
uqvS  
template < typename Func, typename aPicker > ctMH5"F&1  
class binder_1 WXQ+`OH7  
  { %+iAL<S  
Func fn; \YPv pUg  
aPicker pk; _P9*78  
public : PJL [En*  
D@)L?AB1f  
template < typename T > 57Bxx__S4`  
  struct result_1 s8  5l  
  { lx<!*2 -^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Om(Ir&0  
} ; Ez / W$U  
MNf^ml[  
template < typename T1, typename T2 > 8 .t3`FGH  
  struct result_2 %J8uVD.2  
  { Ip |=NQL>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :n,x?bM  
} ; ?|Ey WAL  
UaB2vuL*=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j@R"AP}  
#~ZaN;u  
template < typename T > @a i2A|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DMA`Jx  
  { @77+K:9I 7  
  return fn(pk(t)); g?N^9B,$2  
} t=fr`|!  
template < typename T1, typename T2 > w!jY(WK U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PlR$s  
  { e5d STc`  
  return fn(pk(t1, t2)); phR:=Ox|1  
} 89j*uT  
} ; trZU_eouI  
P)O:lYX  
^Rh}[  
一目了然不是么? * !9=?  
最后实现bind L=dQ,yA  
^<3{0g-"AW  
2B"tT"f  
template < typename Func, typename aPicker > *j<{3$6Ii  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?}U?Q7vx@@  
  { w:ASB>,!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _UV_n!R  
} O1 !YHo  
mD%IHzbn H  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [Z^26/5a  
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。 7Vu f4Z5  
gs&F .n  
十一. phoenix nrR2U`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6mqp`x`  
QjKh#sU&  
for_each(v.begin(), v.end(), urg^>n4V]  
( (Q=:ln;kM  
do_ aeDhC#h  
[ .{-X1tJ7  
  cout << _1 <<   " , " ?2q0[T?e  
] J:@yG1VIp  
.while_( -- _1), %2\6.c=c  
cout << var( " \n " ) b94+GL U8b  
) c-"vQ>ux+  
); 4K ]*bF44  
$>T(31)c  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ;Sfe.ky @6  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor BIEq(/-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5,+fM6^V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `FwE^_9d  
PQUJUs  
Z3U%Afl2{  
template < typename Cond, typename Actor > 3WpQzuHPT  
class do_while 5uV_Pkb?8  
  { w '9!%mr  
Cond cd; Wt.['`c<  
Actor act; 7K1_$vd  
public : Pif-uhOk%  
template < typename T > %rV|{@J `  
  struct result_1 L)qUBp@MW  
  { }a;H2&bu  
  typedef int result_type; egAYJK-,!  
} ; S f6%A  
z<%dWz  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "ruYMSpU  
3 2"f'{  
template < typename T > T[<554  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const raZkH8  
  { ?_r{G7|D  
  do G7i0P j  
    { N)PkE>%X  
  act(t); KWM.e1(  
  } .<Ays?  
  while (cd(t)); ?vFtv}@\  
  return   0 ; eaDR-g"  
} < {h \Msx%  
} ; {pdPp|YDZ-  
hl0\$  
hAs ReZ?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _ gGA/   
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。 U2LD_-HZ  
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。 Cm]\5}Py  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 V`9*_8Dx2  
下面就是产生这个functor的类: fhyoSRLR:  
j7$xHnV4  
/ZM xVh0  
template < typename Actor > _.E{>IFw  
class do_while_actor AxeQv'e  
  { 6"NtVfui  
Actor act; ) ~gIJW  
public : eeBW~_W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gW<4E=fl  
RF;[:[*W  
template < typename Cond > OT(0~,.GJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y} is=h3  
} ; u8t|!pMF8  
p+5J  
p]<)6sZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $j8CF3d.6  
最后,是那个do_ dkY JO!  
j5og}P q:  
JH u>\{8V  
class do_while_invoker _s<s14+od  
  { a4 7e  
public : n 83Dt*O  
template < typename Actor > lr[T+nQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mnBTZ/ZjS  
  { }%AfZ 2g;h  
  return do_while_actor < Actor > (act); A6J:!sY4A  
} -ssmj8:Q\|  
} do_; L8H:, } 2  
1wH6 hN,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^>>9?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,F*HZBNFZ  
最后来说说怎么处理break和continue A,xPA  
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。 5%4yUd#b  
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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