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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !'()QtvC<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *OT6)]|k  
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, FL+^r6DQ  
fD#VI   
n"'1.  
D_%y&p?<Ls  
  class filler 777N0,o(  
  { );*A$C9RA  
public : ^@'LF T)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} LY%`O#i.  
} ;  xA DjQ%B  
2-9'zN0u  
}%B^Vl%ZZ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: YPraf$  
1k2+eI  
!A(*?0`  
R&13P&:g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )vB,eZq  
@<5?q: 9.8  
&<Bx1\ ~V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #\kYGr-G)  
b$kCyOg  
/jdq7CF  
] Ma2*E !p  
二. 战前分析 E"D+CD0  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :zk69P3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 fHek!Jv.  
Y4]USU!PA  
)x1LOMe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9IgozYj  
  /* --------------------------------------------- */ ^zPa^lo-  
vector < int *> vp( 10 ); &BnK[Q8X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?Xscc mN  
/* --------------------------------------------- */ w,(e,8#:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); okx~F9  
/* --------------------------------------------- */ %/17K2g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4-@D`,3L  
  /* --------------------------------------------- */ 9ZjSM,+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )BR6?C3  
/* --------------------------------------------- */ RI_:~^nO{r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Vk/CV2  
5I ,5da  
[U_S u,  
,/n<Qg"`  
看了之后,我们可以思考一些问题: rWKc,A[  
1._1, _2是什么? Fw!CssW  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 h$)},% e  
2._1 = 1是在做什么? 1df }gG  
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。 ]K'iCYY  
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。 trL:qD+{(  
y#HDJ=2  
Mq!03q6  
三. 动工 2x-67_BHY=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z)cGe1?q  
;C=C`$Q  
FBpf_=(_1  
n:cre}0.  
template < typename T > >]?!c5=  
class assignment xh[De}@  
  { 5/-{.g   
T value; $i&u\iL  
public : zmk#gk2H  
assignment( const T & v) : value(v) {} <`8l8cL  
template < typename T2 > ..RCR_DIp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W%@L7xh  
} ; }r:H7&|&  
y'ULhDgq^B  
[ UN`~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L=W8Q8hf  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?k)(~Y&@p  
dLQV>oF  
HY[eo/nM1d  
Y@'ug N|[C  
  class holder FV|/o%XqK  
  { Y <;A989D  
public : CCp&P5[67  
template < typename T > _:4n&1{.E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ni$7)YcF  
  { '(M8D5?N-  
  return assignment < T > (t); __jFSa`at  
} c%,~1l  
} ; ^M60#gJ  
-z%| Jk  
zx  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: `* !t<?$i  
Dg]( ?^  
  static holder _1; sG{hUsPa  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xB=~3  
*gHGi(U(U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1RC(T{\x  
而不用手动写一个函数对象。 V6%J9+DK  
dY>oj<9  
FbRq h|  
!Oj]. WQ  
四. 问题分析 871taL=  
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。  p]z *  
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"<-^=b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ar@" K!TS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y> }[c   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8t3,}}TJ  
 #P8R  
五. 问题1:一致性 /DPD,bA  
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?| _G]f v'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  3LKL,z  
E;7vGGf]  
struct holder XD>(M{~  
  { *T(z4RVg  
  // =m{]Xep  
  template < typename T > 9z)p*+r UK  
T &   operator ()( const T & r) const EMy Med_  
  { "p<B|  
  return (T & )r; |> mx*G  
} Y_qRW. k  
} ; te e  
8sm8L\-  
这样的话assignment也必须相应改动: u_+64c_7  
pJ*x[y  
template < typename Left, typename Right > 1an?/j,  
class assignment qi!Nv$e  
  { ":t'} Eg=6  
Left l; 1t"  
Right r; vMBF7Jfx  
public : ,'~8{,h5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D@5Ud)_  
template < typename T2 > t;ZA}>/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l#!p?l  
} ; >^vyp!  
4{!7T  
同时,holder的operator=也需要改动: -*;-T9  
6 w"-&  
template < typename T > 0FL PZaRP  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q& p'\6~  
  { | Vl Q0{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?V3kIb  
} /uXEh61$8  
(`z`ni  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Iu<RwB[#Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 lRIS&9vA3  
X?p.U  
return l(rhs) = r; z: x|;Ps!  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 <$#;J>{WV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )ad-p.Hus  
ryk(Am<  
template < typename Tp > :BIgrz"Jz  
class constant_t I/F3%'O  
  { ~7$NVKE  
  const Tp t; })zYo 7  
public : Sb9O#$89  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} v/\in'H~  
template < typename T > 6Dx^$=Sa$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8SJi~gV  
  { 3_AVJv ;N  
  return t; DOk(5gR  
} ?8{x/y:  
} ; ;ALkeUR[  
 BKiyog  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8efQ -^b.  
下面就可以修改holder的operator=了 vMDX  
hcQky/c\#b  
template < typename T > ?3X(`:KB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `pB]_"b  
  { W7k0!Grrl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 38I.1p9  
} 9_~[  
%Ls5:Z=  
同时也要修改assignment的operator() {  S]"-x  
f{m,?[1C,  
template < typename T2 > YPq4VX,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A7|CG[wZ  
现在代码看起来就很一致了。 -#9Hb.Q;  
!uoQLiH+  
六. 问题2:链式操作 -AJ$-y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Nb[zm|.  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;w\7p a  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ^rHG#^hA  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 qHAZ)Tz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1;e"3x"  
IvW%n(a8^  
template < typename T > gM0^k6bB8  
struct result_1 47GL[ofY  
  { ?Aewp$Bj  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; BdK2I!mm  
} ; 2+Y 8b::  
zK*zT$<l  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 0n'~wz"wB  
FuA8vTV{  
template < typename T > SO~]aFoYt  
struct   ref >z(AQ  
  { li U=&wM>  
typedef T & reference; 13:yaRo  
} ; 0<,Q7onDD:  
template < typename T > ~If{`zWoC  
struct   ref < T &> >.tP7=  
  { I6k S1  
typedef T & reference; M-K.[}}-d  
} ; tt|v opz  
B@:11,.7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r35'U#VMk?  
l> Mth+ ,b  
template < typename T > qWQ7:*DL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3?}W0dZ$d  
  { yf KJpy  
  return l(t) = r(t); d )}@0Q  
} BQs~>}(V  
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。 [P,/J$v^~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Cb{n4xKW6  
D<.zdTo  
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 z_Nw%V4kr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: uSAb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .^?^QH3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 JOR ? xCc  
最后的布局是: +npcU:(Kg  
                Add @iW^OVpp<8  
              /   \ rm-6Az V  
            Divide   5 :s Mc}k?9S  
            /   \ q}nL'KQ,n  
          _1     3 jq4'=L$4  
似乎一切都解决了?不。 #4WA2EW  
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。 efK)6T^p  
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。 dIOj]5H3F  
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: N|pyp*8Z  
80/6-_g(  
template < typename Right > v7"Hvp3w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pB3dx#l  
Right & rt) const JD\:bI  
  { +O@v|}9"w3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $] js0 )>  
} &"90pBGK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U9om}WKO  
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。 rKP;T"?;  
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。 oEqt7l[I{  
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。 lS`hJ:  
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。 $ }u,uI  
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? aZe[Nos  
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: _;A?w8z  
zH0{S.3 k  
template < class Action > u}Q@u!~e9  
class picker : public Action W^c> (d</  
  { Vx]{<}(gr  
public : y.zS?vv2g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HWr")%EhD  
  // all the operator overloaded PV2cZ/  
} ; hL\gI(B  
qlT'gUt=H  
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。 -3M6[`/  
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: 0n <t/74  
u&iMY3=  
template < typename Right > lP@/x+6tg  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cuJ%;q=;  
  { BF*]l8p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Bn7~p+N  
} zSYh\g"  
XO)|l8t#$=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^&o38=70*  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 (6C%w)8'  
QR!8n  
template < typename T >   struct picker_maker ub |tX 'o  
  { O k-*xd  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E(i<3U"4h[  
} ; Q\H_lB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x(e =@/qp  
  { %ZF6%m0S  
typedef picker < T > result; _)q,:g~fu  
} ; 1D /{Y  
bg\~"  
下面总的结构就有了: q? x.P2  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 I("J$  
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。 0K -jF5i$`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r)jj]$0  
至此链式操作完美实现。 ;cBFft}D  
)v!>U<eprD  
,+0>p  
七. 问题3 W/PZD (  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 "{0 o"k  
pKrol]cth8  
template < typename T1, typename T2 > ,|4%YaN.3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G]fl33_}l  
  { eMf+b;~R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |V2+4b,  
} Ju$vuEO  
W&[}-E8<Y  
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: B]K@'#  
f`X#1w9  
template < typename T1, typename T2 > m/"\+Hv  
struct result_2 n<;T BK  
  { Z6<vLc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n/_cJD \  
} ; [c@14]e  
4'pg>;*.  
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? P7n+@ L$  
这个差事就留给了holder自己。 L3 M]06y  
    :F:<{]oG_  
9?)r0`:#  
template < int Order > jV^Dj  
class holder; kI974:e42  
template <> !m"(SJn"  
class holder < 1 > 8S1%;@c  
  { L 6){wQ%c  
public : a_5`9BL  
template < typename T > dB7E&"f  
  struct result_1 h5 Y3 v  
  { !*wK4UcX"  
  typedef T & result; v~:$]a8  
} ; M>df7.N7%P  
template < typename T1, typename T2 > { U a19~'>  
  struct result_2 9V&%_.Z  
  { (S+tQ2bt  
  typedef T1 & result; xq',pzN  
} ; 8o~<\eF%  
template < typename T > 7~[1%`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `Nnqdc2  
  { f<ABs4w  
  return (T & )r; vkan+~H  
} X%!#Ic]Q  
template < typename T1, typename T2 > k*\=IacX0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w/s{{X<bF  
  { 'j];tO6GfC  
  return (T1 & )r1; -\@&^e  
} z#b31;A@$  
} ; 6vz9r)L  
^ MkT">  
template <> }2M2R}D  
class holder < 2 > ): C4"2l3  
  { 5:SfPAx  
public : 8%Zl;;W  
template < typename T > W&y%fd\&3  
  struct result_1 +ib72j%A  
  { dI&2dcumS  
  typedef T & result; Kx6_Vp  
} ; 67 >*AL  
template < typename T1, typename T2 > M")v ph^  
  struct result_2 4O[T:9mn0  
  { f+Nq?GvwBQ  
  typedef T2 & result; iUqL /  
} ; q%#dx4z&  
template < typename T > @jg*L2L6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ptGM'  
  { |_HH[s*U  
  return (T & )r;  3+"z  
} yef@V2Z+  
template < typename T1, typename T2 > eu ~WFI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yWu80C8 q  
  { (Ac ' }O  
  return (T2 & )r2; u!mUUFl  
} 1p>5ZkHb  
} ; I(ds]E ;_E  
h9LA&!  
K~AQ) ]pJI  
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> >。 +LV~%?W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: N54U [sy  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s$J0^8Q~i  
^.Vq0Qzy]  
return l(i, j) = r(i, j); tlu-zUsi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K[PIw}V$?:  
OT{wqNI  
  return ( int & )i; %7pT\8E5  
  return ( int & )j; uG&xtN8  
最后执行i = j; |i7|QLUT  
可见,参数被正确的选择了。 =9FY;9  
n  !]_o  
phwk0J]2  
|2AK~t|t  
5`*S'W}\>  
八. 中期总结 Xa\{WM==;  
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: i[H`u,%+(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O8TAc]B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )FGm5-K@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor su>GeJiPW  
DG}t!  
3iJ4VL7  
+'Pf|S  
7"w r8  
IM|VGT0  
九. 简化 ie{9zO<d  
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。 u.x>::i&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 03L+[F&"?  
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: 7'z{FS S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8- 3]Bm!  
  +-*/&|^等 5Jh=${  
2. 返回引用。 @v\Osp t=  
  =,各种复合赋值等 [U.3rcT"N  
3. 返回固定类型。 Vb az#I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3#`_t :"A  
4. 原样返回。 r) ;U zd  
  operator, Pp3<K649  
5. 返回解引用的类型。 d5T M_ C  
  operator*(单目) XdjM/hB{fD  
6. 返回地址。 \]dx;,T  
  operator&(单目) X|fl_4NC>  
7. 下表访问返回类型。 q}p&<k  
  operator[] ~VYZu=p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 | s%--W  
  operator<<和operator>> XFKe6:  
s.`:9nj  
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。 b6Pi:!4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?~c=Sa-  
}5 ^2g!M  
template < typename Left > z)p( l!  
struct value_return rT7W_[&P  
  { IA I!a1e!  
template < typename T > 1=:=zyEEo  
  struct result_1 mrWPTCD{  
  { p^QZGu-.W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j}O~6A>|  
} ; ~SUrbRaY>  
Y1fcp_]m  
template < typename T1, typename T2 > '/M9V{DD88  
  struct result_2 -E{D' X  
  { U[7 &   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Rr#Zcs!G  
} ; !jlLF:v|1A  
} ; Y\s ge  
N~NUBEKcp  
>}<1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E,IeW {6s  
r+ v?~m!  
下面我们来剥离functor中的operator() 0C!f/EZK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >D]g:t@v  
lRA=IRQ]  
return l(t) op r(t) Gbj^oo  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U<<@(d%T  
return op l(t) r~rftw  
return op l(t1, t2) .cks ){\  
return l(t) op fh%|6k?#M  
return l(t1, t2) op m&S *S_c  
return l(t)[r(t)] }jE [vVlRw  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H@, h$$  
|WP}y- Au  
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: tzIcR #Z  
单目: return f(l(t), r(t)); j xc^OsYj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m3T=x =  
双目: return f(l(t)); c'|](vOd]  
return f(l(t1, t2)); *jQ?(Tf  
下面就是f的实现,以operator/为例 4og/y0n,l"  
x-nO; L-2p  
struct meta_divide G0%},Q/  
  { Rf4}((y7Y\  
template < typename T1, typename T2 > 33},lNS|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) iW%~>`tT  
  { 8sus$:Ry  
  return t1 / t2; X 0vcBHh  
} ,,G[360  
} ; /7N&4FrG  
q-hREO  
这个工作可以让宏来做: WAt= T3  
[s{ B vn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xovsh\s  
template < typename T1, typename T2 > \ rnyXMt.q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }]i.z:7+  
以后可以直接用 @{>0v"@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "wy2u~  
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 oGRd ;hsF  
(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。。。) E1j3c :2  
m'zve%G  
JIiS/]KQ  
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 F|jl=i  
=Y-.=}jp;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NkV81?  
class unary_op : public Rettype Vk> &  
  { BCfmnE4%  
    Left l; @O`T|7v  
public : ck< `kJ`b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P;`Awp?  
;}Ei #T,D  
template < typename T > Q=6 1.lP6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5sANF9o!  
      { 8_VGB0~3i  
      return FuncType::execute(l(t)); g< xE}[gF  
    } q3v v^~  
?[uHRBR'  
    template < typename T1, typename T2 > !1Hs;K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KL6B!B{;  
      { %JHv2[r^P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K {kd:pr  
    } iZLy#5(St  
} ; 1>uAVPa  
H $ %F0'0  
{P_i5V?  
同样还可以申明一个binary_op :C>iV+B j  
h% KEg667  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }h sNsQ   
class binary_op : public Rettype D>8p: ^3g  
  { v6|j.;  
    Left l; a4.w2GR  
Right r; -wrVEH8  
public : R`Fgne$4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <S=( `D  
.'&pw }F  
template < typename T > &XV9_{Hm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c~4Cpy^  
      { -b iE  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z.&/,UU:4  
    } /{:XYeX  
Ge/K.]>i  
    template < typename T1, typename T2 > `Th~r&GvF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #6 vf:94  
      { ! d<R =L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); KJV8y"^=Q  
    } <T?-A}0uO  
} ; G^tazAEfo  
NTD1QJ  
_?:jZ1wZ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 :o' |%JE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Yb^e7Eug  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %VFoK-a  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 /='0W3+o*L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! zt: !hM/Vt  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 %'ah,2a%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jhf# gdz%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) <!g]q1  
下面是修改过的unary_op ,{!,%]bC  
"d:rPJT)(@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r}&&e BY f  
class unary_op ]}PXN1(  
  { r@}`Sw]@  
Left l; g3c<c S^l  
  ?5J# yn  
public : Ij7P-5=<  
OA*O =  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r) x  
z`IW[N7Z  
template < typename T > !DzeJWM|  
  struct result_1 +Ps.HW#NY  
  { h\UKm|BZ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |dLr #+'az  
} ; ?/OF=C#  
kW)3naUf<  
template < typename T1, typename T2 > tO{{ci$-T  
  struct result_2 F| eWHw?t  
  { zawu(3?~)5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y<kUGsD  
} ; q4[8\Ua  
^T!Zz"/:  
template < typename T1, typename T2 > 84QOW|1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xcr2|  
  { #zTy7ZS,0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [(@K;6o  
} llP V{  
6 X~><r  
template < typename T > PP$sdmo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i8V\x>9  
  { 9$\s v5  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q4m> 3I  
} D+3?p  
20V~?xs~  
} ; d}4NL:=&  
rNq* z,  
M YF ^zheD  
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 Uw("+[5O0  
好啦,现在才真正完美了。 -5b|nQuY  
现在在picker里面就可以这么添加了: T&_&l;syA  
Ab ,^y  
template < typename Right > xn3 _ ED  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &#2&V>pE  
  { cF8  2wg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `[sFh%:  
} ie6 c/5  
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。 wtek5C^  
V O:4wC"7  
G x[ZHpy;  
RE;A 0E_3  
zvV&Hks-  
十. bind GM6, LzH  
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。 /Sj~lHh  
先来分析一下一段例子 L~6%Fi&n4  
)$n%4 :  
n)kbQ]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I_<VGU k  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q~(Gll;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x]c8?H9,&  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^&?,L@fW  
我们来写个简单的。 >$ZG=&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: UGPDwgq\v  
对于函数对象类的版本: uxf,95<g)  
f)*"X[)o  
template < typename Func > >1s a*Wf  
struct functor_trait OBAO(Ke  
  { @)U.Dbm  
typedef typename Func::result_type result_type; j*DPW)RkKX  
} ; GY]P(NU  
对于无参数函数的版本: N1~bp?$1  
h0PDFMM<  
template < typename Ret > )=~&l={T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w jkh*Y  
  { hObL=^F  
typedef Ret result_type; .==D?#bn  
} ; Q>{$Aqc,e  
对于单参数函数的版本: ~tp]a]yV  
!zE{`H a~  
template < typename Ret, typename V1 > 7H3v[ f^Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8 Rj5~+5  
  { DhM=q  
typedef Ret result_type; '8q3ub<\  
} ; "h+Z[h6T  
对于双参数函数的版本: 6^b)Q(Edut  
Av.tr&ZNb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *$eH3nn6g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ='m$ O  
  { =<n ]T;  
typedef Ret result_type; 9\_s&p=:.  
} ; # ?2*I2_  
等等。。。 HgQjw!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy oYu xkG  
V"#0\ |]m  
template < typename Func > vvxxwZa=O  
struct func_return c-$rB_t+  
  { 1bV G%N  
template < typename T > Nh!`"B2B  
  struct result_1 R (f:UC  
  { ..`c# O&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tyR?A>F4  
} ; |Rf j 0+  
i<ES/U\  
template < typename T1, typename T2 > NljpkeX'  
  struct result_2 ` i[26Qb  
  { -gs I:-Xo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @8W@I|  
} ; ~-'2jb*8  
} ; >6C\T@{lJ  
fV"Y/9}(  
9~UR(Ts}l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pf8'xdExH)  
(:bf m  
template < typename Func, typename aPicker > k[x-O?$O@  
class binder_1 \:m~ +o$<-  
  { [Hx}#Kds  
Func fn; 5Dkb/Iagi  
aPicker pk; 2U./ Yfk\  
public : S|=)^$:  
 P@O_MT  
template < typename T > ]xvA2!) Q  
  struct result_1 34k(:]56|  
  { P,S!Z&!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #5;4O{  
} ; 1|*%  
Gyu =}  
template < typename T1, typename T2 > #)D$\0ag  
  struct result_2 @bkSA  
  { 4xx?x/q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  OG IN-  
} ; a"O9;&}; &  
(4l M3clF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @ 6jKjI  
w#(E+s~}  
template < typename T > p<a~L~xH6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |b Z 58{}  
  { AxJf\B8  
  return fn(pk(t)); t I +]x]m+  
} pv|D{39Hs  
template < typename T1, typename T2 > TGPdi5Eq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 78z/D|{"  
  { 5tb i};  
  return fn(pk(t1, t2)); b#e|#!Je  
} Q!Dr3x  
} ; UJX5}36  
b|Ed@C  
kZ_5R#xK  
一目了然不是么? $_Lcw"xO  
最后实现bind 4s&koH(x  
vw q Y;7  
BYDOTy/%nJ  
template < typename Func, typename aPicker > LTY(6we-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) U}`HN*Q.q  
  { .!Q[kn0a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); i*vf(0G  
} Ps MCs|*  
EEp,Z`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ab5z&7Re6  
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。 Q[F$6m%o  
\\Huk*Jn{  
十一. phoenix b{d@:"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \.dvRI'  
A =k{Rl{LA  
for_each(v.begin(), v.end(), * 7 o(  
( <Cw)S8t  
do_ %<8lLRl  
[ {aWTT&-N  
  cout << _1 <<   " , " ]MP6VT  
] 50.cMms  
.while_( -- _1), auTApYS53  
cout << var( " \n " ) aD@sb o  
) >\ :kP>U  
); Hinz6k6!  
8I'c83w  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: t .&YD x  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor @O/-~, E68  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !PI& y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: EC2KK)=n}  
r(IQ)\GR  
%B$~yx3#  
template < typename Cond, typename Actor > HgP9evz,0  
class do_while Lmx95[#@a  
  { %SL'X`j  
Cond cd; R g7  O  
Actor act; -aPvls   
public : J)iy6{0"  
template < typename T > 'Jww}^h1  
  struct result_1 i w<2|]>l  
  { eDR4 c%  
  typedef int result_type; n5X0Gi9  
} ; qr[H0f]  
mr]IxTv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rYbb&z!u  
~{hcJ:bI  
template < typename T > E`3yf9"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IP K.  
  { tY^MP5*  
  do %Ji@\|Zkf  
    { xwr<ib:  
  act(t); >L F y:a  
  } 5_@ u Be~  
  while (cd(t)); 01VEz 8[\  
  return   0 ; y<bA Y_-[  
} h0ufl.N_%  
} ; Sdl1k+u  
FMCX->}$  
X(nbfh?n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =l?F_  
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。 qi7(RL_N  
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。 ^W|B Xxo  
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。 s*<\ mwB  
下面就是产生这个functor的类: 5(0f"zY  
7/nnl0u8  
jEwfa_Q%  
template < typename Actor > bM[!E8dF  
class do_while_actor c+:LDc3!Gb  
  { I^>m-M.  
Actor act; ^s z4-+>  
public : $\BRX\6(-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a g Za+a  
^.5`jdk  
template < typename Cond > (\^| @  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g.![>?2$8  
} ; i;4|UeUl  
Q@B--Omfh  
zs! }P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oxkA+}^j8M  
最后,是那个do_ TX7B(JZD  
X2>qx^jT  
f>$Ld1  
class do_while_invoker r[>4b}4s  
  { $FV!HD  
public : jx_n$D  
template < typename Actor > kkfwICBI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "Uy==~  
  { 6")co9  
  return do_while_actor < Actor > (act); FwU*]wx|{  
} Y{yN*9a79  
} do_; c5~d^  
(x7AV$N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o(iv=(o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %si5cc?  
最后来说说怎么处理break和continue q^nSYp#  
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。 -cW`qWbd  
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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