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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b-#oE{(\'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Rx@0EPV  
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, sZ"(#g;3<  
*y~~~ 'J/  
.| :R#VW  
ACEVd! q  
  class filler 5z.Y}  
  { UD&pL'{s  
public : \h}sA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k]c$SzJ>/  
} ; 9 H>J S  
K7,Sr1O `  
"JgwL_2  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: , 9buI='  
C)cuy7<  
cf\GC2+"^$  
$%1oZ{&M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); K;R!>p}t  
S;u 2B_/  
&<(&u`S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %y+v0.aWH+  
=|V#~p*  
ddlF4L_  
ka$la;e3  
二. 战前分析 yi<H }&  
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。 Bl+PJ 0  
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 ?{1& J9H  
b~!Q3o'W  
]_m(q`_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?0d#O_la3  
  /* --------------------------------------------- */ ;(Z9.  
vector < int *> vp( 10 ); o}L\b,])  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cZ ,}1?!  
/* --------------------------------------------- */ FY,)iZ}Pq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i@ehD@.dH  
/* --------------------------------------------- */ %\1W0%w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :>3?|Z"Aj  
  /* --------------------------------------------- */ EuKkIr/(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <@>l9_=R  
/* --------------------------------------------- */ :!wt/Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mfk^t`w_  
nR,QqIFFw  
C|S~>4`  
Sj<]~*y"  
看了之后,我们可以思考一些问题: j HEt   
1._1, _2是什么? ,a ":/ /[  
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。 l-8rCaq& J  
2._1 = 1是在做什么? I(qFIV+H R  
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。 CS;4ysNf  
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。 Eu[/* t+l  
w u0q.]  
4V'HPD>=V  
三. 动工 [I( Yn  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !{b4+!@p  
O&@CT])8  
(JT 273  
YLb$/6gj6  
template < typename T > 5wC,:c[H7  
class assignment  =tc!"{  
  { Lv<vMIr  
T value; ;e W\41w  
public : ]3L/8]:  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1;~| [C  
template < typename T2 > kTm}VTr 1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,:qk+  
} ; sE[ Yg8yAt  
1/J6<FVq  
V}Ce3wgvA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L fZF  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M[QQi2:&  
sA oxLI  
mTLJajE/  
T_fM\jdI  
  class holder A}(o1wuw  
  { L.:8qY  
public : !1/F71l DX  
template < typename T > ?$VkMu$2k  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7\yh<?`V8  
  { _7'5IA  
  return assignment < T > (t); e s<  
} $4BvDZDk`B  
} ; JB'XH~4H  
jW>K#vj  
[OR"9W&  
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: #gXxBM  
6i@* L\ Dl  
  static holder _1; z#2n+hwE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9T0g%&  
w[AL'1s]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~JO.h$1C  
而不用手动写一个函数对象。 y2=yh30L0E  
aP#/%  
;3o7>yEv  
1:J+`mzpl  
四. 问题分析 c7RQ7\  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 HEw&'  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 d{Owz&PL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ri6KD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K|I<kA~!H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6"R'z#{OF  
5GGO:  
五. 问题1:一致性 nlA:C>=  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 5]n\E?V'L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M{4XNE]m  
mv^X{T  
struct holder tHK>w%|\R  
  { Pb sxjP  
  // '.&Y)A6!  
  template < typename T > x,ZF+vE  
T &   operator ()( const T & r) const P>(FCX  
  { kpxGC,I^*.  
  return (T & )r; ILqBa:J  
} KC)}M zt6_  
} ; 7VL|\^Y`q  
+wf9!_'  
这样的话assignment也必须相应改动: h~ZLULW)B  
jcb&h@T8kv  
template < typename Left, typename Right > _ ,/~P)  
class assignment [2h.5.af  
  { 9zY6hh**  
Left l; ]Y!x7  
Right r; (|NCxey  
public : b` va\ '&3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eTuKu(0 E  
template < typename T2 > 72 |O&`O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [c;#>UQMf  
} ; FRQ0t!b<M1  
T^(> 8/O  
同时,holder的operator=也需要改动: 2;0eW&e   
I2Imb9k~B  
template < typename T > kDI?v6y5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tym:C7v%~  
  { -$DfnAh  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cv G*p||  
} H2+b3y-1a]  
*0to,$ n  
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。 g5lb3`a3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 om2N*W.gk  
 6su~SPh  
return l(rhs) = r; Q$v00z]f*  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _TGs .t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8QZI(Xe9r  
~$J(it-a  
template < typename Tp > X%3?sH  
class constant_t .Z  67  
  { "r* `*1  
  const Tp t; F"UI=7:o  
public : se`Eez}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n:P:im?,y*  
template < typename T > -0x Q'1I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const DA.k8M  
  { \2 e^x  
  return t;  tH44\~  
} kS8?N`2}LV  
} ; o~)o/(>ox  
zX4RqI  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e6Y>Bk   
下面就可以修改holder的operator=了 yCvtglAJ4  
,(pp+hNq  
template < typename T > y<E]; ub  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r9OgezER  
  { _p*8ke  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Uq$/Q7  
} :C(/yg  
bXOKC  
同时也要修改assignment的operator() 8hD[z}  
0hV#]`9`gN  
template < typename T2 > & UOxS W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0B7G:X0  
现在代码看起来就很一致了。 Z )M "`2Ur  
f|FS%]fCxk  
六. 问题2:链式操作 ^2nrA pF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xdgAu  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,>h"~X  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 %DYh<U4N  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }!oEjcX'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct } &B6  
rB$~,q&.V  
template < typename T > O573AA  
struct result_1 wW1VOj=6V"  
  { m^}|LB:5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =g9n =spAn  
} ; YWl#!"-  
i[IFD]Xy!j  
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: G?'^"ae"Z  
0Eb4wupo  
template < typename T > A}(]J!rc  
struct   ref 6dR+qJa6i  
  { *k62Qz3  
typedef T & reference; dX cbS<  
} ; B[GC@]HE  
template < typename T > P'lnS&yA  
struct   ref < T &> XNWtX-[ ^@  
  { 6r<a  
typedef T & reference; j'z#V_S  
} ; EGUlLqP6e  
mG&A_/e!9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .i RKuBM/  
IDH~nMz  
template < typename T > DOKe.k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M/=36{,w-  
  { 1"ZtE\{ "  
  return l(t) = r(t); 6+IhI?lI=  
} id1cZig  
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。 OR+qi*)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7sxX?u  
m7'<k1#"Y  
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 i"0Bc{cQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s Z[[ymu8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~{/M_ =  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  n?EgC8b9  
最后的布局是: ~~OFymQ%?q  
                Add Xkhd"Axi  
              /   \ pY"WW0p"C  
            Divide   5 51q|-d  
            /   \ iQgg[ )  
          _1     3 <bzzbR[F  
似乎一切都解决了?不。 wc;n= %  
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。 6e+'Y"v  
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。 mZR3Hl$  
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: fZo#:"{/K  
-+rzc&h  
template < typename Right > n^4R]9U  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (?r,pAc:  
Right & rt) const U|} ?{x  
  {  LgNIb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &>-j4,M  
} gm-[x5O"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 '[{<a Eo  
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。 =b%}x >>  
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。 Lb/GL\J)  
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。 7&ED>Bk  
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。 @(,1}3s  
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? QhZg{v[d  
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: UY< PiP  
k7CKl;Fck  
template < class Action > F^u12R)  
class picker : public Action ' k,2*.A  
  { |3'  
public : nqyD>>  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  arYq$~U  
  // all the operator overloaded ljKIxSvCFp  
} ; 8q[; 0  
MUrPr   
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。 WoEK #,I;  
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: ;,&cWz  
MVYd\)\o  
template < typename Right > 1r;zA<<%R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w 9dkJo  
  { pE5v~~9Ikv  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v-1}&K  
} 4Z)s8sDKW  
$'J3 /C7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =>$)F 4LW  
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。 6X \g7bg  
AQ~ xjU  
template < typename T >   struct picker_maker ;]dD\4_hK  
  { +hyOc|5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !zA@{gvEc  
} ; Hb)FeGsd).  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'UX.Q7W  
  { o`bc/3!  
typedef picker < T > result; /WuYg OI  
} ; .IeO+RDQ  
:7v'[b  
下面总的结构就有了: QUrPV[JQ  
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。 2*: q$c  
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。 n#(pT3&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k#].nQG  
至此链式操作完美实现。 $YSXE :  
y\?ey'o  
=XP[3~  
七. 问题3 @5>#<LV=E#  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 l(t&<O(m9  
pXk^EV0  
template < typename T1, typename T2 > }%|ewy9|CW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^hIdmTf6  
  { ;*(-8R/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u^Q`xd1  
} 8u[_t.y4m  
kK? SG3  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: > i/jqT/  
cQU/z"?+  
template < typename T1, typename T2 > ^CkMk 1  
struct result_2 4 PK}lc  
  { QaWS%0go  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; XM$ ~HG  
} ; )^j_O^T5  
@oXGa>Ru  
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? xcB\Y:   
这个差事就留给了holder自己。 9K+> ;`  
    \@<7Vo,  
86ao{l6lC  
template < int Order > {r^_g(.q  
class holder; &\h7E   
template <> wI.aV>  
class holder < 1 > /5@YZ?|#2  
  { &uq.k{<p\  
public : (@?mm  
template < typename T > CFtQPTw  
  struct result_1 Sc<dxY@w7-  
  {  384n1?  
  typedef T & result; feej'l }F  
} ; qmrT d G  
template < typename T1, typename T2 > SDnl^a  
  struct result_2 3c<aI =$^  
  { E>~R P^?Uz  
  typedef T1 & result; 8U{D)KgS  
} ; )jM%bUk,!  
template < typename T > #ArrQeO 5_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zoq;3a5cqB  
  { t~Q 9} +  
  return (T & )r; OH`a3E{e  
} ;:;E|{e  
template < typename T1, typename T2 > e5L+NPeM6v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &YhAB\Rw  
  { il0K ^i  
  return (T1 & )r1; DX_ mrG  
} dY1t3@E  
} ; 3[m~-8  
$WA wMS,  
template <> u64#,mC[*  
class holder < 2 > jv)+qmqo!  
  { -]N2V'QB  
public : h<.5:a  
template < typename T > 3smkY  
  struct result_1 2#wnJdr6E  
  { i ;FKnK  
  typedef T & result; E_,/)U8  
} ; )G P;KUVae  
template < typename T1, typename T2 > "j>X^vn  
  struct result_2 T;w:^XW  
  {  |$Yk)z3  
  typedef T2 & result; 5KC Qvv\  
} ; OSu&vFKz  
template < typename T > N?\X 2J1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v+ $3  
  { Q):#6|u+  
  return (T & )r; K~(RV4oF8B  
} I%T+H[,  
template < typename T1, typename T2 > @|gG3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fc#9e9R  
  { oW^b,{~V  
  return (T2 & )r2; Jqoo&T")  
} =z1Lim-  
} ; [$y(>] ~.  
K?.~}82c  
8hGyh#  
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> >。 , ZsZzZ#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }">r0v!3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F`D$bE;|  
*|rdR2R!  
return l(i, j) = r(i, j); *>m[ZJd%=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J;4x$BI  
WjV Bz   
  return ( int & )i; [LVXXjkFI  
  return ( int & )j; /T _M't@j  
最后执行i = j; j>k ;Z j  
可见,参数被正确的选择了。 TmgC {_  
e!u]l  
)5|9EXh  
T?3Q<[SmI  
`YOYC  
八. 中期总结 ;c 7I "?@z  
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: *byUqY3(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a;o0#I#Si  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |MNSIb&,W  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sI,cX#h&Y  
b4L7M1l  
Ez1eGPVr  
V^7.@BeT  
jCqz^5=$  
1_Yx]%g<  
九. 简化 ]d*9@+Iu  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 b(K"CL\p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p6JTNx D  
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: W8W7<ml0A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N{Sp-J>  
  +-*/&|^等 Dk  `&tr  
2. 返回引用。 6,t6~Uo/  
  =,各种复合赋值等 CJ<nUIy'z  
3. 返回固定类型。 zs=3e~o3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -2hirA<^  
4. 原样返回。 b9H(w%7ucU  
  operator, |\(uO|)ju  
5. 返回解引用的类型。 9#DXA}  
  operator*(单目) X,Ql6uO  
6. 返回地址。 7Kw'Y8  
  operator&(单目) +C% 6jGGh  
7. 下表访问返回类型。 w:\} B'u  
  operator[] +\=g&G,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (]@S<0  
  operator<<和operator>> :1+Aj (  
Us`=^\  
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。 0)&!$@HW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 93*csO?Db  
qT#e -.G  
template < typename Left > H-_gd.VD  
struct value_return A-Ba%Fv  
  { /k'7j*t Z  
template < typename T > Zc7;&cz  
  struct result_1 l>6tEOXt  
  { /,G `V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9=j9vBV  
} ; n>ryS/1  
JBY.er`6C  
template < typename T1, typename T2 > .SC *!,  
  struct result_2 FJvY`zqB  
  { ,z&S;f.f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4  OPY  
} ; Q}#Je.;  
} ; =Jm[1Mgt  
t:10  
C m[}DB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4*EMd!E=<  
u99a"+  
下面我们来剥离functor中的operator() .n<vhLDQn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [c{\el9H  
v3r3$(Hr  
return l(t) op r(t) @^| [J _4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UhH#> 2r_  
return op l(t) um,f!ho-U  
return op l(t1, t2) Lt*P&  
return l(t) op /1OCK=  
return l(t1, t2) op PK]3uh  
return l(t)[r(t)] J,}h{-Xy`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8lusKww  
_a$qsY  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 6b|<$Je9  
单目: return f(l(t), r(t)); j[U#J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `2Pa{g- .  
双目: return f(l(t)); G)am ng/  
return f(l(t1, t2)); 3;>ls~4  
下面就是f的实现,以operator/为例 5/"$ _7"{a  
x9YQd69  
struct meta_divide &M13F>!  
  { C]!2   
template < typename T1, typename T2 > cx[^D,usf~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NY7yk3  
  { U WT%0t_T  
  return t1 / t2; of B:7  
} ,@ '^3u  
} ; 5%jhVys23  
T.da!!'B f  
这个工作可以让宏来做: ?X@!jB,Pv  
S f?;j{?G  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /2p*uv }IP  
template < typename T1, typename T2 > \ zj7ta[<tr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h%/BZC^L]|  
以后可以直接用 D?n6h\h\$%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }Ulxt:}   
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 3RaduN]  
(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。。。) p}^G#h{  
D0Q9A]bD;  
^8 VW$}  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ,iV%{*p]  
R /=rNUe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gH//@`6  
class unary_op : public Rettype H$%MIBz>$  
  { 4Fg2/O_3  
    Left l; Go%Z^pF3CO  
public : x?L[*N_ml  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c {= ; lT  
HPphTu}`  
template < typename T > JV~ Dly>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :9hGL  
      { 2 5 \S>  
      return FuncType::execute(l(t)); ~$y"Ldrp  
    } @;egnXxF<  
8 W  
    template < typename T1, typename T2 > Ksx-Y"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0=>$J WF  
      { !+SL=xy!{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AlQhKL}|s  
    } Y D<3#Dr]  
} ; ]?}>D?5  
UyRy>:n  
:qE.(k1@5  
同样还可以申明一个binary_op YdhV a!Y  
.`IhxE~mN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iM!2m$'s  
class binary_op : public Rettype T?RY~GA  
  { \HO)ss)"  
    Left l; *'?ZG/ (  
Right r; ^("b~-cJ  
public : k-ZO/yPo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `jeATxWv  
'x%gJi#  
template < typename T > ) ^ En  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T f3CyH!k  
      { 9Jwd*gevV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7Yg1z%%U  
    } Bc8&-eZ ,  
5|rBb[  
    template < typename T1, typename T2 > OJm ]gb7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]he~KO[j<  
      { HR-'8?)R.A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :A8r{`R'N  
    } JRB6T_U  
} ; Y#@D% a8  
Ur+U#}  
"w?0f["  
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 $+80V{J#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^0zfQu+!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $2uC%er"H  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 DZqG7p$u4i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^=x/:0  
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。。。 ^;F/^ _  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 li[[AAWVm  
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) wXUR9H|0(  
下面是修改过的unary_op '#c#.O  
`dm*vd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > X2V+cre  
class unary_op Gor 9 &aJ1  
  { @K <Onh`  
Left l; L!:NL#M  
  qIJc\,'  
public : i@9 qp?eb  
ir6aV|ea!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $]LS!@ Rm  
frcX'M}%  
template < typename T > Lyc6nP;F  
  struct result_1 +2{ f>KZ  
  { B=]j=\o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }aOqoi7w  
} ; LZ)g&A(j?  
Pyuul4(  
template < typename T1, typename T2 > Il&F C  
  struct result_2 T8m]f<  
  { = 9Yf o,F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `LoRudf_`  
} ; (EcP'F*;;y  
Z=8&`  
template < typename T1, typename T2 > m%.4OXX"&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K1X-<5]{  
  { =+_nVO*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); bqH [-mu6  
} %1TKgNf  
d21thV ,S  
template < typename T > |"K%Tvxe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oU )(/  
  { Y[e.1\d'  
  return OpClass::execute(lt(t)); _1?uAQ3,  
} WzFXF{(  
f&$Bjq  
} ; <%.%q  
07SW$INb  
>h8m8J  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug W!HjO;  
好啦,现在才真正完美了。 #jBmWaP.  
现在在picker里面就可以这么添加了: /$%&fo\[  
Vsi:O7|+ }  
template < typename Right > 3F"vK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n`^jNXE  
  { egsP\ '  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "yH?df24  
} 5@l5exuG*m  
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。 o`,}b1lh  
t8Pf~v  
s:'>G;p  
]a.e;c-  
J jZB!Lg=  
十. bind U;3t{~Ym  
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。 J8\l'} ?&  
先来分析一下一段例子 w &YUb,{Y  
e,#w* |  
$MvKwQ/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} RNB -W%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qy?$t:*pp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \V'fB5  
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。 `\:Ede  
我们来写个简单的。 ;e_us!Sn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,(oolx"Xa  
对于函数对象类的版本: rZ,3:x-:  
ag8)^p'9  
template < typename Func > UQkd$w<  
struct functor_trait )}$rgYKJ  
  { 3VU4E|s>  
typedef typename Func::result_type result_type; Ma\%uEgTD  
} ; q;R&valn  
对于无参数函数的版本: w)J-e gc  
"E7<S5 cr  
template < typename Ret > ]UIN4E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > FnVW%fh  
  { FLJ&ZU=s  
typedef Ret result_type; ^+%bh/2_W  
} ; 851BOkRal4  
对于单参数函数的版本: /)v+|%U  
?v,c)  
template < typename Ret, typename V1 > A]Hz?i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^W}| 1.uZ  
  { <9H3d7%  
typedef Ret result_type; Hwd^C 2v  
} ; Y\<w|LkD8  
对于双参数函数的版本: 1 39T*0C  
ga KZ4#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $C=XSuPNK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > I`xC0ZUKj  
  { MZ0cZv$v!~  
typedef Ret result_type; 1LFad>`  
} ; BbFLT@W4  
等等。。。 RpU i'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy C3.]dsv:  
 [A,!3BN  
template < typename Func > 3 u=\d)eq  
struct func_return V!*1F1  
  { |H8C4^1Rq  
template < typename T > b!MN QGs  
  struct result_1 Qu/f>tJN;  
  { u*qI$?&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @) MG&X  
} ; >8{{H"$;(  
r 25VcY  
template < typename T1, typename T2 > u1kCvi#N  
  struct result_2 0 GFho$f  
  { w&}<b%l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \ eba9i^  
} ; ~U7Bo(EJp  
} ; AD!w:jT9  
D0 q42+5  
]n@T5*=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 82)=#ye_P  
(VkO[5j  
template < typename Func, typename aPicker > H #X*OJ  
class binder_1 _lT'nFe =Q  
  { L B.B w  
Func fn; O.Te"=^"F  
aPicker pk; g"!cO^GkT  
public : TXd6o=  
E>#@ H  
template < typename T > ZLVgK@l  
  struct result_1 YVHf-uP  
  { L|D9+u L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vEG7A$Z"  
} ; Wd+kjI\  
'lEIwJV$  
template < typename T1, typename T2 > SH"<f_  
  struct result_2 ?|NsaW  
  { LH`$<p2''r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q$H@W. f  
} ; B`nI] _  
ET H ($$M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} XdzC/ {G  
%WP[V{,F  
template < typename T > :|&6x!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d@8: f  
  { Y[VXx8"p  
  return fn(pk(t)); 8Bc2?NI=   
} V2;Nv\J\  
template < typename T1, typename T2 > wmMn1q0F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,9F3~Ryt(  
  { KqBiF]Q  
  return fn(pk(t1, t2)); } nIYNeP?D  
} Cnc=GTR i  
} ; [EVyCIcY,h  
{w ,^Z[<  
9J_vvq`%`  
一目了然不是么? S<*1b 6%D  
最后实现bind uHZjpMoM  
"NEKz  
/r&4< @  
template < typename Func, typename aPicker > .'l3NV^{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;Hp78!#,  
  { wT3D9N.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =_6 Q26  
} {~#01p5  
wpNb/U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cdI"=B+C\  
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。 ': Ek3'L  
<)J@7@!P  
十一. phoenix XfEp_.~JM  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @.dM1DN)  
?}uvpB1}  
for_each(v.begin(), v.end(), ,Cy&tRjR B  
( PVN`k, 4  
do_ P=E10  
[ VVuNU"-  
  cout << _1 <<   " , " ^"uD:f)  
] Fy>g*3  
.while_( -- _1), Y_XRf8Sw  
cout << var( " \n " ) :2b*E`+  
) sP9{tk2K  
); %X\Rfn0J"  
}\A 0g}  
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: e-xT.RnQ  
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 b+dmJ]c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 , d HAD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,W]}mqV%.'  
f7%g=0.F  
jC-`u-_'j  
template < typename Cond, typename Actor > SM<qb0  
class do_while >RiU/L  
  { d(5j#?  
Cond cd; {=Py|N \\t  
Actor act; %u Dd#+{  
public : OaByfo<S  
template < typename T > IpKI6[2{`f  
  struct result_1 %yR 80mn8  
  { # ?u bvSdU  
  typedef int result_type; _JKz5hSl  
} ; vMJC  
[H2su|rBI`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &k(tDP  
,M\/[_:  
template < typename T > +~;#!I@Di  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E /ycPqD  
  { TP`"x}ACa?  
  do B]>rcjD  
    { |g\CS4$  
  act(t); a=[|"J<M  
  } nxuR^6 Ai  
  while (cd(t)); :yOJL [x  
  return   0 ; I(9+F  
} "?J f#  
} ; "(a}}q 9-  
PJh97%7  
JgldC[|7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D6P/39}W  
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。 `_{,4oi  
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#sP5qKv8  
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。 H_%ae' W  
下面就是产生这个functor的类: t.7_7`bin~  
2bpFQ8q  
y8|}bd<Sr  
template < typename Actor > I=8MLv  
class do_while_actor  8KzH -  
  { z9zo5Xc=  
Actor act; L%.=Sb mS  
public : FJB /tg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {5T:7*J  
! j0iLYo(*  
template < typename Cond > %S%0/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y$?O0S%F  
} ; *jy"g64j  
^Ov+n1,)  
qh wl  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 uq]E^#^  
最后,是那个do_ /5:qS\Zl  
PO0/C q)  
Nbm$ta  
class do_while_invoker i]zTY\gw8M  
  { [\"<=lb`  
public : \H/}| ^+@  
template < typename Actor > ,Q8h#0z r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;;zd/n2b  
  { 95-%>?4  
  return do_while_actor < Actor > (act); xT8!X5;  
} xb^M33-y  
} do_; GF*E+/ ;  
 #U/L8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 'i8?]` T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `)1qq @  
最后来说说怎么处理break和continue i th!,jY*i  
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。 { *Wc`ZBY  
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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