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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C\E Z8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 + ^4"  
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, |yw-H2k1  
Hk$|.TjzI  
p5>TL!4M  
Sd}fse  
  class filler (z+[4l7  
  { _d)w, ;m#  
public : l&5| =  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #P18vK5  
} ; YIt:_][*  
(w@|:0t^y[  
nM\W a  
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: u=k\]W-  
h.=YAcR0D  
C6Dq7~{B  
pO=bcs8Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); b&V=X{V4  
?9 2+(s  
U#@:"v|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 o %Pi;8  
wf<uG|90  
j@2-^q:`  
2 R1S>X  
二. 战前分析 R0-ARq#0<  
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。 P4Wd=Xoz6  
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 st'Y j  
+1F@vag7  
<P$b$fh/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); irgjq/&d  
  /* --------------------------------------------- */ |LiFX5!\  
vector < int *> vp( 10 ); m <aMb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g 9>p?XY  
/* --------------------------------------------- */ \MK)dj5uUJ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T|ZT&x$z  
/* --------------------------------------------- */ ~F uD6f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8I NVn'G  
  /* --------------------------------------------- */ plb'EP>e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R*VZ=i  
/* --------------------------------------------- */ >3 qy'lm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); tJ2l_M^  
g)u2  
FSc7 30rM  
\#G`$JD  
看了之后,我们可以思考一些问题: izmL8U ?t  
1._1, _2是什么? DCP "  
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。 }yS"C fM  
2._1 = 1是在做什么? .Uha%~%  
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。 dpGaI  
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。 nb(#;3DQ  
h`&mW w  
|44CD3A%  
三. 动工 _aa3Qw x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: kf&id/|  
)x?F1/  
LW ntZ.  
/ExnW >wT  
template < typename T > /`:5#O  
class assignment ;l}TUo  
  { 4Q_2GiF_ ?  
T value; VEE:Z^U!  
public : *Fp )/Ih  
assignment( const T & v) : value(v) {} J cvK]x  
template < typename T2 > nVs0$?}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5x4(5c5^  
} ; j~Rh_\>Q  
fvN2]@:  
Jq/([  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 b`18y cVME  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k@KX=mG<  
A%%WPBk{O  
.VTHZvyn  
mw?,oiT,)  
  class holder 7NoB   
  { Ql [ =  
public : LD]XN'?"W  
template < typename T > a"#5JcR3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const eX;"kO  
  { k\zNh<^  
  return assignment < T > (t); d&.)Dw  
} wArNWBM  
} ; ,#D &*  
S(9fGh  
Q]IpHNt[>  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Gi Zy C  
O8 k$Uc  
  static holder _1;  A5Y z|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 LT# *nr  
8[2^`g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pPeS4$Y  
而不用手动写一个函数对象。 b.;F)(  
dM#\h*:=  
g^4'42UX  
H-^>Co_  
四. 问题分析 vKol@7%N  
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。 cFD(Ap  
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。 ]NG`MZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %k5^n0|*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W[w8@OCNf  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?5jkb  
l*b3Mg  
五. 问题1:一致性 T+N%KRl  
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?| q\[f$==p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |V%Qp5 XJ  
h6 8sQd  
struct holder "P"~/<:)  
  { #R'm|En'  
  // 7L? ~;;L$  
  template < typename T >  K7 U`  
T &   operator ()( const T & r) const IGOqV>;  
  { (lTM^3 }  
  return (T & )r; $iupzVrro  
} ^szCf|SM  
} ; 50Pz+:  
F{B__Kf  
这样的话assignment也必须相应改动: O-}{%)[ F  
YeptYW@xfw  
template < typename Left, typename Right > oCXBek?\  
class assignment bAGQ  
  { 11Pm lzy  
Left l; s(r(! FZ  
Right r; <p-R{}8  
public : T&fqn!i  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A +e ={-*  
template < typename T2 > -|"mB"Dc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I+kDx=T !  
} ; CES^ c-. k  
@s b\0}  
同时,holder的operator=也需要改动: (kK6=Mrf  
{%)bxk6  
template < typename T > &C`t(e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )F8G q,  
  { 4 B"tz!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )k.;.7dXe  
} F)z]QJOw  
>MauuL,.j  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 \/xWsbG\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yCwBZ/C  
v2 T+I]I  
return l(rhs) = r; cz~Fz;)2{N  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +ng8!k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D'$ki[{,  
C4 H M  
template < typename Tp > U7bbJ>U_|  
class constant_t m-xSF]q=<  
  { 6FFQoE|n  
  const Tp t; Z@nWx]iz  
public : l{[{pAm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k|(uIU* ]  
template < typename T > y'?ksow  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {*RyT.J  
  { =;#+8w=^  
  return t; 5(W`{{AW  
} s.d }*H-o  
} ; u,mC`gz  
F'^6 ra9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o?BcpWp  
下面就可以修改holder的operator=了 xE`uFHuS}  
~xZFm  
template < typename T > *p0n{F9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3WZdP[o!  
  { UIPi<_Xa  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L 1iA ^ x  
} 'id] <<F  
8,d<&3D  
同时也要修改assignment的operator() DC4O@"  
29p`G1n  
template < typename T2 > `"`/_al^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f86h"#4  
现在代码看起来就很一致了。 BV_rk^}Ur  
~5g2~.&*  
六. 问题2:链式操作 ;;#28nV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 VUAW/  
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。 \ t4:(Jp 3  
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。 Z7>pz:,  
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。 A Ws y9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >1u!(-A  
tl5}#uJ  
template < typename T > Qa-]IKOs  
struct result_1 ^'9:n\SKQ  
  { Jm0o[4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .;nU" a3'  
} ; I.#V/{J  
n3Uw6gLD  
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: %zDh07VT\  
/=4 m4  
template < typename T > 2I DN?Mw  
struct   ref )%H@.;cD_r  
  { k<xPg5  
typedef T & reference; [HNWM/ff7+  
} ; =qG%h5]n  
template < typename T > cXP*?N4C f  
struct   ref < T &> t6m&+N  
  { {6}H}_( ]  
typedef T & reference; \o}m]v i  
} ; www#.D%'U  
^U1@ hq*u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: u~[=5r  
=SMI,p&  
template < typename T > kC:GEY<N:Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J" :R,w`  
  { sv}k_6XgY  
  return l(t) = r(t); BCUn[4Gp  
} /~=W3lhY  
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。 4I&e_b< 30  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .%Pt[VQ  
5MU-Eu|*>  
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 dZ]['y%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e0rh~@E  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Qy< ~{6V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ICq  
最后的布局是: vq(ElXTO  
                Add 9&]g2iT P  
              /   \  %<[?;  
            Divide   5 /4K ^-  
            /   \ BF >67 8h  
          _1     3 <WPLjgtn3  
似乎一切都解决了?不。 ,dyCuH!B  
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。 oXW51ty  
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。 #>[BSgW  
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: uB&um*DP  
RQg7vv]%  
template < typename Right >  }\ ^J:@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1^R[kaY  
Right & rt) const Lt 8J^}kwl  
  { YC,)t71l{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Wycood*  
} p0r:U< &  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 kx3?'=0;5  
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。 :U>[*zE4&  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 g$CWGB*%lm  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 (j>a?dKDS  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 mT:Z!sS  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? #Cy9E"lP  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: cZVVJUF  
Qf=+%-$Y  
template < class Action > ;&K +x@  
class picker : public Action Ad%3 fvn  
  { cJ ^:b4j  
public : ; fOkR+  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  MjjN  
  // all the operator overloaded D=>[~u3H  
} ; 2*[Gm e  
Y<vHL<G  
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。 [>MPM$9F-m  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 4Y.o RB  
7k<6oM1  
template < typename Right > |``rSEXYs  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gL/D| =  
  { XCAy _fL<B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Zb? u'Vm=u  
} #uc9eh}CWO  
KFuP gp  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B)v|A  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 l(~i>iQ 4  
3<"!h1x5  
template < typename T >   struct picker_maker g##yR/L  
  { o1k X`Eu  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :4\=xGiY  
} ; B3';Tcs  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nD5+&M0  
  { ~'.SmXZs  
typedef picker < T > result;  WBd$#V3  
} ; z&Kh$ $)[  
eE0'3?q(  
下面总的结构就有了: {^ jRV@  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 3!*qB-d  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Rk$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d"nms\=p  
至此链式操作完美实现。 QNcbl8@  
+YFAZv7`  
$E@U-=m  
七. 问题3 k>V~ iA  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Sdr,q9+__  
mr[+\ 5  
template < typename T1, typename T2 > x1'4njTV$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dm~Uj  
  { 0/4"Jh$t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =c34MY(#X  
} E 5N9.t h  
(/^dyG|X'  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Id<O/C  
9H%dK^C  
template < typename T1, typename T2 > JF6=0  
struct result_2 G]k+0&X  
  { 3[cGSI"+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6Q~(ibKx  
} ; 9lR-  
j G^f_w  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? h{/lW#[  
这个差事就留给了holder自己。 s)-O{5;U  
    Y$<p_X,  
 8\Uy  
template < int Order > *Kmo1>^  
class holder; y.,li<  
template <> '&<saqA  
class holder < 1 > M}\p/r=  
  { ZO*?02c  
public : I2^@>/p8\(  
template < typename T > o! Y61S(  
  struct result_1 m2>$)\-;  
  { <gLq?~e|A  
  typedef T & result; |576)  
} ; `+]e}*7$f  
template < typename T1, typename T2 > )=Ens=>Z  
  struct result_2 =j^wa')  
  { YtFH@M  
  typedef T1 & result; Rwe!xY^d8  
} ; rvG0aqO `  
template < typename T > [t+qYe8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Gr|IM,5P4  
  { j%ux,0Y  
  return (T & )r; +BgUnu26  
} fIii  
template < typename T1, typename T2 > 9ohO-t$XkY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (P|k$S?m  
  { m* rw?nLZ  
  return (T1 & )r1; VmP5`):?b  
} 5D<"kT  
} ; fK; I0J  
wY{!gQ  
template <> evro]&N{  
class holder < 2 > 3bZ:*6W.6  
  { _64<[2  
public : LR% P\~  
template < typename T > JVq`v#8  
  struct result_1 M <c cfU!  
  { 6T-iBJT  
  typedef T & result; )Kg _E6  
} ; a{+;&j[!  
template < typename T1, typename T2 > {PS|q?  
  struct result_2 GEZ!z5";BQ  
  { 6UAw9 'X8  
  typedef T2 & result; [5wU0~>'  
} ; 5Tiap8x+<  
template < typename T > <~P([5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dEK bB  
  { gjc[\"0a5h  
  return (T & )r; =fcRH:B:  
} 1pZ[r M'}  
template < typename T1, typename T2 > qd@Fb*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7da~+(yhr  
  { }-%:!*bLj  
  return (T2 & )r2; i?IV"*Ob1N  
} mL3 Q  
} ; 3Nk )  
yCZ[z A  
Vh8RVFi;c  
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> >。 z]n&,q,5g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9B2`FJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s,]z6L0  
+9]CGYj  
return l(i, j) = r(i, j); VCc57 Bo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) KJCi4O&  
}080=E  
  return ( int & )i; *(j -jbA  
  return ( int & )j; "J*LR  
最后执行i = j; LhQidvCNJ  
可见,参数被正确的选择了。 !y7w~UVs  
EBx!q8zz  
e*hCf5=-  
e\WG-zi/  
W0s3nio  
八. 中期总结 L ]QBh\  
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: -14~f)%NQ*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mmBZ}V+&=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QR*{}`+l  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^s6C']q *O  
rj-Q+rgup  
lCK|PY*  
4<y|SI!  
aKk0kC   
"-A@d&5.  
九. 简化 `!7QegJa"  
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。 oxJ#NGD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^|lG9z%Foy  
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: A =l1_8,`h  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SS"Z>talw  
  +-*/&|^等 h f9yK6  
2. 返回引用。 QIu!o,B  
  =,各种复合赋值等 %tZ[wwt  
3. 返回固定类型。 nWsR;~pK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Vho^a:Z9}W  
4. 原样返回。 ^9 {r2d&c  
  operator, ZY-mUg  
5. 返回解引用的类型。 V(<(k,8=  
  operator*(单目) .tt=\R  
6. 返回地址。 y>|AX/n  
  operator&(单目) 06fs,!Q@  
7. 下表访问返回类型。 HFTDea+#  
  operator[] TDY =!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T[]kun  
  operator<<和operator>> m_,j)A%  
9<6Hs3|.!  
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。 ^=Egf?|[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  :IX_}|  
 cvO;xR  
template < typename Left > *&vi3#ur  
struct value_return nQM7@"R  
  { un(fr7NW  
template < typename T > q($fl7}Y  
  struct result_1 o!}/& '(  
  { {p M3f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o>oZh1/\T,  
} ; .aE%z/@s=  
>TddKR @C  
template < typename T1, typename T2 > iYl$25k/1  
  struct result_2 @d_;p<\l  
  { V9<CeTl'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (]*!`(_b  
} ; v m)'C C  
} ; [Se0+\,&  
8!VF b+  
n9r3CLb[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <nE|Y@S  
ybgAyJ{J<  
下面我们来剥离functor中的operator() W.VyH|?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +)QA!g$  
8WRxM%gsH  
return l(t) op r(t) NzuH&o][  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :h)A/k_  
return op l(t) @AAkEWo)_  
return op l(t1, t2) 1PdxoRa4=  
return l(t) op |q*s)8  
return l(t1, t2) op )uIH onXU  
return l(t)[r(t)] /e4#D H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `-[+(+["  
NP5;&}uv*!  
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: x:WxEw>R  
单目: return f(l(t), r(t)); 5N4[hQrVJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); C*fSPdg?  
双目: return f(l(t));  gC}D0l[  
return f(l(t1, t2)); um$K^  
下面就是f的实现,以operator/为例 Afq?Ps+  
~\D H[Mt  
struct meta_divide b1`(f"&l  
  { 4<QS ot  
template < typename T1, typename T2 > lg!{?xM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Pw_[{LL  
  { F Wzf8*^  
  return t1 / t2; C/je5  
} ~'2im[f J  
} ; Z`lCS o;  
*^5..0du  
这个工作可以让宏来做:  %Jc>joU  
x#s=eeP1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ + s snCr  
template < typename T1, typename T2 > \ +: oD?h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9Ucn 6[W  
以后可以直接用 MOEB{~v`;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) HJ,sZ4*]]  
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 $S0eERg 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。。。) ooPH [p  
CF k^(V"  
\XXS;  
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 Z2dy|e(c  
RU^lR8;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [F< Tl =  
class unary_op : public Rettype |.zotEh  
  { $@blP<I  
    Left l; q$=EUB"C  
public : >@o}l:*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (W l5F  
d.3O1TXK  
template < typename T > 6hs2B5)+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j!H\hj/]  
      { `y!6(xI  
      return FuncType::execute(l(t));  _,2P4  
    } { !C';^  
boR&'yX  
    template < typename T1, typename T2 > tT;=l[7%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6!}tmdzR  
      { t $+46**  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vQ}'4i8(  
    } fYzOT, c  
} ; yEfV8aY'*  
|,ZmRW^2K  
{m/\AG)1I  
同样还可以申明一个binary_op hL,+wJ+A  
7gV"pa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `[;b#.  
class binary_op : public Rettype 6_wf $(im  
  { @lP<Mq~]  
    Left l; 43;@m}|7$  
Right r; _r}oYs%1  
public : )oSUhU26}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3 9Ql|l$  
AE)<ee%\\  
template < typename T > m$xyUv1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xwj%X%2  
      { 3?vasL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _= _]Yx  
    } r'p;Nj.  
,0#5kc*X  
    template < typename T1, typename T2 > =$g8"[4   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 22|f!la8n  
      { rSD!u0c [  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |Mp_qg?g  
    } j:0VtJo~  
} ; 9Osjh G  
HB$*xS1  
>,`/ z  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Tv0|e'^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Hm+-gI3*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,XW6W&vR;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 <=V2~ asB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KLXv?4!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ih?_ fW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +0=u]  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) EvMhNq~y5  
下面是修改过的unary_op ctOC.  
!UD62yw~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zVs_|x="  
class unary_op k3[ ~I'  
  { Ou; ]>FJ  
Left l; XQ<2(}]4  
  `OnN12`  
public : xyx.1o e!  
| zj$p~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >Ge&v'~_|  
aT F}  
template < typename T > QzIK580%t  
  struct result_1 4T6dju  
  { GljxYH"]#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0K, *FdA  
} ; "gdm RE{x  
ASAz<H$  
template < typename T1, typename T2 > d'Z|+lq:  
  struct result_2 Z\xR+3  
  { o:#MP(h,N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zp4Jd"XBX  
} ; e(BF=gesgp  
{so"xoA^c  
template < typename T1, typename T2 > .*D~ .!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E/(:\Cm^  
  { KS'? DO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'M+iVF6  
} !1dCk/D&)8  
tCK%vd%  
template < typename T > W)V"QrFK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [Y*p I&f  
  { PBr-< J  
  return OpClass::execute(lt(t)); kAf:_0?6  
} PP&AF?C  
GFx >xQk  
} ; oj@B'j  
5_M9T 3  
@6ZQkX/  
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 }Fyf?TZ$T  
好啦,现在才真正完美了。 1c,$D5#  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,g{`M]Ov  
+"T?.,  
template < typename Right > Yv9(8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1d|+7  
  { ]m(Uv8/6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (ui"vLk8PP  
} Z KnEg2a  
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。 zF(I#|Vo  
s9qr;}U.`  
j; 1X-  
kwZ 8q-0  
pF#nj`L  
十. bind '(kGc%  
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。 >mT2g  
先来分析一下一段例子 >!wX% QHH  
&K)c*' l  
 {k}S!T  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <"AP&J'H  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J^ryUO o}b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,S:LhgSP  
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。 e0+N1kY  
我们来写个简单的。 !iCY!:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r3/H_Z  
对于函数对象类的版本: #G|iEC0C  
(m=-oQ&Ro  
template < typename Func > *xM4nUu<~  
struct functor_trait CP'?Om2  
  { br>"96A1l  
typedef typename Func::result_type result_type; E*.D_F  
} ; F%lP<4Vx  
对于无参数函数的版本: L=VJl[DL  
M2[;b+W9  
template < typename Ret > wvcG <sj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ; @-7'%(C  
  { 2ME3=C  
typedef Ret result_type; #)hM]=,e  
} ; |JSj<~1ki  
对于单参数函数的版本: L/"XIMI*Xg  
vEvVT]g[V  
template < typename Ret, typename V1 > l^%Ez?-:s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /'u-Fr(Q+  
  { HzF  
typedef Ret result_type; %w=*4!NWb  
} ; O]~cv^  
对于双参数函数的版本: VW I{ wC  
N{tNe-5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c# U!Q7J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > siZw-.  
  { G  2+A`\]  
typedef Ret result_type; 7d]}BLpjWz  
} ; VjBV2x  
等等。。。 x}i:nLhL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s|dcO  
CQW#o_\  
template < typename Func > fDNiU"  
struct func_return .v9#|d d+  
  { ow!utAF  
template < typename T > 200/  
  struct result_1 {k%*j 4  
  { `6)GjZh^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 93$'PwWgiF  
} ;  btJ:Wt}  
X&8&NkH  
template < typename T1, typename T2 > 4`yCvPu  
  struct result_2 a"EX<6"  
  { z8G1[ElY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zp:kdN7!^  
} ; -hiG8%l5  
} ; (, /`*GC  
@#hd8_)A.  
0/S|h"-L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 OS;qb:;  
e;GLPB   
template < typename Func, typename aPicker > 0?8O9i  
class binder_1 NGcd  
  { J]yUjnQ[h  
Func fn; %4|*  
aPicker pk; [APwHIS  
public : T"xq^h1\  
8/F}vfKEN  
template < typename T > AE?MEag  
  struct result_1 @E;'Ffo  
  { b;G3&R]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @M-i$ q[4  
} ; cH%qoHgx  
'APtY;x^{  
template < typename T1, typename T2 > _<s[HGA`z  
  struct result_2 &YC Z L  
  { (k/[/`3ST  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3D32'KO_"  
} ; go >*n\  
o81RD#>E)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {w:*t)@j  
4efIw<1_  
template < typename T > 9<0TF+}>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cj K\(b3  
  { k{\wjaf)  
  return fn(pk(t)); E)w6ZwV  
} +g %h,@  
template < typename T1, typename T2 > mV!Ia-k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?.Iau/  
  { ~5`p/.L)ZD  
  return fn(pk(t1, t2)); h0**[LDH  
} z`g4<  
} ; XBx&&  
g Va;!  
3oD?e  
一目了然不是么? % !P^se  
最后实现bind 55O_b)$  
@M( hyS&on  
7x> \/l(  
template < typename Func, typename aPicker > )<ig6b%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hk*@<ff  
  { ]bcAbCZ@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Dh+<|6mx  
} #*;G8yV  
<Wr n/%tL  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0G; b+  
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-H+t]  
=;L44.,g  
十一. phoenix A4K8DP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wWYo\WH'  
]g] ]\hS  
for_each(v.begin(), v.end(), $sILCn  
( d\O*Ol*/v  
do_ =w!>/#U  
[ >DM^/EAG{  
  cout << _1 <<   " , " $I0&I[_LzK  
] oaac.7.fV  
.while_( -- _1), }[;{@Zn  
cout << var( " \n " ) ,vDSY N6  
) J;DTh ]z?:  
); \Gl>$5np  
tD^$}u6  
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: qs$w9I  
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 `; +UWdAR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~o8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]]F e:>  
Mg~62u  
zhZ!!b^6<  
template < typename Cond, typename Actor > mYx6JU*`  
class do_while 4e20\q_{  
  { 50`=[l`V  
Cond cd; zI7iZ"2a  
Actor act; Um~DA  
public : )z\ 73|w  
template < typename T > 1j_ 6Sw(  
  struct result_1 w~AW( VX  
  { pgw_F  
  typedef int result_type; e;8nujdG"  
} ; (jI_Dk;  
{Gvv^.H7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} IkP; i_|  
GMKY1{   
template < typename T > dbG902dR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G2 0   
  { ]?*'[  
  do wh2Ljskda8  
    { b"JX6efnN  
  act(t); "'3QKeM1  
  } ' e:rL.  
  while (cd(t)); $!goM~pZ  
  return   0 ; ,a34=,  
} "1wjh=@z  
} ; .b|!FWHNS  
fR&x5Ika0  
X1XmaO% A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ">FuCvQ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 qFE(H1hy  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 F\2<q$Zn+  
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。 jZgCDA8Mr!  
下面就是产生这个functor的类: h f{RI4Jc  
X?aj0# Q  
&HBC9Bx/(  
template < typename Actor > XK{KFB-  
class do_while_actor -uei nd]  
  { P,<pG[^K  
Actor act; * "d['V3  
public : ~.$ca.Gf  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0bfJD'^9RP  
EkpM'j=  
template < typename Cond > E$C0\O!7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m%%\k \  
} ; G%MdZg&i  
Z8I0v$LjR  
=rN_8&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9Pql\]9"o  
最后,是那个do_ 6KE?@3;Om  
|.?$:D&6  
R*O<(  
class do_while_invoker PUEEfq!%  
  { L2IY$+=M  
public : p5Wz.n.<'  
template < typename Actor > b *Ca*!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |xFSGrC  
  { (R]b'3,E$  
  return do_while_actor < Actor > (act); n{"e8vQx  
} u>*d^[zS  
} do_; %9OVw #P  
Ay|K>8z   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]$)U~)T iW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =gAn;~  
最后来说说怎么处理break和continue &hnKBr(Lw  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 mvu$  
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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