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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t'1g+g  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,.Lwtp,n  
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, ;.'?(iEB  
AXF 1{  
G9|2 KUG  
'i',M+0>jC  
  class filler S /"G=^~  
  { 7r&lW<:>  
public : {xx}xib3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "}MP{/  
} ; {]2^b)  
eAmI~oku  
Om^(CAp  
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: `WIZY33V  
, # =TputM  
9#TD1B/  
@R%* ;)*F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~7 `,}) d  
G9NI`]k  
n]df)a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 yts@cd`$  
R2v9gz;W  
>TMd1? ,  
}4N'as/ZO  
二. 战前分析 8OKG@hc  
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。 "4\k1H"_  
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 ^D<CoxG  
L&c & <+0T  
:.4O Hp1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KCO.8=y3  
  /* --------------------------------------------- */ D(l,Z  
vector < int *> vp( 10 ); `6)(Fk--"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )X-'Q-  
/* --------------------------------------------- */ +j{(NwsX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TG[u3 Y4  
/* --------------------------------------------- */ -'Ay(h   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qCg<g  
  /* --------------------------------------------- */ u$ yXuFj/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Vbt!, 2_)  
/* --------------------------------------------- */ f";pfu_FZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [I=|"Ic~  
H1f='k]SZ  
,VS(4  
)7 q"l3e"u  
看了之后,我们可以思考一些问题: bn )1G$0|  
1._1, _2是什么? k:I,$"y4  
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。 XVkw/ l  
2._1 = 1是在做什么? +}O -WX?  
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。 #B<EMGH  
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。 }[Z'Sg]s  
{;DAKWm@T  
gu3iaM$W  
三. 动工 9v_s_QkL2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ||JUP}eP  
4XNheP;b  
x(._?5  
w+/`l*  
template < typename T > KJRAW]?{  
class assignment & ?xR  
  { Gsv<Rjj:  
T value; qmFG  
public : T[ZmD{6l  
assignment( const T & v) : value(v) {} \?; `_E`j  
template < typename T2 > ep=r7Mft  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :~ pGHl  
} ; 3("C'(W  
KEtV  
Sp492W+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r5DR F4,7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gYD1A\  
\rF S^#  
]:OrGD"  
B~w$j/sWU  
  class holder ID43s9  
  { is4}s,]$6  
public : pASX-rb  
template < typename T > 9a=Ll]=\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &cL1 EQ(  
  { z~#;[bER  
  return assignment < T > (t); \P*_zd@%  
} l)9IgJ|<b  
} ; bZNqv-5 4h  
B W<Dmn  
+b(};(wL  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: i'm<{ v  
Z+&V  >  
  static holder _1; 8cG?p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #B;P4n3  
,B[j{sE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tw_o?9  
而不用手动写一个函数对象。 /?eVWCR  
iM@$uD$_Q2  
q#tUDxf(|  
)O]6dd  
四. 问题分析 '{"Rjv7  
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。 QselW]  
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。 j|t=%*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3[ xdls  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rP:g`?*V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e0TYHr)X>3  
} :0_%=)N<  
五. 问题1:一致性 U05;qKgkDF  
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?| OP`f[lCiL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 hx9{?3#  
Ca|egQv  
struct holder E+aePoU  
  { ?H=q!i  
  // L}`/v]E"eU  
  template < typename T > Am<5J,<uy  
T &   operator ()( const T & r) const jVQy{8{G  
  { U?UU] >Q  
  return (T & )r; (9Zvr4.f7  
} YNr"]SA@;  
} ; xqt?z n  
G&ck98  
这样的话assignment也必须相应改动: /'sv7hg+  
$ln8Cpbca  
template < typename Left, typename Right > JT?u[p Q^  
class assignment d=D-s  
  { gQ_<;'m)2  
Left l; )2&3D"V  
Right r; tm+*ik=x|  
public : hzo> :U  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G?s9c0f  
template < typename T2 > 4>d4g\Z0L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $G".PWc  
} ; Q;]JVT1  
Vu3DP+u|i  
同时,holder的operator=也需要改动: UzxL" `^7  
YzESV Th  
template < typename T > GbSCk}>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P8eCaZg?(3  
  { }bb,Iib  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gXxi; g  
} J$#T_4 )  
24 [KGp  
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。 \ %Mcvb.?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8!E.3'jb  
|V a:*3u  
return l(rhs) = r; 'Aq^z%|  
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。 @G4Z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ], lLD UZ\  
Tn&_ >R  
template < typename Tp > #`VAw ) eV  
class constant_t MTu\T  
  { 2:38CdkYp  
  const Tp t; '(.5!7?Qc  
public : ^Hx}.?1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} e9{ii2M  
template < typename T > 0V:H/qu8>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |'h (S|  
  { L/i'6(="  
  return t; t#^Cem<  
} 1SExl U  
} ; tu\XuDk y  
#_DpiiS,.Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ZC?~RXL(  
下面就可以修改holder的operator=了 v \:AOY'  
\n{# r`T  
template < typename T > &<t%u[3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0>28o.  
  { ;/Hr ZhOE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $gl|^c\  
} zG9FO/@av  
H8eEBMGo  
同时也要修改assignment的operator() %g9y m@s  
74([~Qs _M  
template < typename T2 > |5^ iqW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } C~&E7w  
现在代码看起来就很一致了。 //&3{B  
c8&3IzZ  
六. 问题2:链式操作 ?MH=8Cl1w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `i`P}W!F  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 w|f+OlPXq  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 SY,ns*>1F  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 bJ:5pBJ3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =Zj 7dn;EN  
Ti? "Hr<W  
template < typename T > m6i ,xn  
struct result_1 Qsbyy>o)  
  { hkPMu@BI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hi(b\ ABx  
} ; 5iw\F!op:  
ntIR#fB  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: /dCsZA  
~cm4e>o  
template < typename T > F$UL.`X _/  
struct   ref nvR%Ub x  
  { WO>,=^zPJ  
typedef T & reference; x// uF  
} ; W> TG?hH  
template < typename T > e)}E&D;${  
struct   ref < T &> Fg`<uW]TFZ  
  { p*<Jg l  
typedef T & reference; /we]i1-9  
} ; \|>% /P  
lat5n&RP Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dk7x<$h-h0  
/`m* PgJ  
template < typename T > ;Rv WF )  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q&I #  
  { Uh0g !zzp  
  return l(t) = r(t); fq>{5ODO  
} wqG#jC!5  
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。 &k'<xW?x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,u}wW*?,sT  
+ E{[j  
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 B 2NIV7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^li3*#eT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (PPC?6s  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 a<-aE4wdm  
最后的布局是: _n:RA)4*  
                Add {J"]tx9 ]  
              /   \ kI"9T`owR  
            Divide   5 3FvVM0l"  
            /   \ Fx!D:.)/G  
          _1     3 MsIR~  
似乎一切都解决了?不。 E{)X ;kN=  
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。 4rDV CXE  
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。 "EpH02{i  
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: ,x\qYz+7|  
%vO(.A+  
template < typename Right > `\@n&y[`7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :?UcD_F  
Right & rt) const qb;b.P?~D$  
  { @tSB^&jUWu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |cd "cx+  
} W$X/8K bn  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Fug4u?-n  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 X0L \Ewm  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 o_}?aI~H  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 H`M|B<.  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 zsuqRM "  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? .$s']' =  
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,&711Y  
[.&JQ  
template < class Action > r], %:imGr  
class picker : public Action g(zeOS]q}  
  { yf*'=q  
public : ^W sgAyCB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} </'n={+q  
  // all the operator overloaded 0xZ^ f}@L  
} ; ^P{y^@XI  
I:t ?#)wl  
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。 ^/2HH  
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: gdCit-3  
H*G(`Zl}  
template < typename Right > }bRn&)e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I Tl>HlS  
  { p9jC-&:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5`3 x(=b  
} r?u4[ Oe#  
;i.MDW^N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > tQG'f*4  
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。 GH':Yk  
5=*i!c _m  
template < typename T >   struct picker_maker <#8}![3Q  
  { <}RD]Sc$1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; HY_>sD  
} ; CF3x\6.q}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > R<f F ^^  
  { dfAw\7v/  
typedef picker < T > result; l1kHFeq  
} ; v6G1y[Wl  
W;8A{3q%N0  
下面总的结构就有了: 8 a)4>B  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 9_==C"F  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 1?w=v|b:P)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 XzIC~}  
至此链式操作完美实现。 i`52tH y_  
MtwlZg`c3  
:@5{*o  
七. 问题3 _1RvK? ;.{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 E5A"sB   
3f$n8>mq  
template < typename T1, typename T2 > s#<fj#S  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t{B@k[|  
  { Z^Um\f   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z796;qk  
} u[KxI9Q  
s[a\m,  
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: G0m$bi=z  
4S*ifl  
template < typename T1, typename T2 > v6DjNyg<x  
struct result_2 >l8?B L  
  {  RSj8T<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /tG as  
} ; S@!_{da  
s]e `q4ip  
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? 8 pf]M&  
这个差事就留给了holder自己。 gFuK/]gzI  
    &x B^  
g?|Z/eVJ  
template < int Order > q|%+?j(  
class holder; J<H]vs  
template <> TDZ==<C  
class holder < 1 > P c&dU1  
  { ,<!*@xy7v  
public : `%~}p7Zu  
template < typename T > q{}5wM  
  struct result_1 3]'ab-,Vp  
  { 2.</n}g  
  typedef T & result; zOA~<fhT  
} ; 4Th?q{X  
template < typename T1, typename T2 > g$2#TWW5  
  struct result_2 [;aM8N  
  { i `f!)1  
  typedef T1 & result; G6{'|CV  
} ; }D!tB  
template < typename T > .fqy[qrM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L'a+1O1q&i  
  { oCE'@}s.i  
  return (T & )r; h}'Hst  
} Q=%W-  
template < typename T1, typename T2 > Lp"OXJ*es  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9i 9 ,X^=  
  { %'g)MK!e  
  return (T1 & )r1; (!8b$) k  
} l'Za"TL:  
} ; jmgkY)rb R  
)c*xKij  
template <> qT$IV\;_  
class holder < 2 > yogL8V-^4  
  { hC8WRxEGq  
public : 8a@k6OZ  
template < typename T > OY(CB(2N  
  struct result_1 <K&A/Ue  
  { ^HR8.9^[1u  
  typedef T & result; M]k Q{(  
} ; xMQ>,nZ  
template < typename T1, typename T2 > At[Q0'jkc  
  struct result_2 # "c'eG0  
  { rZ+4kf6S   
  typedef T2 & result; e(0 cz6  
} ; x&J\swN9  
template < typename T > KwMt@1Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Fhllqh)  
  { y@$E5sz  
  return (T & )r; ]=ApYg7!  
} P5B,= K>r  
template < typename T1, typename T2 > YCStX)r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GPGP teC  
  { H-&27?s^  
  return (T2 & )r2; T<>B5G~%  
} Qp[ Jw?a  
} ; p),* 4@2<  
E0VAhN3G\  
u59l)8=  
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> >。 {R63n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fnr8{sr.2Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2G-"HOG  
H;_Ce'oU(  
return l(i, j) = r(i, j); ct|0zl~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {*n<A{$[ m  
[G|(E  
  return ( int & )i; B%u[gNZ  
  return ( int & )j; +J{ErsG?6P  
最后执行i = j; _3%:m||,XP  
可见,参数被正确的选择了。 Y)lr+~84f  
><IWF#kUA  
IEm~^D#<=  
`Rq|*:LV  
"XV@O jr E  
八. 中期总结 Q_fgpjEh/t  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 6Hb a@Q1`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z__t8yc3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 PN9vg9'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a%HNz_ro  
b"#S92R+  
s&o9LdL  
I:oEt  
Ebj0 {ZL  
w[l#0ZZ  
九. 简化 rxMo7px@}I  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 =$bF[3D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -le^ 5M7  
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: TlyBpG=p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F~E)w5?\O  
  +-*/&|^等 1Zp/EYWa{  
2. 返回引用。 E <j=5|0t  
  =,各种复合赋值等 6J JA"] `  
3. 返回固定类型。 S}h d,"I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z R=[@Oi  
4. 原样返回。 2uT6M%OC  
  operator, UE5,Ml~X  
5. 返回解引用的类型。 ";&PtLe  
  operator*(单目) _~CJitR3  
6. 返回地址。 z8S]FpM6  
  operator&(单目) Z/:yYSq  
7. 下表访问返回类型。 E Lq1   
  operator[] ;c]O*\/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6W3oIt  
  operator<<和operator>> ]Oo!>iTQi  
:epB:r  
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。 p`7d9MV^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]<YS7.pT  
q Sv!5&u  
template < typename Left > r9bAbE bI  
struct value_return C_ d|2C6  
  { aw lq/  
template < typename T > 52# *{q}  
  struct result_1 ND?"1/s  
  { E]&N'+T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %nq<nfDT  
} ; 2P'Vp7f6 Y  
ZHeue_~x4  
template < typename T1, typename T2 > Uv.Xw}q  
  struct result_2 s/J7z$NEU  
  { $1d{R;b[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tAep_GR  
} ; Cb<7?),vK  
} ; or;VmU8$zb  
3j$, L(  
hmLI9TUe6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Kc^ctAk7;  
a9^})By&  
下面我们来剥离functor中的operator()  Jn|<G  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^9hc`.5N&?  
-*w2<DCn  
return l(t) op r(t) q3/4l%"X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^fd*KM  
return op l(t) Ho/tCU|w  
return op l(t1, t2) O\;Lb[`lb  
return l(t) op 3HP { a  
return l(t1, t2) op _a"| :kX  
return l(t)[r(t)] 6K8v:yYPa  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6?US<<MQ  
Fq+Cr?-  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: xA:;wV  
单目: return f(l(t), r(t)); |p+FIr+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qR2cRepV  
双目: return f(l(t)); (d NF)(wn  
return f(l(t1, t2)); ,mCf{V]#  
下面就是f的实现,以operator/为例 _O87[F1  
`hG`}G|^  
struct meta_divide rs>,p)  
  { g]44|9x(W  
template < typename T1, typename T2 > BDPE.8s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pcscNUp  
  { j+AZ!$E  
  return t1 / t2; =M@)q y  
} <)O#Y76s  
} ; n@bkZ/G  
+J|LfXgB  
这个工作可以让宏来做: SV ~QH&0'  
5M)B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {*CG&-k2D  
template < typename T1, typename T2 > \ BBX/&d8n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; suhnA(T{  
以后可以直接用 U$a)lcJd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;{iTS sb  
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 uW[AnQ1w  
(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。。。) Z9% u,Cb  
Pk5\v0vkg  
:Zq?V`+M  
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 JDnWBEV  
~/SLGyu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d1^5r 31  
class unary_op : public Rettype 0VR,I{<.{  
  { 4Vf-D% h>a  
    Left l; H|?r_Ns  
public : F [-D +Nka  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?_uan  
@c8RlW/A  
template < typename T > AoxORPp'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4TU\SP8sM  
      { "AMwo(Yi  
      return FuncType::execute(l(t)); bfJ<~ss/  
    } Q(1R=4?.Z  
[!KsAsmk  
    template < typename T1, typename T2 > *}(B"FSO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r_'];  
      { !.@:t`w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4^Ks!S>K{8  
    } BUh(pS:  
} ; 1,Pg^Xu  
g;o5m}  
TK> ~)hc}  
同样还可以申明一个binary_op l!j=em@  
7I(QTc)*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <Z]j89wzDZ  
class binary_op : public Rettype E){ODyk  
  { (]fbCH:  
    Left l; MbTmdRf  
Right r; z'>b)wY](  
public : 8193d%Wb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @1pfH\m  
/k\)q  
template < typename T > ee Bw\f0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ix=(f0|  
      { !]7L9TGn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3dtL[aVwY  
    } @WKJ7pt`'N  
!,7)ZW?*8  
    template < typename T1, typename T2 > 11fV|b%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h;cw=G  
      { KUq(&H7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^\VVx:]  
    } ]nxSVKE4p  
} ; '2<N_)43$  
}b<w\9AF  
li')U  
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 {t'SA]|g  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \4OU+$m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) h2+"e# _  
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。 H}usL)0&&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,MLAW  
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。。。 6TQ[2%X'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O6q5qA  
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) vBY?3p,0p  
下面是修改过的unary_op kk CoOTe&  
[-)BI|S:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?%Pi#%P  
class unary_op vhU $GG8  
  { Q?Xqf7y  
Left l; -3y $j+  
  #V[Os!ns  
public : \/m-G:|  
>8`;SEnv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mLHl]xs4  
Ci3 b(KR  
template < typename T > 7$L*nf  
  struct result_1 E|VTbE YG  
  { 8*]dA ft  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; leXdxpc  
} ; 1l}fX}5%I;  
d=HD! e  
template < typename T1, typename T2 > Y1DbBDk  
  struct result_2 =AuxME g  
  { j#VR>0oC]\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]e? L,1-  
} ; ?Bd6<F -G  
9.Sv"=5gz  
template < typename T1, typename T2 > yW}x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `my\59T  
  {  |L  <  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #J$z0%P  
} Gx%f&H~Z^  
ch/DBu  
template < typename T > O3p<7`K<4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -}>H3hr  
  { > mP([]  
  return OpClass::execute(lt(t)); AD'c#CT  
} 6ZC~q=my  
\%#luk@:  
} ; Oh7wyQiV  
Gfle"_4m8  
!@)tkhP  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug drB$q [Ak9  
好啦,现在才真正完美了。 (%]M a  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~ #P` 7G  
cMAY8$  
template < typename Right > =A/$[POr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MnW"ksH  
  { ;'4Kg@/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mGUG  
} cN: ek|r  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 !!v9\R4um  
@Wzr rCpj  
%/K;!'7  
Mbxrj~ue  
}pT>dbZ  
十. bind 4+N9Ylh  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,LDdL  
先来分析一下一段例子 #4^D'r>pJ  
~H626vT37  
)dRB I)P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} KC-@2,c9V  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 arn7<w0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 o{MmW~/o&  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 g+ cH  
我们来写个简单的。 J['?ud}@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ].x`Fq3  
对于函数对象类的版本: q{Gf@  
w `>g^_xsg  
template < typename Func > S\A9r!2  
struct functor_trait JjBlje  
  { =K6{AmG$  
typedef typename Func::result_type result_type; ,@@FAL  
} ; %uy?@e  
对于无参数函数的版本: R lmeZy4.  
f_r4*#&v  
template < typename Ret > 7pZd?-6M^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e>_Il']Mb  
  { ]nx5E_j2  
typedef Ret result_type; DcNwtts  
} ; +2^Mz&I@b  
对于单参数函数的版本: vb]H $@0  
2P VQSwW:  
template < typename Ret, typename V1 > esHcE{GNOS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8G_KbS  
  { W&9X <c*  
typedef Ret result_type; A!_yZ|)$ T  
} ; 20BU;D3  
对于双参数函数的版本: zWq&HBs  
ID$%4jl  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6w $pL(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j:J7  
  { EceD\}  
typedef Ret result_type; A@ 4Oq  
} ; Qr*7bE(a  
等等。。。 +bcJm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^$J.l+<hy  
Ku]<$uo  
template < typename Func > 95BRZ!ts  
struct func_return xayd_RB9  
  { :@sjOY  
template < typename T > TM`6:5ONv  
  struct result_1 w?A6S-z  
  { p!p:LSk"/b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  ~&Y%yN^  
} ; JcI~8;Z@Z~  
Zl=IZ?F   
template < typename T1, typename T2 > 'FmnlC1  
  struct result_2 6kHb*L Je  
  { #s|/5[i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >I *uo.OF  
} ; fTV}IP  
} ; JCZ5q9b  
pq<2:F:Kl  
C4t@;U=x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 oa8xuFu(n  
`:;fc  
template < typename Func, typename aPicker > ]s^Pw>/`  
class binder_1 t,R4q*  
  { Q`[J3-Q*{  
Func fn; Iq: G9M  
aPicker pk; iig@$ i#  
public : kZHIzU  
D=!5l4  
template < typename T > tJZ3P@ L  
  struct result_1 g7<u eF  
  { #(Ezt% ^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {&s.*5  
} ; ?M@ff0  
@N+6qO}  
template < typename T1, typename T2 > -!pg1w06  
  struct result_2 3`DwKv `+  
  { x_BnWFP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J+0T8 ?A  
} ; kU[#. y=%p  
? EXYLG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fs%l j_t  
)w&k&TY4H  
template < typename T > w2o5+G=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ub=Bz1._  
  { j+Q E~L  
  return fn(pk(t)); "2 J2za  
} zT"W(3  
template < typename T1, typename T2 > "gGv>]3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xBK is\b  
  { /&g~*AL  
  return fn(pk(t1, t2)); ]R8JBnA  
} 7q|51rZz  
} ; 8d*W7>rq  
jp P'{mc  
p;YS`*!s  
一目了然不是么? tAH0o\1;  
最后实现bind W>(p4m  
3eJ"7sftW  
.]H1uoci|  
template < typename Func, typename aPicker > 2vx1M6a)L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ! )PV-[2  
  { AWn$od`#s  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I\:(`)"r  
} +JRPd.B"@  
-mAi7[omh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =6LF_=}  
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。 $g!~T!p=  
oBZzMTPe  
十一. phoenix i4^1bd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ':LV"c4 t  
a  C<  
for_each(v.begin(), v.end(), =P\Tk)(`  
( kMY1Xb  
do_ UfAN)SE"  
[ Mg76v<mv<  
  cout << _1 <<   " , " ?wYvBFRn7"  
] K1*]6x,  
.while_( -- _1), h!h<!xaclW  
cout << var( " \n " ) :~{x'`czJ  
) :ZP`Y%dt'  
); ^TCgSi7k`L  
%_%/ym  
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: U CF'%R  
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 z]O,Vqpl?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 QpC,komLJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .cA'6J"Bm\  
; E]^7T  
G tSvb6UNn  
template < typename Cond, typename Actor > >xJh!w<pB  
class do_while w,v~  
  { etkKVr;Kv  
Cond cd; +1Ua`3dWN_  
Actor act; i#W0  
public : 'k(aZ"  
template < typename T > XDcA&cM}p  
  struct result_1 EAi!"NJ  
  { tWN hFQ'  
  typedef int result_type; $wx)/t<  
} ; /WWD;keP5  
:Mq-4U.e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q=(.N>%  
5<?s86GHh'  
template < typename T > |'" 17c&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [$[1|r *Q  
  { :M'V**A(  
  do tV5U z&:b  
    { I? o)X!  
  act(t); (#`1[n+b`x  
  } v?en-,{A  
  while (cd(t)); r^,XpRe&M  
  return   0 ; ,Kw]V %xOb  
} s#*T(pY  
} ; [h^>Iq (Z  
DsZBhjCB  
a= *qsgPGL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e;ej/)no`  
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。 ="*:H)  
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。 i1E~F  
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。 f R?Xq@c  
下面就是产生这个functor的类: N 2\lBi  
8kwe._&)  
Bw;LGEHi|  
template < typename Actor > /:],bNb  
class do_while_actor hwR_<'!  
  { rbw5.NU  
Actor act; #ovmX  
public : ExDv7St1(k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !uwZ%Ux z  
jR[3{ Reo  
template < typename Cond > :s5wFumD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >|S&@<  
} ; (+^z9p7/!  
C%l+<wpXO  
S[zX@3eZV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9< $n'g  
最后,是那个do_ {+V]saYP  
eXdE?j  
Z+G.v=2q<  
class do_while_invoker y$7vJl.uS/  
  { +4Uxq{.K  
public : l9"T"9C{  
template < typename Actor > 8UahoNrSt  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r%^l~PN  
  { g* & |Eq/  
  return do_while_actor < Actor > (act); c'8pTP%[  
} c4'k-\JvT  
} do_; f1_b``M  
jLZ^EM-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c{X:0man  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lPywr TG0  
最后来说说怎么处理break和continue " A}S92  
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。 X5hamkM*m  
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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