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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda NQvI=R-g  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )ac!@slb^7  
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, _w'_l>I  
!*?9n ^PaF  
@tJic|)x  
vF[ 4kDHk  
  class filler 8f65;lyN  
  { OF-VVIS  
public : {:Kr't<XzF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} MY}K.^ 4^  
} ; B`jq"[w]-  
1i)3!fH0:  
Jz P0D'  
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: Cbm^: _LR  
aEVy20wd  
} .<(L  
Ji6.-[:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Zp9kxm'  
>6)|># Wi  
lJT"aXt'M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  }Fox  
f"zmNG'  
,g,Hb\_R)  
cRWB`&  
二. 战前分析 lWT`y  
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。 <vD(,||  
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 n.C5w8f  
H/={RuU  
sNP ;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ( 5uSqw&U  
  /* --------------------------------------------- */ (Fq:G) $  
vector < int *> vp( 10 ); 9b@yDq3hQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tE-g]y3  
/* --------------------------------------------- */ M* {5> !\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Z/|=@gpw  
/* --------------------------------------------- */ :3b02}b7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q( e  
  /* --------------------------------------------- */ 8.+ yZTg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :fq4oHA#  
/* --------------------------------------------- */ Ps[#z@5{x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %&q}5Y4!  
 nb6Y/`G  
KeXt"U  
n1:q:qMR1  
看了之后,我们可以思考一些问题: _aJKt3GQ  
1._1, _2是什么? ~l*<LXp8  
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。 x($Djx  
2._1 = 1是在做什么? uU^iY$w  
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。 Xil;`8h  
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。 Wcm8,?*  
i$<")q  
LIQ].VxIs  
三. 动工 s{j A!T}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;-;lM6zP  
gU NWM^n  
(oG.A  
j-DWz>x  
template < typename T > t V>qV\>  
class assignment N]6t)Zv  
  { e0otr_)3F  
T value; %~P T7"4  
public : %H,s~IU  
assignment( const T & v) : value(v) {} D{[{&1\)r  
template < typename T2 > siT`O z|,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G#^0Bh&  
} ; kRBO]  
=;b3i1'U  
qd#7A ksm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,VSO;:Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c"pOi&  
Mw)6,O`  
9cU9'r# h  
x{tlC}t  
  class holder dM P'Vnfj  
  { GG +T-  
public : n${k^e-=  
template < typename T > r\Yh'cRW{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  KLE)+|  
  { c %Cbq0+2  
  return assignment < T > (t); X J)Y-7c  
} AS re@pW  
} ; kfT*G +l]  
s(J>yd=  
FF! PmfF'  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ela^L_NhF  
mtn^+*  
  static holder _1; U V*Ruy-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7 ]ysvSM  
KB(W'M_D\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :Jv5Flxl  
而不用手动写一个函数对象。 /> /e  
wJCw6&D,/  
nJ xO.wWE  
]dI^ S  
四. 问题分析 fb>$p_s]  
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。 '%XYJr:H[  
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=Cy@SSa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 isQOt * i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 lG%697P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +A)> zx  
V[KN,o{6  
五. 问题1:一致性 pt,L  
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?| a !%,2|U  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }(|gC,  
LdN[N^n[H  
struct holder k0K$OX*:e  
  { DL1nD5  
  // !4'Fz[RK  
  template < typename T > v^8sL` F  
T &   operator ()( const T & r) const UeLO`Ug0;  
  { QuPz'Ut#  
  return (T & )r; /lu|FWbEw  
} %Uz\P|6PO  
} ; b/]4#?g  
f:<BUqa  
这样的话assignment也必须相应改动: 'wG1un;t  
wlaPE8Gc  
template < typename Left, typename Right > "QxULiw  
class assignment r]Wt!oHm5  
  { n$r`s`}  
Left l; #S'uqP!  
Right r; Br 7q.  
public : d(d<@cB9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /bB4ec8!  
template < typename T2 > KvPCb%!ZP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } orH6R8P]  
} ; >(S)aug$1  
D5snaGss9a  
同时,holder的operator=也需要改动: '5De1K.\`  
Kw" y#Ys]  
template < typename T > #X?[")R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const jYRSV7d  
  { nW7: ]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C8> i{XOO,  
} j9h fW'  
k'#3fz\  
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。 #]tDxZ] 6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WcNQF!f  
4^l9d  
return l(rhs) = r; Pd"c*n&9  
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。 UNa "\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ":M]3.  
vf{$2 rC  
template < typename Tp > 8T T#b?d  
class constant_t O8A1200  
  { aH'fAX0bF  
  const Tp t; otR7E+*3  
public : L,y q=%h|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `y.4FA4"8  
template < typename T > }%/mPbd#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]$r]GVeN}H  
  { yVmp,""a  
  return t; j;]I -M[  
} s_IFl5D]  
} ;  t8EI"|  
DX>LB$dy?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S W%>8  
下面就可以修改holder的operator=了 bXF8V  
c-XO}\?  
template < typename T > >jhcSvM6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E4892B:`  
  { ?96r7C|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -(:T&rfTp  
} z@~H{glo  
_.; PLq~0  
同时也要修改assignment的operator() `+n#CWZ"Y  
Ne Y*l  
template < typename T2 > 2[+.* Ef  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } XKky-LeJ  
现在代码看起来就很一致了。 [#uhMn^  
,5;M(ft#  
六. 问题2:链式操作 6LCtWX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p7Wt(A  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 }vZf&ib-   
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 n!/0yR2S  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !?JZ^/u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ) Su>8f[?e  
)y*&&q   
template < typename T > ZL<X* l2  
struct result_1 ?m]vk|>  
  { g:Qq%'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ) ~=pt&+  
} ; B1 }-   
/'jX_ V_$|  
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: 'fU#v`i  
k37?NoT  
template < typename T > ;O`f+rG~  
struct   ref _`? cBu`  
  { 3oLF^^^g  
typedef T & reference; iRsB|7v[,  
} ; -z`FKej   
template < typename T > jSE)&K4nI  
struct   ref < T &> $lT8M-yK\  
  { 2.%)OC!q&5  
typedef T & reference; tJ;qZyy(  
} ; zni9  
pV ^+X}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \KhcNr?ja=  
zBy} >Jx  
template < typename T > .yy*[56X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const HC$%"peN1b  
  { Wf3BmkZzz  
  return l(t) = r(t); GbQi3%  
} #9|&;C5',!  
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。 d9S/_iCI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ny13+Q`^  
s oY\6mHio  
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 )]C]KB  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bfz7t!A)A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p\ =T#lb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S~aWun  
最后的布局是: h<%$?h+}  
                Add o @L0ET  
              /   \ #8et91qw  
            Divide   5 y`n?f|nf  
            /   \ $}W T"K  
          _1     3 oI ick  
似乎一切都解决了?不。 >S:(BJMo  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 5]dlD #  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 \"ahs7ABT  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: N0w?c 5>  
O+o)z6(  
template < typename Right > F M6{%}4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )&O2l  
Right & rt) const aDRcVA$*  
  { x[{\Aw>$.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V_~lME  
} Jd7chIK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M99ku'  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 j ^j"w(a  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ly` A,dh  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 {V>F69IU  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 _" 9 q(1  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Ps@']]4>W  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: c0Ih$z  
$}su 'EIo  
template < class Action > htbE Q NW  
class picker : public Action Cik1~5iF  
  { pSlc (M>  
public : ExtC\(X;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >)M1X?HI5  
  // all the operator overloaded 8B*(P>  
} ; Kb+SssF  
i+O7,"(@  
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。 *S*49Hq7c  
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: -/?)0E  
rNV3-#kU  
template < typename Right > kfnh1|D=aY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;'{7wr|9  
  { qvc< _k^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k( 0;>)<i  
} H14Q-2U1xa  
&7\}S qp  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wIi(\]Q  
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。 Dazm8_x  
s\ C ,5  
template < typename T >   struct picker_maker NC~?4F[  
  { =i  vlS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B<EqzP*#  
} ;  ]+Whv%M  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~!Sd|e:4  
  { 2*75*EQCH  
typedef picker < T > result; *>W<n1r@]  
} ; 7T[$BrO\  
nPvys~D  
下面总的结构就有了: :7LA/j  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 m?Y-1!E0  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ~RVlc;W  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 < +*  
至此链式操作完美实现。 =,zB|sjn  
Ct-eD-X{  
cVx SO`jZw  
七. 问题3 fCUx93,>z  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 15jQ87)  
S'HA]  
template < typename T1, typename T2 > 4k^P1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [w<_Wj  
  { %"r9;^bj&<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -sA&1n"W&5  
} L~PiDQr?r  
{g nl6+j  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: QP\:wi  
q`p0ul,n  
template < typename T1, typename T2 > )] q Qgc&  
struct result_2 @@*x/"GJG  
  { `WH$rx!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Zo2+{a  
} ; X[.%[G|oj}  
E pF9&)  
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? 7NRa&W2  
这个差事就留给了holder自己。 MuWZf2C  
    1f+A_k/@  
r4P%.YO+X  
template < int Order > NB<8M!X/  
class holder; ?<4pYEP  
template <> b * \ oQ  
class holder < 1 > U<&=pv  
  { ]a/dvj}  
public : 5xr>B7MRM?  
template < typename T > hkl0N%[  
  struct result_1 rrfJs  
  { TY% c`Q5  
  typedef T & result; g8E5"jpXx3  
} ; a^LckHPI>  
template < typename T1, typename T2 > ZB1%Kn#zo4  
  struct result_2 (5] [L<L  
  { IN3-ZNx  
  typedef T1 & result; }^$#vJ(a7K  
} ; ffk >IOH  
template < typename T > Sydl[c pH$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W3[>IH"+  
  { {f/]K GGk  
  return (T & )r; vmNo~clt\  
} %Y0lMNP  
template < typename T1, typename T2 > 7Ku&Q<mi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1v:Ql\^cT  
  { 4I&(>9 @z<  
  return (T1 & )r1; 6t7FklM%  
} j.6!T'$|  
} ; c[2ikI,n[  
sHPAr}14  
template <> GmNCw5F  
class holder < 2 > e~gNGr]L/  
  { ^`#7(S)a/  
public : Y.I~.66s  
template < typename T > rr,A Vw  
  struct result_1 ;B |  
  { X,+a 6F  
  typedef T & result; $hCS-9%&  
} ; 3c#^@Bj(-e  
template < typename T1, typename T2 > *PlKl_nP6  
  struct result_2 &;?+ ^L>  
  { XSof{:V  
  typedef T2 & result; 82 |^o  
} ; +pSo(e(  
template < typename T > 4_>;|2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fcp_<2KH  
  { 6@lZVM)E  
  return (T & )r; i{N?Y0YQs0  
} P%&|?e~D^  
template < typename T1, typename T2 > c/.s`hz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E3p$^['vx  
  { [bKc5qp  
  return (T2 & )r2; bHm/ZZx  
} RLex#j  
} ; 13 L&f\b  
-wH0g^Ed  
R#Yj%$E1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 E4\HI+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lGK7XAx,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  7Oe$Ou  
z7BFkZ6+  
return l(i, j) = r(i, j); |1H9,:*%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a5m[ N'kah  
#]^C(qmb:  
  return ( int & )i; r2tE!gMC  
  return ( int & )j; d^54mfgI  
最后执行i = j; D&K9!z"]  
可见,参数被正确的选择了。 nF]E":  
(qR;6l  
;2`t0#J$]  
I m-M2n  
V/DMkO#a  
八. 中期总结 $s ,g&7*-  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: si~zg\uY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4W2.K0Ca  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <#"_Qgdix  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (gE<`b  
6b2h\+AP  
!S7?:MJ?p\  
Z$c&Y>@)  
/g%RIzgW  
_7u&.l<;  
九. 简化 /Dc54U n  
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。 `=V1w4J  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R)N^j'R~=  
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: +-TEB  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3NZK$d=4  
  +-*/&|^等 %*<Wf4P"  
2. 返回引用。 CU c,  
  =,各种复合赋值等 RWu< dY#ym  
3. 返回固定类型。 $L|+Z>x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .L^j:2(L  
4. 原样返回。 s!D?%  
  operator, xh<{lZ)KJ  
5. 返回解引用的类型。 3HR)H-@6@7  
  operator*(单目) 1x/R  
6. 返回地址。 8kd):gZKZ  
  operator&(单目) HnFH|H<Uf  
7. 下表访问返回类型。 QA~F  
  operator[] L{;Q6_m  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z s| *+[  
  operator<<和operator>> (I;81h`1G  
0S+$l  
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。 xrY >Or  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: FncP,F$8   
Xg USJ*  
template < typename Left > J^DyhCs  
struct value_return ? YIe<  
  { ['>r tV  
template < typename T > \%}]wf}  
  struct result_1 (}T},ygQ  
  { MYxuQ|w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8eh3K8tL#  
} ; zcOm"-E-  
DBu8}2R  
template < typename T1, typename T2 > i(e=  
  struct result_2 =SW<Vhtb  
  { %@aC5^Ovy+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Wy1.nn[  
} ; Kn?h  
} ;  N`X|z  
|_s,]:  
k $ SMQ6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v3n T@r a'  
 cFjD*r-  
下面我们来剥离functor中的operator() zw5Ol%JF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A'u]z\&%c  
-m=!SQ >9  
return l(t) op r(t) aAd1[?&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) DtS7)/<T  
return op l(t) I+^iOa  
return op l(t1, t2) 3T 0'zJ2f  
return l(t) op =kOo(  
return l(t1, t2) op <?;KF2A({  
return l(t)[r(t)] 0Nk!.gY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #4nBov3d  
tk 5 p@l  
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: .k up[d(  
单目: return f(l(t), r(t)); Y)GU{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y@Ry oJ  
双目: return f(l(t)); J*%IvRg  
return f(l(t1, t2)); UH(w, R`  
下面就是f的实现,以operator/为例 x>4p6H{]0'  
D~Q -:G$x  
struct meta_divide j@UE#I|h  
  { Hy'EbQ  
template < typename T1, typename T2 > w:1UwgcPC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) JnQ@uZb`  
  { ,a2=OV  
  return t1 / t2; "N,@J-]/k  
} Gt,VSpb~s  
} ; }KftV nD?  
BoARM{m  
这个工作可以让宏来做: zqXDD; w3  
r#}o +3*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  = ~*Vfx  
template < typename T1, typename T2 > \ u<Ch]m+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &I{5f-o*  
以后可以直接用 6pQo_l}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .%0a  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 olHmRJ  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) c|iTRco  
11A$#\,  
Z% `$id  
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 @6;ZP1  
0uGTc[^^M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cp`ZeLz2^  
class unary_op : public Rettype BuitM|k'  
  { y<BG-  
    Left l; Xoq -  
public : Smh=Q4,W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $p }q,f.  
E;k$ICOXA  
template < typename T > %w!x \UV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EyV5FWb58  
      { (2RuQgO  
      return FuncType::execute(l(t)); g\49[U}[~F  
    } Cs vwc%  
+}mj;3i  
    template < typename T1, typename T2 > 8&1xb@Nc7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9zLeyw\  
      { gEgd/Le  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |*8X80<  
    } y"_rDj`  
} ; G}]'}FUp  
TTo?BVBK  
9`&sZ|"3  
同样还可以申明一个binary_op "SC]G22  
7PO]\X^(zE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <c,iu{:  
class binary_op : public Rettype jS#YqVuN  
  { bc& 5*?  
    Left l; W:8{}Iu<  
Right r; M~9IL\J^G  
public : ?'tFTh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zP$"6~.  
NR^3 1&}It  
template < typename T > F*4G@)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zRR^v&.9K  
      { ki ?V eFp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =,s5>2  
    } 1l.HQ IS  
-(#`JT8  
    template < typename T1, typename T2 > 4Le{|B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qzu(4*Gk6  
      { |k: FNu]C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jg.^h1>x  
    } [XP\WG>s  
} ; #A< |qd  
!H9zd\wc  
LZJFp@  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 lvR>%I0`*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Kj-zEl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |Fx~M,Pzg  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 FaaxfcIfkw  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5E${  
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。。。 %^u e  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 a,xy3 8T<  
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) aMxM3"  
下面是修改过的unary_op ABq#I'H#@2  
@[TSJi  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e "Tr0k  
class unary_op :v E\r#hJ"  
  { _6aI>b#yL  
Left l; >ATccv  
  fV!~SX6S  
public : :;&3"-  
tR?)C=4,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K[q-[q#yc  
tYhNr  
template < typename T > Z3dI B`@  
  struct result_1 "Q[?W( SA  
  { h9&0"LHr  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 87R$Y> V  
} ; {w v{"*Q9Q  
i~{0>"9  
template < typename T1, typename T2 > 85:mh\@-G  
  struct result_2 suN}6C I  
  { uLt31G()  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -]:1zU  
} ; r <2&_$|  
]OC?g2&6  
template < typename T1, typename T2 > O7f"8|=HX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \"+}-!wr  
  { 07vzVsQ}p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); W: 3fLXk+  
}  &/)To  
o4YF,c+>q  
template < typename T > /Em6+DN>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )kE1g&  
  { 3nx*M=  
  return OpClass::execute(lt(t)); 58PL@H~@0  
} 0BP=SCi  
Co:Rg@i(F  
} ; r <$"T  
;4*mUD6  
W"D>>]$|u  
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 &M #}?@!C  
好啦,现在才真正完美了。 oLt%i:,A  
现在在picker里面就可以这么添加了: $A)[s$  
t<SCrLbz  
template < typename Right > ,d8*7my  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Y>CZ  
  { /)V8X#,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #D%l;Ae  
} JiX-t\V~  
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。 odTIz{9qG  
YS>VQl  
E>YE3-]  
rKr\Qy+q  
uh3<%9#\k  
十. bind a=*JyZ.2  
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。 X7)B)r}AG  
先来分析一下一段例子 ['aiNhlbt  
@.h;k4TD  
PLK;y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} GO6uQ};  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 D|/ 4),v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (5)DQ 1LaF  
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。 9@YhAj  
我们来写个简单的。 xepp."O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  SB^xq  
对于函数对象类的版本: +QEiY~i  
YvFt*t  
template < typename Func > 69zMWuY  
struct functor_trait w[/m:R?eX  
  { DhiIKd9W  
typedef typename Func::result_type result_type; P?<G:]W  
} ; :\|<7n   
对于无参数函数的版本: Q&&oP:4~X*  
{BD G;e  
template < typename Ret > x,QXOh\a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sE\Cv2Gx  
  { Tuy5h 5  
typedef Ret result_type; l'Uj"9r,  
} ; {\n?IGP?wd  
对于单参数函数的版本: uiaZ@  
g 4lk  
template < typename Ret, typename V1 > OsgjSJrf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w!52DBOe+  
  { evz@c)8  
typedef Ret result_type; mfr7w+DK  
} ; +.66Ky`|[  
对于双参数函数的版本: Url8&.pw  
e0`5PVJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;~n^/D2.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2:;;  
  { e^orqw/I  
typedef Ret result_type; c{})Z=  
} ; +sx$%N  
等等。。。 /vw$3,*z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e9rgJJ  
}k_'a^;C1  
template < typename Func > !5>PZ{J  
struct func_return %G'P!xQhy  
  { ?l^NKbw  
template < typename T > 8]xYE19=  
  struct result_1 S.*LsrSV  
  { _''9-t;n,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nYy+5u]FG  
} ; 8l >Xbz  
0uJ??4N9  
template < typename T1, typename T2 > :} DTK  
  struct result_2 4 Xe8j55  
  { iB5'mb*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %ZGG6Xgw  
} ; C\}M_MD  
} ; f^G-ba  
Er<!8;{?  
oVIc^yk5a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [s~6,wz  
x+,:k=JMT  
template < typename Func, typename aPicker > 5a2+6N  
class binder_1 NwNjB w%v  
  { FR6 PY  
Func fn; @J<RFgw#  
aPicker pk; &L r~x#Wx  
public : b$>1_wTL  
Lm'+z97  
template < typename T > > QG@P  
  struct result_1 %(:{TR  
  { .T#}3C/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ) RNB;K~s9  
} ; n {..Q,z  
=JN{j2xY  
template < typename T1, typename T2 > UZJ#/x5F  
  struct result_2 wnHfjF  
  { aA'of>'ib|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D|IS@gWa  
} ; '8;'V%[+  
Pdk#"H-j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q5\iQ2f{WV  
o~26<Lk  
template < typename T > c uHF^l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^#4Ah[:XA  
  { Oe lf^&m  
  return fn(pk(t)); <yw56{w,  
} XCyrr 2^  
template < typename T1, typename T2 > E_Fm5zb?X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K7wU tg  
  { h8icF}m  
  return fn(pk(t1, t2)); [R<>3}50Y  
} L$v<t/W  
} ; OuyO_DSI  
k\\e`=  
'ji|'x T  
一目了然不是么? 3(_:"?xA  
最后实现bind :jFZz%   
$ J!PSF8PL  
ogJ *  
template < typename Func, typename aPicker > .H Pa\b\L>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Zm6|aHx8v  
  { o^b5E=?>C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !1Nh`FN  
} m+xub*/  
%uvA3N>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 XHh*6Yt_ (  
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。 ^7YZ>^  
(W?t'J^#  
十一. phoenix g1@rY0O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9*VL|  
/q) H0b  
for_each(v.begin(), v.end(), ZP ]Ok  
( #szIYyk  
do_ oj@=Cq':-  
[ uzIM?.H  
  cout << _1 <<   " , " Tt4Q|"CJA  
] $3*y)Ny^  
.while_( -- _1), :"cKxd  
cout << var( " \n " ) z=Xh  
) k+~2 vmS  
); o $'K}U  
K9 +\Z  
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 J  
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 _}.WRFIJ@L  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 p5l|qs  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C$4{'J-ZH  
H'Jz:6   
3Pvz57z{  
template < typename Cond, typename Actor > 4K*st8+bl-  
class do_while ~RV"_8`V9  
  { &a)d,4e<M  
Cond cd; +'_ peT.8  
Actor act; ,\N4tG1\  
public : TSVlZy~Xo  
template < typename T > .@$ A~/ YU  
  struct result_1 e$E>6Ngsr  
  { 35L\  
  typedef int result_type; 9+ |W;  
} ; 1\nzfxx  
W j`f^^\HJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N?O^"  
$:&b5=i  
template < typename T > PbFbi hg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wCu!dxT|,  
  { /T+%q#4  
  do [~c_Aa+6N  
    { k{U[ U1j  
  act(t); )Br#R:#  
  } |(CgX6 l3  
  while (cd(t)); >=;hnLu  
  return   0 ; 7spZe"  
} 6C\WX(@4  
} ; ,aIkiT  
w| ahb  
!M(SEIc4A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ! Y&]Y G  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ct<XKqbI  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 m#4h5_N  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2*a9mi  
下面就是产生这个functor的类: ./^8L(  
/IF?|71,m  
G ]uz$V6!  
template < typename Actor > uc}F|O   
class do_while_actor ,<Wt8'e  
  { :jC$$oC].  
Actor act; R<ORw]  
public : $wDSED -  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gtT&97tT<  
W8r"dK  
template < typename Cond > T(Bcp^N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a <Iikx  
} ; L-9;"]d~|  
U@D\+T0  
Spin]V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C ](djkA$  
最后,是那个do_ 2cSc 8  
B I=57  
!;P[Y"h@r  
class do_while_invoker 0d1!Q!PH3  
  { S!b?pl  
public : o{QV'dgu  
template < typename Actor > >[:qJ|i%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :qzh kKu  
  { 9c[bhGD?  
  return do_while_actor < Actor > (act); %oWG"u  
} *{5/" H5  
} do_; |WSpWsr,  
RCoDdtMo  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? At !:d3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,H8M.hbsQ  
最后来说说怎么处理break和continue b80&${v  
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。 |o*qZ}6  
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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