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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J NsK   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7o ;}"Y1  
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, Iw48+krm>  
J \G8 g,@  
N7[i443a  
v/(< fI^  
  class filler 0/),ylCj  
  { WJhI6lu  
public : 0chBw~@*s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d*!,McBn  
} ; `s.y!(`q  
W>h[aVTO  
6r^(VT  
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: =b6Q2s,i  
 ;BpuNB  
;Cv x48  
zfv l<"Rv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); uWgY+T  
<oO^ w&G  
i)eub`uMy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }7UE  
"y62Wo6m)  
] $Z aS\m  
P=V~/,>SZ!  
二. 战前分析 )<!y_;$A  
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。 qQ^]z8g6P  
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 <b{ApsRJf  
}yXa1#3  
 O'_D*?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8Kv=Zp,?`  
  /* --------------------------------------------- */ "tm2YUG},s  
vector < int *> vp( 10 ); W4X=.vr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ``0knr <  
/* --------------------------------------------- */ (L q^C=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); # Z8<H  
/* --------------------------------------------- */ @y)fR.!)1$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F2lTDuk>C  
  /* --------------------------------------------- */ :Oy9`vv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v vOG]2z  
/* --------------------------------------------- */ & [4Gv61  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _g 3hXsA  
Un7jzAvQ  
XlR.Y~  
1?Wk qQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;}1*M !  
1._1, _2是什么? # bP1rQ0  
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。 mpN|U(n  
2._1 = 1是在做什么? ;CFI*Wfp  
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。 >P/.X^G0  
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。 O?rVa:\  
P!1y@R>Ln  
jsH7EhF{'  
三. 动工 W}XDzR'<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7H9&\ur9+  
"1WwSh}Z  
S9U`-\L0  
MejM(o_kk  
template < typename T > _6xC4@~h*  
class assignment abx /h#_q  
  { qfx=   
T value; 3)p#}_u{  
public : ^vfp;  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?/5WM%  
template < typename T2 > 3~%9;.I3!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z-ra]  
} ; SW# 5px`  
eM{,B  
K-Y;[+#g1o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 YyjnyG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment sO,,i]a0  
~*ST fyFw  
_e7 Y R+  
aF]4%E  
  class holder +VCG/J  
  { #px74EeI\  
public : ?45bvkCT  
template < typename T >  2tMe#V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0 z.oPV@  
  { sWa`-gc  
  return assignment < T > (t); &,JrhMr\  
} W0R<^5_  
} ; ..)O/g.  
)E;B'^RVR  
K!=Y4"5%  
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: F^fL  
6Q"fRXM   
  static holder _1; >;:235'(M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7A<X!a  
"**Tw'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4"at~K` Q  
而不用手动写一个函数对象。 Py_yIwQqg  
p.~hZ+ x_  
RoS&oGYqR  
*6IytW OX5  
四. 问题分析 Wl\.*^`k  
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。 bbddbRj;  
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。 6QO[!^lY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 leR-oeSO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~ HN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pMndyuoJl  
KxhMPvN'  
五. 问题1:一致性 # 3UrGom  
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?| n W:P"L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 | KY6IGcqV  
sVWOh|O[W  
struct holder QM wrt  
  { 3)cH\gsg9  
  // __LR!F]=i  
  template < typename T > 0wQ'~8  
T &   operator ()( const T & r) const X\sOeb:]  
  { m~c6b{F3Z-  
  return (T & )r; VC~1QPC9  
} 40h  
} ; Fab gJu  
 -]n\|U<  
这样的话assignment也必须相应改动: t}6QU  
^__';! e  
template < typename Left, typename Right > .6C9N{?Tqf  
class assignment %'+}-w  
  { vJI]ZnL{  
Left l; 'vCl@x$  
Right r; = j)5kY`  
public : [/E|n[Bx  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [L(qrAQ2|z  
template < typename T2 > wB'GV1|jL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'rl?'~={p  
} ; e\)r"!?H`  
&;3iHY;  
同时,holder的operator=也需要改动: f(S9>c2  
U-+o6XX  
template < typename T > %/;*Ewwb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +6~ut^YiM.  
  { <Fo~|Nh|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7up~8e$_  
} T:/mk`>  
H^sImIEUT  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 BcXPgM!Xqz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pgUp1goAU  
8f`r!/j  
return l(rhs) = r; emT/5'y  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 \gCh'3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {HO,d{{  
W79Sz}):  
template < typename Tp > FHbyL\Q  
class constant_t t4d^DZDh!  
  { 5FMe&  
  const Tp t; xyzYY}PS  
public : 2p %j@O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \JLea$TM:  
template < typename T > )gVz?-u+D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const GAP,$xAaW  
  { mE"(d*fe'  
  return t; :@@aIFRv  
} ]621Z1  
} ; 4$oDq  
dD351!-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0<FT=tKm  
下面就可以修改holder的operator=了 EQ [K  
x1`4hB  
template < typename T > "W^+NeLc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gT_tR_g  
  { h~pQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Yr)<1.K4,M  
} #J'V,_ wH  
7S/\;DF  
同时也要修改assignment的operator() yz7Fe  
Nr"gj$v  
template < typename T2 > A$3ll|%j  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } W"!{f  
现在代码看起来就很一致了。 Egt !N  
#g#[|c.  
六. 问题2:链式操作 .QW@rV:T  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7}L.(Jp9  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 lJ Jn@A  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 PR3i}y>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 6o.Dgt/f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ntxaFVD  
Nt,:`o |  
template < typename T > IOddu2.(  
struct result_1 0" F\ V  
  { a! 3eZ,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; LGh#  
} ; HDi_|{2^  
SFjRSMi  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: f"-3'kqo  
GJ\bZ"vDo  
template < typename T > /$d #9Uv  
struct   ref Y )68  
  { 4(? Z1S  
typedef T & reference; cTja<*W^xv  
} ; KFBBqP  
template < typename T > *X!+wK-+  
struct   ref < T &> Gvl,M\c9-  
  { Mw`S.M. B  
typedef T & reference; ]tNB^  
} ; LfvNO/:,  
,(B/R8ZF~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: emHaZhh  
 p ~pl|  
template < typename T > e7yn"kd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /Yj; '\3  
  { pS "A{k)i  
  return l(t) = r(t); *SYuq)  
} 4N)45@jk[  
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。 F?Fxm*Wa/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 UNA!vzOb  
 _ 'K6S  
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 Y,m=&U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m~tv{#Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 79uAsI2-Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~zoZ{YqP  
最后的布局是: S;" $02]  
                Add J;k8 a2$_  
              /   \ E J&w6),d  
            Divide   5 r*c x_**  
            /   \ =%S*h)}@  
          _1     3 YRu/KUT$ 7  
似乎一切都解决了?不。 VVe^s|~Z  
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。 RgD:"zeM  
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。 v2ab84 C*  
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: ,Vy_%f  
$\aJ.N6rb  
template < typename Right > To;r#h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yPf,GB"  
Right & rt) const ~X-v@a  
  { |[@v+koq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0?''v>%  
} :cA8[!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Hv*+HUc(:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ;73{n*a$  
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。 `^ )oVs  
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<ati c  
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。 +FC+nE}O  
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? 2UMX%+ "J  
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: 8#|PJc  
 n[7=  
template < class Action > @`nU=kY/  
class picker : public Action 0KN'\KE  
  { BO>[\!=y  
public : v807)JwS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (r-PkfXvIf  
  // all the operator overloaded ;m"R.Q9*  
} ; acI%fYw5p`  
CtHsi8m  
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。 2 U3WH.o  
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: IIAm"=*  
Y+C6+I<3  
template < typename Right > ([NS%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -e.ygiK.`S  
  { >L^ 2Z*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -l <[CI  
} ]eI|_O^u  
ej[Y `N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |iVw7M:  
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。 W3xObt3w\  
Qv@)WJ="-0  
template < typename T >   struct picker_maker i+|/V&#3[  
  { 3JZ9 G79H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; zrV~7$HL  
} ; uXdR-@80*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (X|lK.W y  
  { CMfR&G,)  
typedef picker < T > result; -V52?Hq  
} ; }^PdW3O*m,  
2*Mu"v,  
下面总的结构就有了: e9eBD   
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。 AE4>pzBe  
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。 Y~ Nt9L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @|}=W Q  
至此链式操作完美实现。 Ns-3\~QSi  
GTW5f  
mk +BeK  
七. 问题3 {&h=  
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。 @qB1:==@7  
AA K}t6  
template < typename T1, typename T2 > #+;0=6+SM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I z)~h>-F  
  { $,jynRk7q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l_ycB%2e^  
} [4HOWM>\  
/pz(s+4=  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: yV5AVM o  
L)_L#]Yy  
template < typename T1, typename T2 > BoXGoFn  
struct result_2 Jek)`D  
  { ^qPS&G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ok_)C+o  
} ; #zKF/H|_R  
\E,Fe:/g  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? yQ+C}8r5  
这个差事就留给了holder自己。 {pEbi)CF,}  
    U=ie| 3  
nNcmL/(  
template < int Order > / Hexv#3  
class holder; zbP#y~[  
template <> /N`E4bKBR  
class holder < 1 > lISu[{b?  
  { sme!!+Rd  
public : m>-(c=3  
template < typename T > :_+Fe,h>|  
  struct result_1 9h'klaE(  
  { fu7J{-<<R  
  typedef T & result; 0V?:5r<  
} ; qjd8Q  
template < typename T1, typename T2 > t 5  
  struct result_2 #'Lt_Yf!  
  { X" ;ly0Mb  
  typedef T1 & result; 44_CT?t<  
} ; wvNddu>@  
template < typename T > ceGo:Aa<)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  JS!  
  { +vCW${U  
  return (T & )r; [&p^h  
} %-~T;_.  
template < typename T1, typename T2 > } T1~fa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $,B@yiie  
  { UZqk2D  
  return (T1 & )r1; oS_<;Fj  
} .+hM1OF`x  
} ; ""^.fh  
a |+q:g0M  
template <> kDr0D$iE  
class holder < 2 > b7? 2Pu  
  { [lX3":)  
public : `)s>},8W!  
template < typename T > 7= x]p  
  struct result_1 z'ZGN{L  
  { qddP-uN  
  typedef T & result; 9% AL f 9  
} ; m8njP-CZ  
template < typename T1, typename T2 > W]DZ'  
  struct result_2 IMay`us]:8  
  { '74-rL:i  
  typedef T2 & result; o%\pI%  
} ; ok7yFm1\  
template < typename T > @}@J$ g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I!sB$=n  
  { &GH ,is  
  return (T & )r; ['rqz1DL5  
} b ZEyP W  
template < typename T1, typename T2 > GS4 HYF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ce\ F~8y  
  { \Q<Ur&J]%  
  return (T2 & )r2; 0 SeDBs  
} C) "|sG  
} ; *R^ulp[W  
h_Cac@F0  
-(fvb  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 *k#M;e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pu +"bq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: aPMqJ#fIr  
aD:vNX  
return l(i, j) = r(i, j); KW.QVBuVO#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (C EXPf  
4_w+NI,;  
  return ( int & )i; &18CCp\3)c  
  return ( int & )j; __,1;=  
最后执行i = j; :D'#CoBA  
可见,参数被正确的选择了。 + B#3!  
@fWmz,Ngl  
UR&Uwa&.  
c~+;P(>  
Z'~yUo=  
八. 中期总结 v8xNtUxN  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 6T5nr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Cq,ox'kGl  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YdK]%%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor PDnwaK   
3./4] _p  
RrDNEwAr  
OyG$ ]C  
!`G7X  
(&G4@Vd  
九. 简化 ^"h`U'YC  
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。 tGs=08`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 IP`;hC  
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: N+9`'n^x  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1cyX9X  
  +-*/&|^等 /M-%]sayj  
2. 返回引用。 Q-!a;/  
  =,各种复合赋值等 / ` 7p'i  
3. 返回固定类型。 ;@@1$mzK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) IZ;%lV7t  
4. 原样返回。 rI5)w_E?  
  operator, DM*mOT  
5. 返回解引用的类型。 I4Ys ,n  
  operator*(单目) U. 1Vpfy  
6. 返回地址。 xrK%3nA4s"  
  operator&(单目) x-5XOqD{'  
7. 下表访问返回类型。 f-?00*T  
  operator[] M<,E[2op  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  >y&4gm  
  operator<<和operator>> `R]9+_"N  
s wdW70  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,?+rM ;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "mnWqRpX  
Z%Nl<i  
template < typename Left > L!7*U.+  
struct value_return qF{u+Ms  
  { 8}0W_CU,  
template < typename T > ! Q`GA<ikv  
  struct result_1 J>P{8Aw  
  { n:GK0wu.s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I-NzGx2u  
} ; PF-7AIxs"  
K YFumR  
template < typename T1, typename T2 > *sqq]uD  
  struct result_2 .Z}ySd:X  
  { h'x|yy]@3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; oY:6a  
} ; 9&=~_,wJd  
} ; `/'Hq9$F<"  
5A:mu+Iz6H  
8VJUaL@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5uK:f\y)l  
vMXS%Q  
下面我们来剥离functor中的operator() }Lx?RU+@=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J 21D/#v  
XQhBnam%  
return l(t) op r(t) j(!M  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2B7X~t>8a  
return op l(t) xn&G`  
return op l(t1, t2) <@}~Fp@  
return l(t) op zxtx~XO  
return l(t1, t2) op 2;G^>BP<  
return l(t)[r(t)] \+E{8&TH'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 31LXzQvFG  
e uS"C*  
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: edqekjh  
单目: return f(l(t), r(t)); 8 kw`=wSH>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rS>JzbWa  
双目: return f(l(t)); Z;bzp3v  
return f(l(t1, t2)); =N`"%T@=  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]&1Kz 2/  
3~\mP\/4v  
struct meta_divide \iAkF`OC  
  { rLNo7i  
template < typename T1, typename T2 > g*b`V{/Vw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ] 5lp.#EB  
  { k+2~=#  
  return t1 / t2; mvI[=e*  
} &AmTXW  
} ; "w0>  
vBUx )l  
这个工作可以让宏来做: RF 4u\ \  
(bi}?V*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @^:R1c![s  
template < typename T1, typename T2 > \ uh3%}2'P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G}Cze Lw  
以后可以直接用 \~1M\gZP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w: ~66 TCI  
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 q_5k2'4K  
(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。。。) 716JnG>  
IMjnj|Fj  
!Ac<A.  
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 U(DK~#}  
8*3<Erv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l [?o du4  
class unary_op : public Rettype ]:JoGGE a0  
  { ]S4kWq{Y  
    Left l; a|`Pg1j#  
public : KFdTw{GlJ7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^!-*xH.dK  
[!4p5;  
template < typename T > rIg1]q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rG1l:Z)  
      { Y@N}XH<4R  
      return FuncType::execute(l(t)); (7q!Z!2  
    } ;wIpche  
FyX\S=  
    template < typename T1, typename T2 > S,Boutd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s_ -G`xT>{  
      { $*^Ms>Pa_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); R+FBCVU&TJ  
    } D(D:/L8T,  
} ; Rz1&(_Ps  
D\]gIXg  
f n )m$\2  
同样还可以申明一个binary_op .v%H%z~Rl#  
sPn[FuT>+s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EA9`-xs|  
class binary_op : public Rettype g4(B=G\j  
  { mL`,v WL/`  
    Left l; |GtTz&  
Right r; @FKNB.>  
public : +M!f}=H  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pi:%Bd&F  
r k;k:<c  
template < typename T > ^AK<]r<?L?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zE5%l`@|o  
      {  XeDiiI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Vu0jNKUV  
    } K O"U5v  
"5u*C#T2$  
    template < typename T1, typename T2 > 1GKd*z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [!p>Id  
      { -?`^^ v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); = ;#?CAa:  
    } DVt;I$  
} ; +uKh]RP  
vO!p8r F  
PXG)?`^NX  
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 S\K;h/;V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^%V'l-}/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `P<}MeJ\l  
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。 PjNOeI@G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >&3M #s(w  
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。。。 yjlX@YXnw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L\}o(P(  
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) Cqy84!Z<  
下面是修改过的unary_op p 9Zi}!  
U|. kAI*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QNn\wz_)  
class unary_op _0ki19rs  
  { Z .VIb|  
Left l; p/L|;c  
  ?U.+SQ  
public : G#-t&gO3  
}Tf~)x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} A@xa$!4}  
G vMhgG=D  
template < typename T > F7lhLly  
  struct result_1 SYd4 3P A  
  { "s[wLclfG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8)HUo?/3  
} ; UZ7Zzc#g  
gKoB)n<[  
template < typename T1, typename T2 > O4J <u-E$  
  struct result_2 [E<NEl *  
  { =V~p QbZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6U5L>sQ  
} ; RhR{EO  
 PNY"Lqj  
template < typename T1, typename T2 > 5'wWj}0!%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @ -CZa^g  
  { |N, KA|Gdq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); I WKq_Zjkz  
} F,+nj?i!  
vFm8T58 7  
template < typename T > -l)vl<}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ? cU9~=  
  { KGb:NQ=O6i  
  return OpClass::execute(lt(t)); .Qk T-12  
} ))m\d*  
RQhS]y@e  
} ; r(WR=D{  
+.^BM/z^O  
t4(Z@X$  
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 +*&bgGhT  
好啦,现在才真正完美了。 pFb }5Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1) 7n (  
vOIK6-   
template < typename Right > A) {q 7WI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const & -L$B  
  { UW%zR5q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1;8=,&  
} D! TFb E  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ramYSX@  
N?7MYP  
MYNNeO  
VwJ A  
C#<b7iMg  
十. bind mQ(6ahD U  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,F}\njL  
先来分析一下一段例子 tDw(k[aK@  
z OwKh>]  
UF37|+"E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b7-M'-Km0_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  ;;>hWAS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rywui10x*  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 pUbf]3 t  
我们来写个简单的。 L_4c~4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ; '6`hZ  
对于函数对象类的版本: WEy$SN+P  
9O(vh(C  
template < typename Func > 0Va+l)F  
struct functor_trait ZAATV+Z  
  { DzZEn]+zt  
typedef typename Func::result_type result_type; >Sc)?[H  
} ; _[%2QwAUj*  
对于无参数函数的版本: J>D+/[mFt  
ctg U  
template < typename Ret > S7oPdzcU-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }-`N^  
  { 1,Ams  
typedef Ret result_type; v=m!$~  
} ; @QOlo -u  
对于单参数函数的版本: 1f}YKT  
ZVu_E.4.  
template < typename Ret, typename V1 > QjT$.pU d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f6/<lSoW  
  { &~4;HjS  
typedef Ret result_type; }+mIP:T  
} ; #BPJRNXd  
对于双参数函数的版本: eR1SPS1+  
,s ` y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z%&$_-yJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > sF. oZ>  
  { |)TI&T;k  
typedef Ret result_type; "Yp:{e  
} ; J[|4`GT  
等等。。。 &,DZ0xA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dw*PjIB9x  
UTWchh  
template < typename Func > Tumv0=q4wd  
struct func_return "mk@p=d  
  { DtEvt+h  
template < typename T > y<9' 3\  
  struct result_1 pVm]<jO  
  { q\DN8IJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YL?2gBT  
} ; 4*0C_F@RX  
sA(d_ Yu_  
template < typename T1, typename T2 > wak:"B[  
  struct result_2 jm ORKX+)  
  { ?T1vc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CJa`[;i0y  
} ; pH9xyN[:a  
} ; isBtJ7\Sc  
Bm>>-nG;  
rtSG- _[i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]3D>ai?  
EjA3hHJ  
template < typename Func, typename aPicker > F>F2Yql&W  
class binder_1 C(%b!Q,2  
  { H^3f!\MC;o  
Func fn; AT6o~u!WU  
aPicker pk; \k4em{K  
public : B}(r>8?dm  
/nq\*)S#&  
template < typename T > aRV .;S  
  struct result_1 WWEZTFL:j  
  { #"qP4S2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N%f% U  
} ; n 9>**&5L  
C ^IPddw>  
template < typename T1, typename T2 > A:$4cacu9  
  struct result_2 V|{\8&  2  
  { P.y06^ X}A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0 :iR=S  
} ; #lfW0?Y'  
oBS m>V  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F$sDmk#  
+^<s'  
template < typename T > _j\GA6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P @Jo[J<  
  { %O|+` "  
  return fn(pk(t)); 0SV<Pl^  
} +$YH dgZ.  
template < typename T1, typename T2 > 7gc?7TM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZX8 AB  
  { "Cz0r"N  
  return fn(pk(t1, t2)); Jn&^5,J]F8  
} wS7nTZfw  
} ; v]GQb  
12VSzIm  
S[;d\Z]~  
一目了然不是么? }`pxs  
最后实现bind F~$ay@g  
[.Rdq]w6  
yU"lJ>Eh}}  
template < typename Func, typename aPicker > uXouN$&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ge4QaK  
  { <nk9IAH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;Rf@S$  
} V7"^.W*  
F{G.dXZZ<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /UqIkc  
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。 4KX\'K  
4aiI&,  
十一. phoenix *e25!#o1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qKD Nw8>  
b5S4C2Ynq  
for_each(v.begin(), v.end(), fm0]nT   
( ffQm"s:P  
do_ :+_  
[ eakQZ-Q  
  cout << _1 <<   " , " r3NdE~OAi  
] "x0/i?pqa  
.while_( -- _1), D0}r4eA  
cout << var( " \n " ) kQ`p\}7_  
) :Vy*MPS5  
); m%cwhH_B  
FL {$9o\@  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?J@P0(M#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor G ?Hx"3:?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hCb2<_3CR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u[HamGxx$u  
0V ZC7@  
4(dgunP  
template < typename Cond, typename Actor > mpNS}n6  
class do_while feJl[3@tO  
  { !'#GdRstv  
Cond cd; @\WeI"^F8  
Actor act; ||))gI`3a  
public : #}lWM%9Dy  
template < typename T > <Gna}ALkg  
  struct result_1 z22:O"UHa  
  { (]` rri*^  
  typedef int result_type;  20]p<  
} ; ?IG[W+M8  
8},:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z?@N+||,.  
Nt|Fw$3*5{  
template < typename T > "r~/E|Da<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `B~zB=}  
  { \hWac%#  
  do _3IRj=Cs  
    { 81H9d6hqcD  
  act(t); S%j W} v';  
  } X"sJiFS  
  while (cd(t)); H*P[tyz$  
  return   0 ; {DapXx  
} q8!]x-5$6j  
} ; YkbuyUui  
*c>B-Fo/D  
0YC|;`J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6rWb2b  
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。 '6cXCO-_P  
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。 ";;!c.!^  
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。 lPD&Doa  
下面就是产生这个functor的类: y'!"GrbZ  
uvAJJIae'  
DkSs^ym  
template < typename Actor > uu.}<VM.1  
class do_while_actor ?r{hrAx  
  { fB 0X9iV6j  
Actor act; 6OB3%R'p  
public : h\2iArw8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F'-XAI <3  
+sV~#%%  
template < typename Cond > /I((A /ks  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; yp[,WZt  
} ; phQ{<wzwp  
s\< @v7A  
FKPR;H8>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *I[tIO\  
最后,是那个do_ :H:Se  
aU@1j;se@  
E $P?%<o  
class do_while_invoker Dr76+9'i  
  { JLt%G^W >  
public : ^X?uAX-RP|  
template < typename Actor > "lrQC`?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^ FM  
  { 7?D?s!%\  
  return do_while_actor < Actor > (act); >=:^N-a  
} _Ie:!q  
} do_; sm;kg=  
H@u5&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e,r7UtjoxR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s7sTY   
最后来说说怎么处理break和continue a`[9<AM1#  
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。 {5fL!`6w  
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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