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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda '\jd#Kn'h  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %YOndIS:  
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, V!)O6?l  
T#bu V  
ZvcJK4hi  
g-Pwp[!qkf  
  class filler b!M"VDjQ  
  { Nj(" |`9"  
public : >E*$ E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,o]4?-  
} ; ?yh}/T\qp  
*L!!]Q2c  
MDF%\Sx  
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: g2unV[()_  
=J1rlnaaEL  
#-h\.#s  
c'*a{CV4P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T?4G'84nN  
EI\9_}@,  
Qt|c1@J  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 EUIIr4]  
.!JVr"8  
*OQG 4aWy  
OgX6'E\E  
二. 战前分析 ETB6f  
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。 O:da-xWJ  
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 p ;|jI1  
I$8" N]/C  
NH3cq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z $MV%F  
  /* --------------------------------------------- */ S4=R^];l  
vector < int *> vp( 10 ); `9 {mr<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); IgC}&  
/* --------------------------------------------- */ s|D>-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W\18{mbuy  
/* --------------------------------------------- */ (ND4Q[*6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j;+?HbL  
  /* --------------------------------------------- */ Y"KE7>Jf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .; &# )l  
/* --------------------------------------------- */ A'nq}t 3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %$TGzK1  
c sfgJ^n  
1Z,[|wJ  
^Idle*+  
看了之后,我们可以思考一些问题: NH0qVQ@A  
1._1, _2是什么? , lJ  v  
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。 c2K:FdB  
2._1 = 1是在做什么? g (#f:"  
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。 `SVmQSwO[  
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。 `)QCn<  
z)uuxNv[R  
uPniLx\t:  
三. 动工 ;U_QvN|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +S=Rn,  
w^]6w\p  
UQ4% Xp  
hUm'8)OJ  
template < typename T > d[;.r  
class assignment w4fW<ISg  
  { 3"{.37Q  
T value; [xKd7"d/n  
public : a<fUI%_  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8| $3OVS  
template < typename T2 > xzx$TUL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T,$WlK Wj  
} ; ?MQ.% J  
`l*;t`h  
F-*2LMe  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'FYJMIs  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :\=CRaA  
+b3^.wkq  
M2U&?V C!  
rLX4jT^  
  class holder YTw#J OO  
  { j+HHQd7Y  
public : L;od6<.*m  
template < typename T > @&}q} D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Vi$-Bw$@  
  { pBw0"ff  
  return assignment < T > (t); S~Id5T:,  
} ~ Uo)0  
} ; ]Ta N{"  
K!KMQr`  
n!qV>k9Y  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: \.g\Zib )  
)>c>oMgl  
  static holder _1; [= |jZVhT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b pv= %  
m:hY`[ f6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~i.k$XGA  
而不用手动写一个函数对象。 $2%f 8&  
KOwOIDt  
pn*3\  
Q#EP|  
四. 问题分析 BAO|)~1Pd  
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。 J sEa23  
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。 XQ*eP?OS{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d,by / .2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 P#:?ok  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wRrnniqf8  
3T&6opaF  
五. 问题1:一致性 ?^j^K-rx  
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?| $u/E\l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pZU9^Z?~6  
ci+tdMA  
struct holder <ioO,oS'  
  { F H1Z 2  
  // |g3?y/l  
  template < typename T > >YUoh-]`  
T &   operator ()( const T & r) const !*`-iQo&  
  { aC< KN:TN6  
  return (T & )r; i>_u_)-  
} Vn~UB#]'3  
} ; \qUKP"dr  
Q#IG;  
这样的话assignment也必须相应改动: `~X!Ll  
)3(;tT,$}^  
template < typename Left, typename Right > #M!!CX*k  
class assignment Iz[@^IUx=  
  { @2*]"/)*0  
Left l; FCkf#  
Right r; Y-0?a?q2Fr  
public : 07Ed fe  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6K-5g/hL  
template < typename T2 > -[qq(E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K6olYG>  
} ; #Eb5:;  
!a~`Bs$'jr  
同时,holder的operator=也需要改动: i%6;  
al`3Lu0  
template < typename T > kapC%/6"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :eZh'-c?  
  { `CeJWL5{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |7#[ (%D!  
} P4Th_B7  
[p=*u,-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 )Af~B'OUd  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e${>#>  
#Mg]GeDJ{  
return l(rhs) = r; &gI~LP  
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。 Ssk}e=]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u=YX9Mo!  
Qeu\&%C!<  
template < typename Tp > [ 4;Ii  
class constant_t qp}Ma8+  
  { !pJeA)W;  
  const Tp t; CB&iI'  
public : K\)Td+~jc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cT\I[9! )  
template < typename T > _GKB6e%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x 2QIPUlf  
  { & /4k7X}y  
  return t; pMs AyCAk  
} 2r%lA\,h$  
} ; /CTc7.OYt  
vLxQ *50v$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 r",]Voibd  
下面就可以修改holder的operator=了 c/ 5W4_J  
xm6EKp:  
template < typename T > F:#J:x'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oDcKtB+2  
  { ?:Y#Tbi3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); S!{t6'8K  
} 8?Z4-6!{V,  
+w8R!jdA  
同时也要修改assignment的operator() rDdzxrKg{  
E\u#t$  
template < typename T2 > .`CZUKG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } R<x'l=,D(  
现在代码看起来就很一致了。 e:AHVep j{  
{s3z"OV  
六. 问题2:链式操作 8UkKU_Uso  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0R0{t=VJZ  
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。 LB/C-n.`  
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。 K 0hu:1l)  
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。  mA7m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3Oa*%kP+  
@/&b;s73  
template < typename T > ESoAz o,u  
struct result_1 {iG@U=>  
  { 3zT_^;:L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |;A/|F0-e  
} ; VzJ5.mRQ  
;#MB7A  
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: al+ #y)+  
i!~'M;S  
template < typename T > ""svDfy$  
struct   ref iE.-FZc  
  { )wVIb)`R>Y  
typedef T & reference; :SV>+EDY   
} ; RmI1`  
template < typename T > b6E<r>q  
struct   ref < T &> t\v+ogbk)  
  { >5G>D~b  
typedef T & reference; C!C|\$)-  
} ; ",>H(wJ8  
 Yav2q3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dO7;}>F$n  
?r_l8  
template < typename T > 71C42=AU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E| :!Q8"%w  
  { joul<t-  
  return l(t) = r(t); rd3j1U  
} N -w(e  
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。 iqW1#)3'R  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /+e~E;3bO  
iK{T^vvk  
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 gK|R =J  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O--7<Q\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 IaFr&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &L^CCi  
最后的布局是: h8jD }9^  
                Add [@fz1{*  
              /   \ wNE$6  
            Divide   5 zX{.^|  
            /   \ A-CUv[pM  
          _1     3 8[ry |J  
似乎一切都解决了?不。 OlD`uA  
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。 X5 ITF)&  
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。 ^/Sh=4=G  
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: CVXytS?@x  
`Pc3?~>0HH  
template < typename Right > R.s|j=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `P@- %T  
Right & rt) const %]p6Kn/>  
  { c<+;4z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hY<{t.ws  
} 2=ztKfsBhE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  8RwX=  
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。 +\#Fd  
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。 BKU'`5`  
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。 ~YCuO0t  
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。 T}7uew\v0<  
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? j[6Raf/(n  
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: ) gR=<oa  
1px\K8  
template < class Action > nws"RcP+Z  
class picker : public Action ;HOPABWz)  
  { #ZiT-  
public : dPjhq(8 zU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <@bA?FY  
  // all the operator overloaded ix Z)tNz  
} ; u}6v?!  
[FQ\I-GNC  
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。 !NKmx=I]  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: oN(-rWdhZ  
5, b]V)4  
template < typename Right > #G3N(wV3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6Gn4asoA  
  { > 7`&0?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f"&Xr!b.h  
} /&ygiH{^  
;mAhY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }1+%_|Y-E  
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。 DlE_W+F  
e<gx~N9l'  
template < typename T >   struct picker_maker U=Bn>F}y\  
  { >qT'z$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; klWYuStZ  
} ; +yt6(7V*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;_<)JqUh  
  { JhR W[~  
typedef picker < T > result; rVA L|0;3  
} ; nv5u%B^  
r{+aeLu  
下面总的结构就有了: )WR_ ug  
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。 8 |h9sn;P  
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。 oUW<4l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u}H$-$jE  
至此链式操作完美实现。 e9u@`ZC07  
dYOF2si~%  
gp|1?L 54  
七. 问题3 i+M*J#'  
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。 %6 =\5>  
:,*eX' fH  
template < typename T1, typename T2 > 1(`M~vFDK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hhR aJ  
  { &:?e&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9(VRq^Z1  
} BH:  
r>qA $zD^  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: _LfHs1g4  
Jme%  
template < typename T1, typename T2 > CdhSp$>  
struct result_2 JE%A|R<Jl  
  { ?p8k{N(1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r!/0 j)  
} ; .?#uxd~>  
dU;upS_-  
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? -4L!k'uR  
这个差事就留给了holder自己。 w4MwD?i]R  
    @eQld\h'  
VTh$a_P>  
template < int Order > 5A_4\YpDR  
class holder; `n-vjjG%#  
template <> ?=|kC*$/G  
class holder < 1 > F>Y9o- o2  
  { ? J|4l[x  
public : 'm1.X-$V  
template < typename T > /! ^P)yU,  
  struct result_1 ~mILA->F  
  { _C+DBA  
  typedef T & result; `B#Z;R  
} ; -2NwF4VL  
template < typename T1, typename T2 > j|'R$|  
  struct result_2 {},;-%xE  
  { Sr y,@p)  
  typedef T1 & result; Q(\ wx  
} ; $@87?Ab  
template < typename T > UxPGv;F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -ID!pTvW  
  { B3L4F"  
  return (T & )r; }]h \/,  
} *PB/iVH%6  
template < typename T1, typename T2 > m<fA|9 F#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yU`: IMz  
  { {$TZ}z"DA  
  return (T1 & )r1; aV|k}H{wt  
} Ku%6$C!,  
} ; |>s v8/!  
R# 6H'TVE  
template <> Y-&|VE2  
class holder < 2 > 2lz {_9  
  { G\/IM  
public : nu 7lh6o=  
template < typename T > Lpm?# g uR  
  struct result_1 b:B [3|  
  { c/$*%J<  
  typedef T & result; Gc5VQ^]  
} ; IvSn>o  
template < typename T1, typename T2 > :,C%01bH|l  
  struct result_2 utd:&q|}  
  { +L6" vkz  
  typedef T2 & result; rdI]\UH  
} ; 0!IPcZjY7  
template < typename T > |a(Q4 e/,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]GS ~i+=M  
  { RSH/l;ii  
  return (T & )r; ;F,qS0lzE  
} jT"r$""1d  
template < typename T1, typename T2 > @DCJ}h ud  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QeK{MF  
  { T 'i~_R6  
  return (T2 & )r2; 2 zl~>3S  
} 1#!@["  
} ;  oWrE2U;  
83?1<v0%  
Zi3T~:0p:  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Sf5]=F-w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Hd*Fc=>"Y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5byeWH0n3  
}@*I+\W/  
return l(i, j) = r(i, j); foyB{6q8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {*__B} ,N  
8|vld3;  
  return ( int & )i; As}eUm)B5c  
  return ( int & )j; u[mY!(>nQ  
最后执行i = j; Gy^FrF   
可见,参数被正确的选择了。 g =x"cs/[  
z"av|(?d  
d q pgf@  
=jG?v'X  
G:hU{S7  
八. 中期总结 a],h<wGEx  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ,]U[W  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 GRQ_+K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n>T:2PQ3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [edH%S}\  
r+TK5|ke  
aL 8Gnqf2  
;&7,7 3!  
y*(_\\  
%6Rp,M9=  
九. 简化 EJ8I[(  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 z1}1*F"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 B{=009.  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 2mLUdx~c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ik-oI=>.  
  +-*/&|^等 1(# RN9   
2. 返回引用。 yI:r7=KO  
  =,各种复合赋值等 vh{9'vd3el  
3. 返回固定类型。 %2zas(b9j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (qj,GmcS  
4. 原样返回。 9[,s4sxH  
  operator, l-MxLcz  
5. 返回解引用的类型。 bu&;-Ynb  
  operator*(单目) # hZQ>zcF  
6. 返回地址。 4D GY6PS  
  operator&(单目) Y@ObwKcG  
7. 下表访问返回类型。 Kc-4W6?$  
  operator[] v#Sj|47  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kI<Wvgo L  
  operator<<和operator>> OuNj:  
k~R{Y~W!!  
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。 'hy?jQ'|e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $59nu7yr  
a0{[P$$  
template < typename Left > v*vn<nPAQ>  
struct value_return ,FY-d$3)  
  { Y[h#hZ  
template < typename T > 99a \MH`^  
  struct result_1 DQMPAj.  
  { *3P3M}3~\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; HIsB|  
} ; @kz!{g]Sn  
\w3%[+c  
template < typename T1, typename T2 > d4% `e&K]'  
  struct result_2 F G3Sk!O6  
  { ,zD_% ox  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; * *.:)  
} ; h)^dB,~  
} ; RA} U#D:$i  
w LpkUa  
}$<^wt  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v7L"`  
rNZO.qij z  
下面我们来剥离functor中的operator() T0YDfo  
首先operator里面的代码全是下面的形式: MSK'2+1T@g  
yAAG2c4(  
return l(t) op r(t) kq>GMUl~@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ](_{,P  
return op l(t) }'DC Q  
return op l(t1, t2) C`3V=BB  
return l(t) op mF}c-  D  
return l(t1, t2) op wZ$ tJQO  
return l(t)[r(t)] :Jjw"}SfK#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] IX"ZS  
AvyQ4xim+  
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: _O"L1Let  
单目: return f(l(t), r(t)); C1KfXC*|L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q js2hj-$  
双目: return f(l(t)); Sf=F cb  
return f(l(t1, t2)); O@nqHZ  
下面就是f的实现,以operator/为例 QH4k!^  
TeKC} NW  
struct meta_divide H_Iim[v#  
  { | xp$OL"a  
template < typename T1, typename T2 > Hw\([j*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *}>Bkq9h  
  { lxo.,n)  
  return t1 / t2; .\Ul!&y  
} ^p$1D  
} ; L{Q4=p,A  
pF|8OB%  
这个工作可以让宏来做: *wV iH  
jYrym-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \{[D|_   
template < typename T1, typename T2 > \ bo&\3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {,i=>%X*  
以后可以直接用 `b#/[3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `'*F 1F  
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 kxygf9I!;  
(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。。。) qx Wgt(Os  
IY V-*/ |  
3\7'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 >vHH  
 qe[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VPWxHVf  
class unary_op : public Rettype aF,j J}On  
  { 4g>1G qv6  
    Left l; jo<>Hc{g>  
public : ]Mn&76 fu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `<S/?I8  
ZEL/Ndk  
template < typename T > SrdE>fNbs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qo6 1O\qm  
      { m~##q}LZ  
      return FuncType::execute(l(t)); v>rqOI  
    } *4-r`k|@>/  
Ok*VQKyDLH  
    template < typename T1, typename T2 > `@4 2jG}*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mgo'MW\   
      { hK:#+hg,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); CFD*g\g<*  
    } `oB'(  
} ; b;Hm\aK  
? UxG/]",  
BO8%:/37[4  
同样还可以申明一个binary_op cC b>zI  
;>inT7?3|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9@( O\xr  
class binary_op : public Rettype 5tN%a>D%  
  { Bh\ [ CY  
    Left l; g!p+rq_f  
Right r; sVE>=0TVP  
public : Z~duJsH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %|# P&`  
P=f<#l"v  
template < typename T > qRgK_/[]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D_O5k|-V  
      { *d^9,GGn-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); WA<H  
    } mw:3q6  
)W[KD,0+j  
    template < typename T1, typename T2 > QV`X?m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OI'uH$y  
      { <FXQxM5"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); HT{F$27W  
    } 6>@(/mh*  
} ; J%:WLQo  
bk/.<Rt  
+<'uw  
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 NFdJb\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zd?bHcW/h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $~ pr+Ei  
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。 `Mo~EHso.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  ~Y1"k]J  
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。。。 &i4 (s%z#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  rE/}hHU  
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) =@bXGMsV!  
下面是修改过的unary_op Q{%HW4lg  
Q.j-C}a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3m-edpH  
class unary_op ] +}:VaeA  
  { VFe-#"0ZO  
Left l; d[~au=b  
  ^JYF1   
public : #n U@hOfg  
Wwn5LlJ^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0z#l0-NdQ  
k$9Gn9L%  
template < typename T > 2N6Pa(6  
  struct result_1 [{6&.v  
  { vG'vgUo  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &M!4]p ow  
} ; )OARO  
-=-x>(pRW7  
template < typename T1, typename T2 > Jm{As*W>  
  struct result_2 I T*fjUY&  
  { N&R '$w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '0\0SL  
} ; 5pNvzw  
OGSEvfW  
template < typename T1, typename T2 > UMHuIA:%U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y;a6:>D%cT  
  { J,dG4.ht  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }M"-5K}  
} >i><s>=I`  
"wc`fg"3  
template < typename T > [15hci+-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b&hF')_UOz  
  { UiGUaBmF*  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~G|{q VO7A  
} >#${.+y  
9*G L@_c  
} ; sqq/b9 uL/  
&(z8GYBr  
x9XGCr  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug uAPLT~  
好啦,现在才真正完美了。 j8D$/  
现在在picker里面就可以这么添加了: @F""wKnV  
18[?dV  
template < typename Right > Nlf&]^4(0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const IkE'_F  
  { ve64-D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PuUon6bZ  
} _umO)]Si  
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。 2vk8+LA(6  
 d'**wh,  
.R<s<]  
x~3>1Wr#M  
@=aq&gb  
十. bind (rY1O:*S  
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。 Oy?iAQ+  
先来分析一下一段例子 LyCV_6;D  
R'1vjDuv  
[nhLhl4S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O*+w_fox  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?(`nBlWQ5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _If@#WnoyA  
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。 ]R2Z-2  
我们来写个简单的。 Poylq] F  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D@YM}HXuj  
对于函数对象类的版本: 4`^TC[  
5 \.TZMB  
template < typename Func > N2S!.H!Wz  
struct functor_trait $fU/9jTa  
  { a*$1la'Uf  
typedef typename Func::result_type result_type; duiKFNYN  
} ; 'nmYB:&!  
对于无参数函数的版本: *}Ae9  
+Fy- ~Mq  
template < typename Ret > ]i_):@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > LcQ\?]w`]  
  { {?h6*>-^Z  
typedef Ret result_type; Z{R=h7P  
} ; Do{*cSd  
对于单参数函数的版本: tM?I()Y&P  
:67d>wb  
template < typename Ret, typename V1 > :,J86#S)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |L~gNC  
  { 5]2!B b6>  
typedef Ret result_type; Zj /H3,7  
} ; y(p:)Iv  
对于双参数函数的版本: "b+3 &i|  
ud~VQXZo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > BYA=M*f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !Z9ikn4A  
  { 1<Ztk;$A  
typedef Ret result_type; []]LyWk  
} ; hzf}_1  
等等。。。 , K"2tb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c9_4 ohB  
d+$[EDix  
template < typename Func > =4%WOI  
struct func_return Pq_ApUZa  
  { ^ _#gIT\  
template < typename T > S+\Mt+o  
  struct result_1 YJtOdgG|q  
  { jWb\"0)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %/,Uk+3p  
} ; y^Xxa'y  
$K>d\{@+7  
template < typename T1, typename T2 > -iZjs  
  struct result_2 CB7R{~ $  
  { ^ 8Nr %NJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k3htHCf*G$  
} ; zj$Z%|@$  
} ; a0v1LT6  
R/KWl^oNj  
I$P7%}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t)kr/Z*p\  
%L=h}U13  
template < typename Func, typename aPicker > #$ raUNr  
class binder_1 4dD@lG~  
  { CEJG=*3  
Func fn; y`P7LC  
aPicker pk; $AJy^`E^  
public : I]S(tx!  
looPO:bo^  
template < typename T > UVuuIW0k  
  struct result_1 0O 9 Lg}  
  { :ftyNaq'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '&L   
} ; [>QsMUvak  
I>(z)"1  
template < typename T1, typename T2 > b|pNc'u:Cn  
  struct result_2 ]KII?{ <k  
  { X]qp~:4G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y(;[L`"  
} ; LAjw!QB  
mjJlXA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} SEn8t"n  
<PA$hTYM  
template < typename T > pmXWI`s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :.o0<  
  { gZuR4Ti  
  return fn(pk(t)); N pIlQaMo4  
} F u=VY{U4  
template < typename T1, typename T2 > i3\oy`GJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :zk.^q  
  { \V7x3*nA  
  return fn(pk(t1, t2)); Dl!'_u  
} `1}yB  
} ; m`w6wz  
\VzQ1B>k  
J+Y|# U  
一目了然不是么? |@4h z9~3  
最后实现bind Kof-;T  
J'oz P^N  
I,q~*d  
template < typename Func, typename aPicker > Gl\RAmdc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3uiitjA]  
  { 7PPsEU:rf  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6I'V XdeN  
} uqH! eN5  
+hYmL Sq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '3 ,JL!  
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。 -cS4B//IK8  
2yg'?tpj  
十一. phoenix A=>6$L];'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Y+PxV*"a  
f;I"tugO  
for_each(v.begin(), v.end(), _-nN( ${{  
( |6G5  ?|  
do_ _J#Hq 'K  
[ aQ3vG08L>  
  cout << _1 <<   " , " iw6M3g#  
] W;*vcbP  
.while_( -- _1), ? 9M+fi  
cout << var( " \n " ) B,qZwc|  
) yD'h5)yu  
); &~6O;}\  
E&=?\KM  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: y")>"8H  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor iONql7S @  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  y3$\ m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ZI*A0_;L  
`9)2nkJk'z  
lP &%5y;  
template < typename Cond, typename Actor > Hw3 ES  
class do_while , 0ja_  
  { ?~9X:~6\  
Cond cd; F>nrV  
Actor act; 3m9 E2R,  
public : .}opmI  
template < typename T > }Qu 7o  
  struct result_1 :Gk~FRA|  
  { zm.sX~j  
  typedef int result_type; U*l>8  
} ; Xm+3`$<  
` R-np_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u8\QhUk'G  
eJdQ7g[>  
template < typename T > X'p%$HsMG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [aUT #  
  { ) FsSXnZL  
  do $G.|5sEk  
    { U9%nku4  
  act(t); /R?uxhV  
  } :H k4i%hGk  
  while (cd(t)); =?x=CEW  
  return   0 ; \M^4DdAy  
} M& L0n%,y5  
} ; MH(g<4>*  
FC .-u"V  
SQvB)NOw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). EnAw8Gm*  
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。 )W3l{T(  
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。 a];i4lt(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。 ,RH986,6V  
下面就是产生这个functor的类: 7 i\[Q8f  
zL}DLfy>R  
uU"s50m  
template < typename Actor > 6!m#_z8qG3  
class do_while_actor p{GDW_  
  { ~UFsiVpL  
Actor act; kKO]q#9sO  
public : 61 |xv_/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7guxkN#  
Unk+@$E&  
template < typename Cond > i oQlC4Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; z<XS"4l?W  
} ; g#NUo/  
nr6U> KR^  
eHIC'b.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <<6#Uz.1  
最后,是那个do_ bsDUFXH]  
J?DyTs3 Z  
)8PL7P84  
class do_while_invoker 9a,CiH%@  
  { VUhu"h@w%  
public : 2sq<"TlQXI  
template < typename Actor > C*zdHzMj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s_Gp +-  
  { yx4c+(J^8  
  return do_while_actor < Actor > (act); cV,URUD  
} `_kRvpi  
} do_; qN(; l&Q  
pm|]GkM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3j#F'M)s{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *2hzReM  
最后来说说怎么处理break和continue xJlq2cK  
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。 m#P&Yd4T  
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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