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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h$|3dz N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )]tvwEo  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, {Evcc+E q  
iT[o KD0)  
jwq\stjD  
S$\.4*_H\  
  class filler ;raz6DRO  
  { `i9N )3 X  
public : 7|K3WuLL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7}A5u,.,ht  
} ; =g >.X9lr  
Pu-p7:99;'  
]L$4P y  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Hw y5G ;  
JxnuGkE0[#  
l:q8Pg)  
T G_bje  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); CJv> /#$/F  
xM%`K P.8X  
_HLC>pH~#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /%5_~Jkr,  
;m' '9z)2  
E*OG-r   
A3z/Bz4]:#  
二. 战前分析 YWSz84d  
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。 =?HzNA$yh  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &;E d*OJ  
Oy:QkV9  
TR~|c|B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u0s'6=  
  /* --------------------------------------------- */ m$,cH>E  
vector < int *> vp( 10 );  WN$R[N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); RZW$!tyI=  
/* --------------------------------------------- */ %3rTQ:X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Xthtw*  
/* --------------------------------------------- */ (=`Z0)=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6k:y$,w  
  /* --------------------------------------------- */ IKGTsA;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); tp%|AD"  
/* --------------------------------------------- */ `bzr_fJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I88Zrhw  
KS b(R/T  
T<f2\q8Uo=  
Q,D0kS P  
看了之后,我们可以思考一些问题: xrfPZBLy  
1._1, _2是什么? h4tC. i~k  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 r|*:9|y{"/  
2._1 = 1是在做什么? R$Zv0a&  
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。 |MR%{ZC^i  
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。 3R'.}^RN  
B*y;>q "{U  
h (qshbC}  
三. 动工 0{-`Th+h  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #fwzFS \XL  
I ca3  
4sb )^3T  
.F4oo=  
template < typename T > y+?=E g  
class assignment +mivqR~{{  
  { :G^"e  
T value; S|~i>  
public : HmhUc,EC  
assignment( const T & v) : value(v) {} /X@7ju;   
template < typename T2 > :-w@^mli  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #m[vn^8B]y  
} ; @55bE\E?@  
^I@ey*$  
]Mn&76 fu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `<S/?I8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ZEL/Ndk  
SrdE>fNbs  
qo6 1O\qm  
m~##q}LZ  
  class holder I0I_vu  
  { ^OsA+Ea\  
public : sP9^ IP  
template < typename T > 7X(rLd 6#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const MhHr*!N"}  
  { 4,j4E@?pG9  
  return assignment < T > (t); tDEXm^B2Sv  
} Jz=;mrW  
} ; |VTWw<{LX  
V/`#B$6  
l{nB.m2  
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: )\um "l*\c  
=]!8:I?C<  
  static holder _1; ,D:iQDG^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $/NGNkl[  
C]yvK}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o~Bk0V=  
而不用手动写一个函数对象。 zA2UFax=  
01&*`0?  
iSOD&J_  
UVc>i9,0  
四. 问题分析 PZKbnu  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 & 6`  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 WH{cJ7wCL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T^KCB\\<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2.^7?ok  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  qJsQb  
.Q l;(Wyl  
五. 问题1:一致性 %T3j8fC{s  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| hCU)W1q#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p#ZMABlE,P  
K.:6YXVs<  
struct holder ;[?J5X,  
  { |hu"5*  
  // 2v"wWap-+  
  template < typename T > (nkUeQQN  
T &   operator ()( const T & r) const _ pY   
  { c80 }1  
  return (T & )r; z zulVj*  
} EZ:I$X  
} ; $ 1ak I  
zb@L)%  
这样的话assignment也必须相应改动: RH<@c^ S  
j)6@q@P/  
template < typename Left, typename Right > /uy&2l  
class assignment @#bBs9@gv  
  { [37f#p  
Left l; VaD:  
Right r; OwNAN  
public : #gxRTx  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1.hOE>A%  
template < typename T2 > +9<,3IJe6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0-8ELX[#  
} ; ~*66 3pA  
|usnY  
同时,holder的operator=也需要改动: XS}Zq4H  
<ol$-1l#9  
template < typename T > /.pa ??u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b|X>3(  
  { y}(_SU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); X;K8,A7`  
} e1f^:C  
uKLOh<oio  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 V/QTYy1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 p[ks} mca@  
rC=p;BC@dD  
return l(rhs) = r; ;cS~d(%  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 G:E+s(x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  @oe3i  
"cnG/{($*  
template < typename Tp > NTpz)R  
class constant_t EGQ1l i'B  
  { d&GKfF  
  const Tp t;  y)N.LS  
public : asm[-IB2u  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \GjXsR*b5  
template < typename T > PO=ZxG   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q1N,^71  
  { a}^!TC>%1i  
  return t; 4aIlzaA  
} |R_xY=z?  
} ; Li?{e+g  
@Z3[ c[D)9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &lXx0 "-$  
下面就可以修改holder的operator=了 u;l6sdo  
Apw-7*/  
template < typename T > 18[?dV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Nlf&]^4(0  
  { ql%]$`IV6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h=p-0 Mx .  
} ^)eessZ  
N7j]yvE  
同时也要修改assignment的operator() F M@W>+  
;-<<1Jz/2  
template < typename T2 > 1xFhhncf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MJ*oeI!.=  
现在代码看起来就很一致了。 n@ yd{Rc  
9M-NItFos  
六. 问题2:链式操作 @=aq&gb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (rY1O:*S  
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。 Oy?iAQ+  
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。 LyCV_6;D  
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。 ~' PS|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct K>DnD0  
z=8_%r  
template < typename T > X*p:&=o  
struct result_1 #nMP (ShK  
  { hg86#jq%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |Ls&~'ik  
} ; Is,*qrl :  
RY'\mt"W2  
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: ^q4:zZZ  
%n V@'3EI  
template < typename T > r*  
struct   ref sDh6 Uk  
  { %_i0go,^  
typedef T & reference; hQW#a]]V:  
} ; $[^ KCNB  
template < typename T > =t>`< T|(  
struct   ref < T &> ZRVF{D??"%  
  { -*]9Ma<wa  
typedef T & reference; [{.\UkV@  
} ; SqT"/e]b'  
@Tj  6!v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: XQ|j5]  
QdG?"Bdt2  
template < typename T > X\^3,k."  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #L1yL<'  
  { .q;RNCUt  
  return l(t) = r(t); XN0RT>@  
} 802]M  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 =f{Z~`3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N;Gf,pE  
[/2@=Uh-  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 0,i+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =tvm=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,y{fqa4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 iM-hWhU  
最后的布局是: [wpt[zG  
                Add (*^E7 [w  
              /   \ c9_4 ohB  
            Divide   5 d+$[EDix  
            /   \ =4%WOI  
          _1     3 Wf&G9Be?8  
似乎一切都解决了?不。 fb S.  
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。 Q:xI} ]FM  
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。 YJtOdgG|q  
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: jWb\"0)  
%/,Uk+3p  
template < typename Right > y^Xxa'y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $K>d\{@+7  
Right & rt) const -iZjs  
  { J~ gkGso  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |GLn 9vw7S  
} eB1eUK>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HpgN$$\@  
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。 !C)>  
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。 =<tJAoVV  
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。 -:1Gr8  
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。 w]}cB+C+l#  
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? JeSkNs|vB  
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: E(K$|k_>  
;lPhSkD  
template < class Action > "r `6c0Z  
class picker : public Action GmWQJYX\  
  { 'kONb  
public : u+i/CE#w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #| e5  
  // all the operator overloaded !*QA;*e  
} ; qm&53  
$EHn ;~w T  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Ns7l-mb  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: J,2v~Dq  
',-X#u  
template < typename Right > (fjXp75  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :\HN?_?{4  
  {  9%hB   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -T="Ml &  
} s_e#y{ {C2  
X]qp~:4G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > kO\&mL& qD  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 kTe<1^,m  
'bqf?3W  
template < typename T >   struct picker_maker #cg@Z  
  { 7!d<>_oH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Mh@ylp+q  
} ; _:z;j{@4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }&^bR)=  
  { ;]ZHD$g  
typedef picker < T > result; 5;%xqdD  
} ; G`<1>%" F  
78}%{7YY  
下面总的结构就有了: wB 0WR  
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。 ^{,}, i  
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。 GTX&:5H\t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,DsT:8  
至此链式操作完美实现。 y"n~ET}e7  
e}@J?tJK.L  
h-u*~5dB<&  
七. 问题3 =>TtX@Q{  
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。 $TUC?e9"h  
mi3q1npb7[  
template < typename T1, typename T2 > >}`1'su  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iDe0 5f1R  
  { A}+r;Y8[h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O&1p2!Bk4  
} A=>6$L];'  
Y+PxV*"a  
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: f;I"tugO  
R(#;yn  
template < typename T1, typename T2 > KuAGy*:4T  
struct result_2 /]UNN~(  
  { R}YryzV5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m=b+V#4i(  
} ; 8IcQpn#  
H0:6zSsc=|  
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? Kd21:|!t^  
这个差事就留给了holder自己。 Gf$>!zXr  
    ojI"<Q~g  
v*p)"J *  
template < int Order > &~6O;}\  
class holder; cnO4N UDv  
template <> HCZ%DBU96  
class holder < 1 > iONql7S @  
  { z^a?t<+  
public : r]vBr^kq  
template < typename T >  Z~:lfCK`  
  struct result_1 &l)v'  
  { O[J+dWyp  
  typedef T & result; z~;qDf|I  
} ; { ^k,iTx   
template < typename T1, typename T2 > W_lNvzag  
  struct result_2 X=}0+W  
  { @)Y7GM+^  
  typedef T1 & result; ZjID<5#  
} ; h*'5h!  
template < typename T > Q^;\!$:M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .Zm }  
  { aYX'&k `  
  return (T & )r; ?-p aM5Q+  
} u+I3VK_)  
template < typename T1, typename T2 > c_=zd6 b$S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rW .0_*  
  { Ft>8 YYyU  
  return (T1 & )r1; l"g%vS,;`  
} ;qQzF  
} ;  D -EM  
f)fw87UPc  
template <> alD|-{Bf  
class holder < 2 > yr DYw T  
  { 6 6;O3g'  
public : R9HS%O6b6  
template < typename T > e/%Y ruzS  
  struct result_1 rx) Q]  
  { -B! TA0=oJ  
  typedef T & result;  X0L{#U  
} ; O  
template < typename T1, typename T2 > U5s]dUs (  
  struct result_2 'GT`% ck  
  { CawVC*b3  
  typedef T2 & result; X~b+LG/  
} ; 8hV:bz"  
template < typename T > k!rz8S"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JB}h }nb  
  { k}7)pJNj  
  return (T & )r; 'v5gg2  
} mSp7H!  
template < typename T1, typename T2 > ?NeB_<dLa`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {[#  
  { !7|9r$  
  return (T2 & )r2; BE;iC.rW  
} ou4?`JF)-  
} ; uQ)]g  
$^GnY7$!>  
%8}w!2D S  
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> >。 $9$NX/P  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: gW%(_H mX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a2n#T,kq&  
6ng9 o6  
return l(i, j) = r(i, j); X:bgY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  yFv3>\  
Tl-B[CT  
  return ( int & )i; cVi CWc2  
  return ( int & )j; ;pYk+r6Cr  
最后执行i = j; 3"RZiOyv  
可见,参数被正确的选择了。 G(e?]{(  
g_=ZcGC  
<Z_`^~!  
xJlq2cK  
m#P&Yd4T  
八. 中期总结 )`0 j\  
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: kv2:rmv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H%V[% T4=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3iwZUqyq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ews Ja3 `  
<ZEll[0L  
CdjGYS  
w?"l4.E%  
->UrWW^  
v.J#d>tvf  
九. 简化 ~KvCb3~X  
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。 $'wl{D"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7 |A,GH  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: y+<HS]vyV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n_Dhq(.  
  +-*/&|^等 ;anG F0x  
2. 返回引用。 |M&/( 0  
  =,各种复合赋值等 [sRQd;+  
3. 返回固定类型。 6IH^rSUSK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  su$juI{  
4. 原样返回。 w0SgF/"@  
  operator, z9ZAY!Zhq]  
5. 返回解引用的类型。 ;E_{Zji_e  
  operator*(单目) jHzb,&  
6. 返回地址。 wq#3f#3V  
  operator&(单目) 9 R1]2U$|  
7. 下表访问返回类型。 ^~$ o-IX  
  operator[] .Dz /MSl  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D=$<E x^p  
  operator<<和operator>> ml2HA4X&$Y  
1lM0pl6M  
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。 ~1oD7=WN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h !1c(UR  
{I ,'  
template < typename Left > g*uO IF  
struct value_return 1d6pQ9 N  
  { |ouk;r24V  
template < typename T > ,\ i q'}i  
  struct result_1 TgLlmU*qMU  
  {  8j k*N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; J\BdC];  
} ; =W=%!A\g  
_!ed.h.r:  
template < typename T1, typename T2 > ;K!Or  
  struct result_2 Z:{Z&HQC  
  { Z^'; xn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kaLRI|hC  
} ; L.'N'-BV  
} ; l/5/|UE9  
`N0E;=g  
~cz t=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait DDEn63{  
Syb:i(Y  
下面我们来剥离functor中的operator() iGIaZ!j aW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {iRNnh   
"Q( 8FF  
return l(t) op r(t) pWqahrWh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) SzDi= lY  
return op l(t) *SZ<ori  
return op l(t1, t2) J.*=7zmw  
return l(t) op w~`P\i@  
return l(t1, t2) op x0] *'^aA  
return l(t)[r(t)] 7pNh|#Uv'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h7{W-AtM7_  
G[mYx[BTz  
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: 6=FuH@Q&  
单目: return f(l(t), r(t)); G(- `FH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wFD .3!  
双目: return f(l(t)); 0;9 LIL5  
return f(l(t1, t2)); 9bB~r[k  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z,z^[Jz  
U"Y$7~  
struct meta_divide z{ 8!3>:E  
  { ]5/C"  
template < typename T1, typename T2 > &1&*(oi]X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8{RiaF8  
  { b#F3,T__`Y  
  return t1 / t2; >HDK< 1>  
} ?s//a_nL*  
} ; -;v:. [o.  
Ez )Go6Q  
这个工作可以让宏来做: vc<8ApK3V  
t9kgACo/M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ L\UYt\ks  
template < typename T1, typename T2 > \ LakP'P6`E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; lxeolDl  
以后可以直接用 t?s1@}G^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A[o Ri}=  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 n1QO/1} :  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) >\e11OU0Gy  
C-(&zwj?!  
b(yY.L=K  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ]T$~a8  
l}m@9 ~oC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #>0nNR[$Y  
class unary_op : public Rettype r`=d4dK-  
  { mVxS[Gq  
    Left l; )9*WmFc+#  
public : *]LM2J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NH{0KZ R  
uJ[dO}  
template < typename T > \Tc$P#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S&a 44i  
      { uwbj`lpf  
      return FuncType::execute(l(t)); 7"gy\_M  
    } t((0]j^  
vm(% u!_P  
    template < typename T1, typename T2 > Co'dZd(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A9"ho}<  
      { -kJ`gdS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8?PNyO-Wt5  
    } gw H6r3=y(  
} ; fE(rDQI  
,QK>e;:Be  
q|~9%Pujg  
同样还可以申明一个binary_op EprgLZ1B  
$+tkBM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rIXAn4,dTv  
class binary_op : public Rettype @=$;^}JS|  
  { VL\6U05Z  
    Left l; | 2mEowAd  
Right r; BM3nZ<%3  
public : !Ed';yfz\(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k]v a  
[j5L}e!T  
template < typename T > Uu G;z5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N(D_*% 96  
      { G,J$lT X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @Fo0uy\ G  
    } o/Z?/alt4  
O%)w!0  
    template < typename T1, typename T2 > K\uR=L7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FsD}N k=m~  
      { P? >p+dM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =ahD'*R^A  
    } *b> ~L  
} ; X@ TQD  
U:_&aY_  
:Bl $c,J  
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 xC|7"N^/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *r%=p/oQ}B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |W?x6]~.R  
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。 I&4|T<j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mp}ZHufG  
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。。。 "BK&C6]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t/HE@xPxI5  
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) )jn xR${M  
下面是修改过的unary_op ,<%],-Lt[  
O<fbO7.-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9'}m797I'  
class unary_op q$K^E  
  { PQ1\b-I  
Left l; .Zo8KwkFY  
  D{ c`H}/`  
public : ibEQ52  
q")}vN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }E*#VA0/nY  
wL~ dZ! ,J  
template < typename T > GQq2;%RrF  
  struct result_1 &ceZu=*  
  { Qd$d*mwg:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )wmXicURC  
} ; E: #VS~  
7,Nd[ oL*7  
template < typename T1, typename T2 > wF}/7b54  
  struct result_2 y;uk|#qnPS  
  { w_6h $"^x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TTS }, `  
} ; ?k#-)inf)  
=xg pr*   
template < typename T1, typename T2 > DT;Hr4Z8^"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {um~]  
  { ._#|h5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _ u/N#*D  
} *Z Aue.  
#VtlXr>G  
template < typename T > ?NJ\l5'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &vo]l~.  
  { ;4%^4<+3  
  return OpClass::execute(lt(t)); Sa6}xe."M,  
} jrG@ +" }  
IX$ $pdQ  
} ; 't2"CPZ  
klv ]+F&[  
// g~1(  
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 /=i^Bgh4  
好啦,现在才真正完美了。 CKyX  Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: )~s(7 4`}  
B]#0]-ua  
template < typename Right > 5) nm6sf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1: XT r  
  { $yBU ,lu}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Mvu!  
} :(N3s9:vz  
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。 x%5n&B  
)FYz*:f>&  
NbSkauF~b  
a8Nl' f*0  
eE+zL ~CE  
十. bind 4cl}ouG  
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。 ]& jXD=a"  
先来分析一下一段例子 |s+y]3-_  
C&D!TR!K  
RKx" }<#+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YOd 0dKe  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Yc&yv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9ssTG4Sa  
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。 ">j}!n 8J  
我们来写个简单的。 <%B sb}h,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9Y3_.qa(.  
对于函数对象类的版本: c\065#f!  
^/U-(4O05*  
template < typename Func > UzWf_r  
struct functor_trait Tm 6<^5t  
  { S)T~vK(n  
typedef typename Func::result_type result_type; iG!tRNQ{y  
} ; Dqs{ n?@n  
对于无参数函数的版本: $_onSYWr  
%@Bl,!BJ,  
template < typename Ret > X3 P~z8_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1.6yi];6  
  { WnyEdYA  
typedef Ret result_type; [2"a~o\  
} ; 7o-umZ}8  
对于单参数函数的版本: pHXslmrD  
BRLrD/8Le  
template < typename Ret, typename V1 > cQ} ,q+GR~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > kl,I.2-  
  { `qbf_;\  
typedef Ret result_type; S-NKT(H)c  
} ; 5hF iK K7  
对于双参数函数的版本: .y\j .p  
b3N1SC:Wn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > SxI='z_S.f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -W38#_y/\  
  { omevF>b;  
typedef Ret result_type; MqDz cB]  
} ; '_N~PoV  
等等。。。 W2?6f:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /zJDQ'k0  
US[{ Q  
template < typename Func > 2~h! ouleY  
struct func_return fkbHfBp[(A  
  { M_lQ^7/  
template < typename T > &mXJL3iN  
  struct result_1 Uus%1hC%a  
  { ?%-VSL>$w=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c>!zJA B  
} ; M=:!d$c  
1zqIB")s>  
template < typename T1, typename T2 > +m8CN(c  
  struct result_2 E!nEB(FD  
  { va 7I_J   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jeXP|;#Una  
} ; C,r[H5G#  
} ; a|?&  
,< Zu4bww  
,j E'd'$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Fjch<gAofS  
&\),V1"  
template < typename Func, typename aPicker > }-4@EC>  
class binder_1 zW.I7Z0^  
  { N1/)F k-z  
Func fn; ldk (zAB.  
aPicker pk; <cS"oBh&u0  
public : je LRS8];  
E}6q;"[  
template < typename T > v8 rK\  
  struct result_1 14>WpNN  
  { tQ~vLPi$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; goBl~fqy0  
} ; IC"lsNq52  
r:;nv D  
template < typename T1, typename T2 > 2MY-9(no  
  struct result_2 F/O5Z?C?  
  { kd55y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qV]p\/a.  
} ; E0HXB1"  
 ja!K2^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} oE/g) m%  
<5@VFRjc  
template < typename T > 8G3CQ]G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]+4QsoFNt  
  { 0#Ivo<V  
  return fn(pk(t)); 8k~$_AT>u  
} v<0\+}T1R  
template < typename T1, typename T2 > 5>CmWMQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (B+CI%= D  
  { Q+bZZMK5,U  
  return fn(pk(t1, t2)); "- 2HKs  
} WX~: Y,l+u  
} ; b-!+Q)  
_UP =zW  
c+S<U*  
一目了然不是么? J)o.@+Q}  
最后实现bind 2-G6I92d  
?OjZb'+=K  
hSkI]%  
template < typename Func, typename aPicker > /Uxp5 b h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y0}3s)lKv  
  { fhwJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )WWqi,T}  
} k65V5lb  
 _"0,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7+]+S`p  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ~t=73 fwB  
t.\<Q#bN#  
十一. phoenix Cj/J&PDQ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v;6O# ta'  
9f=L'{  
for_each(v.begin(), v.end(), srL|Y&8p  
( <[l0zE5Z8'  
do_ fI<|]c}P&J  
[ <b.O^_zQF  
  cout << _1 <<   " , " yj$a0Rgkv  
] 2eC`^  
.while_( -- _1), ccR#<Pb6q  
cout << var( " \n " ) t_xO-fT)  
) S"=y >.#  
); L/Tsq=  
3bsuE^,.@  
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 B~C8}  
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  C\`*_t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pZxuV(QP`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: bT>1S2s  
2|a5xTzH  
#3~hF)u&/  
template < typename Cond, typename Actor > |7CFm  
class do_while C(Cuk4K  
  { y@Gl'@-O  
Cond cd; 3*(w=;y  
Actor act; pLdZB9oD]C  
public : 9M12|X\]8  
template < typename T > }+@GgipyO.  
  struct result_1 2/dvCt6 N  
  { #jqcUno  
  typedef int result_type; 'G)UIjl  
} ; y1 qJ  
x*#9\*@EI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N\{{:<Cp\  
<sncW>?!~  
template < typename T > ?y/LMja  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L#|6L np^  
  { ,@Fde=Lw  
  do vk><S|[n  
    { Mn<#rBE B  
  act(t); e+~Q58oD  
  } H13kNhV9  
  while (cd(t)); (O!Q[WLS  
  return   0 ; dje}C bZ  
} \+#>XDD  
} ; {t%Jc~p{  
fbrCl!%P  
`b:yW.#w3l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z#vU~1W  
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。 7Zw.mM!i  
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。 2kfX_RK  
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。 bXNM.K  
下面就是产生这个functor的类: #S|DoeFs  
 o%SD\zk  
N|-'Fu  
template < typename Actor > ^[g7B"`K5  
class do_while_actor Vh}F#~BrI  
  { H&*KpOL  
Actor act; qP5'&!s&!  
public : BG9.h!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `JAM]qB"  
X/qLg+X  
template < typename Cond > Tg jM@ir  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y# iQ   
} ; uGz>AW8a3  
vuoD~=z  
.|g|X8X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 s&)>gE\  
最后,是那个do_ i_{b *o_an  
j3Ps<<eA  
E[a|.lnV  
class do_while_invoker igO,Ge8}  
  { Qq{>]5<  
public : %] #XIr  
template < typename Actor > SL$ bV2T  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H"vkp~u]I  
  { 2A(?9 R9&h  
  return do_while_actor < Actor > (act); YIn H8Ex  
} vPce6 Cl*  
} do_; kn9e7OO##  
Yc3Rq4I'G  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Wz+7CRpeP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x='T`*HD  
最后来说说怎么处理break和continue &cf(}  
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。 +i@{h9"6g  
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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