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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jKZt~I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \@}#Gez  
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, :K?0e `  
Z?J:$of*  
y fSM  
WZ!WxX>zO  
  class filler - O"i3>C  
  { ]O{u tm  
public : "+?Cz !i   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} fWF |,A>>b  
} ; ^). )  
g\GdkiIj  
H0a/(4/xg  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: CzV(cSS9-  
{F N;'Uc  
J ti(b*~  
:Vg}V"QR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); dbS +  
/D_+{dtE  
0W`LVue  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _{jP;W  
sA9 &/p/  
^MD;"A<  
8hA^`Y  
二. 战前分析 uhV0J97  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 XYx 6V  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 gPzL*6OS A  
NZu)j["  
44\>gI<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7@a 0$coP  
  /* --------------------------------------------- */ `>D9P_Y"jI  
vector < int *> vp( 10 );  n i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); aFY_:.o2k`  
/* --------------------------------------------- */ O3n_N6| q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #JA}3]  
/* --------------------------------------------- */ `\<37E\N}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,jy*1Hjd  
  /* --------------------------------------------- */ %o?IsIys  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Pw@olG'Ah  
/* --------------------------------------------- */ 5&CDHc7Oj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rZ_>`}O2  
i.iio-  
kllQca|$4  
oKFT? "[X  
看了之后,我们可以思考一些问题: JO@ Bf  
1._1, _2是什么? O`cu_  
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。 W[NEe,.>  
2._1 = 1是在做什么? RV-hIdAU  
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。 ? 8 1X  
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。 '?o9VrO  
W v!<bT8r  
 17hTr  
三. 动工 d~ng6pA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,`td@Y  
g"Q h]:  
5;)*T6Y  
%Hi~aRz  
template < typename T > |!d"*.Q@F  
class assignment v| z08\a[  
  { %K 4  
T value; 2 Tvvq(?T  
public : h5|.Et  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2aNT#J"_  
template < typename T2 > TrE3S'EU#R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } YpdNX.P,  
} ; FM^9}*  
HTz+K6&  
c\cZ]RZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 MM{_Ur7Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]*%+H|l  
f?Bj _z  
=lr)gj  
U[_8WJ7+  
  class holder ]!YtH]}  
  { sCH)gr@gJ^  
public : h. hjz?  
template < typename T > H D/5!d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FQeYx-7  
  { Sn3:x5H,l  
  return assignment < T > (t); ^9"KTZc-*  
} E\)eu1Hw4B  
} ; 7CvD'QW /  
UWG+#,1J.\  
Kf7WcJ4b  
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: =N.!k Vkl  
sDiHXDI_m  
  static holder _1; (!K+P[g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 NVIWWX9?  
>`V}U*}*H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e`U Qz$4!  
而不用手动写一个函数对象。 Ef7:y|?  
|qjZ38;6  
#I\Y= XCY  
1]4^V7y  
四. 问题分析 |ek ak{js  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 k1N$+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。 : iY$82wQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b^V'BC3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 PjqeE,5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @ Gjny BJ  
X, fu!  
五. 问题1:一致性 A[/I#Im7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ):6 -  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A! 6r/   
E[Bo4?s&^  
struct holder k&s; {|!  
  { P{oAObP%  
  // ~a+NJ6e1  
  template < typename T > IS_Su;w>4  
T &   operator ()( const T & r) const 8:g!w:$x  
  { -wr(vE,  
  return (T & )r; )&1!xF   
} delf ]  
} ; r4k nN 2:  
VQ |^   
这样的话assignment也必须相应改动: M'jXve(=yF  
Q</h-skLZ  
template < typename Left, typename Right > T |"`8mG  
class assignment r?p{L F  
  { 9Vh_[^bR  
Left l; a1x7~)z>zi  
Right r; K; kM_%9u  
public : T)\NkM&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `1'5j "v  
template < typename T2 > Lar r}o=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^Vo"fI`=C  
} ; 12gw#J/)9h  
fD6GQ*  
同时,holder的operator=也需要改动: emWGIo  
.LE+/n  
template < typename T > .H;B=nd*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c4]u&tvjJ  
  { J|j;g!fK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); jXcNAl  
} B?(4f2yE  
, {<Fz%  
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。 ToU.mM?f^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #8?^C]*{0  
!t-K<'  
return l(rhs) = r; vl5){@   
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。 sd!sus|( R  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "3y}F  
k,_i#9 X  
template < typename Tp > YN#XmX%  
class constant_t :WX0,-Gn  
  { WN0c %kz=  
  const Tp t; ;QPy:x3  
public : nPf'ee  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,f<B}O  
template < typename T > euZ(}+N&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?`. XK}  
  { M_&4]\PkCy  
  return t; VD;j[~/Z  
} n6cq\@~A  
} ; &>=#w"skb6  
ZLJNw0!=|t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 qY}Cg0[@g  
下面就可以修改holder的operator=了 W78o*z[O  
Kq7C0)23  
template < typename T > $^$ECDOTB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WZ"W]Jyy{  
  { l\aUresm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); dpn3 (  
} .eTk=i[N-  
okDJ(AIV+  
同时也要修改assignment的operator() [Yvsa,2  
!aeNq82  
template < typename T2 > PW^ 8;[\QP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Z3`2-r_=  
现在代码看起来就很一致了。 9HKf^+';n  
3kw}CaZ6  
六. 问题2:链式操作 xMsGs  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \^s2W:c  
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。 ]wf |PU~nr  
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。 u:5IjOb2^  
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。 $3:X+X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \_>?V5(  
@LC~*_y   
template < typename T > UT;4U;a,m  
struct result_1 }} #be  
  { dJE`9$jN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %yhI;M^  
} ; >;}]pI0T  
|D(&w+(  
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: *[ #*n n  
^Y<M~K972  
template < typename T > ?%;B`2 nDR  
struct   ref cuMc*i$w!  
  { &CO| Y(+  
typedef T & reference; }{=8&gA0  
} ; `U#Po_hq  
template < typename T > x _|>n<Z  
struct   ref < T &> id4]|jb  
  { bQV("~#  
typedef T & reference;  2$)mC9  
} ; 1gk0l'.z  
X#7}c5^Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: PvuAg(?  
*k [kV  
template < typename T > 19w_tSg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c.-cpFk^L&  
  { N*':U^/t4J  
  return l(t) = r(t); \ %_)_"Q  
} 4JSZ0:O  
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。 Ff&R0v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F7V6-V{_  
8.-S$^hj~6  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 nHVPMi>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h,.fM}=H  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ? KF=W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;,v.(Z ic  
最后的布局是: ^f6 {0  
                Add <L2GUX36#  
              /   \ -O /T?H  
            Divide   5 "Whwc   
            /   \ ~R$[n.Vpk  
          _1     3 XK3!V|y`  
似乎一切都解决了?不。 >*{:l,LH  
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。 |yU3Kt  
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。 +/(|?7i@  
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: A{M+vsL  
IuDT=A  
template < typename Right > &p )@8HY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iA&oLu[y3  
Right & rt) const qz87iJp&  
  { IY0 3"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9D%qXU  
} q$|0)}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ' #KA+?@  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 7\f{'KL  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 gINwvzW{  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 "B~WcC  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 |FjBKj  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? sl%#u9r=  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: zF=#6  
+*: }p  
template < class Action > L2<+#O#  
class picker : public Action Mc!2mE%47m  
  { ),M U+*`  
public : 9n-T5WP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} tz"5+uuu  
  // all the operator overloaded (;C$gnr.C  
} ; 2c"/QT  
'1Y<RD>x  
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。 T<XfZZ)l<`  
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: 8B_0!U& ]  
m'3OGvd  
template < typename Right > [#7D~Lx/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const BB0g}6M  
  { :&qC<UD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I7A7X*  
} Kq8 (d`g}  
sC!1B6:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >,kL p|gA  
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。 bG "6pU  
dZ.}j&ZH'  
template < typename T >   struct picker_maker LgO i3  
  { J1nXAh)J  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'w'Dwqhmr  
} ; U 7EHBW  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Bl=nj.g  
  { fYb KmB  
typedef picker < T > result; <=$rU232}  
} ; SgyqmYTvZw  
VtD@&N  
下面总的结构就有了: D7EXqo  
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。 ~Ry $>n*/  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 0BT;"B1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )o86lH"z  
至此链式操作完美实现。 P_kaIPP  
f%vHx,  
=_K%$y*  
七. 问题3 IES41y<  
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。 0W;q!H[G  
*iPs4Es-  
template < typename T1, typename T2 > ,:c :6Y^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6.k^m&-A  
  { -6AOK<kfI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9cl{hdP{  
} ^xzE^"G6  
an-\k*w  
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: n'! -Pv  
O)Xd3w'  
template < typename T1, typename T2 > d]^\w'w$  
struct result_2 Lr K9F^c  
  { "1_{c *ck  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q2[+-B)m  
} ; BT&rp%NO6l  
U p_>y>x  
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? Ngn\nkf  
这个差事就留给了holder自己。 ;Gjv9:hUn  
    #Y/97_2 xa  
2qt=jz\s  
template < int Order > qPp1:a"   
class holder; 0Ei\VVK>  
template <> LBW.*PHW  
class holder < 1 > z~GVvgd  
  { tVC@6Z$  
public : ^nG1/}  
template < typename T > Vww@eK%5Q  
  struct result_1 ;+S2h-4  
  { plzE  
  typedef T & result; pA*D/P-  
} ; zfk'>_'  
template < typename T1, typename T2 > =4YbVA+(  
  struct result_2 i)A`Vpn  
  { _Cu[s?,kS  
  typedef T1 & result; R1]v}f_I"  
} ; 3N(8| wh  
template < typename T > 0SAG6k~x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !O 0ZD4/{4  
  { 34"{rMbQ  
  return (T & )r; ?q+8 /2  
} 0L3Bo3:k  
template < typename T1, typename T2 > gubb .EY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =YS!soO  
  { ]hCWe0F  
  return (T1 & )r1; s98: *o3  
} D<+ bzC  
} ; E#yCcC!wMY  
g @c=Bt$  
template <> &. |;yt%v  
class holder < 2 > BsoFQw4$9  
  { Y2RxD\!Z  
public : 'DaNR`9  
template < typename T > WyKUvVi  
  struct result_1 H}u)%qY+~  
  { F?yh23&_4  
  typedef T & result; e["Z!D_H  
} ; GE/IaLo  
template < typename T1, typename T2 > KUl Zk^a  
  struct result_2 , V0iMq  
  { K8yWg\K  
  typedef T2 & result; GV `idFd  
} ; &-EyM*:u!  
template < typename T > B`'}&6jr.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T>AI0R3  
  { m)tI  
  return (T & )r; `R4W4h'I  
} Y{x[N}h  
template < typename T1, typename T2 > {,nd_3"Vq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |THkS@Br  
  { ~FK+bF?%  
  return (T2 & )r2; rRF+\cP?.  
} $g}/T_26  
} ; Mt7X<?GZm  
#R"9)vHp  
]5qjK~,4b  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 brp N >\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [A.eVuV;+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Rx_,J%0Fq  
QjW~6Z.tI  
return l(i, j) = r(i, j); *YiD B?Si  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H4K(SGx  
S[\cT:{OE  
  return ( int & )i; 8ESkG  
  return ( int & )j; _BeX7  
最后执行i = j; gn;nS{A  
可见,参数被正确的选择了。 ,=XS%g}l4  
( S C7m /  
X:zyzEhS  
/_ hfjCE  
ul5::  
八. 中期总结 A_X^k|)T  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: IArpCF/"8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O(c4iWm  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {<Xo,U7 y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {kY`X[fvZ  
z~A(IQO  
1*eWvYo1  
A-@-?AR  
6832N3=  
u:{. Hn`  
九. 简化   t`&s  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 .n ^O)|Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `gA5P %  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: R,(+NT$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;r2b@x:<_  
  +-*/&|^等 CM@"lV_  
2. 返回引用。 0lJBtk9wn  
  =,各种复合赋值等 N|^!"/  
3. 返回固定类型。 5u=U--  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1nX68fS.9  
4. 原样返回。 S quqaX+<  
  operator, Z)Xq!]~/g  
5. 返回解引用的类型。 pqNoL* H  
  operator*(单目) Di5Op(S((  
6. 返回地址。 B=nx8s  
  operator&(单目) /fcwz5~  
7. 下表访问返回类型。 #!F8n`C-  
  operator[] s3fGX|;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @% 5F^Vbd  
  operator<<和operator>> @)M.u3{\  
%Tm' aY"  
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。 X~/ 9Vd g  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: YRT}fd>R&  
sjVl/t`l  
template < typename Left > 07HX5 Hd  
struct value_return =,} !Ns{k  
  { 2[bR6 T89  
template < typename T > hF{mm(qyv  
  struct result_1 L 52z  
  { EzY scX.[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fh5^Gd~  
} ; s*A|9u f5  
jak|LOp  
template < typename T1, typename T2 > h^3Vd K,  
  struct result_2 E '6 z7m.  
  { | Y,X=Ed  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; XQ?)  
} ; W1M/Z[h6)5  
} ; KTS7)2ci  
4 9+}OIX  
c+ H)1Dfq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n*]x02:LjZ  
A5 J#x6@  
下面我们来剥离functor中的operator() :d/:Ga5v!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <i`K%+<WO  
#IciNCIrG  
return l(t) op r(t) Yv|bUZ @  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rBL_]\$7}  
return op l(t) )7BNzj"~  
return op l(t1, t2) i\c^h;wX  
return l(t) op ]`+"o[  
return l(t1, t2) op ?2 O-EiWjZ  
return l(t)[r(t)] J5r L7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,HjHt\!~<  
Tu T=  
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: 1,sO =p)Yg  
单目: return f(l(t), r(t)); _KlPbyLU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~o\]K  
双目: return f(l(t)); WW Kr & )  
return f(l(t1, t2)); "Mu $3 w  
下面就是f的实现,以operator/为例 .cn w?EI  
E"vi+'(v  
struct meta_divide 8CHf.SXh  
  { 'J<zVD}0  
template < typename T1, typename T2 > "\P~Re"EH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Lw78v@dY  
  { dYttse'  
  return t1 / t2; < oG\)!O  
} 3jQ$72_  
} ; .M#>@~XR  
&qj&WfrB,  
这个工作可以让宏来做: E!]rh,mYK  
:j!_XMyT:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wz2)seZY  
template < typename T1, typename T2 > \ Lzb [%?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pl? J<48  
以后可以直接用 SF}L3/C&h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) kA$;vbm  
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 >w'?DV>u|  
(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。。。) [}B{e=`!  
{`SGB;ho  
z j0pP{y  
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 ?>Ci`XlLr  
w2_I/s6B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >5Rw~  
class unary_op : public Rettype nT6iS}h  
  { "MKsSty  
    Left l; ~<Qxw>S#  
public : EwJn1Mvq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ; yC`5  
aIyY%QT  
template < typename T > t@mw f3,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5+PBS)pJ]%  
      { /VOST^z!  
      return FuncType::execute(l(t)); RAJ |#I1  
    } Kwmo)|7uPU  
;bu;t#  
    template < typename T1, typename T2 > '48|f`8$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8Y kH  
      { i7E7%~S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i}12mjF  
    } rs)aEmvC  
} ; xH .q  
krT!AfeV  
dtXJ<1:  
同样还可以申明一个binary_op dEl3?~  
gf8U &;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P bC>v  
class binary_op : public Rettype }Z%{QJ$z  
  { YV+dUvz  
    Left l; s%re>)=|  
Right r; UmMYe4LQR  
public : g0 U\AN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X_yU"U  
:BiR6>1:  
template < typename T > ymJw{&^am  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B~?Q. <M  
      { U0=zuRr n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E<[ bgL  
    } Hm[!R:HW,S  
3^Q U4  
    template < typename T1, typename T2 > 1T^L) %&p_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Al;oI3  
      { G~j<I/)"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); omU)hFvyS  
    } 6>^k9cJp  
} ; m.X+sP-e  
H%jIjf  
4E94W,1%,Y  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 LPgI"6cP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .EELR]`y7I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +m},c-,=$w  
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。 >dH*FZ:c  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Uv$ u\D+@[  
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。。。 O c3%pb;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {:j!@w3  
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) d|HM  
下面是修改过的unary_op f@X*Tlx^|  
eNskuG|1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;'+cT.cmH  
class unary_op z-E4-\a  
  { ^vz@d+\Kd  
Left l; \d`Sz *  
   ~&jCz4M  
public : -v2q:x'G#  
ZOsn,nF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ml/O  
J<O_N~$$*  
template < typename T > DN_C7\CoA  
  struct result_1 Gi2Ey37]O  
  { O/~^}8TLL  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .OUE'5e p  
} ; )eyxAg  
>gl<$LQ?X  
template < typename T1, typename T2 > n#,l&Bx  
  struct result_2 CplRnKra  
  { CR=MjmH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %P6!vx:&^b  
} ; _ h-X-s Y  
HK.J/Zr  
template < typename T1, typename T2 > H!=BjU1Pmg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jg/<"/E  
  { .k(_ j.v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); md s\~l73  
} `v er "s;  
9D21e(7X  
template < typename T > qa?y lR"kA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gWPa8q<b  
  { 2J;CiEB  
  return OpClass::execute(lt(t)); +.uk#K0o  
} '1nU[,Wj  
|Q;1;QXd  
} ; bS6Yi)p  
s]>%_(5  
TD9`S SpP  
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] *pBc(o0  
好啦,现在才真正完美了。 GjG3aqP&!  
现在在picker里面就可以这么添加了: (o\~2e:  
)T_ #X!  
template < typename Right > A4x3TW?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )UUe5H6Hd0  
  { r/f;\w7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *RM'0[1F4  
} Uc2#so$9  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Z;s-t\C  
g&wQ^  
v,B\+q/  
_Y=yR2O  
mAa]E t.  
十. bind ARo5 Ss{  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 q"oNB-bz  
先来分析一下一段例子 ]^<~[QK_C  
W@=ilW3RD  
t T:yvU@a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U @|_5[nl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .|-y+9IP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .IU+4ENSy4  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ] ={Hq9d@  
我们来写个简单的。 cGKk2'v?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4N&}hOM'S  
对于函数对象类的版本: 2D"/k'iA  
O/nS,Ux  
template < typename Func > nt6"}vO  
struct functor_trait @d|9(,Q  
  { m6D4J=59  
typedef typename Func::result_type result_type; x ,W+:l9~s  
} ; sn%fE  
对于无参数函数的版本: kF .b)  
dPId= w)  
template < typename Ret > 7(Kc9sJC%%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %|>i2  
  { `314.a6S  
typedef Ret result_type; 7&1: ]{_  
} ; EK_^#b  
对于单参数函数的版本: sP%.o7&n  
>rubMGb  
template < typename Ret, typename V1 > +l(}5(wc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3OlY Ml  
  { .M lE1n'  
typedef Ret result_type; w0iE x1i  
} ; rB]/N,R   
对于双参数函数的版本: u.6%n. g  
F ReK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T*m_rDDt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9`AQsZ2  
  { U^D7T|P$V  
typedef Ret result_type; b8&9pLl  
} ; 6s;x@g]  
等等。。。 }=gGs  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <*P1Sd.  
O/Vue  
template < typename Func > "/5b3^a  
struct func_return .anL}OA_q  
  { ,U}8(D~:  
template < typename T > 75y#^pD?c  
  struct result_1 b%(0AL  
  { <>TBM^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KMV!Hqkk  
} ; O9Aooe4W=  
\=)h6AG  
template < typename T1, typename T2 > r+Y1m\  
  struct result_2 uY,FugWbl  
  { x/~M=][tN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3-'|hb  
} ; gK /K Z8  
} ; 4)_ [)MZ\j  
OuoZd!"qf  
$)3/N&GXR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?9:\1)]  
?jbam! A  
template < typename Func, typename aPicker > W2RS G~|  
class binder_1 kVY@q&p  
  { C;` fOCz^  
Func fn; jolCR-FDu  
aPicker pk; n !QjptQ  
public : N@}U;x}  
>:=TS"}yS}  
template < typename T > 2r,fF<WQ  
  struct result_1 15COwc*k  
  { 1K>4 i. X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Rjf |  
} ; ?k#% AM  
qF ?S[Z;  
template < typename T1, typename T2 > < qBPN{'a"  
  struct result_2 \xt!b^d0  
  { 'py k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #!2gxm;g  
} ; (w*$~p  
?~!h N,h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &m`  
=GF+hM/~  
template < typename T > wZ^/-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 99 [ "I:  
  { <:?&}'aA  
  return fn(pk(t)); X*T9`]l6  
} &("?6%GC  
template < typename T1, typename T2 > &7 ,wdG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T*oH tpFj#  
  { 3]'3{@{} H  
  return fn(pk(t1, t2)); #xmUND`@  
} *jYwcW"R{z  
} ; -&c@c@dC  
{PU[MHZF  
]n{2cPx5d  
一目了然不是么? xsfq[}eH<  
最后实现bind .D :v0Zm}m  
tQ/U'Ap&  
er53?z7zP.  
template < typename Func, typename aPicker > t/3veDh@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z"n]y4h  
  { 4AGc2e'u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <,m}TTq  
} f:TW<  
o` e~1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }Eav@3h6  
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。 P5N"7/PfW  
DT*/2TH*l  
十一. phoenix * 08LW|:,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /F\7_  
p'H5yg3h  
for_each(v.begin(), v.end(), 8w{V[@QLn  
( sIy  LW  
do_ U}UIbJD*=  
[ ?f%@8%px  
  cout << _1 <<   " , " (k[<>$hL*  
] eN/Jb;W  
.while_( -- _1), @-hy:th#  
cout << var( " \n " ) Ss8`;>  
) ag3T[}L z  
); wtZe\ h  
F*a+&% Q  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: t<e?f{Q5  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor s#4 "f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2W}RXqV<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z.QW*rW9  
}%VHBkuc  
1Ao"DxZHy7  
template < typename Cond, typename Actor > "MyYu}AD  
class do_while C}M0KDF  
  { lY6U$*9c  
Cond cd; j*CnnM#n  
Actor act; #oHHKl=M  
public : *bR _ C"-  
template < typename T > FCg,p2  
  struct result_1 W7.]V)$wM  
  { aUd6 33  
  typedef int result_type; h322^24-2  
} ; il:+O08_  
_3)~{dQ+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g >X!Q  
F.JE$)B2EX  
template < typename T > nF7Ozxm#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Wgg=A"G  
  { jML}{>Gy8S  
  do -`rz[";n  
    { ](%-5G1<  
  act(t); r1,RloyZS  
  } ,#s}nJ4  
  while (cd(t)); 9D&ocV3QV  
  return   0 ; grv 3aa@  
} xNT[((  
} ; $[IuEdc/  
_v_ak4m>  
+|^rz#X  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). P}cGWfj  
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。 d~qDQ6!  
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,-:(82  
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。 vh((HS-)  
下面就是产生这个functor的类: H=B8'N  
X.g1 312~  
0'a.Ypf  
template < typename Actor > {AJs pLcG  
class do_while_actor L> cTI2NB.  
  { x H\5T!  
Actor act; !)ee{CwNc  
public : d6wsT\S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [0  3Aej  
1XwbsKQ}  
template < typename Cond > ,b2Cl[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FLi)EgZXt  
} ; =EFF2M`F  
xqIt?v2c  
SeKU ?\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !5pnl0DK*  
最后,是那个do_ O"^KX5  
gR%fv  
=p$1v{L8  
class do_while_invoker -fYgTst2  
  { I9H+$Wjd  
public : =! /S |  
template < typename Actor > Ow<=K:^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const xoPpu  
  { %b0..Zz  
  return do_while_actor < Actor > (act); 98G>I(Cw%  
} :+; U W \  
} do_; /z`LB  
N_Yop  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? sFMSH :5z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Wcw$ Zv  
最后来说说怎么处理break和continue /qEoiL###  
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。 A@+pvC&  
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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