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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m~upTQz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]}K\&ho2  
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, Sk*-B@!S  
uU&,KEH  
@PYCl  
T);eYC"@  
  class filler v^Vr^!3  
  { XET'XJWF%  
public :  8(.DI/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;B8 #Nf  
} ; >lD*:#o  
dr25;L? B  
F W?zJ  
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: \t'v-x>2y5  
)p,uZ`~v  
*6Ojv- G|5  
Cfizh@<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xjm|ewo  
 |7ga9  
f?-=&||f78  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {i:5XL   
lkj^<%N"r  
Q}a, f75  
m\3r<*q6  
二. 战前分析 Bl)znJ^  
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。 .GJl@==~1  
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 y:FxX8S$'e  
ER z@o_  
w"-'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AnB]f~Yjl  
  /* --------------------------------------------- */ Qv3g 4iJ  
vector < int *> vp( 10 ); R.(cGZS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8 *Fr=+KN  
/* --------------------------------------------- */ @,b:s+]rp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -c^/k_n  
/* --------------------------------------------- */ -EwtO4vLJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); XIv{jzgF  
  /* --------------------------------------------- */ .zm'E<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RVlAWw(  
/* --------------------------------------------- */ |FF"vRi8a7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l7rGz2:?  
&VY(W{\eY  
(-V=&F_  
"8p fLI  
看了之后,我们可以思考一些问题: D.e4S6\&  
1._1, _2是什么? &4aY5y`8+f  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 F TB@70  
2._1 = 1是在做什么? h q5=>p  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 pq \M;&  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 /+FZDRf!r  
fz)i9D@  
 Bld%d:i  
三. 动工 Jk$XL<t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <Pg]V:=g'  
\ 2Jr( ?U  
x]({Po4  
oXCZpS  
template < typename T > Tum9Xa  
class assignment %-zAV*>  
  { 6bL"ZOEu  
T value; 9*?H/iN@p?  
public : }v0IzGKs  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0baq696<F  
template < typename T2 > T>"GH M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ek!$Ary  
} ; A+JM* eB  
p[Z'Fl  
QlbhQkn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DYvi1X6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?0Xt|  
?K<m.+4b*y  
rUunf'w`e1  
l:!4^>SC  
  class holder bL=32YS  
  { yPKDn.1  
public : vt;<+"eps  
template < typename T > 0:W*_w0Ge  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 69Y>iPRU  
  { @IaK:  
  return assignment < T > (t); x;RjLI4h  
} G$ l>By  
} ; 7=.}484>J  
 /MS*_  
fo"dX4%}  
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: '/gw`MJ  
#y~`nyg%|  
  static holder _1; ulnG|3A9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O/gBBTB  
sLx!Do$'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D`r^2(WW  
而不用手动写一个函数对象。 a8?Zb^  
H}}]Gh.T  
sje}E+{[  
 E%g_O_  
四. 问题分析 LK8K=AA3P  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 3r=IO#  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 WMB~? EDhv  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JwzA'[tM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w%,Iy, G@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tS2P|fl  
]xf lfZ  
五. 问题1:一致性 v= b`kCH}  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| xg~ Baun  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MSPzOJQPy  
1=DUFl.  
struct holder >w:px$g4  
  { PI7M3\z  
  // )J/,-p  
  template < typename T > nq#k}Qx:  
T &   operator ()( const T & r) const r4}:t$  
  { f-5vE9G3y7  
  return (T & )r; ^>?gFvWB%  
}  D7%`hU  
} ; S3-3pJ]~Zk  
aHKv*-z-  
这样的话assignment也必须相应改动: KZn\ iwj  
HYgq@47$[  
template < typename Left, typename Right > A"S{W^iL  
class assignment %YhZ#>WT  
  { ;4nz'9+  
Left l;  EthnI7Y  
Right r; zosJ=$L  
public : *Yk3y-   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w{[OtGIi3  
template < typename T2 > RdlcJxM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } EEQW$W1@  
} ; umXa   
48]1"h%*qB  
同时,holder的operator=也需要改动: #!\g5 ')mC  
mDmy637_  
template < typename T > zBWn*A[4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {z?e<  
  { 'xAfcP[^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -yt[0  
} ukV1_QeN [  
vJkY  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 dBY,&=T4p  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Pj_2y)^?  
>JVZ@ PV H  
return l(rhs) = r; %&bO+$H3  
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。 ^8dJJ*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &1:xY.Zs_  
:)+|q  
template < typename Tp > *]%{ttR~  
class constant_t X )d7y  
  { x$9UHEb kM  
  const Tp t; *a xOen  
public : p=6Q0r|'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >\hu1C|W  
template < typename T > //VgPl  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +*[lp@zU{  
  { ;4of7d  
  return t; qp>O#tj[  
} |yiM7U,i  
} ; 1R)4[oYN\<  
j+Nun  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G S-@drZp_  
下面就可以修改holder的operator=了 vX})6O  
L.bR\fE   
template < typename T > oDul ?%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xg)cA C\=  
  { )sG`sET]`f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F+Og8^!  
} I9Af\ k|^  
O3#4B!J$E  
同时也要修改assignment的operator() [ aj F  
+_uT1PsBY  
template < typename T2 > djV^A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A?8f 6  
现在代码看起来就很一致了。 _wp6rb:8!  
%^xY7!{  
六. 问题2:链式操作 F*hOa|7/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ZRO   
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。 7Zp'}Om<I  
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。 \I; lgz2  
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。 _*B]yz6z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?:OL8&0  
TFWV(<  
template < typename T > XRVE8v+  
struct result_1 n= yT%V. l  
  { xuQ$67F`;z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qsXK4`  
} ; jdV  E/5  
WlU^+ctS  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: b Mi,z3z  
v-2O{^n  
template < typename T > vMKmHq  
struct   ref {E!ie{~  
  { 8C4DOz|  
typedef T & reference; QbqEe/*$_  
} ; FQ>KbZh  
template < typename T > qczGv2%!  
struct   ref < T &> 'E+Ty(ED5  
  { j?4k{?x  
typedef T & reference; W!4(EdT*Cq  
} ; E[HXbj"  
TTpK8cC  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #4_'%~-e  
zb Z0BD7e  
template < typename T > =@;uDu:Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]N}80*Rl  
  { c.m8~@O5+  
  return l(t) = r(t); j`Fsr?]/  
} m5 r65=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。 D Cx3_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =Y>_b 2  
['j_W$8n  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ]&w>p#_C  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '`=z52  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #DpDmMP9R3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Qy`{y?T2  
最后的布局是: jSp4eq  
                Add d:}aFP[  
              /   \ /10 I}3D  
            Divide   5 \Fj$^I>C  
            /   \ Ss+e*e5Ht  
          _1     3 n; ;b6s5  
似乎一切都解决了?不。 j_c0oclSz  
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。 ,  A?o  
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。 '0D2e  
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: }Wjb0V  
szN`"Yi){  
template < typename Right > 2,?4'0Z@R  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L}lOA,EF  
Right & rt) const E#X1P #$pW  
  { 0TK+R43_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CsG1HR@  
} / 2>\Z(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 znv2:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 IM),cOp=  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 )?RR1P-ID  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ) D:M_T2  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 (5rH 72g(  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 4tU3+e5h  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: thcj_BZ8  
_svY.p s*  
template < class Action > &NiDv   
class picker : public Action Q]Q]kj2  
  { VqV6)6   
public : '>-  C!\t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]+x;tP o  
  // all the operator overloaded ^XEX"E  
} ; 0@z=0}0Z  
w%;Z`Xn&u  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ORk8^0\  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: p>7 !"RF:U  
v8p-<N)  
template < typename Right > CJ0j2e/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ujsJ;\c  
  { '|Dm\cy  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VXlTA>a }  
} cLR02  
;i?Ao:]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FC+K2Yf1=0  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~Q%C>  
(cJb/|?3  
template < typename T >   struct picker_maker GY 4?}T^s  
  { Kg^L 4Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q@1!v  
} ; '^ "6EF.R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3D70`u  
  { X+"8yZz3?  
typedef picker < T > result; 94Mh/A9k  
} ; \ a18Hp|%  
Ag QR"Nu6  
下面总的结构就有了: a.QF`J4"'  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 SFAh(+t  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 @bU(z$eB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [Dd?c,5AD  
至此链式操作完美实现。 10xo<@l  
<kIg>+  
e#]=-^  
七. 问题3 ](c[D9I!8  
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。 Tx"}]AyB6  
<Okk;rj2  
template < typename T1, typename T2 > <_&tP=h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zo  
  { _=@9XvNM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d51l7't  
} 4SSq5Ve<  
N 4Yvt&  
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: ];bB7+  
Rr+Y::E  
template < typename T1, typename T2 > KY$6=/?U_  
struct result_2  4KF 1vw  
  { 99 /fI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~_=ohb{  
} ; >v^Bn|_/  
"P;_-i9O  
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? KIO{6  
这个差事就留给了holder自己。 ,p6X3zY  
    [X[d`@rXv  
 L>Bf}^  
template < int Order > '}h[*IB}5  
class holder; qg?O+-+  
template <> Un\h[m  
class holder < 1 > /Y|oDfv  
  { TUzpln  
public : vy\;#X!  
template < typename T > [P`t8  
  struct result_1 xq1 =O  
  { u1 d{|fF  
  typedef T & result; VKRj 1LXz  
} ; >i=^Mh-bm  
template < typename T1, typename T2 > oyV@BHJO@  
  struct result_2 $FUWB6M  
  { AG6tt  
  typedef T1 & result; ~L j[xP  
} ; v WKUV|  
template < typename T > tj@IrwC^e"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5at\!17TY  
  { uTY5.8  
  return (T & )r; >AIkkQT  
} \v.16obH  
template < typename T1, typename T2 > o<2H~2/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b6BeOR*ps  
  { F<y$Q0Z}  
  return (T1 & )r1; j2NnDz'  
} lAuI?/E  
} ; P_)h8-!+ $  
}|>mR];  
template <> l?E7'OEF:  
class holder < 2 > Vh1{8'G Q  
  { `iuo([E d  
public : }ybveZxv5A  
template < typename T > `ZL~k  
  struct result_1 m'H%O-h\  
  { > E;`;b  
  typedef T & result; Wi]Mp7b  
} ; R:HF~}  
template < typename T1, typename T2 > e -vL!&;2  
  struct result_2 H/m -$;cF3  
  { qD:3;85  
  typedef T2 & result; bf ]W_I]B  
} ; hQ`g B.DR  
template < typename T > m/l#hp+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,&$=2<Dx  
  { 9qxB/5d_  
  return (T & )r; {iiHeSD  
} D hy  
template < typename T1, typename T2 > 3gZ|^h6 +  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L ;5uB2  
  { R /J@XP  
  return (T2 & )r2; j]i:~9xKW  
} 0X =Yly*m@  
} ; & xOEp  
GQ~wx1jj1  
q]+'{Ci@  
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> >。 Ru8k2d$B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: t>;u;XY!;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >-fOkOWXy  
vL~nJv  
return l(i, j) = r(i, j); - `^594  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "e<Z$"7i  
J*s!(J |Q  
  return ( int & )i; j8kax/*[  
  return ( int & )j; mk#xbvvG  
最后执行i = j; &t1?=F,]  
可见,参数被正确的选择了。 {w*5uI%%e  
#M$Gj>E%4  
I_66q7U"0  
&`hx   
P+00wbx0  
八. 中期总结 #=r:;,,  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: h6c0BmS{1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1s5F jD?M  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lJHV c"*/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor WO{V,<;  
}nNZp  
Kp[ F@A#  
 )! 2$yD  
YB{hQ<W  
 a~>.  
九. 简化 M_@%*y\o  
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。 3B|?{U~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s"5f5Cn/Wh  
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: Xk=bb267  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 It.G-(  
  +-*/&|^等 =8BMCedH|  
2. 返回引用。 $S{B{FK  
  =,各种复合赋值等 /7Z5_q_  
3. 返回固定类型。 }S84^2J_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9Qja|;  
4. 原样返回。 CD|)TXy  
  operator, >D20f<w(H  
5. 返回解引用的类型。 $|~YXH~O  
  operator*(单目) T;/Y/Fd  
6. 返回地址。 ?`R;ZT)U-  
  operator&(单目) ZZ/F}9!=  
7. 下表访问返回类型。 <n+?7`d,  
  operator[] C" vj#Tx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3(D!]ku~m  
  operator<<和operator>> KG:CVIW Y  
Y] Q=kI  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 NYopt?Xg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;OjxEXaq  
x>MrB  
template < typename Left > Y>v(UU  
struct value_return bs{i@1$  
  { [|{2&830  
template < typename T > nk8jXZ"w  
  struct result_1 w7d(|`  
  { CMk0(sztU_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *7MTq_K(An  
} ; {s^vAD<~x3  
s~OGl PK  
template < typename T1, typename T2 > uA]Z"  
  struct result_2 yk r5bS  
  { 1&\ A#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Fy(-.S1  
} ; i U3GUsPy  
} ; y U"pU>fV@  
AC*> f&  
|ymw])L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait mI5BJ  
vFuf{ @P  
下面我们来剥离functor中的operator() Z)=S. )  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ')!+>b(P  
F$[1KjS  
return l(t) op r(t) 2flgfB}2k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )3h%2C1uM  
return op l(t) ~loJYq'y  
return op l(t1, t2) {Dv^j#  
return l(t) op JIeKp7;^  
return l(t1, t2) op >,JLYz|</  
return l(t)[r(t)] xqV>m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7S"W7O1>  
{J_1.uN=  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: D|zlC,J,  
单目: return f(l(t), r(t)); =*K~U# uoC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |^ z?(?w  
双目: return f(l(t)); <G d?,}\  
return f(l(t1, t2)); (N6 3k1M  
下面就是f的实现,以operator/为例 =b\k$WQ_(  
}6Y D5?4  
struct meta_divide a~#MMl  
  { 3aMfZa<=  
template < typename T1, typename T2 > gWlv;oq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NI(fJ%U  
  { uK_Q l\d  
  return t1 / t2; aI8k:FK"  
} ssdpwn'  
} ; '<(S*&s  
)C \ %R  
这个工作可以让宏来做: Yc5{M*w  
l5?fF6#j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;=.i+  
template < typename T1, typename T2 > \ J$Huzs#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pVuJ4+`  
以后可以直接用 }d<xbL!#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) p.Y =  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  p1zT]  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) GtYtB2U  
Jptzc:~B  
B.:DW3  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 (wxdT6RVm\  
`gI`Cq4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <Q-Y$ ^\  
class unary_op : public Rettype *{3&?pxx  
  { !rmXeN]-r  
    Left l; Q@M>DA!d^V  
public : gu'Yk  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \\<waU''  
?fO 2&)r  
template < typename T > 2.Kbj^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z_%9LxZlyj  
      { }zA kUt  
      return FuncType::execute(l(t)); K6vF}A|  
    } k-o(Q"[ '  
x2@Q5|a  
    template < typename T1, typename T2 > ;4E.Yr*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M$|r8%z1  
      { /jBjqE;_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wI\ n%#  
    } YX||\  
} ; fpj,~+  
QfLDyJv`e  
~g&FeMo  
同样还可以申明一个binary_op -!X,M DO  
os=Pr{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -,;r %7T  
class binary_op : public Rettype Oa[G #  
  { U g 'y  
    Left l; yJ(BPSt  
Right r; 43i@5F]  
public : g>])O  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9XU"Ppv  
iy{n"#uX  
template < typename T > Ww8C}2g3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5C03)Go3Z  
      { "rV-D1Dki  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); YMlnC7?_ /  
    } 7/p&]0w  
wHGiN9A+  
    template < typename T1, typename T2 > ~;m3i3D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^TC<_]7  
      { HM'P<<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3['aK|qk.  
    } };rxpw>ms  
} ; +/">]QJ  
} Mh@%2$  
Z/y&;N4  
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 jacp':T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Dgb@`oo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @S69u s}  
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。 2`D1cX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7d44i  
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。。。 R`)^eqB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PEKU  
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) ^qn,b/>L  
下面是修改过的unary_op iL^bf*  
?Cg",k'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  s~A#B)wB  
class unary_op ~/R,oQ1!g}  
  { O'<5PwhG  
Left l; @P1#)  
  4#pn ]  
public : [| \Z"   
-k$*@Hq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7~gIOu  
&rdz({  
template < typename T > v[3QI7E3  
  struct result_1 zz4TJ('  
  { Z *9Qeu-N:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jRk"#:  
} ; m :6.  
>8I?YT.  
template < typename T1, typename T2 > ~ULD{Ov'F  
  struct result_2 d&!;uzOx  
  { 'p%\fb6`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7Wd}H Z  
} ; sj"zgE)  
C\ ~!2cy  
template < typename T1, typename T2 > m|:O:<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;WF3w  
  { G5C=p:o{/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); PrA?e{B5m  
} 7Ya4>*B  
Ya%-/u  
template < typename T > aFCma2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @X_<y  
  { xJ2DkZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); +#|| w9p  
} oWJ0>)  
/QA:`_</oh  
} ; aan)yP  
QYm]&;EI  
Gr1WBYK  
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 /-in:gX8  
好啦,现在才真正完美了。 ?9Lp@k~TO  
现在在picker里面就可以这么添加了: P^wDt14>  
({"jL*S,q  
template < typename Right > kOu C@~,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \`FpBE_e)  
  { ,YEwz3$5u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2j9+ f{ l  
} s)gUvS\  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \Zpg,KOT  
,*y\b|<j  
oS2L"#  
;9WS#>o  
Yqpe2II7  
十. bind E< 57d,3l  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 P(n_eIF-f  
先来分析一下一段例子 !x%$xC^Iz  
,Pq@{i#  
6~:eO(pK l  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nfL-E:n=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *OX;ZQg0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @X$~{Vp__  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 HDV@d^]-  
我们来写个简单的。 T-;|E^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ( 04clU^F  
对于函数对象类的版本: qs9q{n-Aj  
 T:~c{S4&  
template < typename Func > |8DMj s()*  
struct functor_trait G_5uO58  
  { ^lI>&I&1  
typedef typename Func::result_type result_type; }K rQPg  
} ; ,Q7W))j  
对于无参数函数的版本: bu}N{cW  
X(YR).a~  
template < typename Ret > cft'%IEs  
struct functor_trait < Ret ( * )() > JB}jt)ol%  
  { =>y%Aj&4  
typedef Ret result_type; ;5ANw"Dq  
} ; GL S`1!  
对于单参数函数的版本: M5C%(sQ$  
'}F=U(!  
template < typename Ret, typename V1 > E8`AU<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3 P)N,  
  { Cyn_UE  
typedef Ret result_type; @4ccZ&`  
} ; B1u.aa$  
对于双参数函数的版本: u{Rgk:bn  
AA&5wDMV>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i_[nW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "\CUHr9k  
  { [v,Y-}wQ)  
typedef Ret result_type; t'7A-K=k3  
} ; vrGx<0$  
等等。。。 rAuv`.qEV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eeix-Wt*E  
nQHQVcDs8  
template < typename Func > 54^2=bp  
struct func_return OG!+p}yD]  
  { %UO ;!&K  
template < typename T > Z(~v{c %<  
  struct result_1 dPVl\<L1  
  { A;ti$jy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M%aA1!@/  
} ; E U# M.  
GIs *;ps7w  
template < typename T1, typename T2 > 20NotCM  
  struct result_2 <$:Hf@tpMo  
  { oiKY2.yW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n[`KhRN  
} ; l ;fO]{  
} ; r;~2NxMF/  
JvI6+[  
usFhcU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2Nau]y]=  
ywCF{rRd  
template < typename Func, typename aPicker > :JI&ngWK  
class binder_1 fRow@DI\  
  { 5Mb5t;4b  
Func fn; *~b}]M700  
aPicker pk; an<loL W  
public : $bho]~  
c]OK)i-{l  
template < typename T > aj\ zc I  
  struct result_1 Wh7}G   
  { 5(qc_~p^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; iN]#XIQ%  
} ; b-Uy&+:X*d  
HUuZ7jJwf  
template < typename T1, typename T2 > 3<:m;F*#  
  struct result_2 :'+- %xUM  
  { BT3X7Cx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (G#QRSXc\  
} ; M{   
t:N3k ;k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  FTk`Mq  
& 6-8$  
template < typename T > wV& UB@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q"Ur*/-U  
  { {] Zet}2  
  return fn(pk(t)); % a9C]?  
} Mu>WS)1lS  
template < typename T1, typename T2 > 2 yY.rs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E$?:^ausu  
  { N Dg*8i  
  return fn(pk(t1, t2)); \l d{Z;e  
} !=t.AgmL  
} ; kH9fK80  
T=- $ok`G  
V]fsjpvlmr  
一目了然不是么? jeLC)lQ*  
最后实现bind )=EJFQ*v  
"6} #65  
Q9C; _Up  
template < typename Func, typename aPicker > X1J'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CEMe2~  
  { Ga9^+.j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7L"Pe'Hw  
} u&7c2|Q  
JPt0k  
2个以上参数的bind可以同理实现。 OqW (C  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 d7)EzW|I;  
jy kY8;4  
十一. phoenix 8t$w/#'@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~6HaZlBB  
to%n2^^K  
for_each(v.begin(), v.end(), @4ECz>Q  
( Oj`I=O6  
do_ CdFr YL+F  
[ O&( @Ka  
  cout << _1 <<   " , " c7[+gc5}  
] JS:AHJSz  
.while_( -- _1), ^XbN&'^,HL  
cout << var( " \n " ) l^"HcP6  
) zK@DQ5  
); q,->E<8  
9bVPMq7}i  
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$+G9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor rERHfr`OU  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ySXQn#}-,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !U?Z<zh  
OY?x'h  
Bl6>y/  
template < typename Cond, typename Actor > %I 3D/!%  
class do_while n\x@~ SzrX  
  { JF%_8Ye5  
Cond cd; M6mJ'Q482  
Actor act; l^,"^ vz  
public : W.O]f.h  
template < typename T > fkjo  
  struct result_1 *>%tx k:)  
  { O,+ZD^  
  typedef int result_type; ?~_[/  
} ; }wkZ\q[  
@$bEY#*C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [ {|868  
pMy];9SvW  
template < typename T >  t R(Nko  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @9X+ BdQU  
  { 'U8% !  
  do O 6}eV^y  
    { Z91GM1lrf8  
  act(t); +l8`oQuG  
  } HAtf/E]  
  while (cd(t)); wm<`0}  
  return   0 ; / ~\ I  
} F#S )))#  
} ; W? ^ ?Kx  
2U Q&n`A  
i;GF/pi  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0zC mU)ng  
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。 l2lyi  
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。 TODTR7yGo  
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。 m+ww  
下面就是产生这个functor的类: bWe_<'N  
m\];.Da  
~t` uq  
template < typename Actor > -T0@b8  
class do_while_actor &LD=Zp%  
  { HLYTt)f}  
Actor act; }bZcVc2  
public : !eH9LRp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #F~^m  
~g_]Sskf7  
template < typename Cond > x%WL!Lo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \j$q';9p  
} ; p!wx10b  
C72!::o  
EG|fGkv"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `BA,_N|6  
最后,是那个do_ N;A#K 7A[@  
6_.K9;Gd  
F ^mMyK  
class do_while_invoker * t-Wol  
  { 2 u{"R  
public : UDUj  
template < typename Actor > wj$J} F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r-,P  
  { 7 z#Xf  
  return do_while_actor < Actor > (act); ofu {g  
} a0]n>C`~  
} do_; a1 I"Sh  
wACx}'+M  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? av.L%l&d  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 c@]_V  
最后来说说怎么处理break和continue E<|p9,M  
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。 "kHQ}#6r  
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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