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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Uf ]$I`T#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2p#d  
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, $d])>4eQ  
a#%*H  
ts@Z5Yw*!  
&!O?h/&X3  
  class filler ZWGX*F#}P  
  { (VI(Nv:o@  
public : Jr;w>8B),  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wbcip8<t  
} ; n'{jc 6&|  
x=L"qC9f/  
/wJ4hHY  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: '0 )`.  
3)LS#=  
a9.255  
XOQ0(e6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UF6U5],`u  
~*y7%L4B  
; S$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L;?F^RK{U  
#>\SK  
km5gO|V>m  
SqRM*Cf=  
二. 战前分析 dmv0hof  
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。 DNgh#!\X  
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 F%&lM[N%  
s-'~t#h  
EA1&D^nT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ss}-YnG  
  /* --------------------------------------------- */ `v)'(R7){  
vector < int *> vp( 10 ); &8Vh3QLEx  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); R@NFpiw  
/* --------------------------------------------- */ D]aQt%TL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~"vS$>+  
/* --------------------------------------------- */ 'nh2}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "(p/3qFY  
  /* --------------------------------------------- */ 7kA+F +f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~vA8I#.  
/* --------------------------------------------- */ KU{zzn;g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f{O-\  
KehM.c^  
zDtC]y'  
>R6mI  
看了之后,我们可以思考一些问题: (G} }h  
1._1, _2是什么? gg^iYTpt  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 .E+O,@?<  
2._1 = 1是在做什么? /ar0K9`c  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &Z!y>k%6  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 yih|6sd$F  
2Og5e  
,xrA2  
三. 动工 i<>%y*+@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L>E;cDB  
\?Z7|   
8(y%]#n  
x0{B7/FN  
template < typename T > d*04[5`  
class assignment }Rh%bf7,  
  { O/ItN5B ;  
T value; "s]  
public : XRQ1Uh6  
assignment( const T & v) : value(v) {} O gQ8yKfDB  
template < typename T2 > i%<NKE;v7m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0QPY+6  
} ; A Y<L8  
*,:2O&P  
RFFbS{U*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g@s`PBF7`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,YBO}l  
,ZrR*W?iF  
8EdaqF  
[bX ^_ Y  
  class holder dyf>T}Iy  
  { FW;}S9u3  
public : -:'%YHxX  
template < typename T > RdyKd_0`Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3dbaCusT$  
  { sKKc_H3YSH  
  return assignment < T > (t); 5Uy *^C7M^  
} UY({[?Se  
} ; LY)Wwl*wc  
Qx|HvT2P  
toPFkc6`  
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: LE5N2k  
{` bX*]  
  static holder _1; >7cj. %  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `W_&^>yl  
9ei'oZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \h s7>5O^K  
而不用手动写一个函数对象。 \}kR'l  
gpzFY"MS=  
{jR3D!hK  
j r .{M  
四. 问题分析 ''q;yKpaz  
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。 >Je$WE3  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 )G, S7A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &FOq c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /y4A?*w6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6(htpT%J  
CKe72OC  
五. 问题1:一致性 gp 11/ .  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Q7F4OS5b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m8F \ESL  
e]; IQ|  
struct holder MNTVG&h  
  { 33eOM(`D[  
  // *sB'D+-/  
  template < typename T > yil5 aUA  
T &   operator ()( const T & r) const l*w'  O  
  { b%"/8rK  
  return (T & )r; DoO ;VF  
} &YD+ s%OL  
} ; :@E^oNKa0  
<?L5bhq  
这样的话assignment也必须相应改动: IN#/~[W  
FqnD"]A  
template < typename Left, typename Right > + `'wY?  
class assignment CK4#ZOiaa  
  { XH*(zTd(?  
Left l; 1>OU~A"  
Right r; U61 LMH  
public : 3xP<J)S0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #n.v#FyNx  
template < typename T2 > IQ~Anp^R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fy$CtQM  
} ; GyxLzrp  
z52F-<  
同时,holder的operator=也需要改动: (;9fkqm%m  
K%t&a RjS  
template < typename T > +"WNG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const uX{g4#eG  
  { TPkP5w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I~p*~mLh'  
} Lr\(7r  
)w&|VvM )L  
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。 O5+Ah%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }z\t}lven  
' Gx\  
return l(rhs) = r; glM42s  
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。 S ;8=+I,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <~v4BiQ3l^  
S7cD}yx*[  
template < typename Tp > 3^q9ll7Op  
class constant_t l6xqc,h!K  
  { N~`r;E  
  const Tp t; Rw[!Jq  
public : 8(q8}s$>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V8o, e  
template < typename T > {IBbN05 ;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VB8eGMo  
  { &\6(iL  
  return t; SLNOOEN  
} ]0%{ IgB  
} ; F`,bFQ  
 myOW^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^Dfqc-]  
下面就可以修改holder的operator=了 A93(} V7I  
6wq%4RI0  
template < typename T > p`U#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lq`7$7-4  
  { @V Tw>=94  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Vz!{nL0Q(  
} 1{cF/ :o  
lSd tw b  
同时也要修改assignment的operator() sMJa4P>O@  
#%OS=.V  
template < typename T2 > v!<FeLW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } TOSk+2P  
现在代码看起来就很一致了。 l_+q a6C*  
xZV|QVY;  
六. 问题2:链式操作 b!"qbC1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r<P?F  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &js$qgY  
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。 |6Iw\YU  
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。 4{6,Sx  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct o ?.VW/"  
_wW"Tn]  
template < typename T > YxU->Wi]G  
struct result_1 \sW>Y#9]  
  { !@ AnwV]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F<2gM#jLB  
} ; O0pXHXSAL  
*8%uXkMm  
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: iQCs 8hIR  
 _qt  
template < typename T > s6 K~I  
struct   ref v Oo^H  
  { P$clSJW  
typedef T & reference; ?&U~X)Q  
} ; @fVz *  
template < typename T > K3rsew n  
struct   ref < T &> 6BXZGE  
  { pm=s  
typedef T & reference; UK@hnQU8`  
} ; EW]8k@&g  
]`h@[fYge  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %5Elj<eHZ  
d1*0?GTT  
template < typename T > 4}YHg&@\d%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EzCi%>q  
  { YsTF10  
  return l(t) = r(t); Ac +fL  
} QNj6ETB-d  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 sN1I+X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 poi39B/Vt  
W7T2j+]  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ah!RQ2hDrV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2&o3OKt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |hu9)0 P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F22]4DLHO  
最后的布局是: H}1XK|K3#H  
                Add UM+g8J{$*;  
              /   \ A_J!VXq  
            Divide   5 L9z5o(Aa  
            /   \ o O1Fw1Y  
          _1     3 i^}DIx{  
似乎一切都解决了?不。 :pP l|"  
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。 kH62#[J)yM  
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。 2>Kn'p  
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: q\fai^_  
#CB`7 }jq  
template < typename Right > ;,B $lgF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dda*gq/p  
Right & rt) const yfA h=  
  { h61BIc@>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U owbk:  
} GM@0$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *{e,< DV  
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。 9NC'iFQ#  
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。 E I&)+cC  
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。 l9NET  
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。 <gY.2#6C\%  
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? ?NUDHUn_  
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: iN+&7#x;/  
5jcy*G}[  
template < class Action > 3 DZ8-N S  
class picker : public Action =G1 5 eZW  
  { D}pN sQ  
public : gBy7 q09r  
picker( const Action & act) : Action(act) {} - I j  
  // all the operator overloaded +~EFRiP]  
} ; E&b!Y'  
io4/M<6<  
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。 {F*81q\  
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: 7{u1ynt   
xJE26i  
template < typename Right > ~5_>$7L>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /p[lOg  
  { Sh o] ~)XX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t1]sv VX,w  
} 4VlQN$  
PZCOJK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > T_4y;mf!@O  
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。 rqi|8gKY  
0BHSeO,  
template < typename T >   struct picker_maker ]}N&I_mU  
  {  ZG-[Gz  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ZfWF2%]<  
} ; X}j_k=,C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > { daEKac5  
  { <0^L L  
typedef picker < T > result; ':?MFkYC  
} ; =:7OS>x  
>^+c s^jCM  
下面总的结构就有了: xw83dQ]}^  
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。 !" 7ip9a  
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。 sQr |3}I(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4.i< `'  
至此链式操作完美实现。 WH0$v#8`v  
. ^JsnP  
^CQVqa${]  
七. 问题3 c *]6>50  
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。 sT%^W  
oi/bp#(fa  
template < typename T1, typename T2 > ADVHi3b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P{h$> 6c  
  { W .bJ.hO*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5R"(4a P  
} kX:d?*{KB  
9A9yZlt  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *D$Hd">X  
F\hU V[  
template < typename T1, typename T2 > b:>t1S Ul  
struct result_2 FaE,rzn)iD  
  { jMB&(r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !&8HA   
} ; xO` O$ie  
#MI4 `FZ  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? IAa}F!6Q1  
这个差事就留给了holder自己。 !S}4b   
    *u`[2xmuYf  
o+.LG($+U  
template < int Order > v6_fF5N/  
class holder; uf&Ke k,  
template <> K trR+ :  
class holder < 1 > 0 P-eC|0  
  {  C%\.  
public : 0!!z'm3  
template < typename T > v d}Y$X  
  struct result_1 (}NKW  
  { r1QLSD]i6  
  typedef T & result; 8 ,<F102(  
} ; *wVWyC  
template < typename T1, typename T2 > f6-OR]R5  
  struct result_2 ,Z6\%:/  
  { d%='W|i\p&  
  typedef T1 & result; NT<> LWo  
} ; is [p7-  
template < typename T > .q7|z3@,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %I6c}*W  
  { )=c/{  
  return (T & )r; VOK0)O>&  
} 9Jhc5G  
template < typename T1, typename T2 > ('7qJkV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #:n:3]t  
  { BK16~Wl  
  return (T1 & )r1; [N4#R  
} V]$J&aD  
} ; vfZ.js/  
)"Vd8*e  
template <> ,Rh6( I  
class holder < 2 > \ZPmPu9^(  
  { }Kc03Ue`%e  
public : 8LM 91  
template < typename T > /MUa b*h  
  struct result_1 Ps!~miN|>  
  { eL7\})!W  
  typedef T & result; +Tug.[A  
} ; Y &"rf   
template < typename T1, typename T2 > TUV&9wKXo  
  struct result_2 "TboIABp:H  
  { G`1FD  
  typedef T2 & result; [b<AQFh<c  
} ; `96PY !$u  
template < typename T > pa@@S $(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;"77? )  
  { s;eOX\0  
  return (T & )r; 5D#Mhgun  
} W<AxctId  
template < typename T1, typename T2 > v0}R]h~>\H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b^~"4fU  
  { !.nyIA(  
  return (T2 & )r2; N-O"y3W}  
} fxKhe[;  
} ; mlmp'f  
?onTW2cG;  
FnFJw;:,{  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Z*Fxr;)d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zJ2dPp~u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  aX'R&R  
w`")^KXi  
return l(i, j) = r(i, j); e MT5bn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @ !UuK;  
]a}K%D)H  
  return ( int & )i; ,XJ Xw(LM  
  return ( int & )j; I Y='tw  
最后执行i = j; O4mSr{HCp  
可见,参数被正确的选择了。 x8]5> G8(r  
l&f"qF?  
'4""Gz  
0$~zeG"  
S?k G|y  
八. 中期总结 &2EimP  
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: k15B5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 iVg3=R)[1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Pl}>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \q0wY7w  
?'dsiA[  
@FBlF$vG  
3{wmKo|_X  
XsVp7zk\  
cR0OJ'w  
九. 简化 ph;ds+b  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 b;X|[tB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o'8`>rb  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 6!eI=h2P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "?<$>\@; q  
  +-*/&|^等 !X5~!b^*  
2. 返回引用。 X{j`H\'L  
  =,各种复合赋值等 t%`GXJb  
3. 返回固定类型。 t[ Zoe+&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {|;5P.,l  
4. 原样返回。 ,W!v0*uxp&  
  operator, >*hY1@N1  
5. 返回解引用的类型。 $Z!$E,@c  
  operator*(单目) ve [*t`  
6. 返回地址。 GRt1]%l#$  
  operator&(单目) U;l!.mze  
7. 下表访问返回类型。 j~IX  
  operator[] /R2K3E#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 W.fsW<{4j  
  operator<<和operator>> rX-V0  
0pYCh$TL1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ># {,(8\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VKjDK$  
}52]  
template < typename Left > a=m7pe ^  
struct value_return 0\N n.x%  
  { TbY <(wrMZ  
template < typename T > ac-R q.GQY  
  struct result_1  m,,FNYW  
  { YhVV~bvz*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VOj{&O2c  
} ; l Wa4X#~.  
/ p_mFA]@  
template < typename T1, typename T2 > u0)~Im,X  
  struct result_2 zO)>(E?  
  { YL$#6d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /qYo*S_cG  
} ; ubpVrvu@  
} ; k|Hxd^^I  
w _*|u  
-t<8)9q(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait O[tOpf@s.  
jP]I>Tq  
下面我们来剥离functor中的operator() 3kl<~O|Fs  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f^tCD'Vmi  
IwE{Zvr  
return l(t) op r(t) <0Mc\wy  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0nh;0Z  
return op l(t) UJqDZIvC  
return op l(t1, t2) vbDSNm#Yv  
return l(t) op _x.<Zc\x  
return l(t1, t2) op :|GC~JElo5  
return l(t)[r(t)] W' DpI7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C Rd1zDB  
TTJFF\$?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: m_ |:tU(t  
单目: return f(l(t), r(t)); (#dwIBBFt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); F|eKt/>e  
双目: return f(l(t)); A@-A_=a,  
return f(l(t1, t2)); YkPc&&#  
下面就是f的实现,以operator/为例 63J_u-o  
XzX-Q'i=n0  
struct meta_divide O[N}@%HMW  
  { 44uM:;  
template < typename T1, typename T2 > #hA]r.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M!{;:m28X!  
  { O3?3XB> <  
  return t1 / t2; hU:M]O0uw  
} [@l:C\2  
} ; \Bg;^6U  
),G?f {`!  
这个工作可以让宏来做: 5pOb;ry")`  
q,ry3Nr4n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k63]Qf=5?N  
template < typename T1, typename T2 > \ 7rc6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4QK~qAi  
以后可以直接用 986y\9Zu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "Y9PS_u(~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 }`O_  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) cGevFlnh  
*r b/BZX{  
_1s\ztDpw  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 %Fh*$gzh*5  
D!K){ E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wkO8  
class unary_op : public Rettype [hLSK-K 9  
  { BCw5.@HK*  
    Left l; x1gfo!BN  
public : -QUr|:SK:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?r~|B/ ]  
B,@<60u  
template < typename T > _TB,2 R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _K4Igq  
      { d)G' y  
      return FuncType::execute(l(t)); X3z$f(lF%)  
    } W[5a'}OV  
/M:R|91:_  
    template < typename T1, typename T2 > %0>DjzYt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $ BEIG@qG  
      { e{ce \  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); EFb1Y{u^\!  
    } x*8lz\w  
} ; B74L/h  
C^}2::Qu  
To x{Sk3L  
同样还可以申明一个binary_op SJYy,F],V"  
^ -s'Ad3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i.eu$~F  
class binary_op : public Rettype U_/sY9gz(  
  { FME&v Uh/  
    Left l; . 6wyu7oK  
Right r; w]4=uL6  
public : g]'RwI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oKl^Ttr  
TRQ@=.  
template < typename T > 8"d0Su4r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O!0YlIvWv  
      { wVI 1sR  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s Zan.Kc#  
    } ; TaR1e0  
24ojjxz+  
    template < typename T1, typename T2 > yfBVy8Sm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z9:erKT   
      { )2@_V %  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); x%acWeV5  
    } *Q?ZJS ~  
} ; V3<baxdE  
y*Egt`W  
#6XN_<  
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 B{\cV-X$0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0JQ0lzk1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2>l =oXq  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~$#"'Tl4J  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (dOC ^i  
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。。。 1_D|;/aI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QZcdfJck=+  
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) @a AR99M  
下面是修改过的unary_op BPp`r_m8w}  
W/(D"[:l%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3Un{Q~6h  
class unary_op d$>TC(E=t  
  { YCJ6an  
Left l; ^DL}J>F9G  
  ^4Nk13  
public : G_GPnKdd  
7M#eR8*[se  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?(9/V7HQ.5  
t> D|1E"  
template < typename T > %SKp<>;9  
  struct result_1 SZO$#  
  { AlW0GK=N-p  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; p0 @ ,-  
} ; `[hc{ynO|  
X^!n'$^u  
template < typename T1, typename T2 > {1RI!#[\  
  struct result_2 ff.(X!  
  { 08J[9a0[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }?"}R<F|M,  
} ; ]*I:N  
Z`5jX;Z!  
template < typename T1, typename T2 > X$o$8s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oF1{/ERS  
  { Kjw4,z%\94  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `1|#Za~e  
} *R] Ob9X  
VR86ok  
template < typename T > K>=KsG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gB4&pPN  
  { iV h^;  
  return OpClass::execute(lt(t)); "m*.kB)e7  
} dGxk ql  
)tH.P: 1~,  
} ; J~=bW\^I  
+_.k\CRms  
:}QBrd  
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 BCDmce`=l  
好啦,现在才真正完美了。 $XBn:0U  
现在在picker里面就可以这么添加了: tUS)1*{_  
]V|rOtxb  
template < typename Right > 3 [R<JrO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const VrV )qfG  
  { -^ )0c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y7W xV>E  
} Yt]tRqrh;T  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 BMubN   
~%SmH [i  
RCXm< /  
L-B"P&  
PI KQ}aq=  
十. bind C,*3a`/2M^  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 HGuU6@~hu  
先来分析一下一段例子 C$"N)6%q  
s}2TJa  
D{-h2=V  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "4Joou"U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;yfKYN[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;kSRv=S  
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。 3Go/5X/  
我们来写个简单的。 =mVWfFL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w_c)iJ  
对于函数对象类的版本: [i[*xf-B  
4?+K:e #F  
template < typename Func > gMN>`Z`fV  
struct functor_trait Rm@#GP`  
  { *QKxrg  
typedef typename Func::result_type result_type; ]!7 %)  
} ; V=$ pXpro%  
对于无参数函数的版本: 9CBKU4JQ  
r7Vt,{4/  
template < typename Ret > t>hoXn^-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #?x!:i$-  
  { Ck:RlF[6C  
typedef Ret result_type; 2TFb!?/RQ  
} ; #&V7CYJ  
对于单参数函数的版本: k#eH Q!  
I5nxY)v  
template < typename Ret, typename V1 > OyI?P_0u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `,lm:x+(0  
  { YmrrZ&]q  
typedef Ret result_type; d=` a-R0  
} ; 968<yO]  
对于双参数函数的版本: ///  
C bWz;$r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > UB5CvM28  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > NCrNlH IF  
  { Cz1Q@<)  
typedef Ret result_type; % G'{G  
} ; csh@C ckC8  
等等。。。 lN(|EI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy OD@k9I[  
U46qpb 7  
template < typename Func > 2 m"2>gX  
struct func_return ;mT|0&o>#  
  { kM:Z(Z7$  
template < typename T > Z\lJE>1  
  struct result_1 ,6J{-Iu  
  { CP]nk0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7 XNZEi9o  
} ; /)%$xi  
P O*;V<^  
template < typename T1, typename T2 > k.."_ 4  
  struct result_2 _4#Mdnh}[  
  { AvmI<U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |wxAdPe  
} ; DpRGPs  
} ; 5T*Uq>x0  
OLH[F  
W u C2 LM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 OO?;??  
Ci-CY/]s  
template < typename Func, typename aPicker > c-`'`L^J  
class binder_1 }1xD*[W  
  { D`Cy]j  
Func fn; GhJ<L3  
aPicker pk; !:]/MpQ ?  
public : D'8xP %P  
Ad}Nc"O  
template < typename T > ]|xfKDu  
  struct result_1 AjYvYMA&  
  { (]@yDb4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;s$,}O.  
} ; 9ZD>_a  
+^6a$ N  
template < typename T1, typename T2 > h tuYctu`  
  struct result_2 :5'8MU  
  { |F}6Zv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o?{-K-'B$  
} ; [g/ &%n0^  
1zcaI^e#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E%b*MU  
wbpz,  
template < typename T > W>_K+: t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qg06*$%  
  { S4Q fx6:~h  
  return fn(pk(t)); UfkQG`G9H  
} 9Ai 3p  
template < typename T1, typename T2 > CcJ%; .V,T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I3.cy i  
  { Q)/oU\  
  return fn(pk(t1, t2)); WvoJ^{\4N*  
} R:5uZAx  
} ; 1F' x$~ZI  
8C=8Wjm  
gq7l>vT.  
一目了然不是么? ;u?L>(b  
最后实现bind \S_o{0ZY}  
:!QT ,  
5M&<tj/[a0  
template < typename Func, typename aPicker > 6no&2a|D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  ~LF/wx>  
  { HkQ rij6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z.T>=C  
} h( DmSW  
3E-dhSz:i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xFScj0Y  
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。 |W\U9n  
v.6K;TY.  
十一. phoenix 8U)*kmq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .[:y`PCF  
ROr|n]aJj  
for_each(v.begin(), v.end(), ~f6 Q  
( O +u? Y  
do_ O~OM.:al&  
[ AsfmH-4)  
  cout << _1 <<   " , " ._[uSBR'  
] Zs|m_O G  
.while_( -- _1), STL+tLJ  
cout << var( " \n " )  GUps\:ss  
) 7o7*g 7  
); U?xa^QVhj  
=/ +f3  
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: 8dLK5"_3  
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 -4v2]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 a|-ozBFR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0TqIRUz "C  
em9nuXG  
@M*oq2U;  
template < typename Cond, typename Actor > f;%=S:3  
class do_while 6Qn};tbnD  
  { ?s@=DDB\u  
Cond cd; blKF78  
Actor act; ]64pb;w"$D  
public : =eQ'^3a  
template < typename T > HE:]zH  
  struct result_1 (&1 56 5  
  { 6(/*E=bOKV  
  typedef int result_type; 5 )z'=  
} ; 6SF29[&  
y-uSpW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }E^k*S  
!PfdY&.)  
template < typename T > E/hO0Ox6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y^QG\6q  
  { 3~\,VO''  
  do H}cq|hodn  
    { 'd]t@[#  
  act(t); @5h(bLEP  
  } ;TL>{"z`x  
  while (cd(t)); CsJ&,(s(  
  return   0 ; VKcVwq  
} b/d 1(B@  
} ; Tq,dlDDOR  
-#Jp@6'k%  
lvH} 8 lJ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G4^6o[x  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 PU-L,]K  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 '3=@UBs  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 a(AYY<g  
下面就是产生这个functor的类: /<k]mY cu  
m>f8RBp]'  
0|| 5 r#  
template < typename Actor > MxqIB(5k  
class do_while_actor y9~:[jB  
  { @!*I mNMI  
Actor act; 0.&-1pw  
public : ;!B,P-Z"g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bb}Fu/S  
m$VCCDv  
template < typename Cond > GO3KKuQ=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qS?^(Vt|R  
} ; ! u9LZ  
;( (|0Xa  
\s6 VOR/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *-&+;|mM  
最后,是那个do_ < =!FB8 .  
"%w E>E  
U^kk0OT^  
class do_while_invoker w&*oWI$i  
  { eMtQa;Lc9o  
public : #i=m%>zjN  
template < typename Actor > i)(-Ad_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -ZoAbp$  
  { U lPhW~F)  
  return do_while_actor < Actor > (act); y;f nC5Q  
} r` sG!  
} do_; MaZVGrcC  
U2 Cmf  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? QTU$mC]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8{)N%r  
最后来说说怎么处理break和continue s8;*Wt  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 A$rCo~Ek  
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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