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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N9[2k.oBH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #VLO6  
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, T##_?=22I  
-f4>4@y  
p5`d@y\hj  
;)SWUXa;{  
  class filler x'uxSeH$  
  {  w`77E=  
public : ?)60JWOJ1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~<)CI0=  
} ; 7p!w(N?s  
UImd* ;2TE  
=` %iv|>r0  
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: _F"o0K!u  
'u%;5;%2  
{e3XmVAI  
z1WF@ Ej  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Hf ]w  
uqN:I)>[P  
s-z*Lq*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /=|5YxY  
%)|_&Rh  
+dt b~M  
!OO{qw(*g  
二. 战前分析 )]^xy&:|  
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。 _BA2^C':c{  
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 pFUW7jE  
(t{m(;/  
)Q!3p={S*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); */kX|Sur  
  /* --------------------------------------------- */ .&Vy o<9Ck  
vector < int *> vp( 10 ); Wb|xEwqd`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p{sbf;-x}  
/* --------------------------------------------- */ mp\`9j+{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hlgBx~S[  
/* --------------------------------------------- */ neHozmm|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ub#>kCL9  
  /* --------------------------------------------- */ i l)LkZ@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Je5UVf3>2&  
/* --------------------------------------------- */ \Jcj4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X5M{No>z  
;M95A  
CXzN4!  
?]d [K>bv  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5T,In+~Kd  
1._1, _2是什么? P/'9k0zs)  
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。 cITF=Ez  
2._1 = 1是在做什么? :EX H8n&|  
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。 N~w4|q!]  
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。 B;ro(R  
K)h\X~s  
5:=ECtKi  
三. 动工 sbZ^BFqp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @_O,0d g  
XyS|7#o  
lF=l|.c  
<Bmqox0  
template < typename T > ][b2Q>  
class assignment X1P_IB  
  { LPOZA`  
T value; |H,g}XWMU  
public : K]b_JDEk  
assignment( const T & v) : value(v) {} a zUEp8`|  
template < typename T2 > NWGSUUa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LB)sk$)  
} ; ]/_GHG9  
Hko(@z  
CkJU5D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %o~w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q0}?F  
/eoS$q  
#2F 6}  
OfR\8hAY  
  class holder ""dX4^gtU  
  { d^&F%)AT  
public : $S"QyAH~-a  
template < typename T > sF/X#GG-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /R_*u4}iD  
  { s1[_Pk;!  
  return assignment < T > (t); bEXm@-ou  
} +UK".  
} ; )A`Zgg'L7D  
K{ s=k/h  
t*fG;YOg  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +3c!.] o;  
h-XMr_F  
  static holder _1; wGqQR)a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 A0NNB%4|/  
tGKIJ`w*h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &zCqF=/9U  
而不用手动写一个函数对象。 4b"%171  
C~2/ 5  
YzcuS/~x  
AX|-Gv  
四. 问题分析 R|Oy/RGY$  
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。 (okCZ-_Jn  
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。 MuQBn7F{c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E0nR Vg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8Ee bWs*1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6zQ {Y"0  
A%VBBvk  
五. 问题1:一致性 A2` QlhZ  
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?| bb6 ~H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;|2h&8yX(/  
n 0X_m@  
struct holder s[yIvlHw`  
  { ,_66U;T  
  // mGQgy[gX  
  template < typename T > oCLs"L-r{  
T &   operator ()( const T & r) const 3^LSK7.:  
  { G-U%  
  return (T & )r; |~! R5|Q  
} CS 7"mE`{  
} ; u}QB-oU  
Dm@wTt8N(  
这样的话assignment也必须相应改动: XUD/\MoV  
ub "(,k P  
template < typename Left, typename Right > s$Il;  
class assignment 3:$hC8  
  { !b O8apn  
Left l; qAH@)}  
Right r; HQ%-e5Q  
public : Z\=].[,w4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;Yrg4/Ipa  
template < typename T2 > Mk=;UBb$X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } TQ? D*&  
} ; H=vrF-#  
DPfP)J:~  
同时,holder的operator=也需要改动: 1i}Rc:  
mT.p-C  
template < typename T > O&# bC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <v?9:}  
  { \/jr0):  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); r)|X?   
}  qO  
]P TTI\n  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 >G2o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 '3>kDH+  
1#AdEd[  
return l(rhs) = r; j+3~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ]JX0:'x^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s,TKC67.%+  
o~ .[sn5l-  
template < typename Tp > W{Cc wq  
class constant_t ]McLace&  
  { ]1 #&J(  
  const Tp t; gmfux b/  
public : \s2hep  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =2#a@D6Bl  
template < typename T > i0uBb%GMT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u93=>S  
  { 0(s0<9s%  
  return t; d\`A ^  
} 0lNVQxG  
} ; &nk6_{6 c  
B$k<F8!%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ND\&#  
下面就可以修改holder的operator=了 j380=? 7  
a z 7Vy-  
template < typename T > UXvk5t1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %T*lcg  
  { omM*h{z$$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?;.j)  
} rt%.IQdY  
*b?C%a9  
同时也要修改assignment的operator() 05:`(vl  
A~Eu_m  
template < typename T2 > c/ wzV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >Dpz0v  
现在代码看起来就很一致了。 >Fm}s,  
]RmQ*F-  
六. 问题2:链式操作 Nt#zr]Fz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yy4QY%  
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。 ?7@Y=7BS4  
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。 :g3n [7wR  
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。 ]Ff"o7gT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "GP!]3t  
irCS}Dbw  
template < typename T > CjM+%l0MW  
struct result_1 AiSO|!<.N  
  { lhTjG,U=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )W'l^R4W  
} ; e#K =SV!H  
H,qIHQW#  
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: p5^,3&  
h&J6  
template < typename T > n6; jIf|  
struct   ref ;Jt*s  
  { M#on-[  
typedef T & reference; qUSImgg  
} ; T#^   
template < typename T > >#B%gxff  
struct   ref < T &> gd[jYej'RP  
  { #M6@{R2_  
typedef T & reference; o)'T#uK  
} ; EA%(+tJ^0  
E;~gQ6vAI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *52*IRH  
go/]+vD  
template < typename T > 5n1;@Vr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xL4qt=  
  { !o 2" th  
  return l(t) = r(t); .Vux~A  
} Ev IL[\Dy  
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。 !<]%V]5[_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  W-@A  
!!_K|}QOE  
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 ?yzhk7j7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S2K_>kvG)~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^AMcZ6!\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qSj2=dlW  
最后的布局是: _*6nTSL  
                Add fi+u!Y*3Z  
              /   \ ZAzn-n  
            Divide   5 T F&xiL^  
            /   \ zcD&xoL\H  
          _1     3 9H ?er_6Yf  
似乎一切都解决了?不。 bT}P":*y  
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。 CQ2{5  
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。 EtJyI&7VK  
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: * 7.!"rb8A  
Gvv~P3Dm  
template < typename Right > 3N(s)N_P M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const O5{!CT$  
Right & rt) const p*F&G=ZE  
  { n>jb<uz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Oi&.pY:X-  
} S*],18z?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qyv9]Q1  
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。 %d*k3 f }  
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。 31 4PcSc  
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。 -0PT(gx  
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。 ~YOwg\w^  
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? ;! &A  
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: 5Fm.] /  
|r1\  
template < class Action > R_\{a*lV0  
class picker : public Action oEU %"  
  { EsXCi2]1  
public : D4<nS<8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Bp 6jF2  
  // all the operator overloaded v9INZ1# v  
} ; x)l}d3   
g}0}$WgH:  
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。 !!4_x  
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: ] o tjoM  
+4f>njARIb  
template < typename Right > Bvzl* &?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const y7dnXO!g9-  
  { 2 ]5dSXD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [jve |-v=  
} w-};\]I  
s/UIo ^m  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +I#4+0f  
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。 jFpXTy[>  
?JDZDPVJ)  
template < typename T >   struct picker_maker !YSAQi;I  
  { aM5zYj`pW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~PP*k QZlJ  
} ; mb~w .~%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #sdW3m_%  
  { E{sTxO I$  
typedef picker < T > result; &K2[>5 mG  
} ; L B1 ui  
#K'3` dpL  
下面总的结构就有了: c 6@!?8J  
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。 2<)63[YO  
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。 L)&?$V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R<lj$_72Q  
至此链式操作完美实现。 <Rob.x3  
&e@2zfl7  
mza1Q~<  
七. 问题3 {uh]b (}s)  
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。 b+yoD  
J/8aDr (+  
template < typename T1, typename T2 > ViQxO UE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7lY&/-V  
  { Q7UFF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )VQ:L:1t(  
} Ox.&tW%@  
sh[Yu  
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: \Xc6K!HJM  
FYR%>Em  
template < typename T1, typename T2 > ~{iBm"4  
struct result_2 EMzJJe{Cv  
  { hc2[,Hju{O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; T5.1qrL  
} ; \ F#mwl,>"  
Q\&FuU  
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? =_I2ek  
这个差事就留给了holder自己。 %/b?T]{  
    frbKi _1  
hNmC(saMGm  
template < int Order > A U9Y0<  
class holder; GLQ1rT  
template <> R<{bb'  
class holder < 1 > G$ XvxJ  
  { ~V[pu  
public : B-ReBtN  
template < typename T > )+RTA y[k  
  struct result_1 1O*5>dkX;%  
  { $wH{snX  
  typedef T & result; b>=MG8  
} ; q]YPDdR#  
template < typename T1, typename T2 > "8%B (a 5A  
  struct result_2 hH[UIe  
  { gN1b?_g  
  typedef T1 & result; 5s_7 P"&H  
} ; 7)!(0.&  
template < typename T > \.2?951}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M 8a^yoZn  
  { lrB@n?hk  
  return (T & )r; f1(V~{N,+  
} c<L^ 1,G2  
template < typename T1, typename T2 > {[hH: \  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j*n Z   
  { 8PB(<|}u  
  return (T1 & )r1; _'0HkT{I  
} r-v ;A  
} ; &$tBD@7  
`}#(Ze*V:  
template <> uQazUFw  
class holder < 2 > (f^WC,  
  { 2s>dlz  
public : f9u^/QVS&  
template < typename T > -v .\CtpHv  
  struct result_1 V.#,dDC@j  
  { U*`7   
  typedef T & result; (g xCP3  
} ; I1yZ7QY  
template < typename T1, typename T2 >  }tv%  
  struct result_2 *gfx'$  
  { zQM3n =y  
  typedef T2 & result; ce th)Xm  
} ; L&ySXc=  
template < typename T > >B/ jTn5=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a_XM2dc%  
  { "-Gjw B  
  return (T & )r; exrsYo!%  
} \.y|=Ql_u  
template < typename T1, typename T2 > {%5k1,/(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3?SofPtc/  
  { xZW6Hk _  
  return (T2 & )r2; *CZvi0&  
} md:$O C3  
} ; Y~EKMowI&e  
{i y[8eLg  
pV{MW#e  
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> >。 %5 V!Fdb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ['ol]ZJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $Nvt:X_  
y E-H-r~I  
return l(i, j) = r(i, j); 8Kt_irD  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^IGutZov  
#Ki(9oWd  
  return ( int & )i; x=Z\c,@O  
  return ( int & )j; n_\V G[f  
最后执行i = j; U<{8nMB  
可见,参数被正确的选择了。 ?nJ7lLQA  
ln%xp)t  
J/S 47J~  
_Qg^>}]A1  
\PU3{_G]  
八. 中期总结 :W(3<D7\  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 2-5AKm@K  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 nlJ~Q_E(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o:B?gDM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor . [DCL  
/3->TS  
_yY(&(]#  
XlIRedZ{  
.r[b!o^VR  
6}wXNTd  
九. 简化 H~E(~fl  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 `RDl k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 CAyV#7[0  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: EM]~yn!+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S'M=P_-7  
  +-*/&|^等 w='1uV<6  
2. 返回引用。 BqC, -gC  
  =,各种复合赋值等 S6CM/  
3. 返回固定类型。 RB<LZHZI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `l,=iy$  
4. 原样返回。 6}^0/ 76^,  
  operator, !]1X0wo\  
5. 返回解引用的类型。 k_%2Ok   
  operator*(单目) b);Pw"_2  
6. 返回地址。 RaT(^b(  
  operator&(单目) n B4)%  
7. 下表访问返回类型。 Y,EReamp  
  operator[] dd1m~Gm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n ^P=a'+  
  operator<<和operator>> \hN\px  
dK'?<w$  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 V&`\ s5Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: RN\4y{@  
54~`8f  
template < typename Left > 4]9+   
struct value_return nB"r<?n<  
  { ]jiM  
template < typename T > YVt#( jl  
  struct result_1 @s!9 T  
  { Kn3qq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {N1Ss|6  
} ; wuE]ju<  
fy04/_,q  
template < typename T1, typename T2 > ,ButNB v  
  struct result_2 e^kccz2f  
  { 4DI.R K9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; RG/M-  
} ; h- .V[]<  
} ; 3qOq:ZkQ  
bOjvrg;Sz\  
Poy ]5:.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fP>_P# gZ  
0VC8'6S_k  
下面我们来剥离functor中的operator() owL>w  
首先operator里面的代码全是下面的形式: yoa"21E$  
xLX<. z!r  
return l(t) op r(t) 58\rl G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tiG=KHK%o  
return op l(t) NIufL }6\  
return op l(t1, t2) dr0<K[S_  
return l(t) op kbzzage6L  
return l(t1, t2) op IJHNb_Cku  
return l(t)[r(t)] @ hH;d\W#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2[f8"'lUQ  
[tYly`F  
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: taOD,}c|$  
单目: return f(l(t), r(t)); G)5w_^&%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `|K30hRp:  
双目: return f(l(t)); ?"f\"N  
return f(l(t1, t2)); q<(yNqMKP  
下面就是f的实现,以operator/为例 [uCW8:e  
=H&{*Ja  
struct meta_divide 8 tMfh  
  { QA?e2kd  
template < typename T1, typename T2 > ;;rEv5 /  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f)w>V3~w,  
  { sv`+?hjG  
  return t1 / t2; S@i*+&Ot  
} SA_5..  
} ; =au7'i|6  
kBolDPvBG  
这个工作可以让宏来做: v0euvs  
x'Pp!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ eh_ {-  
template < typename T1, typename T2 > \ $YuVM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; SrGX4  
以后可以直接用 >zcR ?PPs  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {n9]ej^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 SXX6EIJr|  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 1SIhW:C  
w$I<WS{J:Z  
l`c&nf6  
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 ,b;eU[!]  
ERcj$ [:T(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O=E"n*U  
class unary_op : public Rettype 9sYN7x  
  { `s HrC  
    Left l; USF&;M3  
public : dqwCyYC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4oW6&1  
Y1 RiuJtL  
template < typename T > ?EP>yCR9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BR\3ij  
      { qr>:meJy4  
      return FuncType::execute(l(t)); R'R LF =  
    } Cv7FVl-I  
0}:- t^P  
    template < typename T1, typename T2 > ;Zfglid  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4+&4  
      { r #H(kJu,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V,t&jgG*  
    } j8/rd  
} ; |"V]$s$ c  
s5{N+O)~S  
Fw ,'a  
同样还可以申明一个binary_op g/H:`J  
<vS J< WY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b+/XVEsr  
class binary_op : public Rettype -I."= c%  
  { N"-</kzV  
    Left l; !GJnYDN  
Right r; y\-f{I  
public : \-(.cj)?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ')C %CAYW  
^6&?R?y  
template < typename T > x3ds{Z$,>(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GFM $1}  
      { >q+o MrU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &k'J5YHm8H  
    } vY|{CBGbd  
wX(h]X"q  
    template < typename T1, typename T2 > paFiuQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  d+FS  
      { ,_HSvs7-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z'cVq}vl  
    } Glz)-hjJ:n  
} ; V %k #M  
{#>>dILPr  
+#qW 0g  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 8@`"ZzM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z^t"!oY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {2u#Q 7]|  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 aLr\Uq,83  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m1,?rqeb  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 1J$sIY,Ou  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yEYlQ=[#  
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) OVr, {[r  
下面是修改过的unary_op s^5KFK1  
r\6 "mU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IIC1T{D}v  
class unary_op lwS6"2q  
  { 3`y9V2&b  
Left l; w74 )kIi  
  32DT]{-N!  
public : CXC,@T  
_-^bAr`z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S3cjw9V  
eq^<5 f  
template < typename T > _TF\y@hF*D  
  struct result_1  Fa  
  { $nR1AOm}.B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c\2+f7o@  
} ; jKFypIZ4  
N}ur0 'J0  
template < typename T1, typename T2 > ! Jh/M^  
  struct result_2 k-;%/:Om  
  { pqaQ%|<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 63hOK  
} ; z#qlu=  
\i Ylh HD  
template < typename T1, typename T2 > &(H;Bin'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B>kx$_~  
  { 4;G:.k!K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :?1r.n  
} 0Q@ &z  
om$x;L6  
template < typename T > EL_rh TWw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i <KWFF#  
  { <]f ru1  
  return OpClass::execute(lt(t)); dB{o-R  
} #$h~QBg  
&Nf10%J'<  
} ; *5( h,s3&  
h.\V;6ly  
G8}w|'0m  
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 D{h sa  
好啦,现在才真正完美了。 T;6 VI|\  
现在在picker里面就可以这么添加了: QR'yZ45n4  
!<!5;f8  
template < typename Right > < C54cO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  QW  
  { o K;.|ja  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |eD$eZ=m  
} U68o"iE  
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。 lR5< G  
oj.f uJD  
D ==H{c1F  
IooAXwOF  
 3*@ sp  
十. bind #{973~uj  
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。 Xg>nb1e  
先来分析一下一段例子 FBit /0  
p|mt2oDjw  
c_#\'yeW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} uyr56  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9 yH/5'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gg ;&a(  
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。 Rs@2Pe$3  
我们来写个简单的。 J7q]|9Hus|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `% sKF  
对于函数对象类的版本: g'G"`)~ 2  
?-^eI!  
template < typename Func > HX1RA 5O  
struct functor_trait w6 C0]vh  
  { :S Tj <  
typedef typename Func::result_type result_type; B+:'Ld](  
} ; \B _g=K  
对于无参数函数的版本: JA!O,4  
_c*0Rr  
template < typename Ret > $~M#msK9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /15e-(Zz/  
  { QdaYP  
typedef Ret result_type; 5mNd5IM  
} ; &WW|! 6  
对于单参数函数的版本: '1?b?nVo  
cx?XJ)  
template < typename Ret, typename V1 > '~?\NeO=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 32[lsU>1  
  { zyNg?_SM  
typedef Ret result_type; N*.JQvbnr  
} ; c}9.Or`?  
对于双参数函数的版本: YGVj$\  
UEeD Nl$^u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3nVdws  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > CBC0X}_`  
  { -)%l{@Mr  
typedef Ret result_type; qaK9E@l  
} ; HorFQ?8  
等等。。。 C[h"w'A2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f?O?2g  
_F|oL|  
template < typename Func > Gi})*U]P|  
struct func_return %X(iAoxbj  
  { c#eV!fl>&  
template < typename T > (8C ,"Dc[0  
  struct result_1 %<@."uWF*  
  { _97A9wHj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BLzl XhHn  
} ; d` > '<  
__Kn 1H{  
template < typename T1, typename T2 > D+Osz  
  struct result_2 >3R)&N  
  { 0pT?qsM2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0zD[mt  
} ; *n $=2v^A  
} ; 2"`R_q  
Vf S&V*un  
xij`Mr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =FXO1UZ!  
=b{wzx}e  
template < typename Func, typename aPicker > P@ Oq'y[  
class binder_1 1m$:Rn^  
  { I5[HD_g:  
Func fn; 09jU 0x  
aPicker pk; p8CDFLuV  
public : dTN[E6#R  
H$2<N@'4z  
template < typename T > 8]U;2H/z  
  struct result_1 GAK!qLy9  
  { ttlFb]zZh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  egur}  
} ; _tJp@\rOz=  
&s.S) 'l4l  
template < typename T1, typename T2 > NRU&GCVwu  
  struct result_2 1"pvrX}  
  { 3 o=R_%r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .W[ 9G\  
} ; hV,)u3  
%fY\vd 2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y.9s-g  
K0hmRR=  
template < typename T > I"TFj$Pg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &z!yY^g  
  { b4o`eR  
  return fn(pk(t)); AN-qcp6=o  
} Z_iVOctP  
template < typename T1, typename T2 > '6Lw<#It  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ] B ZSW  
  { \.m"u14[b  
  return fn(pk(t1, t2)); 6_KO6O7g  
} {9>LF  
} ; n#F:(MSOp  
>K<n~;ON|  
luNEgCq  
一目了然不是么? UVND1XV^f  
最后实现bind Yyl(<,Yi  
x+niY;Z E  
:m~R<BQ"  
template < typename Func, typename aPicker > [wHGt?R  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4hRc,Vq  
  { =1qM`M   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2$G,pT1J  
} @3T)J,f  
NGsG4y^g?z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;Mzy>*#$Q  
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。 tGq0f"}'J  
W!@*3U]2R  
十一. phoenix h+,Eu7\88  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %kB84dE  
}@R*U0*E  
for_each(v.begin(), v.end(), .d}7c!  
( jIpc^iu`,  
do_ ei TG  
[ kkvG=  
  cout << _1 <<   " , " [FhFeW>  
] b/>L}/^PM  
.while_( -- _1), J['pBlEb\  
cout << var( " \n " ) F#<$yUf%  
) 14U:.Q  
); IEbk_-h[  
Pra,r9h,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: {,kA'Px)  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ZboY]1L[j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 VZ69s{/.B  
那么我们就照着这个思路来实现吧: PcxCal4  
>M`ryM2=D  
?g7O([*[  
template < typename Cond, typename Actor > E@uxEF  
class do_while ~hx__^]d  
  { mpcO-%a  
Cond cd; 6 07"Z\  
Actor act; ;:2:f1_  
public : aaa6R|>0  
template < typename T > Z4@%0mFll  
  struct result_1 &\w:jI44Bs  
  { {:peArO  
  typedef int result_type; (g>8!Gl  
} ; x(r>iy  
TOH!vQP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h3.6<vM  
D' d^rT| H  
template < typename T > 1/hk3m(C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tN-U,6c]  
  { VB(S]N)F^  
  do ONc-jU^  
    { nqnVFkGd9  
  act(t); 7[ 82~jM[  
  } Q^p> hda  
  while (cd(t)); },tN{()  
  return   0 ; 5(+9( \x  
} @d/Wa=K  
} ; !Z0p94L  
R:[IH2F s  
KUR9vo  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c)5d-3"  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 xzI?'?duC  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 klUW_d-  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 _T8o]  
下面就是产生这个functor的类: ZSs)AB_Pe/  
/8$*{ay  
pb`!_GmB  
template < typename Actor > mrc% 6Ri  
class do_while_actor =Su~i Oa  
  { 0P?\eoB@8  
Actor act; N51g<K  
public : xoT|fgb  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} VH>?%aL  
PF6w'T 5  
template < typename Cond > 7BNu.5*y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Vm_<eyI2  
} ; ` D9sEt_/  
B'@a36  
{Xj2c]A1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 EKr#i}(x<  
最后,是那个do_ FF}A_ZFY  
j 1Ng[  
\H6[6*JuB  
class do_while_invoker rzk]{W  
  { udld[f.  
public : px7<;(I  
template < typename Actor >  + f+#W  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <"}Gvi  
  { BZdryk:S  
  return do_while_actor < Actor > (act); |^&j'k+A  
} "3\C;B6I  
} do_; $VgazUH% =  
m h5ozv$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +6i~Rx>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ue/GB+U  
最后来说说怎么处理break和continue $$GmundqB  
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。 ` 6'dhB  
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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