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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s*VZLKO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 u!F3Rh8D  
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, wwF20  
FNZnz7  
Wima=xYe\5  
JY /Cd6\  
  class filler 6I>W(_T  
  {  u2DsjaL  
public : F6fm{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} F'Wef11Yz  
} ; {}.c.W+  
T$+}Srb  
Z,!Rj7wZ  
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: 7`P(LQAr!  
alq>|,\x  
I5-/K VWb  
K r9 @  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;z&p(e  
{i=qx#2X?H  
`; `34t_)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Hiq9Jn uv(  
yJr'\(  
SX;FBO(p  
:@pm gp  
二. 战前分析 s(zG.7*3n  
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。 Yc9 M6=E^  
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 ;ymUMQ%;/  
h'N,oDB)  
n9)/(=)>*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); haY.rH]z  
  /* --------------------------------------------- */ 4YdmG.CU  
vector < int *> vp( 10 ); /423!g0Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); R^K<u#>K  
/* --------------------------------------------- */ aZmSCi:&'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2Qn%p[#n  
/* --------------------------------------------- */ ;Yi ;2ttW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8(ZQD+U(9F  
  /* --------------------------------------------- */ bd%/dr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); z/;NoQ-  
/* --------------------------------------------- */ Qx {/izc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ptUnV3h  
yy%J{;  
NjMo"1d  
thkL<  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9g>ay-W[(  
1._1, _2是什么? 0C0iAp  
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。 BB~Qs  
2._1 = 1是在做什么? $o-s?";  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 {At1]>  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 W~gFY#w  
sYeZ.MacU  
vZ|m3;X  
三. 动工 `m3C\\9;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -N9U lW2S  
lPx4I  
1z{Azp MZ  
)82x)c<e  
template < typename T > n|{x\@VeF  
class assignment zaX30e:R  
  { >\MV/!W  
T value; Ff.gRx  
public : /\C9FGS  
assignment( const T & v) : value(v) {} R$v{ p[  
template < typename T2 > &x\u.wIa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {GZHD^Ce  
} ; /SZsXaC '  
F%L^k.y$  
4,FuQ}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V5M_N;h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WtdWD_\%Y\  
;c~6^s`2  
\Q]2Zq  
tTC[^Dji  
  class holder TVYO`9:CW  
  { ?. CA9!|   
public : @| r*yi  
template < typename T > 1)M3*h3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const L{osh0  
  { sexnO^s  
  return assignment < T > (t); Pgb<;c:4  
} 1P&c:n  
} ; R$NH [Tz  
QIG MP=!j  
z]~B@9l  
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: ]yA| m3^2  
(l9U7^S"{K  
  static holder _1; ]"aC wr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L;>tuJY1  
oE)tK1>;H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YI&7s_% -  
而不用手动写一个函数对象。 ]w! x  
4RJ8 2yq-  
R )ejIKtY  
par $0z/  
四. 问题分析 91`biVZfA  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .-fJ\`^mi  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 k$# @_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #;>J<>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 GIt; Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m?bb/o'B  
Q:lSKf  
五. 问题1:一致性 Hz!+g'R!Gs  
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?| 8qo{%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 OP%h`  
JYs*1<  
struct holder 8gr&{-5  
  { 5fM/y3QPsZ  
  // }8 fG+H.  
  template < typename T > ]MRE^Je\h  
T &   operator ()( const T & r) const U*1rA/"n  
  { r B)m{)  
  return (T & )r; 'GS1"rkW<5  
} p%_r0  
} ; DBbmM*r  
j=M_>  
这样的话assignment也必须相应改动: 0g~WM  
^=}~  
template < typename Left, typename Right > E.t9F3  
class assignment { SJ=|L6  
  { AZxOq !B  
Left l; {PWz:\oaD  
Right r; *~4w%U4T0  
public : !JJCG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ey@y?X=  
template < typename T2 > JaiYVx(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XLI'f$w&  
} ; i%D/@$\D6  
a|  
同时,holder的operator=也需要改动: {HlUV33O  
&}wKC:LSP  
template < typename T > V!a|rTU6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `%"zq"1`0  
  { C.FGi`rrm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <j-Bj$3  
} &> p2N  
+);o{wfW  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 "-90:"W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 YNH>^cD1  
3@\vU~=P:  
return l(rhs) = r; ?9 m3y0  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 \bZbz/+D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: SG$/v  
E _/v$  
template < typename Tp > yI h>j.P  
class constant_t \/. Of]YQ  
  { l92#F*  
  const Tp t; 6^s]2mMfk  
public : 0[x?Q[~S_0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'h([Y8p{  
template < typename T > 3T|:1Nw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :DR G=-M  
  { #}^ZxEU  
  return t; XK{`x<  
} 4ehajK  
} ; x{&0:|bCs6  
1Hy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^Qs-@]E-  
下面就可以修改holder的operator=了 ^kch]?  
U]@t\T3W  
template < typename T > )jn|+M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >OBuHqC  
  { AFc#2wn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >8#(GXnSt  
} q;}^Jpb;  
hUxpz:U*  
同时也要修改assignment的operator() 7"Zr:|$U  
jgs kK  
template < typename T2 > Q{0-pHr}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } LGgEq -  
现在代码看起来就很一致了。 |&o1i~Y  
T=A7f6`  
六. 问题2:链式操作 LrsP4G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7?]gUrE  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 jcYI"f"~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ;_F iiBk7(  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 r%&hiobMYs  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C;OU2,c,T  
tv,^ Q}  
template < typename T > H2zd@l:R  
struct result_1 Km 'd=B>Jy  
  { >6@*%LM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {t;Q#Ou.  
} ; lmz{,O  
/thCu%%9A  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: uY5f mM9  
aL-V9y  
template < typename T > D@"q2 !  
struct   ref /ZvNgaH5M  
  { hOO)0IrIM*  
typedef T & reference; ~g;(` g  
} ; t/u$Ts  
template < typename T > Bb}JyT  
struct   ref < T &> @:oMlIw;  
  { s<sqO,!  
typedef T & reference; +0^N#0)  
} ; 1Yz1/gFj  
 UY+~,a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +VAfT\G2  
* ,_Qdr^F  
template < typename T > oYup*@t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %_@8f|# ,M  
  { 4_F<jx,G  
  return l(t) = r(t); jSaEwN  
} MztT/31S  
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。  sFx $  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  h%E25in  
[A yq%MA  
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 P=KOw;bs  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h7~&rWb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l9qq;hhGP,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dG Qy=T:  
最后的布局是: q~;P^i<Y  
                Add @Ys(j$U't  
              /   \ TAi |]U!  
            Divide   5 wAVO%8u  
            /   \ :kOLiko!4>  
          _1     3 oMkB!s  
似乎一切都解决了?不。 UDt.w82  
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。 WN?!(r<qA_  
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。 x*}(l%[  
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: OC 7:Dp4  
@H]g_yw [:  
template < typename Right > x|F6^d   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E-E+/.A  
Right & rt) const :* /<eT_  
  { gG*O&gQY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p!hewtb5  
} 1[} =,uaM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nO\|43W  
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。 O >n L;I  
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。 ~ Y4H)r  
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。 h:a5FK@  
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。 8p-5.GU)<e  
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? R+]Fh4t  
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: P-7!\[];te  
fR_)e:  
template < class Action > 0 m";=:(w  
class picker : public Action j<"0ym)A  
  { ( J\D"4q  
public : b ?B"u^b!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vTh-I&}:  
  // all the operator overloaded d,8V-Dk+p  
} ; TG{=~2  
Tk|0 scjE^  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 MR#jI  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: D7sw;{ns  
'=\]4?S  
template < typename Right > #U"\v7C{n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Hu1w/PLq  
  { qAivsYN*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .NQoqXR  
} #y-OkGS ^  
bsP:tFw>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rnmWw#  
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。 H+zQz8zMC  
O JvEq@  
template < typename T >   struct picker_maker uLe+1`Y5Ux  
  { 9oKRu6]D-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *>$'aQ  
} ; l"CHI*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h&h]z[r R  
  { }\JoE4  
typedef picker < T > result; nITr5$f  
} ; va~:oA  
_~HGMC)  
下面总的结构就有了: `z Z=#p/  
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。 "y_$!KY%  
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。 h*_r=' E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o'>jO.|  
至此链式操作完美实现。 68;,hS*|6  
x03GJy5  
] A<\ d  
七. 问题3 VF<{Qx*  
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,e@v2jO|  
j(va# f#  
template < typename T1, typename T2 > ;6fkG/T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SY>N-fW\H:  
  { je_77G(F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nUd(@@%m  
} l*B;/ >nR  
1?E\2t&K  
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: goRoi\z $  
r/:9j(yxr  
template < typename T1, typename T2 > %QwMB`x  
struct result_2 } ..}]J;To  
  { _ky!4^B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0kmVP~K  
} ; ~4XJ" d3L  
/5U?4l(6[f  
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? /3FC@?l w4  
这个差事就留给了holder自己。 T{?!sB3  
    X k<X:,T  
sJ3HH0e  
template < int Order > dH#o11[  
class holder; Q1buuF#CU&  
template <> P1TL H2)  
class holder < 1 > `\e@O#,^yI  
  { G]QD6b9~  
public : [#lPT'l  
template < typename T > DFE?H  
  struct result_1 @@SG0YxZ  
  { A' dt WD  
  typedef T & result; xqb I~jV#  
} ; dgX0\lKpf  
template < typename T1, typename T2 > VdVca1Z  
  struct result_2 ^hY<avi6s  
  { u'Mq^8  
  typedef T1 & result; QL_bg:hs  
} ; i` Lt=)@&  
template < typename T > AHn^^'&x[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q? W]g%:)  
  { ={#r/x  
  return (T & )r; 3o"~_l$z  
} `S$BBF;  
template < typename T1, typename T2 > 8I@= ?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MJ}VNv|S  
  { al#yc  
  return (T1 & )r1; *( D_g!a  
} -PEpy3dMY  
} ; 9)l[$X  
>qcir~ &  
template <> iCc@N|~  
class holder < 2 > PS(LD4mD  
  { xU67ztS'E'  
public : @-!w,$F)%d  
template < typename T > 2)4{  
  struct result_1 q SCt= eQ  
  { 96MRnj*Y[  
  typedef T & result; `(*5yXC  
} ; a)y8MGx?  
template < typename T1, typename T2 > /oe="/y6  
  struct result_2 b*?="%eE(  
  { sNS! /  
  typedef T2 & result; !{Y$5)Xh`]  
} ; |_!xA/_U'T  
template < typename T >  "}Ya.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h r*KDT^!  
  { e:NzpzI"v  
  return (T & )r; XXxX;xz$  
} 0($MN]oZa  
template < typename T1, typename T2 > 15Yy&9D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s- g[B(  
  { W!GgtQw{F  
  return (T2 & )r2; ]%shs  
} 3&x_%R  
} ; iFS ?nZ~.  
5hg>2?e9s?  
-kQ{~"> w  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 h'IBVI!P  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h2h$UZIv  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V 1#/ +~  
t=A| K    
return l(i, j) = r(i, j); W c-P= J*m  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mIl^  
bLaD1rnGi  
  return ( int & )i; l3l[jDa,2  
  return ( int & )j; [dOPOA/d  
最后执行i = j; F4">go  
可见,参数被正确的选择了。 V `@@ufU}  
j_p.KF'[?  
d~GT w:  
nCXIWLw  
o?/N4$&5l  
八. 中期总结 |l7e*$j  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )h>Cp,|{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [x-Z)Q. 5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -$[=AqJXp;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "+saI@G  
.o.@cLdU  
jf.ikxm  
D@O '8  
8l;0)`PU  
{7B$%G'  
九. 简化 OO53U=NU  
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。 gt{ei)2b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 TZ-n)rC)v  
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: B\Rq0N]' M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]'2p"A0U  
  +-*/&|^等 .+{nfmc,c  
2. 返回引用。 v2rXuo  
  =,各种复合赋值等 <f{m=Dc  
3. 返回固定类型。 w;r -TLf  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %oC]Rpdu  
4. 原样返回。 \=,+weGw@  
  operator, B^{bXhDp  
5. 返回解引用的类型。 v|QFUa`  
  operator*(单目) X+bLLW>&  
6. 返回地址。 6Y\9h)1Jo  
  operator&(单目) Njz,y}\  
7. 下表访问返回类型。 `=%[  
  operator[] P{rJG '  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 * Oyic3F  
  operator<<和operator>> ^_)CQ%W?  
EUUj-.dEN  
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。 kc/h]B  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .R biF  
&<.Z4GxS  
template < typename Left > mxGvhkj  
struct value_return o.}^6.h"  
  { u+th?KO`  
template < typename T > |WubIj*\{  
  struct result_1 ?ix0n,m  
  { QF[9Zn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; q w|M~vdm  
} ; EzzzH(!j  
3)42EM'9(  
template < typename T1, typename T2 > -^\k+4;  
  struct result_2 Jg;Hg[  
  { i!YZF$|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +zz9u?2C`  
} ; >JCSOI  
} ; uTB; Bva  
@RbAC*Y]g  
~~ )&? \N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >,hJ5-9  
XD%?'uUQ_  
下面我们来剥离functor中的operator() g<}EL[9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;#fB=[vl";  
nb0<.ICF%R  
return l(t) op r(t) 5g/^wKhKG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K2:r7f  
return op l(t) ]DC]=F.  
return op l(t1, t2) rv|k8  
return l(t) op "eh"' Z  
return l(t1, t2) op j(Q$frI  
return l(t)[r(t)] ?uQ|?rk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .$v]B xu  
:Q$3P+6a  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: f_.1)O'83  
单目: return f(l(t), r(t)); gtjgC0   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fa5($jJ&  
双目: return f(l(t)); hO{@!H$l  
return f(l(t1, t2)); )@SIFE  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?_n.B=H`8  
},[S9I`p  
struct meta_divide uvD 6uIW<  
  { % ,~; w0  
template < typename T1, typename T2 > JR7~|ov  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $. V(_  
  { as o8  
  return t1 / t2;  LFGu|](  
} ,,BNUj/:  
} ; lh?mN3-*  
0FTiTrTn  
这个工作可以让宏来做: 2Ni{wg"  
VFA1p)n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s/Q}fW$ex  
template < typename T1, typename T2 > \ -uO< ]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rhNdXYY>  
以后可以直接用 K=`*cSU>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) PMXnupt  
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 {} vl^b  
(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。。。) JB b}{fo~  
1`2lTkg  
hn!$?Vo.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 5:n&G[Md  
sPc\xY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \hNMTj#O  
class unary_op : public Rettype >]C;sP  
  { -! ;vX @  
    Left l; _;LHC;,:  
public : b2p<!?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DB?_E{y]  
<JZ=K5  
template < typename T > L=HL1Qe$G]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -6t# ?Dkc'  
      { rw+0<r3|K  
      return FuncType::execute(l(t)); nR"k %$  
    } .fD k5uo  
QfwGf,0p  
    template < typename T1, typename T2 > c%uhQ 62  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ' P-K}Y  
      { 9iS3.LCfX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  pLyX9C  
    } $8_*LR$  
} ; hc0VS3 k)  
$I1p"6  
\?qXscq  
同样还可以申明一个binary_op |l)Oy#W  
TTy1a:V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X]y3~|K  
class binary_op : public Rettype `I m;@_J  
  { 6{+~B2Ef  
    Left l; =797;|B H  
Right r; }[i35f[w  
public : y)(SS8JR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {MYlW0)~  
4eIu@ ";!  
template < typename T > /I6?t= ?<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hk,Q=};  
      { ?cg+RNI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); If4YqBG  
    } M6DyOe<  
G9V zVx#T#  
    template < typename T1, typename T2 > CqrmdWN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cRU.   
      { h)A+5^:^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A]=?fyPh{'  
    } |ZRl.C/e  
} ; hj4A&`2  
9 lA YCsX  
9=JU &/!  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 \vm'D'9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c#{<| .  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) F1%' zsv  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 7g&_`(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! OQ[>s(`*{  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 (<%i8xu 2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 lbv, jS  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) k?xtZ,n{s  
下面是修改过的unary_op *FG@Dts^&  
_B W$?:)9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > MX9 q )(:  
class unary_op gB~SCl54  
  { ASu9c2s  
Left l; ;=uHK'{  
  rx^pGVyg  
public : eJy@N  
IOmIkx&`GP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4>5%SzZT\3  
-,5g cD  
template < typename T > x$s#';*  
  struct result_1 _=}Y lR  
  { H56e#:[$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; qw_qGgbl  
} ; _n{N3da  
%8 4<@f&n]  
template < typename T1, typename T2 > '`3-X];p  
  struct result_2 Ogjjjy84vM  
  { S2fw"1h*x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )Ba^Igb}  
} ; I [e7Up  
MGmtA(  
template < typename T1, typename T2 > c~C :"g.y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _Yh4[TT~/  
  { ~CM{?{z;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /n"A%6S  
} Jv)]7u  
?94da4p  
template < typename T > 9Z+@i:_}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m9PcDhv  
  { "[#jq5> :  
  return OpClass::execute(lt(t)); F48`1+  
} N!Y'W)i16  
<&+l;z  
} ; Y[x ^59  
crhck'?0  
xaeY^"L  
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 nh E!Pk  
好啦,现在才真正完美了。 8^4X/n  
现在在picker里面就可以这么添加了: ::M/s#-@  
zBjqYqZ<+  
template < typename Right > h_A}i2/{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LRbevpZ,  
  { WO}JIExy  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); uF^+}Y ZT  
} Cch1"j<k$  
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。 mIr{Wocx  
XhIgzaGVu  
^ePSI|EW  
WVo%'DtF`  
Rw. Uz&  
十. bind L)w& f  
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。 ~F' $p  
先来分析一下一段例子 \!YPht  
Jk1U p2#B  
2nEj X\BY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _;@kS<\N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |r /}r,t}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 dmF<J>[  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 O~t5qnu/}  
我们来写个简单的。 0{B5C[PTG  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Stp??  
对于函数对象类的版本: m' aakq  
U2Ur N?T  
template < typename Func > eg,S(;VEt  
struct functor_trait # =322bnO  
  { 2ag]p  
typedef typename Func::result_type result_type; chiQ+  
} ; pCC0:  
对于无参数函数的版本: glv(`cQ  
I &m~ cBj<  
template < typename Ret > mS );bs  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <~Y4JMr"  
  { |H@M-  
typedef Ret result_type; Q5jP`<zWU  
} ; +HfjnEbtBs  
对于单参数函数的版本: ?]7ITF  
(JM4W "7'  
template < typename Ret, typename V1 > `i.f4]r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @*c+`5)_  
  { ,3W a~\/Q  
typedef Ret result_type; 7)a=B! 8M  
} ; A+ f{j  
对于双参数函数的版本: @E==~ b  
3s|tS2^4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -({\eL$n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 95H`-A  
  { $OUa3!U_!  
typedef Ret result_type; f?{Y<M~]  
} ; ", |wG7N K  
等等。。。 V)0bLR  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy HSUr  
qGh rJ6R!  
template < typename Func > 2R5]UR S  
struct func_return HML6<U-eS  
  { ,O-lDzcw  
template < typename T > AOfQqGf  
  struct result_1 da-3hM!u+  
  { k?";$C}#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w6cPd'  
} ; _WSJg1  
X0U6:  
template < typename T1, typename T2 > L@2H>Lh35  
  struct result_2 s@ q54  
  { zcNV<tx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (ncfR  
} ; [XQNgSy?z  
} ; )kd)v4#  
%r>vZ/>a  
@TH \hr]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M)LdGN?$  
BHK_=2WYz  
template < typename Func, typename aPicker > vAVoFL  
class binder_1 UGN. ]#"#  
  { jAJkCCG  
Func fn; O{dx+f  
aPicker pk; {<]abO  
public : :WxMv~e{U  
KS| $_-7 u  
template < typename T > Y0b.utR&  
  struct result_1 <e=0J8V8,i  
  { wWm#[f],?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vx ,yz+yP  
} ; $]T7Iwk  
gVD!.  
template < typename T1, typename T2 > $Z(zO;k.  
  struct result_2 r*3;gyG.,#  
  { m.$Oo Mu'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {-E{.7  
} ; Jz-f1mhQV  
o/[NUQSI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ' Wi*[  
xp39TiXJ*  
template < typename T > V]<dh|x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lS,Hr3Lz  
  { c '(]n]a%  
  return fn(pk(t)); J L Z  
} \Js9U|lY  
template < typename T1, typename T2 >  /!9949XV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t=pG6U  
  { pkT a^I  
  return fn(pk(t1, t2)); i@p?.%K{  
} d5i /:  
} ; i'57|;?  
F^w0TD8  
Z2`e*c-[E  
一目了然不是么? MJD4#G  
最后实现bind JRNyvG>j  
Te.hXCFD  
SZ0Zi\W  
template < typename Func, typename aPicker > s+CWyW@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E+01"G<Q  
  { lz>5bR'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J7$=f~$  
} :wF(([&4p!  
}W YY5L8^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }tJ:-!*2  
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。 bVVa5? HP  
ZWr\v!4  
十一. phoenix @4Y>)wn&;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Z c"]Cv(  
7_{x '#7  
for_each(v.begin(), v.end(), +FJ o!~1  
( a;lCr|*  
do_ > W0hrt?b  
[ ;j(xrPNb  
  cout << _1 <<   " , " f{+8]VA  
] "W1q}4_  
.while_( -- _1), =DqGm]tA  
cout << var( " \n " ) 2AlLcfAW  
) cAL&>T  
); [oYe/<3  
\myj Y  
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: P EbB0GL  
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  KL|B| u  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8!T^KMfz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: kg-%:;y.  
|M0TG  
*Lufz-[1  
template < typename Cond, typename Actor > `t8e2?GH  
class do_while >DV0!'jW  
  { QF^An B  
Cond cd; @ce4sSo  
Actor act; /bw-*  
public : S-L6KA{  
template < typename T > 't>Qj7vh0  
  struct result_1 u&g} !Smc8  
  { Onk~1ks:  
  typedef int result_type; 3NJ-.c@(p  
} ; ``O\'{o&  
m4%m0"Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} n XQg(!  
i?a]v 5  
template < typename T > R `'@$"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rc6Rk!^  
  { tG{Vn+~/  
  do 36j.is  
    { 1.>` h:  
  act(t); 1%+0OmV&  
  } Llzowlfe  
  while (cd(t)); co12\,aD  
  return   0 ; 69L s"e  
} ^yb_aCw  
} ; XM)|v |  
,CvU#ab8$  
`|v#x@s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A,iXiDb3pK  
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。 w}E?FEe.  
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。 1]kk  
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`{'u)@  
下面就是产生这个functor的类: ;1y\!f3#V~  
z,NHH):~  
O_:Q#  
template < typename Actor > 3 C[ ;2  
class do_while_actor X)|%[aX}q  
  { q&wMp{  
Actor act; 5jV]{ZV#  
public : T xN5K`q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !YoKKG~_0  
|UBJu `%  
template < typename Cond > ROfmAc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .Kv@p jOr  
} ; O}%=c\Pb  
<Q8bn?Z  
_}\&;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 : Z.mM5  
最后,是那个do_ aRV!0?fS  
Psv-y  
)/=J=xw2  
class do_while_invoker Cz(PjS  
  { R52!pB0[  
public : Vs"M Cqi  
template < typename Actor > a:8@:d1T K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6s uc0  
  { jG/kT5S  
  return do_while_actor < Actor > (act); InDR\=o  
} N7e^XUG   
} do_; tF'67,~W  
vXf#gX!Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .5T7O_%FP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 X(1.Hjh  
最后来说说怎么处理break和continue ?^7~|?v  
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。 WRnUF[y+)  
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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