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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k`'^e/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qMmh2a&  
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, 4$@5PS#,  
B14z<x}Q  
M(jSv  
_@ev(B  
  class filler CM!bD\5  
  { Y'DI@  
public : 7??+8T#n*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i%:oO KI  
} ; Oz-X}eM  
;Ze}i/l  
?FA} ;?v  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: */u_RJ  
ovvR{MTc  
l> W?XH  
j[F\f>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J)"2^?!&B  
;vy"i  
5.q2<a :  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 OT+=H)/  
%}J[EV  
L 1H!o!*  
V<*PaS..  
二. 战前分析 LkK%DY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 bzF>Efza  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ;xS@-</:  
sC(IeGbX  
1I{vB eMj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /q^)thJ~  
  /* --------------------------------------------- */ <v>^#/.0  
vector < int *> vp( 10 ); |D~mLs;&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {P&{+`sov  
/* --------------------------------------------- */ 'JU(2mF  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G3 rTzMO  
/* --------------------------------------------- */ 3X=9$xw_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Ub2t7MU  
  /* --------------------------------------------- */ ~:'tp28?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7/& i'y  
/* --------------------------------------------- */ a\pOgIp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); WYSqnmi  
DvB!- |ek  
_kg<K D=P  
@a$_F3W  
看了之后,我们可以思考一些问题: /99S<U2ej  
1._1, _2是什么?  :tBIo7  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 lqe|1vN  
2._1 = 1是在做什么? H=RzY-\a%  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 X6)%2TwO  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 l25_J.e  
<:/Lap#D^  
VwvL  
三. 动工 js;p7wi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: FjR/_GPo6  
5.! OC5tO  
!xk`oW  
E)sC:oO  
template < typename T > diHK  
class assignment i<@"+~n~GK  
  { 1Xzgm0OS;  
T value; &n$kVNE  
public : +q n[F70}  
assignment( const T & v) : value(v) {} E+z),"QA  
template < typename T2 > sjGy=d{:oL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "o_s=^U  
} ; K|L&mL&8  
& pHSX  
@=_4i&]$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 dynkb901s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <<'%2q5  
5"sd  
h4p<n&)F  
4 .Kl/b;  
  class holder P* X^)R  
  { =&T%Jm}  
public : j<NZ4Rf  
template < typename T > D/[;Y<X#V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TOT#l6yqdd  
  { [}$jO,H5r  
  return assignment < T > (t); 90wGS_P04  
} R?{f:,3R  
} ; +Vv+<M  
=[JstiT?E  
m^!Kthq  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: qu\cU(H|  
>Nam@,hm  
  static holder _1; 8:t!m>(*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 IA%|OVAfF  
QM('bbN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MO^Q 8v  
而不用手动写一个函数对象。 2dsXG$-W2  
_D 9/,n$  
nsL"'iQ  
]l7rM"  
四. 问题分析 FEH+ PKSc  
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。 ^'%Q>FVb  
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\r-J!Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 t:x"]K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p[Zk;AT~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 oRo[WQla  
F/SYmNp  
五. 问题1:一致性 u>ZH-nw O  
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?| %i6/= 'u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3/N~`!zeX  
P5KpFL`B  
struct holder tWyl&,3?1  
  { `pb=y}  
  // 2BKiA[ ;;  
  template < typename T > |(<A)C  
T &   operator ()( const T & r) const 4|&_i)S-Y  
  { B/*\Ih9y  
  return (T & )r; ;V?3Hwl  
} { SF'YbY  
} ; e'yw8U5E/  
)3f<0C>  
这样的话assignment也必须相应改动: `_()|;!y  
wRdN(`;v  
template < typename Left, typename Right > x4i&;SP0  
class assignment n-9a 0_{k  
  { XRmE  
Left l; m*wDJEKo  
Right r; B)*1[Jf{4  
public : 63(XCO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s)jNP\-  
template < typename T2 > mBxMDnh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b0sj0w/  
} ; 1#3eY? Nb  
]SAGh|+xl  
同时,holder的operator=也需要改动: Fh/psd  
@QMU$]&i]  
template < typename T > ? o&goiM  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P2&0bNY  
  { e(?1`1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); D9  Mst6  
} {Mb2X^@7  
 HzL~B#  
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。 ~z^49Ys:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0 . UN  
qm<-(Qc(W  
return l(rhs) = r; ?\I@w4  
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。 !3<b#QAXRG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Jz4;7/  
j<QK1d17  
template < typename Tp > 1Vkb}A,'  
class constant_t iMv):1p>8  
  { o=RxQk1N  
  const Tp t; -'}#j\  
public : 9@?|rj e9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?VCp_Ji  
template < typename T > Q8A+\LR~)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wy^mh.= UX  
  { !u:Fn)j  
  return t; S'`G7ht  
} :fDzMD  
} ; W0;QufV  
AHMvh 7O?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OJ7 Uh_;/  
下面就可以修改holder的operator=了 7Le- f  
Q E pCU)  
template < typename T > elR1NhB|p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >Hmho'  
  { y<~(}xsHh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1;?w#/&t  
} Vx:uqzw#  
c6 .j$6t  
同时也要修改assignment的operator() ?9 W2ax-4  
_dECAk &b  
template < typename T2 > C8i4z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } aK(e%Ed t"  
现在代码看起来就很一致了。 ADM!4L(s4}  
`9k\~D=D~  
六. 问题2:链式操作 t0Lt+E|J  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4uh~@Lv  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *y(UI/c  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 uhv_'Q  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *3h_'3yo@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s0CDp"uJY  
i+Mg[x$.  
template < typename T > l^%52m@{  
struct result_1 fGW~xul_  
  { \F\xZ.r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;mr*$Iu7|  
} ; [z*1#lj S  
6-\' *5r  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: il"pKQF  
J9f]=1`  
template < typename T > =EH/~NGk  
struct   ref U ]B-B+-  
  { Bk@EQdn  
typedef T & reference; EY.m,@{  
} ; ,1.Td=lY$  
template < typename T > W6r3v)~  
struct   ref < T &> ~9,Fc6w4`+  
  { 2|(lKFkQ  
typedef T & reference; {lUaN0O:  
} ; rmFcSolt,f  
PBcb*7W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C[l5[DpH  
.eorwj]yb  
template < typename T > Q~n%c7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #;+SAoN  
  { `Tk~?aY  
  return l(t) = r(t); 3qDbfO[  
} U'~]^F%eyu  
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。 DMSC(Sz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e~9g~k]s  
I47sqz7  
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 h2= wC.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B?e] Ht  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -6X+:r`>u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \.GA" _y  
最后的布局是: 'F:Tv[qx  
                Add b `}hw"f  
              /   \ Z^%HDB9^  
            Divide   5 ~zvZK]JoX  
            /   \ G_WHW(8   
          _1     3 H;DjM;be  
似乎一切都解决了?不。 )(c%QWz  
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。 IJ:JH=8  
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。 #BgiDLh  
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: E}#&2n8Y  
10GU2a$0"$  
template < typename Right > ICc:k%wE7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {h.j6  
Right & rt) const xK5~9StP  
  { 9A|9:OdG1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^ ]+vtk  
} ~LP5hL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "5EL+z3v  
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。 # $'H?lO  
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。 TQ%F\@"  
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。 :KGPQ@:O  
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。 |1e//*  
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? ^7t1'A8e<  
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: S/l6c P  
m6A\R KJ'  
template < class Action > b?, =|H  
class picker : public Action ZG~d<kM&8s  
  { C AN1~  
public : OsRizcgdA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} SO<9?uk.  
  // all the operator overloaded C<w&mFozL  
} ; QHnC(b  
'tjqfR  
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。 lvLz){  
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: aB`jFp-  
jw0wR\1  
template < typename Right > k[@/N+;")`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,"YTG*ky  
  { \]dvwN3x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L@ejFXQg  
} x,fL656t  
rfr]bq5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K}'?#a(aX=  
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。 Dz8aJ6g  
o,@ (]e~  
template < typename T >   struct picker_maker <\P `<  
  { 'T;;-M3*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -MFePpUt  
} ; J6<O|ng::  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ksUF(lYk  
  { .>LJ(Sx9b  
typedef picker < T > result; Q8.LlE999  
} ; e{ *yV#Wl  
Wr'1Y7z  
下面总的结构就有了: ViG>gMGv  
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。 ?I\,RiZkz^  
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。 8xkLfN|N=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 uf"(b"N0  
至此链式操作完美实现。 jX^_(Kg  
5du xW>D  
;82?ACCP  
七. 问题3 0s RcA-9  
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。 su3Wk,MLP  
tJ&tNSjTi  
template < typename T1, typename T2 > #&%>kfeJ)<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^`Hb7A(  
  { Z9Z\2t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nlaW$b{=  
} t+{vb S0  
aK 7 }}  
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: 2. v<pqn  
<y&&{*KW8m  
template < typename T1, typename T2 > T)',}=  
struct result_2 BfD&e`KI  
  { s'$2 }K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (L(n%  
} ; 8 VhU)fY  
?-)v{4{s  
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? -Zp BYX5e_  
这个差事就留给了holder自己。 e+MQmW A'F  
    | 68k9rq  
@PctBS<s  
template < int Order > e6^}XRyf  
class holder; v G9>e&Be  
template <> DJAKF  
class holder < 1 > w4M;e;8m[U  
  { $48 Z>ij?f  
public : o?6m/Klw6  
template < typename T > =itQ@ ``r  
  struct result_1 8m=O408Q  
  { b};o:  
  typedef T & result; A7|L|+ ?  
} ; P(/eVD#v  
template < typename T1, typename T2 > \ Ce*5h  
  struct result_2 ={+8jQqi1  
  { -3guuT3x\  
  typedef T1 & result; "?<h,Hvi  
} ; w~ON861  
template < typename T > _l"nwEs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >k/cm3  
  {  1X&jlD?  
  return (T & )r; 1hE{(onI  
} K1Uq` TJ  
template < typename T1, typename T2 > VxuV`Plf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _(I6o  
  { i];P!Gm  
  return (T1 & )r1; aT(_c/t.  
} c?u*,d) G  
} ; x~wS/y  
w6WPfy(/2  
template <> ,isjiy J  
class holder < 2 > 0H]{,mVs  
  { cD}]4  
public : ^_<|~  
template < typename T > h /^bRs`;  
  struct result_1 S2_(lS+R  
  { m[74p  
  typedef T & result; ^gZ,A]  
} ; ]bY]YNt{7]  
template < typename T1, typename T2 > :dAd5v2f  
  struct result_2 ;R[3nb9%  
  { Dfa3&# #{  
  typedef T2 & result; l $"hhI8  
} ; G3%Ju=  
template < typename T > Zd-6_,r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X<P <-e9  
  { RZ xwr  
  return (T & )r; \m G Y'0  
} y,3ZdY"  
template < typename T1, typename T2 > ,<r&] eC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const va'F '|  
  { $i5J}  
  return (T2 & )r2; hW< v5!,  
} X3X_=qzc  
} ; ]MosiMJF  
*^~ =/:  
@XV&^l -  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Qop,~yK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b' y*\9Ru  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qul#)HI  
x9 %=d  
return l(i, j) = r(i, j); U5OX.0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O'mcN*  
U`mX f#D  
  return ( int & )i; r~j [Qm"CJ  
  return ( int & )j; !}#> ky!t  
最后执行i = j; '#V@a  
可见,参数被正确的选择了。 L ,dh$F  
Y(.e e%;,  
R[ a-"  
Y \-W`  
ehr-o7](  
八. 中期总结 >8>!wi9U  
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: o8 JOpD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 QL WnP-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'z(Y9%+a  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &uK(. @  
alaL/p{O  
~v.mbh  
10Ik_L='  
>.d/@3 '  
>8e)V ;  
九. 简化 Fo.Y6/}  
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。 sFTAE1|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $nO~A7  
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:  $3^M-w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g X!>ef  
  +-*/&|^等 )!2@v@SQ  
2. 返回引用。 CUu Owx6%  
  =,各种复合赋值等 &zdS9e-fF  
3. 返回固定类型。 1;ttwF>G7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) H5}61JC/z  
4. 原样返回。 ca g5w~Px  
  operator, da7"Q{f+  
5. 返回解引用的类型。 79v+ze  
  operator*(单目) s6,~J F^  
6. 返回地址。 u7L?9  
  operator&(单目) z1mB Hz6  
7. 下表访问返回类型。 'x*C#mt  
  operator[] (,U|H`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 WHdMP  
  operator<<和operator>> vB8$Qx\J  
K81X32Lm'  
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/y~/]J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L|CdTRgRCB  
<fvu) f  
template < typename Left > L 4j#0I]lq  
struct value_return *7xcwj eP  
  { 5whW>T  
template < typename T > |>;PV4])(  
  struct result_1 8z`ZHn3=  
  { >3!~U.AA'x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {rc3`<%  
} ; wQ+pVu?6_  
YEu+kBlcQ  
template < typename T1, typename T2 > Bl b#h  
  struct result_2 f .O^R~,  
  { ;ElCWs->\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?b]zsku8  
} ; 4 Ej->T.  
} ; ZmsYRk~@-  
b Hr^_ogN  
g04^M (  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ` UsJaoR#f  
g *Js4  
下面我们来剥离functor中的operator() 5#.m'a)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1#d2 +J*  
iB)\* )  
return l(t) op r(t) }yT/UlU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I$; `^z  
return op l(t) \?n6l7*t>  
return op l(t1, t2) ##jJa SxG  
return l(t) op xuXPVJdi  
return l(t1, t2) op !n-Sh<8  
return l(t)[r(t)] ]o] VS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v9f+ {Y%-  
s5*4<VxQN.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: )g@+ MR  
单目: return f(l(t), r(t)); BN9e S   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r&LZH.$oh  
双目: return f(l(t)); :!aLa}`@  
return f(l(t1, t2)); fpf]qQ W~7  
下面就是f的实现,以operator/为例 B?j t?  
&~_F2]oM  
struct meta_divide </25J((  
  { u9"kF  
template < typename T1, typename T2 > yJ?=##  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) edL2ax  
  { 0nt@}\j  
  return t1 / t2; |ke0G  
} /9_%NR[  
} ; ~R|9|k  
fG0ZVV!   
这个工作可以让宏来做: >w.;A%|N  
og";mC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  ] 2 `%i5  
template < typename T1, typename T2 > \ 3q%z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hV@ N -u^  
以后可以直接用 F3bTFFt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B{/og*xd*1  
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 UwUHB~<oE  
(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。。。) V*n$$-5 1-  
e=&~6bs1U  
f\R_a/Us  
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 )WoH>D  
W`x.qumN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1m5l((d  
class unary_op : public Rettype {F<0e^*  
  { Tx} Nr^   
    Left l; y[b 8rv  
public : ,&BNN]k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T`e`nQ0nn  
G' U_I  
template < typename T > O|t>.<T?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %Yu~56c-  
      { X$@`4  
      return FuncType::execute(l(t)); l>;hQh  
    } =DdPwr 0Op  
$IQPB_:  
    template < typename T1, typename T2 > *)RKU),3nL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uzH MQp  
      { WVR/0l&bU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _#V&rY&@  
    } pFH.beY  
} ; ?t%{2a<X  
JtO}i{A  
#TNjQNg@O  
同样还可以申明一个binary_op q0 }u%Yz  
S${%T$>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Md4Q.8  
class binary_op : public Rettype .F,l>wUNe  
  { KKsVZ~<6u  
    Left l; ;t*SG*Vi  
Right r;  +rv##Z  
public : poAJl;T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `qJJ{<1&U  
t*= nI $  
template < typename T > d0B`5#4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m]V#fRC  
      { "m{i`<,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); cD]H~D}M  
    } 'dWUE-  
F^/KD<cgK  
    template < typename T1, typename T2 > +\ftSm>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IoL P*D  
      { gIrbOMQ7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w=]A;GgA  
    } (W#CDw<ja  
} ; :4AIYk=q  
 p0W<K  
{XIpH r  
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 /ckk qk"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W!$U{=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .u\$wJ9Ai  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 %~:\f#6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R +@|#!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 [;Ih I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 FS 5iUH+5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) tf6-DmMH  
下面是修改过的unary_op Tv1oy%dK  
C&Qt*V#,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w2xD1oK~o  
class unary_op 8Tg1 >q<  
  { /:]<z6R  
Left l; ujnT B*Cqc  
  ?{aC-3VAT  
public : 4 .c1  
D} B?~Lls  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j^#p#`m  
h!uyTgq  
template < typename T > TrzAgNt  
  struct result_1 N {{MMIq  
  { LU;zpXg\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tl /i  
} ; zWU]4;,"  
q6rkp f,Tl  
template < typename T1, typename T2 > }F0<8L6%  
  struct result_2 OqS!y( (  
  { d+G%\qpzQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4Cu\|"5)  
} ; \"$P :Uv  
R~iv%+  
template < typename T1, typename T2 > 6)0.q|Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ),vDn}>  
  { Wcc4/:`Hu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hDTC~~J/  
} ~C^:SND7  
P<Bx1H-z-  
template < typename T > {H(l"KuL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [/q Bvuun  
  { ^%zhj3#  
  return OpClass::execute(lt(t)); "~r)_Ko  
} {e|.AD  
mST8+R@S  
} ; 9s_^?q  
UL}wGWaoG  
{ rLgyrj$  
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 s !?uLSEdb  
好啦,现在才真正完美了。 mrRid}2  
现在在picker里面就可以这么添加了: XX /s@C  
:,JjN&  
template < typename Right > )aGSZ1`/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hsY?og_H  
  { l+ >eb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v.<mrI#?  
} Ws|`E `6O  
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。 .e0)@}Jv8>  
DqQ p47kp  
\mh #MMp  
,.0bE 9\o  
CR'%=N04^  
十. bind BZ:tVfg.  
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。 T 'c39  
先来分析一下一段例子 ;DK%!."%  
s*la`(x  
E>]K#H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} RV  V`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tjFX(;^[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lh'S_p8g  
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。 lvWwr!w  
我们来写个简单的。 ecs 0iW-,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X8ap   
对于函数对象类的版本: PhC3F4  
8-x-?7  
template < typename Func > A811VL^  
struct functor_trait ` 'Qb?F6  
  { A_9^S!  
typedef typename Func::result_type result_type; D BHy%i  
} ; .c-a$39  
对于无参数函数的版本: G~<UP(G  
`Fn"QL-  
template < typename Ret > XJe=+_K9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q"qI'*Kgt  
  { V#dga5*]  
typedef Ret result_type; sRD fA4/TF  
} ; "wOfs$w%s  
对于单参数函数的版本: QnVr)4"  
*[]E 5U  
template < typename Ret, typename V1 > %BGg?&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > kh0cJE\_^  
  { V_SH90@)+  
typedef Ret result_type; g&FTX>wX  
} ; ^-Od*DTL  
对于双参数函数的版本: hU#e\L 7  
mtv8Bm=<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gY~r{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > en< $.aY  
  { 3^y(@XFt  
typedef Ret result_type; hN'])[+V  
} ; ls@]%pz.1d  
等等。。。 6^Wep- $  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~(d {j}M>  
!y _{mE?V(  
template < typename Func > >Wr%usNxc  
struct func_return iT-coI  
  { Ki;SONSV~|  
template < typename T > {]^Ixm-,f  
  struct result_1 +x"uP  
  { R_PF*q2 '  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {z FME41>g  
} ; \~5|~|9<  
&$ h~Q  
template < typename T1, typename T2 > P"vrYom  
  struct result_2 <>3)S`C`p  
  { )Z/"P\qo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5BhR4+1J  
} ; Urr%SIakvM  
} ; cszvt2BIg  
2zTi/&K&  
OBWWcL-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9"P|Csj  
ntW@Fm:bw>  
template < typename Func, typename aPicker > VPUVPq~&  
class binder_1 'X?xn@?  
  { z K<af  
Func fn; \/NF??k,jk  
aPicker pk; n<ZPWlJ  
public : W7>2&$  
ix3LB!k<  
template < typename T > 8+F5n!  
  struct result_1 THYw_]K  
  { h|qJ{tUWc$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `geHSx_  
} ; 5'lPXKn+L  
Aedf (L7\  
template < typename T1, typename T2 > 1 R5 pf  
  struct result_2 =kd$??F  
  { I%[e6qX@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *M.xVUPr  
} ; C?<pD+]b_  
6Z2,:j;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} QZ a.c  
/A=w`[<  
template < typename T > 2{OR#v~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f9De!"*&  
  { pCIzpEsRs  
  return fn(pk(t)); ^J'_CA  
} _P;D.>?  
template < typename T1, typename T2 > xA] L0h]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .w2ID  
  { +EETo):  
  return fn(pk(t1, t2)); 2QfN.<[-  
} 9njwAKF?  
} ; )BP*|URc  
y>^a~}Zq  
#~u0R>=  
一目了然不是么? .fA*WQ!lb  
最后实现bind c`;\sW-_W  
NxT"A)u  
K5""%O+  
template < typename Func, typename aPicker > .HqFdsm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rqdwQ  
  { 9"[;ld<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s{hKl0ds  
} GD W@/oQr  
xmW~R*^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z6>@9+V-&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 MK$u }G  
?1e{\XW  
十一. phoenix -N *L1Zj  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cr7MvXF-  
F L0uY0K  
for_each(v.begin(), v.end(), M`xiC  
( f8 d 3ZK  
do_ s27IeF3  
[ $o^Z$VmL  
  cout << _1 <<   " , " =bVPHrKNQ  
] U)S=JT~h  
.while_( -- _1), Hvl n>x@  
cout << var( " \n " ) ZzT=m*tQ&  
) p{FI_6db  
); v9$!v^U"D  
}[*'  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: p6VD*PT$&  
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 V7ph^^sC}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ITu19WG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vDy&sgS$<  
'j1e(wq  
,S)r%[ru^  
template < typename Cond, typename Actor > ON?Y Df  
class do_while boh?Xt-$  
  { #;!&8iH  
Cond cd; ~z,o):q1 }  
Actor act; OWd'z1Yl  
public : rS8a/d~;0  
template < typename T > U=>S|>daR  
  struct result_1 $YYWpeW '  
  { )?n'ZhsX  
  typedef int result_type; @@EI=\  
} ; Bd>~F7VWs  
@hLkU4S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "LyD  
;*K4{wvG  
template < typename T > MB plhVK8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lu.zc='\  
  { x2"iZzQlD  
  do `-NK:;^  
    { *zfgO pK  
  act(t); :_{8amO  
  } .nV2 n@SR  
  while (cd(t)); J3 $>~?^1  
  return   0 ; &H(yLd[  
} CB@7XUR  
} ; sXKkZ+2q  
[B0 BHJ~  
5>532X(0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g40Hj Y  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 L"_X W no  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 1/_g36\l$  
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。 XxqGsGx4  
下面就是产生这个functor的类: (Wzp sDte  
Gvb2>ZN  
K+g[E<x\=  
template < typename Actor > J8|MK.oD  
class do_while_actor {I#_0Q,i  
  { }nx)|J*p  
Actor act; &(F c .3m  
public : H R>Y?B{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} HB07 n4 |  
1#vy# '  
template < typename Cond > d\z6Ob"t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F%>$WN#2  
} ; "k zKQ~  
c-Gp|.C  
IUMv{2C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *_V+K  
最后,是那个do_ iOL$|Z(  
x6ghO-s  
ZR>BK,  
class do_while_invoker J,W<ha*  
  { h*w9{[L  
public : J}|X  
template < typename Actor > i'Y8-})  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aNbS0R>l  
  { TrI+F+;  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]jT}]9Q$  
} ?Uql 30A  
} do_; qs4jUm  
.7iRV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /9vi  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ZmK=8iN9J  
最后来说说怎么处理break和continue l 9K`+c+t  
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。 S^O9}<2g  
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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