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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d$!ibL#o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =#W6+=YN8  
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, uB\A8zC  
o\N),;LM  
k20tn ew  
|K]tJi4fz  
  class filler dQ<EDtap  
  { l{<@[foc  
public : u!O)\m-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +:b| I'S  
} ; r_QWt1K  
},l3N K  
}q^CR(h (R  
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: MD+Q_  
+7=3[K  
B9]KC i  
(uSfr]89'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S;Vj5  
[ACa<U/  
1c]GS&(RP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &W1cc#(  
r'&VH]m  
;e+ErN`a.~  
)Ipa5i>t  
二. 战前分析 $(BW |Pc  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 DUaj]V{_^  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 KyjN'F$  
_s^sZ{'2_  
'h$1vT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2vynz,^ET  
  /* --------------------------------------------- */ 4v;/"4)'  
vector < int *> vp( 10 ); bYiaJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); YQ]W<0(  
/* --------------------------------------------- */ env]*gx+=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :V&#Oo  
/* --------------------------------------------- */ J=  T!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )<%GHDWL  
  /* --------------------------------------------- */ T{Av[>M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o]@?QAu  
/* --------------------------------------------- */ LqNsQu";  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _k&vW(O=:  
5~v({R.  
l2i[wc"9  
Pwf":U)  
看了之后,我们可以思考一些问题: HUZI7rC[=)  
1._1, _2是什么? ^]K_k7`I  
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。 ,#nyEE  
2._1 = 1是在做什么? Zv-#v  
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。 q.*k J/L  
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。 _G@)Bj^*  
3:s!0ty"  
G22u+ua  
三. 动工 'vBuQinn  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C1hp2CW$5/  
n}EH{k9#  
NbH;@R)L  
!IcP O  
template < typename T > X-=49)  
class assignment fTMn  
  { EW]rD  
T value; U 1vZ r{\  
public : b:2# 3;)  
assignment( const T & v) : value(v) {} U`z=!KI+g  
template < typename T2 > n&Bgpt~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /C}u,dBf  
} ; BKi@c\Wb  
eot%T h?[  
`@RTfBB g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RGsgT^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment a0~LZQ?  
.r 4 *?>  
qf;x~1efC4  
2)-Umq{]{  
  class holder ',P$m&z  
  { OQ&l/|{O0?  
public : <v%Q|r  
template < typename T > -V7dSi  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /V0[Urc@  
  { wt]onve}%  
  return assignment < T > (t); UyENzK<%u  
} ~ 6DaM!  
} ; a[I :^S  
*mby fu0q  
;?4EVZ#o  
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: <- L}N '  
g=n{G@*N  
  static holder _1; #A\@)wJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {\hjKP  
}20~5!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =bgWUu\F  
而不用手动写一个函数对象。 kntYj}F(  
#Pt_<?JtV  
qz95)  
tnE),  
四. 问题分析 JV ydTvc  
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`kV| pjg  
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。 ~bf4_5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?fW['%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e>0gE`8A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g-?@a  
Ogv9_ X8  
五. 问题1:一致性 ?.Q$@Ih0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {>g{+Eq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /*P) C'_M  
2ci[L:U  
struct holder z.lIlp2:  
  { y*=sboX  
  // 2DU Y4Ti  
  template < typename T > HA$X g j  
T &   operator ()( const T & r) const 0RgE~x!hI  
  { :er(YWF:  
  return (T & )r; |P@N}P@  
} ,R. rxoO  
} ; "%lIB{  
nr&bpA/  
这样的话assignment也必须相应改动: zX lcu_rc  
Fs"i fn0  
template < typename Left, typename Right > GXG 7P,p,  
class assignment 9fm9xTL  
  { 0 30LT$&!  
Left l; t'1g+g  
Right r; Qo32oT[DM  
public : ,BUrZA2\U$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;.'?(iEB  
template < typename T2 > 9TX2h0U?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  LAkBf  
} ; bgLa`8  
JR8|!Of@B  
同时,holder的operator=也需要改动: eSQkW  
Dj>eAO>  
template < typename T > Bv<aB(c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v*[UG^+)  
  { 47N,jVt4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _K}q%In  
} nrHC;R.nE  
aq)g&.dw?  
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。 DkX^b:D*f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }`kiULC'=  
A'BqNsy  
return l(rhs) = r; {n|ah{_p|  
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。 O}>@G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l^Ob60)2  
|.VSw  
template < typename Tp > ^s6}[LDW>@  
class constant_t Y?TS,   
  { @Ddz|4vEi  
  const Tp t; "4\k1H"_  
public : EsGf+-}|!0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6R,Y.srR  
template < typename T > Q,:{(R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const tL3R<'  
  { E*O($tS  
  return t; 6se8`[  
} *?BY+0  
} ; ,`JYFh M  
sC.b '1P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  $TfB72  
下面就可以修改holder的operator=了 /v^ '5j1o  
h;,1BpbM  
template < typename T > [0EWIdT*b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =* G3Khz!  
  { D%~tU70a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iLch3[p%  
} o3V\   
<Y."()}GeH  
同时也要修改assignment的operator() Lo3N)~5  
/ cb`%"Z  
template < typename T2 > $m;`O_-T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } y{/7z}d  
现在代码看起来就很一致了。 'y\Je7  
23P&n(.  
六. 问题2:链式操作 +l^tT&s;f  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u"q5 6}Q?]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &nDXn|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 a M9v  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 s> m2qSu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `Jk0jj6Z  
VxBBZsZO~  
template < typename T > g:z<CSIq/  
struct result_1 D#UuIZ  
  { ydyTDn  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @Wc5r#  
} ; .6P.r}  
& y5"0mA  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: yI 2UmhA  
3l%Qd<  
template < typename T > KEtV  
struct   ref Sp492W+  
  { Xd=KBB[r?  
typedef T & reference; gzIx!sc  
} ; 9T;4aP>6j#  
template < typename T > lhKn&U  
struct   ref < T &> Hl`OT5 pNf  
  { LP6 p  
typedef T & reference; l3sF/zkH  
} ; SK lvZ  
_8a;5hS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \= v.$u"c  
/QY F|%7!  
template < typename T > .26mB Xr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K f/[Edn  
  { q0NFz mG  
  return l(t) = r(t); Q]YB.n3   
} }:m/@LKB  
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。 IplOXD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *Jgi=,!m  
>x{("``D0y  
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 )GkJ%o#H2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6@s!J8!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z#Mm4(KNh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 se\fbe^0  
最后的布局是: 5Jbwl$mZ  
                Add @khFk.LBD  
              /   \ x "{aO6M  
            Divide   5 c,4~zN8Ou  
            /   \ -g@!\{  
          _1     3 Wd:pqhLh  
似乎一切都解决了?不。 bZ\R0[0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 k ucbI_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Kcm+%p^  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 6nZ]y&$G-k  
4yxQq7 m,  
template < typename Right > I/`"lAFe  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8@t8P5(vL  
Right & rt) const `gX|q3K\s  
  { D5,]E`jwu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d5$D[,`1  
} t>[W]%op  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V`y^m@U!  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 17 Ugz?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 4rU/2}. q  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 hq 3n&/  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Nap[=[rv  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? vN Bg&m  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: |NuMDVd+s  
Wef%f] u  
template < class Action > C|V7ZL>W  
class picker : public Action wtw=RA  
  { <E2 IU~e  
public : e$Ksn_wEq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /'sv7hg+  
  // all the operator overloaded w\)K0RN  
} ; ,U~A=bsa  
g'7E6n"!,  
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。 +>"s)R43  
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: J8 qFdNK  
XwY,xg&o  
template < typename Right > N&HI)X2&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const AELj"=RA  
  { "+(|]q"W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *'>_XX  
} xDo0bR(  
\N9=13W<lK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > { ADd[V  
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。 'z$$ZEz!C  
;P91'B~t  
template < typename T >   struct picker_maker {7o3wxsS  
  { /65YHXg,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <T}^:2G|  
} ;  6:zPWJB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .9bi%=hP  
  { V&*IZt&  
typedef picker < T > result; ,8e'<y  
} ; `HX:U3/  
duaF?\vv  
下面总的结构就有了: %e~xO x  
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。 W/qXQORv  
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。 [d`E9&Hv3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KN}#8.'>3  
至此链式操作完美实现。 kelBqJ-,p  
Tqt-zX|>  
"w:h  
七. 问题3 8ymdg\I+L  
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。 BJjic%V  
B[N]=V  
template < typename T1, typename T2 > TTXF r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w?ugZYwX*  
  { .C'\U[A{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); L/i'6(="  
} t#^Cem<  
1SExl U  
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: tu\XuDk y  
#_DpiiS,.Q  
template < typename T1, typename T2 > tgF~5 o}?  
struct result_2 P T;{U<5  
  { 3"h*L8No  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c,a8#Og  
} ; Z[#8F&QV!m  
Z)7{~xq  
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? mkSu $c  
这个差事就留给了holder自己。 A (2 0+  
    90vWqL!  
ZFtx&vr P  
template < int Order > 4|?(LHBD)  
class holder; YK/? mj1x  
template <> ),x0G*oebj  
class holder < 1 > s~Eo]e  
  { %3`*)cp@  
public : t/[2{'R4  
template < typename T > k8s)PN  
  struct result_1 jr` swyg  
  { !]F`qS>  
  typedef T & result; o@)Fy51DD  
} ; Ue}1(2.v  
template < typename T1, typename T2 > #:?:gY<  
  struct result_2 BZ?w}%-MO  
  { JN8Rh  
  typedef T1 & result; aT,WXW*  
} ; 2XR!2_)O5  
template < typename T > Oe Q[-e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -HF?1c  
  { k6#$Nb606  
  return (T & )r; v?He]e'  
} jkk%zu  
template < typename T1, typename T2 > _ s 3aaOL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O~5t[  
  { D"4*l5l  
  return (T1 & )r1; b$@I(.X:  
} "09v6Tx  
} ; |b\a)1Po:  
z};|.N}  
template <> rZgu`5 <a  
class holder < 2 > - |p eD L  
  { v.RA{a 9  
public : -|V#U`mwF  
template < typename T > H,D5)1Uu  
  struct result_1 JZ}zXv   
  { Q&I #  
  typedef T & result; Uh0g !zzp  
} ; }XUL\6U  
template < typename T1, typename T2 > wqG#jC!5  
  struct result_2 &k'<xW?x  
  { ,u}wW*?,sT  
  typedef T2 & result; + E{[j  
} ; ozY$}|sjDT  
template < typename T > H^'%$F?Ss  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G ]h  
  { Ry +?#P+  
  return (T & )r; +(!/(2>~  
} uihH")Mo  
template < typename T1, typename T2 > OG{*:1EP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =Htt'""DN  
  { p-j6H  
  return (T2 & )r2; r 1HG$^  
} Kb ]}p  
} ; ,~3rY,y-  
^P,Pj z  
S/oD`   
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> >。 XVN JK-B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3/gR}\=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +X#6 d v$  
m ^FKE:  
return l(i, j) = r(i, j); ?n# $y@U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #e.x]v:  
E,d<F{=8,o  
  return ( int & )i; 29=ob("  
  return ( int & )j; s/ABT.ZO  
最后执行i = j; 8Y-*rpLy  
可见,参数被正确的选择了。 +tk`$g  
Z,p@toj'  
4M%|N  
/,S VG1  
qUfoEpW2=6  
八. 中期总结 GLIY!BU<C  
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: )&E]   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 jOCV)V9}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 - "zW"v)\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;'Hu75ymo  
r\QV%09R  
aEzf*a|fSV  
or#] ![7N  
JFI*Pt;X9  
@|cHDltH  
九. 简化 E-1u_7  
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。 Z;N3mD+\ye  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .RmFYV0,  
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: sf$hsPC^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6*B%3\z)  
  +-*/&|^等 GPni%P#a@0  
2. 返回引用。 ts<\n-f  
  =,各种复合赋值等 rV\G/)xL  
3. 返回固定类型。 UB+~K/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /*;a6S8q  
4. 原样返回。 '__>M>[  
  operator, 4IW fp&Q!  
5. 返回解引用的类型。 --diG$x.  
  operator*(单目) >!qtue7B  
6. 返回地址。 k>i`G5Dh  
  operator&(单目) CF3x\6.q}  
7. 下表访问返回类型。 R<f F ^^  
  operator[] p8XvfM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4RctYMz  
  operator<<和operator>> _N:$|O#  
'+Jy//5?  
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 a)4>B  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: iOfO+3'Z_U  
5MG4S  
template < typename Left > ^O<v'\!z-  
struct value_return `oe=K{aX  
  { dLGHbeZ[(  
template < typename T > WL(Y1>|j  
  struct result_1 <o9i;[+H-  
  { tJ_Y6oFm=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f?ycZ  
} ; @H$8;CRM  
J0vQqTaT  
template < typename T1, typename T2 > _R|_1xa=  
  struct result_2 EKO'S+~  
  { :LB*l5\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~)#E?:h5  
} ; LK4NNZf7  
} ; ">!pos`<C  
x~uDCbL  
3=U#v<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >o13?-S%e  
ELV~ ayp5  
下面我们来剥离functor中的operator() wZ0bD&B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YJ6:O{AL1  
wEq&O|Vj  
return l(t) op r(t) U]+IP;YS  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) L8n?F#q  
return op l(t) @r[SqGa:  
return op l(t1, t2) mW{uChHP  
return l(t) op l?IeZisX  
return l(t1, t2) op 94O\M RQ*  
return l(t)[r(t)] Z,AY<[/C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lO|LvJyx  
y+Nw>\|S  
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: Q }^Ip7T  
单目: return f(l(t), r(t)); 1p5'.~J+Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y|+5R5}K  
双目: return f(l(t)); &HLG<ISw  
return f(l(t1, t2)); D1+1j:m  
下面就是f的实现,以operator/为例 c2Z !Vtd  
F,)+9/S&  
struct meta_divide [z\baL|  
  { $DfK}CT  
template < typename T1, typename T2 > 117lhx].'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) UrciCOQf  
  { Bx\ o8k  
  return t1 / t2; ugXDnM[S%  
} '\d ldg#P  
} ; BUwL?  
0\"#Xa+}8  
这个工作可以让宏来做: <uBRLe`)  
huA?*fat   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x6JV@wA&  
template < typename T1, typename T2 > \ 2gklGDJD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z&n2JpLY7  
以后可以直接用 jP/Vqe%%8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;=IJHk1&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 <sm"3qs"_  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) vO$cF*  
m;4ti9  
ceJ#>Rj  
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 K_ymA,&()  
:sK4mRF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s* u1n+Zq  
class unary_op : public Rettype Z JcX-Z!\  
  { ( ./MFf  
    Left l; f?^-JZ  
public : _:NQF7X#ug  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OO?N)IB@  
:4)x  
template < typename T > ks phO-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :qqG%RB  
      { nu+^D$ait  
      return FuncType::execute(l(t)); 3rFku"z T$  
    } |xZu?)M4  
zJ(DO>,p&  
    template < typename T1, typename T2 > " wT?$E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xv2c8g~vD  
      { ^/}4M'[w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cy(w*5Upu  
    } {T^D&i# o  
} ; bJ 6ivz  
Q5dqn"?  
P-[})Z=  
同样还可以申明一个binary_op !pRu?5  
oL R/\Y(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NTX0vQG  
class binary_op : public Rettype kl~/tbf  
  { yU/?4/G!  
    Left l; {Mb<on W  
Right r; "3]}V=L<5  
public : e(^I.`9z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MC,Qv9m  
u/|@iWK:  
template < typename T > b'SP,}s5"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kv1~,j6  
      { /'.gZo  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;CS[Ja>e  
    } QGOkB  
EpRn,[  
    template < typename T1, typename T2 > QPLWRZu@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hR0a5   
      { ud)WH|Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \WnTpl>B  
    } ) YwEl72c  
} ; @$5~`?  
W{q P/R  
R#ZJLT  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 />I5,D'h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j3%Wrt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A)!W VT&2A  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 }&7kT7ogO  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! WzR)R9x]  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ^J-Xy\ X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \$4z@`nY  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) #l&*&R~>  
下面是修改过的unary_op 03|nP$g  
1;kMbl]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8;"%x|iBoL  
class unary_op 9?hF<}1XH}  
  { tvVf)bbz  
Left l; H!}L(gjEG  
  z}-R^"40  
public : D}}?{pe  
z]%@r 7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Jia@HrLR  
{Y-'i;j?  
template < typename T > kk<%VKC  
  struct result_1 qHe H/e%`V  
  { '^WR5P<8c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  (t5y$b c  
} ; }yrs6pQ  
&I)tI^P}  
template < typename T1, typename T2 > 8r[TM  
  struct result_2 ?P|z,n{  
  { h"8[1 ;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {W{;VJKQ2  
} ; ,%x2SyA  
G6>sAOf  
template < typename T1, typename T2 > 6A5.n?B{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rl0"9D87z  
  { M^HYkXn[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {_.(,Z{  
} mMZrBz7r  
X#0yOSR  
template < typename T > 5M'cOJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9cN@y<_I  
  { $4ZV(j]  
  return OpClass::execute(lt(t)); By!u*vSev  
} FVP,$  
nXfz@q  
} ; O,^s)>c  
Yyd}>+|<,  
!~F oy F  
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{2;PaK  
好啦,现在才真正完美了。 8'3&z-  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0^J%&1aIc  
4%qmwt*p  
template < typename Right > X1o R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s8]%L4lvu  
  { H@zv-{}T8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (ESFR0  
} mP15PZ  
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。 avG#0AY  
\,p?pL<'  
)q4nyT>M  
>a2[P"   
,*lns.|n  
十. bind 2w1Mf<IXPo  
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。 5Y`4%*$  
先来分析一下一段例子 N`N=}&v ]  
T$r/XAs  
7g{JE^u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o8E<_rei  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hB\BFVUSn/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d72 yu3  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 O3slYd&V  
我们来写个简单的。 hr'?#K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q2)5A& U\  
对于函数对象类的版本: x7l}u`N4  
@pv:uON\  
template < typename Func > Qz{Vl> "  
struct functor_trait hTby:$aCg  
  { ~v/` `s  
typedef typename Func::result_type result_type; (kK8 OxfF  
} ; j&A9 &+w  
对于无参数函数的版本: Fv/{)H<:y  
(qc <'$o  
template < typename Ret > oliVaavj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 13 JG[,w  
  { ;2fzA<RkK  
typedef Ret result_type; K]>4*)A:  
} ; u\xrC\Ka  
对于单参数函数的版本: ~KGE(o4p  
"k [$euV  
template < typename Ret, typename V1 > Wx;%W"a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fIx|0,D&7L  
  { h;} fdk  
typedef Ret result_type; ZZ!6O/M  
} ; \KpJIHkBRy  
对于双参数函数的版本: O@H D'  
w\Q(wH'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Oa@SyroF=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mpDxJk!   
  { 8?EKF+.u|  
typedef Ret result_type; Te)%L*X  
} ; BgCEv"G5  
等等。。。 `+TC@2-?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V+0pvgS[  
{~EsO1p  
template < typename Func > sKiy 1Ww  
struct func_return 1#>uqUxah  
  { 8BS Nm  
template < typename T > w[QC  
  struct result_1 Zmk 9C@  
  { c(3idO*R)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *$('ous8  
} ; yswf2F  
V*%><r  
template < typename T1, typename T2 > 1)N#  
  struct result_2 LG("<CU  
  { vPy."/[u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yMgS0  
} ; /k\)q  
} ; ee Bw\f0  
Ix=(f0|  
m9 D*I1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ky]L`w  
]wbV1Y"  
template < typename Func, typename aPicker > 3<a|_(K  
class binder_1 fx^yC.$2  
  { l0',B*og  
Func fn; \Y:zg3q*  
aPicker pk; $Zrc-tkV  
public : YO@~y *,  
K"Irg.  
template < typename T > G-o6~"J\  
  struct result_1 G&6`?1k  
  { kOel !A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; YB{'L +Wbw  
} ; \Q?#^<O  
*'n=LB8R  
template < typename T1, typename T2 > {ueDwnZ  
  struct result_2 rXGaav9  
  { ldaT: er9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cft@s Y  
} ; f.vJJa  
J6zU#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C6tfFS3bq  
7.yCs[Z  
template < typename T > \/ Zo*/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x+Ly,9nc$  
  { RtaMrG=D  
  return fn(pk(t)); \:Hh'-77q  
} 3Z}m5f`t  
template < typename T1, typename T2 > U:aaa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [|YuT:Cp  
  { (I1^nrDP.  
  return fn(pk(t1, t2)); h)r=+Q\'(S  
} QT"o"B  
} ; .36]>8  
Ob|tA  
xCu\jc)2  
一目了然不是么? ~!Rf5QA85  
最后实现bind [XA:pj;rg'  
vcOw`oS  
/5f=a  
template < typename Func, typename aPicker > cdL0<J b,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2.a{,d  
  { a{}8030S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); catJC3  
} p<RIvSqM  
C8 $KVZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~\O,#j`_  
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。 ~.S/<:`U  
$|19]3T@Z  
十一. phoenix 3HndE~_C&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lp1GK/!s  
wr6(C:  
for_each(v.begin(), v.end(), #<w2xR]:  
( dhr-tw  
do_ 7z+Ngt' !  
[ 4_ZHY?VRd  
  cout << _1 <<   " , " T'14OU2N{Y  
] (6)X Fp&  
.while_( -- _1), o<Rrr,  
cout << var( " \n " ) XE:bYzH  
) xZMAX}8v  
); '81WogH:  
_E^ !, Wz  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: *Y ?&N2@c  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ,Mn?h\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2cv=7!K4Uv  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5pxw[c53#  
~/Kqkhq+c  
*nY$YwHB  
template < typename Cond, typename Actor > S^SF!k=  
class do_while `{nzw$  
  { ~=Fp0l)#  
Cond cd; Rdy-6  
Actor act; B,{Q[  
public : [g lhru=+  
template < typename T > 3=^B &AB  
  struct result_1 5e c T.  
  { 6"o@d8>v  
  typedef int result_type; )!l1   
} ; i uoZk5O  
-$f$z(h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G>+iisb%  
 11-?M  
template < typename T > !4+@b s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {MmK:C  
  { S\A9r!2  
  do JjBlje  
    { =K6{AmG$  
  act(t); ,@@FAL  
  } %uy?@e  
  while (cd(t)); fSm|anuKZe  
  return   0 ; ia%U;M  
} '# J/e0o@  
} ; yxy~N\ 0  
.$r7q[  
{&)E$ M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #D8u#8Dz  
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。 RV6|sN[x>  
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。 @?[}\9dW  
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。 |\h<!xR  
下面就是产生这个functor的类: }H9V$~}@-  
$7&t`E)qY  
WeS$$:ro  
template < typename Actor > P<R'S  
class do_while_actor PWN$x`h g[  
  {  @@+BPLl  
Actor act; )9V8&,  
public : C,dRdEB>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @t,Y< )U  
?~rz'Pu~  
template < typename Cond > '<hg c  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; fzjZiBK@  
} ; [hKt4]R  
Znh) m  
W0 N*c*k  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2[Bw+<YA`  
最后,是那个do_ |&0Cuwt  
#9@UzfZAwT  
w O*x0$  
class do_while_invoker b:6e2|xf?  
  { Ve|=<7%%S  
public :  ~&Y%yN^  
template < typename Actor > JcI~8;Z@Z~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Zl=IZ?F   
  { 'FmnlC1  
  return do_while_actor < Actor > (act); xw~&OF&  
} e4Jx%v?_P  
} do_; FDIOST !  
Gbc2\A\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0D^c4[Y'l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2g_2$)2  
最后来说说怎么处理break和continue `EzC'e  
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。 PRyzUG&  
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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