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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %BLKB%5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >C3 9`1  
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, K$]B" s  
+]vl8, 4@  
3R .cj  
e5KF~0`  
  class filler EtGr& \,  
  { eqCB2u"Jq  
public : a $:N9&P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O 9)8a]  
} ; M6!brj\[|  
q% 9oGYjvQ  
@7'gr>_E  
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: ek!N eu>  
GXVGU-br  
vq:j?7  
E}2[P b)e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2fB@zF  
+Ti@M1A&  
(p!AX<=z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #u@!O%MJ  
Qpq0j^\  
xE_[ = 7=  
Q-5wI$=  
二. 战前分析 oZtz"B  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ,#l oVLy  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 m(Ynl=c  
rfoCYsX'  
l/LUwDI{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I|H mbTXa  
  /* --------------------------------------------- */ lc7]=,qyF  
vector < int *> vp( 10 ); YeJdkt  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); } _z~:{Y  
/* --------------------------------------------- */ r%i{a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v%^H9aK_  
/* --------------------------------------------- */ 3RUB2c4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?dYDfyFfB  
  /* --------------------------------------------- */ m<4Lo0?nS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n>UvRn.7kz  
/* --------------------------------------------- */ +qec>ALAg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6"(&lK\^  
\Y$NGB=2[  
@gOgs  
1rC'sfz  
看了之后,我们可以思考一些问题: {w++)N2sh  
1._1, _2是什么? x!+ a,+G  
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。 F/Xhm91 ^  
2._1 = 1是在做什么? I_rVeMw=  
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。 we9AB_y  
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。 ( 9l|^w["  
nDvWOt  
-E1}mL}I`  
三. 动工 AdNsY/Y(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ih0GzyU*4  
D[mYrWHpn  
P}jr 8Z  
I f(_$>  
template < typename T > ra1hdf0"  
class assignment NO1PGen  
  { ;1nd~0o  
T value; 21qhlkdc  
public : xjYFTb}!  
assignment( const T & v) : value(v) {} BG"6jQh  
template < typename T2 > 1tDN$rM5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } kAoai|m@R  
} ; sAb|]Q((  
-]e@cevy  
{~SR>I3sv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0/Csc\Xl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "Xqj%\  
dj=n1f+;[  
rZEu@63  
iq#Z\Y(  
  class holder KR*/yeG!E  
  { Vk"QcW  
public : cmTZ))m  
template < typename T > "7g: u-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7"NUof?i  
  { G>Q{[m$  
  return assignment < T > (t); }Y[.h=X  
} ~4M]SX1z  
} ; {9)f~EbM!  
Wq4?`{  
G`pI{_-e  
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: k`-L5#`  
<1y%ch;  
  static holder _1; ;23F8M%wH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #E#70vWp\O  
g%Z;rDfi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p"T4;QBxQ  
而不用手动写一个函数对象。 O/Fzw^  
4l|Am3vzX  
yoH6g?!O  
D526X0  
四. 问题分析 /<})+=>6f  
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。 ,Yo In  
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。 7(jt:V6V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +,smjg:O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Po2YDj`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "0 v]O~s  
(i`DUF'#y  
五. 问题1:一致性 \^+sgg{  
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?| O:#to  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (]ORB0kl  
NmeTp?)m  
struct holder W>"i0p  
  { AIE)q]'Q  
  // P"- ,^?6  
  template < typename T > tDi<n}  
T &   operator ()( const T & r) const (\Dd9a8V-  
  { <_NF  
  return (T & )r; $tb$gO  
} Y A;S'dxY  
} ;  ~d }-  
F Hv|6zUX  
这样的话assignment也必须相应改动: +%FG ti$[  
/_LUys/0  
template < typename Left, typename Right > 0n1y$*I4  
class assignment RY*6TYX!  
  { 4b4nFRnH  
Left l;  yXDf;`J  
Right r; 7OT}V}iP  
public : rtY0?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q<"zpwHR  
template < typename T2 > vHao y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } FO*Py)/rX  
} ; ><$hFrR!  
-0>@jfP^D  
同时,holder的operator=也需要改动: gllXJM^ -  
&359tG0@P  
template < typename T > 75{QBlf<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E9 |i:  
  { 5^tL#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &!~q#w1W-5  
} Wvcj\2'yd  
Lx2.E1?@  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 @ij}|k%*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +`\C_i-  
(zUERw\a X  
return l(rhs) = r; 7:;P>sF@  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 #S QFI;zj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o-/Xa[yC  
qdOaibH_  
template < typename Tp > 3 bGpK9M~  
class constant_t gI^);J rTE  
  { GH%'YY3|  
  const Tp t; 4Q0@\dR9  
public : @\gTi;u/x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /EY ^ui  
template < typename T > XOl]s?6H$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ; n2|pC^  
  { YT;b$>1v  
  return t; 3#>;h  
} U^_'e_)  
} ; /'|'3J]HP  
m35Blg34  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A`4Di8'Me  
下面就可以修改holder的operator=了 Q(lj &!?1k  
|_l\.  
template < typename T > UA4Q9<>~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @Z$`c{V<  
  { U\S%Jq*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); uM0!,~&9|  
} 0x'-\)v>3  
<j1l&H|ux,  
同时也要修改assignment的operator() a,Gd\.D  
gi`K^L=C  
template < typename T2 > a!"81*&4#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 66\0JsT?3  
现在代码看起来就很一致了。 #8;|_RU  
{8M=[4_`l  
六. 问题2:链式操作 s{q)m@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z<a6U 3  
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。 4)=LOGW  
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。 =J.)xDx*  
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。 &]~z-0`$!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @+",f]  
`Rj<qz^7  
template < typename T > mi|O)6>8n  
struct result_1 RMB?H)p+  
  { 9GS<d.#Nvc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Cna@3)_  
} ; gF% lwq  
8F0+\40  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,hK0F3?H>  
8VvoPlo  
template < typename T > :oF\?e  
struct   ref ] *{QVn(  
  { #bPio  
typedef T & reference; g~d}?B\<@  
} ; Egt;Bj#%  
template < typename T > `gqBJi  
struct   ref < T &> 5EIhCbA  
  { ErF;5ec  
typedef T & reference; `>RJ*_aKEI  
} ; HzB&+c? Z  
/LhAQpUQT5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /_rAy  
9bjjo;A  
template < typename T > i;^ e6A>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const LBtVK, ?  
  { M;W{A)0i1  
  return l(t) = r(t); Kp"mV=RG2T  
} !@-j!Ub  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 oaI7j=Gp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 NFGC.<  
N s9cx  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 1?HUXN#,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: eif<aG5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 w5jH#ja  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'j$iSW&  
最后的布局是: io cr  
                Add h 88iZK  
              /   \ f(DGC2R <  
            Divide   5 A <iF37.  
            /   \ V_U$JKJ1=  
          _1     3 q /|<>s  
似乎一切都解决了?不。 yY*OAC  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 H;s0|KRgJ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 uc%75TJ@  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: -;T>4B=  
2uw%0r3Vi6  
template < typename Right > Z5Ao3O@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;^:~xJFx|  
Right & rt) const N`y!Km  
  { ,KkENp_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wpY%"x#-+=  
} .CI]8O"3y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'jcDfv(v<  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 <(d ^2-0  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 5<4njo?k  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 {#q<0l  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 .D^k0V  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 2U>1-p&dn  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: iUA2/ A  
>;o^qi_$  
template < class Action > *P:`{ZV7=W  
class picker : public Action FH M^x2  
  { $ sEe0  
public : .)})8csl.d  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j]J2,J  
  // all the operator overloaded qfppJ8L  
} ; s;}';#  
0"u*Kn  
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。 qChS} Q  
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: J~ v<Z/gm  
4'+/R%jk"  
template < typename Right > _@sqCf%|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OjMDxG w  
  { 7r"!&P* ,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /lttJJDU  
} 8c+i+gp!  
EPI mh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t>&$_CSWK  
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。  ceVej'  
;^}cZ  
template < typename T >   struct picker_maker lZ^XZjwoM  
  { CJjma=XH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; / c/!13|  
} ; H|F>BjXn5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \R&`bAdk  
  { K]@6&H-b|  
typedef picker < T > result; k4pvp5}%  
} ; H) q9.Jg  
ZH_ J+  
下面总的结构就有了: }K"=sE  
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。 A &w)@DOe  
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。 E3,Z(dpX!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w \0=L=J  
至此链式操作完美实现。 (U!WD`Ym  
E_WiQ?p   
0plRsZ}  
七. 问题3 I" sKlMD  
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。 l:Ci'=  
]t0?,q.$7  
template < typename T1, typename T2 > N Ja]UZx  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {+ [rJ_  
  { sdS<-! %u4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,PRM(n-  
} =h&DW5QC  
X@x: F|/P  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: plfz)x3  
X~GZI*P  
template < typename T1, typename T2 > FjiLc=RXXz  
struct result_2 }}t"^ms  
  { BT d$n!'$n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]N1$ioC#  
} ; +t.T+` EG  
56?U4wj7{  
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? a;*&q/{o  
这个差事就留给了holder自己。 $6fHY\i#R  
    \jq1F9,  
MrOW&7  
template < int Order > .&r] ?O  
class holder; n0Ze9W+<  
template <> h]@Xucc  
class holder < 1 > @!%<JZEz3  
  { e yTYg  
public : W'gCFX  
template < typename T > pPQ]#v  
  struct result_1 cty~dzX^  
  { 9Od Kh\F (  
  typedef T & result; f=/S]o4/3  
} ; 8qS)j1.!  
template < typename T1, typename T2 > 1%EY!14G+  
  struct result_2 ?_<ZCH  
  { &e,xN;  
  typedef T1 & result; qf24l&}  
} ; WHE*NWz>q  
template < typename T > ?A62VV51CN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G-"#3{~2  
  { *#UDMoz<  
  return (T & )r; lzS"NHs<g(  
} kf"cd 1  
template < typename T1, typename T2 > 'ARQ7 Q[`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  r) X?H  
  { %5F=!( w  
  return (T1 & )r1; *WX6C("M  
} b;soMilz  
} ; %HYC-TF#  
)- 2^Jvc  
template <> 5^* d4[&+  
class holder < 2 > X/gh>MJJ<  
  { ",Q\A I  
public : !EpP-bq'*  
template < typename T > Grjm9tbX}  
  struct result_1 CUxSmN2[  
  { #+Vvf  
  typedef T & result; JvHJ*E   
} ; >b{%j8u M  
template < typename T1, typename T2 > ;Kkn7&'F  
  struct result_2 :4Q_\'P  
  { BIcE3}dS8  
  typedef T2 & result; b GwLfU  
} ; /tt  
template < typename T > aK1|b=gVj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P\N`E?lJL  
  { g-*@I`k[  
  return (T & )r; 3QV|@5L`[  
} AFMAgf{bD  
template < typename T1, typename T2 > aYPzN<"%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \n<N>j@3  
  { IK %j+UB  
  return (T2 & )r2; i$og v2J  
} .4KXe"~E  
} ; ~=0zZTG  
4|++0=#D$  
/5yW vra  
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> >。 N{Is2Ia  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5,?9#n\E,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kv (N/G  
/1MO]u\  
return l(i, j) = r(i, j); -u{k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q'Q+mt8u5  
|n6nRE wW  
  return ( int & )i; vaK$j!%FE  
  return ( int & )j; rm"bplLZA  
最后执行i = j; W*U\79H  
可见,参数被正确的选择了。 AeUwih. 4  
FirmzB Il5  
AE7>jkHB  
7Bmt^J5i&t  
C'5i>;  
八. 中期总结 :Z=A,G  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: MWhFNfS8=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 IL>Gi`Y&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {SROg;vA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor vn,L),"=  
TSuHY0. cp  
'iL['4~.  
l|N1u=Z  
MR+ndB<  
})"9TfC  
九. 简化 }B0V$  
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。 =AR'Pad  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9*,5R,#  
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: ld2 \/9+n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2I>CA [qp  
  +-*/&|^等 %W`pTvF  
2. 返回引用。 >_&+gn${  
  =,各种复合赋值等 40q8,M  
3. 返回固定类型。 `^w5/v#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) NO9Jre  
4. 原样返回。 ;o8cfD.z  
  operator, Xb;CY9&  
5. 返回解引用的类型。 zo]7#  
  operator*(单目) /{qr~7k,oQ  
6. 返回地址。 NTVG'3o  
  operator&(单目) ^(&:=r.PC  
7. 下表访问返回类型。 o.k#|q  
  operator[] "$Rl9(}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lWOB!l  
  operator<<和operator>> M}@^8  
0]NsT0M  
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。 l<qxr.X  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]p#Zdm1EL  
KN+*_L-  
template < typename Left > TXy*-<#vR  
struct value_return eUBk^C]\  
  { 6=  9  
template < typename T > JQbI^ef_;  
  struct result_1 +F67g00T|  
  { OjZ+gl}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; v3aiX  
} ; r*,]=M W  
`CHgTkv  
template < typename T1, typename T2 > }b,a*4pN  
  struct result_2 Grw_SVa^  
  { 0>.'w\,87B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )EcF[aO  
} ; Hj2P|;2S  
} ; y0=BL  
a2 YdkdjT  
>GZF \ER  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?mF-zA'4]  
mXa1SZnE   
下面我们来剥离functor中的operator() du47la 3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tpCEWdn5  
u,'c:RMV  
return l(t) op r(t) flmcY7ZV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) VSP[G ,J.  
return op l(t) 3-_4p8OK  
return op l(t1, t2) kW/ksz0)  
return l(t) op $]%k <|X  
return l(t1, t2) op vmmu[v  
return l(t)[r(t)] Wje7fv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l sUQ7%f  
1bvL  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 9`vse>,-hg  
单目: return f(l(t), r(t)); 2@A7i<p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;N4mR6  
双目: return f(l(t)); wV(_=LF  
return f(l(t1, t2)); n}._Nb 5  
下面就是f的实现,以operator/为例 9Uk9TG5  
V#sANi?mpo  
struct meta_divide +/UInAM  
  { Ya,>E@oc  
template < typename T1, typename T2 > \W$>EH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) n){\KIU/O  
  { &, K;F'  
  return t1 / t2; ]Q)TqwYF  
} 3EzI~Zsx  
} ; L- =^GNh  
'3<YZWS  
这个工作可以让宏来做: i44KTC"sB  
,cj34W`FWq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {qh`8  
template < typename T1, typename T2 > \ LfK <%(:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; e4?}#6RF  
以后可以直接用 z{AfR2L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6:h!gY  
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 KL -8Aj~  
(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。。。) C0kwI*)  
."=Bx2  
BfhOe~+i  
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 1FY^_dvH  
Fv(zql  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7e u7ie6  
class unary_op : public Rettype EI/_=.d  
  { g:OVAA  
    Left l; xx41Qw>\W  
public : _YbHnb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hQX|wWh  
/~AajLxu3W  
template < typename T > P:CwC"z>sS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L18Olu  
      { McA,  
      return FuncType::execute(l(t)); WI~';dK2]  
    } w`i3B@w  
|E!xt6B  
    template < typename T1, typename T2 > a:@Eg;aN*O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a*vi&$@`Z1  
      { Y}F+4   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Z;Tjjws  
    } 4J_18.JHP  
} ; h`jtmhoz  
,wnF]K 2D0  
i\,#Z!  
同样还可以申明一个binary_op <;_X=s`f,  
9/Q5(P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `bivAL  
class binary_op : public Rettype v`no dI  
  { iiO4.@nT  
    Left l; ;l~gA|A  
Right r; w'cZ\<N[  
public : |%TH|?kB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -KO E2f  
VIynlvy  
template < typename T > !_zmm$bR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L+d_+:w  
      { Y$% Ze]~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4xg%OH  
    } 9n44 *sZ  
`_z8DA}E  
    template < typename T1, typename T2 > /SP^fB*y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .K:>`~<)  
      { E[ e ''  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `) K1[&  
    } ?$8OVq.w,  
} ; K{"(|~=U  
.7cQKdvcC  
Rz%+E0  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 'N'EC`R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z?1.Y7Npr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -YRF^72+  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 C3WqUf<8`{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kjjO<x?&*  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 IDwneFO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QiB:K Pz[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) / 1E6U6  
下面是修改过的unary_op "4i(5|whp?  
S,qsCnz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _[IN9ZC2G  
class unary_op 6?(*:}Q  
  { }&EPH}V2n  
Left l; CA:t](xqQ  
  @K2q*d  
public : :8\z 0  
~?S/0]?c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} i!sKL%z}  
h<.&,6R  
template < typename T > >a@-OJ.yOk  
  struct result_1 XG_ lyx%:E  
  { ;v>2z!M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c00a;=ji  
} ; w_4`Wsn  
IQY\L@"  
template < typename T1, typename T2 > ob-z-iDz  
  struct result_2 YV 2T$#7u  
  { JtvAi\52$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; & P,8 )YA  
} ; wVV'9pw}  
If2f7{b  
template < typename T1, typename T2 > mI9~\k&9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M>8#is(pV  
  { oM Q+=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *|ubH?71%Y  
} I}$Y[Jve  
B0nkHm.Sj  
template < typename T > Ws.F=kS>h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I@7^H48\  
  { &F)P3=  
  return OpClass::execute(lt(t)); WXaLKiA*(  
} ')+'m1N  
]KLj Qpd  
} ; lP\7=9rh^x  
c9r, <TR9  
d5UdRX]*  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 9xN4\y6F  
好啦,现在才真正完美了。 1Ep!U#Del  
现在在picker里面就可以这么添加了: U''/y\Z  
mGwB bY+5n  
template < typename Right > -05#/-Z=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const dI{)^  
  { K'Bq@6@C g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h@@2vs2  
} W=%}~ 7*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 d1vC-n N  
iO>2#p8$NR  
+{4ziqYj  
$5s?m\!jZz  
0,E*9y}  
十. bind gb( a`  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 UuzT*Y>  
先来分析一下一段例子 Ae;> @k/|=  
mfg{% .1  
tNG0ft%a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rAM{<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MCjf$pZN]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _cQTQ  
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。 jV#{8 8  
我们来写个简单的。 (O"Wa  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: o{37}if  
对于函数对象类的版本: Myg &H(~  
hL+)XJu^J  
template < typename Func > )Gh"(]-<  
struct functor_trait v&(PM{3o  
  { }L'BzSU@G  
typedef typename Func::result_type result_type; Z9E[RD  
} ; ~bf-uHx  
对于无参数函数的版本: =hjff/ X  
sy0|=E*;8"  
template < typename Ret > PB(mUD2"r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |B./5 ,nSS  
  { xf_NHKZ)  
typedef Ret result_type; 0P3^#j  
} ; s["8QCd"r  
对于单参数函数的版本: 4l<%Q2  
d *!)wt  
template < typename Ret, typename V1 > j;WZ[g#t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /2Y t\=S=  
  { dmgoVF_qR  
typedef Ret result_type; G\@ uj>Z  
} ; >WVos 4  
对于双参数函数的版本: < HlS0J9  
6F(;=iY8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7y""#-}V[r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N\1 EWi  
  { 5 <X.1 T1  
typedef Ret result_type; k2(B{x}L  
} ; ;G |5kvE>  
等等。。。 ,qz$6oxh\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ...|S]a  
| :7O  
template < typename Func > IlJ!jq  
struct func_return nYhI0q  
  { W|XW2`3p  
template < typename T > 7O',X Y  
  struct result_1 8eCC =Az:  
  { JPJ&k( P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IH(]RHTp%  
} ; 4^/MDM@  
jNd."[IrO  
template < typename T1, typename T2 > cv})^E$x  
  struct result_2 &66-0d+Sh  
  { !YYI{BJ7:N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; He @d~9M  
} ; #&u9z5ywM  
} ; ~4IkQ|,  
o/I'Qi$v-  
2uujA* ^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Kx==vq%39  
>c %*:a  
template < typename Func, typename aPicker > qS1byqq78l  
class binder_1 o/??w:'  
  { xF.n=z  
Func fn; "ld4v+o8l  
aPicker pk; 9ozN$:  
public : G0 *>S`:4  
|h}/#qhR  
template < typename T > lKKg n{R  
  struct result_1 "jS @ug  
  { %xv }  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j N":9+F  
} ; &m<:&h& b  
di $\\ Ah  
template < typename T1, typename T2 > 2%o@?Rp  
  struct result_2 h \dq]yOl  
  { lrrNyaFn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3msb"|DG  
} ; hq+j8w}<-  
Esx"nex  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^k{b8-)W<  
r Z)?uqa  
template < typename T > Lmh4ezrdH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jMFLd  
  { G)5R iRcs  
  return fn(pk(t)); sKD sps^$  
} d7(g=JK<  
template < typename T1, typename T2 > uknX py))  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &gGh%:`B  
  { 0G?*i_u\  
  return fn(pk(t1, t2)); +h*-9  
} EH1GdlhA  
} ; @s7ZfV??  
rx[l7F q  
< KB V  
一目了然不是么? wN}@%D-[v  
最后实现bind lJlyfN  
<yt|!p-tS  
#7(?B{i  
template < typename Func, typename aPicker > "wqN,}bj\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Uphme8SX  
  { ': fq/k3;&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); VDy2 !0  
} Kd,8PV*_  
K9 G1>*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ZH<: g6  
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。 oyfY>^bs  
9Kl:3C  
十一. phoenix $F&m('aB8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m+m2<|%x  
Pk{eGG<F$  
for_each(v.begin(), v.end(), )O}q{4,}  
( $f>h_8cla  
do_ 41^=z[k  
[ XWd;-%`<  
  cout << _1 <<   " , " {~*^jS']5  
] I j w{g%  
.while_( -- _1), @*>kOZ(3  
cout << var( " \n " ) } X|*+<  
) t,P_&0X  
); mc FSWmq  
YmwUl>@{  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: }.DE521u  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor PPpq"c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B r`a;y T  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (D5sJ$&E@\  
cVb&Jzd  
b aO ^Z  
template < typename Cond, typename Actor > UA0j#  
class do_while O-uno{Fd*  
  { (g HCu  
Cond cd; ^osXM`  
Actor act; $:l>g)c  
public : A.YXK%A%  
template < typename T > E&z`BPd  
  struct result_1 &hnI0m=X  
  { @yImR+^.7  
  typedef int result_type; S&JsDPzSd  
} ; ! )x2   
W[VbFsI&b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} od=x?uBVd  
dilom#2l  
template < typename T > <@4 48,9&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _/c1b>kcso  
  { ko-,l6E  
  do ; <NK  
    { -ZVCb@%  
  act(t);  B=d :r  
  } mxPzB#t4  
  while (cd(t)); K HO@"+  
  return   0 ; q}xYme4  
} .Ld{QPa  
} ; ;n\$'"K&;  
;07>ZH%  
T1~G {@"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E:$EK_?:t  
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。 1fOH$33  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 -s6k't  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 7B@ 1[  
下面就是产生这个functor的类: ;udV"7C  
~[@gu,Wb  
VzTHW5B  
template < typename Actor > !'qY  
class do_while_actor %iq8dAW%  
  { \#(tI3  
Actor act; &02I-lD4+  
public : G^%FP!'D?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0d|DIT#>?  
=F<bAZ  
template < typename Cond > 7TU(~]Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S*3*Q l*  
} ; &l8eljg  
)W,.xP  
[:BD9V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \8<ZPqt9  
最后,是那个do_ H_n Ilku  
V] 0T P#  
UTS.o#d  
class do_while_invoker _c$F?9:  
  { 'c/S$_r  
public : k}&7!G@T  
template < typename Actor > fMm.V=/+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =pk5'hBAi  
  { p6c&vEsNj  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1DR ih>+#  
} Kt5k_9  
} do_; , G2( l  
dTrz7ayH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [,0[\NC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Kl/n>qEt  
最后来说说怎么处理break和continue UbDpSfub  
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。   -]. a0  
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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