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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -9U'yL90B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 f#l/N%VoBZ  
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, [j5 ^Zb&0  
V&_5q`L  
I@ch 5vl4  
(*%+!PS  
  class filler u+zq:2)H6  
  { HPT9B?^  
public : }b YiyG\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zk4yh%Cd_  
} ; HFx8v!^5N  
'8>#`Yba  
T"Wq:  
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: )*^PMf  
4kA/W0 VG  
h"YIAQ',  
d*1@lmV*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); / vge@bsE  
79a{Zwdd9j  
Ah &D5,3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0}Xkj)R,  
COj50t/  
"0g1'az}  
&K`[SX=  
二. 战前分析 $xS `i-|  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Vd|5JA}<"  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 X63DBF4A  
>U9!KB  
LIVVb"V|,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /PIU@$DV  
  /* --------------------------------------------- */ A"C%.InZ  
vector < int *> vp( 10 ); :f^O!^N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1` m ~c  
/* --------------------------------------------- */ / v;g v[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x-U^U.i@  
/* --------------------------------------------- */ $;+B)#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q[b-vTzI  
  /* --------------------------------------------- */ bs]ret$?(q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i<1w*yu  
/* --------------------------------------------- */ T{|'<KT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); DSy,#yA  
qEf )TW(  
PF!Q2t5c3  
f b_tda",}  
看了之后,我们可以思考一些问题: eF}Q8]da  
1._1, _2是什么? X<(h)&E  
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。 k KL^U  
2._1 = 1是在做什么? (J<@e!@NE  
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。 )u ]<8  
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。 Tc\^=e^N?  
S_6`.@B}  
7esG$sVj(  
三. 动工 tZU"Ud  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A@_F ;4X  
"`,PLC  
S,3e|-&$  
^$_ifkkLz  
template < typename T > +]CKu$,8  
class assignment IVkKmO(qO  
  { eJ%~6c`@!  
T value; r em&F'x0V  
public : *u7C){)gr[  
assignment( const T & v) : value(v) {} !V@Y \M d  
template < typename T2 > v<tH 3I+   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \9i.dF  
} ; klUxt?-  
!U,qr0h  
q&Q* gEFK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9|Jmj @9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b3EW"^Ar  
xv 7^  
YIfPE{,  
CHWyy  
  class holder G+b$WQn2t  
  { @'R4zJ&+S  
public : Y: KB"H  
template < typename T > 4m#i4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const < 5[wP)K@  
  { =[t([DG  
  return assignment < T > (t); )Ah  
} :'Imz   
} ; lEZ[0oa  
RURO0`^  
P!B\:B%4~]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: zi[bpa17W  
>eAlz 4  
  static holder _1; LD_aJ^(d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 A0O$B7ylQ  
V[+ Pb]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qh/yPOSm:  
而不用手动写一个函数对象。 in#qV  
na  $z\C\  
vT%rg r  
p5)A"p8"9,  
四. 问题分析 y @Y@"y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 0gO2^m)W  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 kZ`60X%wE  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b |m$ W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8DLR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  U@m<  
\~jt7 Q  
五. 问题1:一致性 v]U[7 j  
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?| YZpF*E;6t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^;W,:y&  
e d4T_O;  
struct holder m++VW0Y>  
  { 1xM&"p:  
  // _=q)lt-UY  
  template < typename T > %Dsa ~{  
T &   operator ()( const T & r) const V}pw ,2s  
  { RS<c&{?  
  return (T & )r; y"$|?187x  
} ./5|i*ow  
} ; wzo-V^+q  
fRaVY`|wK  
这样的话assignment也必须相应改动: 1;vn*w`p  
@%ChPjN  
template < typename Left, typename Right > r1ctW#\~8  
class assignment B`RbXk68q  
  { 1/gY]ghL  
Left l; wvT!NN K2  
Right r; 4w]u: eU  
public : +Z)||MR"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W1r-uR  
template < typename T2 > $Xz9xzOR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } kc~Z1  
} ; !p&M,6  
GsqrKrbJ  
同时,holder的operator=也需要改动: ttZ!P:H2  
W.zA1S  
template < typename T > 4X#>;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Pm+H!x,  
  { JsfbY^wz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H -.3r  
}  A3'i -  
qhF/iUE  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Om>6<3n  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JWMIZ{/M  
kwGj 7'  
return l(rhs) = r; m'aw`?  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 T{sw{E*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K Qub%`n  
a5Xr"-  
template < typename Tp > ET=q 1t8  
class constant_t !c(B^E  
  { 7:M%w'oR  
  const Tp t; qx0J}6+NlU  
public : 0Lc X7gU>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} kz,Nz09}W  
template < typename T > Ms^Y:,;Hi  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .o|Gk 5)  
  {  9l{r&]  
  return t; Am  kHVg  
} C/!2q$  
} ; ]>R`]U9*O  
^!pagt^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'f;+*~*L  
下面就可以修改holder的operator=了 wF@qBDxg  
x0Tb7y`  
template < typename T > iKp4@6an  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Pb]s+1  
  { ;K$E;ZhPN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]0m4esK`  
} VCbnS191*  
OWOj|jM  
同时也要修改assignment的operator() G;fP  
apGf@b  
template < typename T2 > VWLou jB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q CfA3*  
现在代码看起来就很一致了。 c?<FMb3]  
rf)\:75  
六. 问题2:链式操作 ^>9M2O['!s  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 n]9y Cr  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 J,{sRb%  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 'ky'GzX,  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 w? !@fu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H1hj` '\"<  
 U]e;=T:3  
template < typename T > dx Mz!  
struct result_1 ~73YOGiGJH  
  { '^7Sa  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I"T_<  
} ; Vs{|:L+  
5Z`f)qE  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5G\vV]RR&  
G9Xrwk<g4  
template < typename T > YdE$G>&em  
struct   ref d['BtVJ  
  { i/)Uj-*G)  
typedef T & reference; /7P4[~vw  
} ; eW7;yH  
template < typename T > lD !^MqK  
struct   ref < T &> \i`/k(  
  { E8FS jLZ  
typedef T & reference; (F$q|qZ%  
} ; {:{NK%  
AO8`ItNZdT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #MOEY|6  
#1V vK  
template < typename T > , Y9lp)w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7U?x8%H*  
  { Nz5gu.a6{L  
  return l(t) = r(t); IU Dp5MIuR  
} XL} oYL]}&  
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。 =GnDiI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q1NAKcA<U  
RUO,tB|(_;  
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 6I_W4`<VeZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dk{yx(Ty  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ->K*r\T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4V<s"  
最后的布局是: `+]4C+w  
                Add rC/m}`b  
              /   \ a8Ci 7<V  
            Divide   5 roW8 4x  
            /   \ s:;!QIC5jo  
          _1     3 Ds0^/bYp&  
似乎一切都解决了?不。 Cd6^aFoK!  
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。 LA"`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。 U.?,vw'aai  
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: 7M^!t X  
;wTl#\|w0  
template < typename Right > m./lrz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const oryoGy=(yk  
Right & rt) const }1d 6d3b  
  { HAN#_B1.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `C] t2^  
} _j <46^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #Du1(R  
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。 7c4\'dt#  
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。 z#bO FVg#  
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。 hof ZpM  
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。 9:YiLoz?  
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? d t0?4 d  
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~+)!Z#  
p0'A\@|  
template < class Action > vpOzF>O  
class picker : public Action [<f\+g2ct  
  { a.wRJ  
public : H.wp{m{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dO rgqz`e  
  // all the operator overloaded [^~Fu9+"  
} ; Ou8@7S  
0I~xD9l9  
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。 x:@HtTX  
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: F/&Z1G.  
",`fGu )  
template < typename Right > y\r8_rBo  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jIAl7aoY  
  { ZqS'xN :k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s{`r$:!  
} i<)c4  
N`8?bU7a}"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q=UKL`;C}U  
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。 [g_f`ZJ=  
p4HX83y{  
template < typename T >   struct picker_maker gWgYZX  
  { Uhb6{'+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Z"% =  
} ; s 6vsV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KuE 2a,E4  
  { 'UW7zL5  
typedef picker < T > result; waO*CjxE:  
} ; $>8+t>|  
dl(cYP8L  
下面总的结构就有了: O<."C=1~E  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 QZt/Rm>W0  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2/qfK+a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]}~*uT}>  
至此链式操作完美实现。 i nF&Pv  
ak0KrVF  
,R ]]]7)+  
七. 问题3 X:@nROL^7  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 'S E%9  
rkG*0#k  
template < typename T1, typename T2 > SDDs}mV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8WfF: R;  
  { 5pE[}@-c9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T3%yV*F,  
} ?Z*LTsPr  
y{U'\  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !)_80O1  
6&$z!60  
template < typename T1, typename T2 > ^\ {%(i9  
struct result_2 /|`;|0/2  
  { c i_XcG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zZ OoPE  
} ; u+z$+[lm!G  
`3/,-  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 9V[|_  
这个差事就留给了holder自己。 P0k|33;7L  
    uTBls8  
a?M<r>  
template < int Order > o^d(mJZ.F~  
class holder; }g5h"N\$o  
template <> o24` 5Jdh  
class holder < 1 > X.%Xi'H  
  { z#8GF^U:T  
public : tJbOn$]2"  
template < typename T > CPF d 3 3  
  struct result_1 -O^b  
  { ZTM zL%i  
  typedef T & result; T_y 'cvh  
} ; kHm1aE<  
template < typename T1, typename T2 > dkLc"$( O  
  struct result_2 *N[.']#n  
  { .LN&EfMenF  
  typedef T1 & result; FFK79e/5  
} ; 9k&lq$  
template < typename T > #O\4XZ,Lv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Uk6Y6mU V  
  { :sk7`7v  
  return (T & )r; %:YON,1b=7  
} p_!Y:\a5  
template < typename T1, typename T2 > E9!IGci  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ofj7$se  
  { g@`14U/|  
  return (T1 & )r1; K3!|k(jt  
} M)V z9,  
} ; TM[Z~n(wt  
Ep.,2H  
template <> 'nBJ[$2^  
class holder < 2 > IP-CN  
  { _ZC4O&fL  
public : D0~WK stl  
template < typename T > mQ('X~l  
  struct result_1 EYcvD^!1g  
  { yQM7QLbTk  
  typedef T & result; 8y/YX  
} ; {ZY^tTsY  
template < typename T1, typename T2 >  ]i=-/  
  struct result_2 2fFNJ  
  { Q^b_+M  
  typedef T2 & result; 9Rb-QI  
} ; &gIu<*u<  
template < typename T > =}Bq"m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7.hVbjy'-  
  { S%kE<M?  
  return (T & )r; rs=wEMq/  
} 3!Rb {  
template < typename T1, typename T2 > v}+axu/?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :BC 0f9  
  { ;7K5Bo  
  return (T2 & )r2; QKE$>G  
} 9'Pyo`hJ#U  
} ; S TVJu![  
+}I[l,,xy  
h" P4  
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> >。 j/ #kO?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: HJ !)D~M{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zVGjXuNa  
JUF[Y^C  
return l(i, j) = r(i, j); 7iLm_#M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o-lb/=K+  
}Xrs"u,  
  return ( int & )i; 8}{';k  
  return ( int & )j; agM.-MK  
最后执行i = j; slOki|p;  
可见,参数被正确的选择了。 T9*\I TA  
JihI1C  
iL/(WAB_od  
>XSe  
\-#~)LB]M  
八. 中期总结 % 95:yyH 0  
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: 3wX{U8mrg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,B5Ptf#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0{BPT>'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^ B=x-G.  
DcQ^V4_  
oZA|IF8U0  
A0V"5syY  
wkdd&Nw;  
F$ZWQ9&5U0  
九. 简化 PxfeU2^{0  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 SL hki)|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S/G,A,"c  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ed'}ReLK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f0IljY!.  
  +-*/&|^等 d?v#gW  
2. 返回引用。 `JG~%0Z?}  
  =,各种复合赋值等 Ke&lGf"5  
3. 返回固定类型。 mB"zyL-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v@XQ)95]F  
4. 原样返回。 bL)g+<:F  
  operator, #h6(DuViKw  
5. 返回解引用的类型。 JAC W#'4hV  
  operator*(单目) Xd)ba9{  
6. 返回地址。 9x;/q7  
  operator&(单目) OV7vwj/-  
7. 下表访问返回类型。 ^W_}Gd<-#Y  
  operator[] o*qEAy ?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (e= ksah3>  
  operator<<和operator>> 0k:&7(j  
@E,{p"{  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 { )'D<:T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d#ya"e>  
0Y)b319B  
template < typename Left > jm.pb/  
struct value_return _xl#1>G^J  
  { [l- zU}u&v  
template < typename T > ,^26.p$  
  struct result_1  ,H1J$=X'  
  { i>ORCOOU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; MeQ(,irr^  
} ; ,RCjfX a  
)@]-bPnv  
template < typename T1, typename T2 > x3PeU_9  
  struct result_2 ii2oWU  
  { \CUxGyu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; fOE:~3Q  
} ; i#kRVua/  
} ; 66p_d'U  
&I'~:nWpt  
~<v{CBq[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @T;O^rE~N  
6|T{BOW!d  
下面我们来剥离functor中的operator() [cXu<vjFM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Jgtv ia  
2mu~hJ  
return l(t) op r(t) f#eTi&w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AA>5h<NM  
return op l(t) Wn0r[h5t  
return op l(t1, t2) iN`/pW/JE  
return l(t) op EOtrrfT&  
return l(t1, t2) op Pk8L- [&v  
return l(t)[r(t)] 2*K0~ b`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0qG[hxt%  
^>%=/RX  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:  KS*W<_I  
单目: return f(l(t), r(t)); 5\R8>G~H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?aOR ^ K  
双目: return f(l(t)); + {a  
return f(l(t1, t2)); 45kMIh~~X  
下面就是f的实现,以operator/为例 R3?~+ y&  
Vq9hAD|k  
struct meta_divide o&(%:|  
  { ?z:xQ*#X  
template < typename T1, typename T2 > k\ I$ve"*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "MoV*U2s,  
  { "5{Yn!-:  
  return t1 / t2; LTzf&TZbx5  
} ^ / f*5k  
} ; 2<ef&?ljk  
/R|"/B0  
这个工作可以让宏来做: 1 _5[5K^  
C>T6{$xkC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <>j, Q  
template < typename T1, typename T2 > \ *zX<`E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =_^g]?5i  
以后可以直接用 ik8e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) PDD` eK}Fj  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 *k+QX   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) A: 0] n  
+%U@  
u52; )"&=)  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 g-+p(Ll|  
RK rBHqh@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cLR8U1k'  
class unary_op : public Rettype Ae ue:u>  
  { M\`6H8aLn  
    Left l; 6bHj<6>MX  
public : .*Hv^_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }PED#Uv  
^1*p]j(  
template < typename T > V{d"cs>9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n0vPW^EQ  
      { ^f<f&V  
      return FuncType::execute(l(t)); 5)T{iPU%X  
    } !Id F6 %  
"H G:by  
    template < typename T1, typename T2 > e}K;5o=I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P]6pPS  
      { c$e~O-OVD?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =WO{h48]  
    } xHD!8 B)  
} ; .zegG=q  
\2NiI]t]  
l@j!j]nE  
同样还可以申明一个binary_op k?J}-+Bm[|  
D(h|r^5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )$th${pd#v  
class binary_op : public Rettype mY`b|cS3p$  
  { W]M[5p]*  
    Left l; 8i:b~y0  
Right r; 6PPvf D^  
public : \ g0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "4"L"lJ   
R0/~) P  
template < typename T > ZT^PL3j+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [Xz7.<0#U  
      { Mm/GI a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (1Kh9w:^"  
    } M2oKLRt)L  
c!841~p(Q  
    template < typename T1, typename T2 > /,:32H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0f-gQD  
      { E* lqCh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @l;f';+  
    } O]~p)E  
} ; x`o_&09;CG  
hOwVm;:  
OKf/[hyu  
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 ol:_2G2xQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r;Dl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;- cq#8S  
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。 wwp vmb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q0 ^?jh  
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。。。 A$5!]+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 q g%<>B&"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) tGf  
下面是修改过的unary_op :^ cA\2=  
%*s[s0$c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \}<nXn!  
class unary_op zF{ z_c#3@  
  { yXEC@#?|  
Left l; Z>X -ueV  
  -AffKo  
public : XDI@ mQmzB  
SgY>$gP9S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} JgxOxZS`@  
IG bQ L  
template < typename T > J7l1-  
  struct result_1 ZM)a4h,kcm  
  { TI*uNS;-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  UnO -?  
} ; n=yFw\w'  
s\ ~r 8  
template < typename T1, typename T2 > YHAy+S  
  struct result_2 `GSfA0?  
  { \y0abxIHS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U,+=>ns>  
} ; CF$^we  
y\@XW*_?  
template < typename T1, typename T2 > 7%?A0%>6G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y t<K!=7&  
  { ^ 5UIbA(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Qb SX'mx<  
} c5t?S@b  
|\b*p:e l  
template < typename T > K(Cv9YQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /[us;=CM  
  { *.i` hfRc  
  return OpClass::execute(lt(t)); nNL9B~d  
} k'S/nF A  
&PGU%"rN  
} ; g.,IQ4o  
,7/N=mz  
M/#<=XhA  
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 EmH2 Dbw  
好啦,现在才真正完美了。 yCm iW %L4  
现在在picker里面就可以这么添加了: X#p E!mT  
OP>'<FK   
template < typename Right > fwOvlD&e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ] ^.#d  
  { jLZ~9FXF2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^Ji5)c  
} ,c7 8O8|  
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。 rt."P20T  
Z!ub`coV[  
0h#' 3z<  
Gh@QR`xxc  
c"fnTJXr79  
十. bind q,+d\-+  
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。 _STN^   
先来分析一下一段例子 P/0n) Q  
j4Lf6aUOX  
y=q\1~]Z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )TV'eq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 QDyL0l{C  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Qs*g)Yr  
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。 IF@)L>-%  
我们来写个简单的。 Rb\\6 BU0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (uRAK  
对于函数对象类的版本: ` NcWy  
#:2 36^xYS  
template < typename Func > sH#UM(N  
struct functor_trait Dmn6{jy P  
  { CB6<Vng}C  
typedef typename Func::result_type result_type; k+%6 :r,r&  
} ; e6]u5;B r  
对于无参数函数的版本: *R8q)Q  
qM]eK\q 1  
template < typename Ret > up`!r;5-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {6A3?q  
  { &s\w: 9In  
typedef Ret result_type; Lymy/9  
} ; 7X1T9'j I2  
对于单参数函数的版本: KLlW\MF1  
*qGxQ?/  
template < typename Ret, typename V1 > j@Z4(X L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $\{@wL  
  { bf::bV?T  
typedef Ret result_type; $c[8-=  
} ; K^w(WE;db  
对于双参数函数的版本: YW0UIO  
:X/j%m*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1_*o(HR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IU/dY`J1  
  { Oe*emUX7  
typedef Ret result_type; EubF`w$KWX  
} ; .J'}qkz~  
等等。。。 X >C*(/a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fY$M**/,  
jj.iW@m  
template < typename Func > !{"{(h)+@  
struct func_return 9>\s81^  
  { b=`h""u  
template < typename T > xR\$2(  
  struct result_1 27G6C`}  
  { 0Ocy$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t%V!SvT8+  
} ; U c$RYPq  
K`768 %q  
template < typename T1, typename T2 > 9UZKL@KC  
  struct result_2 jL>IX`,+6  
  { 8?h-H #h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ytK h[Uo  
} ; 4tof[n3us  
} ; z45ImItH  
$9j\sZj&  
$62!R]C9\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 O}"VK  
YrL:!\p.  
template < typename Func, typename aPicker > |fOQm  
class binder_1 , 0MDkXb  
  { 8|OsVIe%  
Func fn; 6ix8P;;}#  
aPicker pk; fOtL6/?  
public : 8:|F'{<<b  
AK} wSXF  
template < typename T > I!|_C~I`2  
  struct result_1 .B+R+2uY3  
  { :B6hYx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (Xi?Y/  
} ; YJ3aJ^m#E  
#Huvn4x  
template < typename T1, typename T2 > :na9PW`TC  
  struct result_2 C%9;~S  
  { "FwbhD0Gb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I>B-[QEC  
} ; 4U*J{''L  
Om,+59ua*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !MOVv\@O  
hjtkq .@  
template < typename T > nm_]2z O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wKIQK!B)mF  
  { =c"`>Vi@d  
  return fn(pk(t)); -1 ;BwlL  
} !X[b 4p  
template < typename T1, typename T2 > 6*J`2U9Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K*xqQ]&  
  { LJt#c+]Li  
  return fn(pk(t1, t2)); hOx'uO`x(  
} & gnE"  
} ; , `ST Va-  
*BF5B\[r?  
uQ=p } w  
一目了然不是么? 7F!_gj p  
最后实现bind M{<cqxY  
BqC!78Y/e  
y0k*iS e  
template < typename Func, typename aPicker > )7l+\t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e)]9u$x  
  { k7z;^:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *NHBwXg+  
} ;P3sDN  
jCa%(2~iQ7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rXPq'k'h#-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 OX d617  
B2w\  
十一. phoenix -!f)P=S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "l&=a1l  
8QDs4Bv|  
for_each(v.begin(), v.end(), U` uP^  
( r BQFC 4L  
do_ 7=(r k  
[ rJ|Q%utYz  
  cout << _1 <<   " , " DN3#W w2[r  
] BQu_)@  
.while_( -- _1), kclClB:PS  
cout << var( " \n " ) Vf9PHHH|   
) ,\laqH\ 1%  
); \x P$m|Y3  
SR7$m<0t*  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 0*^ J;QGE  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor i`U:uwW`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1D%3|_id^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +LuGjDn0  
EhL 8rR  
KJ M :-z@  
template < typename Cond, typename Actor > ufyqfID  
class do_while eM Ym@~4  
  { Y /$`vgqs  
Cond cd; =@q 9,H  
Actor act; q<Gn@xc'  
public : 5 #3/  
template < typename T > ARvT  
  struct result_1 ;T0F1  
  { $N4%I4  
  typedef int result_type; Z]kk.@P  
} ; 2[6>h)  
ky>0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3NAU|//J  
_ZX"gH x  
template < typename T > G|MjKe4}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^K*uP^B=  
  { BB@I|)9O(  
  do k`FCyO  
    { feU]a5%XZ  
  act(t); 5mxHOtvtWM  
  } 4gbi?UAmX  
  while (cd(t)); z(V?pHv+  
  return   0 ; D#Fe\8!l  
} V; 0{o  
} ; aV"K%#N  
^PA[fL"  
o>*vG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .#0),JJZ[  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 FYq]-k{\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 9ZFvN*Zf'  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 7fRL'I#[@  
下面就是产生这个functor的类: KzD5>Xf]4$  
o (fZZ`6Y  
g-lF{Z  
template < typename Actor > 5y-8_)y8o  
class do_while_actor AKs=2N> 7  
  { C$Pe<C#  
Actor act; 2ED^uc: 0S  
public : gSLwpIK%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5dOA^P@`,M  
%.^8&4$+  
template < typename Cond > =qPk'n9i8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $Gt1T[:QUX  
} ; D>"U0*h  
*I,3,zO  
8&snLOU -Q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 E/ %S0  
最后,是那个do_ tk3%0XZH  
y\0<f `v6  
zWvG];fsN  
class do_while_invoker R{{d4=:S  
  { n.zVCKN H  
public : 'A@[a_  
template < typename Actor > Bfhw0v]Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const GBOz,_pw  
  { $[9,1.?C  
  return do_while_actor < Actor > (act); clfi)-^ {K  
} ^ei[#I  
} do_; nTrfbK@  
<q Z"W6&&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q|eRek  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @?ntMh6  
最后来说说怎么处理break和continue E-h`lDoJ  
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。 lsmzy_gV7  
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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