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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xGA%/dy,;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1*a2s2G '  
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, CV`  I.  
{ d/k0H  
g><sZqj8tt  
W6)A":`  
  class filler "];19]x6q  
  { ie_wJ=s  
public : |HL1.;1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} IE|$>q0Z  
} ; !rXyw`6N  
v(af aN  
Fv3fad@x  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: #R)$nv:h?^  
{C<ch@sR  
Q{>{ e3z}  
A5z`3T;1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Tx!mW-Lt  
K <0ItN v  
p1Els /|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WUHijHo5(8  
UE(%R1Py  
9@!`,Co  
b[/-lNrc  
二. 战前分析 'a0$74fz  
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。 z-()7WY  
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 k: c)|2  
!7_Q_h',  
5T,`j=\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l9-(ofY*J  
  /* --------------------------------------------- */ m:'fk;khN  
vector < int *> vp( 10 ); 2cww7z/B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nzU@}/A/  
/* --------------------------------------------- */ ATwPfo8jx@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); KF-n_:Bd+  
/* --------------------------------------------- */ wp} PQw:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rHP5;j<]  
  /* --------------------------------------------- */ chxO*G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,l~i|_  
/* --------------------------------------------- */ $oh}!Smt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {| Tl3  
D].1X0^hp  
w,^!kO0)~8  
_PJd1P.k  
看了之后,我们可以思考一些问题: b,s T[!X[  
1._1, _2是什么? %rYd=Ri  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 C EAwQH  
2._1 = 1是在做什么? M[SWMVN{  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 h_H$+!Nzb  
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。 TJ+yBMd*%  
3C5<MxtK  
edA.Va|0  
三. 动工 :dB6/@f W  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ZXp=QH+f  
V,lz}&3L  
zU]95I  
$+-2/=>Xk  
template < typename T > ,zO!`|I  
class assignment ,\ov$biL  
  { bKiV<&Z5d  
T value;  w;)@2}  
public : !A g W @  
assignment( const T & v) : value(v) {} 85-00m ~  
template < typename T2 > )p 2kx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } IE,xiV  
} ; >=$( ,8"  
85m_jmh[  
tK0?9M.)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |s=)*DZv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u|i.6:/=  
fm Fh.m.+N  
6/ F]ncwG  
aNw8][  
  class holder Y=\;$:L[  
  { jgbE@IA@!'  
public : cjp H hoW  
template < typename T > n-0RA~5z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q`'w)aV  
  { g"^<LX-  
  return assignment < T > (t); 6Xbo:#  
} $SA8$!:  
} ; {p-&8-  
=UT*1-yh R  
d%8hWlffz  
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: CB:G4VqOT  
!-)Hog5\  
  static holder _1; 9+_SG/@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 : OQx;>'  
 1ti+ Q0~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]+Ik/+Nz  
而不用手动写一个函数对象。 N8_ c%6GE  
rK7m(  
4:WN-[xX  
5Ay\s:hb[u  
四. 问题分析 =*_T;;E  
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。 GB&<+5t2  
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。 -YPUrU[)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x(ue |UG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *#\da]"{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 o)GLh^g_I'  
R,>LUa*u  
五. 问题1:一致性 R utRA  
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?| ^Cs?FF@P  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !hdOH3h=  
76Ho\}-U">  
struct holder B"P-h^oiV  
  { %a$ l%8j&  
  // DSf  
  template < typename T > [Wf%iwB  
T &   operator ()( const T & r) const .?|pv}V  
  { !,WO]O v  
  return (T & )r; gn4+$f~w  
} u?,M`w0'  
} ; OTwIR<_B+  
C3>&O?7J*7  
这样的话assignment也必须相应改动: 9=YX9nP  
FX}kH]  
template < typename Left, typename Right > 2)cq!Zv  
class assignment H!PMb{e  
  { ]jQj/`v1  
Left l; }04 EM  
Right r; 1g<jr.  
public : -!4Mmp"2@u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1<766  
template < typename T2 > h0ml#A`h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U|yXJ.Z3  
} ; vM5yiHI(jb  
KFZ2%:6>  
同时,holder的operator=也需要改动: QmxI ;l  
->_rSjnM{  
template < typename T > *ETSx{)8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W w\M3Q`h  
  { bYt [/K,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0[E}[{t`  
} K;)(fc  
hc#Sy:T>  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &puPn:_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q &~|P}  
' m^nKG$"  
return l(rhs) = r; 9eR4?^(3!  
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。 M it3q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FglW|Hwy  
] 40@yrc  
template < typename Tp > EnW}>XN  
class constant_t ,r_%p<lOFu  
  { ?/3'j(Gk  
  const Tp t; b}<?& @  
public : yVZLZLm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `|&#=hl~  
template < typename T > 7F$G.LhMw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2;2FyKF(  
  { Iy[TEB  
  return t; D[i?T3i  
} m-u3^\'  
} ; :LrB9Cf$n  
:[\M|iAo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rvEX ;8TS  
下面就可以修改holder的operator=了 j{&*]QTN  
dQ#$(<v[  
template < typename T > j;TXZ`|(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4 x|yzUx  
  { (Y!{ UNq5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Te d1Ky2O  
} xky +"  
Mj!g1Q  
同时也要修改assignment的operator() "Sb<"$ :  
a*2JLK  
template < typename T2 > Lqa|9|!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <Dk6o`7^N  
现在代码看起来就很一致了。 %r =9,IJ  
'LX]/ D  
六. 问题2:链式操作 omu )s '8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x u<oQBt  
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。 \0fS;Q^{j  
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。 15J t @{<r  
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。 [%LIW%t|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fug F k  
Gg TrIF  
template < typename T > 7ILb&JQ!%{  
struct result_1 [Fk|%;B/~  
  { 2]:Z7Ji  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .(g"(fgF  
} ; eXA@J[- M:  
4ux^K:z  
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: }kZ)|/]kn  
3Z_\.Z1R@  
template < typename T >  -^ceTzW+  
struct   ref +?9. &<?  
  { M!4}B  
typedef T & reference; G0h/]%I  
} ; qw<~v?{|C  
template < typename T > iy-~CPNB_  
struct   ref < T &> Fa+#bX7  
  { T|^KG<uPV!  
typedef T & reference; R1?LB"aN  
} ; HRg< f= oz  
>xCc#]v&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: AFdBf6/" i  
+yd{-iH  
template < typename T > B%(-UTQf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const | Kw}S/F  
  { rO[ Zx'a  
  return l(t) = r(t); / n@by4;W  
} tRYi q  
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。 }rA _4%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Lq#$q>!K  
sjj,q?  
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 d$5\{YLy  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jI!WE$dt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }AG dWt@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 / NB;eV?  
最后的布局是: Z Tzh[2u*  
                Add g9G 8;  
              /   \ q?$<{Z"  
            Divide   5 _>u0vGF-  
            /   \ 1X-fiQJe  
          _1     3 >Pwu>  
似乎一切都解决了?不。 A(1d q  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 :9]"4ktoJ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 5Y#~+Im=[@  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: >5MHn@  
Oi4y~C_Xd  
template < typename Right > e)#f`wM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const NR.YeKsBq  
Right & rt) const q[ 5&  
  { f9a_:]F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ><w=  
} cz;gz4d8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I?X!v6  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。  aX}:O  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 T{4Ru6[  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ay>u``$R  
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。 ,}23  
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? XK,l9 {*  
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'JSPt  
nO;t5d  
template < class Action > `KHP?lX  
class picker : public Action VWT\wA L  
  { s5&v~I;>e  
public : XAb-K?)   
picker( const Action & act) : Action(act) {} \[Q*d  
  // all the operator overloaded |m>{< :  
} ; 0u=FlQ }h  
k|; [)gE  
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。 h ngdeGa  
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: 8omk4 ;  
&uLC{Ik}  
template < typename Right > 7thB1cOJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2[~|6 @n  
  { \{{i:&] H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2>'/!/+R  
} p -wEPC0  
BkJNu_{m?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^k}%k#)  
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。 {Ax{N  
;To][J  
template < typename T >   struct picker_maker XHYVcwmDz-  
  { +&qj`hA-b  
typedef picker < constant_t < T >   > result; o 4cqLM u  
} ; >Ni<itze$i  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g/BlTi  
  { jQi)pVT^  
typedef picker < T > result; W8Aii'Q8C/  
} ; wJ>2}  
&!KW[]i%9}  
下面总的结构就有了: 69JC!du  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 *c' hmA s  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 3fhlMOm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =plU3D2  
至此链式操作完美实现。 %bZ}vJ5b  
m)"wd$O^w  
Pj7n_&*/  
七. 问题3 RJ~I?{yR0[  
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。 ]x^v;r~  
MClvmv^  
template < typename T1, typename T2 > , Vr'F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  HV\l86}  
  { u ioBI d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ctT6va  
} 4 t< mX  
rh$q]  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: +5oK91o[y  
bqSp4TI  
template < typename T1, typename T2 > Fpckb18}(O  
struct result_2 jLCZ JSK  
  { :}3;z'2]l  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; a_amO<!   
} ; p}9bZKyf  
A i5|N  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? d,*#yzO  
这个差事就留给了holder自己。 zqs|~W]c  
    25 m!Bf  
> ?<C+ZHh  
template < int Order > -Gn0TA2/C  
class holder; ;=F]{w]$+  
template <> VtzX I2.2  
class holder < 1 > 4pC.mRu 0  
  { >Z&Y!w'A|u  
public : *\T ]Z&E"  
template < typename T > FCPi U3  
  struct result_1 (|_N2R!  
  { }RN&w ]<  
  typedef T & result; # 25%17  
} ; $G .ws  
template < typename T1, typename T2 > -$+`v<[r  
  struct result_2 Avr2MaY{h  
  { ZINqIfc  
  typedef T1 & result; L0dj 76'M  
} ; iR6w)  
template < typename T > cgF?[Z+x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o<\9OQ0  
  { |Y|gT*v  
  return (T & )r; lCC(N?%Q  
} 7qT>wCVT  
template < typename T1, typename T2 > 1:VbbOu->V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X0e#w?  
  { ?/ Cl  
  return (T1 & )r1; |)+; d  
} flzHZH  
} ; ZA Xw=O5  
/R!/)sg  
template <> 3 F ke#t  
class holder < 2 > }J-+^  
  { w|0w<K  
public : :qL1jnR^  
template < typename T > ;8J+Q0V  
  struct result_1 60@]^g;$I  
  { 1Kc[ ).O1  
  typedef T & result; 72;ot`  
} ; rXG?'jN  
template < typename T1, typename T2 > R0_O/o+{  
  struct result_2 Qkq9oZ  
  { .uwD;j +#  
  typedef T2 & result; !i77v, (#|  
} ; +8~C&K:  
template < typename T > 4g}'/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B`i 5lD  
  { q#!]5  
  return (T & )r; JOvRU DZ  
} <C6*-j1oz  
template < typename T1, typename T2 > w] =q>p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l1MVC@'pvP  
  { l\%LT{$e  
  return (T2 & )r2; Vp~c$y+  
} OPP^n-iPr  
} ; ">D7wX,.>  
WjVj@oC  
JLFZy\  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 kjVJ!R\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =%+O.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ()+PP}:$A  
]| PDsb"e  
return l(i, j) = r(i, j); By7? <A  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d9kN @W  
klwNeGF]N  
  return ( int & )i; _0: }"!Gq  
  return ( int & )j; S#wy+*  
最后执行i = j; kvo V?<!  
可见,参数被正确的选择了。 N +M^e`H  
MzudCMF  
V.U9Q{y"  
rjLPX  
wSwDhOX=  
八. 中期总结 YN>k5\M_v  
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: MrGq{,6C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >*FHJCe  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X:1&Pdi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }aC@ov]2  
j68_3zpl  
7\xGMCctM  
DbH"e  
. vJlTg  
K,' v{wSr  
九. 简化 OqcM3#  
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。 E)}& p\{E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~R!M.gY[rK  
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: y +2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .\6q\7Ej  
  +-*/&|^等 6+s10?  
2. 返回引用。 G &LOjd 2  
  =,各种复合赋值等 *eLKD_D`!C  
3. 返回固定类型。 X@ j.$0 eK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k6b0&il  
4. 原样返回。 @V>BG8Y  
  operator, jFr[T  
5. 返回解引用的类型。 d%wy@h  
  operator*(单目) bh&Wy<Y  
6. 返回地址。  <RaM@E  
  operator&(单目) ZJ Ke}F`l  
7. 下表访问返回类型。 N ">4I)  
  operator[] eGF+@)K1"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >&g^ `  
  operator<<和operator>> 0!fT:Ra  
1;8%\r[|5^  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 B2/d%B  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q2(K+!Oe  
^/V>^9CZ  
template < typename Left > !`h^S)$  
struct value_return bCbpJZ  
  { [)wLji7MK  
template < typename T > |DBj<|SX  
  struct result_1 9N@m><N84  
  { uZ/XI {/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g;n6hXq4  
} ; kQt#^pO)  
><Awk~KR  
template < typename T1, typename T2 > 3<%ci&B  
  struct result_2 ^_rBEyz@  
  { Nm.G,6<J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; R|u2ga ~  
} ; HZJ)q`1E  
} ; %UXmWXF4$  
C^^AN~ZD  
r\."=l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ZCC T  
t|j p]Vp  
下面我们来剥离functor中的operator() jo}yeGbU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z?I"[M  
+~[>Usf  
return l(t) op r(t) 3Ud{W$Ym  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z9qF<m  
return op l(t) L#6!W  
return op l(t1, t2) ^1mnw@04  
return l(t) op N}\%r&KR=  
return l(t1, t2) op o0}kRL  
return l(t)[r(t)] 6a!b20IZh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] V<&^zIJUR  
\Aq$h:<  
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: \0,8?S  
单目: return f(l(t), r(t)); aT_%G&.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /a7N:Z_Bz  
双目: return f(l(t)); xMr=tU1C  
return f(l(t1, t2)); kE`Fg(M  
下面就是f的实现,以operator/为例 8W"Xdv{  
\WPy9kRU  
struct meta_divide # H)\ts  
  { -%)S~ R  
template < typename T1, typename T2 > /:.p{y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r"&uW !~0  
  { b'1m 9T780  
  return t1 / t2; %+ : $uk[  
} >*]dB|2  
} ; yE_T#FN  
UY}EW`$#m  
这个工作可以让宏来做: 3'z L,WW  
nIEIb.-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4L_AhX7  
template < typename T1, typename T2 > \ n3" @E<rW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7I=vgT1F  
以后可以直接用 'Y22HVUX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [R(dCq>  
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 dh-?_|"  
(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。。。) S[5OTwa8L  
#DA,*  
H g04pZupN  
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 oH"VrS 6  
E0*62OI~O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cof+iI~9O%  
class unary_op : public Rettype ^OrO&w|  
  { l[Ko>  
    Left l; #B6$ r/%  
public : 8'-E>+L   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ql I1<Jx  
9WT{~PGj  
template < typename T > Egi(z9|Pp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XYze*8xUb  
      { j*_>/gi  
      return FuncType::execute(l(t)); q"-+`;^7(-  
    } '>:%n  
k[a5D/b  
    template < typename T1, typename T2 > )CoJ9PO7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TdL/tg!  
      { nU23D@l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?6V U4nK/*  
    } /}Ct2w&<k  
} ; Q;k D Jo  
@g] >D  
S76x EL  
同样还可以申明一个binary_op $VJE&b  
'NN3XyD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xzb{g,c   
class binary_op : public Rettype T!1Np'12zF  
  { W2]%QN=m$  
    Left l; r"W<1H u  
Right r; )&[Zw{6P  
public : wpf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `,s0^?_  
Mi<}q@]e  
template < typename T > V;(Rg=5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c8oE,-~  
      { +:3p*x%1H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )VeeAu)p  
    } L"'L@ A|U  
EASN#VG  
    template < typename T1, typename T2 > 'e*:eBoyb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3A'9=h,lVK  
      { fiQ/ &]|5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F-<c.0;6  
    } 2>vn'sXdj  
} ; B&sa|'0U  
9=9R"X>L  
LDbo=w  
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 -c p)aH)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 oR}'I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vFK!LeF%  
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。 _/5xtupxE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =`t%p1   
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。。。 \ocC'FmE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 lTJM}K  
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) U(\ ^!S1  
下面是修改过的unary_op l-q.VY2  
/ jN &VpDG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zJTSg  
class unary_op E@8&#<  
  { *?!A  
Left l; 6D29s]h2  
  puK /;nns  
public : Ql9 )  
cpQhg-LY|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 18JAca8Zs  
r(Y@;  
template < typename T > k7=mxXF  
  struct result_1 3M[5_OK   
  { rlSflcK\\(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |c:xK{Ik  
} ; ~c|{PZ9U  
AUwIF/>F(]  
template < typename T1, typename T2 > k2DBm q;  
  struct result_2 |\/V1  
  { !z_VwZ#,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PHqIfH [  
} ; ^:]~6p#  
J0yo@O  
template < typename T1, typename T2 > i]IZ0.?Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gg QI  
  { htHnQ4Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZJ}|t  
} "uD^1'IW2  
Zl7m:b2M  
template < typename T > _.BX#BIF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uDG#L6  
  {  `AxhA.&V  
  return OpClass::execute(lt(t)); K*oWcsu  
} &+7G|4!y  
J@Qw6J  
} ; psAdYEGk!  
:a y-2  
^?gs<-)B  
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 zP#%ya :I  
好啦,现在才真正完美了。 1}jwv_0lL  
现在在picker里面就可以这么添加了: &g5+ |g (  
y%xn(Bn  
template < typename Right > dS"%( ?o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ntEf-x<  
  { hFr?84sAd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); m'ykDK\B  
} *m`KY)b=l  
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。 Auf2JH~  
s(M8 Y  
%yP*Vp,W  
^FN(wvqb8  
\F8*HPM=*  
十. bind $K*&Wdo  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 tJ@5E^'4  
先来分析一下一段例子 exL<cN  
A+bU{oLr  
<e7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [";<YR7iRN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +)l6%QKcW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 oN " /w~  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  d`&F  
我们来写个简单的。 j?'It`s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: K(B|o6[  
对于函数对象类的版本: gv,8Wo  
:,BKB*a\  
template < typename Func > l*z.20^P  
struct functor_trait >6"u{Qmr  
  { q$ 6Tb  
typedef typename Func::result_type result_type; RNn5,W  
} ; s6J`i&uu  
对于无参数函数的版本: 8^%Nl `_2B  
a5# B&|#q  
template < typename Ret > U> s$}Y:+Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > FZ^j|2.L*  
  { V+2C!)f(  
typedef Ret result_type; 9`p|>d!.  
} ; dS m; e_s  
对于单参数函数的版本: ULIpb  
ESt@%7.F  
template < typename Ret, typename V1 > Zqnwf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x-HN]quhe  
  { x)Ls(Xh+g  
typedef Ret result_type; uRfFPOYH  
} ; d y^zOqc  
对于双参数函数的版本: BR [3i}Ud  
c})f&Z@<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wA;Cj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (5(TbyWwD  
  { 9k[>(LC  
typedef Ret result_type; wc#E:GJcK  
} ; X,"(G}KUA  
等等。。。 mIX[HDy:V$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Xv'5%o^i*  
*eonXJYD  
template < typename Func > Juqe%he`  
struct func_return yq2pg8%  
  { kL1StF#p  
template < typename T > v8!Ts"  
  struct result_1 QBI;aG<+b>  
  { ,aBo p#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >=Pn\" j  
} ; :v>Nz7SB  
mE}@}@(  
template < typename T1, typename T2 > ^N\$oV$  
  struct result_2 a{FCg%vD)  
  { M$0-!$RY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BQfq]ti  
} ; t/TWLhx/  
} ; +__PT4ps  
^<VJ8jk<  
3EN(Pz L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 chF@',9t  
gLL8-T[9  
template < typename Func, typename aPicker > -x?I6>{  
class binder_1 $+$S}i=  
  { ,=@%XMS  
Func fn; R#x~f  
aPicker pk; Btgxzf  
public : ~l@ h  
gL:Vj%c  
template < typename T > Z>si%Npm\  
  struct result_1 O<o>/HH$  
  { P@wuk1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2/W5E-tn  
} ; FbWcq_  
JgmX=6N  
template < typename T1, typename T2 > ~DYv6-p%  
  struct result_2 .h7`Q{  
  { Z/f%$~Ch  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <+mYC'p  
} ; aF41?.s  
RMvq\J}w!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -FGQn |h4  
<X b B;  
template < typename T > BHZCM^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y9xvGr[l  
  { bk}'wcX<+]  
  return fn(pk(t)); C3"5XR_Ov  
} ;qN;oSK  
template < typename T1, typename T2 > cfP9b8JG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QU;bDNq,c  
  { qG<3H!Z!ky  
  return fn(pk(t1, t2)); Lq6R_ud p  
}  UqwU3  
} ; CVy\']  
nde_%d$  
4Nun-(q  
一目了然不是么? +\_c*'K>  
最后实现bind 6B=: P3Y  
h7"c_=w+  
-/'_XR@1  
template < typename Func, typename aPicker > <(c_[o/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) S[ln||{  
  { b?kY`LC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 00-cT9C3  
} psFY=^69o  
}83a^E9L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~EL3I  
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。 MOia] 5  
rijavZS6  
十一. phoenix V*< `!w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !jTtMx  
[  ^S(SPL  
for_each(v.begin(), v.end(), :2zga=)g  
( BH"OphE  
do_ h%%ryQQ&<  
[ @/,:". SM  
  cout << _1 <<   " , " ouE/\4'NB  
] wr-/R"fX  
.while_( -- _1), uSgR|b;R]  
cout << var( " \n " ) YstR T1  
) yCvP-?2  
); srCpgs]h  
77b^d9! ~  
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: xMs!FMn[  
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 R0g^0K.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #=g1V?D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1p5n}|  
{)jTq??  
YT`,f*t  
template < typename Cond, typename Actor > {Z,_/@}N  
class do_while .C*mDi)wZ  
  { %;eD.If}  
Cond cd; ,6EhtNDu  
Actor act; teKx^ 'c'  
public : *671MJ 9  
template < typename T > @=sM')f&  
  struct result_1 2<FEn$n[  
  { 2z9s$tp  
  typedef int result_type; "P9(k>  
} ; PS}'LhZ  
KcvstC`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )! eJW(  
AxtmG\o>  
template < typename T > D){my_ /  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 48IrC_0j  
  { 64i*_\UKe  
  do g7" 2}|qxo  
    { (QTF+~)  
  act(t); x:K~?c3  
  } :N^+!,i  
  while (cd(t)); z ub"Ap3  
  return   0 ; b} 0G~oLP  
} rez )$  
} ; V1&qgAy~  
L</k+a?H!  
RY .@_{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @jxP3:s  
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。 Rb!y(&>v  
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。 F )Iz:  
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。 @C|nc&E2s  
下面就是产生这个functor的类: Qhq' %LR  
3_ly"\I\  
"ze-Mb  
template < typename Actor > } J[Z)u  
class do_while_actor 4_`(c1oA  
  { 1Q/= s,{u  
Actor act; N[r Ab*iT  
public : O9C&1A|lA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 16ZyLt  
`Gj(>z*  
template < typename Cond > s IFE:/1,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g<N;31:c\  
} ; ^) (-7H  
B<Q)z5KK  
0NeIQr1N_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 byFO^pce  
最后,是那个do_  l*?_@  
Z]e`bfNnI  
+Bf?35LP  
class do_while_invoker s&hr$`V4  
  { lA pZC6Iwk  
public : en'"" w  
template < typename Actor > wRvh/{xB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =EYWiK77a  
  { z2>LjM) #  
  return do_while_actor < Actor > (act); [l3ys  
} $nb.[si\  
} do_; 6w=`0r3hy  
n y cn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &7i&"TNptP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2t4\L3  
最后来说说怎么处理break和continue Mf2F LrAh  
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。 q3<kr<SP  
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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