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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SBBDlr^P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T@[(FVA N  
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, \0'7p-T6  
zV(F9}^  
dMAd-q5{  
F2 /-Wk@  
  class filler Rc2|o.'y  
  { w l.#{@J]<  
public : L:HJ:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} U"} ml  
} ; 2;@#i*\Y  
=='~g~  
7l"N%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: 6vVx>hFJ47  
O`nrXC{  
bgW=.s  
E>j*m}b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fr~e!!$H  
$?^#G8J  
?@"B:#l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 A^PCI*SN[  
CD\k.  
]XX8l:+  
&J~vXk: !  
二. 战前分析 YYrXLt:  
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。 ;dt&* ]wA  
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 'H0b1t1S%  
o(iN}.c  
;~Eb Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $:I~y| !1  
  /* --------------------------------------------- */ 8iTX}$t\{  
vector < int *> vp( 10 ); d($f8{~W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V 0Ul`  
/* --------------------------------------------- */ Ol4 )*/oZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); mmrx*sr=  
/* --------------------------------------------- */ =W1`FbR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3lc'(ts %  
  /* --------------------------------------------- */ gn&jNuGg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]| oh1q  
/* --------------------------------------------- */ [TiOh'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5gP#V K  
`nA_WS  
a9 =,P  
r2A(GUz  
看了之后,我们可以思考一些问题: c?i=6C dD'  
1._1, _2是什么? 73?ZB+\)0A  
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。 ^ q]BCOfJ(  
2._1 = 1是在做什么? i]{M G'tg  
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。 41y}n{4n8  
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。 k'uN2m  
:]%z8,6k  
,bRvj8"M  
三. 动工 _5I" %E;S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,^ MA,"8  
gd>Op  
|r"1 &ow5  
7<V(lX.{  
template < typename T > Ic 4>kKh  
class assignment Zfyr& ]"  
  { {s}@$rW  
T value; cT abZc  
public : >jjuWO3T  
assignment( const T & v) : value(v) {} @DYxxM-  
template < typename T2 > f $MVgX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <>,V> k|  
} ; T)Byws  
mA:NAV $!s  
`X8AM=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O/M\Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment wrq0fHwM  
/g3U,?qP  
lgTavs  
0eY$K7 U  
  class holder *V(TNLIh;  
  { lJ!+n<K+  
public : {uEu ^6a5  
template < typename T > J2 _DP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :UmY|=v?t  
  { ye1kI~LO(  
  return assignment < T > (t); L 0k K'n?  
} nfck3h  
} ; p(UUH3%W  
1P&XG@  
gCAWRNp  
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: aF4vNUeG  
^y"Rdv  
  static holder _1; }YHoWYR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z5Hz-.  
>IO}}USm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g:MpN^l  
而不用手动写一个函数对象。 q: . URl  
E!J;bX5  
H XF5fs  
"FI]l<G&  
四. 问题分析 GkjTE2I3  
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。 v|~ yIywf  
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。 SEQ bw](ss  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b`E'MX_ m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3e$&rpv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yjZxD[ Z  
HgY"nrogt$  
五. 问题1:一致性 dE2(PQb*P  
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?| X"<t3l(+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d V#h~  
0%.l|~CE&  
struct holder ZK4/o  
  { jvn:W{'Q  
  // . Rxz;-VA  
  template < typename T > FCU~*c8Cs  
T &   operator ()( const T & r) const D^P_3 B+  
  { w~sr2;rp<  
  return (T & )r; PNgj 8J4  
} Kxb_9y0`r  
} ; DPI iGRw  
niY9`8  
这样的话assignment也必须相应改动: ='<0z?Af  
rWI6L3,i+  
template < typename Left, typename Right > G@b|{!  
class assignment bWAhK@epI  
  { knZee!FA7  
Left l; 'VCF{0{H~  
Right r; s)W^P4<  
public : -xtj:UO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w$UWfL(  
template < typename T2 > ,dK<2XP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } RajzH2j+>  
} ; 1Iu^+  
F n4i[|W42  
同时,holder的operator=也需要改动: G^J|_!.a  
\"i2E!  
template < typename T > RVtb0FL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [_ESR/&N  
  { u$d T^c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); mjG-A8y  
} * 3mF.^  
k_.%(ZE  
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。 " cx\P,<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QcG4~DEX4  
PO5/j  
return l(rhs) = r; <m"Zk k  
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。 mu0ER 3o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: IBr?6_\%"4  
/qA\|'~  
template < typename Tp > ]Ow A>fb  
class constant_t 7:t+  
  { Hj"`z6@7  
  const Tp t; _c?&G`  
public : g|8G!7O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jV`xRjh  
template < typename T > HYf&0LT<11  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4M'y9(  
  { ax&,  
  return t; $5T3JOFz  
} z/aZD\[_  
} ; !_)*L+7f_  
hSE\RX 9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hl?G_%a  
下面就可以修改holder的operator=了 Oe=7z'o  
rI)op1K  
template < typename T > GZQy~Uk~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w N9I )hB  
  { BXy g ?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _U;z@  
} >p Y0f }  
&m_4#  
同时也要修改assignment的operator() \&|)?'8rS  
PJLSDIeN  
template < typename T2 > &wr0HrE\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^@e4m O  
现在代码看起来就很一致了。 s0 hD;`cm  
pTPWToKh  
六. 问题2:链式操作 I5PI;t+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -Zd0[& ']  
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。 3 4CqLPg8  
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。 rkh+$*t@i7  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 :hB/|H*=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5%j !SVW  
`)$'1,]u  
template < typename T > G4][`C]8c  
struct result_1 :786Z,')  
  { -t2bHhG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zts%oIgV  
} ; HM ;9%rtO  
+]P? ?`,R;  
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: 1>bG]l1//  
F1%-IBe  
template < typename T > :r* skV|  
struct   ref FjD`bhw-  
  { 1TeYA6 t  
typedef T & reference; Ge=+ 0W)&  
} ; jC7`_;>=  
template < typename T > 9q;n@q:29  
struct   ref < T &> "pGSz%i-  
  { B*#lkMr  
typedef T & reference; t=\y|Idc  
} ; daS l.:1  
6jT+kq)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zX{K\yp  
*T0{ yI  
template < typename T > 57*`y'C W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ib8@U}Vn1  
  { 7xidBVx  
  return l(t) = r(t); q_K8vGm4e  
} %7WGodlXW  
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。 R,?7|x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qELy'\  
k_$:?$  
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 ^F/gJ3_;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `) s]T.-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fH[Yc>(oj  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^y"5pf SR  
最后的布局是: ikd~k>F  
                Add Oo<L~7B  
              /   \ 7kJ =C  
            Divide   5 D0NSzCHx  
            /   \ HC4qP9Gs  
          _1     3 x`/"1]Nf  
似乎一切都解决了?不。 :s|" ZR  
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。 |E)-9JSRy  
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。 _Eo$V&  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: R]hilb'a  
G`3/${ti  
template < typename Right > AB92R/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const HAJK%zLc  
Right & rt) const $A"C1)d;  
  { t/xWJW2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w+c%Y\:  
}  vU(2[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <pzCpF<  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 /~RY{ c@#L  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 _)AX/%^%  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ##Jg>HL'  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 xfYDjf :<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Bo.< 4P  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: znm3b8ns  
RQ}0f5~t  
template < class Action > 6Ap-J~4  
class picker : public Action kOi@QLdN  
  { BVAxeXO  
public : (/6~*<ZGT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k$j4~C'$  
  // all the operator overloaded Kxs_R#k  
} ; tB-0wD=PR  
JRfG]u6GU  
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。 CHxu%- g  
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: BWRM gN'.  
4H@:|  
template < typename Right > #w_cos[I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h$3o]~t  
  { 1yHlBeEC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  {*!L[)  
} B.)!zv\{  
53>y<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > tS|gQUF17  
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。 RE~9L5i5  
Z]U"i1lA  
template < typename T >   struct picker_maker k0[b4cr`  
  { ECq(i(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _J' _9M?>  
} ; Vu6$84>-,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > NrQGoAOw  
  { -2Bkun4Pt  
typedef picker < T > result; #6w\r&R6  
} ; [=f(u wY>g  
O"%b@$p\L  
下面总的结构就有了: pGS!Nn;K2  
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。 ,+LX.f&/8!  
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。 V $'~2v{_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =gSa?pd  
至此链式操作完美实现。 :xqhPr]e  
%+BiN)R*x  
~MuD`a7#G  
七. 问题3 L-J 7z+{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 aNd6# yU$  
A5U//y![{  
template < typename T1, typename T2 > t}$WP&XRG<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oll J#i9  
  { ~< ~PaP$=\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); njhDrwN  
} |a||oyrN  
{, +,:w7  
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: q6R``  
W|C>X=zTi  
template < typename T1, typename T2 > ^r4@C2#vzJ  
struct result_2 \PHbJN:BI  
  { SQ$|s%)oB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c*fMWtPp  
} ; d2cslD d  
,# i@jB  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? T9&-t7:  
这个差事就留给了holder自己。 5~BM+ja  
    M`_RkDmy<  
Tf0"9  
template < int Order > H rMH  
class holder; D7v-+jypp  
template <> }bkQr)us  
class holder < 1 > Ii*tux!S  
  { 1W@ C]n4  
public : pK_n}QW  
template < typename T > Q:nBx[%  
  struct result_1 #RfNk;kaA  
  { cJp:0'd  
  typedef T & result; nw.,`M,N  
} ; I%4)%  
template < typename T1, typename T2 > g3fxf(iY(  
  struct result_2 no~Yet+<"  
  { hU: 9zLe  
  typedef T1 & result; `=}w(V8pc  
} ; ->H4!FS  
template < typename T > /RWQ+Zf-Y]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "`va_Mk  
  { [Un~]E.'J  
  return (T & )r; roiUVisq*  
} 0ZRIi70u  
template < typename T1, typename T2 > *!mT#Vm^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QB3vp4pBg@  
  { 1$+-?:i C  
  return (T1 & )r1; CP5vo-/)-  
} x-hr64WFK  
} ;  /y2)<{{I  
p'@| O q&  
template <> Y! 8 I  
class holder < 2 > 3izGMH_`  
  { sN"JVJXi  
public : Ah_,5Z@&R  
template < typename T > 9i^dQV.U=  
  struct result_1 v|]1x2191  
  { \E}YtN#  
  typedef T & result; }3%L3v&  
} ; ^0x0 rY  
template < typename T1, typename T2 > %$'YP  
  struct result_2 {Yt@H  
  { \w6A-daD0  
  typedef T2 & result; &1Zq C;  
} ; /V>q(Q  
template < typename T > Xyz w.%4c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1o Z!Up0  
  { sWG_MEbu  
  return (T & )r; W`vgH/lSnZ  
} _"4u?C#  
template < typename T1, typename T2 > d_ [l{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f+WN=-F\  
  { per$%;5E"  
  return (T2 & )r2; k Q Sx65  
} xJNV^u  
} ; @Yu=65h  
>GV(\In  
p-qt?A  
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> >。 mFGiysM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: DI>SW%)>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z\kiYQ6kA  
eH0^d5bH  
return l(i, j) = r(i, j); p?6`mH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) EFk9G2@_  
,NA _pvH)  
  return ( int & )i; I1Jhvyd?$  
  return ( int & )j; 6Fe$'TP  
最后执行i = j;  << XWL:  
可见,参数被正确的选择了。 9ZYT#h  
ntZl(]l  
Y8s.Q  
K{vn[}  
.%x1%TN  
八. 中期总结 W Z_yaG$U  
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: 3hD\6,@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9w"kxAN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 P {0iEA|k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor wf,B/[,d  
T F[8r[93  
zP`&X:8  
flXDGoW  
8*7,qX  
57S!X|CE  
九. 简化 kGkfLY6B  
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。 Wcf;ZX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 NB.s2I7  
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: !k}]`z^d  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 GKg&lM!O$  
  +-*/&|^等 Y9w^F_relL  
2. 返回引用。 [S:{$4&  
  =,各种复合赋值等 ^C|N  
3. 返回固定类型。 @dHQ}Ni  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]Jum(1Bo  
4. 原样返回。 >"/Sa_w  
  operator, C25EIIdRb  
5. 返回解引用的类型。 vMHJgpd&j  
  operator*(单目) sI OT6L^7  
6. 返回地址。 X$0&tmum  
  operator&(单目) [AA*B  
7. 下表访问返回类型。 i^Ip+J+[  
  operator[] kp=wz0#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?]]7PEee*  
  operator<<和operator>> 0;/},B[A  
-|WQs'%O  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 '[zy%<2sL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VZ1u/O?ub  
[vNaX%o  
template < typename Left > (j%;)PTe+&  
struct value_return B*AF8wX|  
  { ] v8.ym  
template < typename T > ~2L]K4Z^  
  struct result_1 = ;z42oS  
  { p|&9#?t4A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; cxB{EH,2Um  
} ; |.~0Ulk,  
)1ct%rue  
template < typename T1, typename T2 > \-Ipa59U  
  struct result_2 H\^zp5/  
  { ~/R bYvyA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;W2Rl%z88  
} ; C_rA'Hy  
} ; VQ(l=k:}2  
J;#7dRW{  
n%&+yg   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )Zbrg~-@  
=K8z8K?  
下面我们来剥离functor中的operator() 3qVDHDQ?ZV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rsPo~nA  
}M|,Z'@*  
return l(t) op r(t) .?NraydwV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D6NgdE7b  
return op l(t) F&6Xo]?  
return op l(t1, t2) bL 9XQ:$C  
return l(t) op 4RDdfY\%u  
return l(t1, t2) op U:+wt}-T"  
return l(t)[r(t)] Y$K[@_dv=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] SLi?E  
Pu`;B  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 3j} @}2D  
单目: return f(l(t), r(t)); v$]eCj'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qP4vH]  
双目: return f(l(t)); (;T g1$  
return f(l(t1, t2)); <UE-9g5?G  
下面就是f的实现,以operator/为例 3OvQ,^[J4  
2(s-8E:  
struct meta_divide t` f.HJe  
  { Re]7G.y  
template < typename T1, typename T2 > y=q iGi[Nc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dOx0'q"Z  
  { /^9KZj  
  return t1 / t2; fb;y*-?#  
} K)_DaTmi)  
} ; j3_vh<U\  
/{sFrEMP\  
这个工作可以让宏来做: n*nsFvt%o  
 WgayH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k=``Avp?  
template < typename T1, typename T2 > \ 01&J7A2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )2dTgvy  
以后可以直接用 #57D10j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;'7gg]  
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 ? 1 ~C`I;  
(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。。。) ` Clh;  
])D39  
79G& 0 P\  
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 6ntduXeNVh  
]zUvs6ksLG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wzNGL{3  
class unary_op : public Rettype IWs)n1D*]  
  { ;Q8LA",5d  
    Left l; FNgC TO%  
public : ,5J}Wo?Q}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @p$$BUb  
v#`7,::  
template < typename T > n04lTME  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A.>L>uR  
      { fXfO9{E  
      return FuncType::execute(l(t)); l6z}D; 4  
    } {wy#HYhv  
x2@W,?oPm  
    template < typename T1, typename T2 > QsC6\Gt#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  _7P#?:h  
      { rFl6xM;F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n[tES6u  
    } H;k-@J  
} ; , I^:xw_  
#a|.cm>6  
'~;vp  
同样还可以申明一个binary_op S :%SarhBD  
na-mh E,H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p6|RV(?8  
class binary_op : public Rettype p8_ CY[U  
  { y~-dQ7r  
    Left l; Yj#4{2A  
Right r; C[IY9s:Pf  
public : SQ0t28N3h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #dEMjD  
OHyBNJ  
template < typename T > ^!yJ;'H\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const } Rs@  
      { ]O1}q!s   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R(dOQ. ;  
    } \ N;%  
ZGZ+BOFL  
    template < typename T1, typename T2 > #!RO,{FT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N}5'Hk4+  
      { VyWPg7}e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dSq3V#Q  
    } .Mz'h 9@  
} ; Kh,zp{  
1?hx/02  
%9Y3jB",2  
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 dRu|*s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d@IV@'Q7u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ae-hQF&  
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。 i3v|r 0O~L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! TF7~eyLg  
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。。。 REc+@;B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R}J}Q 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) X\ bXat+  
下面是修改过的unary_op *!- J"h  
}<KQ +  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > F* h\#?  
class unary_op 9?L,DThQ  
  { 9Atnnx]n  
Left l; AttS?TZr  
  /@`kM'1:  
public : sBV})8]K M  
J rgpDZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @24)*d^1  
Ir\f _>7  
template < typename T > RhQ[hI  
  struct result_1 3X#)PX9b){  
  { 3wf&,4`EX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1SO!a R#g  
} ; <-rw>,  
#yi&-9B  
template < typename T1, typename T2 > G Rq0nhJ  
  struct result_2 O[RivHCY  
  { yK"T5^o  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6<>T{2b:(p  
} ; 1xsIM'&  
y3{ F\K  
template < typename T1, typename T2 > ##_Jz5P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6L4<c+v_  
  { B?pNF+?'z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T**v!Ls  
} 4Ow0g-{  
K|^'`FpPO  
template < typename T > /@qnEP%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5kbbeO|0G  
  { W< sa6,$  
  return OpClass::execute(lt(t)); (W'.vEl  
} RjW< H6a"K  
M*n@djL$\~  
} ; _&xi})E^O]  
lU&[){  
KYN{Dh]-}  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug r< ~pSj  
好啦,现在才真正完美了。 guc[du  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8AgKK=C =  
kD.KZV  
template < typename Right > bDq[j8IT6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j$ h>CZZ  
  { Oiz@tEp=_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6L}}3b h  
} _jCk)3KO  
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。 >.4mAO  
\!Cc[n(f#  
Fx6]x$3  
>xB[k-C4  
"Di8MMGOY  
十. bind fqp!^-!X  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 %ok??_}$}q  
先来分析一下一段例子 i$ CN{c*  
7>,(QHl  
o.|P7{v}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} uzgQ_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 JDp{d c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yMVlTO  
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。 #|R#/Yc@Bv  
我们来写个简单的。 3 jR I@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: K0xka[x=(  
对于函数对象类的版本: YggeKN  
&'KJh+jJ  
template < typename Func > r=74 'g  
struct functor_trait (u:^4,Z  
  { 'ugc=-0pd  
typedef typename Func::result_type result_type; 0tb%h[%,M  
} ; +0Z,#b  
对于无参数函数的版本: J,SP1-L  
]qpLaBD  
template < typename Ret > e:uk``\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ZlG|U]mM5  
  { Ef~Ar@4fA  
typedef Ret result_type; 6>=yX6U1q^  
} ; fWk,k*Z 9  
对于单参数函数的版本: ta+MH,  
:XFr"aSt  
template < typename Ret, typename V1 > !9p;%Ny`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > AS? ESDC  
  { 'JK"3m}nT  
typedef Ret result_type; ]9]o*{_+(f  
} ; X"Ca  
对于双参数函数的版本: dgp1B\  
3[F9qDAy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Vl\8*!OL%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M%(^GdI#Vf  
  { #ExNiFZ  
typedef Ret result_type; xP+`scv*m#  
} ; *l{GD1ZDk  
等等。。。 4}xw&x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2&o jQhe  
I6-.;)McO  
template < typename Func > v1O1-aM  
struct func_return :}*   
  { =IH~:D\&  
template < typename T > o|G[/o2  
  struct result_1 XDQ5qfE|  
  { c$P68$FB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A}3dx!?7j  
} ; l' mdj!{&  
YM r2|VEU[  
template < typename T1, typename T2 >  ,7h0y  
  struct result_2 "zZ Z h  
  { `~k`m{4.a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6Q*Zy[=  
} ; *YO^+]nmY  
} ; sD ,=_q@  
-\[H>)z]RB  
)eD9H*mq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6"YcM:5~  
pt$\pQ  
template < typename Func, typename aPicker > nr]:Y3KyxX  
class binder_1 sOqT*gwr:  
  { hZ`<ID  
Func fn; {|{;:_.>  
aPicker pk; 'zhv#&O  
public : l9t|@9  
v|Y ut~  
template < typename T > nghpWODq  
  struct result_1 xQ,My  
  { 5RsO^2V:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N@#,YnPI  
} ; Lm3~< vP1e  
4&kC8 [r  
template < typename T1, typename T2 > Bw/8-:eb  
  struct result_2 Ms 3Sri  
  {  <BiSx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [nASMKK0  
} ; m gE r+  
).3riR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J!\oH%FJp  
pf$gvL  
template < typename T > 4G2iT+X-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iY*fp=c9  
  { ["^? vhv  
  return fn(pk(t)); $uUR@l  
} %jJ|4\  
template < typename T1, typename T2 > $a'}7Q_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RJ1 @ a  
  { Dbu>rESz  
  return fn(pk(t1, t2)); ]?%S0DO*  
} g{^~g  
} ; +Ly@5y"  
19b@QgfWpb  
es^@C9qt  
一目了然不是么? 74r$)\q  
最后实现bind FrC)2wX  
P W_"JZ  
|*$0~mA  
template < typename Func, typename aPicker > i__f%j`!W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,@kLH"a0  
  { > JC"YB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l;d4Le  
} hVIv->  
=m;,?("7t3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $0Ys{m  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 \`;1[m  
^r~O*  
十一. phoenix "H#pN;)+   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5.$/]2VK  
@jCMQYR  
for_each(v.begin(), v.end(), " GY3sam  
( !bs5w_@  
do_ mw&'@M_(7  
[ {T-=&%||  
  cout << _1 <<   " , " B$M4f7  
] 6UI6E)g  
.while_( -- _1), A0,h 7<i  
cout << var( " \n " ) a<J< Oc!  
) ]nNn"_qh  
); a+RUSz;DL  
2HO2  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ,rV;T";r  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor }9kn;rb$g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >n3ig~0d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p:V1VHT,  
M`n0 q y  
y+p"5s"  
template < typename Cond, typename Actor > D#P]tt.Z   
class do_while w3;{z ,,T  
  { tA]u=-_h  
Cond cd; T+q5~~\d  
Actor act; NxSSRv^rx  
public : *zQhTYY  
template < typename T > h=Q2 ?O8  
  struct result_1 VTU(C&"S  
  { eA*We  
  typedef int result_type; z\"9T?zoo  
} ; k t'[  
 //0Y#"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} n-g#nEc:  
g/(BV7V  
template < typename T > *eGG6$I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zv2]X-  
  { G5%k.IRz  
  do 8"TlWHF`  
    { jn`5{ ]D  
  act(t); #"8'y  
  } z%BX^b$Hj  
  while (cd(t)); E@EP9X >  
  return   0 ; &c}2[=  
} M3Qi]jO98  
} ; I@5$<SN  
YC$>D? FW  
=d+`xN*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0"Euf41  
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。 cc3/XBo  
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。 w/:ibG@  
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。 T(,@]=d,DD  
下面就是产生这个functor的类: J:J/AgJuH  
fda4M  
ii&ckg>]z  
template < typename Actor > 4]FS jVO  
class do_while_actor [+8*}03  
  { el\xMe^SY  
Actor act; ]TJ258P}  
public : Nv|0Z'M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J\>/ J%  
nBLb1T  
template < typename Cond > AQ0zsy  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =J"c'Z>.  
} ; aK_k'4YTm  
}u1h6rd `  
'Fc$?$c\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \%B7M]P  
最后,是那个do_ tt CC] Q  
r&ys?@+G  
VoQhzp6&  
class do_while_invoker {6%-/$LX  
  { scTt53v^  
public : kGL3*x  
template < typename Actor > 'MW O3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |tU wlc>  
  { rxs:)# ?A  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2R ^6L@fw  
} _0ZU I^#  
} do_; k)[c!\a[i  
R<vbhB/lU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Bz|/TV?X(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  3bJ|L3G  
最后来说说怎么处理break和continue I-=Ieq"R9  
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。 _k;HhLj`  
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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