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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H$]FUv8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )X-TJ+d  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, YR$d\,#R  
">S.~'ds  
<(caY37o6)  
xiQ;lE   
  class filler tNCKL. yU  
  { i- r y5x  
public : x<{)xP+|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `d:cq.OO  
} ; BmFs6{>~c  
oOK&+r7  
7 *HBb-  
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: D i #Em[  
wGnFDkCNz  
u/L\e.4  
)UG<KcdI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); MIwkFI8  
!,>9?(  
ca8.8uHY\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pc<A ,?  
`<d{(9:+  
6w^Fee`>]  
gNzamorv[  
二. 战前分析 u\|Ys  
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。 0"$'1g^]7  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 /<oBgFMoJ  
9$P*fx&m  
t~FOaSt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CEp @-R  
  /* --------------------------------------------- */ > v ]-B"Y  
vector < int *> vp( 10 ); O PVc T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XRR`GBI  
/* --------------------------------------------- */ X7& ^"|:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); p*(]8pDC  
/* --------------------------------------------- */ V .VV:`S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5*7 \Yjk?  
  /* --------------------------------------------- */ z[ ml;?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); p*]nCUs}n  
/* --------------------------------------------- */ w.\#!@kZ!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :0B' b  
{F+iL&e)  
:HG5{zP  
rui]_Fn]I  
看了之后,我们可以思考一些问题: >vY5%%}  
1._1, _2是什么? j /=4f�  
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。 .[4Dv t|>6  
2._1 = 1是在做什么? >D/+04w  
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。 B>W!RyH8o  
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。 2s:$4]K D  
`.a~G y  
H:M;H =0  
三. 动工 xu7Q^F#u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Acib<Mi2!-  
5 MD=o7O^  
p-o!K\o-1  
x(/{]$h  
template < typename T > iSxuor ^;  
class assignment VVyms7 VN  
  { p8Wik<'^  
T value;  MUd 9R  
public : _ -/<bO  
assignment( const T & v) : value(v) {} r b@{ir  
template < typename T2 > #q%V|Ajq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ",qJG]_ <  
} ; -Lbi eS%  
B7!dp`rPp  
Z6xM(*vg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 APBe 76'3)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment N61\]BN<  
r*t\\2  
+_LWN8F  
W{v-(pW  
  class holder ;J3 (EB  
  { t!,GI&  
public : !%4&O  
template < typename T > q k+(Ccl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }hv" ku6!  
  { Iz[T.$9  
  return assignment < T > (t); B#U:6Ty  
} #$[}JiuL/  
} ; 0*Is#73rjY  
jVtRn.qh  
"~&d= f0m  
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: {)d{:&*K.  
MKN],l N  
  static holder _1; 9xm'0 '  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d2e4=/ A%  
/ !*+9+h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )2jBhT  
而不用手动写一个函数对象。 9c_h+XN?y  
;K9rE3  
oH|<(8efD  
.;xt{kK  
四. 问题分析 + (|6Wv  
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。 JxM[LvVi  
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。 E}WO?xxv74  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $m-rn'Q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h!L6NS_Q,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n@Ar%%\  
3r (i=ac0  
五. 问题1:一致性 +Ks! 9d*k<  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ,[{)4J$MV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u`2[V4=L  
b0_Ih6  
struct holder $h( B2  
  { C{8d^SCA"  
  // 1k8zAtuj  
  template < typename T > 6X@$xe847[  
T &   operator ()( const T & r) const h#>%\Pvt;  
  { <) ` ?s  
  return (T & )r; G*;6cV19  
} eJ23$VM+9  
} ; `:I<Jp  
(yx9ox@rL  
这样的话assignment也必须相应改动: pjP R3 r  
XeT{y]lkd  
template < typename Left, typename Right > jw"]U jub  
class assignment 3 O)^Hq+9  
  { c)tG1|Og]  
Left l; voHFU#Z$  
Right r; 71# ipZ  
public : Cd"iaiTD0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Zh]FL8[ nc  
template < typename T2 > g}B|ZRz+{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @m=xCg.Z  
} ; e5 ?;{H  
/T_ G9zc  
同时,holder的operator=也需要改动: m%bw$hr  
7:D@6<J?  
template < typename T > >;A7mi/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u#l@:p  
  { 8sG0HI$f+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rI E m  
} 2yyJ19Iul  
^U`Bj*"2  
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。 VHlN;6Qlff  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -W:te7  
n!B*n(;!u  
return l(rhs) = r; H^c8r^#  
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。 i.e1?Zk1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ; =FSpZ@  
d/k70Ybk  
template < typename Tp > dt -=7mz#  
class constant_t J AK+v  
  { bH-QF\>  
  const Tp t; cq=ker zQ  
public :  Nx8~Rn  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~P47:IZf  
template < typename T > i@C1}o-/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Oz[]]`C1  
  {  jx3J$5  
  return t; cBO.96ZHE  
} =wEqI)Td  
} ;  6tPgFa#N  
XPhC*r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )r)3.|wJm  
下面就可以修改holder的operator=了 H 40~i=.  
/2!Wy6 p  
template < typename T > 5VU 5kiCt  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E8Jy!8/X9T  
  { ?J<V-,i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .FarKW  
} l1&NU'WW  
_i=431Z40  
同时也要修改assignment的operator() 7$l!f  
._uXK[c7P  
template < typename T2 > NEpomE(>x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^11y8[[  
现在代码看起来就很一致了。 _dgS@n;6  
5ir[}I^z  
六. 问题2:链式操作 P,|%7'?Y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]>33sb S6  
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。 JfJLJ(}  
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。 I,*zZNv Ri  
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。 atW=xn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct UkE  fuH  
TJHab;7F  
template < typename T > sUc_)  
struct result_1 UC!?.  
  { eCDwY:t`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]5V=kNu i  
} ; dOm@cs  
[IF5Iv\b  
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: Pp*:rA"N  
< )dqv0=  
template < typename T > [O"9OW'2!B  
struct   ref k//l~A9m  
  { gH+s)6  
typedef T & reference; |4J ;s7us  
} ; :6 , `M,  
template < typename T > % Rv ;e  
struct   ref < T &> e;M#MkP7  
  { qSg#:;(O  
typedef T & reference; J <"=c z$  
} ; $Z{ap  
n#2tFuPE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Dsl,(qm5  
0^H"eQO  
template < typename T > ^ZxT0oaL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w)# Lu/  
  { v0D~zV"<y  
  return l(t) = r(t); LFzL{rny!U  
} -W/Lg5eK  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 b9 F:X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 m a!rZ n  
r%craf  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 v%ldg833l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :7WeR0*%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Y#VtZTcT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 eWN[EJI<  
最后的布局是: GOKca%DT=  
                Add ,2|(UTv  
              /   \ Oc Gg'R7  
            Divide   5 mMNT.a  
            /   \ ~t>i+{J KE  
          _1     3 s=Cu-.~L  
似乎一切都解决了?不。 ,ln=kj  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 M$jU-;hRH  
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。 _d[4EY  
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: _Q**4  
q =\3jd  
template < typename Right > }nsxo5WP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const '%W`:K'  
Right & rt) const #nD]G#>e  
  { !08\w@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fEWXC|"  
} j3Sz+kOf,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0SHF 8kek  
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。 z]twh&^1L  
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。 TtWE:xE  
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。  dcd9AW=  
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。 0b)q,]l]  
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? {:63% j  
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: iI]E%H}  
I+!?~]AUuq  
template < class Action > @VzD> ?)  
class picker : public Action e5GJ:2sH  
  { <o aVI?  
public : Vx~N`|yY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} # :)yh]MP  
  // all the operator overloaded pX/42W  
} ; )y .1}R2[  
7m<;"e)  
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。 tO@n3"O  
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: ?V{AP&#M$x  
$`wo8A|)  
template < typename Right > Iq[ d5)M4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Rxf.@E  
  { DNyU]+\L[l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >Oz~j>jL  
} ?BEO(;'  
xoYaL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G@N-+  
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。 a,YU)v^  
ru5T0w";V  
template < typename T >   struct picker_maker OsGKlWM/  
  { ju8DmC5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /SvB w>gQ  
} ; TwT@_~ IM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  {ch+G~oS  
  { skeXsls  
typedef picker < T > result; ~stG2^"[  
} ; p(8[n^~,i  
%u@}lG k  
下面总的结构就有了: K]Rb~+a<  
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。 ;+Mee ^E>!  
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。 :W6R]y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *;0Ods+IcY  
至此链式操作完美实现。 ,QZNH?Cp/  
xV+cX*4h  
q Q/<\6Sl  
七. 问题3 *@-a{T}  
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。 AnD#k ]  
# VAL\Z  
template < typename T1, typename T2 > i uGly~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8ED}!;ZU  
  { ]T<\d-!CZN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q\qI+F2?  
} {*NM~yQ  
upc-Qvk  
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: #FwTV@  
h)o5j-M>4  
template < typename T1, typename T2 > G,,7.%eib=  
struct result_2 a?NoNv)&  
  { iYR`|PJi  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #sJL"GB  
} ; G1?m}{D)  
Mf_urbp]  
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? EjjW%"C,  
这个差事就留给了holder自己。 1(4}rB3  
    :vWixgLg  
0V!@*Z  
template < int Order > 1m\ihU  
class holder; L_(Y[!  
template <> |3K]>Lio  
class holder < 1 > J*zm*~8\  
  { -q")qNt.  
public : 1!"iN~  
template < typename T > _2 Hehw  
  struct result_1 YX,xC-37y  
  { mzH3Q564  
  typedef T & result; &3~_9+  
} ; ;]A:(HSZj  
template < typename T1, typename T2 > U+7!Vpq  
  struct result_2 hI}rW^o^  
  { Q!`  
  typedef T1 & result; )ipTm{  
} ; %&\DCAFk  
template < typename T > X6 SqOb\(a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {u@w^ hZ$  
  { O[|prk,  
  return (T & )r; i^_?C5  
} r(i!".Z  
template < typename T1, typename T2 > `ZELw=kLL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nR#'BBlI  
  { f`Wces=5  
  return (T1 & )r1; +|c1G[Jh  
} eGE[4Z  
} ; b 8~7C4  
'joE-{  
template <> {+  @M!  
class holder < 2 > &|#z" E^-  
  { 34s>hm=0.  
public : d.:.f_|  
template < typename T > a$2 WL g,  
  struct result_1 a&)4Dv0  
  { _a&Mk  
  typedef T & result; <v+M~"%V  
} ; O tD!@GQ6  
template < typename T1, typename T2 > F0 ^kUyF|  
  struct result_2 E As1 =  
  { A>Y!d9]ti  
  typedef T2 & result; 0?/vcsO  
} ; dePI&z:  
template < typename T > snti*e4"V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YH-+s   
  { Y V#|qb  
  return (T & )r; =Xu(Js-  
} eczS(KoL4  
template < typename T1, typename T2 > h$#zuqm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g'nN#O  
  { wfY]J0l  
  return (T2 & )r2; ,`.`}'  
} yr, Oq~e  
} ; w W1>#F  
!dZpV~g0  
M F_VMAq  
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> >。 DfX}^'#m+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "Qfw)!#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]~J.YX9ST  
q+)csgN  
return l(i, j) = r(i, j); +E8}5pDt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d`ESe'j:  
n&;-rj^qq  
  return ( int & )i; ppXt8G3% x  
  return ( int & )j; zbyJ5~  
最后执行i = j; M-+pYv#&P  
可见,参数被正确的选择了。 $kCXp.#k@~  
S)~Riuy$  
B%^ $fJ|  
N%" /mcO  
Mg^.~8\d e  
八. 中期总结 .BqS E   
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &Dw8GU}1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?~fuMy B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hY^-kdQ>M  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {nyVC%@Y  
Wzx Dnd<B  
Q?"-[6[v  
XF=GmkO  
F G5e{  
WeqQw?-  
九. 简化 a eo/4  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 SYZS@o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0"O22<K3a  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: f7Fr%*cO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .f~x*@  
  +-*/&|^等 q9mYhT/Im  
2. 返回引用。 p/GYfa dU  
  =,各种复合赋值等 AroXf#.  
3. 返回固定类型。 xs ^$fn\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ecgGl,{  
4. 原样返回。 n gC|BLT%h  
  operator, 2 - ?  
5. 返回解引用的类型。 *q/oS8vavd  
  operator*(单目) 5Zdxn>  
6. 返回地址。 7<?~A6  
  operator&(单目) tzFgPeo$;  
7. 下表访问返回类型。 B\z4o\am%  
  operator[] SOPQg?'n=V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %`Q<_LTU  
  operator<<和operator>> -A A='s  
j)[ w X  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 R9B!F{! 5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3"OD"  
B U^3Ux$  
template < typename Left > ,'69RL?-Wg  
struct value_return u  teI[Q  
  { (&x#VmDL  
template < typename T > K[( h2&  
  struct result_1 &v#*  
  { #[a+m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8`/nk `;  
} ; (!^(74  
o]vU(j_Ju  
template < typename T1, typename T2 > B[R1XpB7  
  struct result_2 Y"U -Rc  
  { i C nWb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k_c8\::p#  
} ; 2Hp#~cE+.  
} ; c%+9uu3  
fy`e)?46  
ZJxUv {J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (|PxR#{l<  
qq+fUfB2:  
下面我们来剥离functor中的operator() 3B<$6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j+c<0,Kj  
h6dVT9  
return l(t) op r(t) TCd1JF0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N?'V,p 0=  
return op l(t) M8,W|eTM  
return op l(t1, t2) Z ?{;|Z5  
return l(t) op b%fn1Ag9  
return l(t1, t2) op aiKZ$KLC  
return l(t)[r(t)] |W/_S^C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Rj|8l K;,  
4ZK8Y[]Lv  
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: wM;9plYlw0  
单目: return f(l(t), r(t)); ,ij"&XA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 45hjN6   
双目: return f(l(t)); cI O7RD$8  
return f(l(t1, t2)); [7~ !M*o9  
下面就是f的实现,以operator/为例 n~#%>C7  
hK+Iow-  
struct meta_divide P>dMET  
  { hoc$aqP6pp  
template < typename T1, typename T2 > <Cvlz^K[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H-9%/e  
  { I]]3=?Y  
  return t1 / t2; 1>"K<6b+  
} GB(o)I#h  
} ; Ua^'KRSO  
lglC1W-q  
这个工作可以让宏来做: R^.oM1qu|  
=-`}(b2N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *:q3<\y{  
template < typename T1, typename T2 > \ -$E_L :M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X;7gh>Q'4  
以后可以直接用 &cSTem 0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _(}{=:M?  
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;w1y(  
(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。。。) $T\z  
DHO6&8S  
$/aZ/O)F  
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 xq2{0q  
SSKn7`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &i8AB{OU  
class unary_op : public Rettype Y. ]FVq  
  { 4+od N.  
    Left l; 1Z?en  
public : :h tOz.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )QGj\2I  
c|lo%[]R!  
template < typename T > ; /fZh:V2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GNzk Vy:u  
      { $!L'ZO1_r  
      return FuncType::execute(l(t)); ] ZGP  
    } bu[v[U4  
kzG m D i  
    template < typename T1, typename T2 > {$,e@nn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6.},y<E  
      { }&)X4=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); TC80nP   
    } /vi>@a  
} ; m]8rljo  
Ll%CeP  
5Xu2MY=  
同样还可以申明一个binary_op EX%KfWDr  
_ cK"y2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IcMfZ {H1  
class binary_op : public Rettype {)j3Pn  
  { `H6-g=C  
    Left l; 5-M E Oy(  
Right r; b-8{bP]n  
public : Z~o6%_xe  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \WG6\Zg0A  
|*5Kfxq  
template < typename T > ?(el6J}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %|$h<~  
      { P08=?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +1R?R9^Fw  
    } n 0_q-8r  
R _WP r[P  
    template < typename T1, typename T2 > C fKvC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *Ppb;   
      { eXY*l>B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9k mkF,  
    } >M{=qs  
} ; Bb2;zOGdA  
XBE+O7  
yrOWC  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ?!=yp#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :DTKZ9>2D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 095:"GvO  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ;LRY h?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S"ZH5O(  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 >J+'hm@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C?jk#T  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) >58N P1[k  
下面是修改过的unary_op j+He8w-4  
p R=FH#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z^z_!@7v   
class unary_op 0|kkwZVPn  
  { E|OB9BOS  
Left l; 6? I,sZW  
  yOwo(+ 2  
public : Umx~!YL!  
hh/C{ l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kH'LG!O  
I8;xuutc  
template < typename T > pvdM3+6  
  struct result_1 We&~]-b AW  
  { U~8;y'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2Wwzcvs@  
} ; @v^;,cu'8  
JDcc`&`M  
template < typename T1, typename T2 > e 4-  
  struct result_2 #9-qF9M  
  { u~WBu|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; npC:SrI%  
} ; "mlVs/nsyG  
E9e|+$  
template < typename T1, typename T2 > iV#sMJN9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %M8 m 8 )  
  { 7kX;|NA1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); UnSi=uj  
} _m.u@+g  
w<=?%+n  
template < typename T > -]$q8 Q(hM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "Sm'TZx  
  { xN lxi  
  return OpClass::execute(lt(t)); {nvF>  
} ctI=|K  
oYOR%'0*m+  
} ; T1,Nb>gBq^  
m)"gj**|y  
Jbv66)0M  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug cAFYEx/(  
好啦,现在才真正完美了。 j#:IG/)GL  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7A6Qrfw  
(QS4<J"  
template < typename Right > 8t)5b.PS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const []^fb,5a  
  { <'WS -P%U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t&5N{C:  
} O5X@'.#rU  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 in}d(%3h  
ViZ Tl~  
xF4S  
VcI'+IoR?  
[;6,lI}  
十. bind i7rO 5<  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 p;#@#>h  
先来分析一下一段例子 \ @XvEx%  
`Vph=`0  
CMu/n]?c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} g$X4ZRSel  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b&wyp@k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 KZeaM  
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。 ^w|D^F=o  
我们来写个简单的。 SZ$~zT;c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: K=Q<G:+&V  
对于函数对象类的版本: Bs?B\k=  
eKpWFP 0  
template < typename Func > i&K-|[3{g  
struct functor_trait %=w@c  
  { o2'^MxKb T  
typedef typename Func::result_type result_type; {"rYlN7,  
} ; {&u`d.Lk2p  
对于无参数函数的版本: 2!@ER i  
hYvWD.c}  
template < typename Ret > ]lQLA IQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A^L8"  
  { Y8i'=Po%,  
typedef Ret result_type; 9Rf})$o+  
} ; #_(t46  
对于单参数函数的版本: @%"+;D  
3lh^maQ]  
template < typename Ret, typename V1 > L0^rw|Z%'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Nw3K@ Ge  
  { [hhPkJf|f  
typedef Ret result_type; ve3-GWT{C  
} ; tBB\^xq:  
对于双参数函数的版本: `8x.Mv  
-F->l5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > cc0e(\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v35!? 5{  
  { gdj,e ^  
typedef Ret result_type;  b79z<D  
} ; g$?kL  
等等。。。 wC&+nS1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w?JRY  
xZE%Gf_U  
template < typename Func > aG*Mj;J  
struct func_return +uqP:z  
  { F/ si =%  
template < typename T > 5w9oMM {  
  struct result_1 PI-o)U$Ehv  
  { 6}/m~m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w]ihGh  
} ; BN]{o(EB  
7 'B9z/  
template < typename T1, typename T2 > W)LtnD2 w  
  struct result_2 (R{|*:KP  
  { *K#Ci1Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "e;wN3/bF  
} ; ! <O,xI'  
} ; _~}n(?>  
}f;cA  
&sA@!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y^(NzN  
Kk9eJ\  
template < typename Func, typename aPicker > <jz\U7TBf  
class binder_1 be+]kp  
  { yN/Uyhq  
Func fn;  b^dBX  
aPicker pk; K0 6 E:  
public : UmNh0nS  
z~0f[As.  
template < typename T > <c!I\y  
  struct result_1 u^X,ASkQ  
  { a? <Ar#)j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e b*w$|y6"  
} ; n38l!m(.  
6Gj69Lr  
template < typename T1, typename T2 > 0s2@z5bfX  
  struct result_2 R=m9[TgBm  
  { &60#y4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .>^iU}  
} ; cERmCe|/CG  
tj< 0q<is  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p+.{"%  
6>e YG <y{  
template < typename T > ] RLEyDB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q<UKR|6  
  { 69C>oX  
  return fn(pk(t)); -Izc-W  
} Xhk_h2F[  
template < typename T1, typename T2 > !fT3mI6u\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _usi~m  
  { <&87aDYz  
  return fn(pk(t1, t2)); r$/.x6g//  
} R1j)0b6cQ%  
} ; R2B0?fu  
=>u9k:('9  
];7/DM#Np  
一目了然不是么? wPRs.(]_  
最后实现bind Zt{\<5j  
)an,-EIX%  
!<AY0fpY  
template < typename Func, typename aPicker > ?cmv;KV   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ATq-&1hs  
  { K4|{[YpPB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I/Q5Y-atg  
} ]>"q>XgnI  
/sa\Ze;E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0Ik}\lcn  
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。 nd xijqw  
wJb"X=i*  
十一. phoenix {z0PB] U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P;~P:qKd  
Ag@R60#  
for_each(v.begin(), v.end(), d\ {a&\v  
( *s}j:fJ  
do_ r<XlIi  
[ I]B[H6  
  cout << _1 <<   " , " i#1~<U  
] cd?arIV5  
.while_( -- _1), Z`97=:W  
cout << var( " \n " ) |@lVFEl]  
) $"`9QD~  
); Mz:t[rfs  
r\f|r$i  
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: }RPeAcbU_  
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 _3{,nhkf:!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -mPrmapb3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7iM;X2=7}  
%m0x]  
69tT'U3vb$  
template < typename Cond, typename Actor > ,Z 1W3;O  
class do_while /c9%|<O%  
  { 1WbawiG}  
Cond cd; AXOR<Ns`  
Actor act; @[] A&)B  
public : cc|"^-j-7  
template < typename T > G ?&T0  
  struct result_1 e)x;3r"j  
  { jpW(w($XL  
  typedef int result_type; t 9Dr%#  
} ; 76M`{m  
i[M]d`<36  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} eOI#T'5  
 cojbuo  
template < typename T > 8OW504AD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h1uD>heGl  
  { c$w}h[  
  do q7'[II;  
    { 0Fi&7%  
  act(t); D_MNF =7  
  } qf qp}g\  
  while (cd(t)); &ivPY  
  return   0 ; }bxx]rDl  
} `+go| 5N2  
} ; Q8sCI An{  
%=O$@.%Zc  
T1}9^3T?{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `'^&* 7,  
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。 /|. |y S9  
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。 _Mis-K:]{?  
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。 Bhnwb0b<  
下面就是产生这个functor的类: $3C$])k  
UIl^s8/  
F< #!83*%  
template < typename Actor > mp x/~`c  
class do_while_actor VSI.c`=,  
  { yt-F2Z&  
Actor act; <(%cb.^c=N  
public : ErDt~FH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )5M9Ro7  
/`Wd+  
template < typename Cond > Hx]{'?   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G$buZspL'd  
} ; T'TxC)  
s`$px2Gw  
vs )1Rm  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @Fl&@ $  
最后,是那个do_ cKj6tT"=O  
[Bz'c1  
H@8g 9;+  
class do_while_invoker UkY `&&ic  
  { &xwAE*}  
public : =k(~PB^>  
template < typename Actor > ;7]Q'N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u/h!i@_w[  
  { jKcnZu  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2Rp'ju~O)/  
} K)!?np{km  
} do_; #^bkM)pc  
Kb#}f/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3GSoHsNk  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ye8&cZ*.  
最后来说说怎么处理break和continue sDH|k@K  
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。 ')ErXLP_  
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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