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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "^w]_^GD$d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 PZE0}>z  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, /2UH=Q!x4E  
:*ing  
0y 7"SiFY  
-BRc8 /  
  class filler xIxn"^'  
  { sm0xLZ  
public : 5b!vgm#])  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -~v|Rt  
} ; uJFdbBDSh  
fBRo_CU8!  
yRSTk2N@  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: biSz?DJ>  
D2](da:]8)  
N}pw74=1  
g#F?!i-[F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2"Ecd  
@6{~05.p  
b%<9Sn   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 DB-l$rj  
ue4Vcf  
0J?~N`#O|  
Y' %^NP}o  
二. 战前分析 G?E oPh^m  
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。 (yF:6$:#  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 :uWw8`  
_AQb6Nb  
\ ^ZlG.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P%{^i]  
  /* --------------------------------------------- */ 4a'N>eDR  
vector < int *> vp( 10 ); r<K(jG[:{f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V,q](bg  
/* --------------------------------------------- */ Pa{%\dsv  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Sx?ua<`:d  
/* --------------------------------------------- */ JHz [7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pQshUm"_  
  /* --------------------------------------------- */ <\NY<QIwFw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B$b +Ymu  
/* --------------------------------------------- */ in~D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'NX```U0  
.q9 $\wM/  
[x9KVd ^d  
1+9W+$=h2  
看了之后,我们可以思考一些问题: wQe_vY  
1._1, _2是什么? JsDpy{q  
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。 W#KpPDgZE  
2._1 = 1是在做什么? &?q/1vLa  
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。 *MJX?  
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。  _59huC.  
kPVO?uO  
LL2=&VK  
三. 动工 lrv3fPIW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -amBB7g  
Zrvz;p@~  
!q9+9 *6  
Zn ''_fjh  
template < typename T > 5[A@ gw0u  
class assignment .v$D13L(o  
  { N'g>MBdI  
T value; 'R c,Mq'  
public : lEhk'/~  
assignment( const T & v) : value(v) {} `}mcEl  
template < typename T2 > K Pt5=a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NMa} <  
} ; Qj.l:9%  
>rJnayLF  
c6X}2a'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %jJ>x3$F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /J:bWr  
;9#Z@]p  
FE2f'e  
`"&d a#N]  
  class holder W!?7D0q  
  { iy14mh\ ~  
public : ;K!]4tfJ  
template < typename T > (&+kl q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .)<(Oj|4  
  { p' +  
  return assignment < T > (t); Gcig*5   
} LAd\Tvms  
} ; X!m9lV<  
jC7&s$>Q"g  
3WUTI(  
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: BI $   
mw='dFt  
  static holder _1; IuNiEtKx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }jVSlCF@t  
t=-SH^$SR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OU/MiyP2  
而不用手动写一个函数对象。 op6CA"w  
.R9IL-3fO  
A@sZ14+f  
#1c_evH  
四. 问题分析 wyQzM6:,yX  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 *7h!w!LN~  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^d~1E Er  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 j& <i&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jSwf*u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 R0L&*Bjm  
]Yvga!S"C  
五. 问题1:一致性 qt;y2gf=  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "Q?k'^@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^",ACWF4Sk  
:@!ic<p  
struct holder UGuxV+Nwf  
  { -tyK~aasQ  
  // GF5^\Rf  
  template < typename T > |"9 #bU  
T &   operator ()( const T & r) const Xa[?^P  
  { bf!M#QOk?  
  return (T & )r; tc!wLnhG  
} "B8"_D&  
} ; V`7FKL@"  
%o:2^5\W  
这样的话assignment也必须相应改动: Pw;!uag  
e&qh9mlE  
template < typename Left, typename Right > H03jDM8Q  
class assignment yNqe8C,>e  
  { 'qF#<1&  
Left l; pTyi!:g3W  
Right r; n Ml%'[u  
public : ulER1\W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &2=dNREJ}1  
template < typename T2 > O=dJi9;`#_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } GR"Eas.$  
} ; V]vc(rH  
S.d^T](  
同时,holder的operator=也需要改动: ^=^z1M 2P  
Myq5b`z  
template < typename T > MiRdX#+Y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wu4NLgkE  
  { v^_mFp-}\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Iy.rqc/86  
} h'$ 9C  
Q lHd,w  
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。 EgDQ+( -  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m/@<c'i  
ocyb5j  
return l(rhs) = r; + \{&2a?  
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。 if]Noe  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <6G1 1-K  
hAjM1UQ,Y  
template < typename Tp > QZ?=M@|f  
class constant_t 5 XA=G  
  { ?^EXTU85`"  
  const Tp t; W7\&~IWub  
public : Cua%1]"4w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %c1#lEC2xN  
template < typename T > d|*"IFe  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \6 93kQ  
  { u^j {U}  
  return t; 9P<[7u  
} 7rC uu*M  
} ; snt(IJQ  
q,3;m[cA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 QERU5|.wc  
下面就可以修改holder的operator=了 //&j<vu s  
!gmH$1w  
template < typename T > :~ A%#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const u?[ q=0.J7  
  { !8@*F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3s>'hn  
} ^o !O)D-q  
6ITLGA  
同时也要修改assignment的operator() ,JEbd1Uf  
/S\cU`ZVe  
template < typename T2 > TbehR:B5g  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } lI/0:|l  
现在代码看起来就很一致了。 bhs(Qzx  
O3.C:?;x  
六. 问题2:链式操作 $^tv45  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 e\b`n}nC  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ZCg`z  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ;_:Ool,  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !4rPv\   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Oc&),ru2l  
CWO=0_>2  
template < typename T >  j4R 4H;  
struct result_1 =_[Z W  
  { w18RA#Zo/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; c[ht`!P  
} ; <fdPLw;@e4  
7rHS^8'H&  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ofW+_DKB?l  
kHJ96G  
template < typename T > @S 6u9v  
struct   ref m/`IGT5J  
  { LihjGkj\g  
typedef T & reference; t?^9HP1b_  
} ; 9B +wYJp  
template < typename T > _B,_4}  
struct   ref < T &> d/7lefF  
  { IwpbfZ  
typedef T & reference; +@VYs*&&  
} ; Z v0C@r  
<3hA!$o~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^t[HoFRa  
k*-NsNPw$  
template < typename T > 7?)/>lx\>$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NfE.N&vI_c  
  { yoqa@V  
  return l(t) = r(t); Ak~4|w-  
} fn9#>~vrD  
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。 S)%_weLW7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =z:U~D  
J -Qh/d%]  
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 oj}"H>tTp  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *rqm8z50a  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?kt=z4h9(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |ZU#IQVQfn  
最后的布局是: #/j={*-  
                Add ^ua12f  
              /   \ ykq'g|  
            Divide   5 z^s ST  
            /   \ !v !N>f4S$  
          _1     3 b2h":G|s  
似乎一切都解决了?不。 H?}wl%  
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。 Q2C)tVK+  
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。 h'^FrWaU/  
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: @~jxG%y86  
b?kPN:U#N/  
template < typename Right > *kaJ*Ti-/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gw Qvao  
Right & rt) const \Tq "mw9P  
  { = cfm=+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;.Zh,cU  
} DY><qk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6tOi^+qN  
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。 X9'xn 0n;  
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。 \; bW h  
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。 xQz#i-v  
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。 }(=ml7)v  
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? ;]h.m)~|  
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: Ea`OT+#h(*  
?~qC,N[  
template < class Action >  b~!om  
class picker : public Action {v+a!#{c7  
  { |h1^G v  
public : II#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~yN(-I1P  
  // all the operator overloaded /v&`!nKu  
} ; q<}PM  
H!JWc'(<$  
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。 0=m&^Jpp  
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: k E_ky)  
eH=c|m]!P  
template < typename Right >  3Vu8F"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $f(agG]  
  { wU0K3qZL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "4[<]pq  
} Ao!=um5D J  
~\bHfiIDy  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > kt<@H11  
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。 j@g!R!7)  
H8"tbU  
template < typename T >   struct picker_maker iJ*%dio  
  { -t b;igv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O<iI  
} ; g!5#,kJM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3It8&x:  
  { >;.*  
typedef picker < T > result; -~0'a  
} ; /^ QFqM;  
Ris-tdg  
下面总的结构就有了: PE7t_iSV  
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。 @_uFX!;  
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。 "{6KZ!+0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "D!Dr1  
至此链式操作完美实现。 DUPmq!A  
`0[fLEm  
R_~F6O^EO  
七. 问题3 p|;o5j{  
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。 wISzT^RS  
X{|k<^:  
template < typename T1, typename T2 > 6z`8cI+LRw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vy:6_  
  { X~#@rg!"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @hBx, `H^  
} OT"lP(,  
(F_7%!g1d  
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: }K+\8em  
p\)h",RkA  
template < typename T1, typename T2 > 5Wj5IS/  
struct result_2 7~ILRj5Nq  
  { 5M]6'X6I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8*"rZh}'  
} ; s>V*=#L  
6l=M;B7:i  
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? 1gL8$.B?  
这个差事就留给了holder自己。 vatx+)  
    )/i4YLO  
X^9t  
template < int Order > 8F.(]@NY  
class holder; H?ieNXP7{  
template <> ~ 6TfW~V  
class holder < 1 > xDNw /'  
  { 6pS Rum  
public : 78\\8*  
template < typename T > #NSaY+V  
  struct result_1 mfUKHX5  
  { %Ud.SJ 3  
  typedef T & result; jWz|K  
} ; Ab/v_ mA;  
template < typename T1, typename T2 > C}|O#"t^\  
  struct result_2 I(F1S,7  
  { ]eORw $f  
  typedef T1 & result; s 0 =@ &/  
} ; Ynv 9v\n|  
template < typename T > ,[+ZjAyG}#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9? v)  
  { ^D0/H N   
  return (T & )r; /o~ @VF:  
} Di]Iy  
template < typename T1, typename T2 > >f3k3XWRT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -{.h\  
  { REeD?u j  
  return (T1 & )r1; ^?JEyY  
} q|m#IVc  
} ; 0R.Gjz*Q  
z2$F Yn Q  
template <> zkw0jX~  
class holder < 2 > tVK?VNW  
  { !hpTyO+%  
public : *T1L )Cp  
template < typename T > 9$}+-Z  
  struct result_1 axt6u)4%7:  
  { c1=;W$T(s  
  typedef T & result; a .B\=3xn  
} ; PLl x~A  
template < typename T1, typename T2 > #nt<j2}m  
  struct result_2 -uS7~Ww.a  
  { e{d_p%(  
  typedef T2 & result; 'bd=,QW  
} ; 7~QwlU3n<F  
template < typename T > hwG||;&/H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6+5(.z-[  
  { .T[!!z#^  
  return (T & )r; u&Ie%@:h9R  
} Vz+=ZK r5  
template < typename T1, typename T2 > = D;UMSf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]*t*/j;N  
  { .XZ 71E  
  return (T2 & )r2; 9e|{z9z[l  
} 7zi^{]  
} ; s7X~OF(#  
K[Ws/yc^a  
oc,U4+T  
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> >。 (W{rv6cq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j8F~j?%!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &St~!y6M?  
ueS[sN!  
return l(i, j) = r(i, j); U{.+*e18  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 'R-JQ E-]  
#m[w=Pu}  
  return ( int & )i; ?Ix'2v  
  return ( int & )j; (>kBmK1Aj  
最后执行i = j; '3Y0D1`v  
可见,参数被正确的选择了。 \^^hG5f  
4%Z\G@0<'  
C=pPI  
^.B `Z{Jb  
()rx>?x5  
八. 中期总结 r A&#>R`  
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: n[S41809<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^y;OHo  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z;Gbqr?{{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N:sECGS,  
 G$cq   
(D +{0 /  
E2ayK> ,  
KX=:)%+  
A,A-5l<h]?  
九. 简化 e`gGzyM  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /ltP@*bo  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }rb ]d'|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 4YB7og%P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Cvu8X&y  
  +-*/&|^等 U3dR[*  
2. 返回引用。 ^FyvaO  
  =,各种复合赋值等 R*c0NJF  
3. 返回固定类型。 [b\lcQ8O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hr 6LB&d_  
4. 原样返回。 bx%hizb  
  operator, vVvt ]h  
5. 返回解引用的类型。 |] f"j':  
  operator*(单目) JJZXSBAOU  
6. 返回地址。 9  lazo  
  operator&(单目) V.G9J!?<P  
7. 下表访问返回类型。 eG2qOq$[  
  operator[] 5IB:4zx^h  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 , T%pGku  
  operator<<和operator>> `Mh<S+/  
He$mu=$q{  
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。 hU)f(L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l$bmO{8uG  
NiQc2\4%  
template < typename Left > ezNE9g  
struct value_return xF:poi  
  { zI*/u)48  
template < typename T >  PtVNG  
  struct result_1 t+TbCe  
  { &#EVE xL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @8 yE(  
} ; =Q8^@i4[&D  
5/eS1NJ@  
template < typename T1, typename T2 > ?p/kuv{\o#  
  struct result_2 }'M1(W  
  { [HZCnO|N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :Pp;{=J  
} ; j~0ZE -e  
} ; N<i Vs  
VRN9yn2  
/dP8F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (nZ=9+j]d  
h ?qYy$  
下面我们来剥离functor中的operator() .f!eRV.&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: RU ,N_GV   
0 ?*I_[Y  
return l(t) op r(t) m^s2kB4A[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -gX2{dW  
return op l(t) keq[ 6Lv  
return op l(t1, t2)  f"=4,  
return l(t) op =)UiI3xHk  
return l(t1, t2) op XU })3]/  
return l(t)[r(t)] TH}ycue  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YKS'#F2  
$Q7E#  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: E*b[.vUp  
单目: return f(l(t), r(t)); aw@Aoq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'krMVC-  
双目: return f(l(t)); an5kR_=  
return f(l(t1, t2)); TD=/C|  
下面就是f的实现,以operator/为例 aFm]?75  
d4eCBqx  
struct meta_divide rL+n$p X-  
  { 7 V1k$S(  
template < typename T1, typename T2 > gm8Tm$fY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  $.]t1e7s  
  { ,,j=RG_  
  return t1 / t2; D/6@bcCSY  
} s^X/ Om  
} ;  DlkKQ  
.aH?H]^  
这个工作可以让宏来做:  O,,n  
*B~:L"N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v{*X@)$  
template < typename T1, typename T2 > \ g~sNY|%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ImY*cW=M  
以后可以直接用 TF3q?0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }8]uZ)[p=  
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 5J#g JFA  
(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。。。) nv[Sb%/  
,* vnt6C*  
(cew:z H  
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 Q7aDl8Lxn  
%v)'`|i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ip|^?uyrk  
class unary_op : public Rettype vo<#sa^,j  
  { 8BH)jna`Qo  
    Left l; Leick 6  
public : Wn#JY p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} v})Ti190  
a7d-  
template < typename T > Gqc6).tn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &!~n=]*sz  
      { m@2xC,@  
      return FuncType::execute(l(t)); Bw7:ry  
    } %((3'le  
K}(n;6\  
    template < typename T1, typename T2 > F"P:9`/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '\YhRU  
      { $i] M6<Vxn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G[-jZ  
    } f?^xh  
} ; VCtiZ4  
tf79Gb>  
fw};.M  
同样还可以申明一个binary_op Donf9]&U  
SF=|++b1f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y6DiISl  
class binary_op : public Rettype 9)hC,)5  
  { * rANf&y  
    Left l; LVtQ^ 5>8  
Right r; 3VB V_/i;  
public : H#` ?toS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} htSk2N/  
=YsTF T  
template < typename T > '^Np<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .7rsbZzs  
      { GV[BpH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); li XD2N  
    } *,*5sV  
Y }d>%i+  
    template < typename T1, typename T2 > ,$[lOFs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >2a#|_-T  
      { phSP+/w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _)" 5 gv  
    } U}Fk%Jj  
} ; uCr  
ZSb+92g{L$  
!_#js  
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 ;9sVWJJCw  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 TrA Uu`?#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qz2d'OhmtH  
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。 7U0):11X#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! u)MA#p {  
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。。。 .lS6KBf@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0zNS;wvv&  
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) 4Lb<#e13R?  
下面是修改过的unary_op U]3JCZ{]0E  
Bv*h ?`Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  \hc9Rk  
class unary_op NtL?cWct  
  { ^i 7a2< z  
Left l; `Yve  
  4D$E  
public : Q+N @j]'  
Y" |U$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w$HC!  
w]XBq~KO  
template < typename T > k/Q]K e  
  struct result_1 kS!*kk*a  
  { % m$Mn x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PrxXL/6  
} ; 0CYI,V  
$OuA<-  
template < typename T1, typename T2 > $a1.c;NE'  
  struct result_2 4B(qVf&M  
  { BpE[9N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?2c:|FD  
} ; $5O&[/L  
A;PV,2|X  
template < typename T1, typename T2 > 2US8<sq+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K~G^jAk+  
  { A":x<9   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `R;XN-  
} ;[ojwcK[ZF  
d1TG[i<J_  
template < typename T > (Zkt2[E`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yr@@ty  
  { .kV/ 0!q?  
  return OpClass::execute(lt(t)); Rk^&ras_  
} 5#tvc4+)  
C5FtJquGN)  
} ; c-{]H8$v  
ymu#u   
p};<l@  
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 :PJjy6,1  
好啦,现在才真正完美了。 S5M t?v|K  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7IR n  
 VPzdT*g]  
template < typename Right > ZgtOy|?|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const PeZ=ONY5  
  { >EG;2]M&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b9Nw98`  
} w}?\Q,  
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。 lC{m;V2  
Wit1WI;18  
*{Vyt5  
A,@"(3  
/);6 j,x  
十. bind x8t1g,QA  
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。 ,;;~dfHm  
先来分析一下一段例子 &kGSxYDk%  
(;0]V+-  
-)/>qFj )  
int foo( int x, int y) { return x - y;} iZF{9@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w@R-@ G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >"b"K{t  
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。 O4{&B@!  
我们来写个简单的。 O1PdM52  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "wc $'7M  
对于函数对象类的版本: ~j_H2+!  
dx#N)?  
template < typename Func > $U1'n@/J  
struct functor_trait ^;e`ZtcI  
  { /on p<u  
typedef typename Func::result_type result_type; Fwtwf{9I  
} ; ~Km8 -b(&  
对于无参数函数的版本: $vd._j&  
a&JAF?k  
template < typename Ret > 0nX5 $Kn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wP'`!O[W  
  { `*B8IT)  
typedef Ret result_type; BehV :M  
} ; lB3X1e9  
对于单参数函数的版本: D  UeT  
o3yZCz  
template < typename Ret, typename V1 > Wl{Vz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uPpP")  
  { 6+>rf{5P7  
typedef Ret result_type; .(krB% N  
} ; <qu\q \  
对于双参数函数的版本: UqH7ec  
LcXrD+ 1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $%<gp@Gz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H!N,PI?rn  
  { 3!I8J:GZ:  
typedef Ret result_type; "D+QT+sD  
} ; +KZc"0?  
等等。。。 X~0P+E#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {u7E)Fdl  
p[RD[&#b  
template < typename Func > B{Rig5Sc  
struct func_return iJcl0)|  
  { rW6LMkt72  
template < typename T > QH;aJ(>$  
  struct result_1 jWQB~XQY  
  { cIH`,bR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a&&EjI  
} ; *i|hcDk  
4o_1F).\D  
template < typename T1, typename T2 > ~96"^%D  
  struct result_2 ezL*YM8?@  
  { 5<61NnZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _=rXaTp  
} ; d 1z   
} ; Ofn:<d  
L^22,B 0  
p47~vgJN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 fK[9<"PC0  
IBR;q[Dj}  
template < typename Func, typename aPicker > k,H4<")H  
class binder_1 wvfCj6}S &  
  { N24+P5  
Func fn; ]HRE-g  
aPicker pk; 0GB6.Ggft  
public : $*tuv ?  
%j'lWwi  
template < typename T > bF3j*bpO"  
  struct result_1 uzsR*x%s-  
  { s;A]GJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q.*qZ\;K  
} ; \]^|IViIQ  
,y^By_1wS  
template < typename T1, typename T2 > ,5q^/h  
  struct result_2 t ;[Me0  
  { t.m $|M>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ivt\| >  
} ; T_r[#j  
>$}nKPC,Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z:'2pu U+?  
 d(k`Yk8  
template < typename T > ,L`qV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r/PsFv{8  
  { NKd):>d%  
  return fn(pk(t)); v5&WW?IBQ  
} /wmJMX  
template < typename T1, typename T2 > GG7N!eZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4*'NpqC(_  
  { H~ (I  
  return fn(pk(t1, t2)); " <=^Sm  
} A:N!H_x  
} ; fY>\VY$>  
!\p-|51  
Um%E/0j  
一目了然不是么? A1i-QG/6  
最后实现bind DRw%~  
l.C {Ar  
O'(qeN<^w  
template < typename Func, typename aPicker > f3nib8B'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) i2y?CI  
  { w+}KX ><r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B^eea[  
} 5"{wnnY%K}  
t#kmtJC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 18a6i^7  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -O2Qz zE&  
yp8 .\.  
十一. phoenix cLamqZf3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MECR0S9  
7 0KZXgBy_  
for_each(v.begin(), v.end(), rsrv1A=t?  
( .3$iOMCH  
do_ N#|c2n+  
[ /bg8oB4  
  cout << _1 <<   " , " @w@rW }i0  
] wjpkh~ qo  
.while_( -- _1), 7GKeqv  
cout << var( " \n " ) IWTD>c).  
) DT_012 z  
); x!S8'  
10*U2FY)]  
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: Rnj2Q!C2  
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 6Bs_" P[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 GMksr%0Pj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: S# SA:>8s  
N+h|Ffnp  
x%LWcT/  
template < typename Cond, typename Actor > .nT"f>S&'  
class do_while a]75z)X R  
  { wtMS<$  
Cond cd; !! #\P7P  
Actor act; 8iq~ha$]|  
public : jt?R a1Z  
template < typename T > z^ ~fVl  
  struct result_1 v)BUt,A  
  { %o.+B~r  
  typedef int result_type; %N>@( .  
} ; _M{m6k(h  
R(ay&f%E  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2N`Vx3  
aNfgSo05@n  
template < typename T > (n#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eD G=-a4  
  { |)1"*`z  
  do y=-d*E  
    { ^k~{6S,  
  act(t); >pz/wTOi  
  } -K+grsb g  
  while (cd(t)); J>x)J}:;  
  return   0 ; :N(L7&<  
} 61CNEzQ  
} ; HnZr RHT 0  
{{:MJ\_"h_  
("wPkm^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CEt_wKz f  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 |(Io(e  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 \U p<m>3\  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 I5PaY.i  
下面就是产生这个functor的类:  5Gg`+o  
-H{c@hl  
LKztGfy  
template < typename Actor > .b5B7 x}  
class do_while_actor d7P| x  
  { l{vi{9n)  
Actor act; XgU]Ktl  
public : V<P@hAAr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} SbrBlP: G  
ZJ  u\  
template < typename Cond > 7S),:Uy[\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; znX2W0V  
} ; L<5go\!bV  
CQ6Z[hLWF  
Bglh}_X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?5"~V^L3  
最后,是那个do_ F6YMcdU  
sm/l'e  
;%hlh)k$  
class do_while_invoker :E]A51  
  { m3K8hL/  
public : n+j'FfSz  
template < typename Actor > 7J7uHl`yq`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `fc2vaSH =  
  { O>)8< yi$  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8BC}D+q  
} V1;n5YL  
} do_; .u)Po;e`  
M*{ EK  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FG1$_zN |  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _K8ob8)m  
最后来说说怎么处理break和continue #Z(8 vA^@  
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。 #2{ };)  
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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