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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z4iZE*ZS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 'D<84|w:1  
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, pG0Ca](  
;JAb8dyS2  
})^%>yLfc|  
|6y(7Ha  
  class filler :rhh=nHgn  
  { g_2EH  
public : H<wrusRg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %.`<ud  
} ; sUTh}.[5  
_7qGo7bpN  
DP<[Uz&  
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: h:l4:{A64  
TOvpv@?-  
DC6xet{  
>p,FAz>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); W\l"_^d*  
f )K(la^'  
OZed+t=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [Adkj  
QH.zsqf(  
T3#KuiwU9  
"{Jq6):mp  
二. 战前分析  ZXL  
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。 pR*)\@ma  
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 "? t@Y  
<oP"kh<D4  
"2a&G3}t"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AKkr )VgY  
  /* --------------------------------------------- */ |ZBHXv  
vector < int *> vp( 10 ); PShluhY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _8eN^oc%  
/* --------------------------------------------- */ ZclZD{%8J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6y d/3k  
/* --------------------------------------------- */ 0b~{l;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); NP?hoqeKs  
  /* --------------------------------------------- */ @/yJTMcf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i!+Wv-  
/* --------------------------------------------- */ }8,[B50  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |E =8  
LA%t'n h  
 01;  
iD-,C`  
看了之后,我们可以思考一些问题: u iEAi  
1._1, _2是什么? oGa8#>  
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 +~,Mv\  
2._1 = 1是在做什么? x8q3 Njr  
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。 |r%lJmBB  
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。 xHo iu$i6  
C. rLog#  
VvJ]*D+e  
三. 动工 *4oj' }  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: tH\ aHU[  
;4] sP^+  
k~+(X|!5w  
}'.k  
template < typename T > pcl '!8&7  
class assignment nm.~~h+8M  
  { 3duWk sERC  
T value; X5`#da  
public : cm!|A)~  
assignment( const T & v) : value(v) {} <!qv$3/7  
template < typename T2 > 4_'($FC1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2&Hn%q)  
} ; +o7Np| Ou  
7UzbS,$x  
X 'W8 mqk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 eO?.8OM-a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5C&]YT3 )  
A0>u9Bn"Qw  
eYD|`)-f<^  
`3KXWN`.s  
  class holder _T)G?iv:&  
  { 2A^>>Q/,u  
public : \vR&-+8dk  
template < typename T > '.8E_Jd0E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !f^'-  
  { AO "pm  
  return assignment < T > (t); gPrIu+|F  
} f3u^:6U~  
} ; |&hu3-(  
*'q6#\#.  
PIxd'B*MF  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: A,4|UA?-  
{vL4:K  
  static holder _1; Ka$YKY,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sMhUVc4  
b9(_bsc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q=H dGv  
而不用手动写一个函数对象。 9N kr=/I"P  
^Cm9[1p  
2kS]:4)T  
5u=(zg  
四. 问题分析 :UrS@W^B  
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。 j(*ZPo>oD  
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。 Gj%cU@2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2V*<HlqOif  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RIDzNdM>U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }hPFd  
$B3<"  
五. 问题1:一致性 |9X$@R  
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?| I2R" Y<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n M?mdb  
yK #9)W-  
struct holder jhN]1t /\X  
  { :@H&v%h(u  
  // ",hPy[k  
  template < typename T > \k69 S/O  
T &   operator ()( const T & r) const +UGWTO\#ha  
  { +U:U/c5Z^  
  return (T & )r; !N@d51T=N  
} 0 kM4\E n  
} ; +oT/v3,  
`qnNEJL,  
这样的话assignment也必须相应改动: S1B^FLe7X  
x=%p~$C  
template < typename Left, typename Right > e/p2| 4;  
class assignment 0F495'*A  
  { +mgmC_Q(0  
Left l; BcfW94  
Right r; VW[!%<  
public : 2qF ?%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R2 I 7d'|v  
template < typename T2 > <Xsy{7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {H5a.+-(bE  
} ; ~_ 8X%ut y  
])sIQ{P  
同时,holder的operator=也需要改动: #9a\Ab  
7t@r}rC,K  
template < typename T > v|&Nh?r  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hPP,D\#  
  { []vt\I ;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *&d>Vk."]  
} /ehmy(zL  
^J TrytIB  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 [K\Vc9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B3j   
(rHS2SA\5  
return l(rhs) = r; Bv)^GU&   
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 )5479Eb_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zv^km5by  
>+ P5Zm(_  
template < typename Tp > jOYa}jm?  
class constant_t ^Pq4 n%x  
  { @]rl2Qqe  
  const Tp t; nF Mc'm  
public : d=q&% gqN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} h "MiD  
template < typename T > v|WTm#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [T(XwA)  
  { 7H+IW4Ma  
  return t; ?51Y&gOEZ  
} !6R;fD#^s  
} ; "zn<\z$l  
* 7<{Xbsj^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0I`)<o-  
下面就可以修改holder的operator=了 /oWn0  
eYN =?  
template < typename T > /*zngp @  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )nK-39,G  
  { I:ag}L8`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r}-si^fo;  
} e#+u8LrN  
'\ MYC8"  
同时也要修改assignment的operator() sUCI+)cM3  
>;$C@  
template < typename T2 > cIL I%W1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A *$JF>`7  
现在代码看起来就很一致了。 j;GH|22  
!>,\KxnM  
六. 问题2:链式操作 /f5*KRM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4Pbuv6`RK  
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。 t==CdCl  
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。 Xiy9Oeq2uh  
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。 <? Z[X{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \ r^#a  
*[P"2b#  
template < typename T > g[NmVY-o  
struct result_1 8zMt&5jD  
  { GQ@`qYLZ+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; j.?c~Fh  
} ; al<;*n{/  
>{seaihK  
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: OzVCqq"]  
H'Oy._,]t  
template < typename T > )}/ ycTs  
struct   ref ]tjQy1M  
  { B#|c$s{  
typedef T & reference; F1Jd-3ei  
} ; fAMk<?  
template < typename T > #{m~=1%;Ya  
struct   ref < T &> _V.MmA  
  { IzuYkl}  
typedef T & reference; 8(6(,WwP}  
} ; <WHu</  
.qN|.:6a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y#/mE!&  
Rz #&v  
template < typename T > ~yGD("X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #cnh ~O  
  { ($h`Y;4  
  return l(t) = r(t); 2@A%;f0Q  
} t-gLh(-.  
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。 yGxAur=dE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (R9{wGV [  
l"{1v ~I  
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 u/I|<NAC,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XY_zF F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nQtp4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?g6xy[  
最后的布局是: JB <GV-l  
                Add /.1yxb#Z?,  
              /   \ >!D^F]CH  
            Divide   5 SJ4+s4!l <  
            /   \ ep$C nBwE  
          _1     3 <T3v|\6~H  
似乎一切都解决了?不。 N<$dbqoT|  
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。 8JFns-5  
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。 (uxe<'Co|  
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: E .'v,GYe  
MMQ^&!H  
template < typename Right > BidTrO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @MoBR.  
Right & rt) const -lb,0   
  { 5}+&Em":  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YLx4qE  
} lWR".  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |+aUy^  
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。 KkIgyLM  
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。 6XFLWN-)  
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。 PXx:JZsju  
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。 B%.vEk)*  
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? G[bWjw86O  
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: }%T8?d]  
C-}@.wr(  
template < class Action > x}tg/` .=z  
class picker : public Action ~OE1Sd:2  
  { w YEkWB^  
public : ^?~WIS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xnR;#Yc  
  // all the operator overloaded y37c&XYq  
} ; |*T`3@R;3  
\U?$ r[P  
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。 O 7Z?y*  
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: Nueb xd  
UG!528;7  
template < typename Right > , S }  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [Zpx :r}  
  { ~0 PR>QJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4ZX6=-u^  
} _=\J:r|Y:  
 EL$"/ptE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \Zgc [F  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 %$*WdK#  
z{q|HO  
template < typename T >   struct picker_maker ^E#i5d+'N  
  { . XVW2ISv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; it#,5#Y:  
} ; \ ";^nk*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > n9w(Z=D\  
  { na4^>:r~  
typedef picker < T > result; u^ 3,~:E  
} ; eVetG,["  
=-m"y~{>3  
下面总的结构就有了: 0^-1/Ec  
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。 okkMx"  
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。 HPus/#j'+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 C]bre^q  
至此链式操作完美实现。 eJvNUBDSH  
 n$u@v(I  
Bs!F |x(  
七. 问题3 6/=0RTd  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 b)(rlX  
d$gT,+|vu  
template < typename T1, typename T2 > # GbfFoE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }|j \QjH  
  { _-R&A@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y[64O x  
} b;5&V_  
h6(\ tRd!\  
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: (rE.ft5$9  
n90DS/Yx  
template < typename T1, typename T2 > xe&w.aBI>  
struct result_2 t9\}!{<s  
  { N fBH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,s~d39{  
} ; ^D5+ S`V  
tZL {;@  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? nc[Kh8N9  
这个差事就留给了holder自己。 xo.k:F  
    iRIO~XVo  
)7jJ3G*  
template < int Order > xCYK"v6\  
class holder; ?glK~G!i  
template <> hR+\,P#G[  
class holder < 1 > wV\.NQtS  
  { U^&,xz$Cg  
public : NE)Yd7m-  
template < typename T > 5I6u 2k3  
  struct result_1 |\<L7|hb9  
  { %E k!3t  
  typedef T & result; ' 5xvR G  
} ; t}wwRWo2?f  
template < typename T1, typename T2 > dZ,IXA yB  
  struct result_2 wsEOcaie  
  { Tv6HPD$[  
  typedef T1 & result; oWb\T 2!m  
} ; nXT/zfS  
template < typename T > Fxx -2(U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PY76;D*`  
  { pdySip<  
  return (T & )r; tu:W1?  
} 'D:R]@eK]  
template < typename T1, typename T2 > HPc~wX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >n"4M~I  
  { [e f&|Pi-  
  return (T1 & )r1; ^iqy|zNtn  
} |*%i]@V=  
} ; \#sdN#e;XA  
bamQ]>0|>!  
template <> )&s9QBo{b  
class holder < 2 > I&wJK'GM`  
  { 2)MX<prH  
public : ?D_^8\R  
template < typename T > TFG0~"4Cz  
  struct result_1 X#<+D1P  
  { jYk5]2#A  
  typedef T & result; WYm<_1  
} ; {l9gYA  
template < typename T1, typename T2 > r7jh)Q;BbR  
  struct result_2 ZKTY1JW_  
  { 8.zYa(< 2  
  typedef T2 & result; }Y!v"DO#Q*  
} ; *_sSM+S  
template < typename T > dlRTxb^Y>u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .x'?&7#(  
  { h7kn >q;  
  return (T & )r; Vj[hT~{f  
} 'm TQ=1  
template < typename T1, typename T2 > _-|+k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const & d_2WQ}  
  { e8 1+as  
  return (T2 & )r2; ix_&os]L_  
} "9X1T]  
} ; f7b6!R;z_  
:X}fXgeL  
qH4+i STnV  
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> >。 t"nxny9&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7nPjeh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: va2FgW`Bd+  
RqKkB8g  
return l(i, j) = r(i, j); i<{:J -U|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) fb[? sc  
b#( X+I  
  return ( int & )i; INEE 37%  
  return ( int & )j; K]&i9`>N   
最后执行i = j; }Ud'j'QMy  
可见,参数被正确的选择了。 Ce/D[%  
/V }Z,'+  
FA{'Ki`  
meYGIP:n  
v, !`A!{D  
八. 中期总结 *G8Z[ht%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: R0urt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Py\/p Fvg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fRjp(m  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor AO,^v+ $  
vty:@?3\  
.cz7jD  
wUfm)Q#  
B9wQ;[gQB  
@D$ogU,#  
九. 简化 ?_d3|]N  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 hd W7Qck"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6a704l%#hb  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: E BSjU8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1}~ZsrF  
  +-*/&|^等 `S A1V),~  
2. 返回引用。 P2F8[o!<  
  =,各种复合赋值等 _:>t$* _  
3. 返回固定类型。 n-{.7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?u5jX J0L  
4. 原样返回。 q2U?EP{8~  
  operator, 32Wa{LG;2  
5. 返回解引用的类型。 7NkMr8[}F  
  operator*(单目) LbuhKL}VN  
6. 返回地址。 |-TxX:O-  
  operator&(单目) q| UO]V  
7. 下表访问返回类型。 x *a_43`  
  operator[] ,<$rSvMfg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 IP^1ca#<  
  operator<<和operator>> t$b5,"G1  
<Y"HC a{  
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。 U, 8mYv2|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: BKV:U\QZ  
!AG oI7W}  
template < typename Left > Q$Rp?o&  
struct value_return :o:Z   
  { 1.5R`vKn]  
template < typename T > :jJ0 +Q  
  struct result_1 f?TS#jG4}  
  { ( j:eky  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  & [ ,*  
} ; dM-~Qo  
.LGA0  
template < typename T1, typename T2 > xyHv7u%*  
  struct result_2 z'*{V\  
  { (+}44Ldt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; NZ?dJ"eq7  
} ; UgD)O:xaU  
} ; 8@ f+?g*i  
jhkX U+4  
tF\_AvL_8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ANfy+@  
wRZS+^hx  
下面我们来剥离functor中的operator() 'wWuR@e#&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hxt;sQAo{  
q3`~uTzk  
return l(t) op r(t) q. j$]?PQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) a`zHx3Yg  
return op l(t) %r&36d'  
return op l(t1, t2) 39d$B'"<1  
return l(t) op 6n;? :./  
return l(t1, t2) op ZiRCiQ/?  
return l(t)[r(t)] k"6v& O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^>^h|$  
"N)InPR-  
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: >DN^',FEm  
单目: return f(l(t), r(t)); ]]y4$ [|L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `|PhXr  
双目: return f(l(t)); DQ&\k'"\  
return f(l(t1, t2)); Oc-ia)v1G  
下面就是f的实现,以operator/为例 T-]UAN"O  
ZZYtaVF:  
struct meta_divide WXG0Z  
  { s#(7D3Pr#  
template < typename T1, typename T2 > L* ScSxw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p.H`lbVY  
  { IJC]Al,df  
  return t1 / t2; 2wa'WEx  
} Io t c>!  
} ; D&pp <  
..w$p-1  
这个工作可以让宏来做: " t?44[  
Hz=s)6$ey  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *?VB/yO=0  
template < typename T1, typename T2 > \ 2`> (LH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w ~^{V4V  
以后可以直接用 or bz`IQc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) JSx[V<7m  
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 93ggCOaYA  
(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。。。) =1xVw5^F  
Cq3Au%7  
f0YBy<a  
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 7K+eI!m.s  
r?dkE=B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bR$5G  
class unary_op : public Rettype J% ZM V  
  { F5OQM?J  
    Left l; 0_,un^  
public : na 0Zb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mX, @yCI  
er2;1TW3E  
template < typename T > EfkBo5@Qi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d,Oe3?][0p  
      { ~M1T @Mv  
      return FuncType::execute(l(t)); HGi%b5:<=M  
    } LR'~:46#u  
,Ek6X)|@  
    template < typename T1, typename T2 > d*=qqe H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #WGyQ u  
      { C%j@s|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2sVDv@2  
    } (cI@#x  
} ; E^m)&.+'M  
!3o/c w9  
RWoVN$i>  
同样还可以申明一个binary_op R/ x-$VJ  
QUg<~q)Oq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2wgcVQ Awa  
class binary_op : public Rettype 1_StgFu u  
  { \&U"7gSL  
    Left l; bjN"H`Q  
Right r; vV*/"'>  
public : JeAyT48!M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V343 IT\  
85Kf>z::c  
template < typename T > )bpdj,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z6h/C {  
      { - s2Yhf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Hq>rK`  
    } 4{b/Nv:b  
;!OME*?m<  
    template < typename T1, typename T2 > 5d}bl{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T b*Q4:r"  
      { y+ izC+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g91xUG  
    } Nov An+  
} ; P(3$XMx  
RLGIST`  
z^y -A ?  
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 =,&{ &m)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v[a4d&P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) cCIs~*D  
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。 n:Dr< q .  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /)rv Ndn  
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。。。 pvRa  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "\M3||.!  
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) 2#' "<n,G  
下面是修改过的unary_op eEeK ] 8@  
h9~oS/%:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ju.T.)H  
class unary_op aDE}'d1qo  
  { Yof ]  
Left l; ESe$6)P  
  QR$m i1Vv\  
public : j'UW gwB  
?Uhjyi  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w" A{R  
&*~_ "WyU  
template < typename T > jLEO-<)-)  
  struct result_1 NF7+Gp6?q  
  { VZ2CWE)t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,@Elw>^  
} ; mrlhj8W?!  
}w)wW1&  
template < typename T1, typename T2 > "h&[6-0'  
  struct result_2 -?ebkHe  
  { /)r[}C0   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Nh6!h%  
} ; Qr~yHFc1y  
J z-RMX=  
template < typename T1, typename T2 > %O>_$ 4q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jf& oN]sZ  
  { VJtRL')  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tCu9 D  
} u/5)Yx+5_  
DWU(ld:_  
template < typename T > 1*B'o<?P1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0|(6q=QK  
  { }`uq:y  
  return OpClass::execute(lt(t)); Bo/i =/7%  
} h9+ 7 6  
8ZDWaq8^2N  
} ; p$6L_ *$  
TZ PUVOtL_  
4TaHS!9  
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 P)UpUMt;k  
好啦,现在才真正完美了。 {z8wFL\  
现在在picker里面就可以这么添加了: N\ zUQ J  
E_K32) J-  
template < typename Right > Qy) -gax:,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }kk[lvhJ  
  { [<#`@Kr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h ?+vH{}j  
} 2O0</^Z%E  
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。 .c_qMTm"  
Qf|c^B  
g|)yM^Vqr6  
}/F9(m  
2!}rH w  
十. bind =M34 HPG  
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。 c)17[9"  
先来分析一下一段例子 =|q@ Q`DB  
Oa7jLz'i  
?/Z5%?6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (APGz,^9#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ImI, q:[67  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i7xBi:Si  
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。 Bet?]4\_  
我们来写个简单的。 EBplr ,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O)}5`0@L  
对于函数对象类的版本: 3F9AnS  
!ziO1U  
template < typename Func > 9 H~OC8R:  
struct functor_trait 6?3\P>`3Y  
  { ?) VBkA5j  
typedef typename Func::result_type result_type; l~GcD  
} ; o1u?H4z  
对于无参数函数的版本: 4G=KyRKh  
O@,9a~Ghd  
template < typename Ret > 6>/g`%`N  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e}W|wJ):j@  
  { MrpT5|t  
typedef Ret result_type; Na_O :\x#  
} ; ^9oJuT!tu  
对于单参数函数的版本: }<G#bh6;Q  
b$eZ>X  
template < typename Ret, typename V1 > l%MIna/Tp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0%]F&|  
  { Z`kI6  
typedef Ret result_type; }e&Z"H |  
} ; .T^e8  
对于双参数函数的版本: T3^(I~03  
CYN|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~ ^) 4*@i6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $jv/00:&  
  { g2GHsVS  
typedef Ret result_type; ?h'd\.j{  
} ; FFID<L f/2  
等等。。。 ?-9It|R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #Ue_  
]jwF[D  
template < typename Func > UU]a).rz  
struct func_return +[$ Q C*  
  { nL&[R}@W  
template < typename T > wm_o(Z}  
  struct result_1 dzyp:\&9  
  { WhN~R[LE_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BFMINq>  
} ; _9b;8%? Yf  
:/FT>UCL  
template < typename T1, typename T2 > ##qs{s^ ]  
  struct result_2 :<>=,`vQD  
  { <LA!L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2$gOe^ &  
} ; eEMU,zCl  
} ; [f\TnXq24  
=9#cf-?  
R(N5K4J  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X2hyxTOp  
uvj`r5ei  
template < typename Func, typename aPicker > /|2 hW`G  
class binder_1 cSs??i D"q  
  {  K na  
Func fn; JO"-"&>  
aPicker pk; x9VR>ux&  
public : fr([g?F%D  
eU.HS78  
template < typename T > q~*>  
  struct result_1 y(0";\V  
  { IJV1=/ NJW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '"14(BvW  
} ; lq\/E`fc`  
b)Dzau  
template < typename T1, typename T2 > &Ew{{t;"  
  struct result_2 D\i8WU  
  { ~V<imF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Id;YIycXe  
} ; tgB\;nbB  
[agp06 $D?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q7@.WG5  
o$+"{3svw?  
template < typename T > 1lLL9l{UVw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eW^_YG%(  
  { 4` zfrT^  
  return fn(pk(t)); XK t">W  
} tW |K\NL  
template < typename T1, typename T2 > sX$EdIq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _MC\\u/C/  
  { (r+#}z}  
  return fn(pk(t1, t2)); ?Wz rv&E2  
} |VRzIA4M\  
} ; *Af:^>mh  
@,{', =L6  
z}:|is)?  
一目了然不是么? 1rmK#ld"=Z  
最后实现bind vkQkU,q  
c3$h-M(jVJ  
=UW! 7OzC  
template < typename Func, typename aPicker > t^zmv PDK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ">^O{X\  
  { w0i v\yIRQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); HKZD*E((  
} ,Bg)p_B  
qFD#D_O6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <_~>YJ  
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。 o|?bvFC  
:L!O/Bd8V  
十一. phoenix sHSD`mYq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: LCMCpEtY*K  
3A(sT}  
for_each(v.begin(), v.end(), }+1Y>W7q  
( 8Vb.%f &I  
do_ 1JI\e6]I  
[ v2uyn  
  cout << _1 <<   " , " HX77XTy  
] |nFg"W  
.while_( -- _1), 8 aHs I(  
cout << var( " \n " ) `pzXh0}|  
) DZI:zsf;5Q  
); toCxY+"nbU  
=6sL}$  
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: ,>rr|O  
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 Rr|&~%#z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~Yw`w 2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ZFAi9M  
,@1.&!F4it  
X<<hb  
template < typename Cond, typename Actor > D< h+r?  
class do_while `Y~EL?  
  { <[e E5X(  
Cond cd; oS/cS)N20  
Actor act; N=QeeAI}}m  
public : l12_&o"C~  
template < typename T > 9$u'2TV  
  struct result_1 7z=zJ4C  
  { 3. kP,  
  typedef int result_type; gfPht 5  
} ; -!k$ Z  
g{}{gBplnl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DKG%z~R*  
?{OB+f}Mo  
template < typename T > IP 9{vk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .%(Q*ioDh  
  { cCoa3U/  
  do ]H4T80wm&  
    { 0~5'O[NhF  
  act(t); ?x|8"*N  
  } EN =oA P  
  while (cd(t)); 0 =2D 90  
  return   0 ; El}."}l&  
} =D2jJk?AX  
} ; .9<  i  
&F*L=Ng  
Ie[8Iot?bn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7eh<>X!TX  
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。 ?5A!/`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。 ,&1DKx  
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。 #Tjv(O[&  
下面就是产生这个functor的类: %)Pn<! L  
K9#=@}!3L  
]+SVQ|v0  
template < typename Actor > /=5YHq>  
class do_while_actor e*7nq ~ B5  
  { wIv_Z^% V  
Actor act; Tq r]5  
public : V?a+u7*U&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} GtCbzNY  
]5+db0  
template < typename Cond > 1q])"l"<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S+d@RMdes  
} ; 0jlwL  
hpxqL%r  
B}%B4&Ij  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =Mb1)^m  
最后,是那个do_ bvf}r ,`Q7  
|]d A`e&y  
x2|YrkGv  
class do_while_invoker :3z`+5Y*  
  { ~JJuM  
public : GvL)SVv?  
template < typename Actor > E,F'k2yU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1 h.=c  
  { )}-,4Iu%  
  return do_while_actor < Actor > (act); qH3|x08  
} ]"jJgO^  
} do_; r+}5;fQJ  
n( |~z   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8| 6:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yA8e"$  
最后来说说怎么处理break和continue l Ikh4T6i  
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。 {xw"t9(fE  
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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