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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6^ ]Y])  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S"Dw8_y7}  
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, ]oN:MS4r  
p-=+i   
X~O2!F  
Ifm|_  
  class filler zd+_ BPT  
  { =jX'FNv#  
public : 4$+9Wv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} eJB !|  
} ; fJ3*'(  
KMxP%dV/=  
94umk*ib  
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: y~JCSzpU  
`i8KIE  
BTwLx-p9t  
TS9=A1J#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H}OOkzwrA  
cC_L4  
W?a2P6mAh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R0R Xw  
Cz2OGM*mz?  
GUJaeFe  
(GVH#}uB  
二. 战前分析 . mDh9V5  
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。 ,r{[lD^  
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 Im;8Abf  
*^XfEO  
'1lr "}"Q+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L~yu  
  /* --------------------------------------------- */ Yq;|Me{h  
vector < int *> vp( 10 ); 47R4gs#W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); } PD]e*z{Z  
/* --------------------------------------------- */ ]&za^%q0&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); bwjjwu&  
/* --------------------------------------------- */ 3Zm'09A-.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qRg^Bp'VD#  
  /* --------------------------------------------- */ H+:SL $+<o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 03ol!|X "9  
/* --------------------------------------------- */ [E_eaez7#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -jc8ku3*  
;}!hgyq  
3:Aw.-,i\  
'iM;e K  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8Wn;U!qT  
1._1, _2是什么? `C~RA, M  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 4Gl0h'!(  
2._1 = 1是在做什么? En:.U9?X  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 BlF]-dF\  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &uwj&-u?  
D-8N Da(`  
8}/v[8p  
三. 动工 cd36f26`"w  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fk%yi[  
?@U7tNI  
)D ^.{70N  
'J R2@W`]]  
template < typename T > }cK<2J#  
class assignment d'~sy>  
  { 7\sJ=*  
T value; 6fvzTd},  
public : >hcA:\UPk  
assignment( const T & v) : value(v) {} VeixwGZ.  
template < typename T2 > hLyD#XCFA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G=lcKtMdg  
} ; Hl"qLrb4  
dmHpF\P5f  
s; 'XX}Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 aRBTuLa)fo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 90)0\i+P  
{C>.fg%t  
PI>PEge!&  
G% wVQ|1  
  class holder <3dmY=  
  { #J. v[bOWQ  
public : IwC4fcZX6  
template < typename T > J/3qJst  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H"|xG;cf  
  { G}aw{Vbg_  
  return assignment < T > (t); _3UH"9g{  
} yT Pi/=G  
} ; JcsJfTI  
8X=cGYC#  
W=T3sp V  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: BIf E+L(  
O5HK2Xg,C  
  static holder _1; [%(}e1T(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?bc-?<Xk  
J&4QI( b.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Jy)E!{#x  
而不用手动写一个函数对象。 /0Q=}:d  
6AeX$>k+  
L/1zG/@  
|cpBoU  
四. 问题分析 hzIP ?0^E  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 !'>(r K$  
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。 "KQ3EI/g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QjH;'OVt  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f}q4~NPn-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Zw+VcZz3  
<. j`n  
五. 问题1:一致性 !g}?x3  
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?| }qy,/<R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v3|-eWet^  
,4oYKJ$+h  
struct holder O9OD[VZk  
  { Xd%c00"U  
  // n:JWu0,h  
  template < typename T > m1@ste;$W  
T &   operator ()( const T & r) const )%rGD =2~  
  { ,"?h _NbF  
  return (T & )r; Ed[ tmaEuV  
} ( ON n{12Q  
} ; /]H6'  
zbHNj(~  
这样的话assignment也必须相应改动: JmDi{B?  
lz>YjK:  
template < typename Left, typename Right > i^j1 i  
class assignment +We_[Re`<  
  {  zjVBMqdD  
Left l; );T0n  
Right r; _ndc^OG  
public : %:I\M)t}k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a12Q/K  
template < typename T2 > H/8H`9S$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ACQc 0:q  
} ; b-pZrnZ!  
w,hl<=:(FB  
同时,holder的operator=也需要改动: ]IbX<  
|l\&4/SJ  
template < typename T > t)|*-=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const yuyI)ebC  
  { [?rK9I&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v{%x,K56  
} U5X\RXy~  
z~[:@mGl  
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。 p<b//^   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %@/"BF;r  
0k]$ he;h  
return l(rhs) = r; *v1M^grKd  
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。 yW::`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H CKD0xx  
? yL3XB>  
template < typename Tp > 0 p  6  
class constant_t 5`su^  
  { >uVo 'S.  
  const Tp t; W?y7mw_S  
public : ZL!,s#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bf1Tky=/  
template < typename T > _5<d'fBd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \o-9~C\c*  
  { sb8%!> C  
  return t; WiDl[l"{9  
} xJCMxt2Y  
} ; B4tC3r  
.3xpDVW^e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M  ::  
下面就可以修改holder的operator=了 r~mZ?dI  
QaAA@l  
template < typename T > w'Y(doY ,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const isU7nlc!  
  { L7kNQ/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h%4aL38  
} G =`-w  
n $Nw/Vm  
同时也要修改assignment的operator() %"<|u)E  
z@bq*':~J  
template < typename T2 > }%8 :8_Ke  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }j+Af["W?  
现在代码看起来就很一致了。 }~I(e  
|}^me7C,[  
六. 问题2:链式操作 o7gYj\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KjWF;VN*[3  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 H1bHQB  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  3o_)x  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 n8p vzlj1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1iA0+Ex(j  
x3>ZO.Q  
template < typename T > DB~3(r?K  
struct result_1 M&QzsVH  
  { D =+md  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; UWW^g@d4  
} ; m&PfZ%'[  
%IA1Y>`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <wH"{G3?  
n%faD  
template < typename T > 2Kkm-#p7  
struct   ref =l)D$l  
  { D%`O.2T Y|  
typedef T & reference; 6N49q -.Lg  
} ; cyMvjzzRN  
template < typename T > m&P B5s\=  
struct   ref < T &> k~0#Iy_{M  
  { eS`ZC!W   
typedef T & reference; E"O6N.}.  
} ; YujR}=B!/  
1^ijKn@6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D_N0j{E  
w4Uo-zr@  
template < typename T > _4f=\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bMA0#e2  
  { <e?1&56  
  return l(t) = r(t); j%U'mGx  
} XtZeT~/7RT  
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。 ]Sey|/@D  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O:]e4r,'  
aD&4C -,1  
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 2@6Qifxd@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Lp7h'| ]u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 h+c9FN  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z',f'3+  
最后的布局是: ,rNv}  
                Add  nb\pBl  
              /   \ ${5E  
            Divide   5 7Y%Si5  
            /   \ to{7B7t>q  
          _1     3 ]Pl Ly:(  
似乎一切都解决了?不。 !8YA1 o  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 *6G@8TIh  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 x->+w Jm@s  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: WtC&Qyuq  
a+j"8tHu$  
template < typename Right > kJ?AAPC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5z:#Bl-,L  
Right & rt) const ornU8H`  
  { !;Ke#E_d  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %/d1x  
} Z)f?X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q0b*#j  
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。 P26"z))~d  
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。 &}t8O?!  
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。 xz~Y %Y|Z  
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。 'hFL`F*  
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? >I',%v\?@  
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: HBZ6Pj  
AY;[v.Ff4  
template < class Action > /.~zk(-&h  
class picker : public Action 5~d=,;yE  
  { Xc4zUEO9  
public : [,{Nu EI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *U$%mZS]1  
  // all the operator overloaded T=RabKVYP  
} ; Xkk 8#Y":  
C{+JrHV%h  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 #. 71O#!  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 9aX!<Z  
+"1-W> HV  
template < typename Right > skU }BUK6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 64vj6 &L  
  { a!f71k r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2.\"Q  
} +(W7hK4ip  
C XNYWx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ML0_Uc3en  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 x 0K#-  
i52JY&N  
template < typename T >   struct picker_maker 'Hs*  
  { A~^x*#q{4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; QjD=JC+  
} ; u \<APn  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :D eJnE  
  { )3<>H!yG}  
typedef picker < T > result; ; .b^&h  
} ; +zXcTT[V  
IVa6?f6H_  
下面总的结构就有了:  ;]bW  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 '&2-{Y [!  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 27}7 n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z~}9^(qc  
至此链式操作完美实现。 9M ;Y$Z  
6{0MprY  
zbGZ\pz  
七. 问题3 )eqF21\  
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。 _/u(:  
~|N,{GaL  
template < typename T1, typename T2 > b|;h$otC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _%23L|  
  { TB=_r(:l+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]EUQMyR  
} l|iOdKr h  
Pc7p2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: c=QN!n:  
Jr= fc*f  
template < typename T1, typename T2 > nJ/}b/A{  
struct result_2 Koj9]2<0  
  { qJ<l$Ig  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2@@evQ  
} ; XHOS"o$y  
GV28&!4sS  
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? 0\s&;@xKk  
这个差事就留给了holder自己。 da_0{;wR  
    wA)n ryXV  
g!o2vTt5  
template < int Order > SU6Aq?`@  
class holder; SJlE!MK  
template <> L GVy4D  
class holder < 1 > TJ_6:;4,|_  
  { 7,8TMd1`M  
public : ^ 4Ff8Y  
template < typename T > $<Y%4LI  
  struct result_1 td23Z1Elk#  
  { <"xqt7f  
  typedef T & result; !IB}&m  
} ; u8`S*i/)m  
template < typename T1, typename T2 > 8xG"hJR  
  struct result_2 i}i >ho-8  
  { rLA-q||  
  typedef T1 & result; zr_L V_e  
} ;  Y(2Z<d  
template < typename T > ,"{e$|iY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -5|el3%)  
  { ir>+p>s.  
  return (T & )r; @LDs$"f9=  
} n2Mpo\2  
template < typename T1, typename T2 > IiE^HgM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g jzWW0C  
  { \pTv;(  
  return (T1 & )r1; rmtCCPF?0  
} fX6pW%Q'6  
} ; G;ZN>8NB  
a" T+CA  
template <> ^N 4Y*NtV7  
class holder < 2 > Q~k|lTf  
  { _x#y   
public : d6 -q"  
template < typename T > +7n vy^m  
  struct result_1 ?~#[ cx  
  { .;.Zbhm  
  typedef T & result; DIWyv-  
} ; >i.$s  
template < typename T1, typename T2 > !?Y71:_!  
  struct result_2 Q u7ML]e?z  
  { |TkicgeS  
  typedef T2 & result; ?hR0 MnP  
} ; ,# .12Q!  
template < typename T > Kxeq Q@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z7)$m0',?  
  { dn Xu(e%  
  return (T & )r; /6yVbo"  
} U2vb&Qu/  
template < typename T1, typename T2 > ;E5XH"L\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >r,z^]-  
  { sCQV-%9  
  return (T2 & )r2; KV9~L`=]i  
} $#W^JWN1  
} ; [Fk|m1i!  
/RxqFpu|.  
0oBAJP  
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> >。 6cbV[ !BL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /l3Oi@\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "[7'i<,AI  
qf<o"B|_9  
return l(i, j) = r(i, j); {Dy,|}7s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .W2w/RayC  
Dvl\o;  
  return ( int & )i; ]*U; }  
  return ( int & )j; +u\w4byl  
最后执行i = j; V|HO*HiB3  
可见,参数被正确的选择了。 |o(te  
*H=h7ESq  
JnnxXj30,  
U-f8 D  
O~ x{p,s U  
八. 中期总结 6Iz!_  
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: {f\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kXUJlLod  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 s+G( N$0U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor r( wtuD23q  
|gINB3L  
P#8lO%;  
Tgi7RAY  
L6!Hv{ijn  
t 0p  
九. 简化 r4K%dx-t  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ,5 3`t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]lE5^<<  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: uz=9L<$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6ZjY-)h  
  +-*/&|^等 d$?+>t/  
2. 返回引用。 BI!EmA  
  =,各种复合赋值等 ]f wW dtz1  
3. 返回固定类型。 c@4$)68  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) XZ8]se"C  
4. 原样返回。 iP$>/[I  
  operator, X"HVK+  
5. 返回解引用的类型。 |B^Picu  
  operator*(单目) eU]I !pI<  
6. 返回地址。 N1vA>(2A  
  operator&(单目) 7v.O Lp  
7. 下表访问返回类型。 ~Q]::  
  operator[] a^O>i#i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lx?v .:zl\  
  operator<<和operator>> dWhqu68_  
a785xSUV  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 I: MrX  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Zl]@;*u  
F2)KAIl  
template < typename Left > -|=)  
struct value_return sdgI ,  
  { } R hSt]  
template < typename T > m-cw5lW  
  struct result_1 RYl\Q,#  
  { aH, NS   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @;S)j!m`  
} ; fM*aZc*Y  
<9;X1XtpI  
template < typename T1, typename T2 > }C~9 ?Y  
  struct result_2 rK'O 85)eU  
  { lhBAT%U\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~BnmAv$m[  
} ; RE]*fRe7#  
} ; q)YHhH\  
'BVI^H4  
b%VZPKA;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -KqMSf&9  
^j1G08W  
下面我们来剥离functor中的operator() !4YmaijeN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: DKl\N~{F  
h +9~^<oFl  
return l(t) op r(t) Nlu]f-i':  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r[2*K 9  
return op l(t) FOjX,@x&  
return op l(t1, t2) @ 'U`a4  
return l(t) op PX`xr1o  
return l(t1, t2) op zV(aw~CbZ  
return l(t)[r(t)] _CBMU'V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  2IGU{&s  
d]N_<@tx9  
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: 4&v&XLkb  
单目: return f(l(t), r(t)); *p9k> )'J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <`wOy [e  
双目: return f(l(t)); ln8es{q  
return f(l(t1, t2)); RL fQT_V  
下面就是f的实现,以operator/为例 "bQi+@  
G\^<MR|  
struct meta_divide "yj_v\@4  
  { &>QxL d#  
template < typename T1, typename T2 > zS h9`F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MH0wpHz  
  { ?Mn~XN4F_  
  return t1 / t2; ?CcX>R-/  
} H({m1v ~R  
} ; IreY8.FND  
0j 8`M"6  
这个工作可以让宏来做: T8x8TN"  
tmoaa!yRnT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ gQJLqs"F  
template < typename T1, typename T2 > \ iyXd"O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eZ-fy,E  
以后可以直接用 w~Nat7nD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) TQ0ZBhd  
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 5HE5$S  
(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。。。) P ?n k>  
8Op^6rX4  
sg49a9`8  
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 MUGoW;}v )  
EuImj#Zl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J@}PySq  
class unary_op : public Rettype GlRjbNW?Q  
  { V>GJO(9  
    Left l; lyyf&?2  
public : J9DI(`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} # ,eC&X45  
R.F l5B  
template < typename T > x'..j5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \NEk B&^n  
      { 5`gVziS!S  
      return FuncType::execute(l(t)); <W)F{N?  
    } m^3j|'mG  
z;Fz3s7  
    template < typename T1, typename T2 > $#2<f 6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5 6.JB BZZ  
      { P1B=fgT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O:pg+o&  
    } |v5 ge3-  
} ; ~I%164B+/  
nZ (wfNk  
lSO$Q]!9  
同样还可以申明一个binary_op +"bi]^\z  
MX7Ix{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -3azA7tzz  
class binary_op : public Rettype 2FV@ ?x0po  
  { J YA>Q&  
    Left l; 1 A0BM  
Right r; x?0K'  
public : \~(kGE--+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (v|<" tv  
)*{B_[  
template < typename T > Il(o[Q>jJ3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5>daWmD  
      { QjG/H0*mP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,|>>z#Rr(n  
    } @G=7A;-pv0  
{;& U5<NO  
    template < typename T1, typename T2 > g,M-[o=Fk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _KxR~k^  
      { /j4G}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Kg"eS`-  
    } %N&W_.F6  
} ; 5(hv|t/a  
>A6W^J|[  
U`HY eJ  
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 /F~/&p1<\k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 92A9gY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qQG? k~r  
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。 rxyeix  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -T{2R:\{  
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。。。 (l-= /6-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~yw]<{?  
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) 2ww H3}  
下面是修改过的unary_op ss-6b^  
FdzdoMY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,*d8T7T  
class unary_op ZAN~TG<n  
  { =#y;J(>~|  
Left l; {cIk-nG -_  
  0;">ETh=  
public : RO/(Ldh  
bEQ-? X%7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  HB'9&  
a~_JTH4=t  
template < typename T > :?g+\:`/0j  
  struct result_1 6fo" k+S  
  { NQ 6oyg@&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; LDHu10l  
} ; 5=|h~/.k  
A-=hvJ5T  
template < typename T1, typename T2 > C5I7\9F)  
  struct result_2 ,&S0/j  
  { 9cP{u$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KhB775  
} ; t^YtP3`?b  
`H$XO{w  
template < typename T1, typename T2 > ny1O- `!1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K2xHXziQ  
  { 2 A!*8w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7>O`UT<t4@  
} } f&=}  
^`";GnH0  
template < typename T > r.zgLZ}3&V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const # M/n\em"X  
  { !JrKTB%  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5yoi;$~}_0  
} f7Nmvla[q  
e8xq`:4Y  
} ; B47I?~{  
 AkS16A  
c]#}#RJ`\  
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 W& 0R/y7  
好啦,现在才真正完美了。 ;#v3C;  
现在在picker里面就可以这么添加了: ZJ)Z  
b,~pwbHf  
template < typename Right > [iq^'E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vMou`[\WlJ  
  { PL$XXj>|:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #9DJk,SP  
} ]YhQQH1> ]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 N^[ F+y  
-%fj-Y7y  
zMP6hn  
ff.k1%wr^  
v0 :n:q  
十. bind qfJ2iE|o2.  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ~%>i lWaHB  
先来分析一下一段例子 k0V]<#h87  
IWq\M,P  
vPYHM2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T>nH=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 fG>3gS6&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q}B]b-c+E  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 A8mc+ Bf(  
我们来写个简单的。 Q<V1`e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: RA<ky*^dr  
对于函数对象类的版本: VZcW 3/Y  
l]zQSXip  
template < typename Func > Ir>4-@  
struct functor_trait bv]SR_Tiq  
  { aB;f*x  
typedef typename Func::result_type result_type; \w1XOm [)  
} ; eJ45:]_%I@  
对于无参数函数的版本: DQW)^j h  
wMCg`rk  
template < typename Ret > aeN #<M&$<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > FvVC 2Z  
  { Q+Q"JU  
typedef Ret result_type; Ve"(}z  
} ; $6UU58>n  
对于单参数函数的版本: m0^ "fMV  
H0"'jd  
template < typename Ret, typename V1 > (SW6?5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y(g]:#  
  { %"(HjanH  
typedef Ret result_type; 9b=0 4aWHm  
} ; dO z|CfUhI  
对于双参数函数的版本: HEFgEYlO  
E@k'uyIu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <FBH;}]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o[KZm17  
  { ~xY"P)(x;  
typedef Ret result_type; &'k(v(>n,  
} ; ~x9J&*zxM  
等等。。。 Heh&;c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6 L4\UT r  
%E@o8  
template < typename Func > lq53 xT  
struct func_return 3,v/zcV  
  { N}VoO0I  
template < typename T > q['D?)sy  
  struct result_1 \,/ozfJ7dT  
  { #FAW@6QG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \;'#8  
} ; 4$vUD1('  
a"xRc  
template < typename T1, typename T2 > T7mT:z>:  
  struct result_2 ~28{BY  
  {  gh[q*%#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nT=%3_.  
} ; ;sYDs71y  
} ; $H3C/|  
1&e8vVN  
-eV*I >G  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^pe/~ :a  
) C~#W  
template < typename Func, typename aPicker > j8e=],sQ  
class binder_1 & ;5f/  
  { mp sX4  
Func fn; ,V]FAIJ  
aPicker pk; ]6v7iuvI  
public : %2D'NZS  
YG*<jKcX  
template < typename T > emJZ+:%  
  struct result_1 }Tm+gJA  
  { R=Lkf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -ys/I,}<  
} ; 7`L]aRS[  
jl 7>  
template < typename T1, typename T2 > ^|h_[>  
  struct result_2 |]q{ qsy  
  { LQ Ux}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N!?~Dgw  
} ; gJwX  
NA@Z$Gy  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _z]v;Q  
obbg# ,  
template < typename T > m#Z9wf] F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lv.h?"Ml  
  { p|0SA=?k"  
  return fn(pk(t)); yoq-H+<  
} 1$ }Tn  
template < typename T1, typename T2 > hP[/xe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~QE?GL   
  { Qd3ppJn  
  return fn(pk(t1, t2)); ~|{e"!(}  
} h>xB"E|.  
} ; b4KNIP7E  
%ID48_>*  
[ryII hQ  
一目了然不是么? gHL:XW^  
最后实现bind N1:)Z`r  
DvI^3iG8  
N^[MeG,8  
template < typename Func, typename aPicker > ) TNG0[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) WT 5 2  
  { *&_(kq z'1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &ML-\aSal  
} A}uWy^w  
X*)DpbWd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =.`e4}u \X  
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。 7/=r-  
C1YH\ X(r  
十一. phoenix T%PUV \LV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nob}}w]~C  
6%c]{eTd9  
for_each(v.begin(), v.end(), zP!j {y4w  
( (f"LD8MJ/  
do_ ,}^;q58  
[ |t58n{V.O  
  cout << _1 <<   " , " ){tT B  
] 0}>p)k3&A  
.while_( -- _1), pe\]}&  
cout << var( " \n " ) py/#h$eY  
) ~P-^An^  
); 6I5LZ^/G9  
~NK|q5(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: +'g~3A-G  
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 r;zG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~#rmw6y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: SUoUXh^!w  
Ez^wK~  
.Ax]SNZ+:A  
template < typename Cond, typename Actor > m8* )@e  
class do_while n--s[Kdo8  
  { U ,\t2z  
Cond cd; bqZ5GKUo  
Actor act; Xf|I=XK  
public : $viZ[Lu!m  
template < typename T > 6oR5q 4  
  struct result_1 >s ;dooZ  
  { GUvEOD=p  
  typedef int result_type; KN\tRE  
} ; $_W kI^  
wvEdZGO8!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6"c(5#H  
ALp|fZ\vp  
template < typename T > yRldPk_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eh6=-  
  { `R_;n#3F0  
  do 5}'W8gV?  
    { vqJq=\ .m  
  act(t); .arWbTR)~U  
  } .vtV2lq  
  while (cd(t)); ^qNr<Ye  
  return   0 ; +(8Z8]Jf  
} t``q_!s}F  
} ; ,uCgC4EP  
#HmZe98[%  
6{?B`gm7g  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l[b`4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 e#|YROHf  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 u:%Ln_S  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 tE;c>=>t  
下面就是产生这个functor的类: G Y+li {  
#b$qtp!,  
18G=j@k7  
template < typename Actor > 9%^O-8!  
class do_while_actor \vqqs  
  { Yp;?Zq9  
Actor act; Zd8`95  
public : c4(og|ifk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BKd?%V8:Q  
wYN/ }>M  
template < typename Cond > F%G} >xn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; JO&L1<B{v  
} ; ]q3.^F  
b VcA#7 uA  
Oc%W_Gb7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b-HELS`nX  
最后,是那个do_ aQglA  
&ZI-#(P  
"*ww>0[  
class do_while_invoker ,d$D0w  
  { Pd;Gc@'~  
public : 0@kL<\u  
template < typename Actor > y=SVS3D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const J1@skj4#\~  
  { 7,5Bur  
  return do_while_actor < Actor > (act); WGHf?G/s  
} sI6coe5n  
} do_; !AN;  
t_jnp $1m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ayQ2#9X}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U[W &D%'  
最后来说说怎么处理break和continue CO`?M,x>  
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。 hr3<vWAD  
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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