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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda pQi|PQq  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2cjbb kq  
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, y~'%PUN  
ZypK''&oc  
A=sz8?K+`  
h_Ssm{C\  
  class filler <v!jS=T  
  { jx}7/  
public : ZnBGNr  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ftz-l&5  
} ; nRyx2\Py+  
vVZ+u4y  
mV0u:ws  
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: .u'MMe>^  
y;%\ w-.\  
YU XxQ|  
Z<*"sFpAO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,/qY 9eh  
T 0qM "  
FNs$k=* 8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FOhq&\nkU  
k;K-6<^h  
Y6T{/!  
]Ot=At  
二. 战前分析 4aKppj  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \t%iUZ$  
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 gtIEpYN+  
j'OXT<n*  
gD;T"^S+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 96S$Y~G# &  
  /* --------------------------------------------- */ 3.9/mztS  
vector < int *> vp( 10 ); m.<or?l'y>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A]1dR\p  
/* --------------------------------------------- */ JmeE}:5lpj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pWn]$HaoG  
/* --------------------------------------------- */ m2&Vm~Py6b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qO/3:-  
  /* --------------------------------------------- */ o2;Eti  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %&0/ Ypp=  
/* --------------------------------------------- */ mwMu1#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \T!,Z;zK  
pNZ3vTs6  
Qn~{TZz  
2 6 >9$S  
看了之后,我们可以思考一些问题: JpZ_cb`<E'  
1._1, _2是什么? HH0ck(u_A*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 v$+A!eo  
2._1 = 1是在做什么? <FAbImE}  
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。 9Z f  
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。 O9m sPb:  
4.Fh4Y:$'  
mY[*Cj3WJ  
三. 动工 KS1udH^Zc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6G#[Mc yn  
0l/7JH_@V  
EQk omjv  
4sX? O4p  
template < typename T > wkx#WC  
class assignment LpI4R  
  { N"tX K  
T value; Z15 =vsV  
public : V|F/ynJfA  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~C3J-z<  
template < typename T2 > 9UV}`UM3V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #f;6Ia>#  
} ; .r&CIL >  
*3OlWnZ?  
d>T8V(Bb  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C3N1t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment j^v<rCzc (  
gwsOw [;k  
I,05'edCQ  
Nf2lw]-G4  
  class holder xls US'Eo  
  { mey -Bn  
public : 1(*+_TvZ  
template < typename T > KY0<N 9{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Cs,Cb2[  
  { XbeT x  
  return assignment < T > (t); :Ig9n :  
} ux*G*QZ  
} ; >WJQxL4  
3u 7A(  
;% i-:<ac  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: s jaaZx1  
^vv 1cft  
  static holder _1; S$P=;#r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (lq%4h  
DY/%|w*L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7:=(yBG  
而不用手动写一个函数对象。 V?>&9D"m  
#N'9F&:V$  
> PL}7f&:  
x%T^:R  
四. 问题分析 R%t|R7 9I  
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。 EFu$>Z4  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _5p]Arg?}&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n:?a=xY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J-G)mvkv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (JE&1 @  
X'%BS  
五. 问题1:一致性 Nr"GxezU+A  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| .)1u0 (?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "]=XB0)  
Wcl =YB%  
struct holder (Hmhb}H  
  { F4~O-g.<  
  // bGwj` lue  
  template < typename T > B[f:T%  
T &   operator ()( const T & r) const jd "YaZOQ  
  { x #|t#N%  
  return (T & )r; N ;n55N  
} Pp4Q)2X  
} ; us<dw@P7{  
eSW}H_3  
这样的话assignment也必须相应改动: `}}|QP5xG  
DIhV;[\  
template < typename Left, typename Right > )IIWXN2A  
class assignment >=1UhHFNI  
  { YW8Odm  
Left l; Tv% Z|%*  
Right r; +4 D#Ht 7  
public : [?]p I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )o&}i3~Q  
template < typename T2 > k4^!"~<+0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1vq c8lC  
} ; ^5FwYXAxi  
cz$*6P<9J  
同时,holder的operator=也需要改动: 0Yr-Q;O<f  
H]M[2C7#N  
template < typename T > H^$7=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |4` ;G(ta  
  { 'm/`= QX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 99b"WH^3$y  
} i*+N[#yp  
yoBR'$-=  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 8ROZ]Xh,x  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ZM57(D  
bHz H0v]:  
return l(rhs) = r; <2^ F'bQV  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 zogl2e+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b X/%Q^Y  
"?"+1S  
template < typename Tp > In#m~nE[M  
class constant_t "Y=4Y;5q  
  {  ;W@  
  const Tp t; g6.Tx]?b$  
public : ):5H,B+Vr&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (<Kf  
template < typename T > }>'1Qg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const QU)AgF[  
  { -Vjrh/@  
  return t; L:UPS&)  
} 'L veCi_  
} ; hx;0h&L  
l3YS_WBSn  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 I@I-QiI  
下面就可以修改holder的operator=了 Q::_i"?c  
JZoH -  
template < typename T > *<ww~^a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "pQ) 5/e  
  { =XZd_v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5uL!Ae  
} Z WhV"]w&  
}(w9[(K  
同时也要修改assignment的operator() e]3b0`E  
_4X3g%nXl  
template < typename T2 > VNxhv!w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } RhSoD.Da  
现在代码看起来就很一致了。 =_vW7-H  
3;wOA4ur  
六. 问题2:链式操作 ,h* 'Cs04h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f9?f!k  
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。 m4'x>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。 NFBhnNH+  
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。 ^<+V[ =X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {3|h^h_R  
DM3 %+ xY  
template < typename T > xt X`3=s  
struct result_1 fO 6Jug  
  { sx@ %3j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fwz-)?   
} ; 3 UG UZ  
W$Op/  
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: g6 6SCr}  
asKAHVT(  
template < typename T > Q<fDtf}  
struct   ref |&AZ95v   
  { L IRdWGQ4  
typedef T & reference; TX$4x~:  
} ; 9<-7AN}Z  
template < typename T > _?c7{  
struct   ref < T &> w)xfP^M#  
  { RKO}  W#?  
typedef T & reference; e&ci\x%  
} ; t-VU&.Y  
&W$s-qf".  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zT ; +akq  
^/DP%^D  
template < typename T > ECr}7R%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const HAdDr!/`  
  { :L5k#E "u  
  return l(t) = r(t); %>!$ eCX  
} ){$*<#&H  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 S)=3%toS>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V[ 'lB.&t  
#(G"ya  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Oe"nNvu/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y4j\y ? T8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -DL"Yw}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7)dCdO  
最后的布局是: o3(:R0  
                Add HJt@m &H|  
              /   \ KK, t!a  
            Divide   5 >Q[3t79^  
            /   \ A#8J6xcSrL  
          _1     3 ,C}s8|@k  
似乎一切都解决了?不。 < %{?Js  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 T$*#q('1"}  
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。 C zb: nyRj  
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: IH3Nkpsg  
Ox9M![fC  
template < typename Right > !Wz4BBU8o  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =2e{T J/  
Right & rt) const 3wN{k\n s  
  { L'u*WHj|v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !24PJ\~I  
} xv~Sk2Z+d  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *> E_lWW.  
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。 ]\ t20R{z  
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。 1'f&  
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。 rUh2[z8:  
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。 r7-H`%.  
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? y 'Ah*h  
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: jx14/E+^  
</!GU*  
template < class Action > m{ f+ !  
class picker : public Action ng:B;; m  
  { I(>j"H)cAF  
public : epgAfx-_OH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :QIf0*.O  
  // all the operator overloaded =rA]kGx  
} ; #=N6[:,  
)zkr[;j~`  
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。 z&yVU<;  
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: lUd4`r"  
$kccM& B  
template < typename Right > XbIxGL  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i?861Hu  
  { 2TgS )  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XZT|ID_u"  
} B]I*ymc#  
pZKK7   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hISYtNWjd"  
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。 Cz6bD$5  
IV~5Y{(l  
template < typename T >   struct picker_maker d2fiPI7lg  
  { iUq_vQ@} }  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B.L_EIw  
} ; m[ER~]L/C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WO$8j2!~#  
  { ?}HZJ@:lB  
typedef picker < T > result; -Gjz+cRns  
} ; eoJ*?v  
m[v%Qe|~  
下面总的结构就有了: 9Y?``QBN  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 F~/~_9RJ  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 f#-\*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Fb ~h{  
至此链式操作完美实现。 P MI?PC[;  
vhzz(UPUt  
/#j)GlNp:  
七. 问题3 _&[-< cu  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 rNICK2Ah  
+_jM$?:F}  
template < typename T1, typename T2 > bI8')a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (a"/cH  
  { 7Kpv fyL{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _#we1m  
} ^S 45!mSb  
}?MbU6"  
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: C3~O6<,Jh  
0IZF%`  
template < typename T1, typename T2 > >h.HW  
struct result_2 x6ayFq=  
  { 0}po74x*r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; TP/bX&bjCy  
} ; &q M8)2Y  
)u0 /s'  
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? ^}`24~|y  
这个差事就留给了holder自己。 lqa~ZF*  
    1$^r@rP  
bf.yA:~U  
template < int Order > wO6>jW 7  
class holder; ;wTc_i  
template <> tKds|0,j|  
class holder < 1 > d(9-T@J  
  { Ul3xeu  
public : jv6>7@<G  
template < typename T > N^AlhR^  
  struct result_1 tY:,9eh7B  
  { +|x%a2?x:  
  typedef T & result; &.PAIe.  
} ; igEqty!.  
template < typename T1, typename T2 > p*Yx1er1  
  struct result_2 @Kw&XKe`  
  { %a:T9v  
  typedef T1 & result; Bwu?DK  
} ; #%L_wJB-  
template < typename T > [k&7h,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _;:_ !`  
  { >/NegJh'F}  
  return (T & )r; `cIeqp  
} = uepg@J  
template < typename T1, typename T2 > 8 qZbsZi4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const InRcIQT  
  { P# U|  
  return (T1 & )r1; K@/dQV%Z  
} TtQd#mSI\  
} ; k ~F ,n  
qT&zg@m  
template <> M@p<L VP  
class holder < 2 > ?^LG>GgV  
  { Qz_4Ms<o  
public : BB ::zBg  
template < typename T > 1]vDM&9  
  struct result_1 mS49l  
  { $BG]is,&5  
  typedef T & result; x}=Q)|)]  
} ; |KO[[4b ?+  
template < typename T1, typename T2 > kf#S"[/E  
  struct result_2 _a_T`fE&de  
  { fZ^ad1o  
  typedef T2 & result; nT(AO-Ue^  
} ; ZS`Kj(D  
template < typename T > =.J cIT'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =Lnip<t>ja  
  { 7Jz 9%iP  
  return (T & )r; qv4r !x  
} :)kHXOb.  
template < typename T1, typename T2 > KuL+~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v yt|x5  
  { JxEz1~WK &  
  return (T2 & )r2; 4Y4zBD=<  
} mHJGpJ=a-  
} ; C~. T[Mlu  
"D KrQ,L  
'Asr,[]?  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 1s(i\&B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H]f[r~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: TefPxvd  
rfzzMV  
return l(i, j) = r(i, j); q|r*4={^!*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {>XoE %  
FU.?n)P  
  return ( int & )i; ![J_6 f}!  
  return ( int & )j; BN&}g}N  
最后执行i = j; rp2g./2  
可见,参数被正确的选择了。 o02G:!gB  
7r.~L  
5w+&plIJ  
kLpq{GUv:  
X\i;j!;d  
八. 中期总结 1+Ik\  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: !,]c}Y{i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G2+ gEg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 u`Y~r<?P(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z<0/#OP'  
/<%L&  
S1m5z,G  
s<aG  
E\cX  
V7O7"Q^q  
九. 简化 Y> ~jho  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 i->G {_gH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q~P|=*  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ?32i1F!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ugTnz$  
  +-*/&|^等 Nw-U*y  
2. 返回引用。 v\?l+-A? y  
  =,各种复合赋值等 6K=}n] n  
3. 返回固定类型。 -z se+]O`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) a0Fq$  
4. 原样返回。 v-Q>I5D;:  
  operator, (NJ.\m  
5. 返回解引用的类型。 aVr=7PeF  
  operator*(单目) \~zm_-Hw@Y  
6. 返回地址。 ^uVPN1}b^@  
  operator&(单目) H\9ePo\b~  
7. 下表访问返回类型。 K]|hkp&  
  operator[] yx;K&>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $d,{I8d  
  operator<<和operator>> uss!E!_%,  
NX:\iJD)1U  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 FT J{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >RpMw!NT  
/V#? d  
template < typename Left > -pQ?ybQ  
struct value_return Pj{I} 4P`  
  { 141xi;o  
template < typename T > l7IF9b$c  
  struct result_1 >xsY"N&1i'  
  { J6rWe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8qxZ7|Y@  
} ; 'R42N3|F  
, E$f"  
template < typename T1, typename T2 > ~lqNWL^l  
  struct result_2 N3oa!PE  
  { jJ,y+o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9JJ6$cLF  
} ; 6k<3,`VV|  
} ; : Cli8#  
%Q;:nVt  
L;+e)I]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _x,(576~  
NJOV!\k  
下面我们来剥离functor中的operator() -@B6$XWL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: HIfi18  
ZU2D.Kf_:  
return l(t) op r(t) >enP~uW[#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y$6EEp  
return op l(t) :/RvtmW  
return op l(t1, t2) |W&K@g$  
return l(t) op z=8l@&hYLq  
return l(t1, t2) op niYD[Ra\xP  
return l(t)[r(t)] Y|W#VyM-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Z1;+a+S=z  
?g0dr?H  
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: BIg2`95F|  
单目: return f(l(t), r(t)); #]^M/y h  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]5MT-qU  
双目: return f(l(t)); Mt%Q5^  
return f(l(t1, t2)); r]wy-GT  
下面就是f的实现,以operator/为例 U<'z, Px6  
2|`Mb~E;  
struct meta_divide 8&bNI@:@  
  { %%h.`p1  
template < typename T1, typename T2 > 2+R]q35-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *GdJ<B$  
  { WM=)K1p0u  
  return t1 / t2; 1 7 iw`@  
} c^5fhmlt  
} ; !!Yf>0u#  
D(e,R9hPU  
这个工作可以让宏来做: d/YQ6oKU  
i"E_nN"V  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (+u&b< <6N  
template < typename T1, typename T2 > \ Z1 (!syg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jDj=a->e^  
以后可以直接用 = Fq{#sC>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8Kn}o@Yd  
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 N2u4MI2  
(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。。。) +hlR  
R m2M  
j1ap,<\.k  
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 Ct3+ga$  
X-j<fX_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1d&Q E\2}  
class unary_op : public Rettype ?9*[\m?-  
  { 5xH*&GpL7  
    Left l; Nvd(Tad  
public : bW3Ah?0N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w7<4D,hk  
^[ 2siG  
template < typename T > }MM:qR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lk-h AN{[  
      { oV~S4|9:  
      return FuncType::execute(l(t)); ~6Odw GWV  
    } |%(qaPA1  
Jp~[Dm  
    template < typename T1, typename T2 > 8,B#W#*{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f>?b2a2HX  
      { j~hvPlho  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u$^r(.EV  
    } P;ZVv{mT  
} ; O%Qz6R  
VB4ir\nF  
)Qo^Mz  
同样还可以申明一个binary_op O*Z -3 l  
t0 T#Xb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pEb/yIT"  
class binary_op : public Rettype z_Pq5  
  { LO)QEUG  
    Left l; o~VZ%B  
Right r; h;J%Z!Rjw  
public : <I2~>x5db  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \Iz-<:gA'  
_P=L| U#C  
template < typename T > :Z3]Dk;y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d s}E|Q  
      { e~$aJO@B.R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0-Wv$o[  
    } #-g2p?+i&  
?a~#`<  
    template < typename T1, typename T2 > S$nEflcz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W)u9VbPk[  
      { AD"L>7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); twql)lbx  
    } va;fT+k=  
} ; HgOrrewj  
b*cVC^{Dy  
B|- W  
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 %r:Uff@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gCW {$d1=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xGK"`\V  
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。 ~4ysg[`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $_ k:{?  
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。。。 #lx(F3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |Q#CQz  
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) \l/<[ZZ  
下面是修改过的unary_op ":01M},RA  
3xpygx9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dqw0ns.2  
class unary_op A55F* d  
  { =b#,OXQ  
Left l; 8"J6(KS  
  ROr|  <  
public : biAa&   
{tF)%>\#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VKHzGfv  
Xe<kdB3  
template < typename T > E>`gj~  
  struct result_1 )F%zT[Auph  
  { !R1OSVFp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jg=}l1M"  
} ; F!ra$5u  
KvuM{UI5  
template < typename T1, typename T2 > pL{:8Ed  
  struct result_2 ug9]^p/)^  
  { ,\0>d}eh !  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d8/KTl  
} ; U#F(%b-LC  
{@T<eb$d  
template < typename T1, typename T2 > 'Rw*WK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y_f^ dIK*=  
  { SI/p8 ^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); S+//g+e|f  
} LkUi^1((e  
;2iDa  
template < typename T > jMQ7^(9-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qc@v"pIz'S  
  { {DbWk>[DkG  
  return OpClass::execute(lt(t)); h v/+  
} BYWs\6vK  
oD~q/04!  
} ; @!2vS@f  
PgwNEwG  
!eGUiE=  
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 $h8,QPy  
好啦,现在才真正完美了。 *aS[^iX?s  
现在在picker里面就可以这么添加了: E sx`UG|  
F)hUT@  
template < typename Right > `NARJ9M   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wb/@g=` d  
  { -)Y[t Z^*`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H(F9&6}  
} #kPsg9Y  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 @1iH4RE*  
@RFJe$%  
T,fDH!a  
yh"48@L'D  
IltU6=]"l  
十. bind @sLB _f  
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。 3[}w#n1  
先来分析一下一段例子 #FsoK*F  
b?%Pa\,!  
^DOQ+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DzE_p- zs  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -%6Y&_5VK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &1,{.:@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。 Q'K[?W|C  
我们来写个简单的。 W#lt_2!j  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rEG!A87Zz  
对于函数对象类的版本: :}p<Hq 8Z  
NJ$c0CNy  
template < typename Func > F@u>5e^6  
struct functor_trait >'|Wrz67Z  
  { 25/OV"Z  
typedef typename Func::result_type result_type; |^$?9Dn9.L  
} ; DS6g_SS3  
对于无参数函数的版本: mUjM5ceAXO  
=Z}=nS?4  
template < typename Ret > =X}s^KbI{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6`U]%qx_I  
  { Nr:%yvk%s  
typedef Ret result_type; #>\%7b59>  
} ; Xwt}WSdF`k  
对于单参数函数的版本: _"c:Z!L  
?N(opggiD  
template < typename Ret, typename V1 > <A@qN95m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \2NT7^H#  
  { 56T{JTo  
typedef Ret result_type; G "`t$=0  
} ; Z }s56{!.  
对于双参数函数的版本: wzz> N@|  
 _)=eE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w-?|6I}T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ry!0~ir  
  { *zTEK:+_  
typedef Ret result_type; {axMS yp;  
} ; +w'He9n  
等等。。。 JPGEE1!B{b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~5sH`w~vQ  
[ %:%C]4  
template < typename Func > pCt0[R;?  
struct func_return fe$OPl~  
  { E (bx/f  
template < typename T > Ze-MB0w  
  struct result_1 ] R-<v&O  
  { n06Jg+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; To@77.'  
} ; c3q @]|aI  
<`WtP+`  
template < typename T1, typename T2 > j^qI~|#  
  struct result_2 sTChbks  
  { fZF.eRP '  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (Q~ (t  
} ; >a$b4 pvh  
} ; 'e5,%"5(c  
m?_@.O@]  
%y_AT2A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  3JcI}w  
V H2/  
template < typename Func, typename aPicker > CyEEE2cV  
class binder_1 Bn?MlG;aA  
  { SlojB^%  
Func fn; "R9^X3;  
aPicker pk; 0f3C; u-q-  
public : C8bv%9  
11jDAA(|  
template < typename T > r,-9 ]?i  
  struct result_1 'W]oQLD^R  
  { 6> Ca O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; StWF66u34&  
} ; ?=a,  
2i_X{!0}  
template < typename T1, typename T2 > oq3{q  
  struct result_2 bhg OLh#  
  { gP 6`q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rm nfyn  
} ; aB+B1YdY"  
|y~un9j +  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GYM6 `  
k>;a5'S  
template < typename T > D"RxI)"HP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SP |R4*KY  
  { `.8#q^  
  return fn(pk(t)); *2tG07kI  
} ZUxlk+o9d  
template < typename T1, typename T2 > O)i]K`jk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^vH3 -A;*  
  { b$Ch2Qz0q  
  return fn(pk(t1, t2)); Wr+1G 8  
} |~I-  
} ; |L"!^Y#=D  
L_4Zx sIv  
;r}>1LhN  
一目了然不是么? !j|93*  
最后实现bind |+0XO?,sZ  
4;hgi[  
lC&B4zec  
template < typename Func, typename aPicker > r+WY7'c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o>'1ct  
  { 4z##4^9g  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @^';[P!  
} &]?X"K  
P95A _(T=[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Cp@' k;(  
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。 )KLsa`RV:  
&4ScwK:  
十一. phoenix WhR j@y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~e!b81  
'`*{ig  
for_each(v.begin(), v.end(), a|x1aN 0  
( 1*"t-+|  
do_ oVLgHB\zL  
[ i: ZL0nH-  
  cout << _1 <<   " , " SOI$Mx  
] p(F}[bP  
.while_( -- _1), @L-3&~=  
cout << var( " \n " ) 6eqPaIaD   
) Y70[Nz  
); 65ctxxWv1  
hZ0CnY8 '  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: WUM&Lq k"  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor DUk&`BSJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W(oJ{R&m{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p. eq N  
G 1 rsd  
93-UA.+g  
template < typename Cond, typename Actor > nl)!)t=n  
class do_while :K ^T@F5n  
  { 2Qqk?;^ 1  
Cond cd; w(QU'4~  
Actor act; P,x'1 `k~  
public : G`B e~NU  
template < typename T > 3iHUG^sLW  
  struct result_1 :Rh?#yO 5  
  { d;3/Vr$t=  
  typedef int result_type; BitP?6KX  
} ; +!'\}"q  
W0X/&v,k*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7cGc`7  
d%:B,bck  
template < typename T > uXX3IE[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +*2]R~"M  
  { 42a.@JbLQ  
  do G x;U 3iV  
    { R36BvW0X  
  act(t); ?v4-<ewD  
  } l^ P[nQDH  
  while (cd(t)); poZ04Uxo>  
  return   0 ; 39p&M"Yo  
} *=Ko"v }  
} ; G%{J.J41F  
WaY_{)x  
h0}= C_.^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `0 .<  
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。 ,(H`E?m1w4  
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。 8$k`bZ  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 !~+"TI}_%w  
下面就是产生这个functor的类: Aofk<O!M  
S VCTiG8t  
(twwDI  
template < typename Actor > v6Vieo=  
class do_while_actor ,$i2vGd  
  { Y>Oh]?  
Actor act; 0(!j]w"r3  
public : :@BAiKa[wa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} en6Kdqe  
i2. +E&3v  
template < typename Cond > vL>cYbJ<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :@mBSE/  
} ; Gjhpi5?%8  
cK( )_RB#  
:c4iXK0_^?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  F#0y0|  
最后,是那个do_ Ri[ v(Zf  
1(S0hm[ov  
iME )Jl&  
class do_while_invoker xEW >7}+\  
  { D8Ntzsr6  
public : "H{Et b/  
template < typename Actor > OZDd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const S&yKi  
  { y {&"g  
  return do_while_actor < Actor > (act); bl8zcpdL  
} Uq}FrK}  
} do_; \fX0&l;T9\  
*d~).z)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y7f,]<%e_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p(B^](?  
最后来说说怎么处理break和continue T ^ z  
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。 A_8UPGh8  
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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