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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~Dbu;cqR@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nmw#4yHYy:  
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, .R^q$U~v3  
g?rK&UTU  
MjW{JR)I  
09 v m5|  
  class filler )O,+'w?  
  { yRWZ/,9x   
public : PG{"GiZz=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )uO 3v  
} ; E?h'OR@_ L  
5Z>+NKQ  
ZMEYF!j N  
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: ,8.zbr  
I:UN2`*#  
\Icd>>)*  
:!w;Y;L:+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wV q4DE  
u}-)ywX  
$r1{N h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /6FPiASbS  
X\|h:ce  
.-:@+=(  
_#yd0E  
二. 战前分析 Of;$ VK'  
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。 a?X #G/)  
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 :0% $u>;O:  
vv1W<X0e<  
42Cc`a%U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ubv_ a  
  /* --------------------------------------------- */ 7 V=%&+  
vector < int *> vp( 10 ); \tfhF#'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^ux"<?  
/* --------------------------------------------- */ o(YF`;OhvS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vPsf{[Kr  
/* --------------------------------------------- */ -:Jn|=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pAH 9  
  /* --------------------------------------------- */ @rlL'|&X*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \GCT3$  
/* --------------------------------------------- */ i%otvDn1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); J%P{/nR  
J';XAB }  
O7xBMqMf  
wV"C ,*V  
看了之后,我们可以思考一些问题: 98%6Z8AS6U  
1._1, _2是什么? *}Gu'EU  
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。 &P(vm@*  
2._1 = 1是在做什么? S%7%@Qs"%  
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。 IWnyqt(k  
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。 k(wJ6pc  
Dl_SEf6b  
|dqvv  
三. 动工 1A{iUddR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QW>(LGG=  
h<FEe~  
[zhcb+^5l  
EakS(Q?  
template < typename T > oT^r  
class assignment 9 F|e .  
  { "yPKdwP  
T value; 0zqTX< A  
public : ,CjJO -  
assignment( const T & v) : value(v) {} MKr:a]-'f~  
template < typename T2 > !Nno@S P@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uH8`ipX  
} ; EhHW`  
!' jXN82  
AK5$>Pkvk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m NApFwZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >Av%[G5=h#  
J9`[Qy\  
Q)Zk UmW  
0:k ~  lz  
  class holder Vr<ypyC  
  { 21G:!t4/?n  
public : nuX W/7M  
template < typename T > n`g:dz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RYKV?f#[H  
  { eO=!(  
  return assignment < T > (t); P%xz"l i  
} 7x :j4  
} ; 91bJ7%  
5A*'@Fr'G  
pI{s )|"  
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: e,Fe,5E&g  
9{5 c}bX  
  static holder _1; 8v']>5S]#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 IXmO1*o@  
xn)r6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $; t#pN/`  
而不用手动写一个函数对象。 |A@Gch fd  
T+|V;nP.  
n)rF!a  
hX@.k|Yd  
四. 问题分析 ICgyCsZ,  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 u3H2\<  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 R!.HS0i.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [ {B1~D-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D;Jb' Be  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Zm@ O[:~  
u!DSyHR '  
五. 问题1:一致性 X*'-^WM6  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| !S',V&Yb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #UH7z 4u  
`N"fsEma  
struct holder  <XxFR  
  { ;{inhiySN  
  // <~Tlx:  
  template < typename T > i>[1^~;  
T &   operator ()( const T & r) const jsvD[\P  
  { VNbq]L(g  
  return (T & )r; Lay+)S.ta[  
} B1A5b=6G<  
} ; 2JYt.HN  
YA>du=6y\  
这样的话assignment也必须相应改动: `$\Y,9E}x  
p=(;WnsK  
template < typename Left, typename Right > :[N[D#/z  
class assignment [y T4n.f  
  { bMD'teJ  
Left l; ^9UF Pij"  
Right r; HYPFe|t/  
public : +B@NSEy/+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S!n 9A  
template < typename T2 > VBssn]w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3Ecm Nwr  
} ; Cs %-f"  
BKm$H! u  
同时,holder的operator=也需要改动: EhybaRy;C  
?fEX&t,'  
template < typename T > gH0B[w ]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?Ib/}JST  
  { aM9St!i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [,a O*7 N  
} 0 n,5"B  
WU1o4&OF  
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。 m=S[Y^tR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l1N{ujM  
t{>66jm\R  
return l(rhs) = r; y+?tUSPP  
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。 =3oz74O[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v mOXB#7W  
9,'5~+7  
template < typename Tp > 8'B\%.+"8e  
class constant_t \sC0om,  
  { (`18W1f5W  
  const Tp t; c`X'Q)c&K  
public : $YSD%/c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} x[}e1sXXs  
template < typename T > C)z[Blt  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &u"*vG (U[  
  { vO{ijHKE  
  return t; ?/)5U}*M0T  
} =O)JPo&iwY  
} ; ok\+$+ $ju  
GKY:"q&h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 nHKEtKDd  
下面就可以修改holder的operator=了 0m`7|80#P  
9rao&\eH  
template < typename T > _ |TE )h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n/?5[O-D]  
  { 5.[{PJ]bq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9$Mi/eLG2N  
} dY\"'LtF  
e|Sg?ocR  
同时也要修改assignment的operator() `z` `d*_  
B0z.s+.  
template < typename T2 > .3|9 ~]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } kFM'?L&  
现在代码看起来就很一致了。 {|xwvTl J  
qW7"qw=   
六. 问题2:链式操作 NTL#!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m4Wn$Z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 E}@8sY L  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 4!k={Pd  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 a LmVOL{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v[a#>!;s  
+zs6$OI]V  
template < typename T > U-FA^c;  
struct result_1 0!vC0T[  
  { GoEIY  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _f3A6ER`  
} ; RaU.yCYyu  
4(aesZ8h  
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: ~2H7_+.#  
Jl]]nO BQ/  
template < typename T > kmc9P&  
struct   ref u=E?N:I~F  
  { '-i tn  
typedef T & reference; =|U2 }U;  
} ; 4G>|It  
template < typename T > =(n'#mV  
struct   ref < T &> 3K?0PRg  
  { mzT} C&hfP  
typedef T & reference; )b%c]!  
} ; MW`a>'0t?  
7 $9fGo  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "}OFwes  
q5vs;,_ |  
template < typename T > /2@%:b)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0X0D8H(7Q  
  { ;n;^f&;sJ  
  return l(t) = r(t); s3+O=5  
} gw*d"~A  
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。 Xl/G|jB9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /hX"O ?^  
@&Nvb.5nT  
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 KV5lpN PC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4*+EUJ|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7@lXN8_f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j&Hn`G  
最后的布局是: *(vq-IE\$  
                Add -YuvEm#f  
              /   \ h+74W0 $  
            Divide   5 <y.D0^68  
            /   \ sN C?o[9l!  
          _1     3 ]~qN<x  
似乎一切都解决了?不。 '!.;(Jo  
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。 oX}n"5o:  
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。 2 YN` :"  
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: c"YK+2  
n21$57`4  
template < typename Right > 7k\7G=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t~M<j| ]k  
Right & rt) const x>J3tp$2  
  { Hxl,U>za#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *(`.h\+  
} p&4n3%(R@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xI<dBg|]+  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 f oVD+\~Y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 m4DH90~a8  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5HbTgNI  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 .]e6TFsrO  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? btF%}<o)  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: _Y|kX2l S@  
cik@QN<[0  
template < class Action > V[I<9xaE  
class picker : public Action -$)Et|  
  { A C^[3  
public : pHvE`s"Ea  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vQ/\BN  
  // all the operator overloaded h(8;7} K  
} ; o3yqG#dA  
cx,A.Lc  
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。 +lT]s#Fif  
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: w Y. g- 3  
i/J NG  
template < typename Right > :(b3)K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~yi&wbTjM  
  { YgiGI <U  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BZ<z@DJp  
} jp^WsHI3  
L%d?eHF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t lERis  
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。 48g^~{T4O  
tKeO+6l  
template < typename T >   struct picker_maker ]2%P``Yj  
  { zzQH@D1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Hm* vKFhz  
} ; 4)iEj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0:Y`#0qK  
  { W-PZE|<  
typedef picker < T > result; mY 8=qkZE  
} ; [T}]Ma*CS  
=+h!JgY/L  
下面总的结构就有了: rgzI  
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。 dO4#BDn"=  
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。 ]0i2 ]=J&,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 pmyM&'#Id  
至此链式操作完美实现。 Au._n,<  
+@u C:3jM  
^Ai_/! "  
七. 问题3 .r|vz6tU?  
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。 &E &iaw!  
\ui^ d  
template < typename T1, typename T2 > 4D8yb|o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *6D%mrK  
  { !;aC9VhSU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]2Fo.n  
} FFeRE{,  
|J Q:.h  
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: ;v +uv f  
`O=;E`ep  
template < typename T1, typename T2 > z#J/*712  
struct result_2 z{3%Hq  
  { TJ[jZuT:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0*;9CH=BE  
} ; :5K ~/=6x  
f76|  
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? 6>BDA?  
这个差事就留给了holder自己。 kw^Dp[8X  
    @!a]qAt  
T7,Gf({  
template < int Order > v~2XGm  
class holder; 5652'p  
template <> O?,i?  
class holder < 1 > ) .-(-6=R  
  { ?3TK7]1V:  
public : ROt0<^<  
template < typename T > K@ sP~('  
  struct result_1 Pv-V7`{  
  { ua|Z`qUyq  
  typedef T & result; 'Tf#S@o  
} ; Go+xL/f  
template < typename T1, typename T2 > Y5i`pY/}#?  
  struct result_2 <,X+`m&  
  { k *;{n8o?)  
  typedef T1 & result; Fma`Cm.  
} ; 8@W/43K8-  
template < typename T > h>^jq{yu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G E~(N N  
  { rI^~9Rz  
  return (T & )r; K]pKe" M  
} zUEfa!#?  
template < typename T1, typename T2 > enbN0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,4>WLJDo  
  { n#^?X  
  return (T1 & )r1; 3^A/`8R7K  
} p[@oF5M  
} ; 22Y!u00D  
^0-e,d 9h  
template <> IGK_1@tq  
class holder < 2 > V:(w\'wm  
  { Rd vPsv} D  
public : [zh4W*K_cq  
template < typename T > cJHABdK-  
  struct result_1 =8$0$d  
  { N+C)/EN$  
  typedef T & result; "x.6W!  
} ; }[KDE{,V  
template < typename T1, typename T2 > A1|7(Sow  
  struct result_2 m[@%{  
  { D*XZT{1g  
  typedef T2 & result; ]w_  
} ; u1pc5 Y{  
template < typename T > l6 S19Kv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BDm88< ]  
  { 5!SoN}$  
  return (T & )r; PQU3s$  
} ;e~{TkD  
template < typename T1, typename T2 > jHu,u|e0>S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fi?32e4KI5  
  { ]F"(OWW  
  return (T2 & )r2; Mz/]DJ8  
} C-a*EG  
} ; xs2,t*  
55>" R{q  
+7i7`'9pd  
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> >。 J$6-c' 8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JVUZ}#O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l50|` 6t  
z)58\rtz  
return l(i, j) = r(i, j); H-/; l54E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) D4=..;  
IdV,%d{  
  return ( int & )i; ,YP1$gj  
  return ( int & )j; "<PoJPh  
最后执行i = j; H )BOSZD  
可见,参数被正确的选择了。 ), nCq^Bp  
iA55yT+  
)(:+q(m  
4 |zdXS  
L;1$xI8tx  
八. 中期总结 #D|! .I)  
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: toS(UM n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q(~3pt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5+e>+$2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZdE>C   
<ICZ"F`S  
LJRg>8  
g,t3OnxS?  
1s{ISWm  
Hv8SYQ|  
九. 简化 55 S\&Ad$  
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。 T-L|Q,-{-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u-AWJc+F.  
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: V,>+G6e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *'UhlFed  
  +-*/&|^等 0K=Qf69Y  
2. 返回引用。 CCbkxHMf|!  
  =,各种复合赋值等 .dD9&n;#^  
3. 返回固定类型。 B<|:K\MA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1*C:h g@  
4. 原样返回。 8q]J;T  
  operator, Wmzq  
5. 返回解引用的类型。 !1ML%}vvB,  
  operator*(单目) L*zbike  
6. 返回地址。 (NGu9uJs  
  operator&(单目) e$CePLEj  
7. 下表访问返回类型。 %v5)s(Yu  
  operator[] lhLnygUk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <U@P=G<t  
  operator<<和operator>> $7Jfb<y  
nkCecwzr-  
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。 6-mmi7IfO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: DRH'A!r!  
=?= )s  
template < typename Left > ^y:FjQC:  
struct value_return T?W[Z_D  
  { nqZA|-}  
template < typename T > W3^zIj  
  struct result_1 p]wP36<S!  
  { 1*Sr5N[=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; uWUR3n  
} ; oS~}TR:}  
Vo #:CB=8  
template < typename T1, typename T2 > ;knd7SC   
  struct result_2 {*N^C@  
  { ~_'0]P\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _ e6a8  
} ; XR|"dbZW.0  
} ; N*~_\x  
fs&,w  
-g:lOht  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yc*<:(p  
U);OR  
下面我们来剥离functor中的operator() N6h1|_o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: bFSlf5*H  
{] O`g G  
return l(t) op r(t) `8,w[o oC2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +L0J_.5%^  
return op l(t) sYI~dU2H  
return op l(t1, t2) .AXdo'&2i  
return l(t) op $'^&\U~?  
return l(t1, t2) op 2 #KoN8%  
return l(t)[r(t)] &} ,*\Oj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?L=A2C\_-  
aM), M]m[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: VMx%1^/(  
单目: return f(l(t), r(t)); ; yyO0Ha  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); tevQW  
双目: return f(l(t)); <{giHT  
return f(l(t1, t2)); Rv vh{U;t  
下面就是f的实现,以operator/为例 s|Zx(.EP  
8zZSp  
struct meta_divide 9mQ#L<Ps  
  { job[bhK'Jt  
template < typename T1, typename T2 > sAVefL?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @&5A&(  
  { }w@gj"\H  
  return t1 / t2; MD<-w|#8IV  
} 1i u =Y  
} ; +3Y!xD?=  
h 'l^g%;  
这个工作可以让宏来做: 84'?u m  
O-j$vzHpdY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0qv$:w)g+v  
template < typename T1, typename T2 > \ pW{8R^vKm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /&h+t^l_Qj  
以后可以直接用 "x&3Z@q7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?vu_k 'io  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 O6iCZ  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 7UKYmJk.  
=MC~GXJSNw  
_UkmYZ/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 t8& q9$  
G AQ 'Ti1!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H?uukmZl  
class unary_op : public Rettype Pd~MiyO;K  
  { bD<qNqX$  
    Left l; 3sFeP &  
public : Uki9/QiX>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :Q_x/+-  
/s c.C  
template < typename T > ;LRW 8Wd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M$A#I51  
      { &aPl`"j  
      return FuncType::execute(l(t)); . uR M{Bs  
    } m=TJDr-  
g_w&"=.jBq  
    template < typename T1, typename T2 > aI(>]sWJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,+._;[k  
      { 5j eO"jB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]` ]g@v  
    } =Ikg.jYq&F  
} ; t)N;'v  &  
j$x)pB3]  
S &JJIFftO  
同样还可以申明一个binary_op vG Vd  
"+|L_iuNQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3]U]?h  
class binary_op : public Rettype (ZP87Gz  
  { Y)XvlfJ,h?  
    Left l; >t3'_cBC!  
Right r; g:<?  
public : alm- r-Kb3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8$vK5Dnn8  
`qiQ$kz  
template < typename T > gUVn;_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +l?; )  
      { 9`"DFFSMS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); f: xWu-  
    } dvjTyX  
*8)2iv4[  
    template < typename T1, typename T2 > W f@t4(i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pxhz@":[  
      { l#bAl/c`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wAYB RY[  
    } `cr(wdvI  
} ; /\=MBUN  
|}[nH>  
:\yc*OtX  
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 +.Bmkim  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &uM^0eM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GXX+}=b7qO  
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。 SwH2$:f  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $h28(K%  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Ip?]K*sq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 op7FZHs  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) UG2w 1xqHw  
下面是修改过的unary_op sR=/%pVN  
 k0H#:c}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z.)p P'CJo  
class unary_op P<;7j?  
  { ?KWj}| %  
Left l; *'R#4@wmP  
  8#LJ*o  
public : SH8/0g?  
^J x$t/t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XnUO*v^]  
`v nJ4*  
template < typename T > wW`}VKu  
  struct result_1 A6UO0lyu  
  { HIf{Z* mb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #^rU x.  
} ; 2KI!af[I  
]hTb@.  
template < typename T1, typename T2 > l@~LV}BI  
  struct result_2 3HiFISA*  
  { .mxTfP=9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xiM&$<LpR  
} ; G&9#*<F$c  
Mkv|TyC  
template < typename T1, typename T2 > M{N(~ql  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Nh0  
  { d^V$Z6* ]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); BC/_:n8O  
} 3Wx,oq;4-  
tRfm+hqRZ  
template < typename T > .FP$ IWt/1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5/I_w0  
  { WDx Mo`zT  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?Zcj}e.r  
} \pY^^ l*  
#DI$Oc  
} ; ;IZ?19Q  
g]$ 4~"|.  
< {ru|-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 K5"sj|d&  
好啦,现在才真正完美了。 3|kgTB-  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'BqZOZw  
p1O6+hRio  
template < typename Right > V@ :20m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -{g~TUz  
  { <GIwRVCU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); raB+,Oi$G  
} 0[a}n6X Tk  
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。 P-Su5F  
2x} 6\t  
$3P`DJo  
,Og4 ?fS  
}e{qW  
十. bind K|^wc$  
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。 xtfRrX^  
先来分析一下一段例子 bEH de*q(  
8^yJqAXK  
Un@\kAY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pSAR/':eg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HW_& !ye  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R>)MiHcCg  
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。 VOgi7\  
我们来写个简单的。 H{`{)mS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f_6`tq m%  
对于函数对象类的版本: Nhf~PO({&  
wNQqfq Z  
template < typename Func > G=d(*+& B  
struct functor_trait 5nLDj:C~  
  { ,=%nw]:  
typedef typename Func::result_type result_type; }Uw#f@Wh  
} ; =dH$2W)G  
对于无参数函数的版本: HFtf  
QT!5l`  
template < typename Ret > |X(2Zv^O  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tIZ~^*'  
  { :@. ;  
typedef Ret result_type; WS0JS'  
} ; TT}]wZ  
对于单参数函数的版本: p2pAvlNoF  
e>H:/24  
template < typename Ret, typename V1 > Q GPw2Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;4~U,+Av  
  { |:q/Dt@  
typedef Ret result_type; r6.N4eW.L  
} ; 4\2V9F{s  
对于双参数函数的版本: |!*Xl) ]  
^PqF<d6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %5B%KCCN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j4.&l3  
  { wD9a#AgEd  
typedef Ret result_type; KS<Jv;  
} ; xAdq+$><  
等等。。。 4E3g,%9u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ecHP &Z$  
Wk7WK` >i  
template < typename Func > #G;X' BN  
struct func_return q~Jq/E"f  
  { SS3-+<z  
template < typename T > fC<m^%*zgA  
  struct result_1 T[uDZYx  
  { O.+9,4A(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $RO$}!  
} ; trYTs,KV  
z'MS#6|}  
template < typename T1, typename T2 > ?b:_AO&  
  struct result_2 #@//7Bf%  
  { NoDZ5Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B;t=B_oK  
} ; l (kr'x  
} ; u<Xog$esu  
8tc*.H{^+  
_m'ysCjA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :L$4*8@`+  
$k0H9_  
template < typename Func, typename aPicker > <Oz66bTze  
class binder_1 RUXCq`)"<  
  { 3Sh+u>w  
Func fn; h4`9Cfrq,  
aPicker pk; \"^% 90F  
public : 8l)  
{NQo S"  
template < typename T > v Xcy#  
  struct result_1 fE25(wCz7  
  { ?[= U%sPu=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +Ui_ O  
} ; %+tV/7|F  
JF9Hfs/jS  
template < typename T1, typename T2 > Xr_pgW|  
  struct result_2 &8?`<   
  { Q,e*#oK3$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @$U e$  
} ; b X,Siz:F  
kC$I2[t!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J!p<oW)a!  
x ^vt; $  
template < typename T > '2v f|CX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6 =>G#  
  { +/cgw,  
  return fn(pk(t)); @ss):FwA  
} uqZ3Hyb  
template < typename T1, typename T2 > Lb~\Y n'z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o)I/P<  
  { \E hr@g  
  return fn(pk(t1, t2)); h~UJCn zS  
} nVOqn\m-  
} ; J/kH%_ >Ir  
0XIxwc0Iw  
{ymb\$f  
一目了然不是么? 8/q*o>[?  
最后实现bind RVF F6N^  
n;OHH{E{  
W_JhNe  
template < typename Func, typename aPicker > 'NjSu64W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'Y)/~\FI  
  { AbY;H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2OCdG  
} </ZHa:=7  
l1RlYl5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 eH[y[~r  
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。 JtmQzr0>  
SLh~_ 5  
十一. phoenix 3"tg+DncC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =|JKu'  
`7_n}8NVC  
for_each(v.begin(), v.end(), 3@HIpQM3  
( t>oM%/H  
do_ HA\A$>  
[ *1v_6<;2i<  
  cout << _1 <<   " , " V"g~q?@F  
] Y[,U_GX/R  
.while_( -- _1), }wL3mVz  
cout << var( " \n " ) Te}IMi:  
) V*uEJ6T  
); b,vL8*  
$68 XZCx  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: -faw:  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ~ i'C/[P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .-%oDuB5zF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]>*I)H)  
T ~|PU{  
2dyxKK!\a  
template < typename Cond, typename Actor > _<Vg[ -:1  
class do_while b)y<.pS\  
  { {4)5]62>u  
Cond cd; o HRbAE^  
Actor act;  qKx59  
public : Oo$%Yh51~  
template < typename T > eo]a'J9(  
  struct result_1 x"!#_0TT}  
  { 4SBLu%=s%  
  typedef int result_type; : n`0)g[(  
} ; 2}@*Ki7  
KK .cDAR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s9kTuhoK  
wEv*1y4  
template < typename T > rl41# 6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a6 * Y%?  
  { A7e_w 7?a  
  do Qvs(Rt3?y  
    { WT1q15U(=  
  act(t); *IVD/9/  
  } s'2y%E#  
  while (cd(t)); &U8 54  
  return   0 ; ur`}v|ZY  
} ZS|Z98  
} ; /$<JCNGv  
+Hi{ /{k0N  
+*Q9.LjV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [)bz6\d[  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 oRV] p  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?n73J wH  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 a6OrE*x:D  
下面就是产生这个functor的类: 7dsnv)(v  
wsna5D6i  
8L@UB6b\  
template < typename Actor > jCam,$oE  
class do_while_actor _{3k+DQ  
  { =+k&&vOAn  
Actor act; [v~Uy$d\  
public : dcM+ylB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} VQ/ <09e  
*%z<P~}  
template < typename Cond > JJ*0M(GG  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; XC 57];-  
} ; U8Cw7u2  
pC55Ec<  
lxr@[VQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U_.n=d~B  
最后,是那个do_ k_-vT  
'aLPTVM^  
e=YO.HT  
class do_while_invoker o&*1U"6D  
  {   zd.1  
public : mJ7 `.  
template < typename Actor > /0X0#+kn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s}z(|I rH  
  { B6^w{eXN  
  return do_while_actor < Actor > (act); %kaTQ"PB  
} aEV|>K=6Y'  
} do_; n">?LN-DC  
bEEJVF0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g%Th_=qy  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (mu{~@Hw  
最后来说说怎么处理break和continue 2M!+gk=+  
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。 I67k M{V  
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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