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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F-^HN%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g5Rm!T+@I<  
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, (fa?f tK  
s3{s.55{m  
$)Yog]}  
 3Mx@  
  class filler ]%|WE  
  { #-T.@a1X  
public : /BM1AV{s6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Nz*sD^SJa  
} ; iwQ-(GjM[A  
"Vq]|j,B/c  
\'Ta8  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: zU~..;C  
<im<(=m9  
vLuQe0l{  
/y)"j#-eW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |A0$XU{  
v9U(sEDq  
= O1;vc}AA  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %i8>w:@NW  
IY6_JGe_w  
abeSkWUL(  
DYlvxF`  
二. 战前分析 :(>9u.>l?5  
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。 -l H>8+  
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 | ",[C3Jg  
>&QH{!(  
Rt^<xXX$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p{q!jm~Nq  
  /* --------------------------------------------- */ *ldMr{s<R  
vector < int *> vp( 10 ); U5!f++  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W@,p9=425  
/* --------------------------------------------- */ KC:4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Reu{   
/* --------------------------------------------- */ *Ca)RgM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `t0f L\T  
  /* --------------------------------------------- */ j yRSEk$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =nx:GT3&[  
/* --------------------------------------------- */ bz0P49%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ia`JIc^e  
-,VhSI  
3g [j%`k  
p*`SGX  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^Opy6Bqb  
1._1, _2是什么? .^lb LN^2  
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。 ie@`S&.8 T  
2._1 = 1是在做什么? x XM!E 8  
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。 ej%;%`C-  
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。 $[iT~B$  
]A72) 1  
^qO=~U!{  
三. 动工 !UoU#YU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /;&+ < }  
8a`+h#  
!I5~))E  
RP,:[}mPl  
template < typename T > knOn UU  
class assignment ,p!B"# ot  
  { 030U7VT1  
T value; ~ sIGI?5f  
public : [z%?MIT  
assignment( const T & v) : value(v) {} zk 5=Opmvh  
template < typename T2 > "6N~2q,SW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4su_;+]  
} ; s`=/fvf.  
~r^5-\[hZ  
LuP?$~z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hiRR+`L%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cZr G:\A  
hyb +#R  
Q"|kW[Sg  
$iqi:vY  
  class holder %gu$_S  
  { ) p<fL  
public : AB"1(PbG  
template < typename T > 3`k[!!   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?,:#8.9  
  { !ml_S)  
  return assignment < T > (t); ?orhJS  
} 5U{4TeUH  
} ; -/UXd4S  
b>QM~mq3^I  
tyuk{* Me:  
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: 3gG+`{<  
- LiPHHX<  
  static holder _1; LMFK3Gd[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >H}jR[H'  
OyJsz]b} M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  .3a:n\tY  
而不用手动写一个函数对象。 .6#cDrK  
],\sRQbv&  
IAP/G5'Q  
C[xJU6z  
四. 问题分析 0AK?{y U  
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。 DhLr^Z!h3;  
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。 19F ;oFp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N )zPxQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U['JFLF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 | "Jx  
j?\$G.Y  
五. 问题1:一致性 gT(th9'+z  
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?| d $fvg8^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "($Lx  
9jO`gWxV8*  
struct holder 6[*;M  
  { 4[TS4p  
  // VyecTU"W  
  template < typename T > djsz!$  
T &   operator ()( const T & r) const K/vxzHSl  
  { 894r;UA7  
  return (T & )r; V(;55ycr  
} m7r j>X Y  
} ; By?nd)  
7~wFU*P1  
这样的话assignment也必须相应改动: 5zNSEI"PY  
5^i.;>(b  
template < typename Left, typename Right > ,< @,gZru  
class assignment ]<27Sw&yaG  
  { 17>5#JLP  
Left l; ]?0{(\  
Right r; Nfv="t9e  
public : K,f* SXM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \G$QNUU  
template < typename T2 > @[MO,J&h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } k SB  
} ; VK2@2`$  
5vD3K! \u  
同时,holder的operator=也需要改动: 6exI_3A4jh  
YBX)eWslK  
template < typename T > +I|Rk&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dqqnCXYuW  
  {  vv+TKO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "^;#f+0  
} H LjvKE=W  
Ci~f#{  
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。 tm(v~L%$>]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JY{X,?s  
7:n?PN(p6a  
return l(rhs) = r; (y1$MYZ Q  
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。 C,o:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5;W\2yj  
sYGR-:K  
template < typename Tp > HSNOL  
class constant_t [6AHaOhR'  
  { Ri|k<io  
  const Tp t; M_k`%o  
public : 8 AFMn[{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i<%m Iq1L  
template < typename T > C<_ Urnmn  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 60"5?=D  
  { jm+ V$YBP  
  return t; q75ky1^1:  
} (tepmcf  
} ; s(teQ\  
d9O:,DKf  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cZqfz  
下面就可以修改holder的operator=了 *kP;{Cb`  
Pp ,Um(  
template < typename T > "tqnx?pM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const HmvsYP66  
  { R.K?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Hi^35  
} J*5hf:?i  
14mf}"z\  
同时也要修改assignment的operator() >K\3*]>J3  
Nepi|{  
template < typename T2 > BU`ckK\(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '=VH6@vZ_'  
现在代码看起来就很一致了。 >tN5vWW  
wHf&R3fg  
六. 问题2:链式操作 wb b*nL|P  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 kP@H G<~  
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。 7%e1cI  
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。 /iplU  
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。 +jUgx;u,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]DO&x+Rb  
lr,q{;  
template < typename T > Z:!IX^q;}n  
struct result_1 Mm5c8[   
  { 'xIyGDe  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; c S4DN  
} ; x|8^i6xB  
!v0"$V5+i  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: `xCOR  
7'z(~3D  
template < typename T > _ Hc%4I  
struct   ref ;`DD}j`  
  { Xh?4mKgu  
typedef T & reference; 0LdJZP  
} ; F>*{e  
template < typename T > +~N!9eMc  
struct   ref < T &> e!GZSk   
  { YxXq I  
typedef T & reference; 9UV9h_.x  
} ; HmMO*k<6@  
! D$Ooamq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1RLym9JN  
`{[RjM`  
template < typename T > UbO4%YHt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *7ZtNo[+  
  { =_l)gx+Y+y  
  return l(t) = r(t); ++b$E&lYU  
} P;73Hr[E#  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 h$>wv`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 PQ$sOK|/  
Nar>FR7ut  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 lbTV$A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7tRi"\[5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <YH=3[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 HJIC<U  
最后的布局是: \|.7-X  
                Add ,beS0U]  
              /   \ Zyu/|O g  
            Divide   5 Hkege5{  
            /   \ k2r3dO@q  
          _1     3 FH8k'Hxg  
似乎一切都解决了?不。 22&;jpL'?  
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。 0mTr-`s  
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。 l(!/Q|Q|  
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: nn+_TMu  
Be2lMC  
template < typename Right > uR$i48}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?2 f_aY ;  
Right & rt) const Y%@hbUc}x9  
  { o:~LF6A-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ml0*1Dw  
} po7>IQS]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lyv4fP  
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。 ~e-z,:Af  
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。 P6\6?am  
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。 [%pRfjM  
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。 yCP4r6X0  
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? \~~}N4  
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: Dd,2;#_  
T^:fn-S}=  
template < class Action > > ' i  
class picker : public Action !q' 4D!I  
  { ^x m$EY*Y,  
public : y(i Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -oP'4QVb  
  // all the operator overloaded ,R2U`EO;  
} ; LT VF8-v  
b~w=v_[(I  
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。 te,[f  
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: 2VoKr)  
}t%W1UJ  
template < typename Right > lz<]5T|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const aG%, cQ1  
  { 'e!J06  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ; )Eo7?]-  
} F_H82BE+3  
S1S;F9F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A/}W&bnluD  
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。 yZ kyC'/  
S/tIwG ~e3  
template < typename T >   struct picker_maker Ig6T g ?  
  { :j^FJ@2_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x@KZ ]  
} ; S DLvi!y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B9,^mE#  
  { \tN-(=T  
typedef picker < T > result; E3aDDFDH  
} ; 7.g [SBUOG  
t2BL( yB  
下面总的结构就有了: ,|kDsR !  
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。 6 #@ f'~s  
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。 ])}(k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 cC'x6\a  
至此链式操作完美实现。 &#yR;{  
Y>+y(ck  
N!2Rl  
七. 问题3 U#&7p)4(  
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。 Ch \&GzQ  
m3<+yz$!r  
template < typename T1, typename T2 > oXXC@[??}N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2*iIjw3g  
  { $*R/tJ.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {0"YOS`3AX  
} *%/~mSx  
({WyDu&=  
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: W ~f(::  
H<EQu|f&x  
template < typename T1, typename T2 > k%]=!5F  
struct result_2 GL{57  
  { /3B $(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; re?s.djT  
} ; ~{,X3-S_H  
6/V3.UP-  
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? y: m_tv0~0  
这个差事就留给了holder自己。 0 &_UH}10  
    Vv1|51B  
?L&|Uw+  
template < int Order > $-}e; VZb  
class holder; *^%Q0mU[  
template <> I/gjenUK  
class holder < 1 >  -!W<DJ*  
  { 9}a_:hAy/  
public : 3I\n_V<  
template < typename T > 7\FXz'hA  
  struct result_1 V-'K6mn;  
  { fjk\L\1  
  typedef T & result; . \   
} ; 10!wqyj&  
template < typename T1, typename T2 > ,<BbpIQ2o  
  struct result_2 *}k;L74|  
  { ^sN (  
  typedef T1 & result; U8qtwA9t  
} ; LI2&&Mw  
template < typename T > JM1R ;i6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D%6;^^WyUx  
  { GaX[C<Wt  
  return (T & )r; g<{xC_J  
} )q7UxzE+  
template < typename T1, typename T2 > m<FOu<y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8#!i[UF dj  
  { 5%sE] Y#  
  return (T1 & )r1; 2MZCw^s>  
} Vq;dJ%sY  
} ; 4vBL6!z:Z  
~ .;<  Bj  
template <> ;qHOOT  
class holder < 2 > `W/sP\3  
  { #Zrlp.M4  
public : ?T+q/lt4  
template < typename T > ZaNQpH.  
  struct result_1 U- )i+}Ng  
  { J{^RkGF  
  typedef T & result; ^&y$Wd]6  
} ; \]$IDt(s  
template < typename T1, typename T2 > _uc hU=  
  struct result_2 V3 ~~  
  { g1t0l%_7^  
  typedef T2 & result; ,U(1NK8o  
} ; i[wb0yL  
template < typename T > &gzCteS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e[hcJz!D  
  { `{qG1  
  return (T & )r; [JF150zr  
} g=I8@m  
template < typename T1, typename T2 > E@7J:|.)R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,#pXpAz/  
  { _h}kp\sps  
  return (T2 & )r2; `ZC<W]WYX/  
} y!!2WHvE  
} ; L:@7tc.  
+\v?d&.f0  
Q7W>qe%4  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [jmd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !.d@L6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9k{PBAP  
2RSt)3!},  
return l(i, j) = r(i, j); ;G%R<Z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,\NFt`]j  
y*X_T,K 8  
  return ( int & )i; VkZ7#  
  return ( int & )j; nqLA}u4IM  
最后执行i = j; `r?7oxN  
可见,参数被正确的选择了。 K4kMM*D  
,G)r=$XU  
T#>7ub  
*QH28%^  
ynbuN x*  
八. 中期总结 AM!G1^c  
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: =Q\r?(Iy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D*lKn62  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K5lmVF\$P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6'FdGS  
qT+%;(  
MdW]MW{  
&Y }N|q-  
irfp!(r  
6fw(T.Pe  
九. 简化 DY`kx2e!  
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。 ;3@cy|\:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ( SvWv m  
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: +llR204  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !jTcsN%  
  +-*/&|^等 Y=Kc'x[,Zj  
2. 返回引用。 "men  
  =,各种复合赋值等 .X;3,D[w  
3. 返回固定类型。 /{&tY: ;m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bD?VU<)3  
4. 原样返回。 ml+; Rmvb  
  operator, % yw?s0  
5. 返回解引用的类型。  a24"yT  
  operator*(单目) o7$'cn  
6. 返回地址。 \ZkA>oO".  
  operator&(单目) ;XBI{CW  
7. 下表访问返回类型。 3xaR@xjS  
  operator[] cH&J{WeZa  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -[wGX}}  
  operator<<和operator>> aJ>65RJ^=  
lz?$f4TzA  
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。 \RG8{G,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *+#8mA(  
,=[?yJy  
template < typename Left > `9BROZnq  
struct value_return o6uJyCO  
  { ~GZY5HF  
template < typename T > ):[7E(F=  
  struct result_1 o{y9r{~A  
  { MB~=f[cUnd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  A|<jX}  
} ; C@'h<[v`1v  
N u<_}  
template < typename T1, typename T2 > ci?qT,&  
  struct result_2 0|{u{w@!`  
  {  @fl-3q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~ Q.7VDz  
} ; xwq+j "  
} ; SMpH._VFeE  
zo4qG+>o  
Y!nJg1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3`t%g[D1  
 PoxK{Y  
下面我们来剥离functor中的operator() ^rifRY-,yO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xe^Gs]fm  
6G[4rD&  
return l(t) op r(t) *GL/aEI<$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~T1 XLu  
return op l(t) M`,)wi  
return op l(t1, t2) ww], y@da  
return l(t) op R}*_~7r5  
return l(t1, t2) op 8Dj c c z  
return l(t)[r(t)] *%%g{ 3$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] VHIOwzC  
0Ziw_S\d&s  
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: P\1L7%*lU  
单目: return f(l(t), r(t)); nU7>uU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v>Q #B  
双目: return f(l(t)); 9_Be0xgJ3^  
return f(l(t1, t2)); 2AT5  
下面就是f的实现,以operator/为例 H|3:6x  
Uq^#riq  
struct meta_divide zh8nc%X{  
  { Vex{.Vh,"  
template < typename T1, typename T2 > Cv6'`",Yzm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  : y%d  
  { g/CSG IIT  
  return t1 / t2; S[PE$tYT#t  
} 0jy2H2  
} ; 9\_eK,*B  
;$.J3!  
这个工作可以让宏来做: Egg=yF>T  
X=5xh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u)}$~E>  
template < typename T1, typename T2 > \ UC]\yUK1J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0IBhb(X  
以后可以直接用 Lr$go6s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dfKF%27  
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 ,!#*GZ.ix  
(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。。。) vq(0OPj8r[  
aX)I3^ar  
,JAx ?Xb  
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 6-$jkto  
pwL ;A3$|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > < $J>9k  
class unary_op : public Rettype E8$20Ue  
  { /Z'L^ L%R  
    Left l; K|zZS%?$  
public : 6jE |  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &Sw%<N*r  
HK,cJah q  
template < typename T > }wr{W:j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g{OwuAC_  
      { m% -g~q  
      return FuncType::execute(l(t)); f$e[u E r  
    } 3x{ t(  
$rv8K j+  
    template < typename T1, typename T2 > [uC ]*G]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8xMEe:}V  
      { SUCM b8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *|%@6I(  
    } =,spvy'"*C  
} ; nAW:utTB  
%b&". mN  
8!O5quEc  
同样还可以申明一个binary_op uwzvbgup?  
[$0p+1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g!@<n1 L  
class binary_op : public Rettype e6@=wnoX u  
  { r e/@D@%  
    Left l; {C=NUK%?  
Right r; ] o*#t  
public : BLfTsNzmt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *scVJ  
JD)(oK%C  
template < typename T > <*16(!k0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !=;+%C&8y  
      { @$S+Ne[<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); S%bCyK%p  
    } & ?h#Z!  
s.bc>E0  
    template < typename T1, typename T2 > 27 ]':A4_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G18F&c~  
      { sqEI4~514  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $?Yry. 2  
    } /oR0+sH]  
} ; 8ja$g,  
7X0Lq}G@  
%HGD;_bhI  
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 =XA;[PVx:#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UW N*j_9i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) PDJr<E?  
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。 xHL( !P F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d"}k! 0m  
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。。。 -G}[AkmS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e@Fo^#ImDx  
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) lD)%s!  
下面是修改过的unary_op #p P[xE"Y  
R)_%i<nq\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > t[ubn+  
class unary_op QS%%^+E2  
  { nygbt<;?  
Left l; K&vF0*gN3  
  R<\F:9  
public : RN$1bxY  
JlH&??  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K(q+ "  
]$ L|  
template < typename T > 'n{Nvt.c  
  struct result_1 +c(zo4nZ  
  { !nqUBa  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ykl .1(  
} ; rSZd!OQ  
'FqQzx"r  
template < typename T1, typename T2 > 3.|S  
  struct result_2 }Mstjm  
  { }#L^!\V }  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *@Lp`thq  
} ; p`b"-[93  
61SlVec*o8  
template < typename T1, typename T2 > VPO N-{=`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C"6?bg5N  
  { kE:nsXI )  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <Wfx+F  
} @G8lr  
;XF:\<+  
template < typename T > cJ{ Nh;"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I;e=0!9U  
  { \n$u)Xj~6^  
  return OpClass::execute(lt(t)); h]Wr [v  
} f$+,HB  
9{RB{<Se!  
} ; }p}[j t  
}=%oX}[  
Wr<j!>J6Ki  
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 #bUXgn>  
好啦,现在才真正完美了。 YM1'L\^  
现在在picker里面就可以这么添加了: k3u "A_"c  
G0/4JSH  
template < typename Right > T ? $:'XJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5*+!+V^?X  
  { (zgW%{V@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0xxg|;h.,g  
} _Tf4WFu2  
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。 CLRiJ*U  
ZIf  
5* j?E  
/j4P9y^]=  
".W8)  
十. bind <vUbv   
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。 Z3#P,y9@  
先来分析一下一段例子 D>HOn^   
y+X2Pl  
M.x=<:upp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gnFr}L&j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~ DBcIy?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \SN&G `o<  
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。 ZjgsR|i  
我们来写个简单的。 I%r{]-Obr-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9`1O"R/  
对于函数对象类的版本: .LZwuJ^;  
).Fpgxs  
template < typename Func > ySx>L uY#3  
struct functor_trait 8VeQ-#7M/  
  { isQ[ Gc!8  
typedef typename Func::result_type result_type; <D:.(AUeO  
} ; q|j2MV5#g  
对于无参数函数的版本: (a[y1{DLy  
_kj wFq  
template < typename Ret > ur3(HL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [NaN>BZ?  
  { !qv ea,vw  
typedef Ret result_type; q#T/  
} ; 01}C^iD  
对于单参数函数的版本: Q~OxH'>>(  
qCljo5Tq'  
template < typename Ret, typename V1 > U@HK+C"M|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G`n_YH084  
  { <L"GqNuRQ  
typedef Ret result_type; v{(^1cX  
} ; i&5XF  
对于双参数函数的版本: H=g`hF]`  
G+%zn|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M@`;JjtSA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > pk^K:Xs}  
  { CS@FYO  
typedef Ret result_type; ]b\yg2  
} ; q?4p)@#   
等等。。。 -n=^U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ont%eC\  
`}(b2Hc>  
template < typename Func > Jz7!4mu  
struct func_return 7[> 6i  
  { b\3Oyp>  
template < typename T > ?98("T|y;  
  struct result_1 ~rDZ?~%  
  { lwrC pD .  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,quoRan  
} ; EH256f(&  
gu0j.XS^  
template < typename T1, typename T2 > iH/6M  
  struct result_2 d{SG Cr 9d  
  { Jth[DUH8H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n@C[@?D  
} ; kS_(wp A  
} ; `Gn50-@  
s$cK(S#  
b6U2GDm\s  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y&S24aql  
vr6MU<  
template < typename Func, typename aPicker > cd(GvX'  
class binder_1 H,DM1Z9rz  
  { ~F4fFQ-yy  
Func fn; E~]R2!9  
aPicker pk; 9f hsIe  
public : A/u)# ^\  
zG ^$"f2  
template < typename T > P(H8[,  
  struct result_1 PcA2/!a  
  { )TVFtI=,NN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mS~o?q-n  
} ; *v9 2  
d/BM&r  
template < typename T1, typename T2 > LcUh;=r}&  
  struct result_2 I1pWaQ0  
  { aMtsmL?=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <kGU,@6PF  
} ; 3QG7C{  
%kS(LlL+6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )(ImLbM)  
Hea;?4Vg  
template < typename T > QR%mj*@Wle  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <eQj`HL  
  { '}fzX2Q#  
  return fn(pk(t)); y+"X~7EX  
} | #47O  
template < typename T1, typename T2 > ]j`c]2EuP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j@SQ~AS  
  { nEJY5Bz$  
  return fn(pk(t1, t2)); X!9 B2w  
} "nw;NIp!  
} ; X]wRwG  
6]W=nAD  
23Nw!6S  
一目了然不是么? 23RN}LUi  
最后实现bind :lf+W  
?~hHGf\^b6  
`f*Q$Ulqx  
template < typename Func, typename aPicker > +^=8ge}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @ycDCB(D}  
  { *>n;SuT_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); apg=-^L'  
} M%2+y5  
lT&eJO~?5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ms*(9l.hOK  
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。 I %sFqh>  
DAcQz4T`  
十一. phoenix @?yX!_YC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]yK7PH-{L  
BG6B :  
for_each(v.begin(), v.end(), W4pL ,(S  
( 9~]~#Uj  
do_ mlJ!:WG  
[ psg)*'r  
  cout << _1 <<   " , " 4dO~C  
] Ju96#v+:  
.while_( -- _1), 8FKXSqhVM  
cout << var( " \n " ) RS)tO0  
) xv(9IEjt0  
); G6/p1xy>o:  
|iE50,  
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: dQV;3^iUY  
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 IsZHe lg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .1KhBgy^K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d1AioQ9  
iOU6V  
mz,  
template < typename Cond, typename Actor > N G "C&v  
class do_while r'^Hg/Jzt  
  { G,o6292hj  
Cond cd; E"qRw_ ~t  
Actor act; &cxRD  
public : @D{KdyW  
template < typename T > PsnWWj?c  
  struct result_1 fGUE<l  
  { [N7{WSZ&  
  typedef int result_type; )Im#dVQs=  
} ; bM{s T"  
0ZZZoP o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xTj|dza  
=e9>FWf>  
template < typename T > v!<gY m&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7"sD5N/>uh  
  { yeXx',]a  
  do A mNW0.}  
    { #gRM i)(F  
  act(t); l_o@miG/  
  } }+.}J  
  while (cd(t)); [x+FcXb  
  return   0 ; +S>j0m<*  
} Al}6q{E9+8  
} ; B* ?]H*K  
DJ'zz&K  
coW:DFX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &;^YBW:I  
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。 }=<  
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。 <0b)YJb4M  
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。 c~z82iXNO  
下面就是产生这个functor的类: l`oZ) ?ur  
)bS yB29S  
~Sj9GxTe  
template < typename Actor > lAb*fafQy  
class do_while_actor 2oVSn"  
  { O(fM?4w  
Actor act; 7gf05Z'=  
public : hQYL`Dni  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D{GfL ib"U  
F*IzQ(#HW  
template < typename Cond > &"yx<&c}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y0sR6TY)f  
} ;  Uwf +  
yv t.  
]A~WIF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OLyf8&AU@  
最后,是那个do_ gG0!C))8  
BXtCSfY $  
4Jp:x"w  
class do_while_invoker K"|l@Q[  
  { A)bWcB}U  
public : Y<N5# );f  
template < typename Actor > X <f8,n  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [xSF6  
  { B Wk/DVue  
  return do_while_actor < Actor > (act); zr-*$1eu  
} 4 {y)TZ  
} do_; \UPjf]&  
_Gn2o2T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y~c|hfL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =bfJ^]R  
最后来说说怎么处理break和continue 7%5z p|3  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 @$ne{2J3  
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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