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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (!'=?B "  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |#OMrP+oi  
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, ,_SE!iL  
#B_Em$  
8 ckcTNPu  
_6U=7<f  
  class filler vP k\b 3E  
  { {T;A50  
public : [\i0@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S"-q*!AhK  
} ; D1xIRyc/  
~HW8mly'  
dP[vXhc  
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: Z\1*g k  
6Bv!t2  
lI,lR  
?HD eiJ kX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !u)>XS^E  
W~" 'a9H/  
gteG*pi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ajr);xd  
_ ^ JhncL  
u/s,#  
tr[(,kX  
二. 战前分析 mBAI";L3  
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。 aL)}S%5o?  
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 B7'rbc'  
>JSk/]"  
NY(z 3G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5Q/&,NP  
  /* --------------------------------------------- */ HACY  
vector < int *> vp( 10 ); p* '%<3ml  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Wi;wu*  
/* --------------------------------------------- */ )Bz2-|\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]TE(:]o7V  
/* --------------------------------------------- */ DJWm7 t  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yW =I*f  
  /* --------------------------------------------- */ M53{e;.kN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); wP|Amn+;  
/* --------------------------------------------- */ SRP.Mqg9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); CIt%7 \c  
tVUC@M>'  
< bvbfS  
4z;@1nN_8a  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7O.?I# 76  
1._1, _2是什么? t[r<&1[&  
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。 ^X?D4a|;#g  
2._1 = 1是在做什么? uT Z#85L `  
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。 _VjfjA<c8  
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。 ^i"~6QYE  
yG v7^d  
5YV3pFz$)  
三. 动工 vk1E!T9X  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: B@+&?%ub:  
/r8'stRzv  
`d,v  
-22]|$f  
template < typename T > eb#yCDIC   
class assignment L2 ybL#dz  
  { 4uX|2nJ2!;  
T value; 8\lRP,-  
public : %&Fsk]T%:  
assignment( const T & v) : value(v) {} z+5ZUS2~&  
template < typename T2 > `)aIFAW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mm1fG4 *%  
} ; ;h"St0   
7]8nW!h;  
w;OvZo|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _8z gaA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &^7^7:Y=?  
Lu][0+-  
prdc}~J8{  
RV_(T+  
  class holder %U uVD  
  { _\ &N<  
public : .%"s| D  
template < typename T > ahUc ;S:v#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v'e5j``=  
  {  Lw1aG;5  
  return assignment < T > (t); wCitQ0?  
} NZQl#ZJH:  
} ; ZzO^IZKlC  
fep8hf B;  
VpO+52&  
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: ! N!A%  
j3Yz=bsQ{c  
  static holder _1; ;1MRBk,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |19zjhl  
C f(g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c$fYK  
而不用手动写一个函数对象。 lP;X=X>  
IQ] tcSQl  
X+%5q =N  
s[n*fV']A  
四. 问题分析 1w$X;q"  
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。 #*tWhXU  
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。 {aoG60N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6>d0i S@R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Hs#q 7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W1\F-:4L@  
~gi,ky^!  
五. 问题1:一致性 (Do](C  
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?| 84f~.45  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0_f6Qrcj  
Q1 5h \!u  
struct holder it)!-[:bm  
  { )KbzgmLr  
  // 3$n O@rOS  
  template < typename T > aWk1D.  
T &   operator ()( const T & r) const >"|"Gy (  
  { ^fqco9^;  
  return (T & )r; y{#9&ct&  
} \\(3gB.Gd  
} ; B.Y8O^rx  
sMDHg  
这样的话assignment也必须相应改动: _0Z8V[  
[9H986=  
template < typename Left, typename Right > d8Sr,t+  
class assignment y3Q2d7G  
  { n1Fp$9%  
Left l; mhi^zHpa  
Right r; 6!A+$"  
public : -oMp@2\e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *t_JR  
template < typename T2 > gCP f1z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ZQN%!2  
} ; N#&/d nV  
zy\R>4i'#Q  
同时,holder的operator=也需要改动: "eH.<&  
P>wTp)  
template < typename T > *V[6ta'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *R_mvJlT  
  { di|5|bn7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z~6PrM-M  
} O!ngQrI  
S7kZpD $  
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。 ;0JK>c ]#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e"^n^_9  
`&/~%>  
return l(rhs) = r; Z9p`78kYyh  
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。 ^b&U0k$R  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Rdj/n :  
oaGpqjBGQ  
template < typename Tp > _J ZlXY  
class constant_t RA ER\9i  
  { S&z8-D=8k  
  const Tp t; bo_Tp~ j  
public :  ?@iGECll  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lr~c w#h*  
template < typename T > ?Vo/mtbY5X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]S0sjN  
  { 3v,Bg4[i  
  return t; )ad6>Y  
} w#w?Y!JXo  
} ; " LkI'>3}  
0`~#H1TK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0~=>:^H'`q  
下面就可以修改holder的operator=了 JL:\\JT.  
,k+F8{Q.  
template < typename T > ?:c:D5N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const BW5!@D2  
  { 1 R,?kUa  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %O02xr=  
} 8iXt8XY3  
<:!;79T\  
同时也要修改assignment的operator() OD yKS;   
t<H@c9{;*  
template < typename T2 > DEN (pA\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^hyp}WN  
现在代码看起来就很一致了。 :#nv:~2]  
PsOu:`=r  
六. 问题2:链式操作 h%+6 y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O]-s(8Oo3  
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。 x!;;;iS  
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。 $Y=xu2u)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 5"^Z7+6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct z8*{i]j  
4u+4LB*  
template < typename T > D\ kd6  
struct result_1 2y#[uSqB  
  { M0Vs9K=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ns5'K^  
} ; S E0&CV4  
]h 4r@L3  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =b/:rSd$NA  
AB[#  
template < typename T > ^7-l<R[T  
struct   ref @*"H{xo.U  
  { "Wn8}T*  
typedef T & reference; )I(2t 6i  
} ; ]>H'CM4JR  
template < typename T > [;,Xp/  
struct   ref < T &> gkMyo`  
  { XyrQJ}WR|  
typedef T & reference; i=aK ?^+  
} ; xk@fBa }  
W*.6'u)9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: s%Irh;Bs  
344E4F"ph  
template < typename T > ~pG,|\9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o@@, }  
  { %}1v-z  
  return l(t) = r(t); 4#Id0['  
} gf^XqTLs  
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。 "|6763.{4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {L.=)zt>  
Ers8J V  
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 7J[s5'~|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q&d5V~q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R~!md  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 NjP7?nXSx  
最后的布局是: \Rz-*zr&  
                Add y6`zdB  
              /   \ \+VQoB/  
            Divide   5 #"KaRh  
            /   \ `Yw:<w\4C  
          _1     3 KreF\M%Ke  
似乎一切都解决了?不。 5sI9GC  
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。 PsCr[\Ul  
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。 AroYDR,3+  
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: |Wz`#<t  
CaqqH`/E4  
template < typename Right > oa2v/P1`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *G(ZRj@ 33  
Right & rt) const ~%d*#Yxq  
  { EB2 5N~7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v/z~ j  
} CA5q(ID_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 X3l? YA  
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。 '-NHu +  
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。 'Z 82+uU%  
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。 Vk?US&1q}  
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。 P-)`FB  
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? }4XXNYH  
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: _(0GAz%9  
B~7]x;8h  
template < class Action > WeE1 \  
class picker : public Action 141XnAb)I  
  { st-I7K\v  
public : f\h|Z*Bv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} = @n`5g  
  // all the operator overloaded Bl*.N9*  
} ; ZP;WXB`  
t^SND{[WcM  
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。 gQ=l\/ H  
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: `~+[pY 1r  
]5sU =\  
template < typename Right > ]o2 Z 14  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W $EAo+V  
  { yR4++yk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _ a -At  
} n2;Vrs,<1&  
B(qwTz 51  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yYn7y1B  
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。 %w#8t#[,6  
c'&\[b(m  
template < typename T >   struct picker_maker #B &%Y6E5  
  { E0aJ~A(Hv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; v%!'vhf_K  
} ; Hwiftx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #!R=h|  
  { ^Kfm(E  
typedef picker < T > result; 7]lUPLsl  
} ; *!&,)''  
zIy&gOX  
下面总的结构就有了: Rs;Y|W4'  
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。 -Ta| qQa  
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。 "d c- !  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 pu,|_N[xq8  
至此链式操作完美实现。 uL9O_a;!  
b_>x;5k  
u]jvXPE6  
七. 问题3 z-G*:DfgH  
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。 1CA% nqlng  
}x(Ewr  
template < typename T1, typename T2 > 1}"Prx-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bl/Z _@  
  { #bmbK{[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (Qj;B)  
} 4d;.p1ro  
$ nHf0.V1  
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: pfF2!`7pI  
!G~`5?CvE  
template < typename T1, typename T2 > #kRt\Fzq  
struct result_2 7O\Qxc\  
  { CjZIBMGc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6![}Jvu>  
} ; QM4O|x[   
@nxpcHj  
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? )POU58$  
这个差事就留给了holder自己。 Uo=_=.GQ  
    U}^`R,C  
-AZ\u\xCB  
template < int Order > `*w!S8}m;  
class holder; *r].EBJ\  
template <> :?f^D,w_B  
class holder < 1 > )2: ,E  
  { 4v;KtD;M  
public : ]Pf!wv  
template < typename T > iKA}??5e  
  struct result_1 Z@6xu;O  
  { E<r<ObeRv`  
  typedef T & result; UthM?g^  
} ; KU 98"b5  
template < typename T1, typename T2 > (65|QA   
  struct result_2 JlhI3`X;/  
  { uh&Qdy!I  
  typedef T1 & result; 6h{>U*N"&d  
} ; gX;)A|9e  
template < typename T > 8&c:73=?X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const buA/G-<e  
  { IyoitIbLl  
  return (T & )r; u -A_l<K  
} wrAcVR  
template < typename T1, typename T2 > bD<hzOa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H-jxH,mJmW  
  { (Ky$(Ubb#6  
  return (T1 & )r1; JGQ)/(  
} ,)Z1&J?  
} ; *Z2#U ?_  
,| ~Pa  
template <> :YM1p&|fS  
class holder < 2 > "P8( R  
  { OTD<3Q q  
public : #y*p7~|@  
template < typename T > 5m9;'SF  
  struct result_1 3h**y %^  
  { LjPpnjU  
  typedef T & result; WuMr";2*E  
} ; `P?!2\/  
template < typename T1, typename T2 > R/Te ;z  
  struct result_2 ~$]Puv1V>  
  { e7M6|6nb  
  typedef T2 & result; qv)%)n  
} ; g [c ^7  
template < typename T > DMiB \o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nJcY>Rp?  
  { }T&~DVM  
  return (T & )r; MTAq} 8  
} DTz)qHd#X  
template < typename T1, typename T2 > i^}ib RQbN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "Zu>cbE  
  { F&$~]R=&  
  return (T2 & )r2; /TY=ig1z  
} x bD]EC  
} ; g]jCR*]  
j W/*-:  
A@)ou0[n@  
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> >。 [ ]42$5eof  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jh"YHe/X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X.[8L^ldh  
'4,>#D8@O  
return l(i, j) = r(i, j); !+_X q$9_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~RRS{\,  
cS RmC  
  return ( int & )i; StU9r0`  
  return ( int & )j; ^ wb9n  
最后执行i = j; lN'b"N  
可见,参数被正确的选择了。 HleMzykF  
Ti&v9re%wO  
V?-SvQIk1  
cXbQ  
z9JZV`dNgz  
八. 中期总结 _[,7DA.qc  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: li9>zjz  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  S)x5.vo^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 MR/gLm(8(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q@XxCP]  
iyP0;$  
kerBy\^  
Qq3UC%Z1  
I\@`AU  
{QVs[ J1  
九. 简化  >f*Zf(F  
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。 .svlJSx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G3j'A{  
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: VvTi>2(.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ='Yg^:n  
  +-*/&|^等 |'](zEwq  
2. 返回引用。 MS;^@>|wj  
  =,各种复合赋值等 F?XiP.`DR  
3. 返回固定类型。 q z8Jvgu?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) W~Q;R:y  
4. 原样返回。 f}cCnJK  
  operator, y=LN| vkQ  
5. 返回解引用的类型。 B~2M/&rM\  
  operator*(单目) Wd?=RO`a  
6. 返回地址。 s^HI%mdf  
  operator&(单目) ]K|td)1X  
7. 下表访问返回类型。 -`,F e3  
  operator[] ahg]OWn#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kHd`k.nW  
  operator<<和operator>> :5_394v  
4D sHUc6  
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。 LN`Y`G|op  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: USzO):o  
oW3|b2D  
template < typename Left > }s:~E2?In  
struct value_return B:#9   
  { IC+!XZqS  
template < typename T > 3ICMH  
  struct result_1 G(gZL%M6  
  { ;@H:+R+(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c{[lT2yxU  
} ; 75eZhs[b  
F<J`1 :  
template < typename T1, typename T2 > &{gy{npQ  
  struct result_2 - *v)sP"@  
  { q,>4#J[2;s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; nIGElt]  
} ; G{gc]7\=Cd  
} ; _FkIg>s  
f"t+r /d  
i0rh {Ko  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +!$]a^3l  
 bU$M)  
下面我们来剥离functor中的operator() , FR/X/8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,1>n8f77]  
G rI<w.9X  
return l(t) op r(t) wicW9^ik  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dZCnQIS  
return op l(t) v (=E R%  
return op l(t1, t2) LvNulMEK  
return l(t) op 75;g|+  
return l(t1, t2) op 7KN+ @6!x  
return l(t)[r(t)] 5A+r^xN  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aUq 2$lw1  
JC iB;!y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: fndbGbl8p  
单目: return f(l(t), r(t)); RaOLy \  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~L:H]_8F l  
双目: return f(l(t)); =s&ycc;-5}  
return f(l(t1, t2)); 3EH7H W  
下面就是f的实现,以operator/为例 RO[6PlrRN  
A=r8_.@2@  
struct meta_divide ;cGY  
  { >1$Vh=\OI  
template < typename T1, typename T2 > 'cA(-ghY/E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <[?ZpG  
  { f([d/  
  return t1 / t2; vF)eo"_s*  
} avW33owb@  
} ; CI=M0  
^.c<b_(=h  
这个工作可以让宏来做: MH|R@g  
* 'Bu-1{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ i&j]FX6q  
template < typename T1, typename T2 > \ q^h/64F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7G%:ckg  
以后可以直接用 [DvQk?,t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6pbtE]  
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 9ePom'1f1  
(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。。。) 77-G*PI*I  
p$mt&,p  
KPA.5,ai  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 &Qq|  
U#|6n ,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B7PdavO#  
class unary_op : public Rettype US\h,J\Ju  
  { K94bM5O 1  
    Left l; ij?Ww'p9>  
public : v1p^=" IHI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (wf3HEb_  
j<)`|?@e(  
template < typename T > sfk;c#K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *!ecb1U5  
      { |)S*RQb\  
      return FuncType::execute(l(t)); .R)uk  
    } 51;[R8'w  
~SS3gLv  
    template < typename T1, typename T2 > q@1xYz:J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <GLn!~Px@5  
      {  Z>pZ|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nO#x "  
    } e-#V s{?|r  
} ; /@&#U bN\  
`><E J'h  
Z1.v%"/(  
同样还可以申明一个binary_op } L _Zmi$  
\\;y W~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [_: GQ  
class binary_op : public Rettype 8RQv  
  { $laUkD#vz  
    Left l; [Y.=bfV!  
Right r; e'->Sg  
public : GP;N1/=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FH%M5RD  
z\$(@:{A  
template < typename T > )y{:Uc\4!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tG~[E,/`  
      { r1 b"ta  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6 [?5hmc"w  
    } KDb`g}1Q  
}}Z2@}  
    template < typename T1, typename T2 > 6"; ITU^v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uW2  q\  
      { $9@AwS@Uu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); MBAj.J  
    } Qe-PW9C  
} ; <W+9 h0c  
AH_qZTv0{Q  
'8[; m_S  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Tgh?=]H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -hc8IS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v0?SN>fZ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 vmh>|N4a7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3gnO)"$  
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。。。 3W{ !\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9E NI%Jz  
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) {h PB%  
下面是修改过的unary_op UZ#oaD8H6  
Vf<q-3q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1}Y3|QxF  
class unary_op %0 i)l|  
  { /4@ [^}x  
Left l; z:Z-2WV2o  
  SlwQ_F"4L  
public : JW )f'r_f  
/nn~&OU  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pRd'\+  
vPc*x5w-  
template < typename T > $HtGB]  
  struct result_1 9Q!Z9n"8~)  
  { Qqx!'fft  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Cy *.pzCi  
} ; [P6m8%Y|s  
p_X{'=SQ1  
template < typename T1, typename T2 > K?r  
  struct result_2 WdlGnFAWh  
  { PG}Roj I  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~X3x- nAt  
} ; v1Q 78P  
;<_a ,5\Q  
template < typename T1, typename T2 > P$Oj3HD LM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }2iR=$2  
  { A=IpP}7J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); esj6=Gh  
} 2pU'&8  
DR,7rT{$  
template < typename T > '#h ORQB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5-y*]:g(  
  { cpALs1j:  
  return OpClass::execute(lt(t)); ch25A<O<R.  
} #9Ect@?N0  
V1pBKr)v  
} ; .g1x$cQ1<  
l1KgPRmEP  
+cSc0:  
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 {dm>]@"S  
好啦,现在才真正完美了。 ~KYzEqy  
现在在picker里面就可以这么添加了: wc. =`Me  
=5Nh}o(l?  
template < typename Right > O ;[Mi  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const GM?s8yZ<  
  { aKWxLe  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YB<nz<;JR  
} m C`*#[  
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。 Y;%LwDC  
^m&I^ \  
:8hI3]9  
Rb.vyQ  
6>oc,=MV/  
十. bind MIn_?r  
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。 vSC1n8 /  
先来分析一下一段例子 m#Z&05^  
; +(VO  
q6w)zTpJGJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~J&-~<%P}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;{L[1OP%e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #QIY+muN  
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。 &(A#F[ =0  
我们来写个简单的。 dH PvVe/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nc\`y,>l8  
对于函数对象类的版本: q?dd5JzZy,  
{it}\[3  
template < typename Func > tx~,7TMS/  
struct functor_trait ~!qnKM>[  
  { BQ)>}YHk  
typedef typename Func::result_type result_type; W/hzo*o'g  
} ; 2xflRks  
对于无参数函数的版本: ybw\^t  
$ P 5K   
template < typename Ret >  Pd\4hy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Fa[^D~$l*  
  { )Uy%iE*  
typedef Ret result_type; Z,e|L4&  
} ; R54ae:8  
对于单参数函数的版本: I;%1xdPt  
\X _}\_c,d  
template < typename Ret, typename V1 > _uLpU4# ?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BDvkY  
  { 8=TC 3]  
typedef Ret result_type; \fiy[W/k  
} ; /51$o\4 S  
对于双参数函数的版本: ]oVP_ &E  
#}+H  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +pwTM]bV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > " nCK%w=  
  { 5WJ ~%"O  
typedef Ret result_type; ndzADVP  
} ; GdI,&| /  
等等。。。 ye9GBAj /  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2[ofz}k]r)  
gBv!E9~l  
template < typename Func > [,,@>nyD  
struct func_return $"W[e"Q  
  { #e-K It  
template < typename T > QK[^G6TI  
  struct result_1 \}v@!PQl  
  { @jm+TW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @n?"*B  
} ; 4KtD  k  
oI/_WY[t  
template < typename T1, typename T2 > ][jwy-Uy;  
  struct result_2 ;_c&J&I  
  { =VzJ>!0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j \jMN*dmV  
} ; Qe>_\-f  
} ; VsL,t\67  
G\dPGPPM  
i/+^C($'f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Os'E7;:1h  
//BJaWq  
template < typename Func, typename aPicker > dN3^PK  
class binder_1 RU7+$Z0K  
  { q"<=^vi  
Func fn; t3Gy *B  
aPicker pk; Os-Z_zSl6  
public : JX&]>#6|E  
m;l[flQ~  
template < typename T > @9| jY1  
  struct result_1 o #\L4P(J  
  { ~*/ >8R(Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @i!+Z  
} ; <Y7j'n  
/~u^@@.  
template < typename T1, typename T2 > +bLP+]7oZ  
  struct result_2 xOKJOl  
  { Z9$pY=8^?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @2hhBW  
} ; GqL&hbpi  
LF!KP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \O"H#gt  
m`-:j"]b$  
template < typename T > T$"~V u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \#]%S/_ A  
  { ~ Ze!F"  
  return fn(pk(t)); 8xAIn>,_  
} oQ r.cKD ?  
template < typename T1, typename T2 > STjb2t,a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %C,zR&]F  
  { J{dO0!7y  
  return fn(pk(t1, t2)); Yc]k<tQ  
} JseKqJ?g  
} ; aUZ?Ue9l>2  
a5/, O4Q  
)jgz(\KZ  
一目了然不是么? #rX ^)2  
最后实现bind ai$l7]7  
pP":,8Q{  
Y+Z+Y)K  
template < typename Func, typename aPicker > tq h)yr;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,\"x#Cc f  
  { BedL `[ ,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #oTVfY#  
} 6 :3Id  
e8 ]CB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F]6G<6T[  
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。 I2CI9,0  
^-PYP:*  
十一. phoenix "r@#3T$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5}hQIO&^%  
A+M4=  
for_each(v.begin(), v.end(), /} PdO  
( m}?jU  
do_ [>?|wQy>=  
[ 4z5qXI/<m4  
  cout << _1 <<   " , " rhPv{6Z|7  
] :2c(.-[`  
.while_( -- _1), jc_k\  
cout << var( " \n " ) /r'Fq =z  
) >$rH,Er  
); c!6v-2ykv  
]l fufjj  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: H if| z[0$  
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 (Ud"+a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 PU.j(0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &2  Yo  
H4 O"^#5  
jbS@6 * _  
template < typename Cond, typename Actor > h/\ Zq  
class do_while OXM=@B<"  
  { S;Sy.Lp  
Cond cd; l H_pG~  
Actor act; K\Q4u4DjbJ  
public : {= &&J@:  
template < typename T > -FZNk}  
  struct result_1 1VFCK&  
  { #]c_ 2V  
  typedef int result_type; F-:AT$Ok  
} ; =3'B$PY  
1N$OXLu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} { /!ryOA65  
igTs[q=Ak  
template < typename T > ^E \4`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a] c03$fK  
  { ,/p+#|>C=  
  do Ou4hAm91s  
    { ,ov$` v  
  act(t); OjffN'a+N  
  } .R` _"7  
  while (cd(t)); /PaS <"<P@  
  return   0 ; a U.3  
} %u9 Q`  
} ; Mj>Q V(L8t  
/V+7:WDj  
k}g4?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). qmn l  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 8SroA$^n  
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。 "kcix!}&  
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。 [Y`E"1f2  
下面就是产生这个functor的类: lQ^"-zO4  
<^> nR3E  
~u0<c:C^  
template < typename Actor > /<T{g0s  
class do_while_actor w]xr ~D+  
  { #lMIs4i.  
Actor act; w$&;s<0  
public : .u&X:jOE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =[aiW|Y  
A?n5;mvq#  
template < typename Cond > bydI+pVMo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q1kM 4Up  
} ; Qo3Enwap=  
GE] QRKf  
s^PsA9EAn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9Ut eD@*  
最后,是那个do_ <6.`(isph  
X^&--@l}T!  
R>Ox(MG  
class do_while_invoker um/F:rp  
  { 6:QlHuy0nH  
public : t; #@t/`  
template < typename Actor > - 8"K|ev  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N@X6Z!EO  
  { It2:2  
  return do_while_actor < Actor > (act); {C]tS5$Z  
} ib> ~3s;  
} do_; TT;ls<(Lg  
9k9}57m.i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 'HV@i)h0%V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x5g&?2[  
最后来说说怎么处理break和continue H^o_B1  
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。 vY4}vHH2  
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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