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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?>o|H-R~5Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wZ =*ejo  
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, /:@X<  
Luu.p<   
#sp8 !8|y  
66shr  
  class filler ,2 _!hm /  
  { @jevY81)  
public : %oEvp{I  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /0I=?+QSo  
} ; ~`Xu 6+1o  
\mp5G&+/Q  
[xsiSt?6  
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: iKN800^u  
4Z<  
/C)FS?=  
X mX .)h'Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G@;I^_gN  
PFnq:G^L  
;Q} H'Wg,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4 Gm(P~N  
N: Zf4  
K+s xO/}h  
8cyC\Rs  
二. 战前分析 =)Q0=!%-  
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。 Fq9>t/Zj  
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`p"T0  
N`%f+eT(  
]w[T_4 l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [e+$jsPl  
  /* --------------------------------------------- */ fnm:Wa|,%|  
vector < int *> vp( 10 ); IB+)2`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vs~lyM/  
/* --------------------------------------------- */ r 2L=gI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E)7ODRVbl  
/* --------------------------------------------- */ Co#_Cyxg=9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #yVMC;J?W  
  /* --------------------------------------------- */ /i)1BaF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k|c=O6GO  
/* --------------------------------------------- */ %[C-KQH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X}gnO83  
4C{3>BE  
vAMr&[  
j L[ hB  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y2,\WKa  
1._1, _2是什么? $"&U%3  
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。 aY7.<p*a  
2._1 = 1是在做什么? hMiuv_EO!  
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。 b_JW3l  
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。 U\Hd?&`9gz  
SZ m)`r\A  
>av.pJ(>  
三. 动工 ';z5]O~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -'OO6mU  
H^no&$2`1  
GxIw4m9  
 !bi}9w  
template < typename T > 9k@`{+wmZ  
class assignment on q~wEr  
  { cOr@dUSL  
T value; SAEV "  
public : `b{.K,  
assignment( const T & v) : value(v) {} $q6'VLPo  
template < typename T2 > =':,oz^|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }@V ,v[&e  
} ; dn1Tu6f;|  
U 0M>A  
HjFY >(e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~?c}=XL-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5E+k}S]M$  
KQ x<{-G6  
: a4FO  
F& 'HZX  
  class holder Um$a9S8b&  
  { ymsqJ   
public : } bs2Rxkh  
template < typename T > cCjpQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m9Uoq[1  
  { D?w-uR%Y  
  return assignment < T > (t); drQioH-  
} d[9NNm*htC  
} ; (1vmtg.O  
CKTD27})  
X; gN[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: G"BoD5m  
):_x  
  static holder _1; d%istFL)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z0~}'K   
995^[c1o6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,K'}<dm|x  
而不用手动写一个函数对象。 Lu~e^Ul   
e<p_u)m  
S %"7`xl  
)pVxp]EI  
四. 问题分析 [\ JZpF  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 A/U tf0{3"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 n]B)\D+V^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N[$(y} !s  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T_}\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rwxJR@Ttn  
fuH Dif,  
五. 问题1:一致性 XKsG2>l-W  
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?| Z v=p0xH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]'aG oR  
-BV&u(  
struct holder "z }bgy  
  { /Ki :6  
  // FVsNOU  
  template < typename T > z^4\?R50yO  
T &   operator ()( const T & r) const ^yRCR] oT  
  { WPE@yI(  
  return (T & )r; ubhem(p#  
} oh;F]*k6  
} ; b>%I=H%g  
EMH?z2iGd  
这样的话assignment也必须相应改动: `.dTkL  
@T1 >%oi  
template < typename Left, typename Right > p;n)YY$  
class assignment U6=m4]~Z  
  { e<^tY0rR&  
Left l; 0nAeeVz|  
Right r; Iw"?%k\U  
public : H[x9 7r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ji( S ?^  
template < typename T2 > 4(JxZ49  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .)Se-'  
} ; r _r$nl  
q9Y0Lk  
同时,holder的operator=也需要改动: U hCd,  
E"Xi  
template < typename T > ,ASY &J5)7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =]E1T8|  
  { 4PUM.%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T6H"ER$  
} iA ZtV'VQ)  
vS<;:3  
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。 !wrl.A/P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Dz)bP{iq"  
bi^LpyEn  
return l(rhs) = r; i6m;2 UAa  
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。 U(./LrM05  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xDr *|d  
1'_OM h*;  
template < typename Tp > t*Q12Q  
class constant_t fWm;cDM H  
  { PfrW,R~r  
  const Tp t; JsPuxu_  
public : kd \G>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .yWdlq##  
template < typename T > Fr%KO)s2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uR"]w7=  
  { +[2lS54"W4  
  return t; `bC_J,>_  
} u gfV'  
} ; A)7'\JK7b  
dbZPt~S'$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q|G[9HBI  
下面就可以修改holder的operator=了 '`o+#\,b^%  
m@c2'*&Y  
template < typename T > ;pB?8Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #3CA  
  { hV8A<VT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Pq4sv`q)S  
} SyYa_=En  
_ve7Is`/  
同时也要修改assignment的operator() -`?V8OwY]  
d'-^ VxO0  
template < typename T2 > Dkdm~~Rr  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hG;u8|uT^i  
现在代码看起来就很一致了。 V u! ,tpa.  
AARhGx|L<  
六. 问题2:链式操作 wOk:Q4OjL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Yp ? 2<  
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。 |R[m&uOib  
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。 H{GbOI.  
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。 cL WM]\Y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9Pb0Olh  
uPp(l4(+  
template < typename T > ohh 1DsB  
struct result_1 OQsH,'  
  { =q"3a9 pb7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ahebr{u  
} ; X>wQYIi  
ss2:8up 99  
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: 6% ,Q  
Y.C*|p#  
template < typename T > LQQhn{[D  
struct   ref ):[[Ch_  
  { (?3( =+t  
typedef T & reference; ?NwFpSB2  
} ; Q%>,5(_V]  
template < typename T > r-V./M@L  
struct   ref < T &> l;;:3:  
  { W.CIyGK  
typedef T & reference; eeX)JC0A  
} ; (p2a{v}fEz  
-J6}7>4^8}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: g+CH F?O  
}gn0bCJy  
template < typename T > <=`@`rm{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F% |(pHk  
  { x-W0 h  
  return l(t) = r(t); C'$U1%: j  
} CRf^6k_;(  
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。 {M$8V~8D  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lubS{3<  
7)]G"m{  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 A6Qi^TI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: GS^4t mc  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l-npz)EM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~>EVI=?  
最后的布局是: >]`x~cE.5  
                Add OL=bhZ  
              /   \ 9!OpW:bR|  
            Divide   5 KG?]MVXA  
            /   \ D *tBbV  
          _1     3 5u!cA4e"  
似乎一切都解决了?不。 doa$ ;=wg  
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。 Q7s1M&K  
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。 {%$=^XO  
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: mU_O64  
%SE g(<  
template < typename Right > 04"hQt{[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const GQQ!3LwP\O  
Right & rt) const g$97"d'  
  {  5-J-Tn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~+g5?y  
} 5SjS~ 9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BKTsc/v2>:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。  e?7paJ  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 _`(g?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 a"zoDD/  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 g$tW9 Q  
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? l%IOdco#  
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: E5 dXu5+ye  
(o|E@d  
template < class Action > 'K!kJ9oqe  
class picker : public Action Mc6y'w  
  {  96BMJE'  
public : izxCbbg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I5~DC  
  // all the operator overloaded o?3R HP47  
} ; cQR1v-Xt  
+EB# #  
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。 bODl q  
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: uu:)jxi  
Dn[1BWM/7  
template < typename Right > `4=b|N+b"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $1v5*E  
  { 4|(?Wt)5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j.6kjQN  
} 2*|]#W  
x EBjfn  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q^k# ?j#  
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。 (g Z!o_  
!2Orklzd1  
template < typename T >   struct picker_maker  /F_ :@#H  
  { JVkawkeX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; sa`Yan  
} ; S|[UEU3FpB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > GXfVjC31z  
  { qkIU>b,B  
typedef picker < T > result; $o/>wgQY-  
} ; @2mP  
9ZBF1sMg  
下面总的结构就有了: [a3 0iE  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 (Ka# 6   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 d}ZH Y[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {ZcZ\Q;6  
至此链式操作完美实现。 dc05,Bz  
{OOt+U!  
=(ZGaZ}  
七. 问题3 0 OBkd  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ~K9U0ypH  
.*j+?  
template < typename T1, typename T2 > 2]+.8G7D%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -)oBh  
  { a5-\=0L~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); my1kF%?  
} T?Y\~.+99  
_#C}hwOR>X  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Xo`1#6xsE  
AJT0)FCpR  
template < typename T1, typename T2 > v\Ljm,+  
struct result_2 |=LkV"_v  
  { FT~^$)8=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4i,SiFKB  
} ; Bu1z$#AC  
#lF<="y%X  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? K(gj6SrjV  
这个差事就留给了holder自己。 i.sq^]j  
    guv@t&;t0  
0R& U18)y  
template < int Order > Z=0W@_s  
class holder; =FmU]DV  
template <> x/=j$oA  
class holder < 1 > j;)6uia*A  
  { qedGBl&  
public : MbfzGYA2~  
template < typename T > eEQ[^i  
  struct result_1 "|%9xGX|D  
  { WM"^#=+$  
  typedef T & result; `dP+5u!  
} ; *K|aK p}  
template < typename T1, typename T2 > D.(G9H  
  struct result_2 Rs`a@ Fn  
  { &>e DCs  
  typedef T1 & result; iI*7WO[W  
} ; 8(>.^667  
template < typename T > c~xo@[NaS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !9, pX  
  { $VWzv4^:  
  return (T & )r; 0>iFXw:fn  
} l,.?-|Poa  
template < typename T1, typename T2 > h '[vB^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]ufW61W6Ci  
  { )\-";?sYky  
  return (T1 & )r1; (L$~ zw5gr  
} |8 bO5l:  
} ; @@IA35'tc  
{yR)}r  
template <> It4z9Gh  
class holder < 2 > U$)Hhn|X  
  { C8EC?fSQ  
public : /\rq$W_  
template < typename T > <(4#4=ivP  
  struct result_1 (0W}e(D8  
  { jJZsBOW[8  
  typedef T & result; 8%<`$`FyU  
} ; 8/"|VE DOr  
template < typename T1, typename T2 > V=&,^qZ  
  struct result_2 yvCR =C  
  { Jwd&[ O  
  typedef T2 & result; d&uTiH?0  
} ; m > (h_j  
template < typename T > SDHc[66'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nKB&|!  
  { t i^v%+r1  
  return (T & )r; ( 'n8=J  
} E[.tQ|C  
template < typename T1, typename T2 > @b\ S.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -Zg @D(pF  
  { Reu{   
  return (T2 & )r2; vt@Us\fI  
} `t0f L\T  
} ; j yRSEk$  
=nx:GT3&[  
H'{?aaK|t  
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> >。 [!@oRK=~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :z.Y$]F@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: drKjLo[y  
M J,ZXJXs  
return l(i, j) = r(i, j); xs!g{~V{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1Xr"h:U_X  
T_?nd T2  
  return ( int & )i; QZ3(u<f  
  return ( int & )j; HDVl5X`j'  
最后执行i = j; fu<2t$Cn>  
可见,参数被正确的选择了。 `E5"Pmg  
rA1r#ksQ  
u=;nU(]M '  
!?o$-+a|  
^YR|WKY  
八. 中期总结 X@qk>/  
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: 7sc<dM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R pI<]1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ncattp   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /%YiZ#  
E0 eQ9BXh  
RO{@RhnV  
iv:/g|MBI&  
/J.\p/%\  
6lmiMU&V  
九. 简化 F`0c?)  
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。 ge):<k_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =+`j?1  
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: #)0Tt>d6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y168K[p  
  +-*/&|^等 :X1cA3c!  
2. 返回引用。 t {SMSp  
  =,各种复合赋值等 Y^6[[vaj2  
3. 返回固定类型。 T5S g2a1&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xN3 [Kp  
4. 原样返回。 $iqi:vY  
  operator, %gu$_S  
5. 返回解引用的类型。 Ji6`-~ k  
  operator*(单目) P$18Xno{  
6. 返回地址。 3`k[!!   
  operator&(单目) ?,:#8.9  
7. 下表访问返回类型。 NdsX*o@a  
  operator[] ?orhJS  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5U{4TeUH  
  operator<<和operator>> -/UXd4S  
R+E_#lP_$  
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。 tyuk{* Me:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3gG+`{<  
"65||[=8  
template < typename Left > *:9 >W$0u  
struct value_return H 5U x.]y  
  { .vN%UNu  
template < typename T > 2K]IlsMO&  
  struct result_1 >AQ) x  
  { (@ fa~?v>@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @1v3-n=  
} ; kz0I2!bt  
i)7n c  
template < typename T1, typename T2 > o)tKH@`vE  
  struct result_2 ,$h(fM8GC  
  { =!(*5\IM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X_u@D;$  
} ; ;h9-}F  
} ; r+{d!CHq}  
%9T~8L @.  
SbS$(Gt#Bv  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u3Usq=Ij{  
+_ *eu  
下面我们来剥离functor中的operator() x*me'?q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: V)0[`zJ  
s]y-pZ  
return l(t) op r(t) 4jX@m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ak5[PBbW  
return op l(t) d&[iEU  
return op l(t1, t2) AozmO  
return l(t) op @sw9A93A  
return l(t1, t2) op \ fK47oV  
return l(t)[r(t)] |P~O15V*Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GS ;HtUQ  
$A;7Em  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: C}b|2y  
单目: return f(l(t), r(t)); #y=ZP:{:t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]<27Sw&yaG  
双目: return f(l(t)); M=5d95*-}  
return f(l(t1, t2)); =U4f}W;  
下面就是f的实现,以operator/为例 &|Lh38s@$#  
5LQk8NPh  
struct meta_divide @[MO,J&h  
  { k SB  
template < typename T1, typename T2 > VK2@2`$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :`0'GM" `  
  { l`@0zw+  
  return t1 / t2; oL<BLr9>  
} 3ty4D2y  
} ; {Q5KV%F_  
"7=bL7wM&  
这个工作可以让宏来做: ;asm 0H(  
MV:W@)rg  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ w4\BD&7V  
template < typename T1, typename T2 > \ P<%v +O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -xJX_6}A  
以后可以直接用 iv:,fkwG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) tm(v~L%$>]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 JY{X,?s  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) tg~A}1o`0  
SQ}S4r  
VmN}FMGN  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 DH5bpg&T  
b,#`n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ri|k<io  
class unary_op : public Rettype f:]u`ziM  
  { WgE@89  
    Left l; JC=dYP}  
public : di7A/ B  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Da-u-_~  
B@ -|b  
template < typename T > hZcmP"wgC1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \B_i$<Sz  
      { zhNQuK,L  
      return FuncType::execute(l(t)); ?-e7e %  
    } SOVj Eo4'3  
>Q; g0\I_  
    template < typename T1, typename T2 > O?CdAnhQc`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d] U`?A,  
      { ~?gzq~~t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .>}BNy  
    } o`idg[l.  
} ; (Aorx #z  
P{?;T5ap6  
G'u|Q mb1  
同样还可以申明一个binary_op 'e F%  
zm> >} 5R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !X-9Ms}(d  
class binary_op : public Rettype j(j#0dXLh  
  { [w!C*_V 9  
    Left l; # Mu<8`T-  
Right r; ^w.]Hd 2  
public : w&%9IJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sa*g  
Uo~T'mA"  
template < typename T > >?z:2@Q)B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H nK!aa  
      { mjbTy"}"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $!f !,fw+  
    } IroPx#s:i  
@Tm`d ?^  
    template < typename T1, typename T2 > }3Qc 24`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @K\o4\  
      { sm0fAL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E>E*ZZuhj  
    } H<g 1m  
} ; /jM_mrpz  
i0>]CJG  
!$_~x 8K1-  
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 ?\ZL#)hr"p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yNBv-oe5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %,0%NjK  
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。 OVZP x%a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K*1.'9/  
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。。。 Goxl3LS<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 HmMO*k<6@  
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) ! D$Ooamq  
下面是修改过的unary_op 1RLym9JN  
`{[RjM`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UbO4%YHt  
class unary_op 5Tedo~v  
  { vwmBUix  
Left l; !scD|ti  
  |#k@U6`SG  
public : PQ$sOK|/  
wjrG7*_Y4v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;r.EC}>m  
Lkn4<'un  
template < typename T > -jB3L:  
  struct result_1 z8E1m"  
  { ];1R&:t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &kzj?xK=(j  
} ; A (okv  
c+g@Z"es  
template < typename T1, typename T2 > Br!9x {q*  
  struct result_2 k2r3dO@q  
  { Q,gLi\siI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4 j X3lq|  
} ; x:fW~!Xc6  
3#c3IZ-;  
template < typename T1, typename T2 > z8"7u /4v{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gv|"OlB  
  { r{_>ldjq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); E8ta|D  
} nn+_TMu  
u#@RM^738d  
template < typename T > {e"dm5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (5a1P;_Y  
  { rQb7?O@-  
  return OpClass::execute(lt(t)); Y%@hbUc}x9  
} eVJ^\z:4  
@}&_Dvf  
} ; #$E)b:xj  
jo9gCP.  
lyv4fP  
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 >P=Q #;v  
好啦,现在才真正完美了。 rzUlO5?R=  
现在在picker里面就可以这么添加了: P6\6?am  
3TS_-l  
template < typename Right > XKS8K4"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yCP4r6X0  
  { /TV= $gB`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Dvc&RG  
} e2cP *J  
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。 6;iJ*2f5V  
`XKVr  
x#*QfE/E(@  
iOCqE 5d3  
]PR#W_&q  
十. bind %%JMb=!%2  
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。 R#W&ery  
先来分析一下一段例子 ~b)74M/  
Zsx3/}  
,R2U`EO;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} LT VF8-v  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b~w=v_[(I  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 te,[f  
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。 }D;WN@],  
我们来写个简单的。 (V?:]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z~{&}Em ~  
对于函数对象类的版本: =Vw 5q},3  
69G`2_eKCp  
template < typename Func > Ba'LRz  
struct functor_trait Bd~1P/  
  { T.m mmT  
typedef typename Func::result_type result_type; -7{ $ Vj  
} ; Ub amB+QT  
对于无参数函数的版本: u0Nm.--;_3  
Wl- <HR!n  
template < typename Ret > !EIjN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > eOI (6U!  
  { CAD@XZSh  
typedef Ret result_type; SF[FmN!^^  
} ; p B;3bc  
对于单参数函数的版本: OI}cs2m  
&(N+.T5cp  
template < typename Ret, typename V1 > .@F]Pht  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <RNJ>>0  
  { $I9qgDJ)  
typedef Ret result_type; &--ej|n  
} ; )#iq4@)|g  
对于双参数函数的版本: p-SJ6Gg 9  
}"^'% C8EX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > alq%H}FF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vVl; |  
  { m P'^%TE  
typedef Ret result_type; hr GH}CU"  
} ; @]aOyb@  
等等。。。 "vZ!vt#'Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Qnd5X`jF#  
RsJ6OFcWV  
template < typename Func > 'T<iHV&  
struct func_return umi5Wb<  
  { H<EQu|f&x  
template < typename T > P [Uy  
  struct result_1 9ZXlR?GA  
  { uocHa5J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :GpDg  
} ; UMl#D >:C<  
NKb1LbnZ*y  
template < typename T1, typename T2 > \*f;Xaa  
  struct result_2 e [_m< e  
  { qMt++*Ls  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E.|-?xQ6  
} ; YH&bD16c3  
} ; 9o*,P,j'}  
6(d}W2GP  
Rp7ntI:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rE9I>|tX  
5NoI~X=  
template < typename Func, typename aPicker > =L;] ;i  
class binder_1 I`KQ|h0%  
  { w }^ I  
Func fn; ?`zXLY9q7  
aPicker pk; } :=Tm]S  
public : `K~AhlJUQ  
2_vbT!_  
template < typename T > B33$pUk  
  struct result_1 ABE@n%|`  
  { ,to+oSZE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Tm_B^ W}  
} ; b2b?hA'k  
<Rh6r}f  
template < typename T1, typename T2 > r}[7x]sP  
  struct result_2 J:&[ 59  
  { 26T"XW'_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ] e. JNo  
} ; ^uv<6  
mKo C.J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [ i#zP  
4vBL6!z:Z  
template < typename T > ~ .;<  Bj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *HEuorl  
  { {pM?5"M MJ  
  return fn(pk(t)); hW!)w  
} q[`j`8YY!R  
template < typename T1, typename T2 > b& 1`NO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y6]vl=^L  
  { z~`b\A,$  
  return fn(pk(t1, t2)); C4TE-OM8  
} K2%w0ohC  
} ; ,^#yo6-  
KM^ufF2[  
y~()|L[  
一目了然不是么? 3Zi@A4Wu  
最后实现bind RV@*c4KvO+  
lz1 wO5%h  
M1KqY:9E  
template < typename Func, typename aPicker > -D6exTxh"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vWGwVH/K  
  { r@ZJ{4\Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); giz7{Ai  
} gz3pX#S  
{nLjY|*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Q7W>qe%4  
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。 GnvL'ESa@M  
bw\@W{a%q  
十一. phoenix O)vp~@ |  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b0oMs=uBn  
-[-wkC8a  
for_each(v.begin(), v.end(), B(M6@1m_  
( ..rOsg{  
do_ "~'b  
[ g)-bW+]q  
  cout << _1 <<   " , " _3ZYtmn.  
] "I(xgx*  
.while_( -- _1), i':C)7  
cout << var( " \n " ) cTG|fdgMW  
) hP15qKy  
); W*2U="t  
|P%Jw,}]9  
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: }sxYxn~  
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 thhwN A  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Dc,I7F|%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~ 0M'7q'  
P-9<YN  
E~6c-Lw  
template < typename Cond, typename Actor > Hro-d 1J7  
class do_while -,U3fts  
  { Mxv;k%l|E|  
Cond cd; N0r16# -g  
Actor act; [sW3l:^  
public : |j7,Mu+  
template < typename T > /FRm2m83  
  struct result_1 T:; 2  
  { , N)/w1?I  
  typedef int result_type; @H=:)* ;  
} ; x@ms  
_fKou2$yz  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} bD?VU<)3  
R~PA 1wDZ  
template < typename T > #)nSr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aeD;5VV  
  { sfNE68I2  
  do !4X f~P  
    { I"ok&^t^}  
  act(t); f.9SB  
  } h 5^Z2:#  
  while (cd(t)); ,LnII  
  return   0 ; w9bbMx  
} ;<ZLc TL  
} ; S Em Q@1  
| AozR ~  
N(Tz%o4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @"^0%/2-  
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。 hbY5l}\5  
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。 N'GeHByIT  
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。 |E JD3 &  
下面就是产生这个functor的类: rp ;b" q  
}F#okU  
,Pdf,2  
template < typename Actor > uo@n(>}EL  
class do_while_actor '2 PF  
  { fR(d  
Actor act; uc){+'[  
public : 3R.W >U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} U`2e{>'4t  
T[g[&K1Y  
template < typename Cond > 5?]hd*8   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T9Nb`sbV]  
} ; 1ng!G 7g  
?j"KV_  
?B2] -+Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Gz,i~XX  
最后,是那个do_ {?:X8&Sf  
Hl{S]]z  
iT2B'QI=<  
class do_while_invoker  J4f i'  
  { ,[P{HrHx  
public : hpO`]  
template < typename Actor > %H]ptH5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ur:3W6ZKl  
  { 5\]Sv]s)R  
  return do_while_actor < Actor > (act); xdp`<POn%  
} R#%(5-Zu#R  
} do_; 6\g cFfo  
YQj2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .\)U@L~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &m-PC(W+  
最后来说说怎么处理break和continue E87Ww,z8  
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。 tMf}   
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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