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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j7 d:v7+_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :eOR-}p'  
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, phP> 3f.T  
ip``v0Nf  
f v LC_'M  
+a|/l  
  class filler }Qrab#v  
  { '#Dg8/r!  
public : {J]-<:XD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} YQgNv` l}  
} ; :Q@)*kQH  
/smiopFcq  
G> \T bx  
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: ksWSMxm  
[vTMS2  
q0O&UE)6Y  
lKKERO5+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ZA\/{Fw  
zgKY4R{V  
RFko>d  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "Xn%at4  
9"sDm}5%  
t`|,6qEG  
cDV ^8 R  
二. 战前分析 $h28(K%  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 "0&N}  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 (/h5zCc/v  
'v&}(  
S>Z|) I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8Fq_i-u  
  /* --------------------------------------------- */ >UHa  
vector < int *> vp( 10 ); #S5`Pd!I  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -<N&0F4|*  
/* --------------------------------------------- */ K`k'}(vj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nWWM2v  
/* --------------------------------------------- */ 4MW ]EQ-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); uQeu4$k!  
  /* --------------------------------------------- */ bAF )Bli  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i0pU!`0  
/* --------------------------------------------- */ o6}n8U}bk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~}%~oT  
x5Zrz<Y$w  
hu5!ev2  
A^Cj1:,  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2KI!af[I  
1._1, _2是什么? ]hTb@.  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 l@~LV}BI  
2._1 = 1是在做什么? RL}KAGK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 YQ(Po!NI\'  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2t1I3yA'{z  
cH D%{xlb  
"uD= KlA  
三. 动工 H+Z SPHs  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =_pwA:z"A  
r;qzo .  
3qM Nl>>  
4]XI"-M^D  
template < typename T > &35|16z%@  
class assignment 8SmjZpQ?  
  { UG[e//m  
T value; 3071:W  
public : \4bWWy  
assignment( const T & v) : value(v) {} v[S-Pi1  
template < typename T2 > 'Ud| Ex@A9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3/goCg  
} ; ]tt} #  
?m"|QS!!K  
svhrf;3:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rPiNv 30L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \7Cg,Xn  
wH6u5*$p  
]=&L_(34  
z,f=}t[.Y  
  class holder s& yk  
  { =mt?C n}  
public : CjL<RJR=  
template < typename T > BzbDZV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n9hm790x-  
  { KCR N}`^  
  return assignment < T > (t); ' UMFS  
} ~+n,1]W_  
} ; %c/^_.  
=@r--E  
1dG06<!  
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: aXR%;]<Dw  
$H2GbZ-I  
  static holder _1; f_6`tq m%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]]uHM}l  
l";'6;g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lZ+!H=`  
而不用手动写一个函数对象。  <!'M} s  
| {P|.  
<' m6^]:  
$\\lx_)  
四. 问题分析 M]EsS^/X  
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。 lrEj/"M  
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。 \8b6\qF/\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x8N|($1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "S!3m9_#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }GZbo kWg.  
B5=($?5^6%  
五. 问题1:一致性 \7 a4uc  
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?| Tj`5L6N;8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;+_8&wbqW  
JdNF-64ky  
struct holder "'tRfB   
  { UH3t(o7O  
  // _a'A~JY  
  template < typename T > 8b&uU [  
T &   operator ()( const T & r) const ,Ww  
  { SBfFZw)  
  return (T & )r; #Ob]]!y  
} FxU'LN<;HY  
} ; vv5i? F  
=!.m GW-Q}  
这样的话assignment也必须相应改动: (Wj2?k/]  
gRgog*z  
template < typename Left, typename Right > Px;Cg 6  
class assignment ;u-4KK  
  { v.g"{us  
Left l; ]> G&jd7  
Right r; igkz2SI  
public : M7dU@Ag  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z'MS#6|}  
template < typename T2 > ?b:_AO&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?9KGnOVu  
} ; _j ;3-m  
"QY1.:o<(  
同时,holder的operator=也需要改动: 9]yW_]P  
CjZ2z%||=  
template < typename T > rY}B-6qJn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?p^2Z6J'$  
  { AFm1t2,+;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y 62r  
} uHM@h{r  
>L>+2z  
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。 D3]BTkMMS;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Sp?NfJ\Ie  
:c8^db`"  
return l(rhs) = r; m4/er539T  
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。 Z85|I.mr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =uV,bG5V1  
yYTVXs`fVj  
template < typename Tp > A"l{?;~  
class constant_t \"^% 90F  
  { ]((i?{jb(  
  const Tp t; 8Qrpa o  
public : .iv3q?8.b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A WJWtUa  
template < typename T > HnZPw&*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^ddO&!U  
  { <^><3U`  
  return t; K0fv( !r{  
} ;VzMU ;j  
} ; +Ui_ O  
8vD3=yK%^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |4>:M\h  
下面就可以修改holder的operator=了 Mq\~`8V  
'044Vm;/  
template < typename T > ]PS\#I}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z +VV}:Q  
  { G[yI*/E;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Zf:]Gq1  
} h)dRR_  
P_Uutn~  
同时也要修改assignment的operator() U{#xW  
iuAq.$oi{  
template < typename T2 > \{v,6JC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ; B$ *)X9  
现在代码看起来就很一致了。 L.)yXuo4  
>)c9|e=8  
六. 问题2:链式操作 :5# V^\3*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >BoSw&T$Q  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ~j& ?/{7I  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Pes =aw  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 'mV:@].le  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q627<  
e}"wL g]  
template < typename T > J r*"V`  
struct result_1 A 7Y_HIo  
  { -!dQ)UEP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .6T4z7I  
} ; 8pe0$r`b  
uxDLDA$;  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: a$}6:E  
|uUuFm  
template < typename T > 9k>uRV6  
struct   ref )I9aC~eAD  
  { ukihx?5  
typedef T & reference; }76.6=~  
} ; kk_zVrQ<  
template < typename T > 04JT@s"o  
struct   ref < T &> zSgjp\  
  { LDQ e^  
typedef T & reference; \Jpw1,6  
} ; I'InZ0J2  
AQh["1{yJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8S>>7z!U  
{D(,ft;s^  
template < typename T > yazZw}};  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !0jq6[&  
  { gCV rC  
  return l(t) = r(t); 0wvU?z%WK  
} JDhwN<0R  
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。 9d\N[[Vu]R  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L82NP)St  
'Y)/~\FI  
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 [.3sE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8+(c1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !-(J-45  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k3yxx]Rk/  
最后的布局是: 4ftj>O  
                Add 9dYOH)f  
              /   \ 3B#!2|  
            Divide   5 Au=kSSB  
            /   \ aBlbg3q  
          _1     3 d*9j77C]  
似乎一切都解决了?不。 az bUc4M  
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。 Z;J`5=TS  
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。 9 z*(8d  
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: zJ_My&~  
B;c=eMw  
template < typename Right > *vs~SzF$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h/=-tr  
Right & rt) const Xz* tbW#  
  { 5KaSWw/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =,E'~P  
} a71}y;W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 me$$he  
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。 K~JC\a\0  
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。 OR~GOv|  
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。 (WMLNv  
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& >m P?  
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? 7b,AQ9  
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: in?T]}  
y`+<X{V5L  
template < class Action > n|Ma&qs  
class picker : public Action ._(z~3s  
  { 3G(skphE  
public : >I:9'"`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y-7.Vjt^  
  // all the operator overloaded Tvrc%L(]  
} ; P.1Qc)m4  
4ioN A/E  
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。 T ~|PU{  
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: 2dyxKK!\a  
w6v1 q:20  
template < typename Right > U\;Ml  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5W5pRd>Q  
  { ?a8nz, zb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |nfH-JytV  
} Bf(Mot^  
04[)qPPS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dcR6KG8  
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`WzJS*}v  
#nDL  
template < typename T >   struct picker_maker yEnKUo[  
  { 2}@*Ki7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; KK .cDAR  
} ; WMA*.$Zi  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `|NevpXY1  
  { "mG!L$  
typedef picker < T > result; A1 b6Zt  
} ; X)Ocn`|  
qG*_w RF  
下面总的结构就有了: `F@f?*s:  
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。 :.C)7( 8S  
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。 YFAnlqC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0= gF6U  
至此链式操作完美实现。 ua!D-0  
Q.uR<C6)v  
#Z#_!o  
七. 问题3 ?({PcF/  
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。 eb(m8vLR  
>4#tkv>S.  
template < typename T1, typename T2 > &a~L_`\'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2 /UI>@By  
  { P@-R5GK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #d$d&W~gE  
} F ^[M  
^>t-v  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: c|3h|  
Dt (:u,%  
template < typename T1, typename T2 > jCam,$oE  
struct result_2 5Bzuj`  
  { .v$ue`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kKNk2!z`M  
} ; 7Im}~3NJG  
` 3vN R"  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? e(4bx5 <*  
这个差事就留给了holder自己。 =/M$ <+  
    zww?  
cRjL3  
template < int Order > !~Ax  
class holder;  |UABar b  
template <> {lTR/  
class holder < 1 > #r-j.f}yx  
  { 0 [*nAo  
public : -aTg>Q|g&  
template < typename T >   zd.1  
  struct result_1 mJ7 `.  
  { /0X0#+kn  
  typedef T & result; dawVE O  
} ; 5Q2TT $P  
template < typename T1, typename T2 > <7@mg/T  
  struct result_2 x Q@&W;  
  { p]X!g  
  typedef T1 & result; 4Q &Xb <  
} ; ^p'D<!6sK  
template < typename T > F%Ro98?{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _ +0uju?o}  
  { w;z@py  
  return (T & )r; WXRHG)nvL  
} {[H4G,QK  
template < typename T1, typename T2 > ~x76{.gT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #J'Z5)i|  
  { D>,$c  
  return (T1 & )r1; DtI%-I.  
} P6.)P|n7=  
} ; 1e+h9|hGYw  
KzxW?Ji$S  
template <> mkKRC;  
class holder < 2 > ZA 99vO  
  { oX%PsS  
public : gs^UR6 D,  
template < typename T > Cnb[t[hk+j  
  struct result_1 @$K![]oD  
  { ;7B2~zL  
  typedef T & result; l{B< "+8  
} ; R.^Bxi-UG:  
template < typename T1, typename T2 > P\Pc/[ Z7  
  struct result_2 ~2;&pZ$  
  { s8/ozaeo  
  typedef T2 & result; (2hk <  
} ; QySca(1tN  
template < typename T > )x9nED{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n0 fF,?gm  
  { =6L :I x  
  return (T & )r; VO\S>kw  
} #! K~_DL  
template < typename T1, typename T2 > jn5=N[hd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uL qpbn  
  { oj,Vi-TZ  
  return (T2 & )r2; * wQZ '  
} q/aL8V<"z  
} ; {HE.mHy  
_KT]l./  
>G w%r1)  
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> >。 bUZ&}(/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z[<pi :  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: : .UX[!^  
O(:u(U7e  
return l(i, j) = r(i, j); tZ*f~yW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &~D.")Dz  
@et3}-c  
  return ( int & )i; -jklH/gF\%  
  return ( int & )j; ^OGH5@"  
最后执行i = j; ocDVCCkxg  
可见,参数被正确的选择了。 4)c"@Zf  
0t/z "  
#o}{cXX#  
XO8 H]  
"pKGUM  
八. 中期总结 "' 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: UJyiRP:#]>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b(.o|d/P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SOi(5]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~ 33@H  
t9=|* =;9)  
RvgAI`T7$  
=*U%j  
mF$jC:Tb  
d/-0B<ts  
九. 简化 @)!1#^(}%  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 2EI m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7\|NYT4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: GoZJDE3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N5I W@?4  
  +-*/&|^等 B@~eBU,$  
2. 返回引用。 njx\$,ruN  
  =,各种复合赋值等 O#89M%  
3. 返回固定类型。 p-i]l.mT5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *T}dv)8  
4. 原样返回。 dwsy(g7  
  operator, FKvO7? K  
5. 返回解引用的类型。 QKuc21  
  operator*(单目) N]P*6sf-6  
6. 返回地址。 cJp1 <R  
  operator&(单目) Dv\:b*  
7. 下表访问返回类型。 ^FpiQF  
  operator[] =[CS2VQ'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  +T8XX@#  
  operator<<和operator>> #Z3I%bkw H  
9zM4D  
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。 @bVh?T0~F,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: | 2c!t$O@v  
CI3_lWax%  
template < typename Left > Fw8X$SE"  
struct value_return 5eZg+ O  
  { ]Rys=.!  
template < typename T > HT;QepY3  
  struct result_1 UY?]\4Om  
  { D;;o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j]] ziz,E  
} ; "Qm~;x2kB  
%RR|QY*  
template < typename T1, typename T2 > oqU#I~ -  
  struct result_2 -|iA!w#31  
  { =S7C(;=4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; EKJc)|8  
} ; 8 ~L.6c5U  
} ; =dw*B  
;@;ie8H  
= ,E(!Sp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {/VL\AW5$  
jwE(]u  
下面我们来剥离functor中的operator() l`w|o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tS.b5$Q  
DB?PS^-2  
return l(t) op r(t) 68G] a N3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3@WI*PMc  
return op l(t) a(t<eN>b!  
return op l(t1, t2) sOtNd({  
return l(t) op 6W#F Ss~  
return l(t1, t2) op fw~%^*  
return l(t)[r(t)] [T?6~^m=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :^.87>V7  
?ia[KLt"  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: m_O=X8uj"D  
单目: return f(l(t), r(t)); 'MM~ ~:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); q,h.W JI  
双目: return f(l(t)); IfI$  
return f(l(t1, t2)); L08;z  
下面就是f的实现,以operator/为例 5~rY=0t  
T!eh?^E  
struct meta_divide 8X~vJ^X9@y  
  { ng)yCa_Ny  
template < typename T1, typename T2 > [g 68O*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K#pt8Q  
  { %!/liS  
  return t1 / t2; ve/6-J!5Y.  
} aRb:.\ \zc  
} ; vWfef~}~  
B(T4 nH_k  
这个工作可以让宏来做: xg%]\#  
<:}AC{I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (Y@|h%1W  
template < typename T1, typename T2 > \ f(ec/0W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F$.s6Hh.  
以后可以直接用 ENF@6]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6!L*q  
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 U=?"j-wN  
(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。。。) $">NW& i(  
{qdhp_~^l  
?fX8WRdh  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 rVW'KN  
|4*2xDcl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v7I*W/  
class unary_op : public Rettype H;8]GE2n  
  { ^RDXX+  
    Left l; 42[:s:  
public : -Ce4px?3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @z?.P;f9#  
RloPP  
template < typename T > 03jBN2[!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5|={1Lp24g  
      { 0'2{[xF  
      return FuncType::execute(l(t)); :1  
    } rnr8t]  
T k=3"y+u[  
    template < typename T1, typename T2 > FQ ^^6Rl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _BA_lkN+D  
      { uWT&`m_(2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 49kia!FR  
    } `r bqYU0  
} ; 6_ 0w>  
L|'ME| '  
9&FV =}MO  
同样还可以申明一个binary_op ,TA [el%#  
j`pR;XL1[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i*E`<9  
class binary_op : public Rettype 1:Gd{z  
  { 5"]2@@b4  
    Left l; +>%+r  
Right r; )Ea_:C'  
public : H%%nB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &H>dE]Hq,  
I,uu>-  
template < typename T > c&W.slE6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8-lY6M\R\  
      { 51'SA B09  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'a[|}nJ3  
    } c324@o^V  
[|Pe'?zkf  
    template < typename T1, typename T2 > QQ8W;x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k.Nu(j"z  
      { V1U[p3J-S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p&27|1pZm  
    } 4V3 w$:,  
} ; 7C yLSZ  
!/Ps}.)A`  
LX&P]{q KS  
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 ^$ bhmJYT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9\0 K%LL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;z=C]kI6M  
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。 \Y 4Z Q"0Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X'4 Yofs  
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。。。 ]V("^.~$+C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RN| ..zml  
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) VMXXBa&  
下面是修改过的unary_op pa73`Ca]  
1uQf}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > H)+kN'J  
class unary_op m%\[1|N  
  { JH;DVPX9z  
Left l; <\mc|p"  
  _Q}z 6+_\  
public : |O2PcYNu  
}d]8fHG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M.Ik%nN#K0  
;^i,Q} b/  
template < typename T > RV(z>XM  
  struct result_1 m~B=C>r}t  
  { DNe^_v)]|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $O-, :<HY  
} ; { "c,P:S]  
__c_JU  
template < typename T1, typename T2 > #OTsD+2Za=  
  struct result_2 o>tT!8rH  
  { t1^96@m^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ijYLf.R<  
} ; 4et#Q  
qZ }XjL  
template < typename T1, typename T2 > N|LVLsK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .>&fwG  
  { [{*#cr f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  %C:XzK-x  
} TI  
'a*IZb-M  
template < typename T > _@TTVd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l$KcS&{w9  
  { /XB1U[b  
  return OpClass::execute(lt(t)); M8}M*\2  
}  <k5~z(  
BI]t}7  
} ; WG{/I/bJ_  
mio'm  
cf'Z#NfQ  
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 ?Gfe?  
好啦,现在才真正完美了。 OpE+e4~IF  
现在在picker里面就可以这么添加了: (?[cDw/{J:  
'3->G/Pu  
template < typename Right > N~d]}J8}gx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const P|U>(9;P,  
  { U?{j  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O=/Tx2i;  
} )Cl&"bX  
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。 Vba}RF[b  
rl=_ "sd=  
@~ L.m}GF  
Y."[k&P-  
|O?Aj1g[c?  
十. bind  &i!]  
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。 )f rtvN7  
先来分析一下一段例子 A9gl|II  
iz(+(M  
KK?~i[aL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9Ba<'wk/>"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !%@{S8IP.v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Gov{jksr  
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。 B!v1 gh  
我们来写个简单的。 \m!."~%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: urB.K<5ZA  
对于函数对象类的版本: {xX|5/z  
z-j\S7F  
template < typename Func > {cA )jW\'  
struct functor_trait L8 J/GVmj  
  { }2@$2YR[  
typedef typename Func::result_type result_type; :O%O``xT  
} ; 8Bvjj|~ (@  
对于无参数函数的版本: ngjbE+  
RFdN13sJ v  
template < typename Ret > M ~IiJ9{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .y!Hw{cq  
  { uJ$,e5q  
typedef Ret result_type; z4goa2@Z  
} ; G`z48  
对于单参数函数的版本: Su7?-vY  
 lzuZv$K  
template < typename Ret, typename V1 > eC-TZH@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > P +SCX#{y  
  { T Bco  
typedef Ret result_type; |D~MS`~qd5  
} ; F t}tIP7  
对于双参数函数的版本: wSK?mS6  
hbK+\X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ElAG~u?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e|LXH/H  
  { DxBt83e  
typedef Ret result_type; &}uO ]0bR  
} ; pK`rm"6G  
等等。。。 cPXvT Vvs  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy iR-O6*PTC  
QWkw$mcf  
template < typename Func > k <qQ+\X  
struct func_return MqqS3   
  { a#1X)ot  
template < typename T > AN;?`AM;  
  struct result_1 WA/\x  
  { h4#5j'RO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `6A"e Da  
} ; ]Vsze4>Z[  
c2nZd.SD|  
template < typename T1, typename T2 > >X F@=J p  
  struct result_2 LHz{*`22q  
  { |&JL6hN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L0Cf@~k  
} ; /iK )tl|X  
} ; G-qxQD1wK  
_W+TZa@_  
rW^&8E[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +uA<g`4  
4)ISRR  
template < typename Func, typename aPicker > 9pgct6BO  
class binder_1 0[];c$r<  
  { uFqH_04  
Func fn; BSz\9 eT  
aPicker pk; e.T5F`Du  
public : ZDf9Npe  
2g$Wv :E3  
template < typename T > K6X1a7  
  struct result_1 j405G4BVW  
  { vcmS]$}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b6lL8KOu  
} ; sDiYm}W  
.UcS4JU  
template < typename T1, typename T2 > y+PukHY  
  struct result_2 p d6d(  
  { ,-b9:]{L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "`S61m_  
} ; bk<3oI  
c(jA"K[|b  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D fb&/ }  
"_`~9qDy  
template < typename T > f t7wMi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <L-L}\-I"  
  { 86_Zh5:  
  return fn(pk(t)); rT#QA=YB  
} | ] YT6-?.  
template < typename T1, typename T2 > ;i]cmy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R Q 8okA  
  { 5s>9v  
  return fn(pk(t1, t2)); A1C@'9R*  
} LF0~H}S;6B  
} ; vV|egmw01  
n)0{mDf%  
5HU>o|.  
一目了然不是么? 2{& " 3dq  
最后实现bind pUmB h  
x83XJFPWL  
5&>(|Y~I  
template < typename Func, typename aPicker > 82<L07fB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hYV{N7$U|  
  { Cfj*[i4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `{/=i|6  
} z23KSPo  
yH`xk%q_  
2个以上参数的bind可以同理实现。  84{<]y  
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。 N 8OPeY  
UY+~xzm  
十一. phoenix /b*@dy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kC+A7k6  
X;1q1X)K  
for_each(v.begin(), v.end(), ?Cws25G  
( $5A XE;~{  
do_ vfjIpg%i  
[ L?P8/]DGp  
  cout << _1 <<   " , " UYPBKf]A9  
] MMf6QxYf  
.while_( -- _1), z TK  
cout << var( " \n " ) <.<Nw6  
) >GcFk&x  
); x6,RW],FGR  
V7^?jck  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: NE! Xt<A  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +)Ty^;+[1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YT_kMy>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &F:7U!  
f`cz @  
3.jwOFH$  
template < typename Cond, typename Actor > LD NpEX~  
class do_while OYKV*  
  { ]}B&-Yp  
Cond cd; D(&OyZ~Q+  
Actor act; j)uIe)wZw  
public : l}wBthwCc  
template < typename T > e7;]+pN]J  
  struct result_1 pZR^ HOq  
  { }'{(rU  
  typedef int result_type; |QY+vO7fxj  
} ; &M2x`  
RBb@@k[v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} sq^,l6es>  
A@#dv2JzP  
template < typename T > ?G{fF H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b,'./{c0  
  { 6R<%. -qr  
  do A +p}oY '  
    { P8EGd}2{8  
  act(t); mZ5UaSG  
  } rS jC/O&b  
  while (cd(t)); ug{F?LW[  
  return   0 ; )uaB^L1  
} #Y:/^Q$_qS  
} ; ZibODs=f;  
#4Z$O(  
*iR`mZb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]* Hz'  
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。 6nDx;x&Q  
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。 (lm/S_U$  
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。 L{=z}QO  
下面就是产生这个functor的类: iN><m|  
#K[ @$BY:  
qq/Cn4fN8  
template < typename Actor > 1Tl("XV3  
class do_while_actor MVCCh+,GI  
  { C+iP @~  
Actor act; 9GEcs(A*  
public : X4TUi8ht!]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4e(@b3y  
Uag1vW,c  
template < typename Cond > oacY-&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; KIS.4nt#d"  
} ; ANNL7Z3C  
ZO`d  
 [ ~E}x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 P-mrH  
最后,是那个do_ i|| YD-hkK  
!F8 !]"*  
?-VN+ d7  
class do_while_invoker &a:aW;^A7  
  { N+tS:$V  
public : {/Cd^CK  
template < typename Actor > ~)Z`Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g %Am[fb  
  { M}vPWWcl  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4 A<c@g2  
} V+8+ 17^  
} do_; ^Nu} HcC+  
@Q^;qMy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @4|/| !  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pr?/rXw  
最后来说说怎么处理break和continue "gO5dZ\0  
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。 B^qB6:\t  
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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