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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 78FK{Cr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 OG2&=~hOz-  
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, wXUgxa  
LKu ,H  
#:} mi;{  
r_M5:Rz  
  class filler hE}y/A[  
  { 9I*`~il>{  
public : `'/1Ij+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P<IZ%eS3B  
} ; 5t[7taLX\  
^ &VN=Y6z  
0tP{K  
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: H@ .1cO  
.jbT+hhM  
qJ<Ghd`8v  
^h"F\vIpV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]Kp -2KW  
8jfEvwY  
#i[V {J8.p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7>yb8/J  
hO4* X  
7B#HF?,?  
@d6N[?3;  
二. 战前分析 d0N/!;  
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。 j+NpQ}t:  
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 1_G5uHO  
%scQP{%aD  
SSa0 x9T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jMQ7^(9-  
  /* --------------------------------------------- */ #%SF2PB;  
vector < int *> vp( 10 ); $O^U"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); t[b@P<F  
/* --------------------------------------------- */ {DbWk>[DkG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -owap-Va  
/* --------------------------------------------- */ n_46;lD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); p$@l,4@{  
  /* --------------------------------------------- */ "0Yb 2>F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); MnD^jcx   
/* --------------------------------------------- */ "!_,N@\t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rd4mAX6@  
P(Q}r 7F~(  
3"iJ/Hc}9  
}i@%$Ixsn  
看了之后,我们可以思考一些问题: m[6c{$A/w  
1._1, _2是什么? tf?"AY4  
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。 K8|>"c~  
2._1 = 1是在做什么? |bv7N@?e  
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。 \-R\xL  
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。 Z6_E/S  
nO .:f  
CGJ>j}C  
三. 动工 Tlz~o[`&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: r>x>aJ  
38gEto#q  
EF[I@voc  
(pkq{: Fs  
template < typename T > X16r$~Pb  
class assignment C?lZu\L  
  { Ebytvs,w  
T value; Ue2k^a*Ww  
public : QVPJ$~x  
assignment( const T & v) : value(v) {} '=]|"   
template < typename T2 > O*+,KKPt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @RFJe$%  
} ; u13v@<HGc  
_$BH.I  
E j/P:nB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *K2fp=Ns  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Bu,VLIba  
qBXIR }  
yc3i> w`  
W)fh}|.5  
  class holder DyPb]Udb:  
  { QN OA66  
public : K{[N.dX(  
template < typename T > Xo~kB)|,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pQ9~^  
  { ^fxS=Qs+  
  return assignment < T > (t); X(fT[A_2C  
} _"'0^F$I  
} ; C&-]RffA  
Cy'! >  
G.sf>.[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: RL~]mI!U  
6SN$El 0|G  
  static holder _1; x] j&Knli  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 LCkaSv/[RB  
\s">trXwX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sD ,FJ:dy  
而不用手动写一个函数对象。 Wc!.{2  
rEG!A87Zz  
EawtT  
PHQ99&F1  
四. 问题分析 wQw y+S  
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。 6V6,m4e  
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。 >q)VHV9P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 p 28=l5y+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g"Gj8QLDz  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |aMeh;X t  
`w/b];e1)  
五. 问题1:一致性 ]sG^a7Z.X  
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?| |^$?9Dn9.L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j<C p&}X  
Sx}61?  
struct holder 40R7@Vaf  
  { 71!'k>]h  
  // xr).ZswQ  
  template < typename T > `} :~,E  
T &   operator ()( const T & r) const <) ltvo(  
  { Q<d|OX  
  return (T & )r; %P`w"H,v3#  
}  Jyo(Etp  
} ;  njg\y  
M"|({+9eG  
这样的话assignment也必须相应改动: nZ8f}R!f:  
ZIikDi h1  
template < typename Left, typename Right > A,#a?O6m  
class assignment ;}E$>]*Yn  
  { UJhUb)}^  
Left l; 'NDDj0Y  
Right r; 31=v US  
public : _&|<(m&."  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %r >Y)@$Vt  
template < typename T2 > X8212[7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]d -U  
} ; G "`t$=0  
`as6IMqJD  
同时,holder的operator=也需要改动: Z }s56{!.  
4]mAV\1  
template < typename T > }N%uQP#I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j]bNOC2.L  
  { ;Br #e1~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .l}oxWWoS  
} "E}38  
l"app]uVZ  
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。 SQJ }$#=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U<jAZU[L  
Gf y9?sa  
return l(rhs) = r; c},wW@SF2W  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 6 P U]I+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^F4h:  
bA8RoC  
template < typename Tp > JPGEE1!B{b  
class constant_t 1_0\_|  
  { kH}HFl  
  const Tp t; :to1%6  
public : w!~85""  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DZ5QC aA  
template < typename T > L|N[.V9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q$BS@   
  { ^U[yk'!Y  
  return t; ~fR-cXj"  
} UhVJ !NrT  
} ; D|Raj\R  
QDpzIjJj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 aYd`E4S+  
下面就可以修改holder的operator=了 YCnKX<Wv  
bo04y)Iz  
template < typename T > XYdr~/[HPy  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9 Z79  
  { do&0m[x%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _5&LV2  
} CGY,I UG  
X w_6SR9C  
同时也要修改assignment的operator() f5dctDHP  
+!Lz]@9K  
template < typename T2 > iDrQ4>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y4)v>&H  
现在代码看起来就很一致了。 .BjnV%l7Id  
<Pg<F[eDM  
六. 问题2:链式操作  TDR2){I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (Q~ (t  
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。 6*tbil_G+  
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。 &=`6- J  
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。 z)0%gd|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $mLiEsJ  
v7@O ,%  
template < typename T > @1^:V-=  
struct result_1 E!zAUEVQm[  
  { C3GI?| b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }j6<S-s~  
} ; gi5Ffvs$  
?Y | *EH  
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: C:$pAE(  
TB(!*t  
template < typename T > kRH;c,E@  
struct   ref |dI,4Z\Qb  
  { #,PB(  
typedef T & reference; 9i*Xd$ G  
} ; i8H!4l  
template < typename T > =V*4&OU  
struct   ref < T &> R'1L%srTM+  
  { XX|wle1Kg  
typedef T & reference; F-I\x  
} ; pSh$#]mZ`  
ti}G/*4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 11jDAA(|  
r,-9 ]?i  
template < typename T > Y:'#jY*V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const JBxizJBP  
  { SE<hZLd"  
  return l(t) = r(t); 8j<+ ' R  
} 9o|#R&0  
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。 5X=ik7m^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @#W$7Gwf0  
8bP4  
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 > g=u Y{Rf  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9a;8^?Ld%S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &nX,)"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 bJ6@ B<  
最后的布局是: bhg OLh#  
                Add Xsit4Ma  
              /   \ 4[^lE?+  
            Divide   5 >W7IWhm3  
            /   \ Wk*t-  
          _1     3 _E<  
似乎一切都解决了?不。 xzjG|"a[GB  
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。 5'hQ6i8  
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。 wc7F45l4  
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: q26%Z)'nf  
<=7N2t)s4  
template < typename Right > K`% I!Br  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @!zT+W&  
Right & rt) const cA]Ch>]A%  
  { >( :b\*C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qc6eqE  
} EU@XLm6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )}i;OLw-  
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。 Q1(6U6L  
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。 Vuu_Sd  
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。 5xF R7%_&  
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。 'YUx&F cM  
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? sM8AORd  
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: vhaUV#V"  
zgR@-OtFZ  
template < class Action > }2-p= Y:6  
class picker : public Action *Ul L\  
  { - yn;Jo2-  
public : Up|>)WFw"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} q\gvX 76a  
  // all the operator overloaded J4;F k  
} ; ?=X_a{}/  
maopr$r  
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。 &$ /}HND  
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: z`Cq,Sz/  
"-;l{tL  
template < typename Right > EFKOElG(k  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zu-1|X X  
  { WJN}d-S=^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h]z>H~.<*  
} Jxy94y*  
b 7%O[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l-mf~{   
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。 <DjFMTCN  
 ZD'fEqM  
template < typename T >   struct picker_maker 6}E C)j;Fw  
  { >HH49 cCo  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4;hgi[  
} ; sXaIQhZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rtM!|apr  
  { zxr|:KC ?&  
typedef picker < T > result; YN@ 4.&RP  
} ; Qy+&N*k>  
zz+p6`   
下面总的结构就有了: ;Pi-H,1b  
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。 Sn lKPd  
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。 &R "Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A+Xk=k5<  
至此链式操作完美实现。 #=hI}%n  
$SmmrM  
=1}Umn|ZLS  
七. 问题3 C'c9AoE5>  
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。 p#V h[UTl^  
mtON dI  
template < typename T1, typename T2 > )KLsa`RV:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %4Thb\T  
  { URFp3qE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]O\Oj6C  
} & M wvj  
:z!N_]t  
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: 4,|A\dXE  
Evn=3Tw  
template < typename T1, typename T2 > :uD*Q/  
struct result_2 #*<*|AwoW|  
  { AGN5=K*D  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d:"]*EZ [  
} ; $`emP Hel  
u0@i3Po  
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? fb8t9sAI  
这个差事就留给了holder自己。 (IXe5 55  
    Q/,bEDc&  
=k1 ,jn+  
template < int Order > d,G:+  
class holder; vNhi5EU  
template <> <?UIux  
class holder < 1 > KnC;j-j  
  { /@<Pn&Rq  
public : z3  lZ3  
template < typename T > L]goHs  
  struct result_1 Qw ukhD7  
  { \V#2K><  
  typedef T & result; |nN{XjNfP5  
} ; rR4_=S<Mi:  
template < typename T1, typename T2 > ;: a>#{N  
  struct result_2 B>&Q]J+R  
  { hjVct r  
  typedef T1 & result; GJ:65)KU  
} ; ^tS{a*Yn  
template < typename T > Z*EK56.b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VQ5D?^'0/  
  { >+iJ(jqq  
  return (T & )r; *;Q IAd  
} b ^wL{q  
template < typename T1, typename T2 > &_-,Nxsf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l^ P[nQDH  
  { "<3F[[;~  
  return (T1 & )r1; 6>rgoT)6~  
} mRe BS  
} ; x;&01@m.  
#-xsAKi  
template <> @6eM{3E.  
class holder < 2 > :Ve>tZeW  
  { :.863_/  
public :  L|hdV\  
template < typename T > H ?Vo#/  
  struct result_1 F-L!o8o  
  { I}djDtJ  
  typedef T & result; SV2DvrIR  
} ; ,(H`E?m1w4  
template < typename T1, typename T2 > J*Dt\[X  
  struct result_2 c418TjO;  
  { J1@X6U!{  
  typedef T2 & result; .TcsXYL.`,  
} ;  pFfd6P  
template < typename T > YP*EDb?f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j_::#?o!/  
  { ; B4x>  
  return (T & )r; "gD]K=  
} OF[y$<jM  
template < typename T1, typename T2 > MKqMH,O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T5* t~`bfU  
  { !S0$W?*  
  return (T2 & )r2; K4 \{G  
} rI/;L<c  
} ; K`7(*!HEb  
4+rr3 $AY  
bXVH7Fy  
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> >。 /.54r/FN')  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ZY_aE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F E`4%X  
v2OK/W,0  
return l(i, j) = r(i, j); V}?*kx~T2C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +m|S7yr'  
^|u7+b'|t  
  return ( int & )i; 8|Wu8z--  
  return ( int & )j; HPz9Er  
最后执行i = j; 7R4sd  
可见,参数被正确的选择了。 :{:R5d(_I  
%sd1`1In  
N_ 3$B=  
ZDMv8BP7  
Ri[ v(Zf  
八. 中期总结 'o D31\@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: up(6/-/.7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7Cx*Ts$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 DGR[2C)@N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8>U{>]WG  
g+g0iS  
D8Ntzsr6  
ZGILV  
/INjP~C  
$KSdNFtM)A  
九. 简化 GyirE`  
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。 MHl ffj  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 VFmG\  
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: UE:';(t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |6]2XW  
  +-*/&|^等 bl8zcpdL  
2. 返回引用。 +JyD W%a:L  
  =,各种复合赋值等 OoW,mmthj>  
3. 返回固定类型。 ??\1eo2gB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 41-u*$   
4. 原样返回。 K1S:P( S  
  operator, ss{y=O%9"  
5. 返回解引用的类型。 #$-zg^  
  operator*(单目) *d~).z)  
6. 返回地址。 ((& y:{?G  
  operator&(单目) caG5S#8-"  
7. 下表访问返回类型。 p$5uS=:4`8  
  operator[] wSy|h*a,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x9QUo*MT  
  operator<<和operator>> y\a@'LFL  
t@#+vs@  
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。 5 )A(q\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: A_8UPGh8  
P\jnht  
template < typename Left > _*K=Z,a;\  
struct value_return fT]hpoJl  
  { |M8FMH[_  
template < typename T > ;u:A:Y4V  
  struct result_1 ~J~@mE2ks  
  { xE$>;30b_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L=7Y~aL=  
} ; y cT@ D/  
nj90`O.K  
template < typename T1, typename T2 > Z.^DJ9E<1  
  struct result_2 ";kwh8wB  
  { g6AEMer  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; PZ#\O  
} ; 3]46qk '  
} ; Z=[qaJ{]  
r$8(Q'  
V4["+Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n]3Lqe;  
g-C)y 06  
下面我们来剥离functor中的operator() f9%M:cl  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !t;B.[U *  
#<$pl]>}t  
return l(t) op r(t) +.czj,Sq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *#n#J[  
return op l(t) Z2t'?N|_  
return op l(t1, t2) 5WlBe c@  
return l(t) op vtByCu5  
return l(t1, t2) op &c AFKYt  
return l(t)[r(t)] u5'jIqlU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @K=:f  
8|cQW-L  
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: (93$ L zZ  
单目: return f(l(t), r(t)); x(]Um!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5~R1KjjvA  
双目: return f(l(t)); GJr1[  
return f(l(t1, t2)); .!`y(N0hc  
下面就是f的实现,以operator/为例 p2=+cS"HC  
F.Sc2n@7-  
struct meta_divide .or1*-B K  
  { RJ+["[k  
template < typename T1, typename T2 > za,JCI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -:V0pb  
  { hifC.guK  
  return t1 / t2; iB XS   
} a_T3<  
} ; J< vVsz+7:  
'kBq@>  
这个工作可以让宏来做: dzbFUDJ  
l-gNJ=l+K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BJDSk#!J!{  
template < typename T1, typename T2 > \ 7l+:gD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +Oafo|%  
以后可以直接用 d71|(`&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DtFzT>$^F  
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 } %bP9  
(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。。。) _SQQS67fu"  
_O$7*k  
Puq  
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 "\~d!"n|2  
_'}Mg7,V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q; ?Kmk  
class unary_op : public Rettype />X"' G  
  { SZVAf|]Yg  
    Left l; 7Eo;TNbb  
public : %7v!aJ40  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s?yl4\]Muf  
bSkr:|A7  
template < typename T > ])9|j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VprrklZ  
      { ]r(&hqdR  
      return FuncType::execute(l(t)); WbwS!F<au  
    } V|hr9  
-Q MO*PY  
    template < typename T1, typename T2 > e ia>Y$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bjr()NM1  
      { 4(%LG)a4S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~7$jW[i  
    } 4> NmJrh  
} ; oXgi#(y  
([ODmZHv  
(`js/7[`H[  
同样还可以申明一个binary_op hRI?>an  
=,J-D6J?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nr?|!gj  
class binary_op : public Rettype m85H x1!p.  
  { l Zz%W8"  
    Left l; 0..]c-V(G  
Right r; 3Hi[Y[O`%P  
public : oIv\Xdc81  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |@Ze{\  
z5 g4+y,  
template < typename T > y41~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NI85|*h  
      { +GL[uxe "  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #:xv]qb`k  
    } b#W(&b^q  
62 9g_P)  
    template < typename T1, typename T2 > (b"kN(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =3EE-%eF!  
      { ?#lHQT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i'3)5  
    } b6d}<b9#  
} ; 7qL B9r  
[{.9#cQ "  
W.^R/s8O%5  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 T-y5U},  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P*/ig0_fM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9;ie[sU:u  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 fbW<c`LH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 30b dcDm,  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 "J{A}g[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [8'^"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) NL-V",gI-~  
下面是修改过的unary_op Y'Yu1mH)  
5Bp>*MR/".  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9dFo_a*?  
class unary_op 3|(3jIa  
  { 'iX y?l  
Left l; iZE7 B7K  
  Bejk^V~  
public : /Q2HN(Y  
V)c.AX5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #F#M<d3-2  
i> dLp  
template < typename T > " ""pe+Y  
  struct result_1 KvumU>c#A  
  { N=j$~,yG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o('6,D  
} ; df{6!}/(  
;v5Jps2^]  
template < typename T1, typename T2 > vlo!D9zsV3  
  struct result_2 [sl"\3)  
  { ^+}~"nvD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6o]j@o8V  
} ; _xGC0f (  
rw#?NI:  
template < typename T1, typename T2 > J~}i}|YC>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]\F}-I[  
  { #c(BBTuX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B:6VD /qC  
} "DSRyD0M  
9P*p{O{_  
template < typename T > 1"No~/_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I+rLKGZC  
  { H^JFPvEc  
  return OpClass::execute(lt(t)); KeWIC,kq  
} Ee^>Q*wahw  
zYEb#*Kar  
} ; <f;X s(  
=a6e*f  
A\v]ZN4  
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 7Mb-v}  
好啦,现在才真正完美了。 aPin6L$;)  
现在在picker里面就可以这么添加了: MPMAFs  
%:8XZf  
template < typename Right > 3K%_wCZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V U~r~  
  { COcS w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mW1T4rR'  
} Hlz$@[$  
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。 \J6&Z13Q  
r#w.y g4EX  
0}q*s!  
@;Xa&*   
cG!dMab(  
十. bind c3N,P<#  
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。 ~8EzK_c  
先来分析一下一段例子 Xz"xp8Hc(6  
;O {"\H6  
Nuaq{cl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V82hk0*j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (/C 8\}Ox  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 AQ)J|i  
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。 #0c;2}D  
我们来写个简单的。 lI;ACF^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Tua#~.3}J  
对于函数对象类的版本: }Io5&ww:U  
eV\VR !!i  
template < typename Func > mA4]c   
struct functor_trait *rmM2{6  
  { S'=}eeG  
typedef typename Func::result_type result_type; 7w.9PNhy  
} ; hlGrnL  
对于无参数函数的版本: .Ix[&+LsY  
iu QMVtv  
template < typename Ret > [{6fyd;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > vOU9[n N[  
  { :_pn|  
typedef Ret result_type; } ^WmCX2a  
} ; Y``]66\Fp  
对于单参数函数的版本: $j"BHpN  
c>BDw<  
template < typename Ret, typename V1 > !"dAwG?S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Amv:dh  
  { =gHUY&sPu8  
typedef Ret result_type; `It3X.^}  
} ; WU~L#Ih.V  
对于双参数函数的版本: uYXkD#{  
yE|hA2G?0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > EU.!/'<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~c@@m\C"b  
  { ,=dc-%J  
typedef Ret result_type; a&<_M$J&  
} ; #O!gjZ,  
等等。。。 jAfqC@e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0HDL;XY6  
`W2 o~r*&  
template < typename Func > xo#K_"E  
struct func_return =$uSa7t#  
  { F87c?Vh)K  
template < typename T > 6!v$"u|[!'  
  struct result_1 vAfYONU  
  { eDsc_5I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0+Q; a  
} ; URj2 evYW  
abg` : E  
template < typename T1, typename T2 > *@g>~q{`  
  struct result_2 Gq{);fq  
  { l]S%k&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?fQ8Ff  
} ; ~r&+18Z;  
} ; 7-d.eNQl  
H.&"~eH  
6)_h'v<|M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jQ dIeQD+  
=*KY)X  
template < typename Func, typename aPicker > &p5^Cjy L  
class binder_1 w6|l ~.$=  
  { Jn"ya^~  
Func fn; ^IO\J{U{"x  
aPicker pk; \%QA)T%  
public : }B&+KO)  
D(#6H~QN%  
template < typename T > VUzRA"DP|  
  struct result_1 K,dEa<p  
  { G x{G}9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /]9(InM9/  
} ; rtz  ]PH  
8@7leAq!  
template < typename T1, typename T2 > t]8nRZ1  
  struct result_2 ,ygDNF  
  { a2B9 .;F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EOo,olklC  
} ; oT"7O 5v  
.GIygU_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} co{i~['u  
op61-:q/  
template < typename T > cq}i)y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nf,Ez  
  { EXti  
  return fn(pk(t)); Ys8D|HIk  
} ;:'ABfs  
template < typename T1, typename T2 > j9&x# U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a"phwCc"%  
  { 0](V@F"~  
  return fn(pk(t1, t2)); 3z -="_p  
} Xr{ r&Rl  
} ; Yduj3Ht:w  
9 !V,++j  
9(hI%idq  
一目了然不是么? 4{LKT^(!f  
最后实现bind i&0Zli  
O&r9+r1`  
,D\}DJ`)C  
template < typename Func, typename aPicker > "=yz}~,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #2;8/"v  
  { &90pKs  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E=t^I/f)E  
} JsDT  
UoHNKB73  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Gk!CU"`sP  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 76b2 3|  
bpdluWS+)  
十一. phoenix rN`-ak  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: e5m]mzF@  
Dw.Pv)'$  
for_each(v.begin(), v.end(), kg^5D3!2{Q  
( ]P)2Q!X  
do_ QsyM[;\j:  
[ X)S4vqf}  
  cout << _1 <<   " , " Kc+TcC  
] :a_MT  
.while_( -- _1), C^*}*hYk$  
cout << var( " \n " ) -+kTw06_C  
) 6k;>:[p  
); /`g~lww2O  
}U qL2KXi4  
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: =Q4Wr0y><]  
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 f!J?n]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 CQ'4 ".7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wc?YzXP+  
0xUn#&A~  
I?CfdI  
template < typename Cond, typename Actor > !}=#h8fv  
class do_while ;upYam"  
  { T 2Gscey  
Cond cd; pXK-,7-  
Actor act; (} Y|^uM,  
public : spTIhZ  
template < typename T > 6&,9=(:J&R  
  struct result_1 ~>rn q7j  
  { ;ApldoMi  
  typedef int result_type; p)s *Cw  
} ; DS0:^TLI  
9a]h;r8,9z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O[z-K K<  
3#Xv))w1  
template < typename T > #ib?6=sPC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cCqmrjUmV  
  { As(6E}{S  
  do G<`6S5J>hr  
    { 2bxW`.fa  
  act(t); hlFvm$P`M  
  } XRXQ 7\n  
  while (cd(t)); K.42 VM)F  
  return   0 ; [k60=$y  
} +4V"&S|&  
} ; OD).kP}s^  
EgTj   
`]5t'Ps  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7kmd.<  
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。 `9nk{ !X\  
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。 <UbLds{+Uo  
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。 h3MZLPe  
下面就是产生这个functor的类: ij02J`w:Ra  
(~]0)J  
`9Q O'^)  
template < typename Actor > ~Q+J1S]Fs  
class do_while_actor @%I-15Jz  
  { "(vm0@8><  
Actor act; VIuzBmR|\  
public : 6gB;m$:fV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} c='uyx  
2@:Ztt6~  
template < typename Cond > jB3Rue:+g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; SlD7 \X&~  
} ; 0t -=*7w%  
#* Iyvx  
Ev,b5KelD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5KL??ao-  
最后,是那个do_ +}Qq#^:_\  
. r \g]  
C@rIyBj1g  
class do_while_invoker ;bkvdn}  
  { 0"koZd,c  
public : htOVt\+!34  
template < typename Actor > k<k@Tlo  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =S|dzgS/  
  { l *+9R  
  return do_while_actor < Actor > (act); Jv59zI  
} 3EA`]&d>  
} do_; uex([;y  
.CEl{fofj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? k .W1bF9n6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 II{"6YI>  
最后来说说怎么处理break和continue x k&# fW^r  
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。 HA3d9`  
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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