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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d4ic9u*D  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 azvDvEWCQZ  
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, 8dc538:q}  
_kh>Z  
%v]7BV^%6  
ER{yuw  
  class filler ha_@Yqgh  
  { IK8%Q(.c  
public : L<0=giE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (.PmDBW  
} ; w'd.;  
GSQfg  
a|UqeNI{  
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: r k@UsHy  
-dl}_   
gk"mr_03  
(Ar?QwP9>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); AvZXRN1:'  
N].4"0Jv-D  
* !X4&#xP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5QR}IxQ  
GXO4x|08F  
=Wj{]&`  
O-Dc[t%  
二. 战前分析 gyC^K3}  
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。 otU@X 3<_  
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 _]P a>8X*  
_=uviMuE  
V R"8Di&)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MM7"a?y)  
  /* --------------------------------------------- */ =Qyqfy*@D?  
vector < int *> vp( 10 ); 6mwvI4)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .Nc_n5D6  
/* --------------------------------------------- */ Pow|:Lau!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,`<]>;s  
/* --------------------------------------------- */ :H{Bb{B%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~+<<bzY  
  /* --------------------------------------------- */ <p09oZ{6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [ qiOd!  
/* --------------------------------------------- */ INOH{`}Ew  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M]1;  
GN0duV  
?C}sR:K/  
^ZR8s^X  
看了之后,我们可以思考一些问题: O"qR}W  
1._1, _2是什么? ):S!Nl  
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。 2pz4rc  
2._1 = 1是在做什么? MZ)T0|S_  
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。 ikr7DBLt  
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。 q=njKC  
"i&fp:E0  
)PwQ^||{  
三. 动工 +uELTHH=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w3d34*0$  
^eobp.U  
|Hfl&3  
C *a,<`  
template < typename T > `T=1<Twc  
class assignment $}db /hY*  
  { n_J5zQJ  
T value; Jns/v6  
public : cg{Gc]'1#  
assignment( const T & v) : value(v) {} @/LiR>,  
template < typename T2 > I :@|^PYw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `&H04x"Y$>  
} ; Y_+ SA|s  
y[7C% Wj  
/,X7.t_-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9l#gMFknI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment } #qQ2NCH  
$.9 +{mz  
'<W<B!HP5Z  
!x8kB Di,  
  class holder O~atNrHD  
  { {d,?bs)  
public : pD[pTMG@$  
template < typename T > QhsVIta  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -8/JP  
  { rfc|`*m}0  
  return assignment < T > (t); k1 RV'  
} /eb-'m  
} ; !O8.#+  
pu#[pa  
HJ",Sle  
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: =6fB*bNk]  
~{$L9;x  
  static holder _1; .+HcAx{/2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L/%Y#  
)O&z5n7t4s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @gEr+O1K(  
而不用手动写一个函数对象。 UG #X/%p  
{l@WCR  
n_}aZB3;U  
T=>vh*J  
四. 问题分析 6m@0;Ht  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 me:iQ.g  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 \+9;!VWhl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L?Cjo4xS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l/ QhD?)9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8RU.}PD  
=gs~\q  
五. 问题1:一致性 bM^7g  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ~3d*b8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g8'~e{= (  
`6}Yqh))  
struct holder 5#2jq<D  
  { yuv4*  
  // "|hlDe<  
  template < typename T > 8+ hhdy*b  
T &   operator ()( const T & r) const 6#vI;d[^  
  { ` jyKCm.$#  
  return (T & )r; Cg^:jd  
} ;t!9]1  
} ; ^o bC4(  
; [FLT:$  
这样的话assignment也必须相应改动: 03Ukw/D&  
ly=a>}F_  
template < typename Left, typename Right > H#`8Ey  
class assignment mqw 84u  
  { \C7q4p?8  
Left l; C bQ4Y  
Right r; pZjpc#*9N  
public : =9<$eLE0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \?d TH:v/E  
template < typename T2 > Z vRxi&Z{?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C/)`<b(  
} ; &r:=KT3  
Sz)b7:  
同时,holder的operator=也需要改动: >: $"a  
x;(g  
template < typename T > lC4PKm no  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *Dc@CmBr  
  { YD9!=a$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fbV@=(y?  
} .`+yo0O:  
cWM:  
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。 5NFRPGYX  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a%*_2#  
{Zl4C;c  
return l(rhs) = r; h7*O.Opm=  
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。 zofx+g\(W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QtlT&|$   
*uU4^E(  
template < typename Tp > y;QQ| =,  
class constant_t ^cn@?k((A  
  { #a'r_K=ch)  
  const Tp t; @ZG>mP1Vo  
public : 6KO(j/Gwp  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8i[LR#D)  
template < typename T > N|<bVq%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [<S^c[47U  
  { 5*+I M*c  
  return t; gyFr"9';c  
} \Z'/+}^h  
} ; shzG Eb  
tah }^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D2]ZMDL.  
下面就可以修改holder的operator=了 R;'?;I  
)qd= {  
template < typename T > 2vvh|?M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C`EY5"N r  
  { P5P< "  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t R ;{.  
} [xf$VkjuF  
( OXY^iq  
同时也要修改assignment的operator() ;W~4L+e  
~ k<SbFp  
template < typename T2 > 6klD22b2$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HzEGq,.  
现在代码看起来就很一致了。 y]^#$dK(z  
F|*tNJU>  
六. 问题2:链式操作 1daL y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -=sf}4A  
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。 Q1]Wo9j  
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。 *{nunb>WO  
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。 O4!9{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct --A&TV  
BV1u,<T"  
template < typename T > &g {<HU?BT  
struct result_1 u GAh7Sop  
  {  J `x}{K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3Y(9\}E@`  
} ; ofK='G .  
N6q5`Ry  
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: {#9,j]<  
qy&\Xgn;GA  
template < typename T > J'Gm7h{   
struct   ref P9s_2KOF  
  { 'e85s%ru  
typedef T & reference; q<EEb  
} ; BjvdnbJg  
template < typename T > rei5{PC  
struct   ref < T &> `V@z&n0P6  
  { Ih3$  
typedef T & reference; 6%UY1Q.?  
} ; dE GX3 -  
3fl7~Lw,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wonYm27f  
F1J#Y$q~L  
template < typename T > IX.sy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N3Z@cp  
  { yf?W^{^|  
  return l(t) = r(t); ^}hZ'<PK  
} I{EIHD<  
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。 ?b"Vj+1:x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 m/{Y]D{2  
]zcV]Qj$~  
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 C#h76fpH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lz}llLb1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Pa[?L:E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p+)C$2YK  
最后的布局是: 1@@y]s_.a  
                Add sS|<&3  
              /   \ >Fp&8p`am  
            Divide   5 O{nC^`X  
            /   \ 0Nt%YP  
          _1     3 .*:h9AE7vo  
似乎一切都解决了?不。 ng 9NE8F  
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。 PqI![KxZW  
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。 ,H@TYw  
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: K.%z;( U  
0Gx*'B=  
template < typename Right > JSRg?p\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v4D!7 t&v"  
Right & rt) const s.KOBNCFa  
  { cCk1'D|X[e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pagC(F  
} 8:<1|]]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jzQ I>u  
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。 ;AltNGcM  
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。 ~ur)f AuF2  
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。 O/$ v69:  
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。 9\:w8M X'  
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? DP0Z*8Ia  
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: 3<3t;&e  
Z@u ;Z[@  
template < class Action > ]o `4Z"  
class picker : public Action ?`"<DH~:0B  
  { |veBq0U  
public : TG?fUD V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} leR" j  
  // all the operator overloaded 418gcg6)  
} ; E}t-N  
=uS8>.Qj  
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。 sZT VM9<)  
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: ;2BPPZ  
kHZKj!!R  
template < typename Right > sv@}x[L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dbd"pR8v  
  { w2' 3S#nZ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~O8] 3+U  
} h|)2'07  
iKY-;YK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %$^$'6\77  
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。 6B /Jp  
f&f[La  
template < typename T >   struct picker_maker ga,A'Z  
  { aQC 7V!v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %uF:)   
} ; %sYk0~E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Gtf1}UJC  
  { cz$c)It  
typedef picker < T > result; {XyG1  
} ; *%;6P5n%  
MV7}  
下面总的结构就有了: #xDDh`  
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。 A=y24m  
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。 N <ja6Ac  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z5 w`-#  
至此链式操作完美实现。 [qq`cT@  
;9 lqSv/6  
!Mm+bWn=mB  
七. 问题3 i_'|:Uy*F  
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。 G;87in ,}  
ikeJDKSG  
template < typename T1, typename T2 > `W6:=H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3ZLr"O1l)  
  { iLc)"L-i  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8.6no  
} o<9yaQ;  
Nu>sp,|A  
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: g9RzzE!  
N^)<)?  
template < typename T1, typename T2 > ;F" kD  
struct result_2 R;5QD`  
  { hlY S=cgY=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vY8WqG]  
} ; k 2 mkOb  
~GsH8yA_P  
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? p7?CeyZ-V  
这个差事就留给了holder自己。 NXC~#oG  
    Off: ~  
QH~8 aE_i  
template < int Order >  Ep#<$6>  
class holder; U)IsTk~}O  
template <> 0%(4G83gw  
class holder < 1 > 3M`hn4)K  
  { Lrm tPnL  
public : tIgCF?  
template < typename T > `"^@[1  
  struct result_1 soFvrl^Ql+  
  { x _YV{  
  typedef T & result; jSOa   
} ; z[$9B#P  
template < typename T1, typename T2 > @5dB b+0J  
  struct result_2 PG-cu$\??  
  { XQ+-+CD  
  typedef T1 & result; !<['iM  
} ; t6H2tP\AS  
template < typename T > }SJLBy0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]ZU:%Qhu  
  { i85+p2i7  
  return (T & )r; %yS`C"ZQ)  
} ho SU`X  
template < typename T1, typename T2 > F(J!dG5#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4p/V6kr&r  
  { h\: tUEg#J  
  return (T1 & )r1; zN 729wK  
} :BrnRW64  
} ; aF4V|?+  
[K|>s(Sf*  
template <>  8t^;O!  
class holder < 2 > bW 79<T'+  
  { KzFs#rhpn  
public : 9O 0  
template < typename T > dM@k(9|  
  struct result_1 ?6l,   
  { Z({`9+/>u  
  typedef T & result; 80l3.z,:  
} ; BzG!Rg|J  
template < typename T1, typename T2 > q_m#BE;t  
  struct result_2 *7D$;?"  
  { m} F Ce  
  typedef T2 & result; uzn))/"  
} ; . AQ3zpy5B  
template < typename T > 5F_:[H =   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gCBZA;/  
  { <xh'@592  
  return (T & )r; [2fiHE  
} pa> 2JF*  
template < typename T1, typename T2 > _$jJpy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J;]@?(  
  { d-S'y-V?d  
  return (T2 & )r2; 0R!}}*Ee>q  
} 6s"bstc{  
} ; 5t1DB'K9$_  
]e3}9.  
p-03V"^&  
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> >。 b+#~N>|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M&\?)yG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fyoB]{$p8  
RlPByG5K  
return l(i, j) = r(i, j); lL+^n~g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l$~bkVNL  
|"E9DD]{  
  return ( int & )i; r`"#c7)  
  return ( int & )j; qA\kx#v]P  
最后执行i = j; EF^=3  
可见,参数被正确的选择了。 59J$SE  
_CwQ}n*  
r0uXMr=Z96  
U$JIF/MO_  
Oqe.t;E 0}  
八. 中期总结 Ewsg&CCN  
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: aZCT|M1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _!p$47  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Z!l!3(<G.f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor RvZ-w$E&?  
g~D6.OZU  
/g7?,/vnZ  
[jn;| 3  
/<pQ!'/G  
[MP :Eeg  
九. 简化 ?v~3zHK  
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。 ffd 3QQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =9@yJ9c-  
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:  y, _3Ks  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3s$.l }  
  +-*/&|^等 z(68^-V=:  
2. 返回引用。 I_s(yO4pw  
  =,各种复合赋值等 eyjUNHeh#  
3. 返回固定类型。 F@K;A%us)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]H7Mx\  
4. 原样返回。 ZTC1t_  
  operator, eE_XwLE  
5. 返回解引用的类型。 ^#nWgo7{7  
  operator*(单目) =_6h{f&Q  
6. 返回地址。 uL AXN  
  operator&(单目) / {~h?P}  
7. 下表访问返回类型。 {# _C  
  operator[] WN1-J(x6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Sylsp%A  
  operator<<和operator>> ebK wCZwK*  
)B4c;O4t  
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。 A6.'1OD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JAlsc]XtO9  
umn^QZ,  
template < typename Left > ?M(Wx  
struct value_return uNBhVsM6<  
  { ') y~d  
template < typename T > @ xr   
  struct result_1 Ih"Ol(W  
  { cLP @0`^H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K a|\gl;V  
} ; 83*k.]S`  
;mlIWn  
template < typename T1, typename T2 > 7?] p\`  
  struct result_2 tpK4 gjf  
  { 6<nO2GW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0VPa;{i/  
} ; Ka{Zoi]  
} ; tYa8I/HpT  
[G/X  
>FNt*tX<0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &N;6G`3  
 Z.JTq~`I  
下面我们来剥离functor中的operator() >YhqL62!a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a-y5\x  
V|7CYkB8  
return l(t) op r(t) v%[mt` I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =p6xc}N  
return op l(t) rgY~8PY"  
return op l(t1, t2) %}:J 9vra  
return l(t) op < .!3yy  
return l(t1, t2) op l?[DO?m+R  
return l(t)[r(t)] UtrbkuT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] eGil`:JY"  
jU$PO\UTk  
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: 5WYU&8+]{:  
单目: return f(l(t), r(t)); ,YTIYG](  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ex3woT-  
双目: return f(l(t)); "Wp<^ssMo  
return f(l(t1, t2)); ~T~v*'_h  
下面就是f的实现,以operator/为例 U_No/$ b  
 2Mda'T8  
struct meta_divide kZNZ?A<D  
  { n21J7;\/+  
template < typename T1, typename T2 > x7?{*w&r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X c^~|%+  
  { 9@06]EI_  
  return t1 / t2; R7i*f/m  
} Cn<x  
} ; 2OTpGl  
d,)L,J  
这个工作可以让宏来做: $BY{:#a]  
rL=$WxdPU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %}[??R0  
template < typename T1, typename T2 > \ i`~y %y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zBbTj IFQ  
以后可以直接用 -)@.D>HsOt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ! bp"pa9  
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 $c-3Q|C  
(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。。。) H &JKja}`  
J*k4&l  
:$j~;)2  
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 1;W>ceN"  
qU}DOL|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &BgaFx**  
class unary_op : public Rettype abND#t  
  { <Yc:,CU  
    Left l; 3jNcL{  
public : -AX3Rnv^!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e([&Nr8h  
bA)Xjq)Rr  
template < typename T > m{*l6`dF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const II91Ia  
      { Ssj'1[%  
      return FuncType::execute(l(t)); sCUPa-cHF  
    } bbJa,}R  
9YJb~tuZ73  
    template < typename T1, typename T2 > ;VuIQ*@m"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^6*? a9jO>  
      { 4g 1h:I/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Z9U*SS5s,  
    } L8W3Tpi&(  
} ; Z8 T{Xw6%  
78%2#;;G  
^{s)`j'I*  
同样还可以申明一个binary_op ~K[rQ  
d^w_rL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]HRZ9oP  
class binary_op : public Rettype a-3~HH  
  { & zG=  
    Left l; C?O{l%0  
Right r; oVu>jO:.  
public : Cdv TC`~,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >eC^]#c  
#_E8>;)k  
template < typename T > \||PW58j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O7.Is88!  
      { IQM!dC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 68y.yX[  
    } D,hl+P{^K  
6+It>mnR  
    template < typename T1, typename T2 > 5}m2D='  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kz%wMyZ:g  
      { 78X;ZMY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {<GsM  
    } !yxb<  
} ; [J^,_iN[.  
:70oO}0m.  
M*}o{E;  
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 #C+0m`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3{%/1>+x5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8\yH 7H  
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。 u%|VmM>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Kg.E~  
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。。。 FSM~Rl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 YB 4R8}4  
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) m:h]nm  
下面是修改过的unary_op i{`>!)U  
iw#luHcJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 'C[gcp  
class unary_op >uQ!B/C!  
  { DF|qNX  
Left l; S`J_}>  
  'n=FBu ^  
public : }x%"Oq|2]x  
Oe5aNo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} LJBoS]~  
3{:d$- y  
template < typename T > {!-w|&bF  
  struct result_1 v.\&gn(  
  { _ p?q/-[4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]AN)M>  
} ; 72PDqK#  
.M_;mhRI  
template < typename T1, typename T2 > fxc~5~$>  
  struct result_2 M HgS5b2  
  { 5B(|!Xq;I  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1s*I   
} ; D 0(gEb  
p1 o?^A&  
template < typename T1, typename T2 > {!=I GFe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wngxVhu8Ld  
  { =P5SFMPN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); BG'gk#J+f  
} #Uudx~b  
8x+K4B"oe  
template < typename T > |o+vpy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .d.7D ]Yn  
  { 1Og9VG1^  
  return OpClass::execute(lt(t)); )of_"gZ$3A  
} !Dz:6r  
/a]+xL  
} ; YpuA,r;"  
6k ^vF~  
)hn,rmn (P  
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 D-[0^  
好啦,现在才真正完美了。 !FO92 P16  
现在在picker里面就可以这么添加了: #BM *40tch  
O *jNeYA  
template < typename Right > \ 0:ITz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &qo'ge8p  
  { o]jo R3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /Fk0j_b  
} ~>{<r{H"S  
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。 h; {?z  
!4 6 ^}3  
E{j6OX\  
\Z)'':},C  
^ 41 p+  
十. bind q/]tJ{FI  
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。 >.B+xn =  
先来分析一下一段例子 F@?QVdY1q7  
Wmp\J3  
FmnA+fA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} QO|ODW+D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I</Nmgf  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B[y1RI|9  
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。 2b!b-  
我们来写个简单的。 %zY3,4~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: QAu^]1;  
对于函数对象类的版本: `7'(U)x,F  
~-.q<8  
template < typename Func > ,(lD5iN  
struct functor_trait V1(eebi|  
  { .%D] z{''  
typedef typename Func::result_type result_type; 7O"T `>  
} ; sba0Q[IY  
对于无参数函数的版本: ))eR  
D4`7,JC}<  
template < typename Ret > # VR}6Jv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nar=\cs~g  
  { ,/Xxj\i  
typedef Ret result_type; ;m;wSp  
} ; t-/%|@?D  
对于单参数函数的版本: "zm.jNn  
<$ '#@jW  
template < typename Ret, typename V1 > S,J'Z:spf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .H9!UQ&It  
  { Rk`c'WP0*  
typedef Ret result_type; J&h 3,  
} ; I8?egDkk  
对于双参数函数的版本: KA.@q AEB  
mb?yG:L=0b  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~|?2<g$gYR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Vd|/]Zj  
  { 1eK J46W  
typedef Ret result_type; o'R_kadN[T  
} ; ,P5HR+h  
等等。。。 q-p4k`]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~>)cY{wE_  
s2&UeYbIs  
template < typename Func > [<OMv9(l'o  
struct func_return !L>'g  
  { >oLM2VJ  
template < typename T > oSE'-8(  
  struct result_1 hLO nX<%a  
  { JQI`9$asuC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ./.E=,j  
} ; 'gQm%:qU3r  
0wxQ,PI1'  
template < typename T1, typename T2 > sE]eIN  
  struct result_2 Bg;bBA!L  
  { vR#A7y @ !  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )WuuU [(  
} ; i Ri1E;  
} ; Jd/ 5Kx  
33-=Z9|r  
'g( R4deCX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rHN>fySn7  
b abDLaC@  
template < typename Func, typename aPicker > P0UMMn\-#  
class binder_1 mN*9X[ >x  
  { u{exQ[,E  
Func fn; {.eC"  
aPicker pk; Y`\zLX"_m  
public : l&5| =  
x7t"@Gz  
template < typename T > ^!E;+o' t  
  struct result_1 &# `d8}3D  
  { M[HPHNsA&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q8T4_p [-o  
} ; dYk)RX`}7!  
cXtL3T+  
template < typename T1, typename T2 > CSwNsFDR%  
  struct result_2 pO=bcs8Z  
  { u.$.RkNMQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?9 2+(s  
} ; Je+L8TB  
H~@aT7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "fS9Nx3  
<&b ~(f  
template < typename T > SAly~(r?/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R# mZYg  
  { 80l(,0`,  
  return fn(pk(t)); dax|4R  
} l&U3jeW-o  
template < typename T1, typename T2 > |0A n| 18  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pr@ EpO  
  { ?AYI   
  return fn(pk(t1, t2)); sW|u}8`  
} \MK)dj5uUJ  
} ; K ,+`td#  
;,@3bu>r  
Wb/@~!+i`  
一目了然不是么? Y13IrCA2  
最后实现bind *!'00fv  
r3p fG  
K xh)'aal  
template < typename Func, typename aPicker > u\s mQhQGE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g)u2  
  { %+xh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &hjrJ/'^  
} *l_1T4]S  
Ho\K %#u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G'}%m;-mt  
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。 }yS"C fM  
8Bo'0  
十一. phoenix 2*%0m^#^6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ag[yM  
] M_[*OAb  
for_each(v.begin(), v.end(), j$N`JiKM  
( M /Bn^A8@  
do_ h#;fBQ]   
[ :%!=Ej.J  
  cout << _1 <<   " , " :m@(S6T m  
] z$%ntN#eNA  
.while_( -- _1), YC*S;q  
cout << var( " \n " ) @iao"&  
) X B65,l  
); *Fp )/Ih  
/!jn$4fd:  
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: yd`.Rb&V  
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 7&|fD{:4U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v<3i~a  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @i6D&e=  
"1h|1'S50?  
EQu M|4$ix  
template < typename Cond, typename Actor > {IqbO>|"O_  
class do_while 4+ yd/^S  
  { LT:KZ|U9  
Cond cd; .VTHZvyn  
Actor act; *8X: fq  
public : *gVRMSrx4  
template < typename T > Ql [ =  
  struct result_1 !mq+Oz~  
  { z4_>6sf{  
  typedef int result_type; U2@?!B[\d`  
} ; \CU.'|X  
d&.)Dw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 80axsU^H0  
spd>.Cm`  
template < typename T > >|uZIcs 6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /v=MGX@r  
  { IuB0C!'  
  do 70*Y4'u }A  
    { /':kJOk<[  
  act(t); )P\ec  
  } RUSBJsMB  
  while (cd(t)); M2vYOg`t:c  
  return   0 ; pPeS4$Y  
} gbQrSJs!Zh  
} ; b~%(5r.  
b^6Ooc/-k  
sq-[<ryk  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u@[D*c1!H  
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。 80 i<Ij8J  
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。 >k kuw?O@  
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。 }3=]1jH6  
下面就是产生这个functor的类: <_ddGg~  
mqw& SxU9  
l9#M`x9  
template < typename Actor > 8]'qJ;E2  
class do_while_actor Pou`PNvH  
  { nOp\43no  
Actor act; w*\)]bTs  
public : y`7BR?l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9q;+ Al^Z  
?_}[@x  
template < typename Cond > \ec,=7S<Zf  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9.D'!  
} ; 2c_#q1/Z/  
IGOqV>;  
UR:cBr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;~#rd L  
最后,是那个do_ N[ z7<$$  
`=vL?w^QS  
pRc@0^G  
class do_while_invoker O: :X$O7  
  { aQ46euth  
public : ~t.*B& A  
template < typename Actor > aXhgzI5]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,*}SfCon  
  { mp+ %@n.;  
  return do_while_actor < Actor > (act); bL]*K$  
} o!gl :izb  
} do_; Iyz};7yVI  
7%&#V2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M(0:>G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Qf6Vj,~N  
最后来说说怎么处理break和continue NYm2fFPc  
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。 BD\xUjd?)Q  
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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