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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SM? rss.=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 92F 9)S{"  
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, QOT|6)Yb  
h*X5O h6  
 }BFX7X  
YY4XCkt  
  class filler lE=&hba  
  { AHB_[i'>7  
public : K;L6<a A#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O su 75@3  
} ; `f)X!S2l  
d?6\  
u{J\X$]  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: b)(si/]\  
>~}}*yp  
u2o196,Ut  
TxA%{0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;{j@ia  
RKb{QAK!v  
->9waXRDz)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R+&{lc  
;owU]Xk%8K  
TdKo"H*C  
^ }kqAmr  
二. 战前分析 ;;>G}pG  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 PP{s&(  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 n_9Wrx328  
5>\Lk>rI  
!Bu=?gf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O-uf^ S4  
  /* --------------------------------------------- */ #&sw%CD  
vector < int *> vp( 10 ); =Sjf-o1V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -/ YY.F-  
/* --------------------------------------------- */ M`D`-vv  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yc7 "tptfF  
/* --------------------------------------------- */ bbG!Fg=qQ?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); v"x'rx#  
  /* --------------------------------------------- */ H tx)MEZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *|B5,Ey  
/* --------------------------------------------- */ 'GF<_3I2l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]N^>>k  
R^VmNj  
k vF[d{l  
OI)U c .  
看了之后,我们可以思考一些问题: s*tzU.E (  
1._1, _2是什么? -Gj."ks  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 v$~ZT_"(9  
2._1 = 1是在做什么? &`B Tw1u  
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。 RD6`b_]o  
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。 l0BYv&tu  
]]6  
mNQ*YCq.  
三. 动工 w=x [=O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: umI6# Vd`=  
U&OE*dq  
>U6 2vX"  
I,7n-G_'  
template < typename T > iUOGuiP  
class assignment 5$Aiez~tBq  
  { iTg7@%  
T value; &s<'fSI  
public : \<4Hp_2?  
assignment( const T & v) : value(v) {} pi?[jU[Tn  
template < typename T2 > [m{uJ dj\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q2HULz{  
} ; LSN%k5G7.  
P},d`4Ty@  
YMTB4|{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a~"<lzu|$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4> $weu^  
{rWFgn4Li  
kG70j{gf  
ye-R  
  class holder 2*9rhOK*  
  { 'q9='TOk  
public : )3RbD#?  
template < typename T > }ikJ a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const GO=3<Q{;  
  { *>f-UNV  
  return assignment < T > (t); y&8kORz;?  
} !JE=QG"  
} ; AB1,G|L  
:KL5A1{  
>7^i>si  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: FZW:dsm  
.ECT  
  static holder _1; L4C_qb k;:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H^\2,x Z  
Lm}J& ^>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =9@t6   
而不用手动写一个函数对象。  >!7\Rx  
9X6l`bo'  
ON~K(O2g(  
Hjtn*^fo^  
四. 问题分析 @3@oaa/v  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 A]k-bX= s  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ;[>g(W+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U`h>[9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 TaN]{k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )^'g2gVK+p  
PWw2;3`-6w  
五. 问题1:一致性 3] u[NR  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| b\^q9fy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0cxk)l%  
|#6))Dh  
struct holder ]sf1+3  
  { 5/>W(,5}  
  // ?U;KwS]%  
  template < typename T > m2o)/:  
T &   operator ()( const T & r) const ")cJA f  
  { cLpkgK&a  
  return (T & )r; ZLRAiL  
} R^*h|7)E  
} ; Q5:8$ C}+  
I3wv6xZ2  
这样的话assignment也必须相应改动: W$X@DXT=o  
6HyndB^  
template < typename Left, typename Right > _CDl9pP36#  
class assignment :jc ?T  
  { ^XIVWf#`H  
Left l; >){"x(4`  
Right r; ojA i2uz  
public : E =7m@"0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]U8VU  
template < typename T2 > | <q9Ee  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } V#Px  
} ; 1JIo,7  
]S=AO/'  
同时,holder的operator=也需要改动: Zss `##  
GWU"zWli]z  
template < typename T > fuQb h  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]^j'2nJv0  
  { <e s>FD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); F{g^4  
} *61+Fzr  
A* =r~T5B  
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。 p? dXs^ c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q--VZqn  
.=nx5y z  
return l(rhs) = r; .[ E"Kb}=  
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。 Q^iE,_Zq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *r&q;ER  
.)zX<~,  
template < typename Tp > Eep*,Cnt0  
class constant_t c:R`]4o  
  { H</Mh*Fl2G  
  const Tp t; ):Vzv  
public : L6xLD X7y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \GR M,c  
template < typename T > yJheni  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Jf/X3\0N7  
  { qOusO6  
  return t; >z`^Q[  
} 33{(IzL0  
} ; @-~ )M_  
L+c7.l.yT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 : *~}\M*  
下面就可以修改holder的operator=了 lR^OS*v  
),<E-Ub  
template < typename T > lE8M.ho\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C;T:'Uws  
  { nj (/It  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j=%^CRum  
} Q}a,+*N.  
HOn,c@.9Y  
同时也要修改assignment的operator() a^ vXwY  
X_7cwPY  
template < typename T2 > 1|?8g2Vf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } O:=%{/6&D  
现在代码看起来就很一致了。 uG|d7LS,%  
S G&VZY  
六. 问题2:链式操作 ]8}+%P,Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hdw-gem{?  
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。 d,Fj|}S  
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。 woHB![Q,  
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。 ]vyu!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C+*qU  
~\4B 1n7  
template < typename T > +s*OZ6i [  
struct result_1 +>em !~3  
  { cB;:}Q08#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ECO4ut.d  
} ; wkn r^A  
;B35E!QJ  
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: 69 PTo  
73-*| @6  
template < typename T > `5[$8;  
struct   ref KtT.WHr(m  
  { *h<= (Y%   
typedef T & reference; *^BW[C/CTR  
} ; s`j QX\{  
template < typename T > hi{#HXa  
struct   ref < T &> X{n7)kgL  
  { *wgHa6?+7  
typedef T & reference; !)jw o=l}J  
} ; j>2Jw'l;?  
F{#m~4O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Zz"b&`K  
ZP@or2No%  
template < typename T > -BY'E$]4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^i"C%8  
  { ugtzF  
  return l(t) = r(t); R W= <EF&  
} U>q&p}z0 H  
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。 p!+7F\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /`M> 3q[  
uS9:cdH  
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 NDw+bR-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :$bp4+3>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _(CuuP$`I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 uCA! L)$  
最后的布局是: ;l^4/BR  
                Add ]r #YU0  
              /   \ q|E0Y   
            Divide   5 r52X}Y  
            /   \ f@ &?K<  
          _1     3 +%Vbz7+!  
似乎一切都解决了?不。 T Y|5O! <  
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。 .g CC$  
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。 @W\y#5"B  
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: h[5<S&  
r ]XXN2[jO  
template < typename Right > 0D;MW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const mhp&; Q9  
Right & rt) const /PP\L](  
  { M`W%nvEDE  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "W_C%elg  
} P);: t~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~R`Rj*Q2Y  
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。 rm7$i9DH2  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 6E9y[ %+  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 >".,=u'  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 K^V*JH\G  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? E"ju<q/Q  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: V\ ud4  
\bt+46y@]  
template < class Action > {VWUK`3  
class picker : public Action '4PAH2&n  
  { *7"R[!9  
public : !/4f/g4Ze  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `aFy2x`3  
  // all the operator overloaded Da)rzr|}>3  
} ; Zk+J=Cwq}  
T-Od|T@[  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 {VC4rA  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Q AJX7  
B;M{v5s~]  
template < typename Right > 39;Z+s";  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =*q|568  
  { lVywc:X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4\HB rd#P  
} h&7]Bp  
[3a-1,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o0-7#2  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 &a?&G'?  
BX[92~Bq  
template < typename T >   struct picker_maker _VU/j9<+  
  { ,}M@Am0~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gf]biE"k  
} ; ({3hX"C@Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "7R"(.~>  
  { 5YJn<XEc  
typedef picker < T > result; 1y5]+GU'`  
} ; t#+X*'/  
3F,$} r#  
下面总的结构就有了: $or?7 w>  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 QN[-XQ>Xt  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )hH9VGZq(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GyV3]Qqj  
至此链式操作完美实现。 !F0MLvdX7^  
~L!*p0dS^  
zr9o  
七. 问题3 ,s'78Dc$  
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。 KWU ~QAc  
&Z682b$  
template < typename T1, typename T2 > <uP>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pv2_A   
  { DXlP (={*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); E3gR%t  
} e";r_J3w  
z`-?5-a]I  
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: X{rw+!  
q!#e2Dx  
template < typename T1, typename T2 > vjG: 1|*e  
struct result_2 Hz$l)g}U  
  { !dfc1UjB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *|MHQp'A  
} ; V\zf yH\~  
Wvl>iHB  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? O YGh!sW  
这个差事就留给了holder自己。 (yFR;5Fo  
    QRnkj]b  
hR3lo;'  
template < int Order > ~U&,hFSPY  
class holder; &6A'}9Ch  
template <> 7s_#X|A$  
class holder < 1 > 16MRLDhnD  
  { &~P5 [[Q  
public : }LS:f,1oGp  
template < typename T > ~YHy '.  
  struct result_1 bkkhx,Oi[G  
  { |w2H5f{fR  
  typedef T & result; gnmKh>0@6o  
} ; EWPP&(u3  
template < typename T1, typename T2 > Efi@hdEV  
  struct result_2 hXi^{ntw,  
  { oxE'u<  
  typedef T1 & result; ;crQ7}k  
} ; ;bVC7D~~4w  
template < typename T > n(.y_NEgV!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]gYnw;W$  
  { 2Yt#%bj7^  
  return (T & )r; 5EDN 9?a  
} W B)<B  
template < typename T1, typename T2 > WO W4c&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (OT /o&cQ  
  { 3*$A;%q  
  return (T1 & )r1; @'U9*:}U  
} *)k}@tY  
} ;  ZSq7>}  
`_sc_Y|C!  
template <> >*H>'O4  
class holder < 2 > 2't<Hl1qN  
  { cZKK\hf<  
public : !=@Lyt)_b  
template < typename T > S!qJqZ<Bv  
  struct result_1 `k65&]&d  
  { *@fR36  
  typedef T & result; ?)x>GB(9ZN  
} ; !YL|R[nDH|  
template < typename T1, typename T2 > yfeX=h  
  struct result_2 XnrOC|P$  
  { yiGq?WA7  
  typedef T2 & result; c%v[p8 %  
} ; U>6MT@\  
template < typename T > WyVFh AuU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /2-S/,a  
  { N-|E^XIV  
  return (T & )r; y0>asl  
} mdvooJ  
template < typename T1, typename T2 >  5<bc>A-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LY2oBX@fC  
  { ^D\1F$AjC  
  return (T2 & )r2; C4],7"Sw  
} Xn-GSW3{  
} ; pkpD1c^  
$u_0"sUV  
gO%#'Eb2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 W-q2|NK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *T j(IN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: M3@Wb@  
t m?[0@<s  
return l(i, j) = r(i, j); GVk&n"9kp  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;hGC.}X  
\"B?'Ep;  
  return ( int & )i; ;LE4U OK  
  return ( int & )j; %eWzr  
最后执行i = j; r=P)iE:  
可见,参数被正确的选择了。 QQUeY2}  
3Yf&F([t  
occ^bq  
Y-\hV6v6  
0 3fCn"  
八. 中期总结 )=l~XV  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: rF:C({y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1>P[3Y@}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _#@n^c  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >(mp$#+w  
\"Z^{Y[,;  
H-A?F ^#  
WV&T   
2g~qVT,  
's>   
九. 简化 M#X8Rs1`  
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。 >)*'w!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m3W:\LTTp  
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: r(;oDdVc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }U3+xl6g  
  +-*/&|^等 I^"ou M9}Q  
2. 返回引用。 .[&0FHnJ5  
  =,各种复合赋值等 ly"Jl8/<  
3. 返回固定类型。 it]im  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [8|Y2Z\N  
4. 原样返回。 CXt9 5O?  
  operator, ]j> W9n?  
5. 返回解引用的类型。 `)V1GR2 ES  
  operator*(单目) xIu #  
6. 返回地址。 n^aSio6  
  operator&(单目) ~hK7(K  
7. 下表访问返回类型。 Z(DCR/U=(>  
  operator[] ?>c*[>LpZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 iUSP+iC,  
  operator<<和operator>> Zjis0a]v~k  
X`#,*HkK  
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。 oSVo~F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @>`+eg][?P  
<vMna< /d  
template < typename Left > |vW(;j6  
struct value_return .{+KKa $@G  
  { xz2U?)m;x  
template < typename T > 9V&} %  
  struct result_1 PdiP5S }/  
  { .T~<[0Ex+U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <Sds5 d  
} ; +B(x:hzY9  
{UqSq  
template < typename T1, typename T2 > wM.z/r\p  
  struct result_2 ]xGo[:k|E  
  { /`(Kbwh   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1Q_  C  
} ; ?88k`T'EI  
} ; +;z^qn  
W P7RX|7  
eu=G[>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :"m~tU3&  
( w4w  
下面我们来剥离functor中的operator() y8} fj=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WgHl. :R  
m$N` Xj  
return l(t) op r(t) wq yw#)S  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @ig'CF%(  
return op l(t) x_za R}WI  
return op l(t1, t2) kk|7{83O  
return l(t) op (al.7VA;9  
return l(t1, t2) op $+(Df|)  
return l(t)[r(t)] Mdk(FG(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A8,9^cQ]  
nW)-bAV<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 2P\k;T(  
单目: return f(l(t), r(t)); y98 v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Xae0xs  
双目: return f(l(t)); d)@Hx8  
return f(l(t1, t2)); EY3x o-H  
下面就是f的实现,以operator/为例 'I$-h<W  
SCwAAE9s]  
struct meta_divide RF3?q6j ,  
  { pypW  
template < typename T1, typename T2 > gut[q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) RLnsy,  
  { "53'FRj_\  
  return t1 / t2; jA'qXc+\  
} t "y[  
} ; -NzO,?  
Dl C\sm  
这个工作可以让宏来做: Zl,c+/  
3[q&%Z.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0cYd6u@  
template < typename T1, typename T2 > \ s*'L^>iZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~kDR9s7  
以后可以直接用 '8%pEl^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +Dvdv<+  
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 2Y~UeJ_\Lq  
(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。。。) )-qWcf?   
oZM6%-@qi  
g)Ep'd-w"  
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 TFZvZi$u&  
$H0diwl9R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hKkUsY=R  
class unary_op : public Rettype Ufx^@%v  
  { 2T3TD%  
    Left l; C%c}lv8;^  
public : P:~X az\F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} XOOWrK7O  
! z!lQ~  
template < typename T > Y!3Mm*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3k%fY  
      { woSO4e/  
      return FuncType::execute(l(t)); v %?y5w  
    } ,/m@<NyK  
"h@|XI  
    template < typename T1, typename T2 > @.rVg XE=!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^oZz,q  
      { }Iyr u3M][  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j@w+>h  
    } 3HtLD5%Q  
} ; ?(C(9vO  
U,G!u=+  
 uj8G6'm%  
同样还可以申明一个binary_op 'A^;P]y  
tx$i(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Sf_q;Ws  
class binary_op : public Rettype f82$_1s^  
  {  {J aulg  
    Left l; /5x~3~  
Right r; }kNbqwVP  
public : ]m fI$p%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )^Ha?;TS  
KOQiX?'  
template < typename T > Z.Otci>J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {c 82bFiv  
      { ,]:vk|a#;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]'L#'"@  
    } 96NZ rT  
q5Bj0r[/o  
    template < typename T1, typename T2 > ,5Vc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M-#OPj*  
      { Lg;b17  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YN=dLr([<  
    } SH oov  
} ; su?{Cj6*  
96V@+I  
ym\AVRO{  
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 E1 | >O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5g x9W\a ?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 98c##NV(7|  
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。 knX*fp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7@[HRr  
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。。。 y_s^dQe  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <N4)X"s  
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) *\-R&8  
下面是修改过的unary_op asT/hsSNS  
%VV\biO]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rNi]|)-ET  
class unary_op $ 8"we  
  { tQ,,krw~  
Left l; |JUb 1|gi  
  :Dh\  
public : 7o+JQ&fF;  
;~A-32;Y4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Fwu:x.(  
iRbTH}4i  
template < typename T > Lip(r3  
  struct result_1 z~O#0Q !  
  { v?s]up @@h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T(GEFnt Y  
} ; O#}d!}SIp  
[N35.O6P6u  
template < typename T1, typename T2 > 5s5GBJ?  
  struct result_2 5l(8{,NDt  
  { X0QY:?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }3b3^f  
} ; b I%Sq+"}  
pBZf=!+E  
template < typename T1, typename T2 > 2qA"emUM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +t9$*i9`L  
  { S= NGJ 0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 31y>/*}  
} x4_xl .  
>5O#_?  
template < typename T > zeC@!,lH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z(|@C(IL0\  
  { P' ";L6h  
  return OpClass::execute(lt(t)); @]{+9m8G@  
} IIZu&iZo\  
wsfN \6e  
} ; zL^`r)H  
Kyr3)1#J  
O_E\(So  
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 n?UFFi+a  
好啦,现在才真正完美了。 Gp l  
现在在picker里面就可以这么添加了: OI8Hf3d=  
=do*(  
template < typename Right > HsF8$C$z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ! R b  
  { f;PPB@ :`$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~.:9~(2;  
} T z`O+fx &  
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。 k@[P\(a3b  
*X_-8 ^~  
-(Zi  
#4yh-D"  
 WR;)  
十. bind Gz_[|,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。 &7fwYV  
先来分析一下一段例子 (G E)  
u|G&CV#r  
nfldj33*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9=l6NNe)|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Juhi#&`T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #1-2)ZO.  
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。 _EusY3q  
我们来写个简单的。 |}FK;@'I6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J2KULXF  
对于函数对象类的版本: Lddk:u&J  
- &7\do<  
template < typename Func > `U.VfQR:  
struct functor_trait u%s@B1j  
  { y8HwyU>  
typedef typename Func::result_type result_type; O(_a6s+m  
} ; n[E#K`gg'  
对于无参数函数的版本: f%g^6[  
=V[ey  
template < typename Ret > "3?N*,U_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @W|N1,sp  
  { !5wuBJ0  
typedef Ret result_type; mY'c<>6t  
} ; %k"qpu  
对于单参数函数的版本: z5> {(iY;,  
+=N!37+G  
template < typename Ret, typename V1 > as k76  e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x!i(M>P  
  { TwaK>t96[  
typedef Ret result_type; ZaZm$.s n  
} ; `Z' h[-2`  
对于双参数函数的版本: }|Ao@UvH  
4t]YHLBS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <mk'n6B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `\pv^#5HV9  
  { 9>OPaL n  
typedef Ret result_type; W ZAkp|R  
} ; 'g@Yra&09  
等等。。。 @[=K`n:n_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,$,c<M  
82>90e(CH]  
template < typename Func > iPuX  
struct func_return ]zt77'J  
  { C&1()U  
template < typename T > }JWLm.e  
  struct result_1 k0/S&e,*  
  { j-CSf(qIj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^W*T~V*8  
} ; &yabxl_  
e  -yL  
template < typename T1, typename T2 > d41DcgG'j(  
  struct result_2 m 4r!Ck|  
  { q b[UA5S\`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :g+5cs  
} ; sN_c4"\q  
} ; bzC| aUGM  
'LyEdlC]  
tx9;8K3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X9S` #N  
)o;oOPT!  
template < typename Func, typename aPicker > `zw^ WbCO{  
class binder_1 Ocp`6Fj  
  { oZ!1^o3V  
Func fn; ElK7jWJ+  
aPicker pk; ~x #RIt  
public : YTk"'q-  
W[R^5{k`  
template < typename T > 5L!cS+QNU  
  struct result_1 FD*) @4<o  
  { K!cLEG!G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 26D,(Y$*  
} ; z5_#]:o&  
)[]*Y]vSx  
template < typename T1, typename T2 > `alQmGUZ  
  struct result_2 ..=WG@>$+  
  { c(j|xQ\pE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N+3]C9 2o  
} ; Y48MCL  
2|re4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n5G|OK0,  
%p(!7FDE2n  
template < typename T > ~M !9E])  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .m^L,;+2  
  { 4]P5k6 nV  
  return fn(pk(t)); ToXgl4:kd  
} !VoAN5#;  
template < typename T1, typename T2 > R2` -*PZ_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hUo}n>Aa  
  { >69-[#P!  
  return fn(pk(t1, t2)); 6 *GR_sMm  
} Ks>l=5~v|  
} ; S5(VdMd"^  
iKVJ c=C  
t~0!K;nn  
一目了然不是么? <} BuU!  
最后实现bind k7cM.<s!  
e,cSB!7  
Hdxon@,+cd  
template < typename Func, typename aPicker > jY|fP!?[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) m5'nqy F  
  { [zw0'-h.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dR|*VT\  
} d>wpG^"w  
u6 lcl}'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9!u&8#i  
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。 =K:)%Qh  
~ _G W  
十一. phoenix |~d8j'rt  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /T\'&s3D+  
.VG5 / 6zp  
for_each(v.begin(), v.end(), rQLl[a  
( [~v1  
do_ 9:v0gE+.  
[ xJ(}?0h-X  
  cout << _1 <<   " , " n8RE  
] a@ v}j&  
.while_( -- _1), O>tz;RU  
cout << var( " \n " ) ,"xr^@W  
) \|f3\4;!  
); ,l )7]p*X  
CEXD0+\q  
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: dZ6P)R  
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 `ttqgv\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tM DJ,rT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s)BB(vQ]6  
/YrBnccqD  
q?0&&"T}  
template < typename Cond, typename Actor > =&,<Co1hF  
class do_while +aoenUm5  
  { eR|u']Em>T  
Cond cd; 5fjL  
Actor act; ;QS(`SK l  
public : CxbGL  
template < typename T > G}V5PEF]`  
  struct result_1 ~bnyk%S o  
  { VoG:3qN  
  typedef int result_type; T? e(m  
} ; 2qgm(jo *y  
y{k65dk-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `"s*'P398  
3X:)r<  
template < typename T > vAt ]N)R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'Z}3XVZEN  
  { QJ^'Uyfdn  
  do my+2@ln  
    { f j:q>}V  
  act(t); {W11+L{8  
  } aUYq~E tj  
  while (cd(t)); ]*v [6 +  
  return   0 ; o$rA;^2X  
} \ 3XG8J  
} ; uN*Ynf(:-  
jxdX7aik  
NjH` AMGBT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A9 ;!\Wo  
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。 t#N@0kIX.  
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。 UpFm3gKF  
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。 I(Gl8F\c~  
下面就是产生这个functor的类: Y9r##r+  
H[o >"@4  
h6;vOd~%  
template < typename Actor > A?+cdbxJw  
class do_while_actor ANuO(^  
  { TJ_pMU  
Actor act; ,k |QuOrCh  
public : M;j)F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >`=9So_J  
k; (r:k^  
template < typename Cond > R|'ftFebB.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &\m=|S  
} ; ,p)Qu%'  
12o6KVV^x  
<X "_S'O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4d63+iM+}  
最后,是那个do_ ]9lR:V sw  
H#:Aby-d}  
w<SFs#Z  
class do_while_invoker IcJQC  
  { =OamN7V=  
public : &B?*|M`)k  
template < typename Actor > /I48jO^2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >!3r7LgK  
  { ;)23@6{R%  
  return do_while_actor < Actor > (act); M{4U%lk  
} b<27XZ@  
} do_; a&!K5(  
m"f3hd4D_q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %?m_;iv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6m mc{kw'  
最后来说说怎么处理break和continue pg.BOz\'q  
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。 K};~A?ET,h  
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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