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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gWlv;oq  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  {@XzY>  
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, '3B\I#  
Ml)0z&jQX  
rLt`=bl&&U  
] T `6Hz!  
  class filler #9HQW:On  
  { vkFfHzR$  
public : ^Kvbpi,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y\CR*om!W  
} ; zGm#er E  
#. mc+n:I  
}B-@lbK6)  
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: p#-;u1-B  
eh`sfH  
y^M ~zOe  
HiTn5XNf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); PQ}q5?N  
K|"97{*|2  
ql Z()  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sIx8,3`&y  
fpj,~+  
)s @ }|`  
SZGeF;N  
二. 战前分析 ZS\ jbii8  
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。 '|v??`o#  
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 |nfFI  
T#L/HD  
g>])O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L^}i7nJ  
  /* --------------------------------------------- */ AOh\%|}  
vector < int *> vp( 10 ); $UgQ1Qc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7/p&]0w  
/* --------------------------------------------- */ I-@A{vvPK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Fpz)@0K;  
/* --------------------------------------------- */ y)`f$Hl@1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); FiN^}Kh  
  /* --------------------------------------------- */ Z/y&;N4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W u4` 3  
/* --------------------------------------------- */ a4zq`n|3U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R`)^eqB  
5"x=kp>!d  
zQ;jaS3 hf  
\KBE+yj  
看了之后,我们可以思考一些问题: u@( z(P  
1._1, _2是什么? xY3 KKje  
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。 J$9`[^pV  
2._1 = 1是在做什么? ]n8 5.DF  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 B%~hVpm,eM  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 d0@&2hO  
jFa{h!  
; O6Ez-"  
三. 动工 X/=*o;":  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m7GM1[?r  
h92'~X36  
z.NJu q  
F&ud|X=m  
template < typename T > NU>'$s  
class assignment 7Ya4>*B  
  { 15o<'4|=Lm  
T value; #FAy ]7/O  
public : *bi!iz5F  
assignment( const T & v) : value(v) {} jH 4,-  
template < typename T2 > COV8=E~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } aP#nK  
} ; /-in:gX8  
Ia> 07av  
PWch9p0U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NuL.l__W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q+KGQ*   
\yQs[l%J  
j %3wD2 l  
cph&\ V2jt  
  class holder LSX;|#AI  
  { Tz PG(f  
public : n9PCSl j  
template < typename T > !Zr 9t|_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6k1;62Ntk  
  { J )*7JX  
  return assignment < T > (t); g>@T5&1q*  
} _4Ciai2Ql  
} ; <Mt>v2a3Y  
.B9i`)0  
~8A !..Z  
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: Wu{cE;t  
oqXs2F  
  static holder _1; h$[tEmD%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j'2:z#  
kMCg fL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 53g(:eB  
而不用手动写一个函数对象。 >EVY,  
`vMrlKq  
,MmX(O0  
qm!&(8NfK  
四. 问题分析 E1"H( m&6  
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。 .huk>  
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's^}i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h#e((j3-2Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 eHIsTL@Fp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 cBGR%w\t%  
8c1ma  
五. 问题1:一致性 JSCZX:5  
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?| 4:50dj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 JX $vz*KF  
mO?yrM *  
struct holder '1f:8  
  { uhf% z G  
  // d i;Fj  
  template < typename T > JvI6+[  
T &   operator ()( const T & r) const MlVVST  
  { ;oT!\$Mu  
  return (T & )r; Gc1!')g!  
} +~Lt;xNFk  
} ; S0zk<S  
yE3l%<;q  
这样的话assignment也必须相应改动: &% infPI'  
=Felo8+   
template < typename Left, typename Right > m7n8{J1O2  
class assignment :Qekv(z  
  { /W @k:  
Left l; eGEeWJ}[$  
Right r; UbDRE[^P  
public : 'xn3g;5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xUw)mUn@N  
template < typename T2 > 0DR:qw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  Xb'UsQ  
} ; ^j)0&}fB  
!=t.AgmL  
同时,holder的operator=也需要改动: M<KWx'uV  
.~L^h/)Gjy  
template < typename T > 5m(V(@a3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $Lf-Gi  
  { |."thTO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ga9^+.j  
} ;H%T5$:trP  
_go1gf7  
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。 {r.yoI4e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B?|url6h  
Y7L1`<SC  
return l(rhs) = r; 017(I:V?(:  
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%8,OOS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^@a|s Sb  
l^"HcP6  
template < typename Tp > 99]&Xj  
class constant_t d0"Xlle ld  
  { FJYc*l  
  const Tp t; YlP8fxS  
public : Bl6>y/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s<;kTReA  
template < typename T > wFHbz9|@I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {YoK63b$  
  { XFx p^  
  return t; ^vQ,t*Uj=  
} PRyZ; @  
} ;  zG0191f  
_,C>+dv)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [ {|868  
下面就可以修改holder的operator=了 OU /=wpt  
u+ ?Wm40E  
template < typename T > O 6}eV^y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6 $k"B/k  
  { p+pBk$4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `ywI+^b  
} / ~\ I  
y {PUkl q  
同时也要修改assignment的operator() }+wvZq +c  
%Uz 5Ve  
template < typename T2 > 8qi6>}A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %0<-5&GE  
现在代码看起来就很一致了。 ]?$e Bbt  
:w+2L4lGs  
六. 问题2:链式操作 (X?'}Ur  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P nxxW?  
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。 u#c3T'E  
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。 !9/1_Bjv  
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。 GOII B  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d>f.p"B.gj  
K\2UwX  
template < typename T > BnL[C:|  
struct result_1 cp&- 6 w+  
  { hj_%'kk-A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6hvmp  
} ; U~)i&":sN  
b# RTHe&X  
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: r{Cbx#;  
;<9dND  
template < typename T > zv%9?:  
struct   ref i3s,C;7[2  
  { m/`"~@}&  
typedef T & reference; V:wx@9m)  
} ; F*bmV>Qq  
template < typename T > !&ly :v!  
struct   ref < T &> iO 9fg  
  { 8!T6N2O6d  
typedef T & reference; xMb)4cw}  
} ; c~0hu*&  
.YT&V  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '^!1AGF  
<Kq4thR  
template < typename T > "/O`#Do/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  YXdd=F  
  { BJ]4j-^o  
  return l(t) = r(t); PS13h_j  
} 0rjH`H]M  
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。 i r-= @@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 m-M.F9R  
,Qd;t  
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 +a{P,fRl@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *A>I)a<:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9qHbV 9,M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sI7<rI.t){  
最后的布局是: 2}ttC m  
                Add R43yr+p  
              /   \ Yb~[XS |p  
            Divide   5 }=+J&cR  
            /   \ RP"YSnF3  
          _1     3 jmDQKqEc|l  
似乎一切都解决了?不。 ~BS Ip .  
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。 123 6W+  
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。 " ^t3VjN  
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: OF4iGFw  
vw;GbQH(  
template < typename Right >  &Ow[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const s bxOnw P\  
Right & rt) const .5i\L OTd  
  { O,&nCxB]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x8#bd{  
} jO|D# nC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 GkhaB(btk'  
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。 wRa$b  
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。 Y [hTO.LF  
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。 ifA)Ppt<`  
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。 W'>"E/Tx#O  
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? V<ZohB?y  
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: ^1#"FU2cP  
Qx B0I/ {  
template < class Action > \c"{V-#o\  
class picker : public Action !rK,_wH  
  { 0gR!W3dh  
public : zdL"PF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} YA";&|V  
  // all the operator overloaded X ^ ?M4  
} ; #- l1(m  
=B0#z]qu  
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。 |f :1Br  
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: Ewfzjc  
7j9X<8 *  
template < typename Right > Ju0W  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8PR1RC J  
  { 4iXB`@k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y-0o>:SM  
} H=_ Wio  
$.7Ov|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Lrr1) h  
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。 ^an3&  
~ AU!Gm.  
template < typename T >   struct picker_maker 4axc05  
  { u?ALZxj?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l8$7N=Y  
} ; 3M?vK(zG>P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,%bG]5  
  { LW"p/`#<  
typedef picker < T > result; .4t-5,7s%  
} ; l"C)Ia&/  
^lt;K{  
下面总的结构就有了: -naj.omG|  
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。 n1"QHA  
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。 l]bCt b%_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /C'dW  
至此链式操作完美实现。 b?=>)':f  
jt*VD>ji  
(_9cL,v  
七. 问题3 P B W.nm  
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。 =:4vRq [  
JdP[ cN  
template < typename T1, typename T2 > 5S;|U&f|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UP8=V>T02  
  { 5Tb3Yy< .  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :k-(%E](  
} M)<4|x  
>h[ {_+  
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: uTX0lu;  
jRCf!RO  
template < typename T1, typename T2 > U#7moS'r  
struct result_2 [i  ]  
  { "F$0NYb]I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OLl?1  
} ; XW^Sw;[efZ  
0zL7$Q#c  
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? p5`d@y\hj  
这个差事就留给了holder自己。 =LUDg7P  
    "%,KZI  
Uc?4!{$X  
template < int Order > G T3wJQ5N  
class holder; w<4,;FFlZ/  
template <> OE"r=is  
class holder < 1 > =` %iv|>r0  
  { ,o_Ur.UJ  
public : knPo"GQW  
template < typename T > 2&k5X-Y  
  struct result_1 2f=7`1RCD  
  { E>|xv#:~DV  
  typedef T & result; n*HRGJ  
} ; JlR'w]d M,  
template < typename T1, typename T2 > &h7q=-XU   
  struct result_2 ~YIGOL"?  
  { BO5gwvyI  
  typedef T1 & result; q2I;Ly\3o  
} ; CqXD z  
template < typename T > Dm@wTt8N(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dVDQ^O&  
  { o:\RJig<  
  return (T & )r; _v=@MOI/J  
} SL;\S74  
template < typename T1, typename T2 > lu^ c^p;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n2bL-  
  { 8gap _qTo  
  return (T1 & )r1; B| IQ/g?  
} UarU.~Uqi  
} ; U~8.uldnF  
fhu- YYJt  
template <> 5Wj+ey^ ^w  
class holder < 2 > %h** L'~``  
  { /EUv=89{!  
public : ,jBd3GdlZ  
template < typename T > o~ .[sn5l-  
  struct result_1 BoB2q(  
  { 9.| +KIRb  
  typedef T & result; \s2hep  
} ; y2V9!  
template < typename T1, typename T2 > \ ?[#>L4  
  struct result_2 JMu|$"o&{  
  {  Z*d8b  
  typedef T2 & result; ND\&#  
} ; p\o=fcH%E  
template < typename T > 07"dU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bz_Zk  
  { |U?5% L  
  return (T & )r; B&0^3iKFi  
} { p {a0*$5  
template < typename T1, typename T2 > >9W ;u`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]GYO`,  
  { > _U)=q  
  return (T2 & )r2; TH2D;uv  
} t=iSMe  
} ; @.fuR#  
4KE"r F  
#Nxk3He]8  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 QBa1c-Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F\+wM*:U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5O&6 (Gaf  
QthHQA  
return l(i, j) = r(i, j); nBL7LocvR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4VPL -":6  
In|:6YDL&  
  return ( int & )i; z 8M^TV  
  return ( int & )j; s z/7cLo  
最后执行i = j; cj-P&D[Ny[  
可见,参数被正确的选择了。 w4pU^&O  
5n1;@Vr  
1?"vKm  
C$\|eC j  
[AQ6ads)  
八. 中期总结 z %` \p  
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: S2K_>kvG)~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7f#[+i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |c,":R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6 k+FTDL  
 vrdlI^  
]y@8mb&  
zu<b#Wv  
}6.R.*Imz  
-Ep cX!i  
九. 简化 Rj9z '?a9  
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。 [=9-AG~}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {bL6%._C  
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: q5?g/-_0[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ed4:r/Dpo  
  +-*/&|^等 -0PT(gx  
2. 返回引用。 oAe]/j$  
  =,各种复合赋值等 Ojq>4=Z\  
3. 返回固定类型。 +:?-Xd:p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) szMh}q"u  
4. 原样返回。 -EFtk\/  
  operator, v9INZ1# v  
5. 返回解引用的类型。 s;X"E =  
  operator*(单目) esx<feP)\  
6. 返回地址。 ]p:x,%nm  
  operator&(单目) 'YQ"Lf  
7. 下表访问返回类型。 [sp=nG7i&  
  operator[] Kvv&# eO\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X0J@c "%0  
  operator<<和operator>> sXOGIv  
aiGT!2  
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。 /]2-I_WB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lBh|+K N  
7$WO@yOsh  
template < typename Left > |;ycEB1  
struct value_return F.ryeOJ  
  { 23@e?A=C  
template < typename T > ]R\k@a|G  
  struct result_1 xz[a3In+  
  { 0*YLFqN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >3s9vdUp4h  
} ; {^>m3  
+Tc<|-qQn  
template < typename T1, typename T2 > 7lY&/-V  
  struct result_2 #qT97NQ  
  { K2>(C$Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \Xc6K!HJM  
} ; %50}oD@  
} ; B2:6=8<  
o)Kx:l +f  
PF*<_p"j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dN\Byl(6  
>t7xa]G  
下面我们来剥离functor中的operator() #P=rP=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: U(]a(k<r  
BusD}9QqB  
return l(t) op r(t) ~'KymarPU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1O*5>dkX;%  
return op l(t) /cF 6{0XS9  
return op l(t1, t2) 2MQgTFM9  
return l(t) op &!]$#  
return l(t1, t2) op 5s_7 P"&H  
return l(t)[r(t)] _Sy-&}c+ +  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4YM!SE-I  
/9NQ u  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Re-~C[zwT  
单目: return f(l(t), r(t)); )n}Wb+2I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v+f:VA  
双目: return f(l(t)); ,$EM3   
return f(l(t1, t2)); no`c[XY  
下面就是f的实现,以operator/为例 IlG)=?8XZ  
akHcN]sa2  
struct meta_divide N ncur]  
  { ]+;1)  
template < typename T1, typename T2 > cP%mkh_ri  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zQM3n =y  
  { \c3zK|^  
  return t1 / t2; (m80isl  
} \.y|=Ql_u  
} ; _+YCwg  
#\KSv Z  
这个工作可以让宏来做: *CZvi0&  
l_GvdD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j9Ptd$Uj  
template < typename T1, typename T2 > \ 4wh_ iO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; S/G6NBnbS  
以后可以直接用 PhW< )B]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^IGutZov  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  {I+   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) rTYDa3  
5_Yl!=  
J/S 47J~  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Cv862k P  
rStfluPL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o:B?gDM  
class unary_op : public Rettype s'' ?: +  
  { wU,{ 5w  
    Left l; P.Pw .[:3  
public : |3{DlZ2S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y>wrm:b-O  
48dIh\TH"  
template < typename T > #A<|&#hh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +^tq?PfE  
      { 9XWHr/-_@  
      return FuncType::execute(l(t)); WGjT06a\  
    } M,@\*qlEJ  
v(D{_  
    template < typename T1, typename T2 > _h>S7-X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fgq"d7`9@  
      { U;Z6o1G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s\QhCS  
    } N"M K 0k  
} ; 4]9+   
&09z`* ,  
'W>Bz,M6yo  
同样还可以申明一个binary_op # D"TY-$.=  
@w&VI6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 02E-|p;  
class binary_op : public Rettype iTsmUq<b]l  
  { )1ia;6}  
    Left l; 2KVMQH`B9  
Right r; bOjvrg;Sz\  
public : a@`15O:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} owL>w  
`s#0/t  
template < typename T > edld(/wu~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WNSf$D{p  
      { &ywAzGV{s  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); h(]aP<49L  
    } USfpCRj9  
P#-9{T   
    template < typename T1, typename T2 > 0<*R 0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xc)A`(g  
      { [1Pw2MC<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j`jF{k b  
    } ;;rEv5 /  
} ; n'R9SnW  
[kwVxaI  
)RA$E`!b  
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 's]I:06A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ufF$7@(+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ut:>'TwG  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 2g shiY8_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3vRRL  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 1{@f:~v?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sYnf #'  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) S9kagiFX\  
下面是修改过的unary_op R3+y*< <e  
ph\KTLU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CVfQ  
class unary_op RbB y8ZVM  
  { d]Y-^&]{]  
Left l; 1_JtD|Jy  
  !Ra.DSL  
public : 0<f\bY02  
lx9tUTaus/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gC^4K9g  
H^y%Bi&^  
template < typename T > FPj j1U`C  
  struct result_1 %|mRib|<C  
  { g/H:`J  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u&MlWKCi  
} ; `I*W}5  
/G)Y~1ASA%  
template < typename T1, typename T2 > S!!i  
  struct result_2 tXj28sh$  
  { &t .9^;(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r&F(VF0 6  
} ; cp@(y$  
gG"W~O)yv  
template < typename T1, typename T2 > nNuv 0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ho*44=j  
  { VQSwRL3B=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Z"spua5  
} MExP'9  
Z^t"!oY  
template < typename T > T\;7'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &YMz3ugI  
  { [UO?L2$&  
  return OpClass::execute(lt(t)); nNbOq[  
} CX](^yU_  
?UD2}D[M  
} ; V}?d ,.m`{  
29:1crzx~  
l| 1O9I0Gd  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ?xTM mm  
好啦,现在才真正完美了。 i3C5"\y  
现在在picker里面就可以这么添加了: GLI 5AbQK  
5sbMp;ZM  
template < typename Right > (r8Rb*OP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const UhQsT^b_  
  { g3B zi6$m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dz^l6<a"n  
} =,Y i" E  
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。 /S}0u}jID?  
j$Ttoo  
|&JCf =  
SM>V o+  
EdQ:8h  
十. bind v7rEU S-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 z+ybtS>pZ  
先来分析一下一段例子 u,<#z0R|;$  
/cn=8%!N  
=nQ"ye  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XA8{N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 aAHx^X^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1mT3$Z  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 IooAXwOF  
我们来写个简单的。 {J`Zl1_q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F+.:Ry FS  
对于函数对象类的版本: F@e9Dz|  
<5qXC.{Cyp  
template < typename Func > 3QL I|VpO  
struct functor_trait l{U-$}  
  { J7q]|9Hus|  
typedef typename Func::result_type result_type; XA`<*QC<  
} ; IipG?v0z~  
对于无参数函数的版本: 20[_eu)  
}Dk*Hs^E  
template < typename Ret > 1EvAV,v"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > EsA)o 5  
  { #K A,=J  
typedef Ret result_type; c"X`OB  
} ; ya7/&Z )0  
对于单参数函数的版本: I;dc[m  
]IQTf5n  
template < typename Ret, typename V1 > C3|(XChqC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jkd'2  
  { #R&D gt  
typedef Ret result_type; UEeD Nl$^u  
} ; eNN)2-96  
对于双参数函数的版本: YEGRM$'`  
TxZ ^zj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gC-3ghmgS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  M1>< K:  
  { 0)/L+P5  
typedef Ret result_type; 1`1U'ibhe  
} ; 7TCY$RcF,I  
等等。。。 <uUHr,#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  uY]nqb  
d` > '<  
template < typename Func > uW*)B_c  
struct func_return D+Osz  
  { Bny3j~*U  
template < typename T > n_[;2XQQ  
  struct result_1 U_ j\UQC  
  { Kj| l]'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5 rpX"(  
} ; '0z-duu  
qKX3Npw  
template < typename T1, typename T2 > =FXO1UZ!  
  struct result_2 ~>:uMXyV2t  
  { ^8p=g -U\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y%AVC9(  
} ; E<u6 js,  
} ; QXTl'.SfF  
s+{)K  
L;d(|7BVv  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #l kv&.)x  
&rY73qfP'  
template < typename Func, typename aPicker > WEgJ_dB  
class binder_1 hV,)u3  
  { ~gz_4gzb  
Func fn; CmyCne   
aPicker pk; !g=2U`j^  
public : k/MrNiC  
JHN{vB  
template < typename T > (* WO<V  
  struct result_1 nksx|i l  
  { 7noxUGmFw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JDi\?m d.  
} ; Gt >*y.]  
`cee tr=  
template < typename T1, typename T2 > g\;&Z  
  struct result_2 aj>6q=R  
  { oC"1{ybyl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1ztL._Td  
} ; - \ {.]KL  
3i KBVN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0)=U:y.  
ma__LWKM,  
template < typename T > ;JQ:S~K9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tWD5Yh>.?$  
  { jIpc^iu`,  
  return fn(pk(t)); (yh zjN~  
} [nL{n bli  
template < typename T1, typename T2 > J['pBlEb\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ' 3h"Ol{b  
  { fpESuVKr  
  return fn(pk(t1, t2)); ZboY]1L[j  
} QzV Q}  
} ; yL ?dC"c  
((Jiv=%  
tQTVP2:Y  
一目了然不是么? jv<C#0E^  
最后实现bind aaa6R|>0  
j,:vK  
MlbQLtw  
template < typename Func, typename aPicker > 1m c'=S{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3rRN~$  
  { R]Iv?)Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g#??Mz   
} h_xHQf&#  
{Z~5#<t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 i.~*G8!DM  
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。 _s(izc  
r]6X  
十一. phoenix f`^\v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f_{O U E  
ho J{C 0  
for_each(v.begin(), v.end(), O4l]Q  
( @)i A V1r"  
do_ ?WD JWp%  
[ [*{G,=tF`Y  
  cout << _1 <<   " , " z8 n=\xL  
] VH>?%aL  
.while_( -- _1), f>i" j  
cout << var( " \n " ) MPS{MGVjbJ  
) 8M5a&35J"  
); =x QLf4>  
FF}A_ZFY  
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: y?r:`n  
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\/'Fy0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 px7<;(I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MhaoD5*9  
AJ%x"  
9hNHcl.  
template < typename Cond, typename Actor > Z` ;.62S  
class do_while 6`V2-zv$  
  { M~o\K'  
Cond cd; jdEqa$CXG  
Actor act; )|Il@unp/  
public : K]bw1K K  
template < typename T > [WAnII  
  struct result_1 N.l\2S}  
  { n#.~XNbxv  
  typedef int result_type; *!W<yNrR  
} ; ,'FdUq)i  
!(&N{NH9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `H#G/zOr  
v})-:  
template < typename T > P p]Ygt'u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W/?\8AE  
  { jcY:a0[{D  
  do piy_9nk  
    { [=otgVteN"  
  act(t); <z2*T \B!8  
  } qFpRY7eq  
  while (cd(t)); LYV\|a{Y  
  return   0 ; ry Kc7<  
}  > h>  
} ; ~\ C.Nm  
+)cjW"9  
2y"|l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fz hCV  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 _rmTX.'w  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4XCy>;4u  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ": G\  
下面就是产生这个functor的类: = ;!$Qw4  
U,_jb}$Sq7  
! ,*4d $  
template < typename Actor > w:0=L`<Eu  
class do_while_actor th 9I]g^=t  
  { ux 7^PTgcO  
Actor act; .dM|J'`g  
public : o2J-&   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }0%~x,  
6')pM&`t  
template < typename Cond > x9NcIa9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ];n3H~2  
} ; ;YYo^9Lh}  
I<["ko,t@?  
T/b%,!N)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4J"S?HsW|  
最后,是那个do_  #"6O3.P  
M y vyp  
Ns*&;x9  
class do_while_invoker 2y t)"DnFk  
  { YV p sf8R  
public : @'Y^A  
template < typename Actor > ^/H9`z;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @Ft\~ +}  
  { C(Bh<c0@  
  return do_while_actor < Actor > (act); B]""%&! O  
} _$oN"pj  
} do_; V2&O]bR  
t04_~e  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bu j}pEI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :L E&p[^  
最后来说说怎么处理break和continue ;nDCyn4i]  
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。 PU"C('AP  
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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