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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;>7De8v@@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {F.[&/A  
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, nZYBE030  
9~[Y-cpoi  
kMN~Y  
< h *4Q  
  class filler ER.}CM6{[  
  { Lt>IX")  
public : JDT`C2-Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} HLG"a3tt  
} ; 61'XgkacDS  
r mg}N  
7J<5f)  
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: QhJiB%M  
c9h6C  
Wvf ^N(  
o!A+&{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E hMNap}5"  
z-)O9PV  
Lw>N rY(Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [Z$[rOF  
#S"nF@   
^k9I(f^c-_  
{3aua:q  
二. 战前分析 F7#JLE=  
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。 =B@2#W#  
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 {R6ZKB  
$6SW;d+>n  
1 ]b.fD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8bld3p"^  
  /* --------------------------------------------- */ pFjK}J OF  
vector < int *> vp( 10 ); /9fR'EO{x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O :Tj"@h  
/* --------------------------------------------- */ Xc&9Glf  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Qzw;i8n{  
/* --------------------------------------------- */ /mzlH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P~X2^bw  
  /* --------------------------------------------- */ EXqE~afm2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }0Ed ]  
/* --------------------------------------------- */ CzrC%xy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l,5+@i`5i  
t*w/{|yO  
7-fb.V9  
?%[jR=w  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^^ixa1H<  
1._1, _2是什么? CRy|kkT  
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。 $ $mV d+  
2._1 = 1是在做什么? ;;/{xvQ.1  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ]:J$w]\  
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。 4^o^F-k'  
@cXMG6:{  
`'7R,  
三. 动工 63IM]J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a9Zq{Ysj  
FfT`;j  
.8JTe 0  
88$8d>-  
template < typename T > f]sr RYSR  
class assignment Uw<nxD/+  
  { U|R_OLWAg  
T value; S{T >}'y  
public : ]3Sp W{=^(  
assignment( const T & v) : value(v) {} q'Pf]  
template < typename T2 > 7;@]t^d=$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /Lr.e%  
} ; +9sQZB# (  
l9Q- iJ  
~})e?q;b  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (X*^dO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M kXmA`cP  
Y(Hs#Kn{  
0?|<I{z2  
*.w 9c  
  class holder wi{3/  
  { O+x!Bg7   
public : F#5~M<`.o  
template < typename T > yyTnL 2Y9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /PXzwP_(A  
  { EQSQFRk;  
  return assignment < T > (t); 2&J)dtqz  
} 5146kp|1  
} ; mgU<htMr1  
5L}/&^E#p  
]JQULE)  
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: m+z& Q  
vo{--+{ky!  
  static holder _1; !&@615Vtw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4 s9LB  
-"9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;*2Cm'8E  
而不用手动写一个函数对象。 }4X0epPp;:  
]7c=PC  
R`-S/C  
-jm Y)(\  
四. 问题分析 zX i 'kB  
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。 p0eX{xm  
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。 J C}D` h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |-~Y#]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Pr C{'XDlU  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 a(ZcmYzXU  
{Qj~M<@3  
五. 问题1:一致性 =:U`k0rn!  
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?| +:/%3}`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :7;@ZEe  
H3oFORh  
struct holder %^6F_F_jS  
  { {?7Uj  
  // w_VP J  
  template < typename T > b*lkBqs$  
T &   operator ()( const T & r) const MomwX  
  { ;8 lfOMf  
  return (T & )r; vW@=<aS Z  
} Y8t8!{ytg  
} ; */S_Icf  
Ab;.5O$y  
这样的话assignment也必须相应改动: A^SgI-y|  
@IZnFHN  
template < typename Left, typename Right > ~pky@O#b  
class assignment )fAUum  
  { j![\& z  
Left l; ql~J8G9  
Right r; %J-GKpo/S  
public : e&>2 n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F_P~x(X  
template < typename T2 > 3o/[t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :[d9tm  
} ;  /G`]=@~  
 ZWm6eD  
同时,holder的operator=也需要改动: llDkJ)\  
 4Wp=y  
template < typename T > iK;XZZ(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const M)(DZ}  
  { +aAc9'k   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); + >!;i6|  
} Vi|#@tC'  
{Y1Ck5  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 tpx2 IE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &#i"=\d  
b7ZSPXV  
return l(rhs) = r; NwfVL4Xg  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 `@yp+8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: PQE =D0  
DVeE1Q  
template < typename Tp > A]3k4DLYS  
class constant_t \GU<43J2uo  
  { b\5F]r  
  const Tp t; !bP@n  
public : {K!)Ss  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} o{[qZc_%  
template < typename T > yIE!j %u  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z0 Z%m@  
  { 7-V/RChBm  
  return t; !p/goqT~dY  
} .jK4?}]  
} ; tT._VK]o&R  
Ew$C ;&9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o#N+Y?O  
下面就可以修改holder的operator=了 @'|~v <<WZ  
6wg^FD_Q  
template < typename T > EhBKj |y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ws12b $  
  { c[s4EUG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wKY_Bo/d  
} ?r!o~|9|  
[<TrS/,)>  
同时也要修改assignment的operator() "EJ~QCW*Yh  
-ze J#B)C  
template < typename T2 > R^e'}+Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H6gSO(U  
现在代码看起来就很一致了。 &,)&%Sg[  
A/?7w   
六. 问题2:链式操作 c4zR*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7PF%76TO  
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。 51.%;aY~z  
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。 5E <kwi  
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。 :fJN->wY^s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /Gfw8g\}  
q0 \6F^;M  
template < typename T > Zgb!E]V[  
struct result_1 P+HXn8@  
  { M'l ;:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; OB}Ib]  
} ; bQ5\ ]5M  
aQI(Y^&%3  
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: BLJj(-  
wS3'?PRX  
template < typename T > a09<!0Rp  
struct   ref H%lVl8oQ  
  { W(/h Vt  
typedef T & reference; HLi%%"'  
} ; 7o}J%z  
template < typename T > CTA 3*Gn  
struct   ref < T &> ( uidNq  
  { )=-szJjXZ  
typedef T & reference; q" 5(H5  
} ; S`]k>' l  
a-J.B.A$Z/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,v}k{( 16{  
[1H^3g '  
template < typename T > ijU*|8n{>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \lNN Msd&  
  { L{Vqh0QD&  
  return l(t) = r(t); -35;j'a  
} 7cMv/g^ h@  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 An/|+r\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 UR5`ue ;  
;xn0;V'=  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 J4U1t2@)9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2I{"XB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;]:@n;c\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 caX< n>  
最后的布局是: h!9ei6  
                Add _u9Jxw?F@Y  
              /   \ }l9llu   
            Divide   5 T&7qC=E#5  
            /   \ |(^PS8wG  
          _1     3 11;zNjD|  
似乎一切都解决了?不。 @`Su0W+.  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 r#mx~OVkk  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 -`6+UkOV[x  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: P0jtp7)7  
Fv`,3aNB  
template < typename Right > 6;5Ss?ep  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iDrZc  
Right & rt) const Rbv;?'O$L  
  { ;YL i{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?!/kZM_ts  
} %vi83%$'4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BING{ew  
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。 El"Q'(:/U  
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。 LBP`hK:>W~  
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。 ?=pT7M  
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。 FHI ;)wn=  
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? ENY+^7  
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: BTrn0  
]5:8Z@  
template < class Action > )dd@\n$6  
class picker : public Action  %D "I  
  { koi^l`B$  
public : Pg7Yp2)Oli  
picker( const Action & act) : Action(act) {} x ]ot 2  
  // all the operator overloaded &b& ,  
} ; ^_mj  
y4fdq7i~}9  
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。 @7n"yp*"  
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: 0_t!T'jr7  
h@@=M  
template < typename Right > Jxm.cC5z.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const NQ2E  
  { D. XvG_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FzC'G57Kl  
} GWip-wI  
7Hu3>4<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P7/X|M z  
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。 FaJ&GOM,  
W `}Rf\g  
template < typename T >   struct picker_maker k"w"hg&e  
  { k|d+#u[Mj@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $* Kvc$D  
} ; wLr_-vJ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wq`Bd  
  { }RqK84K  
typedef picker < T > result; >[*qf9$  
} ; uu687|Pm  
H$4:lH&(  
下面总的结构就有了: h9W^[6  
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。 /&94 eC  
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*JjG sTH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5`:Y ye  
至此链式操作完美实现。 #>+HlT  
Y:a]00&)#Y  
H7:] ]j1  
七. 问题3 )K    
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。 pyvSwD5t  
HyWCMK6b  
template < typename T1, typename T2 > h.t-`k7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E< fVZ,  
  { \)|hogI|f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !C: $?oU  
} |$b}L7_  
+K4}Dmg  
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: #;nYg?d=  
'`KY! ]L  
template < typename T1, typename T2 > XpJ7o=?W3  
struct result_2 n ?Nt6U  
  { aw42oLk  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }`~+]9 <   
} ; D,FkB"ZZE  
BThrO d  
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? ?5 7Sk+  
这个差事就留给了holder自己。 I2 P@L?h  
    o`*,|Nsq  
D}X\Ca"h  
template < int Order > CzEd8jeh7  
class holder; n7-6- #  
template <> <e</m)j  
class holder < 1 > {{p7 3 'u  
  { X}\:_/  
public : 3/n5#&c\4  
template < typename T > Jze:[MYS  
  struct result_1 RrQJ/ts7}  
  { )P|),S,;Z  
  typedef T & result; "LTad`]<Ro  
} ; A~t j/yq9  
template < typename T1, typename T2 > BR yl4  
  struct result_2 Y/zj[>  
  { W:L AP R  
  typedef T1 & result; (JFWna0@  
} ; t{vJM!kdlQ  
template < typename T > 6V01F8&w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YcpoL@ab  
  { rh}J3S5vp  
  return (T & )r; gSQJJxZ{?  
} @6T/Tdz  
template < typename T1, typename T2 > g7W"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >V}#[/n  
  { V33T+P~j  
  return (T1 & )r1; :G%61x&=Zc  
} wDe& 1(T^  
} ; z~ /` 1  
f=K]XTw~  
template <> v z '&%(  
class holder < 2 > ;@|n @ax  
  { 81 sG  
public : v,>Dbxn  
template < typename T > @t_=Yl2;  
  struct result_1 'AH0ww_)n  
  { DN57p!z  
  typedef T & result; o:Sa, !DK  
} ; Z@PmM4F@S  
template < typename T1, typename T2 > +!.^zp21  
  struct result_2 F@B]et7  
  { ?+}_1x`  
  typedef T2 & result; 'AS|ZRr/  
} ; xYpd: Sm  
template < typename T > k_nql8H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E#N|w q  
  { ZX./P0  
  return (T & )r; `&ckZiq  
} .5ha}=z  
template < typename T1, typename T2 > .jWC$SVR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zue~ce73J  
  { ^sLdAC  
  return (T2 & )r2; Cd}<a?m,  
} 68WO~*  
} ; \n|EM@=eE  
nk' s_a*Z  
sN01rtB(UT  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 6zuTQ^pz  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fHd#u%63K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: % ^1V4  
<1${1A <Wa  
return l(i, j) = r(i, j); [j/9neaye  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N~zdWnSZ@G  
#fn)k1  
  return ( int & )i; 6fEqqUeV  
  return ( int & )j; K/yxE|w<  
最后执行i = j; Uf;^%*P4  
可见,参数被正确的选择了。 R|87%&6']  
K} X&AJ5A  
_TQj~W<  
}l} Bo.C  
:emiQ  
八. 中期总结  Sw, +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: Ig0VW)@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aNspMJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5IjGm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |~mOfuQb  
ra gXn  
O`t&ldU  
fdi\hg^x  
,w:U#r~s"  
sLT3Y}IO  
九. 简化 !9VY|&fHe  
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。 -3Z,EaG^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O23k:=Av  
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: q Y? j#fzi  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O ^duZ*b  
  +-*/&|^等 e)? .r9pA;  
2. 返回引用。 =|y9UlsD  
  =,各种复合赋值等 ,Ae6/D$h/  
3. 返回固定类型。 ytJ/g/,A0i  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xHLlMn4M  
4. 原样返回。 r1{@Ucw2  
  operator, ">,|V-H  
5. 返回解引用的类型。 LG|fq/;  
  operator*(单目) jZkcBIK2  
6. 返回地址。 a P@N)"  
  operator&(单目) [uN? ~lp\%  
7. 下表访问返回类型。 =Toy Zm\  
  operator[] q01wbO3-"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T<Z &kYU:R  
  operator<<和operator>> fW1CFRHH  
! Y~FLA_  
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。 K)|G0n*qS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U@)eTHv}6  
i^Y+?Sx  
template < typename Left > CXx*_@}MU  
struct value_return A>;bHf@  
  { '"/=f\)u  
template < typename T > !6O(-S2A  
  struct result_1 .glA gt  
  { ;) z:fToh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bSi%2Onj  
} ; VSI9U3t3w  
Q%f^)HZGR  
template < typename T1, typename T2 > nuMD!qu!nZ  
  struct result_2 g63(E,;;J  
  { XZ]uUP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _P 3G  
} ; B:S>wFE(.  
} ; i0kak`x0  
}t=!(GOb}  
}"P|`"WW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b)5uf'?-  
1N#| }ad  
下面我们来剥离functor中的operator() }Gm>`cw-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S8wLmd>  
IT7wT+  
return l(t) op r(t) J~ zUp(>K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) */^q{PsN  
return op l(t) c&?m>2^6  
return op l(t1, t2) /}fHt^2H  
return l(t) op {{D)YldtA  
return l(t1, t2) op *-=(Q`3  
return l(t)[r(t)] mt+Oi70  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GxI!{oi2  
U} e!Wjrc  
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: PI:4m%[  
单目: return f(l(t), r(t)); 17[3/m8a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p6]1w]*R  
双目: return f(l(t)); 4 I k{  
return f(l(t1, t2)); )@l%  
下面就是f的实现,以operator/为例 BB!THj69a6  
j<99FW"@e  
struct meta_divide fo#fg8zX%  
  { BxWPC#5  
template < typename T1, typename T2 > vkx7paY_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) n,V[eW#m'L  
  { c"n\cNP<  
  return t1 / t2; M4oy  
} r?lf($ D*  
} ; r4XK{KHn  
p;59?  
这个工作可以让宏来做: y^,1a[U.  
0y" $MC v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +\c5]`  
template < typename T1, typename T2 > \ ^T;*M_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :bu/^mW[  
以后可以直接用 P}y +G|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +>Qq(Y  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 . y-D16V  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) %S@ZXf~:  
\K{0L  
QQ*hCyw!  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 XSe=sHEI  
5T_n %vz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7$vYo _  
class unary_op : public Rettype \FbvHr,  
  { :0j?oY~e  
    Left l; Yq0| J  
public : * 8yAG]z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jk; clwyz/  
+,T RfP Fb  
template < typename T > 85|OGtt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U0 Yll4E  
      { (cAIvgI  
      return FuncType::execute(l(t)); h5{'Q$Erl  
    } 1MP~dRZ$  
xd q?/^E  
    template < typename T1, typename T2 > zl>nSndRE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hYT0l$Ng  
      { W#4 7h7M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @;zl  
    } w;[NH/A^a  
} ; [fya)}  
@Q ]=\N:  
pXT4)JDpc  
同样还可以申明一个binary_op h:b)Wr  
B4c]}r+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -LoZs ru  
class binary_op : public Rettype 8`q:Gz=M\  
  { rxgbV.tx  
    Left l; =r?hg GWe  
Right r; | C;=-|  
public : AW%#O\N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?>D+ge  
(Du@ S  
template < typename T > Zw 26  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IXMop7~  
      { ~rE|%o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); LvH 4{B  
    } =\&;Fi]  
=V, mtT  
    template < typename T1, typename T2 > DbBcQ%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a?I= !js  
      { b(eNmu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iTBx\ u%{  
    }  &=@IzmA  
} ; \+oQd=K@  
$B 2J T9  
o8V5w!+#  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ?(' wn<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 GfxZ'VIn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) fa jGZyd0:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :KSV4>X[%a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rKe2/4>0X  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 fy>{QC\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aD<A.Lhy  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) v+W&9>  
下面是修改过的unary_op )al]*[lY  
-]N x,{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > er("wtM  
class unary_op .KB^3pOpx  
  { |k )=0mCz  
Left l; }Sm(]y  
  lK?uXr7^  
public : .9/ hHCp  
R$h<<v)%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7X`g,b!  
0#7>o^2  
template < typename T > n*R])=F@c  
  struct result_1 YquI$PV _  
  { 'Cb6Y#6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uanhr)Ys  
} ; 8l>?Pv  
6 C1#/  
template < typename T1, typename T2 > J|W<;  
  struct result_2 1jmjg~W  
  { JK7G/]j+Ez  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A9KET$i@v  
} ; P>y@kPi   
:(E@Gf  
template < typename T1, typename T2 > 5N#aXG^9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A]_7}<<N  
  { NlA,'`,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); oM X  
} >2Y=*K,:  
+RHS!0  
template < typename T > ^rB8? kt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aj-Km`5r}  
  { HDz5&7* .  
  return OpClass::execute(lt(t)); +r�  
} SpIv#?  
<v"R.<  
} ; z{%<<pZ  
@f_Lp%K  
6gU96Z  
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 <.%4 ! }f8  
好啦,现在才真正完美了。 Ij7p' a  
现在在picker里面就可以这么添加了: rP'me2 B  
0.Q Ujw  
template < typename Right > %HhBt5w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pN, u`[  
  { +N]J5Ve-`t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +WZX.D  
} k`cfG\;r  
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。 ^L,K& Jd  
=bAx,,D#  
]"pVj6O  
}g@v`5  
dUD[e,?  
十. bind WSP I|#Xr%  
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。 j}#w )M  
先来分析一下一段例子 [DYQ"A= )d  
Ky`qskvu  
=?5]()'*n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w$>u b@=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8:q1~`?5"b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L@rcK!s,lD  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 OMk y$d#  
我们来写个简单的。 Qry@ s5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e_^26^{q  
对于函数对象类的版本: 7kC^ 30@T3  
'"52uZ{  
template < typename Func > #QZe,"C9`  
struct functor_trait m%0p\Y-/  
  { 9v#CE!  
typedef typename Func::result_type result_type; k<z )WNBf  
} ; :S]\0;8]  
对于无参数函数的版本: ,10=  
Q1lyj7c#x  
template < typename Ret > M+oHtX$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XjBW9a  
  { 05|=`eJ  
typedef Ret result_type; S0$8@"~=  
} ; 9FF0%*tGo  
对于单参数函数的版本: 2V]UJ<  
B  5L2<  
template < typename Ret, typename V1 > "mo?* a$Sk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >e lJkq|  
  { )J=!L\  
typedef Ret result_type; D2 #ZpFp"h  
} ; V(}:=eK  
对于双参数函数的版本: 6]i-E>p3R  
S*pGMuui  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Xa[.3=bV?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y4yhF8E>;U  
  { ^ "E^zHM(  
typedef Ret result_type; UB@Rs|)  
} ; 9p85Pv [M=  
等等。。。 )w em|:H  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy rD tY[  
K&u_R  
template < typename Func > 1pVS&0W  
struct func_return .C%<P"=J4h  
  { *9 {PEx  
template < typename T > b\f O8{k  
  struct result_1 #x@$ lc=k3  
  { 'I|v[G$l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LPXi+zj  
} ; $L `d&$Vh  
_=>He=v/  
template < typename T1, typename T2 > P-[-pi@  
  struct result_2 I]|Pq  
  { &md`$a/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  OHN_  
} ; RIR\']WN  
} ; _1X!EH"  
m<G,[Yc  
+:2klJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `b&%Hm  
wKh4|Ka  
template < typename Func, typename aPicker > E#RDqL*J  
class binder_1 xH4m|  
  { xa'*P=<)C'  
Func fn; F-QzrquS  
aPicker pk; Xxj- 6i  
public : 8bGd} (  
%X]jaX 7  
template < typename T > thh. A  
  struct result_1 R>|{N9  
  { Ng&%o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; - nm"of\o  
} ; 2YL?,uLS  
+bxYG D  
template < typename T1, typename T2 > &$BjV{,/zc  
  struct result_2 1y &\5kB  
  { >dXGee>'M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e)IzQ7Zex  
} ; 2y\E[jA  
rw[ph[\X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} d7^}tM  
yZ7&b&2nLn  
template < typename T > OG~gFZr)6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @)+AaC#-  
  { 1q\\5A<V  
  return fn(pk(t)); 7O2/z:$f  
} 8LJ8 }%*  
template < typename T1, typename T2 > &, vcJ{.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,oe <  
  { u]wZQl#-  
  return fn(pk(t1, t2)); .8g)av+  
} ~%F9%=  
} ; !.$I["/=  
CZe ]kXNv  
.~db4d]  
一目了然不是么? KM0ru  
最后实现bind L< S9  
qAr M|\l1  
}v;V=%N+v  
template < typename Func, typename aPicker > ~G p [_ %K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .<?GS{6 N  
  { CT@ jZtg0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8,Z_{R#|  
} Tb}4wLu  
PNhe  
2个以上参数的bind可以同理实现。 LrfVh-}|:Y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 1nM  #kJ"  
<{p4V|:  
十一. phoenix 4KAZ ':  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;}WeTA_-[  
mUC)gA/  
for_each(v.begin(), v.end(), PQt")[  
( M t|zyXyzX  
do_ SGRp3,1\4%  
[ Jrf=@m\dk  
  cout << _1 <<   " , " KkyVSoD\  
] }Bh8=F3O Q  
.while_( -- _1), :VBV&l` [  
cout << var( " \n " ) w/<L Ag  
) "^[ 'y7i  
); bP#:Oi0v`  
NYUL:Tp  
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: v"$L702d$\  
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 tT8%yG}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2|y"!JqE1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +/7?HGf  
u#fM_>ML  
/62!cp/F/D  
template < typename Cond, typename Actor > P5V}#;v  
class do_while 6wRd<]C  
  { K3&qq[8.e  
Cond cd; c):/!Q  
Actor act; 539>WyG5  
public : Es`Px_k  
template < typename T > s) t@ol  
  struct result_1 M?49TOQA  
  { *R,5h2;  
  typedef int result_type; `hm-.@f,9  
} ; ?<,l3pwqa  
A2FYBM`Q&D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qwcD`HV,  
\K{ z  
template < typename T > ]c*4J\s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GA )`-*.R  
  { C =xa5Y  
  do P;no?  
    { ,Vax&n+J  
  act(t); }#+^{P3;  
  } rHI{aO7  
  while (cd(t)); I,DS@SK  
  return   0 ; QL/(72K  
} rXq.DvQ  
} ; cZ*@$%_  
O\tb R=  
xH,a=8&9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7z,C}-q  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Q\vpqE! 9  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 zI uJ-8T"  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 !F-w3 ]  
下面就是产生这个functor的类: [DOckf oZx  
'oVx#w^mf  
n&/ `  
template < typename Actor > DfD&)tsMQ  
class do_while_actor l&zilVVm  
  {  > |=ts  
Actor act; H41?/U,{  
public : 6_;icpN]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} MchA{p&Ol  
SulY1,  
template < typename Cond > n8[!pH~6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; E]d. z6k  
} ; Ne!lH@ql  
wQf-sk#  
?j.,Nw4FC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {YC@T(  
最后,是那个do_ ]/6z; ~3U  
Ix}sK"}[n  
`}\ "Aw c  
class do_while_invoker 8Fh)eha9f  
  { U/M>?G~  
public : q?:dCFw$x5  
template < typename Actor > &-w Cvp7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tOD6&<  
  { 3}1u\(Mf  
  return do_while_actor < Actor > (act); (9 d&  
} BlO<PMmhT&  
} do_; o-HT1Hc!  
^\% (,KNo  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8,%^ M9zBP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gJ{)-\  
最后来说说怎么处理break和continue Fo_sgv8O<  
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。 ~?}Emn;t  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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