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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M+X>!Os  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l  I&%^>  
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, IS`1}i$1%  
T-)Ur/qp  
@;iW)a_M  
pJC@}z^cw  
  class filler  o *2TH2  
  { sjpcz4|K  
public : (Yz EsY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} fZ2>%IxG}  
} ; P;D)5yP092  
}Z MbTsm  
sT"U}  
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: %t&n%dhJ  
Y%v?ROql  
z116i?7EnV  
zkXG%I4h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  )_P|_(  
VC "66 \d&  
eeX^zaKl]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w(O/mUDX  
\$Xo5f<  
12\h| S~  
C0o 0 l>  
二. 战前分析 `+[e]dH  
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。 -iu7/4!j  
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 ]de'v  
e"u=4nk  
WQ/H8rOs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3 8>?Z ]V  
  /* --------------------------------------------- */ c"w}<8  
vector < int *> vp( 10 ); YGP.LR7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); TAbd[:2{F  
/* --------------------------------------------- */ ]sBSLEie '  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v\>!J?  
/* --------------------------------------------- */ tG(#&54  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .lVC>UT  
  /* --------------------------------------------- */ XK[cbVu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lwEJ)Bv  
/* --------------------------------------------- */ \2(Uqf#_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `9a %vN  
"oZ-W?IKE  
l+BJh1^  
JivkY"= F  
看了之后,我们可以思考一些问题:  7e\g  
1._1, _2是什么? }W{rDc kv  
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。 $2Y'[Dto\  
2._1 = 1是在做什么? ^z #'o  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 413,O~^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 V!#+Ti/w4  
3.M<ATe^  
:<ye:P1s  
三. 动工 {&,9Zy]"S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m6J7)Wp  
L&O!"[++  
T `x:80  
Tw BwqQ)t  
template < typename T > b/IT8Cm3  
class assignment km1{Oh  
  { QR<z%4  
T value; }gQ FWT  
public : S(kj"t*3  
assignment( const T & v) : value(v) {} \ .+.VK  
template < typename T2 > J%d\ 7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m\>531&  
} ; U)~?/s{v  
w5 nzS)B:u  
s`W\`w}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 CL{R.OA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~kUdHne (  
(q'w"qj  
KE3/sw0  
G+N &(:  
  class holder T 9Jv  
  { >S4klW=*I  
public : pI2g\cH>  
template < typename T > LaL.C^K  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UxI0Of&:  
  { M>hHTa?W  
  return assignment < T > (t); ,7:_M> -3g  
} =Nn&$h l  
} ; t(69gF\"  
Fm(~Vt;%u  
|=H*" (  
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: cI)T@Zg_o+  
\ .H X7v  
  static holder _1; <k)@PAV  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 / /63?s+  
aa:Oh^AJy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); __HPwOCG7  
而不用手动写一个函数对象。 e;KZTH;  
'EFSr!+  
23XSQHVx  
d#yb($HAJ  
四. 问题分析 MxMrLiqU6l  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 / sI0{  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 S-{3'D[Nj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2_@vSwC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !e?;f=1+E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8&FnXhZg4  
"Ka2jw,  
五. 问题1:一致性 X]6Hgz66  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ?3bUE\p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'V";"Ei  
j)IXe 0dMC  
struct holder >SO !{  
  { xE(VyyR  
  // q{/>hvl  
  template < typename T > v'Y)~Kv@!  
T &   operator ()( const T & r) const ?o'!(3`L  
  { n_5m+ 1N  
  return (T & )r; Bw2-4K\"kc  
} D<9FSxl6  
} ; q]F2bo  
MONfA;64/  
这样的话assignment也必须相应改动: 4%wP}Zj#  
My'u('Q%  
template < typename Left, typename Right > ~_C[~-  
class assignment S#+Dfa`8X  
  { t,#9i#q#  
Left l; e(7F| G*  
Right r; 2_lgy?OE`  
public : ,-7w\%*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J@RhbsZn  
template < typename T2 > /mLOh2 T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } P/;sZo  
} ; :wiQ^ea  
[<m1xr4"k  
同时,holder的operator=也需要改动: f\+MnZ4[Qj  
>r+Dl\R  
template < typename T > dL%?k@R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const NoS|lT  
  { SP][xdN7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K3jKOV8   
} \6A-eWIQif  
+ v.I|c  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 DiMkcK_e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 LGx]z.30B  
_:oB#-0  
return l(rhs) = r; ((i%h^tGa;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 hKP7p   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w?^qAj(*d  
pyA;%vJn  
template < typename Tp > ^`ah\L  
class constant_t ta`}}I  
  { *Dx&}"  
  const Tp t; _[ml<HW]  
public : 6gz !K"S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .&O}/B  
template < typename T > [@"~'fu0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  JvFd2@  
  { LQ T^1|nq  
  return t; XB  
} @~pIyy\_  
} ; >Micc   
v'`VyXetl  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hM~9p{O  
下面就可以修改holder的operator=了 2pR+2p`  
:o$k(X7a  
template < typename T > ,B|~V 3)(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9 ?"]dEM  
  { " `rkp=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +3]1AJa  
} 'p3JYRT$  
^ NZq1c  
同时也要修改assignment的operator() K|Sh  
/VFh3n>I2  
template < typename T2 > f9FJ:?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &'{6_-kh  
现在代码看起来就很一致了。 P|,@En 1!  
'Fi\Qk'D@  
六. 问题2:链式操作 WGwpryaya  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;.$AhjqiP  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;hP43Bi  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 d:08@~#  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Zpfsh2`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fFu+P<?"  
w1q-bIU  
template < typename T > %M"rc4Xd  
struct result_1 V$U#'G>m  
  { [(Z{5gK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3[mVPV  
} ; m x`QBJ  
?N*m2rv  
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: E= 3Ui  
Nn/me  
template < typename T > Ql`N)!  
struct   ref Ph@hk0dgr/  
  { quXL'g  
typedef T & reference; #mhR^60,  
} ; 7l Q@I}i  
template < typename T > [D/q  
struct   ref < T &> }HdibCAOf  
  { QD6<sw@]P  
typedef T & reference; ~z;G$jd  
} ; h- )tWJ c  
'ii5pxeNI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: SUv(MA&  
'3B"@^]  
template < typename T > ft |W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p6)Jzh_/  
  { ]70V  
  return l(t) = r(t); v6uXik  
} sa8Q1i&%  
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。 .%~m|t+Rt  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9j'(T:Zs  
D(bQFRBY6"  
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 b+b].,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #8xP,2&zf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pBo=omQV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 jtS-nQ|  
最后的布局是: F3)w('h9c  
                Add p./9^S  
              /   \ ngmHiI W  
            Divide   5 V)|]w[(Y  
            /   \ HLYog+?  
          _1     3  ,2yIKPWk  
似乎一切都解决了?不。 2'>  
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。 JDbRv'F:(  
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。 P*=M?:Jb,  
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: fXo$1!  
r.WQ6h/eZ5  
template < typename Right > = Ob-'Syg>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `i~kW  
Right & rt) const Y)V)g9  
  { |aD8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a] =k-Xh  
} 1}=@';cK*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <c; U 0! m  
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。 ;RR\ Hwix  
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。 OSu/ !Iv\  
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。 B183h  
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。 Ja4j7 d1:  
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? B>]4NF\)H9  
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: TUy 25E  
4,g[g#g<q  
template < class Action > bd'io O  
class picker : public Action z^,P2kqK_  
  { jjJvyZi~J  
public : UlNx5l+k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7!;48\O]w  
  // all the operator overloaded ?1afW)`a.v  
} ; ! (H RP9  
vV PK  
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。 8T523VI  
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: Q8h0:Q  
Pt=@U:  
template < typename Right > /mK."5-cm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .ri?p:a}w  
  { As>-9p>v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r"4&.&6  
} e'dx Y(  
?B{,%2+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P*!~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。 9O4\DRe5c  
|s!<vvp]  
template < typename T >   struct picker_maker -`cNRd0n  
  { Z,_EhEm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Y 8Dn&W  
} ; +*`>7m<^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k*u4N  
  { c&"OhzzJK'  
typedef picker < T > result; -/ YY.F-  
} ; M`D`-vv  
MwE^.6xl{  
下面总的结构就有了: ,>3b|-C-  
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。  ?QRoSQ6  
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。 q,>-4Cm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @v~<E?Un  
至此链式操作完美实现。 {36QZV*P  
BbG=vy8'l  
O5v~wLx9e  
七. 问题3 FT;I|+H*P  
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。 os[i  
cv7.=*Kb;  
template < typename T1, typename T2 > rD!UP1Nb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j V'~>  
  { 3kW%,d*_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WR zIK09@  
} &Db'}Y?x]  
GLiD,QX<  
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: R<Uu(-O-  
;s^F:O  
template < typename T1, typename T2 > ^!7|B3`  
struct result_2 vSv:!5*  
  { j"Z9}F@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '>Uip+'  
} ; ?WBA:?=$58  
@$7l  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? O_P8OA#|  
这个差事就留给了holder自己。 fX/k;0l  
    4c,{Js  
91oAg[@4G  
template < int Order > ,R*YI  
class holder; l<UJ@XID$  
template <> 7J|e L yj  
class holder < 1 > 3e?a$~9  
  { |>v8yS5  
public : se S)`@n  
template < typename T > {s3j}&  
  struct result_1 ? oQ_qleuo  
  { Y;1J` oT  
  typedef T & result; nV_[40KP_  
} ; K*aGz8N  
template < typename T1, typename T2 > umI6# Vd`=  
  struct result_2 Senb_?  
  { U&OE*dq  
  typedef T1 & result; Eemk2>iP?  
} ; bnxR)b~  
template < typename T > qlg?'l$03)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,3bAlc8D7  
  { oLc  
  return (T & )r; v"V?  
} ~+&Z4CYb  
template < typename T1, typename T2 > n_ S)9C'=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~PA6e+gmL  
  { >mp" =Y  
  return (T1 & )r1; 5^ e|802  
} v]U0@#/p  
} ; TIVrbO\!o  
nA.~}  
template <> %)}y[ (  
class holder < 2 > pVC; ''E  
  { OcZ8:`=%  
public : ;#n+$Q#:  
template < typename T > L=)Arj@q  
  struct result_1 X0BBJ(e  
  { Vbp`Rm1?  
  typedef T & result; !^IAn  
} ; x`Ik747^v  
template < typename T1, typename T2 > (I ~r~5^  
  struct result_2 Wu U_R E  
  { u;H5p\zAzz  
  typedef T2 & result; 6#(rWW "_  
} ; ,H:{twc   
template < typename T > 9Fh1rZD<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |YK4V(5x  
  { !--A"  
  return (T & )r; r=:o$e  
} g6(u6%MD  
template < typename T1, typename T2 > zf?U q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a{! 8T  
  { 0RkiD8U5  
  return (T2 & )r2; f4lC*nCN  
} (db4.G+0  
} ; 7gP8K`w?[  
DS>qth  
vj+ S  
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> >。 Qh!h "]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (7?jjH^4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I>%@[h,+  
'/ GZ,~q  
return l(i, j) = r(i, j); O`2hTY\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #_4JTGJ  
2R`/Oox   
  return ( int & )i; @ >Ul0&Mf?  
  return ( int & )j; zH1:kko  
最后执行i = j; IWP[?U=  
可见,参数被正确的选择了。 =J827c{.  
D",~?  
&46 Ro|XE`  
?%wM8?  
p<AzpkU,A  
八. 中期总结 Vv~:^6il  
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: `ILO]+`5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +i6XCN1=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &dvL`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K0z@gWGE  
mFeoeI,Jv  
P'p5-l UK  
#hP&;HZ2>"  
_%6Vcy  
d ~3G EK  
九. 简化 N Uq'96 {Y  
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。 XdGA8%^cY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 DgRA\[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: # `b5kqQm  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 k5TPzm=y{  
  +-*/&|^等 X7{ h/^  
2. 返回引用。 X)k+BJ  
  =,各种复合赋值等 zx=AT  
3. 返回固定类型。 M`gr*p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]q|^?C  
4. 原样返回。 <o.?T*Q9  
  operator, HzD=F3\r|  
5. 返回解引用的类型。 BZ -)XF'4  
  operator*(单目) xH/Pw?^  
6. 返回地址。 ?j-;;NNf  
  operator&(单目) E-XFW]I  
7. 下表访问返回类型。 Ialbz\;F2%  
  operator[] )R]gJ_ ,c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _.G p}0a  
  operator<<和operator>> 1)N{!w`  
k{d)'\FM  
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。 BuIly&qbm<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r4(Cb_  
Fmux#}Z  
template < typename Left > d vTsbs/6  
struct value_return *d;D~"E<@  
  { s2M|ni=  
template < typename T > {rWFgn4Li  
  struct result_1 L2m~ GnP|?  
  { u=9)A9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _Vf0MU;3f+  
} ; 7n*[r*$  
~f:jI1(}  
template < typename T1, typename T2 > |m /XGr  
  struct result_2 ';OZP2  
  { a>/cVu'kz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; GUqhm$6a  
} ; DV">9{"5']  
} ; a54qv^IS  
PDH00(#;+  
KD)+& 69  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N0 F|r8xS  
!JE=QG"  
下面我们来剥离functor中的operator() qD?-&>dBWi  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =Zc Vywz;+  
QwL'5ws{q  
return l(t) op r(t) sU }.2k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) FsyM{LT  
return op l(t) c<J/I_!  
return op l(t1, t2) WG?;Z  
return l(t) op soi.`xE  
return l(t1, t2) op r7=r~3)  
return l(t)[r(t)] g4fe(.?c,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ZQQ0}  
f}U@e0Lsb  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: %HK\  
单目: return f(l(t), r(t)); {Y#$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rS/}!|uAu  
双目: return f(l(t)); >:yU bo)  
return f(l(t1, t2)); 4:S?m(ah/  
下面就是f的实现,以operator/为例 gNoQ[xFx32  
Jf|6 FQo&  
struct meta_divide eX9Hwq4X44  
  { eaGd:(  
template < typename T1, typename T2 > 5$C]$o}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ddiBjp2.!  
  { 07:N)y,  
  return t1 / t2; aur4Ky> :  
} V=LJ_T"z0  
} ; ~0ku,P#D  
;`P}\Q{  
这个工作可以让宏来做: d:V6.7>,  
/o)o7$6Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M~+T $K  
template < typename T1, typename T2 > \ lImg+r T{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; t@1 bu$y  
以后可以直接用 S66. .sa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #lHA<jI  
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 L1i:hgq0]  
(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。。。) _~_E(rTn  
`[*nUdG  
Yo$ xz  
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 Q1yj+)_  
$JTQA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PfKF!/c B  
class unary_op : public Rettype u:FFZ  
  { ~-.^eT kP  
    Left l; +~~&FO2  
public : D)*OQLHW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]J%p&y+6  
@&G< Np`  
template < typename T > ZC\&n4~7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [c=T)]E1  
      { n6f  
      return FuncType::execute(l(t)); @h&crI[c  
    } ?U PZ49y  
Z[{k-_HgAm  
    template < typename T1, typename T2 > uK5&HdoM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q-:IE T  
      { E 3a^)S{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n)'5h &#  
    } rL=_z^.P  
} ; |d B`URP  
IV5B5Q'D  
P}kp_l27  
同样还可以申明一个binary_op ?B!=DC@?H  
A&:i$`m,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7kZ-`V|\.  
class binary_op : public Rettype s^n}m#T  
  { k]<E1 c/  
    Left l; .9Y,N&V<H  
Right r; M#PutrH  
public : x/pM.NZF1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .<Lbv5m  
P e\AH  
template < typename T > =(^-s Jk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +TQMA >@g<  
      { B)bq@jM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6_s_2cr  
    } \ tK{!v+  
V*bX>D/  
    template < typename T1, typename T2 > Hik :Sqpox  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7 q%|-`#  
      { bJz}\[z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O" <W<l7Q  
    } -or^mNB_z  
} ; aNLkkkJg<;  
>pVrY; P[  
h5:>o  
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 `a!:-.:v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 DeAi'"&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H)Zb_>iV  
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。 l^@!,Z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! oBm^RHTZ  
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。。。 `Z}7G@ol  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (61_=,jv\h  
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) JE<zQf(&  
下面是修改过的unary_op  ;m;a"j5  
4|Wg lri  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Kc>C$}/}$  
class unary_op q Z,7q  
  { I.M@we/bR}  
Left l; x*EzX4$x  
  =` b/ip5  
public : _m  *8f\  
^+ hJ& 9W  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &!y7PWHJ  
<HLe,  
template < typename T > }w#Ek=,s#o  
  struct result_1 wQ7G_kVp  
  { 4@qKML  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; AF=9KWqf  
} ; ># q2KXh  
j &#A 9!  
template < typename T1, typename T2 > Q}a,+*N.  
  struct result_2 <h$Nh0  
  { :%!}%fkxH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b)SU8z!NV&  
} ; \,w*K'B_Y  
Xm|Uz`A;  
template < typename T1, typename T2 > ;>eD`Wh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N(%%bHi#V  
  { ?y] q\>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %<g(EKl  
} M*r/TT  
8$|< `:~J  
template < typename T > \k#|5W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const & *^FBJEa.  
  { uN:|4/;{&  
  return OpClass::execute(lt(t)); C+*qU  
} SNV[KdvP*  
^1a/)Be{_  
} ; arCi$:-z@  
vZgV/?'z  
r((2.,\Z  
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 6I$laHx?  
好啦,现在才真正完美了。 d6$,iw@>^  
现在在picker里面就可以这么添加了: K+0&~XU  
}@6/sg  
template < typename Right > 7j>NUx=j3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )JO#Z(  
  { Q^&oXM'x/i  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); kQ,#NR/q6  
} s`j QX\{  
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。 X{n7)kgL  
*wgHa6?+7  
1]yOC)u"i  
iqzl(9o.D  
m;=wQYFr{I  
十. bind *K9I+t"g  
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。 xiu?BP?V  
先来分析一下一段例子 z7[TgL7  
>&@hm4  
1'skCR|!<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} HF9\SVR B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }Yi)r*LI3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `y&d  
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。 C~do*rnM^  
我们来写个简单的。 dDuT,zP  
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&Z\hZBb  
对于函数对象类的版本: \9U4V>p  
NDw+bR-  
template < typename Func > .Z,3:3,]  
struct functor_trait u!k]Q#2ZR  
  { $jt  UQ1  
typedef typename Func::result_type result_type; _xg4;W6M=  
} ; %+WIv+ <  
对于无参数函数的版本: :ZP4(}  
}E01B_T9z  
template < typename Ret > Z_ Gb9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @WppiZ$  
  { 8q)wT0A~  
typedef Ret result_type; JvA6kw,  
} ; 9n$0OH /q  
对于单参数函数的版本: Qg)=4(<Hr  
Mo+ mO&B  
template < typename Ret, typename V1 > ?)B"\#`t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5e!YYt>  
  { VZOf|o  
typedef Ret result_type; mhp&; Q9  
} ; aZ$$a+  
对于双参数函数的版本: *wNX<R.  
vYh_<Rp5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > traJub  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %5X}4k!p  
  { ~R`Rj*Q2Y  
typedef Ret result_type; ZE#f{qF(  
} ; t@GPB]3[  
等等。。。 )P6n,\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n@LR?  
jL$&]sQ`O)  
template < typename Func > )4d)G5{  
struct func_return % -~W|Y  
  { RU>Hr5ebo  
template < typename T > ,hj5.;M  
  struct result_1 zj!&12w%3  
  { ,&S ^Ryc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fvajNP  
} ; zw{cli&S  
cD-.thHO  
template < typename T1, typename T2 > Da)rzr|}>3  
  struct result_2 j@0/\:1(U  
  { ]w _,0q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #;bpxz1lR9  
} ; >wK ^W{  
} ; p100dJvq  
7w7mE  
=e7,d$i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =<-tD<  
9`J!]WQ1[  
template < typename Func, typename aPicker > aqvt$u8  
class binder_1 KKm0@Y   
  { mU1lEx$  
Func fn; 6qA48:/F=  
aPicker pk; CPq{M.B  
public : G Q&9b_  
_C9*M6IU  
template < typename T > $or?7 w>  
  struct result_1 |H67ny&K^&  
  { i2{xW`AcUh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TlEx w0i!  
} ; } d / 5_X  
6KiI3%y?0  
template < typename T1, typename T2 > &Z682b$  
  struct result_2 *uR&d;vg.8  
  { _A*5BAB:h(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e{edI{g  
} ; ]KGLJ~hm>  
nG;wQvc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} JZp*"UzQr  
F]~rA! g1  
template < typename T > OL]^4m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?2VY ^7N[  
  { U^4 /rbQ  
  return fn(pk(t)); (yFR;5Fo  
} *F+t`<2  
template < typename T1, typename T2 > .s 31D%N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 96aA2s1  
  { Gx ?p,Fj  
  return fn(pk(t1, t2)); 3kFOs$3  
} ~LPxVYhK  
} ; 'iO?M'0gE#  
4l2i'H  
-ea>}S  
一目了然不是么? .$+]N[-=  
最后实现bind jw$3cwddH  
J=4R" _yo  
 "Mgx5d  
template < typename Func, typename aPicker > |pJ)w  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;crQ7}k  
  { _[-+%RP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2wE?O^J  
} >N>WOLbb7(  
U'S}7gya  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M:|Z3p K  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 "bAkS}(hB(  
@'U9*:}U  
十一. phoenix &P&LjHFK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6_/691  
I_@\O!<y}  
for_each(v.begin(), v.end(), R6~x!  
( T^u][I3*  
do_ v4!zB9d  
[ Q[^IX  
  cout << _1 <<   " , " D.o|pTZ  
] 6> v`6  
.while_( -- _1), x\r7q  
cout << var( " \n " )  6\ /x  
) <`*}$Zh  
); j <>|Hi #`  
`m?%{ \  
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: jr{C/B}  
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 p+U}oC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O{a<f7 W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Zh`lC1l'  
,wE]:|`qJ  
'M185wDdAl  
template < typename Cond, typename Actor > FR9qW$B  
class do_while /kE3V`es  
  { `,d*>  
Cond cd; |WH'aGG  
Actor act; gO%#'Eb2  
public : {8UYu2t  
template < typename T > RvKP&  
  struct result_1 s42M[BW]  
  { |t*(]U2O0  
  typedef int result_type; t m?[0@<s  
} ; B1T:c4:N  
84^ '^nd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} cjt<&b*  
F>Rz}-Fy  
template < typename T > x@I*(I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;LE4U OK  
  { } r$&"wYM  
  do }]_/:KUt  
    { aAZS^S4v  
  act(t); K,e"@G  
  } 0UZ>y/ C)=  
  while (cd(t)); QQUeY2}  
  return   0 ; \O5`R-  
} )&]gX  
} ; ,/AwR?m  
n4Nb,)M  
SLp &_S@4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 01N "  
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。 w naP?|/  
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。 0 3fCn"  
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。 exw~SvT3  
下面就是产生这个functor的类: JP`$A  
&C<K|F!j!  
/!;oO_U:#  
template < typename Actor > 1>P[3Y@}  
class do_while_actor [ qt hn[3  
  { O=UXe]D  
Actor act; k `JP  
public : ntbl0Sk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~$n4Yuu2[  
`v3WJ>Q!N?  
template < typename Cond > !E!i`yF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; DhY.5  
} ; .?R~!K{`  
iSu7K&X9q  
$Llv6<B  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -SZXUN  
最后,是那个do_ )9F-h8 &"  
6yk=4l\  
51j5AbFQ"  
class do_while_invoker n&ZA rJ  
  { r(;oDdVc  
public : nVkx Q?2  
template < typename Actor > sC >_ulkoa  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [ZC]O2'  
  { zaWy7@?  
  return do_while_actor < Actor > (act); Klfg:q:j+b  
} nMXk1`|/)x  
} do_; A>WMPe:sSS  
_DsA<SJ]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YoyJnl.?u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |/<,71Ae  
最后来说说怎么处理break和continue %B?@le+%  
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。 ws8@y r<R  
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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