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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bDq[j8IT6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v62O+{  
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, _jCk)3KO  
<A+n[h  
!eE;MaS>  
glo Y@k~  
  class filler i0/RvrLc  
  { TVs#,  
public : 6G0Y,B7&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} nEgDwJ<wl  
} ; :Y)jf  
O~~WP*N  
HmQ.'  
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: D6L5X/#  
r=74 'g  
*}<Uh'?  
0tb%h[%,M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [QZ g=."  
t]14bf$*Q  
 TG^?J`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sDXD>upO  
|S0nR<x-M  
qr<RMs  
F :p9y_W  
二. 战前分析 734f &2  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 U_[<,JE  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 "kS!rJ[  
8gn12._x  
cN 3 !wE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tPqWe2  
  /* --------------------------------------------- */ w _ONy9  
vector < int *> vp( 10 ); iKM!>Fi  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =IH~:D\&  
/* --------------------------------------------- */ scQnL'\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w Sd|-e  
/* --------------------------------------------- */ tN1xZW:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #UesXv  
  /* --------------------------------------------- */ !YVGT <  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R(AS$<p{!>  
/* --------------------------------------------- */ AC&)FY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); sD ,=_q@  
aM7=>  
f1w_Cl  
 PrqyJ  
看了之后,我们可以思考一些问题: @s.civ!Yk  
1._1, _2是什么? 38E %]*5F  
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。 ORx6r=zg  
2._1 = 1是在做什么? ;V0^uB.z  
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。 cNl NJ  
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。 F87/p  
8vqx}2  
?Gqq]ozm  
三. 动工 |}><)}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8_Nyy/K#F  
H!P$p-*.  
MAQ(PIc>T  
b[KZJLZ)  
template < typename T > dt||nF  
class assignment aY-7K._</  
  { K1$   
T value; y|/[;  
public : 0,whTnH|  
assignment( const T & v) : value(v) {} ey@ccc*sZ9  
template < typename T2 > IOT-R!.5V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p1N3AhXY  
} ; ,GF]+nI89  
+L|x^ B3  
E?- ~*T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $f?GD<}?7r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V+5av Z}  
+"1fr  
,@kLH"a0  
gA}?X  
  class holder hVIv->  
  { wxo*\WLe  
public : \`;1[m  
template < typename T > I(H9-!&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uJ`:@Z^J  
  { #>M^BOR8  
  return assignment < T > (t); Ihp Ea,v)  
} {T-=&%||  
} ; H'+3<t>  
"5204I  
V|G*9^Y  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Re+oCJ  
L*OG2liJ  
  static holder _1; sJ{r+wY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #(QS5J&Qq  
Ma4eu8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _Q'f^Kj  
而不用手动写一个函数对象。 NxSSRv^rx  
=h xyR;  
@?>5~  
lid0 YK-  
四. 问题分析 rJh$>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。 h$mGaw vZ~  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7 0PGbAD  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Zv2]X-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 * mH&Gn1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'P*OzZ4>$  
T"t.t%(8  
五. 问题1:一致性 Jd~Mq9(  
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?| EeH ghq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H_,4N_hL  
=d+`xN*  
struct holder "!_vQ^y  
  { 3-oKY*jO  
  // $&!|G-0'  
  template < typename T > fda4M  
T &   operator ()( const T & r) const ayh235>a(  
  { !Na@T]J  
  return (T & )r; 6q8PLyIp  
} v_WF.sb~  
} ; J\>/ J%  
C\Z5%2<Z  
这样的话assignment也必须相应改动: ]"^ p}:  
4 L 5$=V  
template < typename Left, typename Right > D^a(|L3;  
class assignment tt CC] Q  
  { cltx(C>   
Left l; ty:{e]e  
Right r; Yg}b%u,Q  
public : r i)`e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 24 .'+3  
template < typename T2 > ?o`:V|<v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } k)[c!\a[i  
} ; acgx')!c  
u/NcX  
同时,holder的operator=也需要改动: 6$kh5$[  
u%6b|M@P  
template < typename T >  4CtWEq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x6$3 KDQm  
  { ~]`U)Aw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); TA8  
} |qwx3 hQ?  
So75h*e  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 |DPq~l(d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,b5vnW\  
gzy|K%K  
return l(rhs) = r; O<$j}?2  
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。 mB6%. "  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2[j`bYNe  
:6&#u.\u  
template < typename Tp > 3.g4X?=zd  
class constant_t @,}tY ?>a  
  { kBnb9'.A1  
  const Tp t; ;g;1<? [  
public : )D)4=LJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0LSJQ9\p  
template < typename T > f! )yE`4-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const pSEaE9AX%  
  { VR%*8=  
  return t; Z6Z/Y()4Tl  
} 3OY(L`  
} ; \ rg;xZa5  
Y"^.6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1_]%,  
下面就可以修改holder的operator=了 V]"pM]>3X  
\m1^sFMZ  
template < typename T > !4<A|$mQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8<32(D{  
  { }n#$p{e$i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); jGo\_O<of  
} t<$J 3h/"  
}R YPr  
同时也要修改assignment的operator() PnB2a'(^@?  
^#K^WV  
template < typename T2 > Pj_DI)^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6+"gk(  
现在代码看起来就很一致了。 52,'8` ]  
.I$+ E  
六. 问题2:链式操作 ]scr@e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tp }Bz&V  
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。 k,8^RI07@  
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。 )vg@Kc26  
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。 tB4yj_ZF  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;B(16&l=q  
G `B=:s]  
template < typename T > %nE%^Enw  
struct result_1 yS[HYq  
  { Ex@}x#3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '?fGI3b~/  
} ; hx/A215L  
klY, @  
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: BQeg-M  
l|vT[X/g  
template < typename T > N=~DSsw  
struct   ref ! L3|5:j  
  { D~`RLPMk  
typedef T & reference; &Fjyi"8(r  
} ; JE*?O*&|Q  
template < typename T > A{T> Aac  
struct   ref < T &> p6)6Gcx  
  { 0AoWw-H6V  
typedef T & reference; wAzaxeV=  
} ; dldS7Q  
qLKL*m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -lq`EB +  
PpNG`_O  
template < typename T > /oGaA@#+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const v |(N  
  { g0s4ZI+T  
  return l(t) = r(t); !|9k&o  
} {~(XO@;b  
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。 k)8*d{*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Rt5Xqz\6i  
wsc=6/#u  
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 fi&>;0?7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YG*}F|1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l2wu>Ar7.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %rEP.T\i  
最后的布局是: nvc(<Ovw  
                Add )oM% N  
              /   \ }>3jHWxLc  
            Divide   5 ^% Ln@!P  
            /   \ L&]{GNw  
          _1     3 e ]2GAJLI  
似乎一切都解决了?不。 1 .o0"  
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。 *<?KOM  
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。 4Yt'I#*  
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: 89P7iSV#*  
UF}Ji#fqn  
template < typename Right > _=cuOo"!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =Pp-9<& S  
Right & rt) const T)e Uo  
  { Y 7?q `  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +HD2]~{EkL  
} 1&Mpx!K*T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `dl^)4J  
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。 zcio\P=^|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。 %.fwNS  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 O>" |5 wj  
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。 }b{7+ + Ah  
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? KR%NgV+}!0  
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: y`7b3*P  
ZK<c(,oZ^  
template < class Action > i@%a!].I  
class picker : public Action bJ eF1LjS  
  { KsqS{VVCh  
public : ItZ*$I1<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} TpHzf3.I  
  // all the operator overloaded ?-<>he  
} ; ="AaC!E,W  
=t|,6Vp  
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。 j|[>f  
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: QVl"l'e8  
H#T&7X_<  
template < typename Right > YjPj#57+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dMI G2log  
  { n9Vr*RKM)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X3~@U7DU  
} ws$kwSHq  
9j 0o)]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -"x@V7X  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 tK 6=F63e  
=t.T9'{  
template < typename T >   struct picker_maker E0u&hBd3_  
  { R\x3'([A5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =yPV9#(I/  
} ; bu=RU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [&lH[:Y#  
  {  e `K{  
typedef picker < T > result; \Y6r !D9  
} ; . \8"f]~  
O]oH}#5b  
下面总的结构就有了: '{)Jhl47   
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 g#G ]}8C  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Ian+0 ?`e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _KZ TY`/*  
至此链式操作完美实现。 P]2V~I/X  
!bCaDTz  
vb9C&#  
七. 问题3 v]}\Ns/  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 x]IJ;  
Y<_;8%S  
template < typename T1, typename T2 > n(sseQ|\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P#[?Kfi  
  { U&#`5u6'j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q!r` G  
} aYc^ 9*7  
F(Je$c/J|~  
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: 7j88^59  
,}NTV ~  
template < typename T1, typename T2 > b,>>E^wd!  
struct result_2 S F da?>  
  { bGxHzzU}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "/%o'Fq  
} ; 20I/En  
e%IbM E]x  
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? rE0%R+4?  
这个差事就留给了holder自己。 1\g r ;b  
    }T}xVd0  
S 8)!70  
template < int Order > =q*c}8R_0  
class holder; %AmyT  
template <> FrE#l.)?!  
class holder < 1 > #aiI]'  
  { o'8nQ Tao  
public : g{f7 } gTG  
template < typename T > Mq_P'/  
  struct result_1 DWN9_*{  
  { k$>5v +r0  
  typedef T & result; 5Vai0Qfcu:  
} ; )JJF}m=  
template < typename T1, typename T2 > 6Cfsh<]b  
  struct result_2 ?]o(cz  
  { dN7.W   
  typedef T1 & result; KLG29G  
} ; B:Awy/XMi  
template < typename T > e3?z^AUXm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WBb*2  
  { (H\ `/%Bp  
  return (T & )r; Sh?eb  
} ;lfv.-u:<  
template < typename T1, typename T2 > _ {6l}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z] x6np  
  { @4]{ZUV  
  return (T1 & )r1; h@o6=d=4  
} >(.Y%$9"E  
} ; ap2g^lQXq  
EY:H\4)  
template <> A;dD'Kgl  
class holder < 2 > Et0)6^-v  
  { j(k}NWPH  
public : 2e03m62*  
template < typename T > /)kx`G_  
  struct result_1 )dh`aQ%N "  
  { drk BW}_  
  typedef T & result; o8v,17 8  
} ; B9%%jEH*  
template < typename T1, typename T2 > Dwr 9}Z-]  
  struct result_2 pf%; *  
  { uGm?e]7Hx<  
  typedef T2 & result; !IA\c(c^  
} ; <XtE|LG  
template < typename T > z(EpJK=`_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H8=:LF  
  { HFlExa u  
  return (T & )r; gNc;P[  
} =\oL'>q  
template < typename T1, typename T2 > O .-n&U9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .U44p*I  
  { _:WNk(  
  return (T2 & )r2; D$*o}*mb  
} cc:$$_'L  
} ; >EZZEd   
M_ >kefr  
V|[NL4  
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> >。 8n-Xt7z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ByO?qft>u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e-[PuJ  
72.Msnn  
return l(i, j) = r(i, j); D.|r [c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <RZqs  
Q\T?t  
  return ( int & )i; :Fu7T1  
  return ( int & )j; XgM&0lVT  
最后执行i = j; .Eb]}8/}E  
可见,参数被正确的选择了。 G_ ,9h!e  
#z<# oC5  
:FfEjNil  
OP"_I!t  
&q9=0So4\  
八. 中期总结 }f14# y;  
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: sR[!6[AA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ",J&UTUh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :#35mBe}k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1q3"qY H  
~zG)<S"q  
Yf~Kzv1]*  
kh:_,g  
\AH5 zdK  
s2wDJ|  
九. 简化 dJQK|/  
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。 G5K?Q+n   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UnP<`z#  
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: *hJWuMfY,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Tsj/alC[  
  +-*/&|^等 .P/0 `A{&  
2. 返回引用。 :KA)4[#;W  
  =,各种复合赋值等 hf0(!C*  
3. 返回固定类型。 9H/R@i[E  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  ;<B  
4. 原样返回。 ipg`8*My  
  operator, >1;jBx>Qy%  
5. 返回解引用的类型。 C.ji]P#  
  operator*(单目) 4%w<Ekd  
6. 返回地址。 \k`9s q  
  operator&(单目) ^v'0\(H?P  
7. 下表访问返回类型。 SA&(%f1d  
  operator[] +xO3<u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j/=Tj'S?D  
  operator<<和operator>> v[{7\Hha  
W 02z}"#  
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。 oy5K* }  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: oe2*$\?.  
3di;lzGq  
template < typename Left > * jWh4F,  
struct value_return zGyRzxFN  
  { D"$Y, d  
template < typename T > xH{-UQ3R  
  struct result_1 0F%8d@Y2  
  { ^>Z_3 {s:$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jX8)Ov5Mv  
} ; O65`KOPn  
.'_}:~  
template < typename T1, typename T2 > 0#eb] c   
  struct result_2 0E!-G= v  
  { 3~Fag1Hp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :??W3ROn  
} ; BO7HJF)a  
} ; XX%K_p`&Z  
Kc2y  
!E?+1WDS0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait BA1uo0S `S  
9?O8j1F  
下面我们来剥离functor中的operator() `vAcCahM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !37I2*+4  
ou~$XZ7oi  
return l(t) op r(t) h+j^VsP zB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [1kQ-Ko`  
return op l(t) {\0V$#q   
return op l(t1, t2) s9CmR]C  
return l(t) op SF+L-R<e  
return l(t1, t2) op 3w"JzC@  
return l(t)[r(t)] YCltS!k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~ E6e~  
6wWhM&Wd  
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: ZwLr>?0$ p  
单目: return f(l(t), r(t)); 6JZ>&HA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e( @< /W  
双目: return f(l(t)); xCXsyZ2h  
return f(l(t1, t2)); JFX}))7  
下面就是f的实现,以operator/为例 \}=T4w-e  
7AT8QC`u  
struct meta_divide 1q-;+Pd;  
  { \UZGXk  
template < typename T1, typename T2 > 3\j`g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TY %zw6 #p  
  { YFJaf"?8g  
  return t1 / t2; c:.5@eq^  
} 7afG4 (<k  
} ; b_F1?:#  
mJ<`/p?:  
这个工作可以让宏来做: &-Ch>:[  
0~RD@>]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ( `bb1gz  
template < typename T1, typename T2 > \ uGC5XX^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gdTW ~b  
以后可以直接用 iQ:eR]7X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l3F$5n  
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 5U7,,oyh  
(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。。。) F<p`)?  
`dV2\^*A  
|}:}14ty  
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 mm +V*L{x  
"i#g [x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jXf@JxQ  
class unary_op : public Rettype K1J |\!o  
  { IKP_%R8.  
    Left l; ])F+ C/Px1  
public : .lb]Xa*n  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} , p}:?uR  
q&>fKSnKs  
template < typename T > lBFKfLp&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const myX&Z F_9  
      { U"8Hw@  
      return FuncType::execute(l(t)); hzM;{g>t  
    } 'J} ?'{.  
td%J.&K_*'  
    template < typename T1, typename T2 > :tO4LEb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )cizd^{  
      { 5`fUR/|[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); akr2Os  
    } ,yNuz@^ P  
} ; T.I'c6|  
BZ.l[LMp  
^"|q~2  
同样还可以申明一个binary_op |%5Aku0`s  
*GXPN0^Qjo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b`+yNf  
class binary_op : public Rettype LWqKSNE;  
  { uVD^X*  
    Left l; 8Pd9&/Y  
Right r; S'|PA7a}h  
public : LqD7SJ}/f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HN`qMGW^  
",aNYJR>*!  
template < typename T > F5:xrcyC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &@@PJ!&  
      { ~Sb)i f  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $t& o(]m  
    } ;\A_-a_(#  
8 vq-|p  
    template < typename T1, typename T2 > iNkN'("  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zMpvS rc  
      { _XP}f x7$C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >ryA:TO{  
    } [g}#R#Y)  
} ; L;*7p9  
%pxJ27Q  
qZ>_{b0f  
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 HFjSM~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;&|I/MVm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a Tm R~k  
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。 e}{#VB<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dr"$@  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 |H5GWZ O{^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 k*2khh-  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) aO}hE 2]  
下面是修改过的unary_op w3 vZ}1|  
m.ka%h$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M]Vi]s  
class unary_op |9 5K  
  { -J 6`  
Left l; Pm^FSw"  
  yR{rje*  
public : sbVEA  
'z}9BGR !  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qF(i1#  
o@PvA1  
template < typename T > rkWy3X{%2<  
  struct result_1 ~eP~c"L  
  { @6~m&$R/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D0bpD  
} ; X)j%v\#`U  
D,p 2MBr  
template < typename T1, typename T2 > n4{?Odrf  
  struct result_2 pheu48/f  
  { 1+3-Z>^e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }+`,AC`RM  
} ; c^H#[<6p  
+|GHbwvp  
template < typename T1, typename T2 > Rq2bj_j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ncUhCp?'  
  { ?r)>SB3(e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Y cL((6A  
} (aJ$1bT=T  
T,/<'cl"  
template < typename T > U74L:&y LI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v#g:]T  
  { hB>FJZQ_  
  return OpClass::execute(lt(t)); e$ QMR.'  
} 3zfiegY@wm  
l(3PxbT  
} ; sT iFh"8d>  
Cv>~%<   
,=@WE> ip  
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 peS4<MqWu  
好啦,现在才真正完美了。 `;R$Ji=>  
现在在picker里面就可以这么添加了: \(^]R,~*!b  
{9P(U\]e]k  
template < typename Right > '>bn94$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *<{hLf  
  { 4Rp[>}L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); eUu<q/FUMj  
} lt5Knz2G,Z  
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。 tmoclK-  
3S>rc0]6  
cF9ZnT.  
(Cti,g~  
:zfMRg  
十. bind j{t r''yN  
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。 D 7thLqA  
先来分析一下一段例子 Xk/:a}-l  
I&1.}{G>F  
4/SltWU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Kp;<z<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _-v$fDrz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 WwKpZ67$R  
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。 B/~ubw  
我们来写个简单的。 `'(@"-L:7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `09[25?  
对于函数对象类的版本: Hp(41Eb,  
VqOTrB1w/  
template < typename Func > yRhD<*  
struct functor_trait 3][   
  { [>Zg6q|  
typedef typename Func::result_type result_type; JV2[jo}0 N  
} ; 6l"4F6  
对于无参数函数的版本: 0@&;JMh6<  
rb>2l3g*  
template < typename Ret > 8-O: e  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v,3 }YDu  
  { S~g "  
typedef Ret result_type; bg|=)sw4  
} ; puF*WxU)  
对于单参数函数的版本: UrS%t>6k  
q}"HxMJ  
template < typename Ret, typename V1 > vL;=qk TCQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jlD3SF~2  
  { qV$0 ";d  
typedef Ret result_type; +sd':vE  
} ; ZmaW]3$  
对于双参数函数的版本: ciPq@kMV  
4`"Q!T_'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gF~ }  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q#4OgNt  
  { 'EU|w,GL}  
typedef Ret result_type; 3-![% u  
} ; m?1AgsBR  
等等。。。 f(-3d*g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D rouEm  
r?Pk}Q  
template < typename Func > pD6a+B\;k  
struct func_return 1lv. @-  
  { 6"bdbV=t  
template < typename T > M[=sQnnSFW  
  struct result_1 c/G^}d%  
  { QnH~' k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SYv5{bff =  
} ; m8v=pab e  
[sG!|@r  
template < typename T1, typename T2 > _M[T8"e(  
  struct result_2 kQtnT7  
  { YYd!/@|N5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]. ^e[v6  
} ; "Ze<dB#,Y  
} ; .iEzEmu  
% wh>_Ho  
8.D9OpU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |?uUw$oh  
:YN,cId*  
template < typename Func, typename aPicker > =q*j". <  
class binder_1 '$be+Z32  
  { nx`I9j\  
Func fn; JwmH_nJ(  
aPicker pk; ^WIGd"^  
public : E#+|.0*!s  
;kF+V*  
template < typename T > *8xMe  
  struct result_1 +S}/ 6dg  
  { H5p&dNO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]s:%joj%^  
} ; 8u#2M8.5E  
mA']*)L1  
template < typename T1, typename T2 > U_C 1GT-|  
  struct result_2 =!|= Y@  
  { NYp46;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I> z0)pB  
} ; $2gZpO|  
4BAG GD2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f^kH[C  
H~r":A'"*  
template < typename T > jr=erVHK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \ POQeZ  
  { \L{V|}"X  
  return fn(pk(t)); YhNO{4D  
} B1Cu?k);.  
template < typename T1, typename T2 > )wueR5P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ua>YI  
  { I9;,qd%<T  
  return fn(pk(t1, t2)); ]<IK0  
} uiIS4S_  
} ; Ov PTgiI!N  
rc+}KO  
(S1Co&SX  
一目了然不是么? r:Rk!z*  
最后实现bind 79O'S du@  
sW]fPa(cn,  
IG=#2 /$  
template < typename Func, typename aPicker > ~V6wcXd  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w_]`)$9  
  { |Y&&g=7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5|0}   
} #[.aj2  
M"Q{lR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u</LgOP`-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 T1_>qnSz  
G"|`&r@  
十一. phoenix Ty;P`Uv]r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g,] GzHV1  
8*Ke;X~N  
for_each(v.begin(), v.end(), /@QPJ~%8Ud  
( '| rhm  
do_ hX9vtV5L  
[ !)$e+o^W  
  cout << _1 <<   " , " hWD%_"yhd  
] -h8@B+  
.while_( -- _1), ee\QK,QV  
cout << var( " \n " ) GLtd6;V  
) Z(:q.{"r  
); tqXr6+!Q  
f'?FYBL  
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: $~5ax8u&!#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5e}adHjM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +nU=)x?38  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ssg1p#0J  
N/6! |F  
)wyC8`&-  
template < typename Cond, typename Actor > 13K|=6si  
class do_while #bCQEhCy  
  { _ 2 oZhJ  
Cond cd; h h7unHt-  
Actor act; IC6r?  
public : @|'$k{i  
template < typename T > K;j0cxl  
  struct result_1 qN\?cW'  
  { "el}9OitC  
  typedef int result_type; buKSZ  
} ; Nbb2wr9A  
i[/`9 AK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} IN7Cpg~9%  
H7%q[O  
template < typename T > 4t,f$zk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  OEnCN  
  { = P$Q;d  
  do pS+hE4D  
    { #Q` TH<  
  act(t); Ubm]V{7  
  } Zk~~`h  
  while (cd(t)); P:%r3F  
  return   0 ; suHi sc*  
} >!MRk[@ V-  
} ; M$s9   
Y_nl9}&+C0  
4^T_" W}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). MSE0z !t  
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。 L$6W,D  
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。 >|aVGY  
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。 w8cbhc  
下面就是产生这个functor的类: NA=m<n#  
_ %G;^ b  
apjoIO-<  
template < typename Actor > zl<D"eP  
class do_while_actor 08+\fT [  
  {  [ J4n%  
Actor act; 0BQ{ZT-Kh  
public : (_]D\g~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} VS3lz?o?6g  
q $PO. #  
template < typename Cond > HCT+.n6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Qs ysy  
} ; *!pn6OJ"Q}  
gx8i|]  
@r=,: 'Mt  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5mX^{V&^  
最后,是那个do_ 3_8W5J3I  
Pkv+^[(4  
4~Y?*|G]m  
class do_while_invoker wjXv{EsMq  
  { Hk'R!X  
public : />wE[`  
template < typename Actor > NQA2usb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b=5ZfhIg[  
  { w I;sZJc  
  return do_while_actor < Actor > (act); q4v:s   
} a$\ Bt_  
} do_; 9N<=,!;5~s  
@}2EEo#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `O5427Im  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !hjF"Pa  
最后来说说怎么处理break和continue Y<V$3h  
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。 N<b~,[yCd>  
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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