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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o.v,n1Nm  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]~4}(\u  
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, Th I  
$D0)j(v  
0B#rqTEKu  
 mP`,I"u  
  class filler #t5JUi%in*  
  { >d1aE)?  
public : {|t?   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /9t*CEu\  
} ; D*<8e?F  
dja9XWOg  
\!? PhNv  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: dUBVp 9PB  
:$)aMEq  
o =jX  
2=/-d$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zmrX %!CW  
Y6[]wUJ  
DU*Hnii  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 exa}dh/uC  
j[Hg]  
DVeF(Y3&  
@Reh?]# v  
二. 战前分析 P^o"PKA  
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。 j:\_*f  
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 =qVAvo'  
KJ05Zx~uma  
bN<O<x1j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <#J<QYF&2  
  /* --------------------------------------------- */ Z:}2F^6  
vector < int *> vp( 10 ); ]2u7?l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); '<U[;H9\  
/* --------------------------------------------- */ fitK2d   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (\AszLW  
/* --------------------------------------------- */ iIC9rso"Q1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U iPVZ@?  
  /* --------------------------------------------- */ f/|a?n2\hm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }T^v7 LY  
/* --------------------------------------------- */ h;mQ%9 Yd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iI/'! 85  
+q>C}9s3  
&  t @  
rUJSzLy  
看了之后,我们可以思考一些问题: ygu?w7  
1._1, _2是什么? '~!l(&X  
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。 +&@l{x(,  
2._1 = 1是在做什么? GO&RR}  
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。 9EY_R&Yq%  
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。 >LRaIU>  
`;8u9Ff  
!{|yAt9kP  
三. 动工 x,@O:e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: o2t@-dNi  
4$#ia F  
O,z%7><  
1tK6lrhj  
template < typename T > d#$i/&gE  
class assignment FCw VVF0 y  
  { |cBF-KNZ  
T value; {Rh+]=7  
public : [~rk`  
assignment( const T & v) : value(v) {} (Nve5  
template < typename T2 > E].a|4sh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } IcNIuv  
} ; l.LFlwt  
-a#AE|`  
+[go7A$5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j^R~ Lt4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W(3~F2  
e?'k[ES^  
. LVOaxT  
-2m Ogv  
  class holder F$pd]F!#  
  { & m ";D  
public : -O,O<tOm  
template < typename T > P#'DGW&W0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \6PIw-)  
  { g\mrRZ/?  
  return assignment < T > (t); SGT-B.  
} 1=cfk#  
} ; ^a0 -5  
gB'Ah-@,P  
OA5md9P;d  
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: T;vPR,]rz  
&JzF   
  static holder _1; k>@^M]%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MyS7AL   
' c\TMb.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b|C,b"$N0  
而不用手动写一个函数对象。 XdXS^QA .s  
^i,0n}>  
H@bmLq  
7'l{I'Z  
四. 问题分析 x#xO {  
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。 ?p\II7   
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。 7m)ykq:?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7=[O6<+o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J!gWRw5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -O q=J;  
29E@e]Y,`  
五. 问题1:一致性 o\Vt $  
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?| p[+me o  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 LFry?HO,D  
Rhxm)5+  
struct holder loVvr"&g  
  { XzwQ,+IAr  
  // BN> $LL  
  template < typename T > AG!a=ufc0  
T &   operator ()( const T & r) const \7?MUa.4  
  { AZ@Zo'  
  return (T & )r; Bwvc@(3v  
} [Z&s0f1Qb  
} ; |gxB; GG  
LR?#H)$  
这样的话assignment也必须相应改动: vnOF$6n  
rMFf8D(Y  
template < typename Left, typename Right > (N>ew)Ke  
class assignment BY2txLLB  
  { a[9OtZX<  
Left l; _|#|mb4Fe  
Right r; @G-k]IWi  
public : 7)X&fV6<8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &wC.?w$  
template < typename T2 > %LaC$w_X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N= q29JU  
} ; a5+v)F/=  
[t\Mu}b  
同时,holder的operator=也需要改动: tTxo:+xg  
'F<e)D?  
template < typename T > ^bw~$*"j#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vX)Y%I  
  { -5*;J&.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^x#RUv  
} KTREOOu .t  
S~9kp?kR$  
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。 w3hL.Z,kV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G+yz8@  
B_G7F[/K  
return l(rhs) = r; ZuV  
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。 \) ONy9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?UZ yu 4O%  
GM92yi!8  
template < typename Tp > #SUq.A  
class constant_t 3W WxpTU  
  { 1j-i nj`  
  const Tp t; 25KZe s)  
public : q.tL'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #>oO[uaY  
template < typename T > Hs!CJ(0"y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C#cEMKa  
  { ,6)y4=8 L  
  return t; cjpl_}'L:  
} spDRQ_qq  
} ; \Vq;j 1  
+N!{(R:"v}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 he6) L6T  
下面就可以修改holder的operator=了 Ct33S+y  
j;vaNg|vQ  
template < typename T > 5~5ypQj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I[Y?f8gJ  
  { ? +!?$h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T}On:*&  
} 0w&1wee(  
M_uij$1-  
同时也要修改assignment的operator() #&gy@!a~  
t:n|0G(  
template < typename T2 > OOwJ3I >]>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q+Q)IVaU81  
现在代码看起来就很一致了。 ,g.=vQm:?  
h2snGN/{Hb  
六. 问题2:链式操作 t)+dW~g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 40ZB;j$l  
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。 c *noH[  
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。 arrcHf 4O  
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。 o%7yhCY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?2Dz1#%D  
Kj5f:{Ur  
template < typename T > :.^rWCL2  
struct result_1 2F]MzeW  
  { yh!vl&8M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3E9j%sYk  
} ; CAO{$<M5m  
MQu6Tm H  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: vnpX-c  
W5{e.eI}|  
template < typename T > n&JP/P3Y  
struct   ref dy'?@Lj;  
  { B&D z(Bs  
typedef T & reference; jz0\F,s  
} ; &Gl&m@-j  
template < typename T > _FgeE`X  
struct   ref < T &> ay.IKBXc  
  { 4[wP$  
typedef T & reference; !9NAm?Fw  
} ; F*H}5yBp_:  
R~([  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C]cw@:o%  
>i<-rO>kN  
template < typename T > 9x\G(w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @TDcj~oR ?  
  { FT=>haN  
  return l(t) = r(t); 3dLz=.=)'  
} !8].Z"5J  
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。 MN4}y5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y#,MFEd  
L&%iY7sC`  
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 HVp aVM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6h%(0=^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 CTYkjeej  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Wi<Fkzj  
最后的布局是: NM]/OKs'H  
                Add lB-7.  
              /   \ n66 _#X  
            Divide   5 =G :H)i  
            /   \ v;7u"9t  
          _1     3 <}%*4mv  
似乎一切都解决了?不。 DFMWgBL  
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。 ua-p^X`w  
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。 u1l#k60  
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: 3-5lO#&#  
EQ -\tWY  
template < typename Right > I5,Fh>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3IIlAzne;  
Right & rt) const z7o5 9&  
  { o-_ a0j  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D6pk !mS  
} Z)~ 2{)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _JS'~ JO3{  
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。 &V$R@~x  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 q6dq@   
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 %qMk&1  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 iuEdm:pW  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ns-x\B?^  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: %k_JLddlW  
@B6[RZR  
template < class Action > [sBD|P;M  
class picker : public Action _=b[b]Ec$s  
  { w# ['{GL  
public : Y9N:%[ :>W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (;N_lF0  
  // all the operator overloaded ~JJv 2  
} ; jiat5  
d {4br  
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。 =z+zg^wsT  
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: OB%y'mo7]  
fi1UUJ0 U;  
template < typename Right > -c tZ9+LL  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const be_t;p`3  
  { 'JydaF~>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !VW#hc \A5  
} ?`xId;}J#7  
R0>L[1o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '@FKgy;B)-  
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。 sx;1V{|g  
y< 84Gw_  
template < typename T >   struct picker_maker 5o?bF3  
  { /dAIg1ra  
typedef picker < constant_t < T >   > result; YL]x>7T~4t  
} ; /D12N'VaE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fg2}~ 02n  
  { ?^5x d1>E  
typedef picker < T > result; 97lwPjq  
} ; uAP|ASH9T  
Lqt]  
下面总的结构就有了: R!O'DM+  
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。 d;z`xy(C  
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。 8mi IlB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +q1@,LxN  
至此链式操作完美实现。 I?=Q *og  
@S{,g;8  
}.#C9<"}  
七. 问题3 rfk';ph  
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。 QL3%L8  
#/aWG  x_  
template < typename T1, typename T2 > j JW0a\0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x|Dj   
  { |cH\w"DcXw  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T SOt$7-  
} 7Y-GbG.'  
F~m tE8B:  
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: wXP1tM8T  
cla4%|kq3Y  
template < typename T1, typename T2 > KF.?b]  
struct result_2 $ysC)5q.  
  { iVD9MHT4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;fuy}q8@7  
} ; hod|o1C&  
#8'%CUF*<8  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? OHB!ec6W  
这个差事就留给了holder自己。 &{$\]sv  
    {d) +a$qj  
 H='`#l1  
template < int Order > B;EdLs}  
class holder; TR#5V@e.m  
template <> 1:-$mt_*  
class holder < 1 > +m"iJW0  
  { QDU^yVa_  
public : 7%X$6N-X  
template < typename T >  #/n\C  
  struct result_1 |XQ!xFB  
  { '1d-N[  
  typedef T & result; | #,b1|af  
} ; +!X^E9ra  
template < typename T1, typename T2 > sGV%O=9?2  
  struct result_2 GDk/85cv0$  
  { X{)M}WO+r  
  typedef T1 & result; 2D "mq~ V  
} ; ^uYxeQY[  
template < typename T > [;c#LJ/y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vJYy`k^Y  
  { _c[t.\-`]  
  return (T & )r; ZI1[jM{4^F  
} c| E  
template < typename T1, typename T2 > k1X<jC]P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ) +{'p0  
  { C; ! )<(Vw  
  return (T1 & )r1; |XeuqZa  
} zdr?1=  
} ; 7.]ZD`"Bb  
gbF.Q7?$u  
template <> JTVCaL3Z  
class holder < 2 > tL D.e  
  { *F=w MWa  
public : =_,w<  
template < typename T > J6jrtLh  
  struct result_1 X _XqT  
  { 55Jk "V#8  
  typedef T & result; Q|:\  
} ; mgS%YG  
template < typename T1, typename T2 > 07CGHAxJ`  
  struct result_2 p 3X>  
  { #  *\PU  
  typedef T2 & result; ndN 8eh:OR  
} ; *K!V$8k=99  
template < typename T > Q&yfl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NX$$4<A1  
  { \s [Uq  
  return (T & )r; f ^z7K  
} (ZDRjBth[  
template < typename T1, typename T2 > xZBmQ:s',S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PZQ}G*p3  
  { Krz[ f  
  return (T2 & )r2; NFsMc0{  
} $BCqz! 4K  
} ; Si!W@Jm  
w+ bMDp  
]kR 93  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 U1dz:OG>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,_p_p^Ar\4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]ZZ7j  
JTrxh]  
return l(i, j) = r(i, j); 6X)8vQH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) C)Mh  
v]c1|?9p'  
  return ( int & )i; $$`}b^,/  
  return ( int & )j; &%rX RP  
最后执行i = j; A\gj\&B0"  
可见,参数被正确的选择了。 ?:~ `?  
wC;N*0Th  
]e 81O#t3  
SxNs  
^qGH77#z  
八. 中期总结 #|)GarDG  
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: VMsAT3^w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J=5G<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (',G Ako  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;DBO  
{}[S,L  
Jt@7y"<  
Xfk&{zO-j  
XV]`?  
%.[t(F  
九. 简化 |{<g-)  
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。 q#F;GD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =k'3rm*ld  
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:  Jcy  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Jx(%t<2  
  +-*/&|^等 Q];+?Pu.  
2. 返回引用。 UeX3cD  
  =,各种复合赋值等 kL{2az3"c  
3. 返回固定类型。 rU%\ 8T0f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i` n,{{x&4  
4. 原样返回。 rV54-K;`0  
  operator, pu=Q;E_f[  
5. 返回解引用的类型。 32:q'   
  operator*(单目) #Q"el3P+q  
6. 返回地址。 bw ' yX  
  operator&(单目) xLPyV&j-  
7. 下表访问返回类型。 4L(axjMYU  
  operator[] Cir==7A0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _\1wLcFj  
  operator<<和operator>> \&n]W\  
KzG8K 6wZ  
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。 W EZ(4ah  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s'J8E+&5  
 \|L@  
template < typename Left > \2*<Pq  
struct value_return VrrCW/ o  
  { !i2=zlpb[  
template < typename T > ?yU|;my  
  struct result_1 &Dgho  
  { 0,{Dw9W:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j"7 z  
} ; L Lm{:T7  
w%g@X6  
template < typename T1, typename T2 > Q_x/e|sd  
  struct result_2 ebcGdC/%>  
  { X )$3sTj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;Z%ysLA  
} ; AM#VRRTU  
} ; h)~KD%  
}b\e2ZK  
r*OSEzGUz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :w_Zr5H]  
mpIRe@#Z  
下面我们来剥离functor中的operator() 5M;fh)fT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -yy&q9  
b`usRoD{+  
return l(t) op r(t) g>CF|Wj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) i-vhX4:bd  
return op l(t) K, WNM S  
return op l(t1, t2) "[q/2vC  
return l(t) op cAogz/<S  
return l(t1, t2) op z AacX@  
return l(t)[r(t)] DyD#4J)E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] E;fYL]j/oZ  
Hl8-1M$&  
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: !vHnMY~AG  
单目: return f(l(t), r(t)); <=l!~~%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qH: ` O%,  
双目: return f(l(t)); \f}S Hh  
return f(l(t1, t2)); Zm >Q-7r9  
下面就是f的实现,以operator/为例 4/&Us  
><mZOTn e;  
struct meta_divide TxoMCN?7c  
  { ce0TQ  
template < typename T1, typename T2 > nw+L _b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4L85~l  
  { h \hQ  
  return t1 / t2; 5?&k? v@  
} S#8wnHq  
} ;  Xai ,  
CS)&A4`8  
这个工作可以让宏来做: /J aH  
J^R))R=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x$Ko|:-  
template < typename T1, typename T2 > \ $]<CC`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; WZ"NG|  
以后可以直接用  ?}e8g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Og4 X3QG  
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 3k` "%R.H  
(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。。。) 17I{_C  
@Y 1iEL%\y  
R rs?I,NV  
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 cKEf- &~  
B.-5$4*s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9<I@}w  
class unary_op : public Rettype >9'G>~P~I=  
  { ,A[40SZA  
    Left l; (C={/waJ  
public : G"T)+! 6t  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} TR L4r_  
`C%,Nj  
template < typename T > ^>gRK*,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <W2}^q7F^  
      { iA3d[%tBb  
      return FuncType::execute(l(t)); j0B, \A  
    } yv =LT~  
LY'_U0y4  
    template < typename T1, typename T2 > ?7 e|gpQ|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yH#zyO4fD-  
      { uc<XdFcu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~O;!y%  
    } Tw/kD)u{  
} ; FY)vrM*yh  
w|pk1~c(_  
PX65Z|~>_  
同样还可以申明一个binary_op m(,vym t  
0AP wk }  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L MC-1  
class binary_op : public Rettype PwU}<Hrl]  
  { zNofI$U  
    Left l; 3Bee6N>  
Right r; &F1h3q)L  
public : 0 60<wjX6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l~!Tnp\M  
~ nNsq(4  
template < typename T > _6Wz1.]n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HK) $ls  
      { j*t>CB4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r5%K2q{  
    } QMea2q|3$  
%_;q<@9)  
    template < typename T1, typename T2 > \u ?z:mV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;W]NT 4p  
      { Y$uXBTR`y/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); oe_l:Y%  
    } qUA&XUJ  
} ; VJJGTkm  
q{@j$fMt0  
pXL_`=3Q  
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 ; 29q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !SEHDRp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $'btfo4H  
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。 LbOjKM^-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &>\E >mJ  
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。。。 `Jhu&MWg  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~z#Faed=a  
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) A ^ $9[_  
下面是修改过的unary_op $j0] +vT  
#~*fZ|sq+3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ';us;xR#  
class unary_op I1^0RB{~  
  { S1(. AI~  
Left l; ]b4*`}\  
  k<wX??'  
public : vNlYk  
Iz,a Hrq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $]|fjB#D  
!31v@v:)  
template < typename T > H>AQlO+J  
  struct result_1 CT+pkNC  
  { hu%rp{m^,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cG1-.,r  
} ; oNY;z-QK  
\g< M\3f  
template < typename T1, typename T2 > PeEf=3  
  struct result_2 C9`#57Pp  
  { B;9X{"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s`GwRH<#  
} ; *2N$l>ql:k  
\gaGTc2&  
template < typename T1, typename T2 > Ug*:o d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YQe9g>G&  
  { Rd|};-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); GV#"2{t j  
} S~0 mY} m  
5jD2%"YUV  
template < typename T > =Y#)c]`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %$ |=_K)Ks  
  { }+G6`Zd  
  return OpClass::execute(lt(t)); ag^EH"%zw  
} "& 'h\  
8X!^ 2B}J  
} ; 'hfQ4EN  
]f#ZU{A'mt  
-8;U1^#  
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 #]<j.Fc`  
好啦,现在才真正完美了。 /{ Lo0  
现在在picker里面就可以这么添加了: uoR_/vol8  
^+tAgK2   
template < typename Right > s9svuFb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~K]5`(KV  
  { +pp|Qgr 3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =UYZ){rt9E  
} ?ORG<11a  
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。 ^55#!/9  
S"0<`{Gv  
3<sYxA\?w  
pE<dK.v6  
pe$" nUy|  
十. bind \)'s6>58|  
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。 F+ qRC_C>O  
先来分析一下一段例子 1^^<6e  
V`qHNM/t  
iV;X``S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u^T)4~(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &QFg=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bzD <6Z  
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。 hi4#8W  
我们来写个简单的。 DjUif "v  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d6,SZ*AE  
对于函数对象类的版本: .E}fk,hLB  
k44s V.G4L  
template < typename Func > L;$Gn"7~  
struct functor_trait xR `4<  
  { ^[6eo8Ck>  
typedef typename Func::result_type result_type; gBb+Q,  
} ; 3* C9;Q}  
对于无参数函数的版本: |pxM8g1w  
qE?*:$  
template < typename Ret > %_C!3kKv~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6&/n/g  
  { %K[_;8  
typedef Ret result_type; I:M]#aFD  
} ; }qU(G3  
对于单参数函数的版本: l2Z!;Wm(  
@)=\q`vV  
template < typename Ret, typename V1 > 7\I,;swo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /KGVMBifM  
  { w6 0I;.hy  
typedef Ret result_type; jx B  
} ; :H($|$\h  
对于双参数函数的版本: 7(c7-  
>8h14uCk  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k+ [V%[U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9NXf~-V-  
  { 2k}~"!e1  
typedef Ret result_type; yop,%Fe  
} ; Ve\^(9n  
等等。。。 zMlW)NB'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2VO bj7F  
xQ4 5B` $  
template < typename Func > 6$]@}O^V  
struct func_return W2cgxT  
  { ?/"Fwjau  
template < typename T > _Bh-*e2k  
  struct result_1  Za,rht  
  { +Y;/10p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a{*r^m'N  
} ; Dn/{  s$\  
j)?[S  
template < typename T1, typename T2 > '4 T}$a"i  
  struct result_2 &Luq}^u  
  { ]M%kt+u!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =(\ /+ 0-[  
} ; klSzmi4M  
} ; vzDoF0Ts*p  
AA$+ayzx9{  
nGb%mlb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 h# R;'9*V  
j$v2_q  
template < typename Func, typename aPicker > $&D$Uc`U>  
class binder_1 vX|i5P0)8  
  { M.B0)  
Func fn; "Z xM,kI  
aPicker pk; *^agwQ`  
public : es]S]}JV  
ErZYPl  
template < typename T > 3%`asCW$  
  struct result_1 +<qmVW^X  
  { P]V/<8o.53  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; YT:])[gVV  
} ; q6E8^7RtS@  
7bcl^~lY  
template < typename T1, typename T2 > , c3gW2E  
  struct result_2 ^\|Hz\"*  
  { tR`'( *wh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x@^Kd*fo  
} ; OJX* :Q  
"h.-qQGU%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B,rpc\_  
"p,TYjT?R  
template < typename T > :yPA6O 4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VI:EjZ/|a  
  { A\Ax5eeL  
  return fn(pk(t)); ^)-* Ubzz  
} P|M#S9^]  
template < typename T1, typename T2 > "`A@_;At`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [Ol}GvzJ7  
  { $~ 6Y\O  
  return fn(pk(t1, t2)); (jQ]<q%P  
} tzl`|UwF  
} ; >b^|SL  
T2Duz,  
5Z (1&  
一目了然不是么? gie.K1@|  
最后实现bind <\0+*`">g  
LHy-y%?i  
X0G Mly  
template < typename Func, typename aPicker > fK-tvP0}*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) lawjGI  
  { e[5= ?p@|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); XLG6f(B=F  
} {~cG'S Y%  
z 'iAj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +A 3Q$1F  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 WnATgY t  
u+U '|6)E  
十一. phoenix )Fa6 'M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: C3m](%?   
>9?BJv2  
for_each(v.begin(), v.end(), y[L7=Td  
( *qh$,mp>  
do_ [1Os.G2  
[ ^;KL`  
  cout << _1 <<   " , "  (C1@f!Z  
] >pS @;t'  
.while_( -- _1),  vbol 70  
cout << var( " \n " ) T[$! ^WT  
) CO+[iJ,4C+  
);  P5&mpl1  
ss8de9T"'  
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: /CXrxeo  
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 PA=.)8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9lT6fW`v1Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R78=im7  
\&|zD"*  
k{{iF  
template < typename Cond, typename Actor > $ N7J:Q  
class do_while rSGt`#E-s.  
  { GQU9UXe  
Cond cd; /.?m9O^ F  
Actor act; k@,&'imx  
public : Y~R['u,  
template < typename T > Jl,mYFEZ  
  struct result_1 vZ<@m2  
  { |l*#pN&L  
  typedef int result_type; i/Nd  
} ; W ix/Az  
&n|S:"B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h`1{tu  
j|WuOZm\0  
template < typename T > ISp'4H7R+N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G:n,u$2a<  
  { /^BaQeH?R  
  do 9PpPAF  
    { LTSoo.dE  
  act(t); !W^b:qjJ  
  } !!WSGZUR  
  while (cd(t)); ^p'iX4M  
  return   0 ; <Z8I#IPl  
} ;OE=;\  
} ; Q%x |  
3A~53W$M  
n'dxa<F2|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Pk9 4O  
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。 3IrmDT  
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。 ^t|CD|,K_O  
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。 *2$I, ~(P  
下面就是产生这个functor的类: <($'jlZ  
Pf?*bI  
,gvv297  
template < typename Actor > C2 ~t  
class do_while_actor 6NvdFss'A{  
  { p4ML } q8  
Actor act; hx'p0HDta  
public : @M:Uf7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} uk8vecj  
hQm"K~SW=  
template < typename Cond > d[b(+sHp a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]yTMWIx#  
} ; ql|ksios  
GsYi/Z   
7y4!K$c$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m{U+aqAQK  
最后,是那个do_ JWu^7}@~=  
^>g7Kg"0  
B/*`u  
class do_while_invoker r%*UU4xvB  
  { z}Qt6na]-  
public : i[gq8%  
template < typename Actor > sj)$o94=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gtcU'4~  
  { `%8byy@$  
  return do_while_actor < Actor > (act); M]S&vE{D  
} }RGp)OFY&  
} do_; &&N]u e@>  
2>E.Q@c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? i.0}d5Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yJt0KUw@!  
最后来说说怎么处理break和continue a<Ru)Q?=  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 LX4*3c|i,  
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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