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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U7?ez  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 eRbO Hj1  
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, ~G:7*:[b  
l[k$O$jo  
:B~c>:  
'"^JNb^I  
  class filler \f#ao<vQm  
  { !f 6  
public : YvX I  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [*t E HW  
} ; v(~m!8!TI  
*E'K{?-K  
-^DB?j+  
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: UtN>6$u  
Y[4B{  
ow "Xv  
;0'v`ob'.?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FO$Tn+\6  
UepBXt3)  
+_Z/VQv  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 566Qik w2  
lfP|+=^B  
^cm^JyS)  
ri ~2t3gg  
二. 战前分析 z^.0eP8\j  
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。 y rk#)@/m  
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 flqTx)xE  
5@ug1F&   
Q #gHD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X$f%Ss  
  /* --------------------------------------------- */  %3j5Q   
vector < int *> vp( 10 ); )VC) }  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); PQ>JoRs  
/* --------------------------------------------- */ $'q(Z@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nCU4a1rZ  
/* --------------------------------------------- */ cx}-tj"m-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k9n93I|Cm  
  /* --------------------------------------------- */ hLRQ)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pyKag;ZtP  
/* --------------------------------------------- */ ,e2va7}3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,H*3_c&Q  
t=AR>M!w~  
M %~kh"  
^>fs  
看了之后,我们可以思考一些问题: "L]_NS T  
1._1, _2是什么? `Z-`-IL  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 c+=&5=i[3  
2._1 = 1是在做什么? 2B7&Ll\>  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5oS\uX|  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 o6 /?WR9  
Cmj)CJ-  
q@:&^CS  
三. 动工 jPfoI-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /7^~*  
H;2pk  
(&(f`c@I  
PW}.`  
template < typename T > Cp%|Q.?  
class assignment PBmt.yF  
  { 0*)79Sz  
T value; U{EW +>  
public : q<VhP2R  
assignment( const T & v) : value(v) {} (P?9Jct  
template < typename T2 > T (qu~}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } cO:x{~  
} ; i(WWF#N 5  
2xX7dl(cC  
J5k%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f@0`,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c,@6MeKHq  
v,;?+Ck  
=R05H2hs  
\cG'3\GI  
  class holder \1Zf Sc  
  { qb Q> z+c  
public : x+pFu5,  
template < typename T > Ero3A'f  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o#i {/# oF  
  { (rJvE*  
  return assignment < T > (t); Gkl#s7'  
} Ot?rsr  
} ; 7u zN/LAF  
xk/(| f{L  
>qE$:V "_5  
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`  Sh!e  
U&6f}=v C  
  static holder _1; :|a[6Uwl\V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F<$&G'% H  
y{&,YV&_h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nMhc3t  
而不用手动写一个函数对象。 .NKN2  
4:.M*Dz  
/SiQw7yp%  
L|<Mtw  
四. 问题分析 {'1,JwSmb  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 <6@Db$-  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 >9 iv>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KvQ9R!V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 du !.j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "jSn`  
FB@G.f  
五. 问题1:一致性 yZ`\.GgC^&  
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?| (~jOtUyT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 WI%,m~  
`)'YU^s  
struct holder L,i-T:Z~=  
  { }sFHb[I &  
  // IoC,\$s,  
  template < typename T > [K5afnq`  
T &   operator ()( const T & r) const B-RaAiE@  
  { >(3 y(1;  
  return (T & )r; ;/v^@  
} u>BR WN  
} ; %vW@_A~  
{0?76|  
这样的话assignment也必须相应改动: % :NI@59  
V{][{5SR  
template < typename Left, typename Right > 1peN@Yk2W  
class assignment '>Z Ou3>  
  { /#tOi[0[  
Left l; U-@\V1;C  
Right r; t4h* re+  
public : uB\A8zC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o\N),;LM  
template < typename T2 > k20tn ew  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |K]tJi4fz  
} ; dQ<EDtap  
l{<@[foc  
同时,holder的operator=也需要改动: 139_\=5|U/  
Y9ru~&/o$  
template < typename T > hGsY u)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ujaaO6oZ7  
  { o!Y7y1$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MD+Q_  
} V[~/sc )  
Lr`yl$6  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 w0pH|$"/P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B{44|aq1|  
3oh(d. Z  
return l(rhs) = r; N)QW$iw9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 >6c{CYuT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #<{sP 0v*  
=7a9~&|  
template < typename Tp > sPut@4[S  
class constant_t Lx.X#n.]T  
  { ~MOIrF  
  const Tp t; 9BP-Iet  
public : oYW:p tJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4g|}]K1s  
template < typename T > FbF P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (f7R~le  
  { |1#*`2j\=9  
  return t; s q_ f[!  
} .RdnJ&K*  
} ; Au9Rr3n  
)<%GHDWL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d+8Sypv^4*  
下面就可以修改holder的operator=了 zhS\|tI  
n;[d{bU  
template < typename T > LqNsQu";  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _k&vW(O=:  
  { :AL nm0d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O9bIo]B  
} Pwf":U)  
" 5=Gu1  
同时也要修改assignment的operator() ^]K_k7`I  
,#nyEE  
template < typename T2 > 5-*/wKjLz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (<|,LagTuc  
现在代码看起来就很一致了。 3:s!0ty"  
G22u+ua  
六. 问题2:链式操作 'vBuQinn  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !Eu}ro.}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 i!(u4wTFF  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Tv!zqx#E  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 29:] cL(5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct o!:   
u{J$]%C   
template < typename T > F8nR.|  
struct result_1 *y0TtEd;  
  { `ml  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L\a G.\  
} ; }get e'I  
5 y0 N }}  
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: wZ0RI{)s'  
X3@Uih}|  
template < typename T > ;O+= 6>W  
struct   ref ]@0C1 r  
  { )1N~-VuT  
typedef T & reference; Dr)B0]KG  
} ; ',P$m&z  
template < typename T > h:xvnyaI  
struct   ref < T &> <v%Q|r  
  { 0-6rIdDTM  
typedef T & reference; :pq+SifP  
} ; Fsz;T;  
6o6I]QL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n86LU Sj5  
~7ZWtg;B  
template < typename T > *lc|iq\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u^, eHO  
  { DZ"'GQSg  
  return l(t) = r(t); W^k95%zBM  
} fS?}(7  
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。 \,D>zF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 a]]eQ(xQ  
sFt"2TVr3  
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 l|v`B6(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S"H djEF7\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I'}&s|6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lha)4d  
最后的布局是: #x*\dL  
                Add ~bf4_5  
              /   \ H%pD9'q~  
            Divide   5 e>0gE`8A  
            /   \ DaP,3>M  
          _1     3 AT%6K.  
似乎一切都解决了?不。 42M_  %l_  
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。 41g "7Mk  
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。 CVE(N/&b  
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: 5:|9pe)  
Np7+g`nG  
template < typename Right > tTOBKA89  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~[<C6{  
Right & rt) const 'h R0JXy  
  { GHY+q{'#V_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZmI0|r}QbY  
} f*}}Az.4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 DQ<4`wEM  
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。 nr&bpA/  
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。 ijP `fM8  
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。 Fs"i fn0  
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。 ?zex]!R  
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? >$,P )cB'  
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: .dI".L  
D%L^[|)c\s  
template < class Action > oz:"w nX  
class picker : public Action #/_{(P  
  { P?p]sLrP  
public : |M`'   
picker( const Action & act) : Action(act) {} gFqF&t  
  // all the operator overloaded )pSA|Qt N  
} ; x ]">  
p]0`rf!|  
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。 JkhWLQ>o  
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: ,p{naT%R  
Dj>eAO>  
template < typename Right > djH&)&q!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eR%\_;}7;  
  { Qk? WX (`B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4C/G &w&  
} d a<>a  
4sRM" w;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fV@ [S  
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。 ?VlGTMaS+  
~UJ.A<>Fh  
template < typename T >   struct picker_maker HjIIhl?UY  
  { fLnwA|n=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #9gx4U  
} ; D&i\dgbK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p[w! SR%=  
  { LN~mKoW  
typedef picker < T > result; ]DKRug5  
} ; .W^B(y(tA  
r4pX4 7H  
下面总的结构就有了: fcxg6W'  
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。 P0yDL:X[  
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。 6@TU9AZS `  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A|GtF3:G  
至此链式操作完美实现。 ]!ox2m_U  
VwpC UW  
n&Ckfo_D  
七. 问题3 f`:GjA,J$  
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。 -w*fS,O  
PChew3  
template < typename T1, typename T2 > C7ug\_,s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $2\ 8Rn6'  
  { ~5'7u-;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s3eS` rK-  
} UAPd["`)y  
Lo3N)~5  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: / cb`%"Z  
JcUU#>  
template < typename T1, typename T2 > }/dk2!?ig  
struct result_2 9 wZ?")2  
  { @4hzNi+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g'KxjjYT,  
} ; ffG<hclk  
PJiU2Y33  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? yAfwQ$Ll7  
这个差事就留给了holder自己。  q[ _qZ  
    yfK}1mx)j  
kN.;;HFq#  
template < int Order > g:z<CSIq/  
class holder; D#UuIZ  
template <> ''YqxJ fb  
class holder < 1 > GQ;0KIN  
  { n1J u =C  
public : xRe`Duy:  
template < typename T > #m,H1YH M  
  struct result_1 `0\Z*^>  
  { y QClq{A  
  typedef T & result; x>}ml\R  
} ; "aOs#4N  
template < typename T1, typename T2 > RqgN<&g?  
  struct result_2 U xBd14-R_  
  { b%0p<*:a/  
  typedef T1 & result; 2uOYuM[7gH  
} ; (oi:lC@h*  
template < typename T > h{gFqkDoTI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \rF S^#  
  { ]:OrGD"  
  return (T & )r; B~w$j/sWU  
} ,U3  
template < typename T1, typename T2 > is4}s,]$6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I )rO|  
  { ;.V/ngaj  
  return (T1 & )r1; .JPN';  
} IplOXD  
} ; *Jgi=,!m  
8 MQq3  
template <> 0n{.96r0R  
class holder < 2 > j:h}ka/!p  
  { sq!$+=1-X  
public : HohCb4do  
template < typename T > rS{}[$Zpl  
  struct result_1 |tGUx*NN  
  {  !BsQJ_H  
  typedef T & result; ~Jk& !IE2  
} ; -g@!\{  
template < typename T1, typename T2 > m<h%BDSzr{  
  struct result_2 /?eVWCR  
  { iM@$uD$_Q2  
  typedef T2 & result; q#tUDxf(|  
} ; 5p (zhfuG  
template < typename T > _K o#36.S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V4+ |D2   
  { #RBrii-,  
  return (T & )r; v>_@D@pr  
} ;=y"Z^  
template < typename T1, typename T2 > :j]1wp+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _#u\ar)  
  { f' ?/P~[  
  return (T2 & )r2; Q#\Nhc  
} d5$D[,`1  
} ; 'OsZD?W{  
p?i.<Z  
fOV_ >]u  
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> >。 lI<jYd 0fZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: eX+36VG\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fzIs^(:fl  
W:_-I4 q~  
return l(i, j) = r(i, j); ISGw}#}]?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L[x`i'0B  
9MMCWMV  
  return ( int & )i; Y;/@[AwF  
  return ( int & )j; aUaeK(x:H  
最后执行i = j; 6kYluV+j  
可见,参数被正确的选择了。 vqSpF6F q  
Cz0FA]-g  
Ix-Mp   
J8 qFdNK  
XwY,xg&o  
八. 中期总结 jr=9.=jI8k  
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: &DLWlMGq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8K,X3a9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 h p]J> i.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >Zb!?ntN`t  
aV\i3\da  
KqK]R6>  
Ymz/:  
gJQ#j~'  
:W.H#@'(  
九. 简化 rYb5#aT[  
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。 |J-X3`^\H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  [E1qv;   
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: #L*\^ c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Lc{AB!Br  
  +-*/&|^等 A NhqS  
2. 返回引用。 iXDG-_K  
  =,各种复合赋值等 9{u=  
3. 返回固定类型。 F7DA~G!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) DpRMXo[  
4. 原样返回。 o701RG ~)  
  operator, Tqt-zX|>  
5. 返回解引用的类型。 ("8Hku?  
  operator*(单目) D0Dz@25-  
6. 返回地址。 @ap!3o8,9  
  operator&(单目) dKzG,/1W[m  
7. 下表访问返回类型。 M~A# _%2U  
  operator[] S%iK);  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 M+ +Dk7B  
  operator<<和operator>> EtcT:k?y  
cibl j?"Wi  
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。 |p:4s"NT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bf_ > ?F^  
t%:7W[_s  
template < typename Left > U#z"t&o=L  
struct value_return 0t7N yKU  
  { p*Z<DEh#  
template < typename T > ,X|Oe@/  
  struct result_1 0Y8gUpe3P6  
  { $gl|^c\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zG9FO/@av  
} ; cXq9k!I%  
L^JU{\C  
template < typename T1, typename T2 > Ok!P~2J  
  struct result_2 L]=]/>jQ6  
  { YK/? mj1x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?w:\0j5 ~  
} ; |/Vq{gxp+  
} ; eKiDc=@  
3~`P8 9  
Y/sav;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'gY?=,dF>  
B ~v6_x  
下面我们来剥离functor中的operator() nt2b}u>*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I): c#  
?/.])'&b  
return l(t) op r(t) 2+&;jgBP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x{pj`'J)  
return op l(t) TAYh#T=S  
return op l(t1, t2) [j6]!p]S$  
return l(t) op V D#q\  
return l(t1, t2) op sl$6Zv-l%0  
return l(t)[r(t)] ^(q .f=I!a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] QD-\'Bp/X  
/nO_ e  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: e|tx`yA  
单目: return f(l(t), r(t)); 7m#EqF$P  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); E-WpsNJ)X  
双目: return f(l(t)); OC&BJNOi  
return f(l(t1, t2)); x// uF  
下面就是f的实现,以operator/为例 W> TG?hH  
e)}E&D;${  
struct meta_divide [A~?V.G  
  { #._JB-,'  
template < typename T1, typename T2 > n/v.U,f&l@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cxR.:LD}  
  { fM.#FT??  
  return t1 / t2; XpANaqH\  
} hJSvx  
} ; .i;.5)shsu  
LH54J;7 Y  
这个工作可以让宏来做: `oMZ9Gq2E  
a j4ZS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "}X+vd``  
template < typename T1, typename T2 > \ /4+L2O[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .s\lfBo9  
以后可以直接用 2*sTU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &<><4MQ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 M[qhy.  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ?b7ttlX{  
{J"]tx9 ]  
2D:/.9= 8v  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _OGv2r  
p-j6H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,=e.Q AF!"  
class unary_op : public Rettype -3ePCAtXbe  
  { S:z|"u:+  
    Left l; yV`Tw"p  
public : GJdL1ptc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} u.A}&'H  
6?x F!VIL  
template < typename T >  L]l/w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |dxWO  
      { k9eyl)  
      return FuncType::execute(l(t)); ?$`kT..j,u  
    } \dQc!)&C9  
Yz;7g8HI  
    template < typename T1, typename T2 > @:im/SE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 53hX%{3  
      { &B5&:ib1D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `a52{Wa  
    } R?1Z[N  
} ; o~'p&f  
^Zvb3RJg  
a=W%x{  
同样还可以申明一个binary_op '`;=d<'  
Z'A 3\f   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qMEd R;o  
class binary_op : public Rettype dA~_[x:Z  
  { u"zR_CzYc  
    Left l; %KVmpWku  
Right r; ]-t>F  
public : b~UWFX#U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kB?/_a`]  
Z;N3mD+\ye  
template < typename T > .RmFYV0,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }J?,?>Z  
      { P84YriLo  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u3 Z]!l  
    } [f:&aS+  
~rb]u Ny-  
    template < typename T1, typename T2 > Qq6'[Od  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n;Mk\*Cg  
      { 4"|3pMr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T}{zh  
    } y_>DszRN`u  
} ; $hc=H  
Jqzw94  
2ih}?%H8  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Syseiw  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _8r'R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q{V e%8$"  
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。 '+Jy//5?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! v5@4 |u3ds  
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。。。 0Sk~m4fj(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w;Azxcw  
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) %AJ9fs4/  
下面是修改过的unary_op V5-!w0{  
i`52tH y_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ie[X7$@  
class unary_op dLGHbeZ[(  
  { WL(Y1>|j  
Left l; <o9i;[+H-  
  3~R,)fO;  
public : f?ycZ  
@H$8;CRM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y=pW+$k  
MB:[: nX  
template < typename T > \^0>h`[  
  struct result_1 (xvg.Nby  
  { Q_p&~PNy5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; iz;5:  
} ; /JRZ?/<1  
E,\)tZ;,  
template < typename T1, typename T2 > ysi=}+F.  
  struct result_2 x0)=jp '  
  { OYxYlUq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gFuK/]gzI  
} ; QxPPgn7'  
)?OdD7gd  
template < typename T1, typename T2 > >`3F`@1L0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PSv 5tQhm  
  { (;=|2N>7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "*/IP9?]  
} Z,AY<[/C  
lO|LvJyx  
template < typename T > y+Nw>\|S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q }^Ip7T  
  { 1p5'.~J+Q  
  return OpClass::execute(lt(t)); _t"[p_llo  
} g||EjCsp  
!"<rlB,J  
} ; \:@7)(p\;  
i `f!)1  
sqpo5~  
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 ";`jS&"=  
好啦,现在才真正完美了。 \IC^z  
现在在picker里面就可以这么添加了: &Jb$YKt  
'/XP4B\(E  
template < typename Right > q2F `q. j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Lp"OXJ*es  
  { IO&U=-pn&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $?!]?{K  
} ?7)v:$(G}  
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。 4~A$u^scn  
"oiN8#Hf  
_vb'3~'S  
?fP3R':s  
Y|b,pC|,  
十. bind yogL8V-^4  
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。 *w. ":\P]  
先来分析一下一段例子 ,]yS BAO  
\"RCJadK  
XXX y*/P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ld#x'/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {[:C_Up)f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r aOuD3  
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。 N LQ".mM+  
我们来写个简单的。 |*w)]2B l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :zo5`[P  
对于函数对象类的版本: 1yz%ud-l  
V:j^!*  
template < typename Func > Z~h6^h   
struct functor_trait k7@QFw4 j  
  { ]=ApYg7!  
typedef typename Func::result_type result_type; P5B,= K>r  
} ; Vb#a ,t  
对于无参数函数的版本: At<MY`ka  
'OTZ&;7{  
template < typename Ret > ^Os }sJ*5S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Qp[ Jw?a  
  { p),* 4@2<  
typedef Ret result_type; E0VAhN3G\  
} ; u59l)8=  
对于单参数函数的版本: A{-S )Z3}  
<]%6x[  
template < typename Ret, typename V1 > T#!% Uzz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U5-8It2OR  
  { .]KC*2  
typedef Ret result_type; f^hJAZ  
} ; XP!m]\E&I  
对于双参数函数的版本: {E(2.'d  
#r"|%nOfY  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h4K Mhr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2DsP "q79k  
  { ?5ZvvAi  
typedef Ret result_type; &0[ L2x}7  
} ; Opf)TAl{  
等等。。。 ~a3u['B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w(`g)`  
/d6Rd l`w  
template < typename Func > *XWu)>*o  
struct func_return <X{w^ cT_Q  
  { >Q(\vl@N=  
template < typename T > 5Hj/7~ =  
  struct result_1 @+zWLq!1pB  
  { W //+[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hTO 2+F*  
} ; ]D5Maid+  
A)!W VT&2A  
template < typename T1, typename T2 > >Ho=L)u  
  struct result_2 RuVk>(?WK%  
  { "8ZV%%elp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [~|k;\2 +  
} ; 6J JA"] `  
} ; [S]q'c)  
44~ReN}`  
EI?8/c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vv Y?8/  
5CcX'*P  
template < typename Func, typename aPicker > _hl| 3 eW5  
class binder_1 9&zR i  
  { HH6H4K3Zj  
Func fn; ^|vk^`S  
aPicker pk; u=s,bt,"5  
public : a""9%./B  
t1 9f%d  
template < typename T > e~)4v  
  struct result_1 >{~xO 6H  
  { WdS1v%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wTR?8$  
} ; I*o6Bn |D  
H'k~;  
template < typename T1, typename T2 > Jpp-3i.F#  
  struct result_2 '>1M~B  
  { Z)~?foe'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OOIp)=4  
} ; ,Js_d  
:O@n6%pSL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (JdheCq!x  
y_W?7 S  
template < typename T > @VOegf+N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $4ZV(j]  
  { By!u*vSev  
  return fn(pk(t)); FVP,$  
} +&f_k@+  
template < typename T1, typename T2 > ,Iz9!i J"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tGl|/  
  { v_%6Ly  
  return fn(pk(t1, t2)); ("}Hs[  
} 8'3&z-  
} ; u&o4? ]6  
G.XxlI}  
a(O@E%|u  
一目了然不是么? <bCB-lG*Kb  
最后实现bind 6K8v:yYPa  
6?US<<MQ  
_'Vo3b  
template < typename Func, typename aPicker > D1>*ml  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yRyRH%p)  
  { 7u^wO<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); bL0]Yuh  
} ~MB)}!S:  
/#: *hn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]x8Y]wAU&{  
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。 +U,t*U4,  
] X]!xvN@  
十一. phoenix B&59c*K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Z \ @9*  
zSsBbu:  
for_each(v.begin(), v.end(), LR#.xFQ+  
( =M@)q y  
do_ im:[ViR {  
[ 9%ct   
  cout << _1 <<   " , " m^ar:mK@  
] Xu_1r8-|=b  
.while_( -- _1), r:0RvWif  
cout << var( " \n " ) tZ@&di:-F  
) hTby:$aCg  
); J'=s25OWU  
c; .y  
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: ]moBVRd  
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\'X%R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 RmKbnS $*q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~PF,[$?4n  
dE[X6$H[  
&l{ctP%q  
template < typename Cond, typename Actor > leizjL\P  
class do_while d1^5r 31  
  { MGw XZ7?E  
Cond cd; |yOIC,5[JW  
Actor act; :|I"Em3R  
public : y}U'8*,  
template < typename T > Gk58VODo  
  struct result_1 VOATza`  
  { 4TU\SP8sM  
  typedef int result_type; ?_S);  
} ; Q(1R=4?.Z  
[!KsAsmk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *}(B"FSO  
9 s2z=^  
template < typename T > FRPdfo37  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BUh(pS:  
  { 1,Pg^Xu  
  do "GqasbX  
    { *E|3Vy{4  
  act(t); oM#+Z qP  
  } u,YmCEd_V  
  while (cd(t)); 8h}1t4k  
  return   0 ; `N}'5{I  
} 9*n?V;E  
} ; j9Z1=z  
~ U8#yo  
9K&YHg:1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )r*F.m{&:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 |N^8zo :  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ;uZq_^?:9&  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 4 l+z  
下面就是产生这个functor的类: V%M@zd?u.  
Iz#jR2:yn  
JGzEm>_ m  
template < typename Actor > T`I4_x  
class do_while_actor brCL"g|}  
  { nM8'="$  
Actor act; %3HF_DNOY=  
public : $Zrc-tkV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} YO@~y *,  
K"Irg.  
template < typename Cond > G-o6~"J\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G&6`?1k  
} ; [*ug:PG  
$9Xn.,W  
h2+"e# _  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H}usL)0&&  
最后,是那个do_ KAr5>^<zw  
4>HQ2S{t  
!Xq5r8]  
class do_while_invoker AQ"rk9Z  
  { gd]k3XN$f  
public : -gb@BIV#  
template < typename Actor > ^v3J ld  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;t.)A3 PL  
  { XzBl }4s  
  return do_while_actor < Actor > (act); 56Lt "Z F  
} a63Ud<_a7  
} do_; 01%0u8U  
j3 @Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3?&P^{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %~Wr/TOt+  
最后来说说怎么处理break和continue !i{5mc \  
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。 @GQtyl;q  
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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