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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =VkbymIZ4y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h@$M.h@mcG  
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, D6!`p6r+  
HpI[Af}l  
mq@2zE`.(  
@D%H-X  
  class filler < \]o#w*:  
  { xcO Si>  
public : m_~!Lj[u.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E )D*~2o/  
} ; l ,0]iVJ  
pv%UsbY  
FVkb9(WW  
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: IDbqhZp(  
Y*iYr2?;  
\gferWm  
TqK`X#Zq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w|?<;+  
1MI/:vy-  
R.Xh&@f`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X 10(oT  
dwOB)B@{H  
A=q)kcuy5  
[@MV[$W5  
二. 战前分析 yLFc?{~7  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ,.Ac= "f  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 [pf78  
HJT}v/FZ  
7r#U^d(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -AcLh0pc  
  /* --------------------------------------------- */ ^`NU:"  
vector < int *> vp( 10 ); } =Yvs)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E/@w6uIK[  
/* --------------------------------------------- */ C5;=!B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \O 9j+L"  
/* --------------------------------------------- */ 7a.$tT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >h>X/a(=~  
  /* --------------------------------------------- */ !kZ9Ox9^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3# G;uWN-  
/* --------------------------------------------- */ 4R-Y9:^t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]Ga}+^  
SBo>\<@  
-d? 9Acd  
3uO#/EbS  
看了之后,我们可以思考一些问题: v5U\E`)s  
1._1, _2是什么? 5tI4m#y2  
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。 B:dk>$>uQ  
2._1 = 1是在做什么? ! 9B| `  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 D. !m*oq  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 4;@|tC|u  
i_?";5B"  
y\&GPr  
三. 动工 fNOsB^Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t b5k|  
kW>Q9Nc=V  
](yw2c;m e  
T-x1jC!B'  
template < typename T > i{zg{$U  
class assignment BG!;9Z{u  
  { 7r,'a{Rcn  
T value; vKYdYa\  
public : z6e)|*cA$  
assignment( const T & v) : value(v) {} "X~ayn'@w,  
template < typename T2 > D@"g0SW4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pfS?:f<+6"  
} ; )2T1g~8  
Eyu]0+  
"TB4w2?=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +-~hl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ],vUW#6$N  
pE(\q+1<  
^b=]=w  
9B &QY 2v  
  class holder `C 'WSr  
  { 2*:lFv wP  
public : 1jU<]09.  
template < typename T > $!P(Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +!9&E{pmo  
  { ^zn j J\  
  return assignment < T > (t); cn1CM'Ru  
} _[}r2,e  
} ; ~#3h-|]*  
UO(B>Abp  
.U|e#t  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: V {R<R2h1  
g _fvbVX  
  static holder _1; Bs2.$~   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oK1"8k|Z  
yGl (QLk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v#u]cmI  
而不用手动写一个函数对象。 vaQZ1a,  
H'68K8i0  
p] kpDx[9  
?d`?Ss;v  
四. 问题分析 ZzfGs  
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。 |0nbO2}  
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。 -N`j` zb|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f&=y\uP]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 OMG.64DX .  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 NQS@i'W=g  
Pk444_"=  
五. 问题1:一致性 D )z'FOaI  
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?| Yjxa=CD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  R~u0!  
m[&]#K6  
struct holder G4g <PFx  
  { K%9PIqK?4  
  // Ep-{Ew{T_=  
  template < typename T > v w$VR PW  
T &   operator ()( const T & r) const I,dH\]^h=  
  { @=ABO"CQ  
  return (T & )r; o_   
} Rfh#JO@%[  
} ; (pXZ$R:  
 Isv@V.  
这样的话assignment也必须相应改动: cQDn_Sjhi  
rq'Cj<=Zj  
template < typename Left, typename Right > fhqc[@Y[  
class assignment F*QZVg+<*X  
  { 5^'PjtW6  
Left l; I=)Hb?q T~  
Right r; F[/Bp>P7  
public : 4~-"k{Xt  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b}'XDw   
template < typename T2 >  Qj(q)!Ku  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .um]1_= \  
} ; oj*5m+:>a  
t{?UNW  
同时,holder的operator=也需要改动: <%klrQya  
vU Bk oC2Q  
template < typename T > ^S!^$d*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const sl^i%xJ|l'  
  { ~5$V8yfx h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )qs>Z?7  
} X~XpX7d!  
Wj2]1A  
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。 Z\8TpwD2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qH'T~# S  
a>A29*q  
return l(rhs) = r; F-Mf~+=Dn  
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。 B:qH7`s  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HrQBzS  
s hjb b  
template < typename Tp > c/.U<  
class constant_t N}x \Ll  
  { }8cL+JJU  
  const Tp t; :3F&NsgHH  
public : <;\T e4g[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xvP<~N-  
template < typename T > K FV&Dt}<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [ 9)9>-  
  { INrl^P*  
  return t; E>~DlL%  
} [FLRrTcE  
} ; cy|]}n85  
l1}=>V1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i6wLM-.)  
下面就可以修改holder的operator=了 68 d\s 4  
HHu|X`tc  
template < typename T > "R@N}q<*v2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #W[/N|~wx  
  { aRg/oA4}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); f?: o  
} kzPHPERA]  
6wH]W+A  
同时也要修改assignment的operator() O o9 ePw7  
/CX_@%m}e=  
template < typename T2 > mKY}+21!Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vfAR^*7e  
现在代码看起来就很一致了。 Arh0m. w  
y7aBF13Kl  
六. 问题2:链式操作 HHa XK  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1(0LX^%  
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。 2Jo'!|]  
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。 M@@l>"g@  
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。 X%Jq9_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tqyR~  
Zh.5\&bm  
template < typename T > '5zolp%St  
struct result_1 IB#L5yN r  
  { fR<_4L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >?K@zsv}  
} ; F VBuCi?W  
("UcjB^62  
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: "w ] Bq0  
R,[ dEP  
template < typename T > $%!'c# F  
struct   ref -'btKz*9  
  { In)8AK(Hw  
typedef T & reference; } MBxfZ4I  
} ; dc UaZfON  
template < typename T > h-u63b1"?  
struct   ref < T &> Yt79W  
  { F9(*MP|  
typedef T & reference; /bm$G"%d  
} ; !4zSE,1  
Dz$GPA   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V+My]9ki  
urmx})=  
template < typename T > M.|O+K z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 71`)@y,Z,  
  { L+y}hb r  
  return l(t) = r(t); &P 'cf|KI  
} (VeX[*}I  
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。 b4%sOn,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u*:B 9E  
xgV. <^  
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 2(V;OWY(@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e1a8>>bcI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kGm-jh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v|Y:'5`V  
最后的布局是: guJS;VC6U  
                Add "w}}q>P+sA  
              /   \ Y?Ph%i2E  
            Divide   5 ?HT+| !4p  
            /   \ ';"W0  
          _1     3 %D|p7&  
似乎一切都解决了?不。  ,r\  
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。 O ;,BzA-n  
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。 :%ms6j/B&V  
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: * S4IMfp  
1fwjW0t  
template < typename Right > ]6)^+(zU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "w3#2q&  
Right & rt) const pC<~\RR  
  { 1FC'DH!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A/eZnsk  
} eZpyDw C{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 OxGKtnAjf  
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。 F)dJws7-  
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。 1#LXy%^tO  
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。 ._2#89V  
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。 1&%6sZN  
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)Y5[nW  
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: G&qO{" Js  
.f)&;Af^  
template < class Action > [JI>e;l C:  
class picker : public Action wyF' B  
  { +u+|9@  
public : nT.i|(xd.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i\E}!Rwl+  
  // all the operator overloaded z7B>7}i-  
} ; g \]2?vY.  
;MH((M/AN  
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。 5[<" _  
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: #O3Y#2lI  
{')L*  
template < typename Right > 6lW\-h`N G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const tf?syk+jB7  
  { PvW {g5)S  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \*] l'>x1  
} kpT>xS^6<  
9i+OYWUO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'T G43^  
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。 6&jW.G8/  
y.h2hv]Bc  
template < typename T >   struct picker_maker }4'5R  
  { 8%C7!l q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S#km`N`  
} ; @ \{L%y%a0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ybsQ[9_36  
  { C(N' +VV_  
typedef picker < T > result; aU&p7y4C@  
} ; 3$<u3Zi6  
 AT@m_d  
下面总的结构就有了: 7X+SK&PX  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Tp vq5Cz  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 K&T[F!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wm1`<r^M.  
至此链式操作完美实现。 b)+nNqY|  
pxf(C<y6_  
Bi}uL)~rD  
七. 问题3 "cJ))v-'  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ;U+4!N  
\gz(C`4{j  
template < typename T1, typename T2 > ..FEyf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9i9'Rd`g  
  { S*"uXTS  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); uJxT)m!/  
} ].AAHu5  
c? Z M<Y"  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: A kMP)\Q  
}57s  
template < typename T1, typename T2 > H?]%b!gQG  
struct result_2 c5 ^CWk K  
  { ,|5|aVfh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ez()W,6]g  
} ; *dmB Ji}  
m5c=h  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? OKW}8qM  
这个差事就留给了holder自己。 z@za9U`6i  
    n 0/<m.  
,\fp .K<  
template < int Order > zx #HyO[a  
class holder; G5MoIC  
template <> 6 &8uLM(z  
class holder < 1 > g&E3Wc  
  { CG[2  
public : {C>E*qp}f  
template < typename T > uU$YN-  
  struct result_1 #)3luf3G  
  { '{>R-}o[3  
  typedef T & result; sej$$m R  
} ; 7uUo DM  
template < typename T1, typename T2 > G4&vrM,f  
  struct result_2 e\8|6< o[  
  { \&!qw[;O  
  typedef T1 & result; k-V3l  
} ; Py@/\V  
template < typename T > .z+S @s[O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -eE r|Gs)  
  { 8]@$7hy8  
  return (T & )r; G'#f*) f  
} 7\0}te  
template < typename T1, typename T2 > )6!ji]c N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5%r:hO @S  
  { OrC}WMhd  
  return (T1 & )r1; *JD-|m K  
} If>bE!_BO  
} ; Mg"e$m  
,1K`w:uhS  
template <> _O,k0O   
class holder < 2 > Q[n*ce7L0  
  { gJ=y7yX  
public : W1;QPdz:  
template < typename T > Xp67l!{v  
  struct result_1 >TQNrS^$J  
  { \rpXG9  
  typedef T & result; ;2y4^  
} ; =&K8~   
template < typename T1, typename T2 > iNCT(N~.  
  struct result_2 f>CJ1 ;][{  
  { <q`'[1Y4  
  typedef T2 & result; 7Gwo:s L  
} ; oKMr Pr[`  
template < typename T > 7 /6 Zp?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zG* >g  
  { =w5]o@  
  return (T & )r; P Dgd'y  
} '.B5CQ  
template < typename T1, typename T2 > fxQ4kiI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xqQLri}  
  { H`bS::JI-  
  return (T2 & )r2; M!Ua/g=u  
} 14pyHMOR  
} ; vojXo|c  
e"(SlR  
c5em*qCw$  
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> >。 |Vo{ {)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 71+ bn  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |!q,J  
elGwS\sw  
return l(i, j) = r(i, j); -=W Qed}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s-801JpiJ  
LrH"d  
  return ( int & )i; L$z(&%Nx  
  return ( int & )j; A\w"!tNM|  
最后执行i = j; h!mx/Hx  
可见,参数被正确的选择了。 ucYweXsO3  
5 W!#,jz  
& [z<p  
WYN0,rv1:+  
>ZwDcuJ~Lz  
八. 中期总结 *djVOC  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: `iN H`:[w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  Al1}Ir   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tbXl5x0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2!_DkE  
8F K%7\V  
%M,^)lRP  
6z5wFzJv?q  
F};T<#  
az1#:Go  
九. 简化 K (,MtY*  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 _Ie?{5$ng`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qi*Dd[OG  
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: &n'@L9v81  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IhHKRb[  
  +-*/&|^等 wq7h8Z}l  
2. 返回引用。 V!Pe%.>  
  =,各种复合赋值等 @u @,Edh  
3. 返回固定类型。 ,4j^ lgJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E?0Vo%Vh  
4. 原样返回。 O2:1aG  
  operator, H+ 7HD|GE  
5. 返回解引用的类型。 tIT/HG_o  
  operator*(单目) d=0{vsrB  
6. 返回地址。 8'ut[  
  operator&(单目) N*f ]NCSi  
7. 下表访问返回类型。 w\RYxu?  
  operator[] P=aYwmC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 TbD $lx3>  
  operator<<和operator>> . {vMn0c  
VXnWY8\  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 !CdF,pd/)m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: NY6;\ 7!n  
TQtHU6  
template < typename Left > %O$=%"D6  
struct value_return t*J?#r  
  { ;$67GK  
template < typename T > AqAL)`#K  
  struct result_1 h0 Xc=nj  
  { ? q_%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A%cJ5dF8~  
} ; j 8)*'T  
,e^~(ITaq  
template < typename T1, typename T2 > Zu*7t<W  
  struct result_2 G{!(2D4!  
  { 8!{ }WLwb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u+O"c  
} ; KF6N P  
} ; ]9-iEQ  
PXG@]$~3  
bcUSjG>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait o:B?hr'\  
DX^8w?t  
下面我们来剥离functor中的operator() Xf[;^?]X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r PTfwhs  
$Xh5N3  
return l(t) op r(t) P]iJ"d]+X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !"ir}Y%  
return op l(t) H.;2o(vD  
return op l(t1, t2) 9^&B.6!6  
return l(t) op -Q/wW4dE=  
return l(t1, t2) op wRZFBf~ :  
return l(t)[r(t)] 3 Q~0b+k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W!"Oho'  
1gnLKfc  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }mo)OyIX  
单目: return f(l(t), r(t)); @ULd~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gC F9XKW  
双目: return f(l(t)); JAM]neKiX  
return f(l(t1, t2)); = c1>ja  
下面就是f的实现,以operator/为例 +,g!xv4Q  
o@hj.)u  
struct meta_divide l<qEX O  
  { 4:Oq(e_(  
template < typename T1, typename T2 > OrF.wcg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @} +k]c25  
  { ?,] eN&`  
  return t1 / t2; CED[\ n  
} wA"d?x  
} ; v$xurj:v#i  
=4sx(<  
这个工作可以让宏来做: /x)i}M)  
YhzDw8f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ iUFG!,+d  
template < typename T1, typename T2 > \ x:Q$1&3N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3ZbqZ"rE  
以后可以直接用 /6F\]JwU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7[mP@ {  
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 U%0|LQk5  
(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。。。) *8+HQ[[#  
"bB0$>0,  
RUq[HxF) 6  
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 K%_UNivN  
.2U3_1dX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =7#"}%4Q  
class unary_op : public Rettype '(SivD  
  { t%O)Ti  
    Left l; jo1z#!|Yw}  
public : UCup {pDp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \D};0#G0&  
ei>iXDt  
template < typename T > zC*dJXt@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tqCwbi  
      { cv1PiIl  
      return FuncType::execute(l(t)); ,)N/2M\B-  
    } itE/QB  
W]Nc6B*gI  
    template < typename T1, typename T2 > Z4:^#98c.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t3g+>U_m  
      { .beqfcj"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); TyA1Qk\  
    } ?bu=QV@  
} ; p5py3k  
)*R';/zaI  
M IyT9",Pl  
同样还可以申明一个binary_op cW_l|  
q!+:zZu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]NtBP  
class binary_op : public Rettype k7{|\w%  
  { c<lEFk!g  
    Left l; _mk@1ft  
Right r; vC^{,?@  
public : a\ ~118 !  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K<r5jb  
!Eb|AHa  
template < typename T > ? HNuffk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `>b,'u6F  
      { Qg]A^{.1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !G6h~`[  
    } l@1=./L?  
._t1eb`m{  
    template < typename T1, typename T2 > 4\nG Wi{2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `8tstWYa]Y  
      { y<wd~!>Ubu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *0?@/2&  
    } I-1NZgv  
} ; SjY|aW+wAL  
)m[<lJ bw  
ycwkF$7  
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 CW/<?X<!n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L Ee{fc?{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3TZ:  
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。 !! )W`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mhOgv\?  
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。。。 Ud2Tn*QmI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 : bi(mX7t  
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) WRA(k  
下面是修改过的unary_op ?=^\kXc[  
q9PjQ%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l!KPgRw  
class unary_op kj.9\  
  { NZ0?0*  
Left l; _<DOA:'v  
  6`G8UDK>F  
public : XN>bv|*q  
Wv9L }@J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ww\ WuaY  
`m8WLj  
template < typename T > Pa+_{9  
  struct result_1 `u R`O9)e  
  { 1c429&-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $uJc/  
} ; $duT'G, -  
.Pte}pM"v  
template < typename T1, typename T2 > 6w(r}yO]  
  struct result_2 S("dU`T?  
  { ~IWdFUKk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'ey62-^r6  
} ; #B6f{D[pI  
"wg$ H1K  
template < typename T1, typename T2 > A L^tUcl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W}2!~ep!  
  { 6O.kKhk  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (9TSH3f?  
} Z h9D^ I  
5~T+d1md  
template < typename T > >Yk|(!v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?Yf v^DQ5  
  { 1E'PSq  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,!GoFu  
} $$W2{vr7+  
r>i95u82'  
} ; 4zt:3bW U  
9Li&0E  
12hD*,A5j  
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 XGbpH<  
好啦,现在才真正完美了。 'Ha> >2M  
现在在picker里面就可以这么添加了: vdQ#C G$/  
INp:;  
template < typename Right > 7:Rt) EE2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U <q`f-  
  { &Td)2Wt  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c3ru4o*K  
} :g' 'GqGZ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 zxIP-QaA  
HwZl"!;Mry  
HC1<zW[  
nCp_RJu  
e57R6g)4  
十. bind b SgbvnJ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ~k?wnw  
先来分析一下一段例子 }{=}^c"t'  
/'E[03I~  
J~om e7L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {fHY[8su0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )bL(\~0g~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /{jt]8/;7  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 yzT1Zg_ER  
我们来写个简单的。 2kDv (".  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -K(d]-yv  
对于函数对象类的版本: Yb_HvP  
D)DD6  
template < typename Func >  ;Ss!OFK  
struct functor_trait /\uopa  
  { 'UxI-L t  
typedef typename Func::result_type result_type; /Z!$bD  
} ; 5/i/. 0?n  
对于无参数函数的版本: 0bc>yZ\R  
~Dz:n]Vk/  
template < typename Ret > }o7-3!{L!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O"EL3$9V  
  { #1\`!7TO3  
typedef Ret result_type; :4Nv6X61  
} ; L(u@%.S  
对于单参数函数的版本: IGVq`Mxj  
1cMLl6Bp>  
template < typename Ret, typename V1 > g-_=$#&{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > oYA"8ei=  
  { g\8B;  
typedef Ret result_type; 5}Ge  
} ; tc)Md]S  
对于双参数函数的版本: 8!3q:8y8  
OHj>ufwVq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ZI qXkD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +r//8&  
  { <Opw"yY&q]  
typedef Ret result_type; (|o @  
} ; \lQI;b;$  
等等。。。 do.>Y}d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y7CO%SA  
4F0w+w JD  
template < typename Func > 7UG c2J  
struct func_return 77sG;8HE  
  { +Yq?:uBV  
template < typename T > W94u7a  
  struct result_1 OPE+:TvW^  
  { bp}97ZQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rr\9HA  
} ; ]3,  
DO-M0L  
template < typename T1, typename T2 > hCF_pt+  
  struct result_2 x|Pz24yP9  
  { jPZ+~:m+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n7~4*B  
} ; B[EOz\?=m  
} ; ;r~1TUKb  
Rx"+i0  
$6J22m!S4n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z:>3AJuS_  
| Z2_W/  
template < typename Func, typename aPicker > `8O Bw  
class binder_1 [A {o"zY  
  { s5+;8u9K  
Func fn; oQV3  
aPicker pk; ,30lu a  
public : sb3z8:r  
`MCtm(<  
template < typename T > 3fpaTue|x  
  struct result_1 ]+a~/  
  { zA+0jhuG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; O;V^Fk(  
} ; ~xc/Dsb$  
&[j9Up'   
template < typename T1, typename T2 > C@t,oDU#  
  struct result_2 xr@;w8X`^  
  { V_m!<s r(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 60n P'xfR  
} ; cT@| $A  
>eo[)Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ||TZ[l  
dZf1iFCP  
template < typename T > j7a }<\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fK]%*i_"  
  { CMbID1M3  
  return fn(pk(t)); W.cc!8  
} : OjmaP  
template < typename T1, typename T2 > NvTK7? v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8rlf9m  
  { TB&IB:4)R  
  return fn(pk(t1, t2)); lDKyD`WKnZ  
} E $\nb]JQ  
} ; %O#zE-H"  
'q~<ZO  
40`Qsv0#  
一目了然不是么? aJjUy%  
最后实现bind /=AFle2(  
LH+Bu%s  
RyukQY~<W  
template < typename Func, typename aPicker > 3]lq#p:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) RdyKd_0`Q  
  { }|) N5bGQe  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4ME$Z>eN  
} fH_l2b[-3@  
kb"Fw:0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q27q/q8  
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。 `EvO^L   
LD NdHG6  
十一. phoenix FJ!`[.t1AU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M;3q.0MU  
pp1Kor  
for_each(v.begin(), v.end(), sUmpf4/  
( xhho{  
do_ 0[<' ygu  
[ cV@^<  
  cout << _1 <<   " , " rr(kFQ"  
] "+qZv(  
.while_( -- _1), >FHx],  
cout << var( " \n " ) ZlE=P4`X:  
) :8}Qt^p  
); E>*Wu<<  
1R*;U8?  
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: R=, pv'  
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 xW9R -J \W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +/[Rvh5WZ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5W|wDy  
FYE(lEjxi  
(6mw@gzr  
template < typename Cond, typename Actor > ThW9=kzQW  
class do_while mAW(j@5sp  
  { lf KV%  
Cond cd; _dAn/rj   
Actor act; L8'4d'N+ >  
public : "%dENK  
template < typename T > @gf <%>  
  struct result_1 l:u1P  
  { tBZ?UAe;  
  typedef int result_type; @cxM#N8e  
} ; O0BDUpH  
-Q Mwtr#q}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G)b:UJa"  
:2NV;7Wke6  
template < typename T > [)8O\/:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5?Q5cD2]\6  
  { UA6 C/  
  do 'x? |tKzd  
    { 8dt=@pwx&  
  act(t); mRyf+O[  
  } "d~<{(:N^  
  while (cd(t)); jVGAgR=[G  
  return   0 ; %yKcp5_  
} vmOye/?k  
} ; AA ~7"2e  
47*2QL^zj  
E#tfCM6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). vZS/? pU~~  
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。 ;"EDFH#W  
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。 Xm(#O1Vm(l  
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。 %t1Z!xv_  
下面就是产生这个functor的类: >,k2|m  
u6Ux nqNc  
2Q%M2Ua  
template < typename Actor > pBBKfv  
class do_while_actor ;Z"Iv  
  { iGj,B =35  
Actor act; =c#mR" 1  
public : |t3}>+"?z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g}hNsU=$5~  
+gBD E :  
template < typename Cond > qQo*:3/];  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; yU7XX+cB7  
} ; ND=JpVkvZ?  
`-b{|a J  
aYpc\jJ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C9k"QPE  
最后,是那个do_ \7xc*v [  
yEJ3O^(F  
NL-PQ%lUA  
class do_while_invoker "la0@/n  
  { :*|So5fs  
public : .Q@]+&`|}i  
template < typename Actor > F>[^m Xw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9aIv|cS?  
  { Q($@{[lT  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3]'h(C  
} )NZ&m$I|-  
} do_; :(3'"^_NA  
+ <w6sPm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Tb:'M:dM"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SnvT !ca  
最后来说说怎么处理break和continue )M[FPJP}  
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。 9T`YHA'g  
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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