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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _bz,G"w+:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q Y fS-  
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, Cw2+@7?|  
?^+|V,<  
Wl2>U(lj  
dCyQCA[  
  class filler 4'8.f5  
  { 6%xl}z]o  
public : 5astv:p,P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wIiT :o  
} ; y@z #Jw<  
+]_} \  
8UZE C-K  
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: p5'\< gQ  
87/{\h  
Mt:(w;Y  
`'QPe42  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t8[:}[Jx  
[6tQv<}^  
@'y"D  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $7*Ml)H!9  
vtT:c.~d  
& Gt9a-ne  
+Snjb0  
二. 战前分析 :4Vt  
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。 g<-cHF  
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 }A;Xd/,'r  
33 4*nQ  
wDG4rN9x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KKzvoc?Bt  
  /* --------------------------------------------- */ 'huLv(Uu  
vector < int *> vp( 10 ); RPWYm  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ro{MD s  
/* --------------------------------------------- */  x1et,&,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v]!7=>/2  
/* --------------------------------------------- */ J5"*OH:f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *$1)&2i  
  /* --------------------------------------------- */ EKf4f^<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k4P.}SJ?  
/* --------------------------------------------- */ V+q RDQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >4E,_`3N  
z,EOyi  
!]nCeo  
cG'Wh@  
看了之后,我们可以思考一些问题: Kna'5L5"  
1._1, _2是什么? `xr%LsNn  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +1%6-g4 "  
2._1 = 1是在做什么? 7$;$4.'  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 G!IQ<FuY  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 U8mu<)  
pf_ /jR  
8FITcK^  
三. 动工 A0ToX) |C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !ZZAI_N  
SOL=3hfb^  
~83P09\T%  
1DP)6{x  
template < typename T > yN.D(ZwF:  
class assignment G dU W$.  
  { ,L;vN6~  
T value; ;<A/e  
public : 5dk,!Cjg  
assignment( const T & v) : value(v) {} YovY0nO  
template < typename T2 > v=>Gvl3&U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } URgF8?n  
} ; v#FUD-Z  
C(t/:?(y  
#`$7$Y~]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Xn=fLb(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c"ztrKQQ  
'Ap 5Aq  
\YS?}! 0  
nz\fN?q  
  class holder rWXW}Yg  
  { |9I;`{@  
public : O)R0,OPb  
template < typename T > B .mV\W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M}Mzm2d#`  
  { 4;||g@f'[  
  return assignment < T > (t); cIp h$@  
} i`$rzXcS  
} ; 4/?Zp4g  
fna>>  
g OM`I+CwT  
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: pS;dvZ  
D.b<I79bX  
  static holder _1; 0 y%R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }[`?#`sW  
t,,^^ll  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v"+EBfx  
而不用手动写一个函数对象。 "_j7kYAl  
U^&Cvxc[[  
K7c8_g*>4=  
Uj)]nJX  
四. 问题分析 iurB8~Y  
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。 xF;v 6d  
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。 *lAdS]I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !%r`'|9y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3~ZVAg[c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lv*uXg.k^  
;G]'}$`/q  
五. 问题1:一致性 :\_MA^<  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| [@Y q^.6t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C6~dN& q  
/p0LtUMu  
struct holder us%RQ8=k  
  { zQ}N mlk  
  // CaBS0' n  
  template < typename T > 8zWPb  
T &   operator ()( const T & r) const [Gy'0P(EQ  
  { V?BVk8D};  
  return (T & )r; Pltju4.:C  
} K3DJ"NJ<Ji  
} ; &NeY Kh?  
0pa^O$?p  
这样的话assignment也必须相应改动: +=Wdn)T  
^ZUgDQduc  
template < typename Left, typename Right > ~+yo;[1Yc  
class assignment a HL '(<  
  { -<]_:Kf{;&  
Left l; Q0\5j<'e  
Right r; RJ4mlW  
public : /8\&f %E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z&,sm5Lb  
template < typename T2 > T l(uqY?9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |9]K:A  
} ; Tpx,41(k  
:0/o?'s  
同时,holder的operator=也需要改动: b] ?;R  
4CT9-2UC  
template < typename T > z,YUguc|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S=SncMO nE  
  { Cpv%s 1M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $4JX#lkt  
} }tO<_f))  
PM!t"[@&  
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。 $i~`vu*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y/hvH"f  
:~R Fy?xRa  
return l(rhs) = r; i!x5T%x_  
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。 @|%ICG c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: eh4"_t  
S@NhEc  
template < typename Tp > 3MJWCo-[  
class constant_t 9= $,]M  
  { =3dbw8I  
  const Tp t; <|Eby!KXR  
public : |S`yXsg  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9R"N#w.U]  
template < typename T > 14!a)Ijl  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I} fcFL8  
  { )wv[!cYyW  
  return t; oHd0 <TO  
} +gCy@_2;  
} ; P Xn>x8z  
1'm`SRX#e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )h_ 7 2  
下面就可以修改holder的operator=了 N%|Vzc  
xh^ZI6L<  
template < typename T > /M*\t.[ 46  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >@"3Q`  
  { hs_|nr0;[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5>[sCl-  
} ~V"cLTj"  
C| IQM4  
同时也要修改assignment的operator() 4$DliP  
=k<4mlok^  
template < typename T2 > #s R0*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A6y~_dt  
现在代码看起来就很一致了。 Hs -.83V  
_QUu'zJ  
六. 问题2:链式操作 \If!5N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u+'@>%7  
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。 -L3 |9k  
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。 hIo S#]  
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。 ~K$"PK s3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $0 S#d@v}  
4\SBf\ c  
template < typename T > ) wo2GF  
struct result_1  [Ro0eH  
  { f(s3TLM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K-k.=6mS  
} ; ],}afa!A  
wt=>{JM  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: E(3+o\w  
&G|jzXE  
template < typename T > YEPG[W<kg  
struct   ref 5OW8G][  
  { b|8>eY  
typedef T & reference; ,#jhKnk2e  
} ; y_4krY|Zx  
template < typename T > #JR,C -w  
struct   ref < T &> (6#yw`\  
  { H0b6ZA%n  
typedef T & reference; ivUsMhx>S,  
} ; !0csNg!  
R{xyme@"^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $aPHl  
[g h[F  
template < typename T > LXu"rfp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &G@-yQ  
  { KgTGxCH  
  return l(t) = r(t); kl3S~gE4@  
} )\D40,p  
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。 e]*=sp!T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _QMHPRELk  
_?]BVw  
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 fByh";<`P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l88a#zUQDN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &c<}++'h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zhX`~){N6  
最后的布局是: HMS9y%zl/  
                Add :OQ:@Yk  
              /   \ $,QpSK`9i  
            Divide   5 ci_v7Jnwo  
            /   \ Xlqz8cI  
          _1     3 HLoQ}oK|K  
似乎一切都解决了?不。 l@Eq|y,  
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&XMgY~  
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。 w^'?4M!  
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: .xLF}{u  
C=dx4U~   
template < typename Right > *n*N|6 +  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C/CfjRzd  
Right & rt) const d7_g u  
  { 0n<(*bfW  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); igj={==m  
} $uFh$f  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Q{l*62Bx  
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<7Gln  
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。 D _bkUR1  
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。 [*?_  
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。 }@:QYTBi }  
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? O{B e )E~  
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: csdOIF  
u $% D9Z^  
template < class Action > g",wkO|  
class picker : public Action d(DX(xg  
  { >: W-C{%  
public : 4QjWZ Wl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [C+Gmu  
  // all the operator overloaded HL(U~Q6JQ  
} ; NO+ 55n  
C'8!cPFVv  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 EOBs}M;  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: jI{~s]Q  
/[20e1 w!  
template < typename Right > &weY8\HD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ( *9Ip  
  { M)`HK .  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aucZJjH  
} S[L#M;n  
%CxEZPe$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ie$`pyj!x  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 (! 0j4'  
kh<pLI>$h  
template < typename T >   struct picker_maker yWv<A^C &  
  { +w k]iH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; h5&/hBN  
} ; %su}Ru  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L8bI0a]r"*  
  { OBI+<2`Oc  
typedef picker < T > result; 0~Iu7mPY  
} ; 9RCO|J  
%R.xS} Q  
下面总的结构就有了: @ kJ0K  
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。 w*<Y$hnBzF  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 [:nx);\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >k&8el6h  
至此链式操作完美实现。 Q$|^~  
R,x>$n  
GP[6nw_'^  
七. 问题3 <DeKs?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。 Ue{vg$5||  
2/yXY_L  
template < typename T1, typename T2 > 2/v35| ?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Iv(  
  { 2ec$xms  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t_I\P.aMA  
} KMK&[E#r  
IU Y> ih  
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: :H!(?(Pie  
k'[ S@+5  
template < typename T1, typename T2 > .1.J5>/n  
struct result_2 9^ >M>f"  
  { :M22P`:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fJ)N:q`  
} ; fg9?3x Z  
JJ/1daj  
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? ,&.W6sW  
这个差事就留给了holder自己。 Z0 [)u_<  
    )%iRZ\`f  
F>~ xzc  
template < int Order > JkSdLj  
class holder; yaH Trh%  
template <> -ajM5S=d*  
class holder < 1 > V&Xi> X8  
  { y4xT:G/M  
public : E /fw?7eQ  
template < typename T > 4GG1E. z}  
  struct result_1 SXRdNPXFO  
  { K<@[_W+  
  typedef T & result; 87QZun%  
} ; "wA0 LH_  
template < typename T1, typename T2 > V I6\   
  struct result_2 M"=8O>NZ2  
  { $hG;2v  
  typedef T1 & result; I86e&"40  
} ; 'oz hz2s  
template < typename T > ^ckj3Y#;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hq/J6 M  
  { )t|^Nuj8  
  return (T & )r; iD>G!\&  
} T)WZ_bR  
template < typename T1, typename T2 > Y]C; T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hc-lzYS  
  { /635B*g  
  return (T1 & )r1; 33Ssylno  
} #/ OUGeJ  
} ; |h5kg<Zgo  
I3Lg?bZ  
template <> \\=.6cg<K  
class holder < 2 > 6( >3P  
  { Dn~Z SrJ  
public :  f>.4-a?  
template < typename T > `WH[DQ  
  struct result_1 <=q*N;=T,  
  { pu FXPw.3  
  typedef T & result; 'oleB_B  
} ; B|cA[  
template < typename T1, typename T2 > x!'7yx  
  struct result_2 PC*m% ?+  
  { CN$I:o04C  
  typedef T2 & result; `5~7IPl3  
} ; YecT 96%  
template < typename T >  ?qk@cKS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :3JCvrq  
  { n vm^k  
  return (T & )r; mO#I nTO  
} Xo2^N2I  
template < typename T1, typename T2 > hlX>K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ($c`s8mp  
  { 9160L qY  
  return (T2 & )r2; b.QpHrnhtK  
} xN6>2e  
} ; wD`[5~C{  
>G]?  
i-`,/e~XT  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 )))2f skZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #nKRTb+{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ya:sW5fk  
f%c06Un=  
return l(i, j) = r(i, j); "X`RQ6~]>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) BsKbn@'uC  
p~h4\ .*`  
  return ( int & )i; _*Pfp+if  
  return ( int & )j; aC`Li^  
最后执行i = j; yL.^ =  
可见,参数被正确的选择了。 : (cb2j(C  
:3v9h^|+  
<nBo}0O}  
PNf&@  
Y+FP   
八. 中期总结 qYx!jA]O  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &`\ep9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9qEOgJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [6H}/_nD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]3}feU+  
#zxd;;p3  
rsWQHHkO  
) ]73S@P(=  
iAK/d)bq  
F#su5<d  
九. 简化 ~P/]:=  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 6#E7!-u(-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 KGu= ;  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 6z Ay)~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Jz0K}^Dj[  
  +-*/&|^等 "=qv#mZ#9  
2. 返回引用。 z=qWJQ  
  =,各种复合赋值等 _ \l HI  
3. 返回固定类型。 K5{{:NR$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) QP:9%f>=  
4. 原样返回。 .:8[wI_f  
  operator, mH)OB?+lq  
5. 返回解引用的类型。 GMBJjP&R]  
  operator*(单目) /jR8|sb  
6. 返回地址。 Wm(:P  
  operator&(单目) 6+iK!&+=  
7. 下表访问返回类型。 Hq?&Qo  
  operator[] yxvjg\!&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 PcB{ = L  
  operator<<和operator>> `NQ{)N0!  
UeA2c_ 5  
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。 zj{(p Z1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I0iY+@^5  
_lP4}9p  
template < typename Left > 7,h3V=^)Q  
struct value_return Qwv '<  
  { 9\AS@SH{^T  
template < typename T > wlrIgn%  
  struct result_1 7H%_sw5S.  
  { KSc~GP _  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j{)~QD?  
} ; jB!W2~Z  
Y''6NGf  
template < typename T1, typename T2 > a%E8(ms37y  
  struct result_2 M6_-f ;.  
  { r{S=Z~J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =UNT.]  
} ; )pS8{c)E  
} ; g2=}G<*0  
\-OC|\{32  
D"cKlp-I6|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D^u\l  
kon5+g9q  
下面我们来剥离functor中的operator() xQo~%wW,?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _IxamWpX$  
tq&Yek>C  
return l(t) op r(t) >ZeEX, N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r1G8]agO  
return op l(t) b66R}=P l  
return op l(t1, t2) [/OQyb4F<  
return l(t) op y\#o2PVmY  
return l(t1, t2) op c|lU(Tf  
return l(t)[r(t)] #W|!fILL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] IBET'!j4"  
ufP Cx|x~  
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: H* /&A9("  
单目: return f(l(t), r(t)); #h N.=~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .!yq@Q|=u  
双目: return f(l(t)); 4fty~0i=z  
return f(l(t1, t2)); >S'>!w  
下面就是f的实现,以operator/为例 PBrnzkoY  
%K zbO0  
struct meta_divide x> \Bxa8  
  { rz.IoQo  
template < typename T1, typename T2 > 3]^'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <Oa9oM},d  
  { t8vc@of$c,  
  return t1 / t2; ;&kn"b}G;  
} iNJAZ6@+  
} ;  hgO?+x  
6m+W#]^  
这个工作可以让宏来做: [))JX"a  
_2OuskL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -!TcQzHUs  
template < typename T1, typename T2 > \ D0ruTS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TsD;Kl1  
以后可以直接用 =/9<(Tt%m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @.ZL7$|d  
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 QKccrAo  
(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。。。) Gw{+xz KJ  
C3}Aq8$6  
yp+F<5o  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 P}@*Z>j:#  
a#y{pT2 b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `W"G!X-  
class unary_op : public Rettype j#3m|dQ  
  { TQJF+;%  
    Left l; t',BI  
public : v=p0 +J>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,|pp67  
t$ZkdF  
template < typename T > J3=BE2L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S}cF0B1E*  
      { ?Y3@"rdR  
      return FuncType::execute(l(t)); 2-mQt_ i  
    } c'0 5{C  
2~FPw{]j  
    template < typename T1, typename T2 > |I^y0Q:K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !SF^a6jT  
      { DYRE1!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A1-qtAO]  
    } FT.@1/)  
} ; `6F +Rrn  
w$>3pQ8d  
h8 =h >W-  
同样还可以申明一个binary_op D|Si)_ Iz  
ETp'oh}?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M<(u A'  
class binary_op : public Rettype *jF#^=  
  { U$'y_}V  
    Left l; C[YnrI!  
Right r; +'XhC#:  
public : l^r' $;<m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Mr* |9h  
S$O,] @)  
template < typename T > +(mL~td01  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dJl^ADX[@  
      { ({M?Q>s  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); % {Q-8w!  
    } U3F3((EYJ  
^~l  $&~  
    template < typename T1, typename T2 > f&yQhe6q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =M<z8R  
      { zZ,Yfd |W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )ooWQ-%P  
    } &N\[V-GP2G  
} ; 0=;YnsY  
O&'/J8  
KzVTkDn,  
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 0M8.U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4* M@]J "  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p4wr`" Zz  
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。 &p"(-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3hS6j S  
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。。。 l h/&__  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M<[ ?g5=#  
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) CgnXr/!L  
下面是修改过的unary_op xK;e\^v  
"^%Z'ou  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (p |DcA]BX  
class unary_op h\y-L~2E  
  { ut5yf$%  
Left l; BXhWTGiG  
  s;{K!L@  
public : 70Ka!  
3ATjsOL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `|<+  ?  
(~()RkT  
template < typename T > Vk7=7%xW  
  struct result_1 onl>54M^  
  { f0oek{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Kx6y" {me|  
} ; R8<eN9bJ9  
iV hJH4  
template < typename T1, typename T2 > .Z%G@X*  
  struct result_2 >;nS8{2o  
  { iZ; TYcT  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; np6HUH  
} ; ]}2Ztr)zZ  
nY^Nbh0  
template < typename T1, typename T2 > d 4O   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;[6&0! N\  
  { ~ FUa: KYD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k'+}92 o  
} , Oli  
@vs@>CYdz  
template < typename T > ~7SH4Cr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i2`0|8mw'  
  { N5 n>  
  return OpClass::execute(lt(t)); /#t&~E_|  
} _P 5P(^/  
0"4@;e_)>  
} ; 7Dt"]o"+  
wUp)JI  
nyhMnp#<  
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 z $6JpG  
好啦,现在才真正完美了。 C6@t  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'IQsve7cI  
xb$yu.c  
template < typename Right > XDLEVSly7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c> G@+  
  { nNn56&N]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -(;LQDG |  
} /EFq#+6  
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。 @@} `hii  
zvf3b!}  
[7W(NeMk  
77We;a  
UR3$B%i  
十. bind Alz~-hqQ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 @{}rG8  
先来分析一下一段例子 3jPB#%F  
>oqZ !V5[  
|9,UaA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z> 74.r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 p`>d7S>"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 agsISu(  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 cZ< \  
我们来写个简单的。 B\_[R'Pf&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: FH\CK  
对于函数对象类的版本: cY{Nos  
DO^y;y>  
template < typename Func > >q(6,Mmb  
struct functor_trait xm^95}80yh  
  { h%1Y6$  
typedef typename Func::result_type result_type; +ld;k/  
} ; Hj~O49%j&  
对于无参数函数的版本: 9<cOYY  
K{L.ZH>7  
template < typename Ret > gdi`x|0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yQ[u3tI  
  { l3J$md|f  
typedef Ret result_type; <abKiXA"  
} ; -p8e  
对于单参数函数的版本: ~A >o O-0K  
)H+kB<n  
template < typename Ret, typename V1 > dAxp ,):&J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \4s;!R!  
  { )Au&kd-W@(  
typedef Ret result_type; kwar}:`  
} ; `&g:d E(j  
对于双参数函数的版本: yJ/#"z=h?  
#s+Q{2s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /77z\[CeYH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #x~_`>mDN  
  {  _^T}_  
typedef Ret result_type; yGEb7I$h  
} ; 9X]f[^  
等等。。。 D/s?i[lb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy MsjnRX:c3u  
#&siHHs \  
template < typename Func > zilaP)5x6  
struct func_return 4}-#mBV]/  
  { ( u f5\}x  
template < typename T > kaFnw(xa  
  struct result_1 8"M<{72U]  
  { CEqZ:c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r~oSP^e'  
} ; ct0v$ct>f  
'h}7YP, w  
template < typename T1, typename T2 > 93D \R  
  struct result_2 kZ[mM'u#  
  { ]^@0+!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e@j8T gI)  
} ; #:{6b *}  
} ; @ER1zKK?  
x/I;nM Y  
0<&M?^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  cht  
3h&bZ  
template < typename Func, typename aPicker > K-4tdC3  
class binder_1 0QoLS|voA/  
  { 5Y-2 #  
Func fn; PU+1=%'V  
aPicker pk; %F5 =n"  
public : ,so4Lb(vG  
!}q."%%J_%  
template < typename T > rzV"Dm$'  
  struct result_1 7bT /KLU  
  { vlQ0gsXK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^<;w+%[MT  
} ; p7UTqKi  
@L;C_GEa  
template < typename T1, typename T2 > XS|mKuMc C  
  struct result_2 v3^t/[e~:  
  { H[BYE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C*G/_`?9  
} ; *Sb2w*c>  
fuyl/bx}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \)R-A '*U  
e\.HWV]I  
template < typename T > /"MJkM.~E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C1 {ZW~"YI  
  { xid:"y=_&  
  return fn(pk(t)); ]) n0MF)p  
} g7Z9F[d  
template < typename T1, typename T2 > DMMLzS0A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !4B_$6US  
  { STB-guia5  
  return fn(pk(t1, t2)); mJ$Htyr  
} CB]l[hM$  
} ; T*\$<-^  
M=+M8M`Iy  
7j T}{ x  
一目了然不是么? Omb.53+  
最后实现bind ~ B]jV$=  
V{$Sfmey  
[B,p,Q"  
template < typename Func, typename aPicker > 4:3_ER]J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) GZ"/k<~0  
  { CWvlr nv  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n?Zf/T  
} C8MWIX}  
jGiw96,Y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4:`[qE3  
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。 raHVkE{<  
2Oi'E  
十一. phoenix % $.vOFP9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ' =}pxyg  
uk6g s)qxC  
for_each(v.begin(), v.end(), ~o Fh>9u  
( yM|g|;U  
do_ Gl;f#}  
[ 1M/$< kQ-N  
  cout << _1 <<   " , " tQ[]Rc  
] X~zRZ0  
.while_( -- _1), 6Pijvx^0  
cout << var( " \n " ) HTN$ >QTI  
) q_pmwJ:UL  
); 0Jg+sUs{  
SS0_P jKz  
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: U/5$%0)  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor K=o:V&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6Ty 3e|do  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QES^^PQe:  
req-Q |  
(GNEYf|  
template < typename Cond, typename Actor > L ]*`4 L  
class do_while R9r)C{63S&  
  { Z:c*!`F  
Cond cd; m:"+J  
Actor act; 1x;@~yU  
public : 1=>2uYKR  
template < typename T > Qpw@MF2P  
  struct result_1 22'vm~2E  
  { GVZTDrC  
  typedef int result_type; b?>VPuyBb  
} ; )r pD2H  
{s9<ej~<R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <K,[sy&Qy  
B6uRJcD4  
template < typename T > !^-OfqIHfV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]f5c\\)  
  { &~}@u[=ux  
  do `OBl:e  
    { g+3Hwtl  
  act(t); |C4o zl=O?  
  } Fq4lXlSB  
  while (cd(t)); K?JV]^  
  return   0 ; +9jivOmK  
} ;da4\bppt  
} ; S!<"Swf:  
w O89&XZ<  
)tCx5 9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,A?{~?u.  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 @x*.5:[  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 df yrn%^Ia  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 #XfT1  
下面就是产生这个functor的类: Yq{jEatY{/  
CMFC"eS e  
<irpmRQr  
template < typename Actor > _trpXkQp  
class do_while_actor #:Xa'D+  
  { Z]7tjRvq)  
Actor act; ] .`_, IO  
public : k3#wLJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZLuPz#  
+2El  
template < typename Cond > yE<,Z%J[n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oLd:3,p}  
} ; X= SG  
8M~u_`6  
vU7&'ca  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1S&0  
最后,是那个do_ \UhGGg%  
X4Lsvvz%@  
yj'Cy8  
class do_while_invoker `LqnEutzc  
  { \Me"'.F?  
public : eA1'qww"'  
template < typename Actor > q{[1fE"[K4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -&$%|cyThQ  
  { >6w@{p2B  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y1|^>C#a  
} vWuyft*  
} do_; y]w )`}Ax  
r<v_CFJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? aw]8V:)$J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k,A M]H  
最后来说说怎么处理break和continue F~%|3a$Y  
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。 ML"_CQlE7  
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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