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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kUn55 l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hq$:62NYg  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, f#/v^Ql*  
^B> 4:+^  
fkyj&M/  
hU+sg~E  
  class filler i4v7x;m_p  
  { [D?RL `ZF  
public : )iluu1,o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *V3}L Z  
} ; K )1K ]  
<+" Jh_N#  
US0)^TKrj  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +'hcFZn(T  
p@NE^aMn  
W9{6?,]  
*#+XfOtF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |AuN5|obI  
?fc({zb  
a` 95eL}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R.*KaCA  
wp-*S}TT  
-GDX#A-J  
-`FTWH  
二. 战前分析 KE&Y~y8O\  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \ d+&&ns  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 mn?< Zz  
M8:gHjwsx  
^'*9,.ltd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 70mQ{YNN  
  /* --------------------------------------------- */ B@=+Fg DD  
vector < int *> vp( 10 ); \O^b|0zc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D%Hz'G0|  
/* --------------------------------------------- */ -?&wD["y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); UP 75}h9  
/* --------------------------------------------- */ 73rr"> 9#0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?msx  
  /* --------------------------------------------- */ 6*/0 yGij  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kf~ D m}bV  
/* --------------------------------------------- */ {(Drw~/@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [>oq~[e)?  
89U<9j   
P+wV.pF|  
Wb68")$  
看了之后,我们可以思考一些问题: }.$oZo9J  
1._1, _2是什么? }rxFX  
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。 o2@8w[r  
2._1 = 1是在做什么? e$45OL  
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。 _}EGk4E  
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。 $e_A( |  
KaZ*HPe(  
O+@"l$;N  
三. 动工 {Fta4D_1N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d /+sR@\  
T""X~+{Z@  
5 b( [1*  
\vs,$h  
template < typename T > L8Z[Ly+_  
class assignment 8tK8|t5+  
  { L/1?PM  
T value; 89Svx5S  
public : k 9R_27F  
assignment( const T & v) : value(v) {} S92'\2  
template < typename T2 > Bi ]`e_(}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8G?'F${`  
} ; 68kxw1xY  
&^8>Kd8  
#%il+3J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]m{;yOQdsC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r3mB"("Z'  
tV9BVsN  
$Ud-aRlD  
@ZK#Y){  
  class holder $M@SZknm  
  { fJtJ2xi  
public : }"06'  
template < typename T > ZsirX~W<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j/5>zS  
  { ,]w -!I  
  return assignment < T > (t); n6ETWjP  
} l[.*X  
} ; ?<YtlqL  
wciYv,  
kZs  
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: {:$0j|zL1  
7]_UZ)u  
  static holder _1; =#[_8)q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L%ND?'@  
i,NN"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N{IY \/;\  
而不用手动写一个函数对象。 6]Q ~c"+5  
ps[TiW{q;  
nchhNU  
<T[%03  
四. 问题分析 c|x:]W'ij  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [Qa0uM#SU  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [aU#"k)M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v1?P$f*g  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g><u (3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 aSi:(w  
w:I^iI .  
五. 问题1:一致性 x2ln$dSy7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ',n;ag`c  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s/0-DHd  
%4Ylq|d  
struct holder .Ej `!  
  { ]^Z7w`=%5  
  // \K9XG/XIx  
  template < typename T >  N c F  
T &   operator ()( const T & r) const PQ.xmg2  
  { >^ 0JlL`XG  
  return (T & )r; c Bb!7?6(  
} fz31di9$  
} ; 8)&yjY  
 %1<No/  
这样的话assignment也必须相应改动: ?q1&(g]qO  
BoG/Hd.S  
template < typename Left, typename Right > .!RBh LH_g  
class assignment wxB?}   
  { 3}= .7qm  
Left l; 1eZ">,F6<  
Right r; ?^mgK9^v@  
public : B++.tQ=X.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  V7%G?  
template < typename T2 > C(b"0>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g2^7PtJg  
} ; 8N4W}YBs  
C_dsYuQ5R  
同时,holder的operator=也需要改动: h`Vb#5 ik  
GeWB"(t  
template < typename T > E)3B)(@&P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PvBx<i}A  
  { cEnkt=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P5* :r3>  
} ZZ A!Y9ia2  
 4%LG9hS  
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。 L7_(KCh  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ZD/>L/  
'Sppm;?  
return l(rhs) = r; F\Q)l+c  
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。 @/l{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J:dF^3Y  
*>V6KW  
template < typename Tp > D{Y~ kV|  
class constant_t fs&J%ku\  
  { A9qCaq{  
  const Tp t; ^+oi|y  
public : &eQzfx=|km  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} EXH{3E54)`  
template < typename T > SJoQaR,)>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yc|C}oQF  
  { "5 PP<A,F(  
  return t; n{d}]V@  
} QG?7L_I  
} ; <Q/^[  
5u T 9ssC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5#g<L ~  
下面就可以修改holder的operator=了 fO[X<|9  
`J[(Dx'y=t  
template < typename T > G]E$U]=9r:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V.)y7B  
  { @;qC % +^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {S%)GvrT  
} yT`[9u,  
/%po@Pm#I  
同时也要修改assignment的operator() Wy@Z)z?  
q~p,A>K  
template < typename T2 > "h_]it};C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zwR@^ 5^6  
现在代码看起来就很一致了。 Wv_5sPqLW  
7J~6J .m  
六. 问题2:链式操作 hE\,4c1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 oo) P(_"u  
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 ]R=  
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。 R"6Gm67t  
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。 Kv:UQdnU[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #i-!:6sLA  
m?'5*\(ST  
template < typename T > bR?-B>EB  
struct result_1 Fe.Y4\xz  
  { kuu9'Sqc'b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7loCb4Hv  
} ; BnvUPDT&  
F+*>q  
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: )wP0U{7?v  
}r]WB)_w  
template < typename T > hghtF  
struct   ref cE 8vSQ%  
  { ?u"(^93f  
typedef T & reference; 7IBm(#  
} ; JmrQDO_(  
template < typename T > &UP@Sr0D7  
struct   ref < T &> B7nMy oj  
  { %2^C  
typedef T & reference; 5IW^^<kiu  
} ; "M v%M2'c  
_t6siB_u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: THJ KuWy  
[?RLvhU|  
template < typename T > TSdjX]Kf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DX}EOxO,.  
  { w4'(Y,(`  
  return l(t) = r(t); -le:0NUwI  
} LnZ*,>1 Z  
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。 /4#.qq0\{c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F) {f{-@)  
M$FXDyr  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 7 tF1g=\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: yZHQql%J O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 m(y?3} h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c[!e*n!y  
最后的布局是: Ptzha?}OZ  
                Add DG8$zl5  
              /   \ {5.,gb@6  
            Divide   5 *`ehI_v :  
            /   \ l6xC'c,jg  
          _1     3 =ADAMP  
似乎一切都解决了?不。 h?.6e9Y4  
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。 c1wgb8  
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。 dS0G+3J&+E  
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: \>cZ=  
9XT6Gf56  
template < typename Right > `>?\MWyu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .}ohnnJB0  
Right & rt) const sa#=#0yg  
  { $MKx\qx}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1(w0* `  
} ]WN{8   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (loUO;S=  
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。 fL83:<RK  
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。 u~LisZ&tP  
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。 r NU,(htS  
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。 20^F -,z  
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? -ud~'<k  
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: :eQ@I+  
3, ,Z  
template < class Action > $7TYix8=  
class picker : public Action uP|AP  
  { Vt n$*ML  
public : ;Zj Qy,H%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RduA0@g0  
  // all the operator overloaded (d^pYPr{  
} ; ~S|Vd  
CEYHD?9k8  
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。 #$jAGt3^BT  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [+{ ot   
/Ia=/Jj7N  
template < typename Right > ~lCG37  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v6s8 p  
  { Zx}=c4I(y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kC|tv{g#>  
} xw%?R=&L  
rcxV ,<[B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .Yha(5(  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 feNr!/  
6 Y&OG>_\  
template < typename T >   struct picker_maker '  AeU  
  { lqX]'gu]\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?aSL'GI  
} ; Lrq+0dI 65  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jt3s;U*  
  { Mu Z\<;W$  
typedef picker < T > result; c1|o^eZ  
} ; ]a _;*Xq8d  
}y=7r!{@  
下面总的结构就有了: .a=M@; p  
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。 bRNE:))r_  
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。 ><\mt  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]P(Eo|)m  
至此链式操作完美实现。 4LBjqv,P  
vm8QKPy  
>GT0 x  
七. 问题3 0R_ZP12  
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。 OMKEn!Wq  
px4Z  
template < typename T1, typename T2 > K/MIDH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nn#A-x}~;b  
  { 5U1@wfKE3>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); bXJ,L$q  
} C!qW:H  
xBB:b\  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: WpTC,~-  
%*|XN*iXC  
template < typename T1, typename T2 > }{iR+M X  
struct result_2 14oD^`-t  
  { fD,#z&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3XL0Pm  
} ; QR4v6*VpD  
Yo7ctwzdH;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? wfo}TGhC  
这个差事就留给了holder自己。 lJ7k4ua\  
    m?[F)<~a  
t$\]6RU  
template < int Order > K\?vTgc(  
class holder; >IoOCQQ*  
template <> !m_'<=)B4~  
class holder < 1 > *:\QD 8^  
  { !vImmhI!I  
public : {\]SvoJnJ  
template < typename T > mT!~;] RrF  
  struct result_1 F>^k<E?,C  
  { w?Q@"^IL  
  typedef T & result; IDLA-Vxo  
} ; s)]|zu0"Ku  
template < typename T1, typename T2 > 5n(p 1OM2q  
  struct result_2 _BR>- :Jr  
  { L0+@{GP?  
  typedef T1 & result; +pf 7  
} ; .Z/"L@  
template < typename T > Nkv2?o>l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )}paQmy#  
  { Gc@ENE f  
  return (T & )r; 6 _73  
} PicO3m  
template < typename T1, typename T2 > UK _2i(I"e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @Chj0wWZ>  
  { YjHGdacs  
  return (T1 & )r1; -$e\m] }Z  
} i g?]kZ  
} ; It]CoAo+  
1 #EmZ{*  
template <> #wC4$y<>  
class holder < 2 > H2k>E}`  
  { !_x-aro3<  
public : 60`y=!?f  
template < typename T > Ma{|+\Q.Z  
  struct result_1 -O(.J'=8  
  { DK4V/>@8  
  typedef T & result; xhimRi  
} ; F'SOl*v(s5  
template < typename T1, typename T2 >  61gZZM  
  struct result_2 V]vk9M2q[l  
  { `^_.E:f  
  typedef T2 & result; A;2?!i#f  
} ; :=~([oSNW"  
template < typename T > r-'j#|^tz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R \`,Q'3  
  { \UNw43EL  
  return (T & )r; n'M}6XUw  
} :+[q `  
template < typename T1, typename T2 > 9KAXc(-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^[qmELW#7  
  { OM, uR3,  
  return (T2 & )r2; gVZ~OcB!W  
} NEJ Nu_Z  
} ; {H0B"i  
Rjh/M`|  
6J&L5E  
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> >。 xY_/CR[,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rJ<v1Yb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,&l>^w/  
1lMU('r%  
return l(i, j) = r(i, j); '9^x"U9c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x>Q#Bvy  
2+ 9">a@  
  return ( int & )i; *,Y+3yM  
  return ( int & )j; Y|1kE;  
最后执行i = j; MNJ$/l)h  
可见,参数被正确的选择了。 L0uN|?}  
BJ{mX>I(  
N %0F[sY6  
8G{} r  
\W*ouH  
八. 中期总结 (c[|k  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 5?2PUE,a  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \/lS!+~'']  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X0 %k`3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor L4Kkbt<x  
seq S*^7  
nk6xavQji  
r[~K m5  
%} \@Wk~  
\UN7lDH  
九. 简化 c()F%e:n  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 r0S"}<8O  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \mv7"TM  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: TQnMPELh"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gbKms ; :  
  +-*/&|^等 ^*Rrx  
2. 返回引用。 'MsxZqW"~  
  =,各种复合赋值等 4pA(.<#A  
3. 返回固定类型。 5GpR N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) lm@<i4%$F  
4. 原样返回。 5N ' QG<jE  
  operator, <$7*yV  
5. 返回解引用的类型。 9~u1fk{  
  operator*(单目)  !@bN  
6. 返回地址。 YFsEuaV  
  operator&(单目) rF 7EO%,  
7. 下表访问返回类型。 )!M:=}."  
  operator[] }{ 9E~"_[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 LI(Wu6*Y  
  operator<<和operator>> J6::(0HM  
HfmTk5|/  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 L6U[H#3(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xt40hZ$  
Oja)J-QXb  
template < typename Left > mDj:w#q  
struct value_return dr:)+R  
  { V&NOp  
template < typename T > ^$yr-p%-  
  struct result_1 [l'~>  
  { CXJ0N   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; })s s.  
} ; J}<k`af  
.cle^P  
template < typename T1, typename T2 > )LH nDx  
  struct result_2 3!ulBiMh  
  { eK3J9 ;X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !XgkK k  
} ; HtS:'~DYo  
} ; 1LcQ*d  
ggX'`bK  
9<-AukK m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tjO||]I  
kqv>rA3  
下面我们来剥离functor中的operator() *crpM3fO>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 30[?XVI&  
GD.mB[f*  
return l(t) op r(t) xae}8E   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) RI cA)I.  
return op l(t) GQ)hZt0  
return op l(t1, t2) 1>l {c  
return l(t) op `<+D<x)(3  
return l(t1, t2) op hwkol W  
return l(t)[r(t)] UGr7,+N&w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] voV=}.(p  
;>|:I(l;  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ILTd*f  
单目: return f(l(t), r(t)); I)DLnnQQ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j3z&0sc2(0  
双目: return f(l(t)); Z\O ,9  
return f(l(t1, t2)); 4z[Z3|_V  
下面就是f的实现,以operator/为例 r"J1C  
ugucq},[  
struct meta_divide Jp_{PR:&  
  { F]SexP4:A  
template < typename T1, typename T2 > E}\^GNT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QT\S>}  
  { ToDN^qE+  
  return t1 / t2; b)'Ew27  
} 3}n=od=  
} ; ){R_o5  
?$F:S%eH  
这个工作可以让宏来做: 0XL x@FYn  
PS(9?rX#+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :uhvDYp(-  
template < typename T1, typename T2 > \ In=3#u ,M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ZXHG2@E)  
以后可以直接用 CI$F#j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) fd*=`+P  
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 F!j@b!J8  
(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。。。) op&,&  
yIqsZJj  
NfS0yQPx  
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 b 3D:w{l  
GEIMCg(TRj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $U"/.Mh\  
class unary_op : public Rettype mMu3B2nke=  
  { <F>\Vl:  
    Left l; yBht4"\Al  
public : B>#zrCD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >x&$lT{OY  
x\;`x$3t  
template < typename T > d<(1^Rto  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @wZ`;J%  
      { 9v<BO$ ,a  
      return FuncType::execute(l(t)); ANn {*h  
    } BalOph4M[  
44RZk|U1J{  
    template < typename T1, typename T2 > mmr>"`5.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,LWM}L  
      { QRw3 06  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); E9%xSMS8@  
    } {Am\%v\  
} ; "op1xto  
htlsU*x  
,N <;!6e  
同样还可以申明一个binary_op ~$!eB/6ty  
!);}zW!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &g.w~KWa  
class binary_op : public Rettype (al7/EhY  
  { fZxZ):7i  
    Left l; Nki18ud#  
Right r; iN+p>3w^l  
public : mcS/-DaN?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }+i ZY\t  
SX/yY  
template < typename T > =?vk n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f1hi\p0q  
      { i LK8Wnrq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l yO_rZT  
    } B2WPjhzD  
zZki9P   
    template < typename T1, typename T2 > hH )jX`Ta  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q gDjc '  
      { <74q]C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =@gH$Q_1  
    } ?VS {,"X  
} ; wC'KI8-  
UQ`%,D  
8X5;)h   
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 dGP*bMCT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L.l%EcW=,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _BtppQIWv  
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。 {5^ 'u^E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /$&~0pk  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 a%*W^R9Ls  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Qj[4gN?}=  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 3`IDm5  
下面是修改过的unary_op  L~I<y;x  
/PQg>Pa85  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > n?!.r c  
class unary_op ')Ozz<{  
  { u0w2v+  
Left l; 7$,["cJX  
  L>xcgV7  
public : [UR+G8X21m  
^ylJ_lN&=1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !ny; YV  
A}OV>yM  
template < typename T > %w/o#*j<;  
  struct result_1 >^D"%Oj y  
  { [M@i,d-;A  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; qSkt }F%'  
} ; OA4NXl'  
RvYew!n  
template < typename T1, typename T2 > }@SZ!-t%rD  
  struct result_2 ~k|~Q\   
  { dH#S69>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =qCVy:RL4  
} ; (U/6~r'.L  
Drk9F"J  
template < typename T1, typename T2 > mr E^D|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NAx( Qi3  
  { iWGgt]RJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4kxy7] W  
} ogip#$A}3  
o=q N+-N  
template < typename T > {~b]6}O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %q2dpzNW  
  { qqS-0U2  
  return OpClass::execute(lt(t)); hKt AvTg  
} \dbpC Z  
L4 x  
} ; *~prI1e(  
hk}M'  
K ,f1c}  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug rAn''X6H  
好啦,现在才真正完美了。 r_FW)Fu^  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9]1-J5iO  
wb"Jj  
template < typename Right > 8kH'ai  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T>kJB.V:oQ  
  { cV&(L]k>`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Itj|0PGd  
} &,{cm^*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 y 9/27yWB  
q<,?:g$k  
Fr/8q:m &  
IDdhBdQ  
EOVHTDkKf  
十. bind .6(Bf$E  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ?n?Ep[D  
先来分析一下一段例子 l OI(+74  
8 x|NR?  
Vnv<]D zC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} p9oru0q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e9k}n\t3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2EQ:mjxk  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 2X]2;W)S;  
我们来写个简单的。 g#9KG  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /<zBcpVNV  
对于函数对象类的版本: n KDX=73  
+3]@0VM26;  
template < typename Func > m-*du(  
struct functor_trait 6LNm>O  
  { QIBv}hgcy  
typedef typename Func::result_type result_type; _S2QY7/  
} ; "MZVwl"E#  
对于无参数函数的版本: ToDNBt.u{+  
yY`<t  
template < typename Ret > jVi''#F?f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > UMx>n18;f9  
  { 'n)M0e  
typedef Ret result_type; I&Yu=v/_  
} ; 3::DURkjf  
对于单参数函数的版本: w/h?, L|  
'ZT E"KT  
template < typename Ret, typename V1 > .~ZNlI {K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > aR*z5p2-w  
  { Kdik7jL/J  
typedef Ret result_type; kp xd+w  
} ; DE."XSni  
对于双参数函数的版本: M!!W>A@T[g  
~?[%uGI0h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y5|`B(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WvUe44&^$  
  { NrNbNFfo  
typedef Ret result_type; %$!}MxUM  
} ; ?G0=\U< o,  
等等。。。 1UyI.U]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f o4j^,`  
VAsaJ`vcb  
template < typename Func > Y;xVB" (  
struct func_return $N+a4  
  { Le|Ho^h,Y  
template < typename T > ;u!>( QQ  
  struct result_1 Mm^o3vl  
  { 3MNo&0M9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]*ZL>fuD|  
} ; B=u@u([.  
sJw3o7@pg  
template < typename T1, typename T2 > z)]_(zZ^  
  struct result_2 7=Ew[MOmM  
  { S=eY`,'#R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o-GlBXI;  
} ; ?P0$n 7,  
} ; F2!_Z=  
yZUB8erb.  
) i.p[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &AZr (>  
<,HdX,5  
template < typename Func, typename aPicker > oizD:|  
class binder_1 )/Ee#)z*  
  { ?9OiF-:n  
Func fn; 0Evmq3,9  
aPicker pk; {-7];e  
public : +>44'M^Z|(  
T% Kj >-  
template < typename T > k8 ,.~HkU  
  struct result_1 d]0fgwwGC  
  { az?B'|VX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QVb @/  
} ; 6EGh8H f  
zw7=:<z=  
template < typename T1, typename T2 > J0C,K U(  
  struct result_2 8`U5/!6fu  
  { $*9h\W-)`Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1EyM,$On  
} ; #-f7hg*  
$X WJxQRUv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {S'xZ._=  
,*@m<{DX)  
template < typename T > Ke~a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hg]\~#&-  
  { N&-d8[~  
  return fn(pk(t)); j42U|CuK  
} ) e;)9~  
template < typename T1, typename T2 > z,X ^;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^ :6v- Yx  
  { Yvs9)g  
  return fn(pk(t1, t2)); {y`afuiB  
} a4 O  
} ; b_W0tiyv%  
vp[~%~1(  
UqsVqi h(  
一目了然不是么? UpN:F  
最后实现bind (`<l" @:_*  
N$6Rg1  
6}K|eUak/  
template < typename Func, typename aPicker > WG1Uv PK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cCw?%qq,L  
  { )DI/y1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !FA^~  
} y4C_G?  
=zK7`5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %)i?\(/  
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。 vaxNF%^~yN  
_$9<N5F.,o  
十一. phoenix 13'tsM&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kbI:}b7H  
y9=/kFPRm  
for_each(v.begin(), v.end(), QG4#E$ c  
( _E{SGbCCi  
do_ p6A"_b^  
[ ZgcA[P  
  cout << _1 <<   " , " "6gu6f  
] )z=`,\&p:  
.while_( -- _1), S=0zP36kH:  
cout << var( " \n " ) ]mn(lK  
) 0"ZB|^c=  
); kgEGL]G>  
G!ty@ Fx  
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: ",B92[}Ar  
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 Hd U1gV>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DCACj-f  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `2o/W]SSk  
q-KN{y/  
Ki,]*-XO  
template < typename Cond, typename Actor > Y@c! \0e$  
class do_while DQ?'f@I&*  
  { %+:%%r=Q  
Cond cd; |0vY'A)]  
Actor act; 2w$o;zz1  
public : ^}ngb Dn  
template < typename T > j I_TN5  
  struct result_1 d?$FAy'o5  
  { _Su? VxU  
  typedef int result_type; XTG*56IzL  
} ; pa~.[cBI  
B+ud-M0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $-|`#|CBd  
$*Njvr7  
template < typename T > &DYHkG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OHdC t  
  { J)6RXt*!  
  do 5%rD7/7N  
    { Eyxw.,rB/  
  act(t); a<kx95  
  } .8<bz4  
  while (cd(t)); V44IA[  
  return   0 ; w6F4o;<PR  
} q=M!YWz  
} ; S#/[>Cb  
^cz #PNB  
* 8CI'UX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G +o)s  
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。 <Qe30_<K  
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。 u.ffZ]\7l  
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。 X|{TwmHd  
下面就是产生这个functor的类: uCB7(<  
s(w6Ldi  
8`EzvEm  
template < typename Actor > $VvL  
class do_while_actor *[]7l]XK.  
  { +H,/W_/g  
Actor act; ' JsP9>)  
public : L~%@pf>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} i(Cd#1<  
)[|`-M~u  
template < typename Cond > Smzy EMT  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Vahfz8~w/  
} ; %a{$M{s  
y/Fv4<X  
6J9^:gXW~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OGw =e{  
最后,是那个do_ IP~*_R"bM  
h|$.`$  
Kr3L~4>  
class do_while_invoker YDE;mIW  
  { M. O3QKU4  
public : IGeXj%e  
template < typename Actor > (, Il>cR4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .uG|Vq1v  
  { 494"-F6  
  return do_while_actor < Actor > (act); d[;Sn:B  
} w[~O@:`]<o  
} do_; 81u}J9z;  
p^_2]%,QeM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y, @I6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?xu5/r<  
最后来说说怎么处理break和continue rH"&  
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。 $TyV< 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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