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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lB7 V4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0?x9.]  
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, :Z(w,  
oqLM-=0<}  
dRl*rP/  
Wt$" f  
  class filler WA~PE` U  
  { PubO|Mf  
public : lCyBdY9n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} adi^*7Q] )  
} ; R^[b I;  
A6ar@$MZ  
&bh%>[  
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: B,2oA]W"S  
mmN!=mf*  
;nzzt~aCC  
E5>y?N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ],!7S"{97  
6p=OM=R  
^p@R!228  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vvWje:H  
uyE_7)2d  
Kx8>  
mA{G: d  
二. 战前分析 \=3fO(  
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。 _'CYS3-P3  
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 J5i$D0K[  
etcpto=Mo  
lWiC$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &CtWWKS"  
  /* --------------------------------------------- */ `~~.0QC  
vector < int *> vp( 10 ); 1[? xU:;9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U};~ff+  
/* --------------------------------------------- */ "Uk "  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )/32sz]~  
/* --------------------------------------------- */ ZvQ~K(3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Iu3*`H  
  /* --------------------------------------------- */ Cob<N'.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #b^x!lR  
/* --------------------------------------------- */ e!eUgD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zB/)_AW  
 Sj,>O:p  
HU~,_m  
AK$h S M  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~s$ jiA1  
1._1, _2是什么? ( E8(np  
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。 ZUkrJ'  
2._1 = 1是在做什么? e*nT+Rp  
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。 .u<i<S  
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。 F9N/_H*+  
mN!5JZ' 2  
MfJs?N0  
三. 动工 @Czj] t`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: GS<aXh k  
~7kIe+V  
vt(A?$j|A  
,JL Y oE+  
template < typename T > E#5$O2b#  
class assignment Rt%3\?rf  
  { X+R?>xq{=h  
T value; wZAY0@pA  
public : "s?!1v(v  
assignment( const T & v) : value(v) {} NWN Pq"  
template < typename T2 > $y2"Q,n+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G $P|F6  
} ; nVSuvq|S  
xJ0Q8A  
l^LYSZg'R8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |=\w b^l+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /4Df 'd  
ZysZS%  
PkqOBU*|=  
g^`; B"  
  class holder +nLsiC{&  
  { RhL!Z z  
public : .q!U@}k.  
template < typename T > AV t(e6H  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WNE=|z#|  
  { JQ[~N-  
  return assignment < T > (t); mbZS J  
} RD$"ft]Vc  
} ; !awsQ!e|  
65@,FDg*i  
sF+mfoMtG  
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: >$%rsc}^  
/q3]AVV  
  static holder _1; {I]X-+D|_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #]vy`rv  
!)nA4l= S#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :(^, WOf  
而不用手动写一个函数对象。 Sz"rp9x+  
f0<'IgN  
x|TLMu=3=  
qh40nqS;9  
四. 问题分析 fw[Z7`\Q5  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 `.0WK  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Em(&cra  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L#\!0YW/@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0-N"_1k|?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;:^^Qfp  
1=9M@r~ ^  
五. 问题1:一致性 CP%?,\  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| bPe|/wp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jRhOo% p  
cyQ&w>'  
struct holder 52zD!(   
  { (F wWyt  
  // U}=o3u  
  template < typename T > M^e;WY@ D  
T &   operator ()( const T & r) const P:p@Iep  
  { &4m\``//9  
  return (T & )r; pyf/%9R:d  
} }u CC~ <^  
} ; &idPO{G  
j9bn|p$DA  
这样的话assignment也必须相应改动: ,rC$~ &  
BS6UXAf{|Z  
template < typename Left, typename Right > IpRdGT02  
class assignment ]P5|V4FXo  
  { ]csfK${  
Left l; t/3t69\x  
Right r; YpGG^;M$  
public : SDW_Y^Tb  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E|Q|Nx!6[  
template < typename T2 > *[QFIDn:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;1wRo`RD  
} ; nO{m2&r+  
wcd1.$ n  
同时,holder的operator=也需要改动: tlz+!>  
G<8d=}  
template < typename T > 7FTf8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oa K&!$S]  
  { v&8%t 7|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -9f> rH\3  
} I 'qIc ?  
[ q% Rx!L  
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。 ;;3oWsil}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @_+B'<2  
'/ >7pB  
return l(rhs) = r; <6djdr1:b  
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。 5V{> 82  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $z"1&y)  
&F!Ct(c99  
template < typename Tp > $N[R99*x8  
class constant_t (9_O ||e e  
  { ^1b/Y8&8A  
  const Tp t; JxV 0y  
public : '0\v[f{K3G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,f]GOH  
template < typename T > Y >83G`*}b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I|SQhbi  
  { XEB1%. p  
  return t; ';\v:dP  
} &t1Uk[  
} ; saj%[Gsy  
:d!qZFln  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y>5??q  
下面就可以修改holder的operator=了 Z<Pf[C  
qoo+=eh!  
template < typename T > ~h<<-c  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T=kR!Gx  
  { ?KKu1~a_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); dpTeF`N  
} d hp-XIA;  
FthrI  
同时也要修改assignment的operator() h3<L,Olp  
-!C9x?gNY  
template < typename T2 > V*C%r:5 ,v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }C<<l5/ z  
现在代码看起来就很一致了。 !I8m(axW  
v"LH^!/  
六. 问题2:链式操作 n;F/}:c_a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;Sqn w  
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。 $$tFP"pZ  
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。 d<@SRHP(  
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。 VsrYU@V  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }+F&=-P)  
GgNqci,  
template < typename T > &6#>a"?"  
struct result_1 FS1> J%P  
  { 8q5 `A Gl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7@6B\':  
} ; 7SyysH<H  
+4r.G(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: bh~"LQS1  
I\,m6 =q  
template < typename T > H E'1Wa0r  
struct   ref ?uBZ"^'  
  { N Qdz]o  
typedef T & reference; 0|^/e -^  
} ; j mH=W)  
template < typename T > gjGKdTr'  
struct   ref < T &> ?C6DK{S(  
  { ^F e %1Lnt  
typedef T & reference; b)e';M  
} ; e0nr dM[i  
^s;xLGl]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *2(W`m  
,2R7AHk  
template < typename T > *\M$pUS{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ul`~d !3zH  
  { Q~y) V  
  return l(t) = r(t); K4[X P]\jr  
} ;GjZvo  
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。 :=J^"c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A@o:mZ+XN(  
8=Z]?D=  
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 f-BEfC,}'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UgBD| ~zu  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @_L:W1[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 wyVQV8+&>  
最后的布局是: RY4b <i3  
                Add &W|r P(  
              /   \ g:yUZ;U  
            Divide   5 5x} XiMM  
            /   \ ))<1"7D^^  
          _1     3 E;>Bc Pt5  
似乎一切都解决了?不。 O9_S"\8]@  
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。 7F;dLd'  
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。 ~*-%tFSv  
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: ' thEZ  
"8%z,lHw  
template < typename Right > ~dm/U7B:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -UMPt"o  
Right & rt) const n_qDg  
  { K@0/iWm*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uh8+Y%V p  
} |vI1C5e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l[cBDNlrC;  
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。 KBO{ g:"  
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。 =ll{M{0Q]!  
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。 hHoc>S6^M  
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。 +,H6)'#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? OfAh? ^R  
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: wBbJ \  
rF*L@HI  
template < class Action > KVC$o+<'`%  
class picker : public Action |rhCQ"H  
  { )= :gO`"D  
public : @ a$HJ:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} TSp;Vr OP  
  // all the operator overloaded bTrQ(qp  
} ; yOQEF\  
/;K?Y#mf~j  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 fho$:S  
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: [tP6FdS/M=  
UojHlTg#bT  
template < typename Right > f5droys9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Og8'K=O#  
  { |fd}B5!c  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GY[+HgT  
} Z ^w5x:  
xwm-)~L4T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > HfN:oww  
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。 "\:ZH[j  
Y unY'xY  
template < typename T >   struct picker_maker -T  5$l  
  { rP=!!fC1;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #SR"Q`P  
} ; '~Z#h  P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > FX6 *`  
  { =q4 QBAW  
typedef picker < T > result; vA(')"DDT  
} ; <r1N6(n  
Z\)emps  
下面总的结构就有了: !:7aXT*D$  
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。 EA/+~ux  
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。 _&~y{;)S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !FhiTh:GCh  
至此链式操作完美实现。 u{/!BCKE  
c/g"/ICs  
G3.MS7 J  
七. 问题3 +TR#  
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。 yQ3*~d~U|L  
pR VL}^Rk  
template < typename T1, typename T2 > >UQ`@GdafR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KioD/  
  { n* 7mP   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?pLKUAh  
} P!Mz5QZ+  
G#~6a%VW  
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: ic+tn9f\  
 1aAYBV<3  
template < typename T1, typename T2 > ua'dm6",:  
struct result_2 KT5"/fv  
  { ?_NhR   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QCI-YJ&o  
} ; qZ:--,9+  
p(5'|eqBV  
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? z [qO5z~I  
这个差事就留给了holder自己。 }k-rOi'jL  
    -i}@o1o\  
b,7@)sZ*  
template < int Order > 9=-!~ _'1-  
class holder; @+S5"W  
template <> |0wUOs*5  
class holder < 1 > l*l(QvN_  
  { [P*w$Hn  
public : h2Pvj37  
template < typename T > bN#)F    
  struct result_1 I'_.U]An  
  { (S@H'G"  
  typedef T & result; r}gp{Pf7e  
} ; +bj[.  
template < typename T1, typename T2 > ` _+j+  
  struct result_2 ^<@9ph  
  { #Moju  
  typedef T1 & result; ^ H,oI*  
} ; 9 J$z/j;X  
template < typename T > fYU-pdWPT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O*<,lq 0K  
  { bB^SD] }C  
  return (T & )r; E+65  
} *+E9@r=HF  
template < typename T1, typename T2 > D\:~G}M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sf|[oD  
  { hE-u9i  
  return (T1 & )r1; N o}Ly{  
} D [#1~M  
} ; <3!jra,h  
8: KlU(J  
template <> JvHGu&Nr!  
class holder < 2 > Ef;OrE""  
  { @Y#{[@Hp%  
public : ypuW}H%`  
template < typename T > $=j}JX}z  
  struct result_1 A@@Z?t.  
  { | Wrf|%p  
  typedef T & result; !/w<F{cl  
} ; S*o%#ZJN  
template < typename T1, typename T2 > p& > z=Z*  
  struct result_2 ak?XE4-N  
  { /lQGFLZL  
  typedef T2 & result; ~PT( /L  
} ; #du!tx ( _  
template < typename T > (aX5VB**  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zl: 5_u=T  
  { W@^O'&3d  
  return (T & )r; B_k[N}|zD  
} aF:_1. LC  
template < typename T1, typename T2 > p5!=Ur&A c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pP&TFy#G+'  
  { A22h+8yG  
  return (T2 & )r2; s!q6OVJ-  
} su}> >07  
} ; 89>U Koc?  
gE/O29Y  
)w8h2=l  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 r@3VN~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =<.8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D]9I-|  
Xi'y-cV ^  
return l(i, j) = r(i, j); 'm@0[i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "28b&pm  
fPs' A  
  return ( int & )i; ]@W.5!5H  
  return ( int & )j; Uk u~"OGC  
最后执行i = j; @<ba+z>"~4  
可见,参数被正确的选择了。 r/E;tm [\  
s@sr.'yU  
blcd]7nK  
]7C=.'Y  
D>u1ngu  
八. 中期总结 *dn~-W.  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: \N\Jny  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 DiyviH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +$:bzo_u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D7b<&D@  
\v7M`! &  
6@-VLO))O  
Kr!(<i  
3_W1)vd{  
T`f6`1x  
九. 简化 ( w(GJ/g  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /O1r=lv3Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @, D 3$P8}  
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: DUc - D==  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 '~{^c}  
  +-*/&|^等 H/>86GG  
2. 返回引用。 7z'l}*FRD  
  =,各种复合赋值等 }qlU  
3. 返回固定类型。 >&mlwxqv  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U+t|wK  
4. 原样返回。 \}Jy=[  
  operator, I"4j152P|  
5. 返回解引用的类型。 A.<HOx&#  
  operator*(单目) *ktM<N58  
6. 返回地址。 q1sK:)Hu+  
  operator&(单目) $v?+X20  
7. 下表访问返回类型。 $\l7aA5~  
  operator[] 3A%/H`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E~5r8gM,0  
  operator<<和operator>> i $H aE)qZ  
N.OC _H&  
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。 Hxft~*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]w.:K*_=  
)&}\2NK6L  
template < typename Left > $E@L{5Yt  
struct value_return mw9;LNi\D  
  { @O#4duM4Qz  
template < typename T > [H-,zY  
  struct result_1 Bi9b"*LN  
  { hc}d S$=C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; OI"vC1.5  
} ; _IJPZ'Hr  
Q6Z%T.1  
template < typename T1, typename T2 > Q#8}pBw  
  struct result_2 w}VS mt$F  
  { R4G$!6Ld  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; qepsR/0M  
} ; l$D]*_ jc,  
} ; EotZ$O=  
(#FWA<o  
n.]K"$230  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2'_xg~  
57e'a&}e  
下面我们来剥离functor中的operator() uj|{TV>v9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !={Z]J  
;o]'7qGb  
return l(t) op r(t) 9\RSJGx6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Dk4Jg++  
return op l(t) +HNY!fv9  
return op l(t1, t2) XYIZ^_My  
return l(t) op [8AGW7_  
return l(t1, t2) op |i'V\" hW  
return l(t)[r(t)] p_S8m|%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qy=4zOOD#  
hD!W&Er  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: v;" [1w}  
单目: return f(l(t), r(t)); vt}+d StUm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p ASNiH698  
双目: return f(l(t)); VH7VJ [  
return f(l(t1, t2)); #y13(u,dN  
下面就是f的实现,以operator/为例 iLw O4i  
!qPVC\l  
struct meta_divide YlD ui8.N  
  { P]:r'^Yn  
template < typename T1, typename T2 > 44 ,:@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) mxsmW  
  { +c5z-X$^]  
  return t1 / t2; <wUDcF  
} DK 4 8  
} ; l<qK' P4  
~F?s\kp6  
这个工作可以让宏来做: cmF&1o3_  
o %sBU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q y73  
template < typename T1, typename T2 > \ 57IAH$n8o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^c3~CD5H 3  
以后可以直接用 6KPM4#61o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :5hKE(3Q  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 '&,$"QXwE  
(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。。。) e eb`Ao  
rtf\{u9 }g  
X[b=25Ct  
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 x1y#Q  
3/V&PDC*'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .w3.zZ0[  
class unary_op : public Rettype vcs=!Ace  
  { lR[[]Yn  
    Left l; "mc/fp  
public : ($EA/|z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9,\b$?9  
|D<J9+  
template < typename T > ~*RG|4#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Br.$:g#  
      { hN*,]Z{  
      return FuncType::execute(l(t)); 0A\OZ^P8  
    } yi*)g0M  
c jfYE]  
    template < typename T1, typename T2 > n{JBC%^g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M72.  
      { .g71?^?(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _4F(WCco  
    } wYy=Tl-N  
} ; c?B@XIl  
 (`PgvBL:  
eS(\E0%QI  
同样还可以申明一个binary_op Ag=>F5  
/NfuR$oMd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > - y[nMEE  
class binary_op : public Rettype U_ n1QU  
  { }&A!h  
    Left l; Zg1=g_xY  
Right r; 3T^f#UT  
public : @\0U`*]^)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NrH2U Jm  
_u TaN  
template < typename T > (os}s8cIh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /f_w@TR\{  
      { ,:POo^!/fT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :YaEMQJ^  
    } &R+/Ie#0dz  
("07t/||  
    template < typename T1, typename T2 > R6l`IlG`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iJ n<  
      { " &2Kvsz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  *R1 m=  
    } 91%QO?hz  
} ; BSt^QH-'  
}jHS  
MH@=Qqx#=t  
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 "TW%-67  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y#F`yXUj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GaV6h|6_  
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。 Q@]~O-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _8x:%$   
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。。。 u#(VR]u\7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {Q9?Q?  
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) 'J\nvNm  
下面是修改过的unary_op jb;!"HC  
]@E_Hx{S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > mQEE?/xX;  
class unary_op +KV?W+g)`  
  { NG3!09eY  
Left l; BUcPMF%\y:  
  .*\TG/x  
public : .Z%y16)T  
eC`} oEz  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |f5WN&c  
OsI>gX>  
template < typename T > l;{n" F  
  struct result_1 %N5gQXg  
  { :/YHU3~Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *_feD+rq  
} ; o/0cd  
"#zSk=52z  
template < typename T1, typename T2 > We%HdTKT  
  struct result_2 qTc-Z5  
  { 9C&Xs nk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I`hltJM'  
} ; 38ac~1HjE  
Gy}WZ9{  
template < typename T1, typename T2 > }!_x\eq^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jr|"QRC  
  { ~,#zdm1r@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l0Rjq*5hJ  
} \"=4)Huv  
dCq-&3?t  
template < typename T > oDz%K?29%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K"Vo'9R[_  
  { !O|d,)$q  
  return OpClass::execute(lt(t)); WcRTv"4&  
} h8 Wv t's  
^a+W!  
} ; MnToL@  
F)fCj^ zL  
K4w %XVaH  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug C8ss6+k&  
好啦,现在才真正完美了。 3=YK" 5J  
现在在picker里面就可以这么添加了: q8DSKi  
,uz+/K%OA5  
template < typename Right > /G[2   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nV`n=x  
  { DX3xWdnr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Xn:5pd;?B6  
} Q\H1=8  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 '7BJ.  
/hrVnki*  
Eo h4#fZ\N  
,_SE!iL  
#B_Em$  
十. bind 8 ckcTNPu  
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。 wY$'KmNW  
先来分析一下一段例子 T2EQQFs  
Pv-El+e!  
`Uz2(zqS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |76G#K~<X  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6f=,$:S$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~HW8mly'  
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。 dP[vXhc  
我们来写个简单的。 0EWov~Y?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6Bv!t2  
对于函数对象类的版本: lI,lR  
Q4~/Tl;  
template < typename Func > [Eq7!_ 3  
struct functor_trait |A .U~P):  
  { {TmrWFo  
typedef typename Func::result_type result_type; n,,hE_  
} ; zY11.!2  
对于无参数函数的版本: ~Qg:_ @@\  
|ZJ<J)y  
template < typename Ret > D./!/>@f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > rN$U%\.I  
  { yM_ta '^$  
typedef Ret result_type; U3UKu/Z  
} ; Ai*R%#  
对于单参数函数的版本: )># Y,/q  
m=m T`EP  
template < typename Ret, typename V1 > GbFtX\s+5j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]t2zwHo#  
  { OEZ`5"j  
typedef Ret result_type; N*^iOm]Y  
} ; ?$chO|QY  
对于双参数函数的版本: zcqv0lM '  
[ GcH4E9r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aLo^f= S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N<d0C  
  { 0\B31=N(  
typedef Ret result_type; # 1,"^k^  
} ; 0c-.h  
等等。。。 \`kH2`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h)NZG6R  
BB$(0mM^  
template < typename Func > 4+tKg*|  
struct func_return HpXQ D;  
  { ^X?D4a|;#g  
template < typename T > uT Z#85L `  
  struct result_1 _VjfjA<c8  
  { *A^`[_y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T'W@fif  
} ; W5)R{w0`GD  
r 9~Wh $  
template < typename T1, typename T2 > B@+&?%ub:  
  struct result_2 /r8'stRzv  
  { og?>Q i Tr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #7*{ $v  
} ; $.5f-vQp  
} ; c4Leh"ry  
:cE6-Fv  
6x.ZS'y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 e=H,|)P  
8h?):e  
template < typename Func, typename aPicker > ~dtS  
class binder_1 HL`=zB%  
  { :-[y`/R  
Func fn; If*+yr|  
aPicker pk; qH=<8Iu  
public : )01,3J>#  
^ UDNp.6k  
template < typename T > u4KP;_,m  
  struct result_1 ~K 2.T7=  
  { m)1+D"z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f{HjM? Mb3  
} ; S - N [  
Y[R;UJE`5  
template < typename T1, typename T2 > F ]x2;N  
  struct result_2 f, iHM  
  { ~+)sL1lx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; + g*s%^(E  
} ; <Pnz$nH:e  
Sb|9U8h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >WZ_) `R  
6OPYq*|  
template < typename T > ,_iR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x & ZW f?  
  { 0XzrzT"&  
  return fn(pk(t)); O;6am++M@  
} qib4DT$v-6  
template < typename T1, typename T2 > _!ITCkBj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W1!Nq`  
  { j*fs [4  
  return fn(pk(t1, t2)); |y%M";MI  
} [-p?gyl  
} ; Z(|'zAb^  
3 q^^Os  
sy(8-zbI  
一目了然不是么? !uc"|S?  
最后实现bind K\VL[HP-  
v;ZIqn"  
sQ aP:@  
template < typename Func, typename aPicker > X4$86  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1 k\~%  
  { isR)^fI|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v?L`aj1ox  
} U{Xx)l/o  
Pw|J([  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y?-zQs0  
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。 .QLjaEja  
KmX?W/%R  
十一. phoenix -L6V)aK&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q13>z%Rge  
w7e+~8|  
for_each(v.begin(), v.end(), Z[GeU>?P  
( 5<77o|  
do_ KM9)  
[ tPz!C&.=  
  cout << _1 <<   " , " 9NEL[J|  
] 40m>~I^q}  
.while_( -- _1), -R BH5+SS2  
cout << var( " \n " ) A>B_~=  
) \1f&D!F]b  
); mGC!7^_D`  
d+L!s7  
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: s;Sv@=\  
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 EHlkt,h*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W&s@2y?rF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wqE+hKs,  
_!C M  
;hZ^zL  
template < typename Cond, typename Actor > x*a^msY%  
class do_while 7\<}378/^  
  { HlgkW&}c^  
Cond cd; @3Nvf}He  
Actor act; f}ES8 Hh[  
public : +2 x|j>  
template < typename T > :p0<AU47  
  struct result_1 5~H}%W,P  
  { ;-"'sEu}  
  typedef int result_type; %^LwLyoVM  
} ; w(cl,W/w  
I%'6IpR"d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NA{?DSP  
>!BZ>G2  
template < typename T > X775j"<d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i"GCm`  
  { yr[HuwU  
  do 3aERfIJyE  
    { C|g]Y 7  
  act(t); Jj'dg6QY'  
  } jr3FDd]  
  while (cd(t)); b75en{aDi*  
  return   0 ; D"ecwx{%;C  
} @mm~i~~KA  
} ; u8N"i),  
Xd@_:ds  
" LkI'>3}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0`~#H1TK  
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。 0~=>:^H'`q  
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。 JL:\\JT.  
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。 ,k+F8{Q.  
下面就是产生这个functor的类: ,cwjieM  
+WfO2V.  
-esq]c%3  
template < typename Actor > CU_8 `}  
class do_while_actor N}X7g0>hV  
  { %WO4uOi:@  
Actor act; #4wia%}u  
public :  r NT>{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9 =zZ,dg  
0s o27k  
template < typename Cond > t(r}jU=qw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k35E,?T  
} ; 4Tn97G7  
%=<Kb\  
`#y?:s ]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。 Ojs ^-R_  
最后,是那个do_ >A*BRX"4C  
uK5 C-  
2y#[uSqB  
class do_while_invoker M0Vs9K=  
  { Ns5'K^  
public : S E0&CV4  
template < typename Actor > ]h 4r@L3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =b/:rSd$NA  
  { y25L`b  
  return do_while_actor < Actor > (act); -;W`0 k^  
} {/Qg4pc!  
} do_; Rpou.RrXR7  
8%#pv}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]>H'CM4JR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [*W l=  
最后来说说怎么处理break和continue )Nkf'&  
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。 XyrQJ}WR|  
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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