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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1,P\dGmu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C\4d.~C:w3  
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, c h}wXn  
Q5lt[2Zyzd  
k~F;G=P  
 nZ)E @  
  class filler ^a<kp69qS  
  { H: S<O%f  
public : +NbiUCMX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `hdN 6PgK  
} ; }?o4MiLB  
>#)%/Ti}DU  
EJ(36h  
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: H+Aidsn  
1_};!5$.  
4/%Y@Z5  
nRvaCAt^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  yj=OR|v  
\d*ts(/a*  
mx#%oJnsi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S*gm[ZLQ  
9c%CCZ  
\t 5_V)P  
!9.FI{W  
二. 战前分析 e{9~m  
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。 \B^NdG5Y  
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 M4D @G  
_a f $0!  
cUr!U\X[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); na|sKE;{  
  /* --------------------------------------------- */ ?4oP=.  
vector < int *> vp( 10 ); c/igw+L()  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vZW[y5   
/* --------------------------------------------- */ 8+J>jZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r6kJV4I=re  
/* --------------------------------------------- */ J.'%=q(Sb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ANNVE},  
  /* --------------------------------------------- */ fs?H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y$9! rbL  
/* --------------------------------------------- */ 3H0B+F2XQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PfyJJAQ[  
j ijwHL  
YWs?2I  
QM* T?PR  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]-9w'K d  
1._1, _2是什么? |j81?4<)v  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Xhq6l3M  
2._1 = 1是在做什么? M9""(`U  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 T9XUNR{&  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5\= y9Z- x  
N .H<'Q8&  
/&<V5?1|  
三. 动工 !/!ga)Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PR]b ]=  
Wa7wV 9  
SZyORN  
N#ZWW6  
template < typename T > -U\'Emu4  
class assignment r @m]#4  
  { % 1$#fxR  
T value; P%H  Dz  
public : \=7jp|{Yl  
assignment( const T & v) : value(v) {} Mm(#N/  
template < typename T2 > r~2hTie  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } UfPHV%Wd  
} ; 1]eRragm"  
Gw\..O  
ZOMYo]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NPrLM5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [8^q3o7n  
hl7 z1h  
/aMOZ=,q}  
aWlIq(dU  
  class holder EwX{i}j_V  
  { w]yVNB  
public : amdgb,vh  
template < typename T > } c k <R  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ruGeN  
  { ,`k&9o7  
  return assignment < T > (t); Dsp$Nr%*  
} fggs ;Le  
} ; jS~Pdz  
jeJgDAUv  
QF\nf_X  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Ei):\,Nv  
FOk;=+  
  static holder _1; g_`a_0v  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9$Z0mzk  
/1v9U|j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *<!q@r<d  
而不用手动写一个函数对象。 &H]/'i-  
RG""/x ;  
[5& nH@og  
#MlpOk*G  
四. 问题分析 @qan&?-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。 ~^V&n`*7D  
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。 DrkTM<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 XWnP(C9?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w $6Z}M1d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [)1vKaC  
CDRbYO  
五. 问题1:一致性 {\(MMTQ  
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?| gWGDm~+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 } P ,"  
z&tC5]#  
struct holder QJRnpN/  
  { sHc-xnd  
  // (X,i,qK/  
  template < typename T > xBA"w:<  
T &   operator ()( const T & r) const )\=xPfs  
  { w+R7NFq  
  return (T & )r; >e>3:~&2  
} NeG` D'  
} ; Q`<{cFsU  
x lS*9>Ij  
这样的话assignment也必须相应改动: f4b9o[,s2e  
P .m@|w&.K  
template < typename Left, typename Right > .Mb[j1L^  
class assignment ur\6~'l4  
  { dY S(}U  
Left l; !T][c~l  
Right r; `.@sux!lu  
public : YE{ [f@i0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .{h"0<x  
template < typename T2 > BZ?Ck[E]Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |cf-S8pwY  
} ; TXmS$q   
d@$| zr6  
同时,holder的operator=也需要改动: pWGR #x'  
{h7 vJ^  
template < typename T > MhD'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oNAnJ+_  
  { igfQ,LWe!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &Mk!qE<:N  
} ]=q auf>3  
oCa Ymi=:  
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。 J8alqs7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 + U5Q/g  
,G t!nm_  
return l(rhs) = r; 3!{imQT  
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。 oQ<[`.s  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N3|:MMl  
MO8}i?u=z  
template < typename Tp > FOsd{Fw  
class constant_t # dWz,e3   
  { Lj<TzPzg*  
  const Tp t; P_1WJ  
public : M?eP1v:<+G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} e$Ds2%SaT  
template < typename T > j8` B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E+@Q u "W  
  { mvEhP{w  
  return t; Uz^N6q  
} {fR\yWkt?  
} ; C e-ru)  
tb+gCs'D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (XO=W+<'  
下面就可以修改holder的operator=了 p|-MwCeH  
SN}K=)KF#  
template < typename T > mrP48#Y+l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const S{+t>en  
  { x|0C0a\"A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l/'GbuECm  
} f=F:Af!  
\%a0Lp{ I  
同时也要修改assignment的operator() 89FAh6uE  
Xxg|01  
template < typename T2 > L1SKOM$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .KA-=$~J1  
现在代码看起来就很一致了。 bkV<ZUW|;  
>zW2w2O3  
六. 问题2:链式操作 [Km{6L&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Dt: Q$  
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。  pux IJ  
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。 ?'MkaG0g  
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。 [gmov)\c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #KJ# 1  
'v6@5t19j  
template < typename T > UA6id|G  
struct result_1 ttsR`R1.k  
  { lvke!~#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V!He2<  
} ; 2LtDS?)@  
c4tw)O-X  
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: 9Y:I)^ek  
5^g*  
template < typename T > 0Qt!w(  
struct   ref R5uG.Oj-2  
  { b w P=f.  
typedef T & reference; ,>a!CnK=  
} ; j&d5tgLB  
template < typename T > ,_e [P  
struct   ref < T &> 1Toiqb/  
  { P8z%*/ 3NF  
typedef T & reference; ,eyh%k*hz  
} ; 8_('[89m  
O k`}\NZL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yJ $6vmQ  
_re# b?  
template < typename T > 4Hj)Av <O(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ( eTrqI`  
  { zC2:c"E I  
  return l(t) = r(t); BPO5=]W 7  
} %F 2h C x  
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。 }(nT(9|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EK';\}  
Nm?^cR5r  
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 dR S:S_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &u>dKf)5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3a?-UT!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QHR,p/p  
最后的布局是: w|9 >4  
                Add "2cOSPpQL  
              /   \ FH,]'  
            Divide   5 !Y~UO)u2  
            /   \ Y2r}W3F=  
          _1     3 Q@W/~~N  
似乎一切都解决了?不。 kB 8^v7o  
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。 9J3fiA_  
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。 ?\V#^q-  
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: B6  0  
;4rhh h&  
template < typename Right > @_+aX.,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pe?)AiTZ:  
Right & rt) const DDeU:  
  { T*x2+(r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _,J+b R+b  
} |MwV4^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I1<WHq  
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。 2ioHhcYdJU  
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。 ~>CvZ 7K  
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。 G}nJ3  
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。 7:jLZ!mgi  
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? 7f>=-sv  
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: z?o8h N\  
X8)k'h  
template < class Action > s)1-xA{'.  
class picker : public Action =)Xj[NNRT  
  { g:Hj1!'  
public : 6("_}9ZOc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?:"ABkL|+Y  
  // all the operator overloaded /|?$C7%a\D  
} ; h&0zR#t  
cC/h7o dY  
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。 2HeX( rB  
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: &,&+p0CSI!  
hXTfmFy{n  
template < typename Right > < z<>E1ZLI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M"3"6U/e  
  { =[( 34#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &QHJ%c  
} S/]\GG{  
gb_Y]U  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,X@o@W+L  
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。  2v{WX  
FLi'}C  
template < typename T >   struct picker_maker &A0OYV3i.  
  { CHgip&(.F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U{2xgN J  
} ; #V>R#Oh}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Aw#<:6-  
  { _uIS[%4g  
typedef picker < T > result; RAW;ze*"  
} ; g|~px$<iY  
K%z!#RyJ4  
下面总的结构就有了: @]Cg5QW>T  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 cN,*QN  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 U=n7RPw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 TLwxP"  
至此链式操作完美实现。 RjW wsC~B  
V^_A{\GK  
{-Y;!  
七. 问题3 H>TO8;5(  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Rc1j^S;>  
eCGr_@1  
template < typename T1, typename T2 > 8['R D`O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kdNo<x1o  
  { FGV L[\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^')8-aF .  
} y'2|E+*V  
@v)Z>xv  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Gx C+lqH#  
 YSD G!  
template < typename T1, typename T2 > s$M(-"mg  
struct result_2 dNe!X0[  
  { iWCYK7c@.-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )?rq8VO  
} ; a4*v'Xc5  
Q"&Mr+  
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? *'Yy@T8M  
这个差事就留给了holder自己。 n>'(d*[e&  
    S=qh7ML  
^j}C]cq{Xg  
template < int Order > a'VQegP(f\  
class holder; J M`w6}  
template <> [q9B" @X  
class holder < 1 > 0*{(R#  
  { J^7m?mA  
public : f+Y4~k  
template < typename T > :c*"Dx'D  
  struct result_1 2-4N)q  
  { &_L@hsm  
  typedef T & result; KIF9[/P  
} ; 7b"fpB  
template < typename T1, typename T2 > | eBwcC#^  
  struct result_2 D[$"nc/  
  { *6}M.`.-  
  typedef T1 & result; rS1gFGrj  
} ; #NM)  
template < typename T > U)(R4Y6 v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5H3o?x   
  { w'@gzK  
  return (T & )r; D \ rns+  
} [:X@|,1V!L  
template < typename T1, typename T2 > tT]@yo|?e/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !#0)`4O  
  { j<^!"_G]*?  
  return (T1 & )r1; 5%,3)H{;t  
} r^ r+h[V  
} ; _}R$h=YD  
^6W}ZLp  
template <> k~[jk5te  
class holder < 2 > LK'(OZ  
  { H{}&|;0  
public : E*'YxI  
template < typename T > 45yP {+/-Q  
  struct result_1 K,S4  
  { 3fOOT7!FL  
  typedef T & result; MzvhE0ab  
} ; tD8fSV  
template < typename T1, typename T2 > /zIG5RK>  
  struct result_2 kz=ho~ @  
  { 3bRxV @0.  
  typedef T2 & result; Gk:fw#R  
} ; NM. e4  
template < typename T > o0r&w;!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ct=bZW"j/  
  { VEWW[ T  
  return (T & )r; 4  %0s p  
} hW*o;o7u  
template < typename T1, typename T2 > kQ+y9@=/g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PZ]tl  
  { 5_9`v@-4_  
  return (T2 & )r2; }3z3GU8Q-  
} X'OpR   
} ; k0Vri$x  
 u$?!  
A'EI1_3{  
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> >。 C%4ed#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8\{!*?9!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  ai 4k?  
hDXTC_^s  
return l(i, j) = r(i, j); *;Kp"j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k^7!iOK2  
W?Z>g"  
  return ( int & )i; ILuQ.VhBVN  
  return ( int & )j; (;fJXgj.  
最后执行i = j; Pe:)zt0  
可见,参数被正确的选择了。 dDS{XR  
Xqf\}p n  
ANm@$xO*  
eU"yF >6'  
?+}Su'pv}  
八. 中期总结 R>c>wYt'f  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^; KC E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4X=VNORlU0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5*z>ez2YQ7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Luao?;|U  
U5"u h} 3  
"kApGNB  
Hzz{wY   
"ku[b\W  
H&s`Xr  
九. 简化 MZ3 8=nJ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Le#srr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +?\JQ|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: hWly8B[I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ti2cD  
  +-*/&|^等 6 lzjaW5h  
2. 返回引用。 JE O$v|X  
  =,各种复合赋值等 (aYu[ML  
3. 返回固定类型。 `n>/MY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cyNE}  
4. 原样返回。 Y1cL dQn  
  operator, ?;tPqOs&  
5. 返回解引用的类型。 z$&B7?  
  operator*(单目) |5flvkid  
6. 返回地址。 s8 WB!x{t  
  operator&(单目) Y%i<~"k  
7. 下表访问返回类型。 56C8)?  
  operator[] mAlG }<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ij]UAJ}t  
  operator<<和operator>> Dbn ~~P  
e"866vc,  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 1(;{w +nM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: aQoB1 qd8  
Q7x[08TI  
template < typename Left > {/noYB<;  
struct value_return fV+a0=Z  
  { '6zZ`Ll9  
template < typename T > hT^&*}G  
  struct result_1 C2<TR PT  
  { q%,86A>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |0Z J[[2  
} ; 2wpJ)t*PF  
1tbA-+  
template < typename T1, typename T2 > q&=z^Ln!G  
  struct result_2 pCkMm)2g!  
  { ^S|qGu,G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \zU<o~gs  
} ; xR-;,=J  
} ; {)Wf[2zJ  
?Nt(sZ-  
 Ht.P670  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]Q FI>  
B-g uz  
下面我们来剥离functor中的operator() )i /w:g>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: dg.1{6HM  
[xGwqa03  
return l(t) op r(t) 6EC',=)6R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n]6 '!Eo  
return op l(t) OK4r)  
return op l(t1, t2) ,LZA\XC  
return l(t) op u'? +JUd1  
return l(t1, t2) op E$lbm>jsb$  
return l(t)[r(t)] '7oR|I  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l4DBGZB  
q=^;lWs4  
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: glC,E>  
单目: return f(l(t), r(t)); (?A c`H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .]E"w9~  
双目: return f(l(t)); iq3)}hGo  
return f(l(t1, t2)); e oE)Mq  
下面就是f的实现,以operator/为例 xqSZ {E:  
?"'+tZ=f6  
struct meta_divide &wDZ@{h  
  { z1b@JCWE  
template < typename T1, typename T2 > ~g{1lcqQP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8$c) ]Bv  
  { 9O &]!ga  
  return t1 / t2; p7AsNqEp  
} KsGW@Ho:  
} ; 9'(^ Coq  
j![1  
这个工作可以让宏来做: 7zzFM  
%KF I~Qk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'g <"@SS+  
template < typename T1, typename T2 > \ <IIz-6*V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }bi hlyB&Q  
以后可以直接用 %V;* E]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'WHI.*=  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 p+Q9?9  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) nt"\FZ*;3  
Fr50hrtkU  
mfj%-)l9  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `i|!wD,=\  
O-.G("  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )09ltr0@"  
class unary_op : public Rettype ?h1g$SBxk  
  { w3i74C&0  
    Left l; 2iKteJ@h)  
public : E6R\ DM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kJ%a;p`O  
WUau KRR.  
template < typename T > %>/&&(BE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xj D$i'V+  
      { #-b}QhxH  
      return FuncType::execute(l(t)); [.Fm-$M-  
    } s Y4w dG  
Tcv/EST  
    template < typename T1, typename T2 > {li Q&AZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AaU!a  
      { |L89yjhWBs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); pFs/ipZX^*  
    } 43g1/,klm  
} ; 9b6U] z,  
mph9/ %]S  
s/t,6-~EH  
同样还可以申明一个binary_op ?*UWg[  
 R`o Xkj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kbvF 9#  
class binary_op : public Rettype [g`4$_9S  
  { %<+Ku11  
    Left l; oR%cG"y  
Right r; HoX={^aG%  
public : S -,$ (  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} djoP`r  
'w1ll9O  
template < typename T > 'k}w|gNB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A|PZ<WAY  
      { %qqCpg4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !yi*Zt~  
    } e34g=]"  
:RDk{^b)  
    template < typename T1, typename T2 > fg ,vTpBk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 45BpZ~-  
      { GB Vqc!d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3 QXsr<  
    } a; a1>1  
} ; }s"].Xm^2  
C \5yo  
*Cp:<M nd  
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 ffI=Bt]t  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d%L/[.&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2zbn8tO  
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。 J!|R1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L)<~0GcP  
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。。。 M%$ITE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h'GOO(  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) uwi.Sg11  
下面是修改过的unary_op F( /Ka@  
X]2x0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > S&&Q U #  
class unary_op kZ6:= l  
  { iZ/iMDfC  
Left l; |}8SjZcQW  
  UCj<FN `  
public : YuHXm3[  
:}q)]W  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M<= e~';H  
z[vu- f9  
template < typename T > *Jt+-ZM  
  struct result_1 LEN=pqGJ.  
  { 3me&isKL  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s^.tj41Gx}  
} ; o*E32#l  
> Xij+tt{  
template < typename T1, typename T2 > Hj1?c,mo4  
  struct result_2 j%ZBAk)}  
  { eNH9`Aa  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #}Xsi&:XU  
} ; ttB>PTg#  
*2.h*y'u  
template < typename T1, typename T2 > ]R!YRu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <EE^ KR96  
  { M(C$SB>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r? }|W2^%  
} eA``fpr  
ePR9r}  
template < typename T > j4`+RS+q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const * RX^ z6  
  { 8df| 9E$  
  return OpClass::execute(lt(t)); ] M#LB&Pe  
} VMo:pV  
 > T:0  
} ; *)?'!  
b5.]}>]t  
R?#=^$7U  
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 |+[Y_j  
好啦,现在才真正完美了。 $*:$-  
现在在picker里面就可以这么添加了: tnBCO%uG  
Lr d-  
template < typename Right > II=!E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const VV 54$a  
  { 9pr.`w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f;OB"p  
} /<-=1XJI  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 zK_P3r LsS  
,_<|e\>~  
X(.[rC>  
.r-Zz3  
JrX. f  
十. bind ZzQLbCV  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ZCBF&.!  
先来分析一下一段例子 KLu Og$i  
i6P$>8jBQ-  
e^x%d[sU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} '.gi@Sr5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $-jj%kS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z yp3 +|  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 bI(8Um6m  
我们来写个简单的。 <$Sl%DoS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O.\\)8xA  
对于函数对象类的版本: 4#:Eq=(W  
Jk7 Am-.0  
template < typename Func > MZWv#;.]  
struct functor_trait j/NX  
  { p&4n"hC  
typedef typename Func::result_type result_type; <5#2^(  
} ; nz#eJ  
对于无参数函数的版本:  T-+ uQ3  
[~G1Rz\h  
template < typename Ret > vl+bc[ i~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L(k`1E  
  { %]4=D)Om  
typedef Ret result_type; jY=M{?h''  
} ; .RAyi>\e  
对于单参数函数的版本: H;q[$EUNb  
]n"U])pJd  
template < typename Ret, typename V1 > ( *K)D$y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Nz*,m'-1e  
  { -II03 S1  
typedef Ret result_type; l[%=S!  
} ; Lp4F1H2t-  
对于双参数函数的版本: 1{a4zGE?[  
p8?"}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > nqTOAL9FF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z[O*f#t  
  { vCK+v r!  
typedef Ret result_type; KDV.ZSF7  
} ; a0PU&o1EF  
等等。。。 \[)SK`cwd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .yD 6$!6  
l]Ym)QP  
template < typename Func > 5j0 Ib>\  
struct func_return Fq o h!F  
  { Gxxz4    
template < typename T > |YV> #l  
  struct result_1 e"{"g[b/7  
  { {^:NII]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EQw7(r|v:  
} ; Di}M\!-[  
28c6~*Te #  
template < typename T1, typename T2 > e{XzUY6  
  struct result_2 Rh$+9w  
  { y7rT[f/J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wf\7sz  
} ; p&)d]oV>  
} ; kd]CV7(7  
EgbH{)u  
7fSNF7/+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0L,!o[L*  
XJy.xI>;  
template < typename Func, typename aPicker > 0_Elxc  
class binder_1 /iAhGY  
  { Tow!5VAM  
Func fn; gSj0+|  
aPicker pk; B%k C>J  
public : ` vFDO$K  
AGjjhbGB  
template < typename T > 4sBvW  
  struct result_1 E $W0HZ'  
  { )^"V}z t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K)+]as  
} ; ~t$ng l$  
{{>,c}O /  
template < typename T1, typename T2 > f4F%\ "  
  struct result_2 n6M#Xc'JA  
  {  s_+.xIZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3c(mZ   
} ; Br42Qo2"T>  
VN\VTSZh?\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rl$"~/ oz  
^,5%fl  
template < typename T > #`K{vj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >Bdh`Ot-!  
  { HD2C^V2@M  
  return fn(pk(t)); 2Qh)/=8lM  
} -Lb7=98  
template < typename T1, typename T2 > i: jB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dsc0 ;7~6  
  { njO~^Hl7  
  return fn(pk(t1, t2)); Yo=$@~vN]  
} o~L(;A]yN  
} ; ("}C& 6)cB  
9k6/D.Dz  
uqa pj("  
一目了然不是么? Y|J=72!]  
最后实现bind YK$[)x\S  
Qb55q`'z  
~{-Ka>A  
template < typename Func, typename aPicker > ])%UZM6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >}2 ,2  
  { /lPnf7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =PNkzFUo  
} 7'Hh^0<  
#b:YY^{g_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gu~R4 @3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 _5(1T%K)  
+xsGa{`  
十一. phoenix "USzk7=&.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %6Vb1?x  
kzNRRs\e  
for_each(v.begin(), v.end(), KK4e'[Wf  
( `-R&4%t%  
do_ v}D0t]  
[ *tk=DsRW  
  cout << _1 <<   " , " .O(9\3q\  
] 1LhZmv  
.while_( -- _1), h(J$-SUs  
cout << var( " \n " ) ?D_iib7  
) o:"(\$  
); 1[#sHj$Na`  
J=(i0A  
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: m,62'  
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 uudd'L  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J7%rPJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6gO(  8  
GO@<?>K  
?*r%*CL  
template < typename Cond, typename Actor > ZU `~@.`i  
class do_while ` "-P g5  
  { 4GeN<9~YS  
Cond cd; t%5bDdo  
Actor act; ,O:p`"3`0=  
public : 1ah,Zth2  
template < typename T > m|x_++3  
  struct result_1 |`Yn'Mj8rm  
  { {Oq8A.daJ  
  typedef int result_type; Ruq>+ }4  
} ; A #m_w*  
Iw)m9h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T5e#Ll/  
rz-61A) _  
template < typename T > K`uPPyv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nq\)o{<1  
  { `.3.n8V  
  do &y|PseH"  
    { 8g-Z~~0W1  
  act(t); v<)&JlR  
  } C.LAr~P  
  while (cd(t)); M5dEZ  
  return   0 ; -MsL>F.]  
} FwHqID_!:l  
} ; "lC>_A  
"Ms{c=XPK  
?u".*!%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). f8qDmk5s  
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。 D+! S\~u  
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。 |8[!`T*s  
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。 2J$vX(  
下面就是产生这个functor的类: BhbfPQ  
tlg}"lY  
u2$.EM/iae  
template < typename Actor > uTPAf^|  
class do_while_actor :pz@'J  
  { nnE'zk<"  
Actor act; V=5*)i/  
public : CyHHV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +/kOUz/]  
B B'qbX3xK  
template < typename Cond > Ie=gI+2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K"5q387!  
} ; 61&{I>~1  
7IkEud  
ht>/7.p]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $]}K;  
最后,是那个do_ ;#IrHR*Bk  
K7(k_4  
>hq{:m  
class do_while_invoker O'#;Ge/,  
  { j%Z5[{!/,X  
public : C2=PGq  
template < typename Actor > iQG]v[$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const GBR$k P  
  { B"#pvJN  
  return do_while_actor < Actor > (act); <|X+T,  
} <gH-`3 J6  
} do_; )K$xu(/K  
]GCw3r(!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1|ddG010  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ot! m=s  
最后来说说怎么处理break和continue &(Hw:W 9  
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。 /-^J0f+l3  
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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