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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b]Z@^<_E  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a|_p,_  
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, ?j O 5 9n  
e8P-k3a"5:  
.Zmp ,  
w?y 6nTg<  
  class filler xJwG=$o  
  { .Y*f2A.v  
public : },@^0UH4c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ykqyk')wm  
} ; 7 s Fz?` -  
y$W|~ H   
V@vU"  
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: J CGC  
Y&.UIosWb  
{b)~V3rsY  
ZcE_f>KV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Vb|#MNf)  
rN/| (@  
:aAEJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `#mK*Buem}  
h9s >LY  
FMw&(  
'0RwO[A#1  
二. 战前分析 \2C`<h$fN  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Ms^dRe)  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 mpw~hW0-  
ZWUP^V  
3gZ8.8q3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W"q@Qa`Bm  
  /* --------------------------------------------- */ f3MRD4+-  
vector < int *> vp( 10 ); BJ}D%nm}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P9Q~r<7n  
/* --------------------------------------------- */ !CTxVLl"F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); J([s5:.[  
/* --------------------------------------------- */ ~Bi_7 Q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); XGrue6 ya  
  /* --------------------------------------------- */ 23\RJpKb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0&+k.Vg  
/* --------------------------------------------- */ S$q =;"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'tgKe!-@  
hqvE!Of  
_fk#<  
)cJ#-M2  
看了之后,我们可以思考一些问题: }_'IE1bA  
1._1, _2是什么? W_|0y4QOo  
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。 0% L l  
2._1 = 1是在做什么? 4,Ic}CvM  
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。 k?B[>aQn.0  
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。 )!bUR\  
kRJ4-n^@><  
21X`h3+=  
三. 动工 eV^d6T$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "r4AY  
D/ybFk  
[lzN !!B!  
op2Of<{h  
template < typename T > F9"w6;hh  
class assignment Ex amD">T  
  { _ gj&$zP  
T value; ;*TIM%6#  
public : 1/+C5Bp*  
assignment( const T & v) : value(v) {} {$D,?V@%_  
template < typename T2 > > et-{(G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =ac_,]z  
} ; tC?=E#3 V  
n: ui  
5 |0,X<&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 MM_k ]-7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #p(h]T32  
_9 .(a  
r|Z3$J{^"  
`:8J46or  
  class holder pIV-kI:w  
  { Dr&('RZ4  
public : 1@48BN8cm'  
template < typename T > )> ,wj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d_UN0YT<  
  { B(a-k?  
  return assignment < T > (t); v4,h&JLt  
} (_kp{0r#  
} ; g,t jm(  
Pt:e!qX)  
M-L2w"  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: -H^oXeN  
mYN7kYR}<`  
  static holder _1; <#=N m0S$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /@ !CKh`  
f ),TO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ei}/iBG@  
而不用手动写一个函数对象。 |:[tNs*,O  
+CH},@j  
g6@Fp7T  
c .3ZXqpI;  
四. 问题分析 G@FI0\t  
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。 oBQ#eW aY  
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。 p^<yj0Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ZRxZume<f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ? &G`{Ey  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E1dD7r\  
^'CPM6J  
五. 问题1:一致性 n~"$^Vr  
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?| 4(e59ZgY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;__9TN  
~vmd XR`'T  
struct holder ~CB[9D=  
  { .7'kw]{/  
  // 0N[&3Ee8  
  template < typename T > _\Q^x)w6  
T &   operator ()( const T & r) const t"hYcnC  
  { }I|u'#n_  
  return (T & )r; T{V/+RM  
} 8`4<R6]LKB  
} ; M` q?Fk  
PWh^[Rd)  
这样的话assignment也必须相应改动: 1c3TN#|)W  
>_rha~   
template < typename Left, typename Right > N8qDdr9p?c  
class assignment 8h3=b[  
  { P 71(  
Left l; [Vd[-  
Right r; *Do/+[Ae  
public : ur :i)~wXn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,fK3ZC  
template < typename T2 > "|;:>{JC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lzw3=H  
} ; ,NnhHb2\  
sK{l 9  
同时,holder的operator=也需要改动: +iRq8aS_  
ju}fL<<e  
template < typename T > <VD8bTk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;^*Unyt[4]  
  { 4h@Z/G!T3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]k9)G*  
} mNmLyU=d  
aQI^^$9g  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2*(Z==XC7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <;E  
`_b`kzJ  
return l(rhs) = r; hN['7:bQ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3qY K_M^[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V"p!B f  
1;Pv0&[q/  
template < typename Tp > >zDF2Y[  
class constant_t qB)"qFa  
  { DI!V^M[~u  
  const Tp t; Gpm{m:$L  
public : 2H.654  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j p $Z]  
template < typename T > 763+uFx^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const GUF"<k  
  { >iS`pb  
  return t; 3 ?Y|  
} +C1QY'>I  
} ; {]"]uT#  
Pnd `=%w%]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f;}EhG'  
下面就可以修改holder的operator=了 !"e5~7  
\~LQ%OM  
template < typename T > G^q3Z#P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gM [w1^lj  
  { m*$|GW9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yLsz8j-QJ  
} V5p= mmnA,  
n}s~+USZX  
同时也要修改assignment的operator() 3Tn)Z1o  
5 H#W[^s"  
template < typename T2 > YeF1C/'hy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GTHkY*  
现在代码看起来就很一致了。 0afei4i~N  
3!5Ur&  
六. 问题2:链式操作 FgLrb#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _fZZ_0\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。 WK="J6K5  
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。 *^([ ~[  
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。 ',GS#~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4t)%<4  
%pXAeeSY`;  
template < typename T > <C9 XX~  
struct result_1 {O|'U'  
  { {EdH$l>94  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0rGSH*(  
} ; ICAH G7,  
W>q HFoKa  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ~+Z{Q25R  
1heS*Fwn'  
template < typename T > "B_K XL  
struct   ref lV.F,3  
  { ho>k$s?  
typedef T & reference; QdLYCR4f  
} ; VXR]"W=  
template < typename T > *xp\4;B  
struct   ref < T &> }E`dZW*!!  
  { kD bhu^~B  
typedef T & reference; N{-]F|XX  
} ; z5W@`=D  
<cA/<3k)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J)mh u}  
%F kMv  
template < typename T > 4(-b x.V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1 { , F  
  { J[^}u_z  
  return l(t) = r(t); BL 3gKx.'  
} a,78l@d(  
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。 (%O@r!{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F#|: `$ t  
gIA@l `"  
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 sBV 4)xM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1Z{ZV.!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 O$IjN x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m^x6>9,  
最后的布局是: au,t%8AC  
                Add N41R  
              /   \ <L&m4O#|  
            Divide   5 y<b{Ji e  
            /   \ sl2@umR7%(  
          _1     3 Py`N4y ~  
似乎一切都解决了?不。 P,sjo u^  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 j[Uxa   
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 7<H |QL&  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: LHJ":^  
~Y.tz`2D  
template < typename Right > o!Rd ^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'Wa,OFd\8  
Right & rt) const WoxwEi1~0  
  { N25V ]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;;A2!w{}[i  
} e L.(p k^<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s|y:UgD  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 b*ef);  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 GJqE!I,.  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 *6(kbes  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 gNGr!3*)w  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Y'e eA 2O  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: \p%3vRwS%p  
sZ?mP;Q  
template < class Action > :a:l j  
class picker : public Action #Wu*3&a]yU  
  { Mkq( T[)  
public : S.!UPkWH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :$+-3_oLMQ  
  // all the operator overloaded @ |'5 n  
} ; S(:l+JP  
t20PP4FWM  
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。 ^*\XgX  
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: ZIdA\_c  
fb  da  
template < typename Right > LSQz"Ll l  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ITy/eZ"&:  
  { BPr ^D0P  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xJ2*LM-  
} Ma| qHg  
tTU=+*Io  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P9T5L<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。 .Yw'oYnS  
e *j.  
template < typename T >   struct picker_maker ZtHm\VTS  
  { lD{Aa!\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1wW)tNKIF  
} ; /k"`7`!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  &QNWL]  
  { {647|j;e  
typedef picker < T > result; Q?AmOo-a  
} ; N$[$;Fm:  
lg pW@g  
下面总的结构就有了: yPw'] "  
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。 Tlj:%yK2  
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。 fm~kM J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n4lutnF  
至此链式操作完美实现。 |j3'eW&=  
nADX0KI  
!`bio cA  
七. 问题3 ,7XtH>2s  
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。 _ pO`  
H'F6$ypoS  
template < typename T1, typename T2 > >%E([:$A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b3YO!cJ  
  { |y<),j6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5d@t7[]  
} 2BCtJ`S`  
5sPywk{  
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: LI)!4(WH  
tRpEF2  
template < typename T1, typename T2 > %zU`XVNN+  
struct result_2 $BmmNn#  
  { -*2Mf Mh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &_5tqh  
} ; c#N<"cy>  
_lW+>xQ  
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? !EQ@#qW/  
这个差事就留给了holder自己。 y0~Ia:y  
    5X.e*;  
fJZp?e"  
template < int Order > 0b91y3R+  
class holder; (Toq^+`c  
template <> d*pF>j  
class holder < 1 > wB>r (xQ'  
  { {A|TowBN  
public :  ;v  
template < typename T > jEXW  
  struct result_1 y$81Z q  
  { $hxN hI  
  typedef T & result; >!6i3E^  
} ; /MQU >&  
template < typename T1, typename T2 > VDB;%U*D  
  struct result_2 oPc\<$  
  { sS TPMh  
  typedef T1 & result; aAu>Tn86D.  
} ; -yDs< Xl  
template < typename T > ,7,g%?_P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5BR5X\f0  
  { juBw5U<  
  return (T & )r; W(fr<<hL  
} p1c3Q$>i  
template < typename T1, typename T2 > >MJ?g-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I|$ RJkD  
  { }B7K@Wu#  
  return (T1 & )r1; |_u8mV  
} ^7]"kg DA  
} ; fQ>4MKLw=d  
]aCk_*U  
template <> l!E7A Kk8  
class holder < 2 > .ut{,(5  
  { j<%])  
public : 2fIRlrA$  
template < typename T > (eCFWmO  
  struct result_1 ECa$vvK m  
  { 9s +z B  
  typedef T & result; hgRVwX  
} ; nxQ?bk}*d  
template < typename T1, typename T2 > vFrt|JC_{  
  struct result_2 acd:r%y  
  { 1r r@  
  typedef T2 & result; mmw^{MK!  
} ; PC c|}*b  
template < typename T > =G~~?>=@2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !A8^Xmz"  
  { -G &_^"=R  
  return (T & )r; =\)IaZ  
} /W#O +  
template < typename T1, typename T2 > 3>z[PPw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;evCW$G=  
  { 0e["]Tlnm  
  return (T2 & )r2; l6[lJ0Y  
} ! 0/z>#b  
} ; !~<siy  
IGX:H)&*  
,(G%e  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 f]~c)P Cs  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NkxCs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tNs~M4TVVH  
 &K^MN d  
return l(i, j) = r(i, j); `P+(&taT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  0JRD  
9+YD!y  
  return ( int & )i; 5H,G-  
  return ( int & )j; M ixwK,  
最后执行i = j; >zY \Llv  
可见,参数被正确的选择了。 F)$K  
o?Sla_D   
;@ WV-bLe  
WKA'=,`v  
D 7shiv|,  
八. 中期总结 J3S&3+2G  
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: Mu_i$j$vvP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T#:F]=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vd#,DU=p!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2>S~I"o0  
?3sT" r_d@  
")s!L"x  
d_}a`H  
HW=xvA+  
"C%!8`K{a*  
九. 简化 D1,O:+[;.  
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。  Kn+=lCk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b`cYpcs  
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: |pZo2F!.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Mj0Cat=  
  +-*/&|^等 p}]q d4j  
2. 返回引用。 >',y  
  =,各种复合赋值等 ;kaHN;4?  
3. 返回固定类型。 }wt%1v-10U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aj|5 #  
4. 原样返回。 o}8{Bh^  
  operator, X=qS"O 1  
5. 返回解引用的类型。 o 6j"OZcv  
  operator*(单目) ioIv=qGdiP  
6. 返回地址。 G2mNm'0  
  operator&(单目) =.m6FRsU  
7. 下表访问返回类型。 X<Za9  
  operator[] b5ie <s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 UPCQs",  
  operator<<和operator>> coQ[@vu  
){Z  
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。 DM7}&~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1JTbCS  
9+CFRYC  
template < typename Left > zjbE 7^ N  
struct value_return PN F4>)  
  { AvRcS]@=  
template < typename T > 4sY[az  
  struct result_1 9rj('F & 1  
  { 4E"d/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O OlTrLL  
} ; +!&$SNLh(  
}6~)bLzI}  
template < typename T1, typename T2 > M1=_^f=&.  
  struct result_2 zi!#\ s^  
  { t/:w1rw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O4+F^+qN  
} ; R lg#z4m  
} ; P!+v:'P5f  
okBE|g  
gn5% F5W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait oW'PO Ar  
{*=E?oF@  
下面我们来剥离functor中的operator() , p0KLU\-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *8!w&ME+.  
A|vP$zy  
return l(t) op r(t) _%IqjJO{=r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rnvQ<671W  
return op l(t) NXgRNca  
return op l(t1, t2) }z'DWp=uN  
return l(t) op Tx+ p8J|Yr  
return l(t1, t2) op g5R,% 6  
return l(t)[r(t)] #4y,a_)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A o3HX  
i>Iee^_(  
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: 7Jx%JgF  
单目: return f(l(t), r(t)); )*[ ""&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .)ST[G]WK  
双目: return f(l(t)); O<`R~  
return f(l(t1, t2)); &telCg:  
下面就是f的实现,以operator/为例 _om[VKJd  
w??c1)  
struct meta_divide nUqy1(  
  { )Xno|$b5Eo  
template < typename T1, typename T2 > GoeIjuELR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k}B DA|\s  
  { ]bfqcmh<  
  return t1 / t2; N$'>XtO  
} hPPB45^  
} ; kME^tpji  
 rA#s   
这个工作可以让宏来做: vv h.@f  
;5M<j3_*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b7'F|h^  
template < typename T1, typename T2 > \ *]!l%Uf%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (UzPklkZ  
以后可以直接用 S8*>kM'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t{ H 1u  
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 STlPT5e.}  
(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。。。) .YiaXP  
5+FLSk  
oWD)+5. ]  
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 7)PJ:4IqS  
1 ;Ju]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @ KJV1t`  
class unary_op : public Rettype ?>)yKa#U  
  { /| f[us-w  
    Left l; uo 4xnzc  
public : "UpOY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]^ !}*  
T&4fBMBp,%  
template < typename T > j)Lo'&Y~=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;@!;1KDy  
      { VKf6|ae  
      return FuncType::execute(l(t)); BvI 0v:  
    } #ko6L3Pi  
sy.:T]ZH  
    template < typename T1, typename T2 > cKpQr7]ur  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AY@k-4  
      { @H4wHlb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kd`YSkZ  
    } EP0a1.C  
} ; OequU'j  
)]}$   
t[q3 {-  
同样还可以申明一个binary_op h&$Py  
7V/Zr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I}ndRDz[  
class binary_op : public Rettype .pKN4  
  { 0lf"w@/  
    Left l; /1N)d?Pcl  
Right r; Xr2 Wa  
public : }JGq1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %Y 2G  
rT<1S?jR  
template < typename T > `r9^:TMN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CwB] )QV?  
      { 43F^J%G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :P"9;$FY  
    } 6,zDBax  
]wR6bEm7  
    template < typename T1, typename T2 > p`L L   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ex:3ua$N  
      { th9 0O|;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); y0y+%H-  
    } YZ{;%&rB  
} ; d>~`j8,B  
e~*S4dKR  
Ss+F9J  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 LiF.w:}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^Wk0*.wg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R1~7F{FW  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 BMF3XcH~G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m9k2h1  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 pdy+h{]3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 eoJFh  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) G*=H;Upi  
下面是修改过的unary_op 4(;20(q]  
8m \;P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #-A5Z;TD.  
class unary_op E8 \\X  
  { wb@]>MJ}[s  
Left l; 6XZN>#  
  " _mmR M  
public : w[|y0jtw  
r*>QT:sB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} iAg}pwU  
EtPgzw[#c9  
template < typename T > =$[W,+X6f  
  struct result_1 cUYX1a)8  
  { ?9CIWpGjU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Mc.^s  
} ; zcZ^s v>  
z{AM2Z  
template < typename T1, typename T2 > "^!j5fZ  
  struct result_2 % ghJ*iHR  
  { td%Y4-+-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x[Hhj'  
} ; ;Xz(B4N~o  
aTi0bQW{  
template < typename T1, typename T2 > `yy%<&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <'VA=orD  
  {  -\5[Nq{N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Z#%}K Z  
} "rL"K  
Sw/J+FO2  
template < typename T > A<]&JbIt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,Z >JvTnH  
  { wX@H &)<s  
  return OpClass::execute(lt(t)); L/c4"f|.*v  
} 3KR2TcT#{  
|:{g?4Mi  
} ; 9$8X> T^   
$]xE$dzJ  
"Fo  
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 p^}L  
好啦,现在才真正完美了。 ^"PfDTyA  
现在在picker里面就可以这么添加了: :A,O(   
e?|d9;BO  
template < typename Right > ~>lOl/n5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nqBG]y aI  
  { :LU"5g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !>?4[|?n<  
} j'#)~>b  
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。 9@JlaY)0  
xq8}6Q  
X^u4%O['  
B!$V\Gs  
<.y;&a o  
十. bind # w i&n  
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。 c8 H9_6  
先来分析一下一段例子 [P(rY  
9(i0" hS^  
Cmp{FN"o  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R?1idl)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 " 6 uTo0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ee4KMS  
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。 nNkyOaK*4  
我们来写个简单的。 :Bdipc  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b\<lNE!L  
对于函数对象类的版本: y8Ei=[  
`NYF?%  
template < typename Func > 7Y$4MMNQ  
struct functor_trait ^Tb}]aHg  
  { s|fCR  
typedef typename Func::result_type result_type; jAD+:@  
} ; ~Rx~g  
对于无参数函数的版本: WRN8#b  
Fr938q6^-  
template < typename Ret > Uqb]e?@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H8(0. IR  
  { 9;;]q?*  
typedef Ret result_type; ,(1vEE[9-  
} ; @]?? +f}#  
对于单参数函数的版本: :mCw.Jz<h  
K|P9uHD  
template < typename Ret, typename V1 > uK+9gTv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > iX0]g45o  
  { }z9I`6[  
typedef Ret result_type; 7UeE(=Hr5  
} ; ,n /SDEL  
对于双参数函数的版本: 1Xk{(G<\  
c+)36/; X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > kMfc"JXF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > dXf]G6  
  { AQJ|^'%  
typedef Ret result_type; o(v"?Y6  
} ; &etL&s v  
等等。。。 0xvMR&.H  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Cy`<^_i  
F)[XIY&2/  
template < typename Func > F``EARG)iu  
struct func_return %8rr*l5  
  { -52 @%uB  
template < typename T > TsFV ;Sl3  
  struct result_1 0{^l2?mgSb  
  { L@d]RMNv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  :V5!C$QV  
} ; wI1M0@}PV  
K#m\ qitb  
template < typename T1, typename T2 > iMOPD}`IX  
  struct result_2 b n<I#ZH2  
  { xr7-[)3Q$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8M".o n  
} ; ue^?/{OuT  
} ; @M1yBN  
&CxyP_  
2Q`PUXj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y4)ZUv,}  
HlOAo:8'  
template < typename Func, typename aPicker > k=ior  
class binder_1 p3,(*eZ  
  { eY6gb!5u  
Func fn; @SF" )j|  
aPicker pk; ^-c si   
public : /:*R -VdF  
@@&@}IQcR1  
template < typename T > j:de}!wc  
  struct result_1 &\WkJ}&PnA  
  { n{qa]3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "R\\\I7u  
} ; ^Yf)lV&[  
dctA`W@:-  
template < typename T1, typename T2 > ~,M;+T}[r  
  struct result_2 Kc-A-P &Ry  
  { o%N0K   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I49=ozPP  
} ; $Nt]${0  
#C=L^cSx(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2S7H_qo$  
m\}\RnZu  
template < typename T > }{w_>!ee  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LNyL>VHkK  
  { ~NxoF  
  return fn(pk(t)); h!t2H6eyF  
} p[k9C$@e}  
template < typename T1, typename T2 > +"N<-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =E6i1x%j  
  { yo Q?lh  
  return fn(pk(t1, t2)); wZ\e3H z  
} n_!]B_Vd$  
} ; ([4{n  
fDm}J  
u[6`Jr~  
一目了然不是么? (-G(^Tn  
最后实现bind zM9).D H  
644hQW&W  
:'^dy%&UB  
template < typename Func, typename aPicker > +2k|g2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D.oS8'   
  { MRl*r K  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3Oig/KZ  
} Yf2+@E  
7K5o" "  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =-1^K  
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。 5sV/N] !  
][>M<J  
十一. phoenix &|&YRHv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {]/Jk07  
"`1of8$X7  
for_each(v.begin(), v.end(), 2dV\=vd  
( 83 ^,'Z  
do_ Spr:K,  
[ :0TSOT9.  
  cout << _1 <<   " , " x x`8>2T#e  
] #*;fQ&p  
.while_( -- _1), t73Z3M  
cout << var( " \n " ) scPq\Qd?O  
) % &Q7;?  
); DHujpZXQ  
X-2S*L'  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: /xm} ?t0U  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ZZ.0'   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 krnk%ug  
那么我们就照着这个思路来实现吧: dW=D]  
{i7Fu+xZj  
nY5n%>8  
template < typename Cond, typename Actor > LXLIos55S  
class do_while EA@$^e[  
  { GzZ|T7fm  
Cond cd; (Ss77~W7  
Actor act; f!R^;'a  
public : f6_|dvY3  
template < typename T > cwD*>[j  
  struct result_1 t%YX-@  
  { /Geks/  
  typedef int result_type; Qmc;s{-r;  
} ; .Mft+,"  
`\u),$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [{!j9E?(  
$E@.G1T [  
template < typename T > - 9<yB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i\R\bv[9  
  { $q@RHcj  
  do ) eGu4iEPM  
    { 02 c.;ka3  
  act(t); [Jh))DIx  
  } >fzzrD}]  
  while (cd(t)); kFZu/HRI  
  return   0 ; >zx50e)  
} u.K'"-xt4K  
} ; 'FA)LuAok  
TboHP/  
L!Zxc~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). NVh>Q>B$_  
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。 2,QApW_Y  
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。 kE(-vE9  
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。 f+88R=-u6S  
下面就是产生这个functor的类: .$s|T  
1X_!%Z  
\w\47/k{  
template < typename Actor > Va[dZeoy  
class do_while_actor <Phr`/  
  { Wes "t}[25  
Actor act; ZYt"=\_  
public : DBrzw+;e3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &l}xBQAL  
T7Qd I[K%b  
template < typename Cond > X%\6V;zR#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8P y_Y>  
} ; DdZ_2B2  
`YU:kj<6  
&#\7w85$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5}^08Xl  
最后,是那个do_ L5|;VH  
SE-, 1p  
Kz2^f@5=F  
class do_while_invoker bzL;)H4Eo  
  { ,?N_67  
public : V`&*%xgGR  
template < typename Actor > l{SPV8[i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X!HSS/'  
  { 2 ]6u B e  
  return do_while_actor < Actor > (act); d1_*!LW$  
} JRs[%w`kD  
} do_; uC ;PP=z  
q@yabuN@,j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0JL6EL>_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k.f:nv5JO  
最后来说说怎么处理break和continue iP\&fZY_  
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。 I8wVvs;k  
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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