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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~{cG"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AFdBf6/" i  
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, p N+1/m,  
B%(-UTQf  
| Kw}S/F  
rO[ Zx'a  
  class filler  Uys[0n  
  { ~5:-;ZbZ  
public : 0zc~!r~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <wTD}.n  
} ; 0#: St  
wOV}<.W  
68QA%m'J  
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: 6Eu"T9 (  
Y^2]*e%  
9s2 N!bx  
`xsU'Wd^<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *pSD[E>SU  
dV7~C@k6k8  
ydMfV-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7N8a48$8  
D` abVf  
,V`[;~49  
I* 4g ;1x  
二. 战前分析 fI }v}L^  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 B&Iy_;  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 k)TNmpL%"  
,M0#?j>  
9{&oVt~Y$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `nv82v  
  /* --------------------------------------------- */ 4l?"zv1  
vector < int *> vp( 10 ); /SKgN{tWe  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3:MAdh[w  
/* --------------------------------------------- */ - p*j9 z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N VBWF  
/* --------------------------------------------- */ k.6(Q_TS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i1 ^#TC$x  
  /* --------------------------------------------- */ QLDld[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); glUf. :]  
/* --------------------------------------------- */ eb=#{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {w52]5l  
wPQRm[O|  
q3e^vMK"  
nO;t5d  
看了之后,我们可以思考一些问题: $E6bu4I  
1._1, _2是什么? }0 b[/ZwQ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ;oivG)hJl  
2._1 = 1是在做什么? b |JM4jgK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ZnZ`/zNO  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 S r4/8BZ  
8dCa@r&tz  
cIOM}/gqv  
三. 动工 Rd:wMy$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ByivV2qd{  
IgNL1KRD  
dFzlcKFFD  
aP`V  
template < typename T > A[Pz&\@  
class assignment w<jlE8u  
  { V)3S.*]  
T value; ]vUTb9>{?  
public : cwBf((~  
assignment( const T & v) : value(v) {} M2rgB%W)m  
template < typename T2 > eGk`Z>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y~g*"J5j  
} ; P<MNwdf(+  
dZ{yNh.]  
_28vf Bl?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >*e,+ok  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %Kc2n9W  
7#9yAS+x(  
uS&NRf9A  
egh_1Wg2a  
  class holder ST25RJC  
  { 0k 6S`e9gI  
public : 3ox 0-+_  
template < typename T > jCxg)D7W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s*UO!bHa  
  { uBA84r%{QQ  
  return assignment < T > (t); f+>g_Q  
} Uv%?z0F<C  
} ; 3!2TE-  
&pEr;:E  
E;Q ,{{#  
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: 65AG# O5R  
D9-D%R,  
  static holder _1; 4 t< mX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rh$q]  
+5oK91o[y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AA~6r[*~  
而不用手动写一个函数对象。 xZ(f_Oy  
B<6Ye9zuG  
\zv?r :1t  
d!#qBn$*[  
四. 问题分析 MNV OloA  
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。 m+'vrxTY  
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。 !)+8:8H'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6rg?0\A<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 KQ2jeJ/pj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +"F9yb  
~"8)9&  
五. 问题1:一致性 >'e(|P4  
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?| * v W#XDx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V7q-Pfh!y  
)Y 9JP@}T  
struct holder g!.k>  
  { |}2X|4&X  
  // ~E*`+kD  
  template < typename T > ,{VC(/d  
T &   operator ()( const T & r) const I+g[ p  
  { `&!J6)OJ  
  return (T & )r; JsyLWv@6xa  
} %:vMD  
} ; 1PnWgu  
mQ qv{1  
这样的话assignment也必须相应改动: -1<*mbb0  
6y}|IhX?z  
template < typename Left, typename Right > J={R@}u  
class assignment /.<2I  
  { ,/6 aA7(  
Left l; XXA1%Lw%  
Right r; 59Lmv &s  
public : cgF?[Z+x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3|9 U`@  
template < typename T2 >  b@m\ca  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -3T~+  
} ; Sz#dld Mz  
U6 $)e.FO  
同时,holder的operator=也需要改动: U3 y-cgE  
^L +@oS  
template < typename T > y;1l].L  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8e*1L:oB!  
  { flzHZH  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d/!R;,^  
} |A%Jx__  
'v:%} qMv  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 > nOU 8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 LJ+Qe%|  
/`vn/X^?^  
return l(rhs) = r; F3pBk)>a\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 L-QzC<[F/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;!H|0sv  
>YuiCf?c7  
template < typename Tp > ^oT!%"\  
class constant_t N]iu o.  
  { 2c4x=%  
  const Tp t; Q{"QpVY8  
public : sm>5n_Vw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Vi o ~2  
template < typename T > qmWn$,ax  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NQ"`F,T  
  { bUBQ  
  return t; *oca   
} "Acc]CqH*  
} ; 7GVI={ b  
Z[pMlg6Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /Xo8 kC  
下面就可以修改holder的operator=了 u[;,~eB%w  
** !  
template < typename T > JLFZy\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >Qg 9KGk'  
  { W]U}, g8Z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @Wb_Sz4`  
} 2qkZ B0[  
o2 vBY]Tj  
同时也要修改assignment的operator() !Ey=  
_0: }"!Gq  
template < typename T2 > S#wy+*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } kvo V?<!  
现在代码看起来就很一致了。 N +M^e`H  
MzudCMF  
六. 问题2:链式操作 %=GF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *sbZ{{]e  
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。 ;%_s4  
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。 F:B 8J4/  
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。 BJ,9C.|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @fz!]/  
qPI1\!z6  
template < typename T > h.ln%6:d  
struct result_1 [;n/|/m,  
  { r(Vz(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (yB)rBh>n  
} ; xG|T_|?  
J jp)%c#_  
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: A;\1`_i0  
quGv q"Y>  
template < typename T > ejjL>'G/|%  
struct   ref -xk.wWpV  
  { |1[3RnG S  
typedef T & reference; CW)JS3}W"  
} ; ?!Bf# "TY  
template < typename T > 6+s10?  
struct   ref < T &> ]:X# w0UR  
  { <*'%Xgm  
typedef T & reference; $wBF'|eU  
} ; znxP.=GB   
Ub_!~tb}?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ].e4a;pt  
9z0G0QW[  
template < typename T > 7u|X . X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z|k>)pv@  
  { h]{V/  
  return l(t) = r(t); O"6 (k{`  
} i3[%]_eP.  
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。 lNwqWOWy  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tW)K pX  
yur5" $n  
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 a6<UMJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: & uMx*TTY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d[7B,l:RN  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Vw>AD<Rl  
最后的布局是: [S<1|hk s(  
                Add *\!>22*  
              /   \ |DBj<|SX  
            Divide   5 Pn|;VCh  
            /   \ :{Mr~Co*  
          _1     3 Q 2mTu[tx  
似乎一切都解决了?不。 )A1u uW (  
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。 ??u*qO:p  
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。 ^_rBEyz@  
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: $]`rWSYtv`  
R|u2ga ~  
template < typename Right > HZJ)q`1E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %UXmWXF4$  
Right & rt) const C^^AN~ZD  
  { r\."=l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZCC T  
} t|j p]Vp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jo}yeGbU  
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。 z?I"[M  
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。 qe3d,!  
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。 4A {6)<e  
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。 BV-(`#~:y  
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? )kpNg:2p  
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: T?+%3z}8  
f'WRszrF  
template < class Action > GnFm*L  
class picker : public Action pg9 feIW1  
  { ~cL)0/j}  
public : 49iqrP'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F +Dke>j  
  // all the operator overloaded >.o<}!FW  
} ; W Yo>Md 8  
RE%25t|  
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。 ;Zt N9l  
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: fG_<HJS(~  
?l>Ra0  
template < typename Right > D_)N!,i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T jrz_o)  
  { 3 n3$?oV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Xf%vfAf  
} %+ : $uk[  
>*]dB|2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yE_T#FN  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 UY}EW`$#m  
VYw<8AEFY  
template < typename T >   struct picker_maker k((kx:  
  { 0 H0U%x8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; n3" @E<rW  
} ; `P/87=h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~o X`Gih  
  { U)6Ew4uRxV  
typedef picker < T > result; \ !qe@h<  
} ; $g&_7SJ@  
#DA,*  
下面总的结构就有了: K +l-A>Ic  
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。 U9Gg#M4tY  
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。 m`9P5[m#x>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S|  
至此链式操作完美实现。 @ *&`1  
!%/2^  
G{u(pC^  
七. 问题3 !IC@^kkh{  
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。 $[U:Dk}  
O^DLp/vM  
template < typename T1, typename T2 > fi  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iit 5IV  
  { &~'^;hy=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kk$D:UQX  
} )u=46EU_  
9|l6.$Me/  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: d04fj/B  
UWW'[gEP1  
template < typename T1, typename T2 > v`\CzT  
struct result_2 Mt*eC)~ Yx  
  { 2v{42]XYf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sB=s .`9  
} ; l(Y\@@t1  
X3j|J/  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? [!j;jlh7},  
这个差事就留给了holder自己。 =l4F/?u]f@  
    Z5`U+ (  
S;}/ql y  
template < int Order > BmFtRbR  
class holder; ^0(`:*  
template <> q rF:=?`E  
class holder < 1 > xgJyG.?  
  { bC,SE*F\  
public : +HF*X~},i  
template < typename T > Eyh(257  
  struct result_1 I|tn7|*-A[  
  { S #C;"se  
  typedef T & result; 50^CILKo7  
} ; A"wso[{  
template < typename T1, typename T2 > SN5Z@kK  
  struct result_2 *qKf!&  
  { =zRjb>  
  typedef T1 & result; f!bGH-.r5  
} ; :MILOwF  
template < typename T > 6.M!WK{+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ge[&og/$  
  { (Eo#oX  
  return (T & )r; D6:"k 2  
} ]ZS/9 $  
template < typename T1, typename T2 > uWkuw5;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "9OOyeKu%  
  { 1Ba.'~:  
  return (T1 & )r1; w -5_Ru  
} Wl{wY,u  
} ; bj=YFV+  
P`y 0FKS  
template <> E@8&#<  
class holder < 2 > ]64?S0p1c!  
  { Q@- h  
public : H1e^/JD)  
template < typename T > k-8$ 43  
  struct result_1 WO+_ |*&  
  { 4p]hY!7  
  typedef T & result; x<>In"QV  
} ; q&@q /9kz  
template < typename T1, typename T2 > .xg, j{%(  
  struct result_2 {3G2-$yb  
  { }O8#4-E_Ji  
  typedef T2 & result; Os)}kkja  
} ; ^w~Utx4  
template < typename T > ;mXw4_{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B'KZ >jO  
  { YvPs   
  return (T & )r; !po29w:S  
} j6&7tK,  
template < typename T1, typename T2 > cp 5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Am)XbN')1  
  { gg QI  
  return (T2 & )r2; htHnQ4Q  
} ZJ}|t  
} ; oT[8Iu  
z/t+t_y  
ym6gj#2m  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 QE~#eo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wIK&EGQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [ FNA:  
`YPNVm<3)  
return l(i, j) = r(i, j); =xPBolxm5U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y 9~z7  
usOIbrQ  
  return ( int & )i; S<DS|qOo  
  return ( int & )j; >TwL&la  
最后执行i = j; P*6&0\af|  
可见,参数被正确的选择了。 M UqV$#4@I  
)Tj\ym-Vl  
J2Eb"y>/;  
Pt8 U0)i)  
Xw<Nnvz6  
八. 中期总结 "~aCW~  
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: ^r0mx{i&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9 e0Oj3!B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ompkDl\E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2B&|0&WI  
^n8r mh_%  
I:,D:00+  
Wo~#R   
y1+~IjY  
ee{8C~  
九. 简化 O;~d ao  
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。 Pdw[#X<[`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mdPEF)-  
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: PV/S zfvIq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pTk1iGfB  
  +-*/&|^等 ~$Pz`amT|  
2. 返回引用。 FT.;}!"l  
  =,各种复合赋值等 tO]` I-  
3. 返回固定类型。 4^Ghn  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :s`\jJ  
4. 原样返回。 }dO^q-t$3  
  operator, 9?#L/  
5. 返回解引用的类型。 K\`>'C2_V  
  operator*(单目) J\x.:=V  
6. 返回地址。 WZJ}HHePr  
  operator&(单目) pt+[BF6P  
7. 下表访问返回类型。 "8h7"WR  
  operator[] 2^C>orKQ0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `+O7IyTM A  
  operator<<和operator>> q+Cq&|4 ?2  
%#,EqN  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 }0?\H)/edP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B M$+r(#t  
`t~Zkb4>  
template < typename Left > Gw)>i45 :  
struct value_return [Oy5Td7[  
  { GV T[)jS  
template < typename T > PK<+tIm\  
  struct result_1 G@Y!*ZH*f  
  { ^E(:nxQ6s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >|@i8?|E  
} ; ~i y]X:U  
?#0|A?U  
template < typename T1, typename T2 > 0O:')R&  
  struct result_2 [:(^n0%  
  { _M;M-hk/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o0'!u  
} ; Au-h#YV  
} ; WVfwt.Y  
>2w^dI2  
a2'f#[as  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @?r[ $Ea1M  
>l3iAy!sZ  
下面我们来剥离functor中的operator() j6_tFJT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =xq+r]g6  
=~f\m:Y  
return l(t) op r(t) }hy, }2(8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e7^B3FOx  
return op l(t) X|w[:[P  
return op l(t1, t2) qu:nV"~_  
return l(t) op ^E^Cj;od@  
return l(t1, t2) op - .EH?{i  
return l(t)[r(t)] <yHa[c`L  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3/i_?G  
nF!6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: bYKe5y=  
单目: return f(l(t), r(t)); n$oHr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .!pr0/9B  
双目: return f(l(t)); %!X|X,b^O  
return f(l(t1, t2)); U'(@?]2 <G  
下面就是f的实现,以operator/为例 "$Mz>]3&q  
jJK`+J,i}X  
struct meta_divide Q'B2!9=LB  
  { %P2l@}?a  
template < typename T1, typename T2 > = olmBXn/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~DYv6-p%  
  { .h7`Q{  
  return t1 / t2; Z/f%$~Ch  
} e 1$<,.>  
} ; aF41?.s  
,p\:Z3{ZH  
这个工作可以让宏来做: 7(S66  
:K)7_]y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ i=^!? i  
template < typename T1, typename T2 > \ `, lry7]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DQy<!Wb+  
以后可以直接用 bk}'wcX<+]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) p9`!.~[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 -E(0}\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Glw_<ag[  
qTuQ]*[-  
miTySY6 ^  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  e#t7  
<n-}z[09  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'C2X9/!,  
class unary_op : public Rettype s9)U",  
  { (/a#1Pd&  
    Left l; ;LXwW(_6d  
public : p-Jp/*R5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9z$fDs}.q  
2]}4)_&d<e  
template < typename T > s1GR!*z>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N a $eeM  
      { !JGe .U5  
      return FuncType::execute(l(t)); b?kY`LC  
    } 00-cT9C3  
psFY=^69o  
    template < typename T1, typename T2 > }83a^E9L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "-T[D9(A  
      { +>}LT_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (E{}iq@2  
    } k:QeZn(  
} ; <9bfX 91  
pRys 5/&v  
{TL.2  
同样还可以申明一个binary_op [(rT,31cW  
`]7==c #Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?bH&F  
class binary_op : public Rettype m0Geq.  
  { }nUq=@ej  
    Left l; <%iRa$i5  
Right r; A+w'quXn  
public : Mm)yabP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !y\r.fm!A  
L}a-c(G+8  
template < typename T > &pzf*|}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }NJKkj?  
      { 'w z6Zt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1 ]A$  
    } {Z,_/@}N  
.C*mDi)wZ  
    template < typename T1, typename T2 > %;eD.If}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m!K`?P]:N  
      { ('k9XcTPP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9?XQB%44  
    } 4=~+B z  
} ; n "bii7h  
#PkZi(k hv  
&"r /&7:  
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 W=:AOBK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 lsaA    
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) abD@0zr  
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。 lDSF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! xwF mY'o  
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。。。 3Cw}y55_y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %vil ~NU  
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) Uc;~q-??#  
下面是修改过的unary_op K0YQ b&*k  
m{;j r<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p9>1a j2a  
class unary_op k5%W8dI  
  { Vak\N)=u  
Left l; 8<)ZpB,7  
  RY .@_{  
public : .He}f,!f<  
^6On^k[|fw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l0 8vF$k|d  
02_+{vk!  
template < typename T > mCyn:+  
  struct result_1 D3B]  
  { 45?% D}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;_=N YG.  
} ; PU,%Y_xR  
UCt}\IJ  
template < typename T1, typename T2 > /go|r '  
  struct result_2 6CCm1F{`  
  { AP1&TQ,&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rQxiG[0  
} ; 5-hnk' ~  
Z)}UCi+/".  
template < typename T1, typename T2 > zM,r0Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C-@[=  
  { .VCF[AleS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D 5bPF~q  
} )bWopc  
k8?G%/TD  
template < typename T > 5a-x$Qb9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4[(NxXH8M  
  { I>GBnx L  
  return OpClass::execute(lt(t)); rz0)S py6  
} B[I9<4}  
[j}JCmWY   
} ; _i_P@I<M|~  
)q66^% ;S  
35Yf,@VO  
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 nwp(% fBo  
好啦,现在才真正完美了。 wFX9F3m  
现在在picker里面就可以这么添加了: Gl@{y (  
UE{$hLI?g  
template < typename Right > 1ysQvz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?-zuy US  
  { OXm`n/64+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z}TLk^_[  
} g)5mr:\  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \BuyJskE  
^)wKS]BQ..  
zak|* _  
a'-u(Bw  
d:k n%L6k_  
十. bind Wqkzj^;"G  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Wqkb1~]#Y  
先来分析一下一段例子 o{6q>Jm  
Y hQ)M5  
N+ak{3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pCDN9*0/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `% QvCAR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 j*5IRzK1%0  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 X@"G1j >/  
我们来写个简单的。 mU]VFPr5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [ /YuI@C,@  
对于函数对象类的版本: \ )=WA!  
xorafL  
template < typename Func > qm3H/cC9+  
struct functor_trait 4EHrd;|   
  { > 1(J  
typedef typename Func::result_type result_type; u4_QLf@I  
} ; 3 3|t5Ia  
对于无参数函数的版本: {"+M%%`*#  
PJcfiRa'jQ  
template < typename Ret > s-_D,$ |  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =#/Kg_RKL  
  { m`9nDiV  
typedef Ret result_type; f4fBUZ^ A  
} ; L;* s-j6y  
对于单参数函数的版本: NNF"si\FE  
K8aqC{  
template < typename Ret, typename V1 > *68 TTBq(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :{2~s  
  { 'Y/0:)  
typedef Ret result_type; O5:bdt.  
} ; Z(7kwhP[`  
对于双参数函数的版本: g_1#if&  
fO$){(]^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dYwkP^KB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PR Mg6  
  { &s='$a; 4  
typedef Ret result_type; UWF \Vx*)b  
} ; [Q0V5P~Q'  
等等。。。 B ytx.[zbX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {Q3OT  
+?Ii=*7n  
template < typename Func > X3\PVsH$K  
struct func_return ly-(F2  
  { W;'fAohr  
template < typename T > E?G'F3i  
  struct result_1 J7* o%W*V  
  { X58U>4a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4%^z=%  
} ; {_Wrs.a'8  
755,=U8'wi  
template < typename T1, typename T2 > ?id) 2V0s  
  struct result_2 VD$5 Djq  
  {  ,\s`T O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z-Uu/GjB  
} ; lcie6'<  
} ; `UTPX'Vz  
d/bimQ  
4LKpEl.=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B S*79heY  
$ ]s^M=8  
template < typename Func, typename aPicker > N<9 c/V  
class binder_1 y)fMVD"(  
  { 7a1o#O  
Func fn; ,7LfvZj4[  
aPicker pk; B;r_[^  
public : 3'Y-~^ml|  
^Hv&{r77  
template < typename T > .;]WcC<3  
  struct result_1 p L"{Uqi  
  { x ;|HT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TKR#YJQ?K  
} ; $<v4c5r]O  
t,?, T~#9  
template < typename T1, typename T2 > q< XFw-Pv  
  struct result_2 \ZZ6r^99  
  { 5c` ;~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AH#mL  
} ; %):_  
cuN9R G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Nvgi&iBh8  
i%-yR DIX  
template < typename T > t1Fqq4wRi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const In1W/ ?  
  { ;OlnIxH(W  
  return fn(pk(t)); 1'qXT{f/~  
} ~.: { Ik]  
template < typename T1, typename T2 > J<0{3pZY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9wYm(7M6  
  { ~_fc=^o  
  return fn(pk(t1, t2)); wa8jr5/k"  
} a9-Mc5^'n  
} ; NPK;  
$@L;j  
qWhW4$7x  
一目了然不是么? Y~vk>ZC  
最后实现bind H?=W]<!W{y  
:1A:g^n  
W3,r@mi^s7  
template < typename Func, typename aPicker > Ddr.6`VJ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) gADf9x"b  
  { x4I!f)8Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); tnJ7m8JmC  
} O2Qmz=%  
MJ JC6:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [P &B  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <[k3x8H'  
dPEDsG0$a  
十一. phoenix 5p#0K@`n/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ESCN/ocV  
[c3!xHt5O  
for_each(v.begin(), v.end(), 3Y)&[aj  
( }_nBegv  
do_ rRRh-%.RU  
[ .V hU:_u  
  cout << _1 <<   " , " t`8Jz~G`  
] R4'.QZ-x  
.while_( -- _1), 3+Lwtb}XPF  
cout << var( " \n " ) j2D!=PK;  
) v WXo#  
); th{f|fm62  
G3_7e A#;  
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: =`3r'c  
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 l ms^|?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 KNeVSZT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h>`[p,o  
H1k)ya x4_  
-s 0SQe{!_  
template < typename Cond, typename Actor > p%$r\G-x  
class do_while bo=H-d|  
  { ~rV$.:%va  
Cond cd; [)I^v3]U  
Actor act; S%\5"uGa  
public : +ywz@0nx  
template < typename T > jr`T6!\  
  struct result_1 ]Ozz"4Z  
  { ~!({U nt+'  
  typedef int result_type; 8WytvwB}  
} ; 2U[/"JL  
>)WE3PT/O"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u.2X "  
k{f1q>gd  
template < typename T > f! +d*9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x<l 5wh  
  { &u:U"j  
  do spA|[\Nl  
    { 96\FJHt Z  
  act(t); $*{,Z<|2  
  } ;l;jTb^l  
  while (cd(t)); "Erphn  
  return   0 ; NuO@N r  
} DNmC   
} ; \Q#pu;Y*N]  
^6 l5@#)w  
usc/DQ1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z2W&_(^.h  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 l iY/BkpH  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 @g[ijs\  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Ov(k:"N  
下面就是产生这个functor的类: Zg_b(ks  
\l=A2i7TQ  
vVBWhY]  
template < typename Actor > O.dZ3!!+  
class do_while_actor !*c%Dj  
  { !S<p"   
Actor act; SVa^:\"$[  
public : glch06  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bD v& ;Z  
8;qOsV)UDT  
template < typename Cond > mg*iW55g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !"hlG^*9  
} ; Z84w9y7O<  
d*TH$-F!p  
yHY2 SXm  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _Q #[IH9  
最后,是那个do_ HHx5 VI  
]fY:+Ru  
:LuA6  
class do_while_invoker &v]xYb)+<  
  { \/dOv [  
public : p_xJ KQS  
template < typename Actor > %5L~&W}^"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &4wSX{c/P  
  { lGet)/w;c  
  return do_while_actor < Actor > (act); ZW))Mx#K=T  
} E7$ aT^  
} do_; LI-ewea  
\ $TM=Ykj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? T pCXe\W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 rE "FN~9P  
最后来说说怎么处理break和continue <DMm [V{  
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。 ]Y,V)41gCE  
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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