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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda OegeZV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6(Pan%  
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, ds(?:zx#  
]~KLdgru_  
_XV%}Xb'  
GWnIy6TH l  
  class filler 6!ve6ZB[p  
  { KLg1(W(  
public : iqQT ^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o)AwM"  
} ; s|]g@cz an  
DAB9-[y+  
[|DKBJ  
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: En?V\|,  
:TH cI;PG8  
ff\~`n~WZ  
50W+!'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <U@N ^#  
wZiUzS ;v  
EiL#Dwx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -3EQRqVg  
NXU:b"G S  
$*fJKR_N  
Z<-_Y]4j  
二. 战前分析 .$qa?$@  
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。 dAh.I3  
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 $;qi -K3j  
6pt_cpbR  
"is(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $KiCs]I+  
  /* --------------------------------------------- */ &O&HczO  
vector < int *> vp( 10 ); ,,'jyqD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `>gG"1,]  
/* --------------------------------------------- */ Jz}nV1G(jz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >cu%Cs=m  
/* --------------------------------------------- */ Dqx#i-L23  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K p3}A$uV  
  /* --------------------------------------------- */ "|SMRc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kQ`tY`3F  
/* --------------------------------------------- */ uJ !&T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); eU yF<j  
PsY![CPrW  
uN|A}/hr]  
9%!h/m>rW  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7L{1S v  
1._1, _2是什么? F"@%7xy  
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。 ZZw`8 E  
2._1 = 1是在做什么? ^X=Q{nB  
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。 Jh26!%<Bl  
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。 D*XrK0#Z`  
DXFu9RE\{  
{f/qI`  
三. 动工 sVLvnX,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1K72}Gj)ZL  
*LT~:Gs#  
p8 rh`7  
*;7y5ZJ  
template < typename T > (m~>W"x/  
class assignment ,T/Gv;wa2  
  { m5\T,  
T value; D!<F^mtl  
public : YB#fAU  
assignment( const T & v) : value(v) {} `KJ( .m  
template < typename T2 > mzgt>Qtkz=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P*|N)S)X%  
} ; q!Du J  
A~zn;  
MqyjTY::Xg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %pC<T*f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !FEc:qH  
-;""l{  
Kkvc Zs'4m  
L 4By5)  
  class holder o3J#hQrl  
  { H;Wrcf2  
public : O[@!1SKT0  
template < typename T > xQoZ[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u?osX;'w  
  { L\:|95Yq  
  return assignment < T > (t); VUb>{&F[  
} q6zVu(  
} ; 7CIN!vrC|1  
=|t-0'RsN  
UhxM85M;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: MK&,2>m,A  
u[>"_!T  
  static holder _1; v88vr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 87 Z[0>  
#mxOwvJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !Sc"V.o @!  
而不用手动写一个函数对象。 CSM"Kz`  
AIF ?>wgq  
{ 3G  
bLqy7S9x  
四. 问题分析 agIqca;  
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。 GkGiQf4hh  
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。 u4x-GObJM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C$[d~1t6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 P/%7kD@5;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  Q !X?P  
v"*r %nCi  
五. 问题1:一致性 iaGA9l<b  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| wu <0or2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,jU>V]YC  
ZmA}i`  
struct holder Tz @<hE  
  { S%SYvA  
  // u$ts>Q;5  
  template < typename T > -hd  
T &   operator ()( const T & r) const L.n@;*  
  { i~@gI5[k+  
  return (T & )r; ^e:z ul{;]  
} ,K5K?C$k  
} ;  H.5 6  
m=l>8  
这样的话assignment也必须相应改动: (tK_(gO  
sh/ ,"b2!P  
template < typename Left, typename Right > |G j.E  
class assignment K #3^GB3P  
  { :1'  
Left l; L+t / E`  
Right r; 26V6Y2X  
public : T(!1\TB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r~b.tpH  
template < typename T2 > a>4/2#J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Dri6\/0  
} ; qe]D4K8`Q3  
_i =*0Q  
同时,holder的operator=也需要改动: UZdnsG7  
K\xz|Gq  
template < typename T > WowKq0sn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h ldZA  
  { c`E>7Hjr-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #MC#K{Xd  
} &;Ncc,jb  
K,4Ig!  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 z#{Y>.b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 FZ*"^=)`G  
I4Do$&9<D  
return l(rhs) = r; CD1Ma8I8  
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。 7qC /a c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ib,`0=0= O  
757&bH|a  
template < typename Tp > NlYuT+  
class constant_t KOixFn1  
  { =?]`Xo,v~  
  const Tp t; lMv6QL\>'  
public : L*0YOE%=]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Q%CrB>|@  
template < typename T > HT7,B(.}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !t%1G.  
  { P| NGAd  
  return t; yQJ0",w3o.  
} V_i&@<J  
} ; Tzd#!Lvm:,  
~-"CU:$o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h;=~%2Y  
下面就可以修改holder的operator=了 F:zmO5L5  
=Jp:dM*  
template < typename T > O%t? -h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const = MByD&o`  
  { QPuc{NcB>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O>E}Lu;|  
} {-)^?Zb @  
R0t!y3r&N  
同时也要修改assignment的operator() ,e'r 0  
/#9P0@Y  
template < typename T2 > uc9h}QJ*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9>{fsy  
现在代码看起来就很一致了。 `;mgJD  
h-p}Qil,  
六. 问题2:链式操作 J;sQvPHV8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7-3  
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。 NSVE3  
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。 " ILF!z  
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。 Xl=RaV^X"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $YJ 1P  
QRQ{Bq}#  
template < typename T > UDHOcb  
struct result_1 &5}YTKe}|  
  { 1_7p`Gxt[/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x@ X2r  
} ; Boj R"  
& n*ga$Q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: E}Cz(5  
,RV>F_  
template < typename T > !S~)U{SSK  
struct   ref D)MFii1J~  
  { (jKqwVs.:  
typedef T & reference; Az8b_:=  
} ; cO:lpsKYQ  
template < typename T > ;9~YQW@|  
struct   ref < T &> IAA_Ft  
  { F]RPM(!5O)  
typedef T & reference; tk0m[HN@eV  
} ;  x,: k/]  
Ztk%uc8_lM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c ,#=In2  
eNfH9l2k  
template < typename T > 5H'Iul<Os  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,b^Y8_ltoT  
  { ; FI'nL  
  return l(t) = r(t); <\nM5-wR  
} Tkr~)2,(I!  
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。 'oz$uvX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !bzWgD7j  
=nHkFi@D=t  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 p$F` 9_bZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6Takx%U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F=&,=r' Q8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v1u~[c=|^  
最后的布局是: >07i"a  
                Add ;0Ua t  
              /   \ qo:Zc`t(R  
            Divide   5 iwIn3R,  
            /   \ shGUG;  
          _1     3 4~Q<LEly  
似乎一切都解决了?不。 5xT, O  
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。 "r`2V-E  
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。 O-0 5.  
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: Qraq{'3  
2cu2S"r  
template < typename Right > _R0O9sPTO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qAp <OJ  
Right & rt) const nUs=PD3)  
  { wBlE!Pm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "z6p=B"?3  
} o^5UHFxTCB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 W rT_7  
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。 "cS7E5-|  
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。 5k=04=Iyh#  
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(A7=8vW  
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。 Y 8}y0]V  
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? 9k4z__Ke  
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: F)=<|,b1  
%X}D(_  
template < class Action > XiV*d06{  
class picker : public Action J*ofa>  
  {  Z a,o  
public : 0(C[][a*u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (gdzgLHy  
  // all the operator overloaded 3p-SpUvp  
} ; .: wg@Z  
RYl{89  
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。 cEXd#TlY~X  
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: <`q-#-V@  
w3iX "w  
template < typename Right > n\7 >_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zWN]#W`  
  { 0LGHSDb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X+;#^A3  
} ld%#.~Q  
aR)UHxvX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > iyR5mA  
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。 g}?39?o4  
8eCh5*_$  
template < typename T >   struct picker_maker sj+ )   
  { H>\l E2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u3cg&lEgT  
} ; F&k<P>k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > YY>&R'3[  
  { x wfdJ(&  
typedef picker < T > result; 6DEH |2  
} ; 4X:mb}(  
C-:|A* z  
下面总的结构就有了: C:!&g~{cKi  
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。 \*fXPJ4  
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。 wO%617Av  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 BL0xSNE**  
至此链式操作完美实现。 dphWxB  
Oxi^&f||`  
@q|c|X:I  
七. 问题3 )Zvn{  
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。 vN6)Szim  
(^ J2(  
template < typename T1, typename T2 > ;%AY#b4m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T[ zEAj  
  { /Zz [vf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .%\R L/  
} Fe2iG-ec  
4SkCV  
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: 0sq?>$~Kc*  
Z4k'c+  
template < typename T1, typename T2 > 9:!V":8q  
struct result_2 >(gbUW  
  { %zjyZ{=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t4zKI~cO  
} ; PTF|"^k+   
{o %OG/!1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? o~x49%X<c  
这个差事就留给了holder自己。 >b*}Td~J  
    :dlG:=.W  
BE!WCDg,  
template < int Order > H9=8nLb.  
class holder; Q-e(>=Gv_  
template <> fHF*#  
class holder < 1 > u~'j?K.^  
  { O V^?cA  
public : tHJahK:"k  
template < typename T > . N5$s2t  
  struct result_1 7$kTeKiP  
  { \NL*$SnxP  
  typedef T & result; &7w*=f8I  
} ; kc[<5^b5  
template < typename T1, typename T2 > _10I0Z0  
  struct result_2  _dVA^m  
  { 69Q#UJ  
  typedef T1 & result; W> $mU&ew[  
} ; +qa^K%K  
template < typename T > !$0ozDmD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e$-Y>Dd  
  { \`?4PQ  
  return (T & )r; Q/l388'  
} 0fw>/"v  
template < typename T1, typename T2 > d?[8VfAnh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GS,}]c=  
  { xQs._YY  
  return (T1 & )r1; #@cEJV;5"  
} Mgux (5`;  
} ; LV]F?O[K=  
'DB'lP  
template <> $btk48a7  
class holder < 2 > -aM7>YR  
  { !h+VbZ  
public : sWMY Lo  
template < typename T > 7;ddzxR4  
  struct result_1 `6Yk-5  
  { TxmKmZ u  
  typedef T & result; bSk)GZyH\d  
} ; M~*o =t  
template < typename T1, typename T2 > :w26d-QR(  
  struct result_2 NU%W9jQYS  
  { QjFE  
  typedef T2 & result; hODq& 9!  
} ; ,M9Hdm  
template < typename T > (x8D ]a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +`~kt4W  
  { aeTVcq  
  return (T & )r; fTV3lyk  
} T@on ue7  
template < typename T1, typename T2 > DZU} p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @HP7$U"  
  { $McbVn)~f  
  return (T2 & )r2; @<=<?T> 1  
} 0`kaT ?>  
} ; K7] +. f  
*l8:%t\  
),U>AiF]  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ; Ne|H$N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y2P%0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S!.H _=z%p  
<izn B8@  
return l(i, j) = r(i, j); oz?pE[[tm  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W< :7z  
4w(#`'I>  
  return ( int & )i; /\UFJ  
  return ( int & )j; )\l(h%s[I  
最后执行i = j; 7Ezy-x2h  
可见,参数被正确的选择了。 ,&rHBNS  
rL<a^/b/=  
bjB4  
6e :#x:O  
76 RFu@k  
八. 中期总结 94 GF8P  
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: LVxR *O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Et+WLQ6)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7eQc14  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y[I)hSD=  
6%fF6  
*waaM]u  
H4IJLZ3G  
I@o42%w2  
iCh,7I,m  
九. 简化 GGkU$qp2~  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?bH!|aW(H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H+F>#  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: f|'8~C5I@>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >sm<$'vZ/  
  +-*/&|^等 #m36p+U  
2. 返回引用。 p2uZ*sY(D  
  =,各种复合赋值等 [vyi_0[  
3. 返回固定类型。 |Y]4PT#EE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O}mz@- Z  
4. 原样返回。 <t"|wYAa_  
  operator, M Qlx&.>  
5. 返回解引用的类型。 rJ)8KY>  
  operator*(单目) Q,< V)  
6. 返回地址。 NX9K%J  
  operator&(单目) F*j0o +B5  
7. 下表访问返回类型。 Rr6}$]1  
  operator[] |++\"g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .<kbYo:MV  
  operator<<和operator>> _ 2E*  
4g^Xe-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 u5E\wRn  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t @vb3  
P&}J (;Lbl  
template < typename Left >  mB<*we  
struct value_return ?$Jj^/luD  
  { RA$q{$arb  
template < typename T > VFLW @  
  struct result_1 \ICc?8oL  
  { mo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w  
} ; ^M~Z_CQL2  
mq6TwM  
template < typename T1, typename T2 >  y)GH=@b  
  struct result_2 y,cz;2  
  { s?~lMm' !  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )0N^rw kW  
} ; A#KfG1K>  
} ; %8$ldNhV  
q3}WO] TBj  
~1.B fOR8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \_8.\o"@*#  
9U]j@*QN  
下面我们来剥离functor中的operator() c@Q&i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cyPJ( &;  
A8U\/GP  
return l(t) op r(t) s>c0K@ADO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3*!w c.=  
return op l(t) ]@A}v\wa  
return op l(t1, t2) >Pf\"% *  
return l(t) op xnvG5  
return l(t1, t2) op \k>1q/T0V  
return l(t)[r(t)] ;\(X;kQi  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Td,s"p>Vq  
iWp 6^g  
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: S\R5SRE  
单目: return f(l(t), r(t)); + [~)a 4#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fe8}2#<o  
双目: return f(l(t)); 2pmqP-pKd  
return f(l(t1, t2)); "xV0$%  
下面就是f的实现,以operator/为例 U\GuCw  
0I['UL^!F  
struct meta_divide v$~$_K  
  { nN5fP<H2x  
template < typename T1, typename T2 > ,Vfjt=6]}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kcG_ n  
  { P^[y~I#{  
  return t1 / t2; +sT S1t  
} Q:U>nm>xA  
} ; TE% i   
Fxv5kho  
这个工作可以让宏来做: \[&&4CN{  
zEk /15  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $0XR<D  
template < typename T1, typename T2 > \ %&j \:X~A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $8WWN} OC  
以后可以直接用 IxaF *4JG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~'v9/I-"  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Z ygu/M 6  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) s w{e |  
B *%ey?  
K5^`,}Q^  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ,ygUy]  
x;{Hd;<YF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Jq?Fi'2F%  
class unary_op : public Rettype A DVUx}  
  { ZI.Czzx\=  
    Left l; +Jh1D_+!9  
public :  h@PE:=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ot`znJU@  
jN-!1O._G  
template < typename T > {mUt|m 7!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gI!d*]{BP  
      { 28qlp>U  
      return FuncType::execute(l(t)); {krBAz&  
    } +o?;7  
n8tw8o%&[  
    template < typename T1, typename T2 > +Fb+dU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RM;Uq >l  
      { RsYMw3)G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); S)?N6sz%  
    } E0AbVa.  
} ; vXm'ARj  
ne: 'aq  
vi28u xc  
同样还可以申明一个binary_op +)LCYDRV7  
}U'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mLx=Zes:.  
class binary_op : public Rettype bYO['ORr @  
  { !jvl"+_FV  
    Left l; 3CH> !QOA  
Right r; fN/;BT  
public : (&Rql7](8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7>=  
6j!idA!'  
template < typename T > udXzsY9Ng  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rp+]f\] h  
      { ..zX  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); D|*yeS4>  
    } H+Aidsn  
TF9A4  
    template < typename T1, typename T2 > #0PZa$kM(o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  +#\7 #Y  
      { !nq`Py MR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r.lHlHl  
    } TB-dV'w  
} ; 9J?lNq  
M4D @G  
'4_c;](W  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 >bd@2au9!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~sZ$`t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U>OAtiq JX  
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。 cK >^8T^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 684|Uuf7  
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。。。 R$+p4@?S  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 z(>QGzyc  
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) ,`02fMOLc  
下面是修改过的unary_op d14n>  
G$2@N6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Oxa8ue?  
class unary_op .cHkh^EDY  
  { %`QgG   
Left l; |}.}q  
  zvVo-{6  
public : t0GJ$])  
f%i%QZP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} { 0-on"o  
%<!YjJ  
template < typename T > ;b:'i& r  
  struct result_1 ec`re+1r  
  { G|[{\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _m[DieR  
} ; reNf?7G+m  
!n` |k  
template < typename T1, typename T2 > 1;H"4u_IG&  
  struct result_2 H%XF~tF:  
  { l? U!rFRq`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E3l*_b0  
} ; " :vEWp+g  
/Q3\6DCl  
template < typename T1, typename T2 > N'WC!K.e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |35OA/O?X  
  { s'oNW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tv.<pP9-C  
} NPS*0y/  
k@un}}0r  
template < typename T > w#[cGaIB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3fp&iz  
  { bc4V&  
  return OpClass::execute(lt(t)); KbtV>  
} * m^\&  
k}Q<#   
} ; D[#V  
`:;q4zij;  
~!5=o{wy  
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 /KX+'@  
好啦,现在才真正完美了。 9aY8`B  
现在在picker里面就可以这么添加了: &H]/'i-  
: S3+UT  
template < typename Right > P3: t 4^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <K`E*IaW  
  { C[G+SA1&W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vM6W64S  
} .= ?*Wp  
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。 z__?kY  
Bskp&NV':  
T"W<l4i-  
=uH2+9.  
U:C:ugm  
十. bind twq~.:<o  
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。 a @2fJ}  
先来分析一下一段例子 {]<c6*gQ  
$VvgzjrH  
uW(-?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]|.ked  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YE{ [f@i0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;_e9v,  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 #mw !_]  
我们来写个简单的。  r!?ga  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: W&*&O,c  
对于函数对象类的版本: z{ :;Rb  
'R79,)|;[  
template < typename Func > :xPo*#[Z(A  
struct functor_trait "mW'tm1+  
  { L^ J|cgmNw  
typedef typename Func::result_type result_type; **Ioy+  
} ; hr fF1 >A  
对于无参数函数的版本: G XVx/) H  
vTO9XHc E  
template < typename Ret > );7 d_#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [~ s+,OO9)  
  { QDg5B6>$  
typedef Ret result_type; @@Ybg6.+*  
} ; N3|:MMl  
对于单参数函数的版本: MO8}i?u=z  
6iyl8uL0J  
template < typename Ret, typename V1 > # dWz,e3   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Lj<TzPzg*  
  { OuTV74  
typedef Ret result_type; M?eP1v:<+G  
} ; e$Ds2%SaT  
对于双参数函数的版本: j8` B  
"/aZ*mkjfJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > PN l/}'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j2MA['{  
  { O8@65URKx  
typedef Ret result_type; -[7+g  
} ; My8d%GfM  
等等。。。 8(% F{&<;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @(sz"  
3\XNOJH  
template < typename Func > c`!e#w  
struct func_return V/ G1C^'/  
  { f,TW|Y'{g  
template < typename T > 5E'/8xpbB  
  struct result_1 L7C ;l,ot  
  { ?'MkaG0g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '@t$3 hk  
} ; */;7Uv7  
Ek)drt7cy  
template < typename T1, typename T2 > k<<x}=  
  struct result_2 _ nMd  
  { 0Qt!w(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Fc1!i8vv  
} ; loVg{N :  
} ; gXdMGO>  
Z=a%)Ki?Ag  
BIWe Hx  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {v|!];i  
M&V'*.xz  
template < typename Func, typename aPicker > RpivO,   
class binder_1 7}X1A!1  
  { 7?Wte&C];p  
Func fn; Nm?^cR5r  
aPicker pk; {<,%_pJR  
public : PILpWhjL$9  
d0:LJ'<Q  
template < typename T > JsJP%'^/R  
  struct result_1 :0J`4  
  { >C|pY6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -5<[oBL;  
} ; f{P1.?a  
nI*.(+h  
template < typename T1, typename T2 > io4<HN  
  struct result_2 8o~ NJ 6  
  { >rd#,r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |MwV4^  
} ; FzInIif  
) D@j6r  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} N:lfKI  
}DhqzKl  
template < typename T > _(N+z.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p'R<yB)V  
  { K<>kT4  
  return fn(pk(t)); 42dv3bE"  
} ,2M}qs"P7G  
template < typename T1, typename T2 > b>-DX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const meX2Y;  
  {  /qLO/Mim  
  return fn(pk(t1, t2)); l2 .S^S  
} y[_k/.1  
} ; RAW;ze*"  
0AB a&'h  
cN,*QN  
一目了然不是么? J"r?F0  
最后实现bind AQ,lLn+  
_Y; TS1u  
`ASDUgx Mq  
template < typename Func, typename aPicker > 8['R D`O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q#eMwM#~  
  { rpow@@ad<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z[?n{vD7  
} D3o,2E(o  
> 80{n8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /!5Wd(:  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ] ?DU8  
TQ"XjbhU;X  
十一. phoenix dtTn]}J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g>/Y}{sL-  
^j}C]cq{Xg  
for_each(v.begin(), v.end(), )-2Nc7  
( C~En0G1  
do_ h P6f   
[ B;9,Qbb  
  cout << _1 <<   " , " !l[;,l   
] F[ E'R.:  
.while_( -- _1), 4"P9z}y=i  
cout << var( " \n " ) o 4F'z  
) MPB[~#:  
); 7b"fpB  
&da=hc,>%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: C$w%! jE  
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 u^2`$W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 alb3oipOB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [> HKRVy  
[mtp-4*  
ob7'''i  
template < typename Cond, typename Actor > gVG^R02#<k  
class do_while -`L`kL<  
  { l(>6Yq  
Cond cd; a{8a[z  
Actor act; Sz0PZtJ  
public : _o~ pVBl/  
template < typename T > F.vRs|fk  
  struct result_1 u({^8: AYu  
  { yT^2;/Z  
  typedef int result_type; _U~R   
} ; $?GggP d  
h#0n2o#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T<]{:\*n  
| Y:`>2ev  
template < typename T > mEY#QN[eq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s#$t!F??9  
  { o0r&w;!  
  do d@3DsE.{i  
    { jF6_yw  
  act(t); .tRm1&Qi  
  } ;.h /D4  
  while (cd(t)); xw*e`9vAe  
  return   0 ; S#ryEgc]  
} 1H-Wk  
} ; W|< c[S  
dS1HA>c)O  
Dw i-iA_q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \;7U:Y$v  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 YnpN -Y%g  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 jIKg* @  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 u7e$Mq  
下面就是产生这个functor的类: gJ l^K  
ZA=J`- >k  
67EGkW?hbt  
template < typename Actor > j~'.XD={  
class do_while_actor 8u*<GbKGI  
  { z83v J*.  
Actor act; a?gF;AYk  
public : ~gX1n9_n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} uyX % &r  
?8 }pZ_j  
template < typename Cond > kF1$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; SS/vw%  
} ; I[E 6N2  
b`e_}^,c  
Ug*B[q/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  ~&~4{  
最后,是那个do_ c|<F8 n  
hNc8uV{r=  
CVO_F=;  
class do_while_invoker xa`xHh{0  
  { jt oS{B,  
public : [P}Bq6;p  
template < typename Actor > RxP~%oADw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const QN8+Uj/zx  
  { % Z6Q/+#fn  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7nPg2K&  
} 59nRk}^$se  
} do_; A^aY-V  
C).\ J !  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @Z/jaAjUC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F w{:shC  
最后来说说怎么处理break和continue 6vNW)1{nn  
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。 (H:c8 0/V  
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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