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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]XYD2fR2qA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 UyDq`@h  
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, 7--E$ !9O,  
)31xl6@  
=:H EF;!  
=%b1EY k  
  class filler U1|{7.R  
  { ~cfvL*~5  
public : W4nhPH(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A3.pz6iT>  
} ; X%`:waR  
81)i>]  
e :@PI(P!  
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: Z)}2bJwA  
R~RE21kAc  
iN5[x{^t  
}CrWmJu0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); q$}gQ9'z'  
lKS 2OOYC`  
mdcsL~R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Zk31|dL  
~/2OK!M  
5wv7]F<  
Rq|]KAN  
二. 战前分析 G P`sOPr  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Ghar hJ>v  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 [4;G^{ bX  
<." @H<-`*  
zbvV:9N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KfQR(e9n   
  /* --------------------------------------------- */ g)IW9q2  
vector < int *> vp( 10 ); C)%qs]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); JX#0<U|L  
/* --------------------------------------------- */ q&LCMnv"P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Xv 7noq|  
/* --------------------------------------------- */ S{,|Fa^PPO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); lZ) qV!<  
  /* --------------------------------------------- */ vr_Z0]4`C9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w`gT]Rn  
/* --------------------------------------------- */ ZM [Z9/S8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4Ujy_E?^  
"h8fTB\7S\  
!mUO/6Q hq  
y8} /e@&  
看了之后,我们可以思考一些问题: a`LkP%  
1._1, _2是什么? as[! 9tB]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 q*cEosi'F?  
2._1 = 1是在做什么? Jw{ duM;]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Mu6DT p~k  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 4`") aM  
[c v!YE  
6-+ wfrN2  
三. 动工 K@ a#^lmd  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d;{k,rP6  
eL{$=Um  
A,3qjd,$ c  
eDvh3Y<D  
template < typename T > 1pjx8*!B  
class assignment ]kF1~kXBe  
  { '"'RC O  
T value; lR]FQnZ  
public : @ 'U`a4  
assignment( const T & v) : value(v) {} Sf@xP.d  
template < typename T2 > ;WhRDmT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } SIc~cZ!Yu  
} ; VCvf'$4(X  
6{yn;D4  
d]N_<@tx9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +[4y)y`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5hTScnL%  
!T 9CpIM%  
D|^N9lDaQ  
%,zHS?)l  
  class holder m;L 3c(r.  
  { k;)mc+ ~+  
public : O- LwX >  
template < typename T > eC L_c>3!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )<qL8#["U  
  { w\{#nrhYU  
  return assignment < T > (t); UT[{NltH  
} J6"GHbsO  
} ; -= izu]Fb,  
W=OryEV?  
$`lm]} {&  
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: 2A9crL $  
emB<{kOkw  
  static holder _1; Ge7B%p8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 AWssDbh/[  
gQJLqs"F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5)5yH bS  
而不用手动写一个函数对象。 XODp[+xEEt  
5?([jAOf  
o[i*i<jv-  
xEeHQ7J  
四. 问题分析 F^S]7{  
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。 P ?n k>  
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。 62y:i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {J,4g:4G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]cVDXLj$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S ?J(VJqE  
O'{kNr{u  
五. 问题1:一致性 `l/nAKg?W  
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?| ]qu6/Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y` '#gH  
*ZFF$0}  
struct holder $R+gA{49%  
  { o4Cq  /K  
  // u0G tzk  
  template < typename T > 5h0Hk<N  
T &   operator ()( const T & r) const a|.IAxJ  
  { c h((u(G  
  return (T & )r; ;[[6[i  
} >]C/ Q6  
} ; ! Vlx  
*'aouS/?<6  
这样的话assignment也必须相应改动: 1~3dX[&  
PHY!yc-LjV  
template < typename Left, typename Right > ~I%164B+/  
class assignment 9F?-zn;2s  
  { cAot+N+9|]  
Left l; Cc,V ]  
Right r; ZbjUOlE02  
public : D .LR-Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,4 _H{+M  
template < typename T2 > V2M4g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w/rJj*  
} ; ;134$7!Y  
$`ptSR  
同时,holder的operator=也需要改动: \_6  
+`>E_+Mp  
template < typename T > #62ThH~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )b>misb/  
  { OVU)t]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NA'45}fQ  
} _z{9V7n4  
DI2e%`$  
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。 6NhGTLI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g1"Z pD  
c$L1aZo  
return l(rhs) = r; ID! S}D  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 v1X[/\;U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wy${EY^h  
|9IOZ>H9  
template < typename Tp > $@71 w~y  
class constant_t As,e.V5!  
  { 4;CI< &S  
  const Tp t; JJSE@$",\  
public : B@i%B+qCLv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K<`Z@f3'w  
template < typename T > r<!nU&FPD:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0H^*VUyW/  
  { ss-6b^  
  return t; 1E&S{.  
} {"{]S12N  
} ; 4OgH+<G  
]YFjz/f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  4W*o:Y!  
下面就可以修改holder的operator=了 Fb%?qaLmCv  
&,jUaC5I  
template < typename T > j<0 ;JAL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ux(~+<k  
  { rM A%By^L-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GU2TQx{V  
} |/n7(!7$[v  
\X %FM"r  
同时也要修改assignment的operator() *9kg \#  
ov,s]g83  
template < typename T2 > s_fe4K  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ZlMT) ~fM&  
现在代码看起来就很一致了。 ki@C}T5  
ui#nN   
六. 问题2:链式操作 }kvix{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l$9k:#\FD  
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。 g*YA~J@  
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。 59l9_yFJ  
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。 $u~ui@kB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {._'Q[  
"%^_.Db>|  
template < typename T > L@AFt)U  
struct result_1 wW\@^5  
  { {zm8`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H2: Zda#  
} ; 1#_ pj eG  
s a o&  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: :AztHf?X  
^t gjs$M|  
template < typename T > _h}(j Ed!  
struct   ref #9]2Uixq[  
  { E#(e2Z=  
typedef T & reference; O5p$ A @  
} ; n)q8y0if  
template < typename T > 0/f|ZH ~!  
struct   ref < T &> 2ak]&ll+h  
  { zMP6hn  
typedef T & reference; v {HF}L  
} ; [}HPV+j=U  
i:jXh9+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V9"R8*@-  
_%2ukuJ `  
template < typename T > R)Mkt8v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A)n_ST0  
  { ,S`n?.&& 7  
  return l(t) = r(t); w@,p`  
} #!O)-dyF  
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。 !|4]V}JQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &&C70+_po  
d9TTAaf  
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 i3|xdYe$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q<V1`e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 RA<ky*^dr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (nB[aM  
最后的布局是: iKPgiL~  
                Add |-S!)iG1V  
              /   \ sv% E5@  
            Divide   5 qtAt=` s  
            /   \ ^rq\kf*]  
          _1     3 ?C fQwY#N  
似乎一切都解决了?不。 \)uA:v  
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。 Qm3F=*)d  
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。 nm<VcCc  
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: gkxHfm  
BrSvkce  
template < typename Right > $<)]~* *K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #|je m   
Right & rt) const kI(3Pf ].  
  { +zche  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /Lr`Aka5  
} fTR6]i;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 tc`3-goX  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ]\|2=  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 \`~YW<D  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 {~9HJDcM  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 [8Y7Q5Had  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? lFtEQ '}  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: '/UT0{2;rS  
7NT} Zwf  
template < class Action > 9jf9 u0  
class picker : public Action 5L2j, ]  
  { ^cPVnl  
public : TE o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9[VYd '  
  // all the operator overloaded iP9]b&  
} ; iT{4-j7|P4  
}a!|n4|`  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 dpS@:  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Mx, 5  
bf.+Ewb(  
template < typename Right > QChWy`x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (@*|[wN  
  { S[9b I&C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b*S,8vE]  
} eSObOG/  
~28{BY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]aMDx>OE  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 f eB ?  
5s^vC2$)  
template < typename T >   struct picker_maker r]xN&Ne5Q  
  { [-l>f P0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C[znUI>  
} ; WLU_t65  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~2hzyEh  
  { y'2w*?  
typedef picker < T > result; 1r.2bL*~jw  
} ; GNmP_N  
1S(oi  
下面总的结构就有了: :n~Mg{j3  
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。 tq}sedYhee  
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。 /o$6"~t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !X"nN9k  
至此链式操作完美实现。 [?<v|k  
g8Y)90 G  
9fbo  
七. 问题3 h){#dU+&  
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。 V3*@n*"N;  
?6vGE~ MuR  
template < typename T1, typename T2 > VrT-6r'Y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $ta"Ug.z  
  { w H=7pS"s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h Ks  
} `_neYT  
.u7grC C  
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: E<B/5g!  
*}HDq(/>w  
template < typename T1, typename T2 > w"M!**bP  
struct result_2 ${ .:(z  
  { [}Rs  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; HWou&<EK  
} ; (Y&gse1}!  
_8`S&[E?  
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? tQxAZ0B^  
这个差事就留给了holder自己。 Q-s5-&h(  
    t]3:vp5N]  
`7`` 1TL  
template < int Order > %ID48_>*  
class holder; Bq4@I_b  
template <> ed/ "O gA  
class holder < 1 > T 9}dgf  
  { :=quCzG  
public : 8*VQw?{Uee  
template < typename T > )h(=X&(d  
  struct result_1 |a0@4 :  
  { n%vmo f  
  typedef T & result; 0'5N[Bvp  
} ; vvG*DGL)qL  
template < typename T1, typename T2 > SrMfd7H8f  
  struct result_2 :9>U+)%  
  { HR'F  
  typedef T1 & result; bI;u};v  
} ; j->5%y  
template < typename T > -ebyW#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T!&VT;   
  { `apCu  
  return (T & )r; BQgK<_  
} HErG%v]nw  
template < typename T1, typename T2 > [;C*9Nl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ){tT B  
  { 5cr\ JR  
  return (T1 & )r1; ; jJ%<  
} c5eimA%`  
} ; Og2w] B[  
~MK%^5y?  
template <> I^``x+a  
class holder < 2 > U]E~7C  
  { T' )l  
public : s<LYSrd  
template < typename T > N/B-u)?\:  
  struct result_1 baR*4{]  
  { W_]onq 6  
  typedef T & result; U ,\t2z  
} ; bqZ5GKUo  
template < typename T1, typename T2 > $r(9'm}W  
  struct result_2 ~2 J!I^ J  
  { u5P2*  
  typedef T2 & result; j@jUuYuDgl  
} ; \2 `|eo  
template < typename T > h}GzQry1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JHsxaX;c  
  { 2Ni {fC?  
  return (T & )r; oMb@)7  
} ff 2`4_ ,|  
template < typename T1, typename T2 > Z2I2 [pA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?Lquf&`vP  
  { 4Mv]z^  
  return (T2 & )r2; rIAbr5CG  
} 1xb1?/n1#  
} ; N?mQ50o~C  
sK|+&BC  
/qPhptV  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 *skmTioj&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %2`.*]L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WKONK;U+7  
-h,?_d>  
return l(i, j) = r(i, j); !TPKD  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !,cfA';S  
L-Pq/x2r  
  return ( int & )i; C\gKJW^]y@  
  return ( int & )j; /zIUYY  
最后执行i = j; Hie  
可见,参数被正确的选择了。 sH+ 90|?  
9wP,Z"  
cPPTGpqw  
}<=_&n  
a3SBEkC  
八. 中期总结 o%[swoM@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: } o@Dsx5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `-w;/A"MJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H[U"eS."  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor L_R(K89w  
DN;3VT.-  
"g&hsp+i"A  
..UA*#%1  
m,PiuR>  
Mk!bmFZOZ  
九. 简化 U*7x81v?j  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 "WzD+<oL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b>L?0p$ej  
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: V3q [ $~9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1}3tpO;  
  +-*/&|^等 |Jny0a/0  
2. 返回引用。 eR:C?v  
  =,各种复合赋值等 y1 a1UiHGP  
3. 返回固定类型。 ##a.=gl  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) W}M 3z  
4. 原样返回。 V{n7KhN~Y!  
  operator, v:]z-zU  
5. 返回解引用的类型。 W}@IUCRs  
  operator*(单目) sq;3qbz  
6. 返回地址。 f-Zi!AGh>  
  operator&(单目) 1C(sBU"  
7. 下表访问返回类型。 Ik-E_U2  
  operator[] D 3Tqk^5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )Bu#ln"  
  operator<<和operator>> 5:(/k\9+yv  
6o4Y]C2W{1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 `\J,%J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8 &3KVd`  
i(> WeC+  
template < typename Left > "v/Yw'! )  
struct value_return jcHyRR1R  
  { ;.=]Ar}  
template < typename T > gFl@A}  
  struct result_1 Z{x)v5yh2V  
  { b>Ea_3T/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~I;|ipK4m  
} ; 7[I +1  
zwk& 3  
template < typename T1, typename T2 > v2k@yxt(  
  struct result_2 }m&\I  
  { wHh6y?g\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,0{x-S0jX<  
} ; (__$YQ-  
} ; \>x1#Vr>#V  
kPoz&e_@  
*7b?.{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vo(:g6$  
gegM&Xo  
下面我们来剥离functor中的operator() '2 Y8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -ijzo%&qA  
ESUO I  
return l(t) op r(t) =cO5Nt  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [5tvdW6Z &  
return op l(t) "!CVm{7[  
return op l(t1, t2) HJBGxy w  
return l(t) op xojt s;n   
return l(t1, t2) op Kwi+}B!  
return l(t)[r(t)] (V1;`sI8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aRElk&M  
%!eRR  
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: -}PE(c1%?q  
单目: return f(l(t), r(t)); vG7Mk8mIr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :!hO9ho  
双目: return f(l(t)); w}#3 pU<<  
return f(l(t1, t2)); Nu3gkIz5z-  
下面就是f的实现,以operator/为例 D+BiclJ  
;Yv{)@'Bc  
struct meta_divide y5F"JjQAa  
  { `e fiX^  
template < typename T1, typename T2 > !#~KSO}zW2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k`&FyN^)  
  { #Hz9@H  
  return t1 / t2; v*0J6<  
} -#mN/  
} ; b8Z_o N5!  
8#g}ev@|u  
这个工作可以让宏来做: wVFa51a)yy  
`"PHhCG+z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~@*q8l C  
template < typename T1, typename T2 > \ q'a]DJ`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |vm-(HY!  
以后可以直接用 OI*ltba?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [s`B0V`04  
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 bCr W'}:de  
(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。。。) ~k-'  
@ *~yVV!5  
J[r_ag  
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 GD)paTwO<  
$] xH"Z%"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EC0B6!C&7  
class unary_op : public Rettype qoH:_o8ClO  
  { aMGh$\Pg  
    Left l; GM9[ 0+u;  
public : \m}a%/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \)wVO*9*0  
J k`Jv;  
template < typename T > F):kF_ho  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WRkuPj2  
      { BeQ'\#q,  
      return FuncType::execute(l(t)); $*$4DG1gaR  
    } VyN F)$'T  
Ye4 &4t  
    template < typename T1, typename T2 > HJJ)DE7;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x=a#|]ngG  
      { K$D+TI)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ROfV Y:,M  
    } fKFD>u 0%  
} ; 5wh(Qdib  
/O$~)2^h  
) ?kbHm  
同样还可以申明一个binary_op B* 3_m _a  
".Q]FE@>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0Bp0ScE|FA  
class binary_op : public Rettype }id)~h_@  
  { .Jg<H %%f  
    Left l; {wt9/IlG1  
Right r; /Us+>vg!  
public : K%BFR,)g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yB *aG  
psx_gv,  
template < typename T > P| ?nx"c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sA: /!9  
      { pp*MHM)x|q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u 1}dHMoX~  
    } :4X,5X7tW=  
veh=^K%G |  
    template < typename T1, typename T2 > uQW[2f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rk ,64(  
      { }V.fY3J-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %Gu=Dkz  
    } Qd% (]L[N.  
} ; P&5vVA6K7  
GO][`zZJ]  
i ^N}avO  
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 JPT&!%~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !{uV-c-5,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1ATH$x  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 7|"G 3ck  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b^8"EBo  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 +&_n[;   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 CSm(yB{|pC  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) JL:B4 f%}B  
下面是修改过的unary_op ov!L8 9`[u  
5=8_Le  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T~}g{q,tR  
class unary_op &w%%^ +n |  
  { iHo0:J~  
Left l; T z+Y_  
  NH1|_2  
public : dwzk+@]8  
:NH '>'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _1$+S0G;  
yAel4b/}  
template < typename T > {`L,F  
  struct result_1 9B3}LVg\  
  { E@="n<uS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (%M:=zm  
} ; /dVcNo3"  
n^epC>a"b  
template < typename T1, typename T2 > [vCZD8"Y8  
  struct result_2 :Sk<0VVd7  
  { +n8,=}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cC,gd\}M  
} ; 9>5]y}.{  
{y:+rh&  
template < typename T1, typename T2 > rk?G[C)2c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nZS*"O#L  
  { y {Mh ?H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); KH1/B_.\V  
} f^XfIH_#  
F8Z6Ss|v3  
template < typename T > S#7.y~e\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aw0xi,Jz  
  { |<7nf75c}  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4\8k~ #  
} nHL(v  
* @j#13.  
} ; KfNR)  
?Wp{tB9N0  
j,JGs[A  
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 C[(Exe  
好啦,现在才真正完美了。 IqONDdep9  
现在在picker里面就可以这么添加了: T k>N4yq  
C0Ti9  
template < typename Right >  0bk094  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &+t,fwlM  
  { *gzX=*;x+?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ib8xvzR6I&  
} ;zvg]  %  
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。 Ow]c,F}^  
G@QZmuj&KH  
x:Kca3pv_  
"eal Yveu  
j^Z3  
十. bind %.D@{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。 N~ XzgI  
先来分析一下一段例子 sL tsvH#  
R:v`\  
TNV#   
int foo( int x, int y) { return x - y;} X"{s"Mc0G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S\jN:o#b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =X2EF  
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。 Y&5h_3K;<  
我们来写个简单的。 S<LHNZu|^A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `7|v  
对于函数对象类的版本: CtA0W\9w5a  
 _D(F[p|  
template < typename Func > )vk$]<$  
struct functor_trait 8<uKzb(O:  
  { #f@sq5pTO  
typedef typename Func::result_type result_type; 4jrY3gyBX  
} ; ]ba O{pJi  
对于无参数函数的版本: ^r$P&}Z\b  
e p;_'  
template < typename Ret > yHhBUpIo  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b07 MTDFH7  
  { qGgT<Rd~1  
typedef Ret result_type; )fR'1_  
} ; %Ow,.+m  
对于单参数函数的版本: x5 3 aGi|  
#G^?4Z a  
template < typename Ret, typename V1 > :NO'[iE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }} l04kN_  
  { O6;7'  
typedef Ret result_type;  #IyxH$  
} ; QE$sXP7 &u  
对于双参数函数的版本: zrG&p Z  
m> ?OjA!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Rg,pC.7;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "wTA9\  
  { ep Eg 6   
typedef Ret result_type; =x9zy]  
} ; n_hV;  
等等。。。 ](@Tbm8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *<zfe.  
}^^X-_XT  
template < typename Func > AY{caM  
struct func_return HkD6aJ:kA!  
  { jX!,xS%(  
template < typename T > iXMs*G cK  
  struct result_1 G0|j3y9$  
  { m49GCo k+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <|~X,g;f  
} ; U`D/~KJ{Y  
$uF} GP_)  
template < typename T1, typename T2 > t0d1? ?G  
  struct result_2 gN Xg  
  { Zx7Y ,0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p@y?xZS  
} ; oEd+  
} ; VChNDHiH  
U@!e&QPn  
F??})YX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <<W{nSm#  
K>Dn#"{Y  
template < typename Func, typename aPicker > $a>,sL&;  
class binder_1 U6e 0{n  
  { UR44 iA]  
Func fn; {M96jjiInf  
aPicker pk; N?TXPY  
public : //n$#c _}u  
s4/4o_[W  
template < typename T > *]NG@^y  
  struct result_1 9&}$C]`  
  { &#^^UT(nj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S<H 2e{~  
} ; jT>G8}h  
n]^zIe^6  
template < typename T1, typename T2 > <fg~+{PA&  
  struct result_2 ce@1#}*  
  { >zFk}/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r#rL~Rsd}  
} ; Ut.%=o;&[  
]r|sU.Vl  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D])&>  
"159Q  
template < typename T > n-zAkKM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3,`I\>No  
  { N~H!6N W  
  return fn(pk(t)); s^f7w  
} >T84NFdz+  
template < typename T1, typename T2 > JBqL0H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c12mT(+-  
  { >TI/W~M  
  return fn(pk(t1, t2)); 'Ur1I "  
} B&:9uPRzZ  
} ; s&v7<)*q  
` 1Ui  
nA owFdCD  
一目了然不是么? ;wGoEN  
最后实现bind rhff8C//'  
|"]#jx*8KC  
9w3KAca  
template < typename Func, typename aPicker > n_~u!Ky_P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) arK(dg~S  
  { qa-%j+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jVlXB6[-  
} >]{{5oOQ>  
8*zORz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 B*Z}=$1j  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &=f] a  
xAwP  
十一. phoenix kz0pX- @b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m@Hg:DY  
Kz~E"?  
for_each(v.begin(), v.end(), i[Qq,MmC  
( !LR9}Xon  
do_ v[~~q  
[ FPb4VJ|xm  
  cout << _1 <<   " , " ,_K y'B  
] :>C D;  
.while_( -- _1), LbkQuq/d  
cout << var( " \n " ) k1'd';gQ  
) /'4]"%i%3  
); '}l7=r   
&>n:7  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: -!lSk?l  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 8\F|{vt#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `3eQ#,G!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }wB!Bx2  
zYxA#TZL  
! FVD_8  
template < typename Cond, typename Actor > EG8%X"p  
class do_while ep6V2R  
  { TH"<6*f2L  
Cond cd; :*M2@  
Actor act; `z^50Vh|  
public : 1! j^  
template < typename T > xyP 0haE  
  struct result_1 u+9)B 6O1  
  { aECpe'!m4  
  typedef int result_type; qgs:9V xF  
} ; d(j g "@  
;Kh[6{W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |['SiO$)  
9!PM1<p  
template < typename T > 2eRv{_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const de9e7.(2  
  { \maj5VlJ  
  do 2uT@jfj:r  
    { KGf@d*ZOMz  
  act(t); {z9,CwJan?  
  } -UWyBM3c@  
  while (cd(t)); =Qn8Y`U  
  return   0 ; 4QE")Ge  
} xouBBb=  
} ; tR .>d  
-M+o;  
1]W8A.ZS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]D^zTl3=q  
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。 Bw<$fT`  
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。 f*EDSJu\  
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。 {qm5H7sL  
下面就是产生这个functor的类: +O1=Ao  
r!^VCA  
ti<;>P[4  
template < typename Actor > fc<,kRp  
class do_while_actor j'XND`3  
  { 1`1Jn*|TI  
Actor act; 6|Crc$4l  
public : BPy pA $  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oMxpdG3y-  
Va/}|& 9  
template < typename Cond > R_IT${O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; OYOczb]  
} ; (#Xgfb"S3  
?'$} k  
S+pm@~xe  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `J}FSUn\  
最后,是那个do_ d 8z9_C-  
 P!/:yWd  
&qV_|f;  
class do_while_invoker LfsOGC  
  { 2!a~YT  
public : |H8UT S X+  
template < typename Actor > =V^8RlBi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ibgF,N  
  { "'c =(P  
  return do_while_actor < Actor > (act); g1q%b%8T  
} n{E + r  
} do_; B)ibxM(n*  
(P nrY~9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \'x?VVw  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KkZo|\V  
最后来说说怎么处理break和continue )eWg2w]  
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。 ":^cb =  
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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