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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Op'&c0l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 EY`]""~8v  
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, \8Hs[H!  
q^DQ9B  
]#\De73K   
: 5X^t  
  class filler *x &  
  { 'ln o#  
public : z:ZXdB)L)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} r j.X"  
} ; k\TP3*fD  
Ygbyia|  
[ [#R ry  
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: B1V+CP3t  
3#0y.. F  
UQg_y3 #V  
*Fg)`M3g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); LVNA`|>  
nWes,K6T  
iYf)FPET  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8og8;#mnyr  
vdcPpj^d5  
8RI'Fk{  
Q!!u=}GYK  
二. 战前分析 %a?\y_a=b  
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。 n) j0h-  
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 I 6'!b/  
p/qu4[Mm  
P6I<M}p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (!PsK:wc  
  /* --------------------------------------------- */ O I0N(V  
vector < int *> vp( 10 ); 'T|EwrS j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !Ln 'Mi_B  
/* --------------------------------------------- */ hD[r6c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AHo}K\O?r  
/* --------------------------------------------- */ M>Q3;s  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vGnFX0?h  
  /* --------------------------------------------- */ 25Ro )5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k. NJ+  
/* --------------------------------------------- */ [4hi/6 0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *10qP?0H  
Om*(dK]zHQ  
c*y*UG  
O#k eoC4  
看了之后,我们可以思考一些问题: x_x_TEyyh  
1._1, _2是什么? w!pj);jy{  
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。 ~z\a:+  
2._1 = 1是在做什么? 8Vjv #pm  
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。 {r~=mQ  
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。 ?t<g|H/|6  
Na4O( d`  
}H<Z`3_U%  
三. 动工 '1rGsfp6In  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: E4'z  
(< >Lfn  
jz~#K;3=,  
Zd'Yu{<_2N  
template < typename T > /:^nG+  
class assignment O+|ipw*B%  
  { V!(7=ku!`  
T value; 73B[|J*  
public : }d>Xh8:%)  
assignment( const T & v) : value(v) {} D@O5Gd  
template < typename T2 > kl[(!"p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } gj iFpW4  
} ; ACy}w?D<  
>9mj/P D  
]imVIu   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d'&OEGb<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment jhPbh5E  
3d]~e  
%wXj P`#  
+!W:gA  
  class holder Wx8:GBM$2  
  { F3K<-JK+  
public : `zrg?  
template < typename T > 5}Id[%.x  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?0M$p  
  { T*gG <8  
  return assignment < T > (t); }& W=  
} Sa%%3_&  
} ; V']Z_$_  
.zl[nx[9"D  
_VRxI4q  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: B'Jf&v  
EADN   
  static holder _1; ul~6zBKO   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2@lGY_O!m  
;N(L,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S~ Z<-@S  
而不用手动写一个函数对象。 ,*dLE   
',xUU{5?  
=4'V}p  
BgD3P.;[  
四. 问题分析 %gs?~Xl)]  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 y2#"\5dC  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =+K?@;?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -b{<VrZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I|c!:4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .)$MZyo  
zCQP9oK!  
五. 问题1:一致性 7M4J{}9  
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?| 'tw ]jMD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {J izCUo_'  
Pzq^x]  
struct holder S<NK!89  
  { vpf.0!zh  
  // EpNN!s=Q  
  template < typename T > ye=4<b_  
T &   operator ()( const T & r) const jd-ccnR l  
  { g hmn3  
  return (T & )r; .4R.$`z4  
} P{UV3ZA%  
} ; aVHIU3  
&.?E[db"h  
这样的话assignment也必须相应改动: NJ.oME@=  
[.fh2XrVM  
template < typename Left, typename Right > 8ta @@h  
class assignment /q\e&&e  
  { OqIXFX"  
Left l; Nj3iZD|  
Right r; 6 h#U,G  
public : dt:$:,"   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z9[TjTH^}T  
template < typename T2 > I/tMFg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S}VS@KDO  
} ; )Ln".Bu,  
hBpa"0F  
同时,holder的operator=也需要改动: jw=PeT|  
K2yNI q_  
template < typename T > f\dfKNm6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const CA0XcLiFt  
  { I:iMRvp  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #l4T/`u'9!  
} C h>F11kC  
_ C?Wk:Y@  
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。 s2G9}i{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 aim\ 3y~  
QcQ%A%VIV  
return l(rhs) = r; q/U-6A[0  
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。 i m;6$3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9%T"W  
vHpw?(]  
template < typename Tp > ;C$+8%P4  
class constant_t d6QrB"J`  
  { 1B2#uhT]r  
  const Tp t; s/IsrcfM  
public : W]ca~%r  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l(sVnhL6h  
template < typename T > /VT/KT{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +_i{4Iz~p  
  { +n;nvf}(  
  return t; @h{|tP%"  
} W[O]Aal{  
} ; GmWr  
P+hcj p*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~/`/r%1/J  
下面就可以修改holder的operator=了 H\ejW@< ;h  
TSP%5v;Dh  
template < typename T > vNGE]+QX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const edp I?  
  { VjM3M<!g>M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \s5Uvws  
} |g3:+&  
E:pk'G0bZ  
同时也要修改assignment的operator() dyWp'vCQs\  
/=/Ki%hh  
template < typename T2 > `]eJF|"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DQXUh#t\(]  
现在代码看起来就很一致了。 eTS}-  
sh$-}1 ;  
六. 问题2:链式操作 %MjoY_<:_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U8Y%rFh1  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  h$l/wn  
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。 tbRW6  
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。 |qUGB.Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^U_T<x8{  
?J\&yJ_B  
template < typename T > V^2_]VFj  
struct result_1 @N>7+ 4  
  { r<+C,h;aww  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o{s2T)2  
} ; 5.~Je6K U  
QO'Hyf t  
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: p`Pa;=L  
!!1?2ine  
template < typename T > l$;"yVdks  
struct   ref qk(Eyp  
  { Nn. 9J  
typedef T & reference; K|P0nJT  
} ; y *i&p4Y*  
template < typename T > %v0M~J}+  
struct   ref < T &> *r`=hNr  
  { T+0=Ou"N  
typedef T & reference; 4 mX(.6  
} ; W>@ti9\t  
Ww]$zd-bo  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $p0nq&4c  
5p0~AN)  
template < typename T > |`T(:ZKXZ2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y=mr=]q  
  { R}&?9tVRR  
  return l(t) = r(t); HGQ</5Z  
} ]&*POri&  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 9p{ 4-]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #t+?eye~  
:5t4KcQ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 -/Q5?0z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pHeG{<^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F5o8@ Ib]:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 = L!&Z  
最后的布局是: :R;w<Tbz"  
                Add s6`E.Eevm  
              /   \ P3zUaN \c  
            Divide   5 RM2Ik_IH[l  
            /   \ ewMVUq*:  
          _1     3 F]$ Nu  
似乎一切都解决了?不。 37U8<  
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。 &tyS6S+  
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。 3<xE_ \DR  
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: BhJ>G%  
VE |:k:};  
template < typename Right > ^h[6{F~J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1W USp;JMl  
Right & rt) const @.t +  
  { BlVHP8/b  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V%,,GmiU]  
} MP%#)O6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |L<JOQ  
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。 `~GXK  
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。 B>2=IZ  
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。 ^{Y,`F  
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。 eD>b|U=/  
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? +b|F_  
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: k6tCfq;  
$S6(V}yh  
template < class Action > Rh'z;Gyr  
class picker : public Action >q}3#TvP@  
  { 0Wr<l%M)+  
public : 14,)JZN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} UTA|Ps$  
  // all the operator overloaded LO`0^r  
} ; CmU@8-1  
6#Vl3o(E|  
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。 &h5Vhzq(<  
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: 6{2y$'m8  
A*h8 o9M  
template < typename Right > $fb%?n{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lu#a.41  
  { t^#1=nK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x;mw?B[  
} e,(Vy  
> X~\(|EM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }<Ydj .85  
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。 JsY,Q,D q  
F/v.hP_  
template < typename T >   struct picker_maker ?eJ'$  
  { H1N@E}>|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dDcQSshL  
} ; Xu{y5 N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %Wtf24'o;v  
  { bJ2-lU% ;2  
typedef picker < T > result; Bc=(1ty)  
} ; E~y8X9HZ)  
!}=eXDn;A_  
下面总的结构就有了: $QiMA,  
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。 eF3NyL(A  
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。 2a@X-Di  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r\m{;Z#LJm  
至此链式操作完美实现。 H{cOkuy  
$1=7^v[U  
c&;" Y{  
七. 问题3 eC/{c1C  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 `0upm%A  
F=F84 _+K  
template < typename T1, typename T2 > TG=A]--_a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const or-k~1D  
  { 091m$~r*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9fp"r,aHN&  
} Z|K HF"  
@<K<"`~H  
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: #19O5  
.#y#u={{l  
template < typename T1, typename T2 > t__f=QB/  
struct result_2 -#%M,Qb  
  { :V(C+bm *  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }w)}=WmD  
} ; 9@1n:X  
zd$'8/Cq  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? PE{<' K\g  
这个差事就留给了holder自己。 9>{ml&$  
    "1|g eO|  
Gd!_9S`68  
template < int Order > G;gsDn1t  
class holder; c RI2$|  
template <> Dp ['U  
class holder < 1 > IV~)BW leT  
  { gZHgL7@  
public : [fCnq  
template < typename T > -s HX   
  struct result_1 ,'C*?mms  
  { 7 @\i5  
  typedef T & result; dLqBu~*  
} ; 7OLHYt9  
template < typename T1, typename T2 > AclK9+V  
  struct result_2 e R[B0;c  
  { lOA EM  
  typedef T1 & result; Y4YZM  
} ; $,Q] GIC  
template < typename T > )fo0YpE^|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HH6n3c!:mm  
  { E$_zBD%  
  return (T & )r; 'Rnzu0<lF  
} #^9bBF/  
template < typename T1, typename T2 > NJJ=ch  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %,$xmoj9O]  
  { Sv=e|!3f[k  
  return (T1 & )r1; #n&/v'!\  
} y?cN  
} ; 0.m-}  
f0@*>  
template <> -[N9"Z,  
class holder < 2 > U8aVI  
  { /IcGJ&;  
public : Q~.t8g/  
template < typename T > ~(*tcs]hY  
  struct result_1 x+~!M:fAc9  
  { P,zQl;  
  typedef T & result; /7#MJH5b6  
} ; :}36;n<['  
template < typename T1, typename T2 > 0"j:-1  
  struct result_2 ^$dbyj`  
  { ElTB{C>u  
  typedef T2 & result; 7Wv.-LD6  
} ; mUl0D0#  
template < typename T > f>xi (0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;HYEJ3  
  { IAbQgBvUD  
  return (T & )r; Xm<_!=  
} FaJK R  
template < typename T1, typename T2 > *]/iL#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Slo^tqbG  
  { )AEtW[~D  
  return (T2 & )r2; bGB$a0  
} >aVtYp B  
} ; q'trd};xR  
L!Tvz(_7f6  
byP<!p*  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 )Vy0V=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dHAT($QG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]}Ys4(}  
7V@r^/`8N  
return l(i, j) = r(i, j); &tbAXU5$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6n]jx:CZ,  
3O 4,LXdA  
  return ( int & )i; :G98uX t  
  return ( int & )j; 67/\0mV:~  
最后执行i = j; xC5Pv">  
可见,参数被正确的选择了。 (!b)<V*  
!\VEUF,K?  
s% rmfIp"  
MrUjqv6a[  
=!DX,S7  
八. 中期总结 [So1`IA6  
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: i@D4bd9lR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #?\(l%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7MZH'nO  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |_g7k2oLY  
T9J&^I  
E;`^`T40  
lq.]@zlSO  
k(7Q\JKE  
H_XspiB@  
九. 简化 %H{;wVjK  
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。 }oiNgs/N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I.Catm2  
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: z3 ^_C`(F  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'aV'Am+:  
  +-*/&|^等 -B/'ArOo]  
2. 返回引用。 S W6oaa81  
  =,各种复合赋值等 K0oF=|  
3. 返回固定类型。 aeNbZpFQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c zT2f  
4. 原样返回。 o+8H:7,o'  
  operator, ]zAwKuIK  
5. 返回解引用的类型。 UpD4'!<buV  
  operator*(单目) :J @3:+sr  
6. 返回地址。 `#W+pO  
  operator&(单目) I YtiX  
7. 下表访问返回类型。 F#L1~\7  
  operator[] %2b^t*CQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )l! /7WKY  
  operator<<和operator>> u^MRKLn  
0#=xUk#LP`  
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。 dg~lz80  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: WC=d @d)M  
I0H]s/*C%9  
template < typename Left > qAd=i0{N  
struct value_return 6&;GC<].(y  
  { KX;JX*)J  
template < typename T > J,?F+Qji&=  
  struct result_1 U8NX%*oW  
  { )HI\T];  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m3o -p   
} ; ;!VxmZ:j[  
|.m)UFV  
template < typename T1, typename T2 > S:i# |T."  
  struct result_2 CLmo%"\ s  
  { N.q*jY= X|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k18v{)i~  
} ; JF~9efWe>  
} ; 6jBi?>[I  
=NY55t.  
hi$AZ+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^>ir&$  
ia_@fQ  
下面我们来剥离functor中的operator() 5y g`TW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $v#`2S(7  
&L+.5i  
return l(t) op r(t) G!B:>P|\l  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BtbU?t  
return op l(t) {Ak 4GL  
return op l(t1, t2) )=iv3nF?6N  
return l(t) op <b *sn] l  
return l(t1, t2) op 9M($_2,44  
return l(t)[r(t)] :2M&C+f[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'Nt)7U>oC9  
*U%3 [6hm  
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: H#V&5|K%  
单目: return f(l(t), r(t)); j%y{d(Q4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g"|>^90  
双目: return f(l(t)); FP=27=  
return f(l(t1, t2)); +'5I8FE-  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q~0>GOq*  
ffR%@  
struct meta_divide Y-y yg4JH  
  { 573,b7Yf  
template < typename T1, typename T2 > /RqWrpzx@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R3a}YwJFXF  
  { ^Y+C!I  
  return t1 / t2; *{+{h;p  
} e Bxm  
} ; rq!*unJ  
(&Lt&i _  
这个工作可以让宏来做: 1,;zX^  
_iq62[i3^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |BZrV3;H  
template < typename T1, typename T2 > \ =+wd"Bu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !dGu0wE  
以后可以直接用 i@5Fne  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ihwJBN>(  
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 of_y<dd[G  
(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。。。) KgkRs?'z  
N2'aC} I  
%>=6v} f,+  
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 #>bj6<  
v ;}s`P\"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X|Y(*$?D7  
class unary_op : public Rettype %EVgSF!r  
  { 6uo;4}0  
    Left l; ~I+MuI[  
public : :zKMw=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} VSDua.  
2 HQ3G~U  
template < typename T > LYRpd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &5R|{',(Y  
      { 'n,V*9  
      return FuncType::execute(l(t)); /qIl)+M  
    } 7>j~;p{  
5a_8`csu  
    template < typename T1, typename T2 > PgK7CG7G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1] ~w?)..'  
      { +Z|3[#W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u>:(MARsR  
    } /o m++DxV  
} ; RhHm[aN  
U3V5Jo r#  
1s.2z[B~  
同样还可以申明一个binary_op zX&SnT1~  
?BfE*I$\h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (V jU,'h  
class binary_op : public Rettype `2@.%s1o=  
  { R'tKJ_VI  
    Left l; r niM[7K  
Right r; \/Mx|7<  
public : ,oA<xP-*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} esnq/  
6ABK)m-y  
template < typename T > :+PE1=v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8;DDCop 8L  
      { MHK|\Z&e7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s||" } l  
    } :NF4[c  
,?|$DY+=  
    template < typename T1, typename T2 > OA[e}Vn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ] c7X~y  
      { g5@g_~ g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); GcdJf/k  
    } _5-h\RB)  
} ; Df^F)\7!N?  
'&![h7B  
~pQN#C)CO>  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 MY@&^71i4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G*@!M%/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _2!8,MX  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 VWE>w|'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;[Mvk6^'R  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 9KXL6#h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :h{uZ,#Gi  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) z~ C8JY:  
下面是修改过的unary_op VX$WL"A  
u##th8h4U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T^1 Z_|A  
class unary_op l&qnqmW<  
  { y'K2#Y~1e  
Left l; Z]]Ur  
  !,m  
public : gQ>kDl^$Ls  
HYfGu1j?X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  m[B#k$  
@vt.Db  
template < typename T > 9RJF  
  struct result_1 h)HEexyRg  
  { Kgu8E:nL  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I x%>aee  
} ; kUf i  
(aa2uctTn  
template < typename T1, typename T2 > {rUg,y{v  
  struct result_2 eluN~T:W  
  { Dw%'u'HG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !ajBZ>Q  
} ; ef7{D P  
gJ \6cZD  
template < typename T1, typename T2 > ^viabkf C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lT|Gkm<G  
  { W,<q!<z\t  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); XM rk2]_  
} D:1@1Jr  
6O7s^d&K  
template < typename T > {%R^8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l6/VJ~(}'  
  { }KI/fh  
  return OpClass::execute(lt(t)); d y HC8  
} gM&IV{k3  
94"+l@K  
} ; 7Y5r3a}%  
SYCL\b   
^65I,Z"  
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 v675C#l(  
好啦,现在才真正完美了。  `q?3ux  
现在在picker里面就可以这么添加了: {&=+lr_h?  
4&}%GH>}  
template < typename Right > eZ$7VWG#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]r Uj<[O  
  { @Rr=uf G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \^!;r9z=A  
} S,m(  
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。 5Gz!Bf@!!  
,Z q:na  
v e&d"8+]  
|oY{TQ<<d  
e\%,\ uV}  
十. bind gHg=G+Q@  
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。 1'~Xn 4 f  
先来分析一下一段例子 Q{[@n  
!oWB5x~:P  
>qeDb0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7%*#M#(T  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +:S `]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W$4$%r8  
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。 Q:-T' xk@  
我们来写个简单的。 u{sHuVl  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pY31qhoZ.  
对于函数对象类的版本: & l>nzJ5?  
@<\oM]jX  
template < typename Func > r,6~%T0  
struct functor_trait j4~(6Imm  
  { -xn-A f!v  
typedef typename Func::result_type result_type; AO-5>r  
} ; OX_y"]utU  
对于无参数函数的版本: R"B{IWQi  
uNyU]@R<W  
template < typename Ret > I\l&'Q^0@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > x~e._k=  
  { uo"<}>iJ  
typedef Ret result_type; Y~"tL(WfJl  
} ; m#_BF#  
对于单参数函数的版本: ^ja]e%w#  
y=Y k$:-y  
template < typename Ret, typename V1 > Zxebv# 4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UqK.b}s  
  { ]s\r3I]  
typedef Ret result_type; z !K2UTX  
} ; 7HPwlS  
对于双参数函数的版本: jSI1tW8  
wHLQfrl0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "qmSwdM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *C_A(n5"V  
  { I}`pY3  
typedef Ret result_type;  u r$  
} ; x@NfN*?/+i  
等等。。。 .p[uIRd`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5CI {&E  
'uu*DgEr  
template < typename Func > ]IuZT  
struct func_return j7}mh  
  { ,=)DykP  
template < typename T > zluq2r  
  struct result_1 \BHZRytQF  
  { ,r B(WKU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '2^}de!E  
} ; Phn^0 iF  
;Q{D]4  
template < typename T1, typename T2 > a\P:jgF  
  struct result_2 +XWTu!  
  { ?_eLrz4>L^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FB6Lz5:Vf  
} ; <*5S7)]BP  
} ; w B)y@w4k  
8m+~HSIR  
+SFFwjI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 k4{!h?h  
Ej(BE@6>s  
template < typename Func, typename aPicker > ZqclmCi  
class binder_1 SeHrj&5U  
  { S{^x]h|?  
Func fn; bxE~tsM"@Y  
aPicker pk; aL(G0@(  
public : j4XVk@'OX  
byM%D$R  
template < typename T >  P^te  
  struct result_1 f ,e]jw@  
  { vHi%UaD-y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ] (e ,J  
} ; t|U5]$5  
u`v&URM  
template < typename T1, typename T2 > By1T um+I1  
  struct result_2 c7CYulm  
  { .gO|=E"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J!Z6$VERy  
} ; &eMd^l}:#  
tl dK@!E3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,!Wo6{'  
%{ BV+&  
template < typename T > %n$f#Ml_r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g4+K"Q /M  
  { An_(L*Qz  
  return fn(pk(t)); `:&RB4Z  
} 3EYEd39E  
template < typename T1, typename T2 > ?NA $<0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2TGND-(j  
  { .>W [  
  return fn(pk(t1, t2)); 7rD 8  
} z}-CU GS  
} ; f r~Eb'8  
<y7{bk~i  
`,4yGgD!4  
一目了然不是么? )j2 #5`?"j  
最后实现bind k[*9b:~  
g;Ugr8  
7c\W&ZEmb-  
template < typename Func, typename aPicker > J* !_O#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O.jm{x!m  
  { Z"c-Ly{vEj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "6C a{n1hk  
} )q{qWobS0  
e!J5h <:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?Tc|3U  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 UXji$|ET6  
=|O]X|y-lZ  
十一. phoenix b* n#XTV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wBI:}N@.  
#6y fIvap  
for_each(v.begin(), v.end(), 9JMf T]  
( y]i} j,e0L  
do_ k,OxGG  
[ 7!o#pt7  
  cout << _1 <<   " , " 8% ; .H-  
] taVK&ohWx  
.while_( -- _1), !}`[s2ji  
cout << var( " \n " ) 4ke.p<dG  
) $Y$s*h_-/<  
); b!QRD'31'j  
\/wk!mWV@  
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: SRHD"r^@  
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 vPZ0?r_5W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 HWL? doM  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J| 46i  
F_}y[Yn^  
+U1fa9NSn  
template < typename Cond, typename Actor > E-9>lb  
class do_while h^."wv  
  { /K,@{__JP  
Cond cd; :E|+[}|  
Actor act; m*e8j[w#  
public : 5P('SFq'=  
template < typename T > {j[*:l0Ui  
  struct result_1 z`J-J*R>d  
  { 'o8,XBv-  
  typedef int result_type; vXSpn71Jb  
} ; 527u d^:  
% 5!Y#$:{o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} sWq}/!@&  
-|czhO)R  
template < typename T > F9IPA%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $reQdN=~  
  { o}D7 $6  
  do !$-QWKD4  
    {  poZ&S  
  act(t); pL.~z  
  } v`jFWq8I,  
  while (cd(t)); WK SWOSJ  
  return   0 ; mL@7,GD  
} 4%>tk 8 [  
} ; 5B{Eg?  
,+5 !1>\  
m}m|(;T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {X\FS   
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。 |z)7XK  
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。 &9n=!S'Md  
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。 X=k|SayE8  
下面就是产生这个functor的类: /5XdZu6k`h  
Je#3   
aTLr%D:Ka  
template < typename Actor > UXS+GAWU  
class do_while_actor cPl$N5/5  
  { xAf?E%_pi  
Actor act; oFu( J  
public : $O9#4A;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7YU}-gi  
A^pRHbRq  
template < typename Cond > )5U7w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]@ms jz'  
} ; #fF';Y7  
OFlY"O S[  
lHgmljn5u  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 eG5xJA^  
最后,是那个do_  9\R+g5  
 [ "Jt2  
,NU`aG-  
class do_while_invoker z`y^o*qc]  
  { f@xjNm*'Z  
public : !2g*=oY  
template < typename Actor > KQrG|<J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yKOC1( ~  
  { ,-Yl%R.W=  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5SHZRF(. 2  
} Ykj+D7rA:  
} do_; SfwNNX%  
*f+DV[DF  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 140_WV?7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yUFT9bD  
最后来说说怎么处理break和continue P?YcZAJT*  
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。 mp>Ne6\Tu  
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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