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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda IEvdV6{K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `~q<N  
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, Yu2Bkq+  
Ny)X+2Ae  
C+&l< fM&  
B4 }bVjs  
  class filler JOBhx)E  
  { [z9Z5sLO  
public : '@P^0+B!(.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y1L,0 ]  
} ; }\k"n{!"  
A\5L 7  
C$)onk  
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: "U"Z 3 *  
|#N&akC  
\Y}8S/]  
mpJ#:}n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); x ]ot 2  
&b& ,  
^_mj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y4fdq7i~}9  
9=2$8JN=(l  
0_t!T'jr7  
b>JDH1)  
二. 战前分析 S ByW[JE  
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。 XU7qd:|  
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 ;,e2egC'  
BIL Lq8)  
jWfa;&Ra  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u\JNr}bL  
  /* --------------------------------------------- */ 3sZ\0P}   
vector < int *> vp( 10 ); ,s;Uf F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5l*&>C[(i  
/* --------------------------------------------- */ G,w(d@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t\ewHZG"  
/* --------------------------------------------- */ Owk|@6!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =odFmF  
  /* --------------------------------------------- */ )53y AyP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); du^J2m{f  
/* --------------------------------------------- */ 8)I^ t81  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (dSL7nel;L  
@f_+=}|dc  
[ !OxZ!  
|ZBI *  
看了之后,我们可以思考一些问题: #Mw8^FST  
1._1, _2是什么? #>+HlT  
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。 $E.I84UfX  
2._1 = 1是在做什么? 4HA<P6L  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 I~XSn>-H  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 S{m% H{A!  
A^<iL  
y'*K|a TG  
三. 动工 | Xy6PN8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4{`{WI{  
=rX>.P%Q5  
#;nYg?d=  
'`KY! ]L  
template < typename T > XpJ7o=?W3  
class assignment n ?Nt6U  
  { 92KRb;c  
T value; }`~+]9 <   
public : | %Vh`HT  
assignment( const T & v) : value(v) {} XOS[No~  
template < typename T2 > kZ3ThIk%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } g}',(tPMZ  
} ; K(Bf2Mfq  
tZG:Pr1U@  
z' >_Mc6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n6a`;0f[R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment HC,Se.VYS  
E~oOKQ5W  
pIX`MlBdF  
?(i{y~  
  class holder *!7 O~yQ  
  { d-dEQKI?;  
public : N<injx  
template < typename T > e**qF=HCw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [HZv8HU|  
  { |# 2.Q:&  
  return assignment < T > (t); Q$Q([Au  
} ,DkNLE  
} ; 6~w@PRy  
N//K Ph  
,nDaqQ-C!!  
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: yO~Ig `w  
O@C@eW#  
  static holder _1; E=!\z%4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .OY`Z)SS%  
@6T/Tdz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g7W"  
而不用手动写一个函数对象。 |8tilOqI  
I&W=Q[m  
hx]?&zT@  
N[ Og43Y  
四. 问题分析 A2jUmK.&  
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。 nc|p)  
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。 G*P#]eO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^3L0w}#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 cH t#us  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |_@>*Vmg  
IB] l1<  
五. 问题1:一致性 j+  0I-p  
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?| VS8Rx.?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]-/VHh  
?2Py_gkf  
struct holder :!!at:>  
  { Qn)a/w-  
  // b B3powy9  
  template < typename T > UrEs4R1#  
T &   operator ()( const T & r) const + @s"zp;F  
  { O[JL+g4  
  return (T & )r; 6G""I]uT  
} o]I\6,T/|  
} ; %/#NK1&M  
.jWC$SVR  
这样的话assignment也必须相应改动: zue~ce73J  
^sLdAC  
template < typename Left, typename Right > Cd}<a?m,  
class assignment VQ9/Gxdeo  
  { ) ahA[  
Left l; Fyatd  
Right r; IKilr'  
public : ^yN&ZI3P&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fHd#u%63K  
template < typename T2 > l?n\i]'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JO6)-U$7UG  
} ; |imM# wF  
hy"\RW  
同时,holder的operator=也需要改动: }*pi<s  
<k'h:KB?`  
template < typename T > 1ztG;\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :(*V?WI  
  { [ ~c|mOk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a'yK~;+_9  
} SbrecZ  
:emiQ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 30T)!y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 = x)-u8P  
DAr1C+Dy  
return l(rhs) = r; '$]97b7G  
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。 }Sh?S]]`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mLLDE;7|}  
V#gK$uv  
template < typename Tp > C 7ScS"~  
class constant_t 84zSK)=Y  
  { @>2i+)=E5  
  const Tp t; hH8oyIC  
public :  < !C)x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ['tY4$L(  
template < typename T > 4*cEag   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6H WE~`ok6  
  { `% "\@<  
  return t; #r~# I}U  
} ( 2E\p  
} ; ShP^A"Do  
u.m[u)HQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Zaf:fsj>  
下面就可以修改holder的operator=了 jZkcBIK2  
6wjw^m0  
template < typename T > 1FL~ndJs  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const LxSpctiNx  
  { >7T'OC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6Vnsi%{  
} Nkth>7*  
W/bQd)Jvk  
同时也要修改assignment的operator() Ee%%d  
Q6!zZ))~  
template < typename T2 > sfugY (m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  a a/(N7  
现在代码看起来就很一致了。 WUXx;9>  
o&)8o5  
六. 问题2:链式操作 k1Y?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6@F9G 4<Z  
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。 sW'AjI  
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。 dhf!o0'1M  
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。 u5b|#&-mX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y>dzR)~3[  
W ]?G}Q;  
template < typename T > X Dm[Gc>(~  
struct result_1 pG^  
  { m6\E$;`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~#[yJNYQ  
} ; .K2qXw"S#  
qUW! G&R  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ;LPfXpR  
G3vxjD<DMW  
template < typename T > &P}_bx  
struct   ref UapC"XYJ  
  { g-</ua(j  
typedef T & reference; DIfaVo/"  
} ; ^]0Pfna+N  
template < typename T > :tB1D@Cb6  
struct   ref < T &> c&?m>2^6  
  { Sc1 8dC0  
typedef T & reference; gpvYb7Of0  
} ; kY|utoAP  
H.|#c^I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (Ag1 6  
FF(#]vz'  
template < typename T > `O!X((  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /h H  
  { lH x^D;m6  
  return l(t) = r(t); Kp~VS<3  
} s_OF(o  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 rv^@,8vq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n&;85IF1  
TA`1U;c{n  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 =_ ./~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (ybI\UI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i$:*Pb3mV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;!mzyb*  
最后的布局是: L:pYn_  
                Add qYjce]c  
              /   \ L~rBAIdD  
            Divide   5 vrhT<+q  
            /   \ JPc+rfF  
          _1     3 $%CF8\0  
似乎一切都解决了?不。 ]}-7_n#cC  
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。 rq/yD,I,  
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。 r6MMCJ|G  
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: 3G)#5 Lf<  
7u S~MW  
template < typename Right > ?GoR^p #p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^& tZ  
Right & rt) const vv3* j&I  
  { 6ryak!|[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u~M q*  
} Pw7]r<Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .9on@S  
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。 z0p*Z&  
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。 hk(ZM#Bh  
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。 [#<-ZC#T*  
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。 @fZ,.2ar  
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? |mdVdD~go  
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: ( iBl   
 3s,g*  
template < class Action > 7a =gH2]&  
class picker : public Action ?cBwPetp  
  { DnMwUykF>0  
public : av}k)ZT_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} < Mn ;  
  // all the operator overloaded SO|NaqWa  
} ; \Xt7`I<  
!N\@'F!  
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。 '8RsN-w  
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: F# ,90F'  
55nlg>j  
template < typename Right > R[h9"0Y^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g|DF[  
  { q1$N>;&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ';w#w<yaI  
} b,l$1{  
25nt14Y 0u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <y2U3; t  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 1b `1{%  
~drS} V  
template < typename T >   struct picker_maker zH?!  
  { VuhGx:Xl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *KZYv=s,u  
} ; ?mwt~_s9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]^.  _z  
  { RVnjNy;O`  
typedef picker < T > result; iW]j9}t  
} ; v}}F,c(f  
:}L[sl\R  
下面总的结构就有了: ajbA\/\G;  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 3 Gp$a;g  
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。 '1P2$#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?Ny9'g>?  
至此链式操作完美实现。 MnsJEvn/  
0rQMLx  
E<{ R.r  
七. 问题3 .;y.]Z/;  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Z, zWuE3  
#vz7y(v  
template < typename T1, typename T2 > Q 04al=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y|C(X  
  { qTRsZz@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,8S/t+H  
} .KB^3pOpx  
&n}]w+w  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: X[-xowE-  
`&r+F/Ap2  
template < typename T1, typename T2 > #`qx<y*S  
struct result_2 e/KDw  
  { !fV+z%:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Avge eJi  
} ; )!th7sH  
n*R])=F@c  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? YquI$PV _  
这个差事就留给了holder自己。 'Cb6Y#6  
    uanhr)Ys  
gDQ^)1k  
template < int Order > G)AqbY  
class holder; %^)fmu  
template <> L\6M^r >  
class holder < 1 > px A?  
  { A9KET$i@v  
public : .Yamc#A-  
template < typename T > m<<+  
  struct result_1 ?(@ 7r_j  
  { fbyd"(V 8r  
  typedef T & result; 2 ~dE<}  
} ; a kkNI3  
template < typename T1, typename T2 > |0&IXOW"XF  
  struct result_2 v^sv<4*%  
  { paA(C|%{  
  typedef T1 & result; wm+};L&_  
} ; HDz5&7* .  
template < typename T > iQ0KfoG?U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $f$SNx)),  
  { f%A;`4 `q  
  return (T & )r; #>a\>iKQ2q  
} %e8@*~h@  
template < typename T1, typename T2 > ]vB$~3||  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pE3?"YO  
  { SJlr53  
  return (T1 & )r1; rP'me2 B  
} =ke2;}X  
} ; =1@u  
2,y|EpG#  
template <> 'NbHa!  
class holder < 2 > G~]Uk*M q  
  { k`cfG\;r  
public : ^L,K& Jd  
template < typename T > =bAx,,D#  
  struct result_1 ]"pVj6O  
  { }g@v`5  
  typedef T & result; dUD[e,?  
} ; WSP I|#Xr%  
template < typename T1, typename T2 > 8$] 1M,$r  
  struct result_2 :^<3>zk  
  { Q8$}@iA[  
  typedef T2 & result; Ex.yU{|c  
} ; XMCXQs&  
template < typename T > SjK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !K#qeY}  
  { a)!o @  
  return (T & )r; b35fs]}u-6  
} xEa\f[.An  
template < typename T1, typename T2 > i:dR\|B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f'F?MINJP  
  { Q*GN`07@?d  
  return (T2 & )r2; mwO6g~@ `  
} ^23~ZHu  
} ; 1wii8B6  
2zX]\s?3  
B4ZBq%Z_  
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> >。 ynp8r f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YByLoM*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q1lyj7c#x  
V~qNyOtA]  
return l(i, j) = r(i, j); ~ \r*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) HGl|-nW>  
S0$8@"~=  
  return ( int & )i; ufj,T7g^  
  return ( int & )j; #j;^\rSv-  
最后执行i = j; IM*y|UHt  
可见,参数被正确的选择了。 g/4[N{Xf  
(xycJ`N  
?C]vS_jAh  
6dHOf,zjm  
z,RhYm  
八. 中期总结 Q(G#W+r  
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: pt?bWyKG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 NCveSP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )',R[|<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q;Ak4 [  
$Ph|e)p  
2 'l'8  
pR<`H'  
"2!&5s,1p  
C-xr"]#]  
九. 简化 @b\$yB@z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 1> ?M>vK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 n>z9K')  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: IZf{nQ[0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >[f?vrz  
  +-*/&|^等 hy1oq7F(Q  
2. 返回引用。 'I|v[G$l  
  =,各种复合赋值等 LPXi+zj  
3. 返回固定类型。 39c2pV[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g_E$=j92v  
4. 原样返回。 yHYsZ,GE  
  operator, "37lx;CH  
5. 返回解引用的类型。 _=r6=.  
  operator*(单目) /*~EO{o  
6. 返回地址。 $B+8Of  
  operator&(单目) PJ')R:e,  
7. 下表访问返回类型。 |*Yr<zt  
  operator[] m<G,[Yc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +:2klJ  
  operator<<和operator>> T}Tp$.gB  
yNBQGSH  
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。 i%iL[id:w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2F;y;l%  
%jJG>T  
template < typename Left > _{ue8kGt  
struct value_return ,O5NLg-  
  { ~i= _J3'  
template < typename T > I@\lN&HC  
  struct result_1 BkAm/R  
  { pp?D7S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m[osg< CR_  
} ; @ )F)S 7  
eSn+B;  
template < typename T1, typename T2 > 1y &\5kB  
  struct result_2 1NFsb-<u  
  { J6"9v;V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -]Bq|qTH[(  
} ; >tS'Q`R  
} ; d7^}tM  
b#c:u2  
&N9 a<w8+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Yu/ID!`Z  
krxo"WgD  
下面我们来剥离functor中的operator() OG~gFZr)6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n)/z0n!\  
ZmqKQO  
return l(t) op r(t) QpH'PYy  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W-f=]eWg  
return op l(t) >gQ>1Bwvi  
return op l(t1, t2) uh_RGM&  
return l(t) op *tFHM &a  
return l(t1, t2) op `cn#B BV  
return l(t)[r(t)] 2ACCh4(/P  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H H)!_(SA  
of~4Q{f$6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Ufj`euY  
单目: return f(l(t), r(t)); m,28u3@r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;]puq  
双目: return f(l(t)); _RYxD"m y  
return f(l(t1, t2)); ;LfXi 8)  
下面就是f的实现,以operator/为例 %Qgw7p4  
hW' )Sp  
struct meta_divide h8j.(  
  { B4/>H|  
template < typename T1, typename T2 > e4$H&'b|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jdP2Pf^^  
  { @ y.?:7I  
  return t1 / t2; >{ ]%F*p4  
} G5_=H,Vmd  
} ; g'f@H-KCD  
tIi&;tw]  
这个工作可以让宏来做: ldcqe$7,  
68|E9^`l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mUC)gA/  
template < typename T1, typename T2 > \ PQt")[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w(Ovr`o?9t  
以后可以直接用 )}R0Y=e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yN0Vr\r2  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ]! &FKy  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) BZ#(   
Y Uc+0  
pad*oPH,  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 g axsv[W>^  
P8 c`fbkX2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #Pau\|e_  
class unary_op : public Rettype uc{Ihw  
  { g/_5unI}u  
    Left l; !TH) +zi  
public : Kn{4;Xk\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _ye |Y  
\\ij(>CI  
template < typename T > :G=fl)!fE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6v!`1} ~  
      { =?* !"&h  
      return FuncType::execute(l(t)); "cGk)s  
    } N% B>M7-=  
=J==i?  
    template < typename T1, typename T2 > !,uE]gwLw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e]aDP 1n3t  
      { wm@@$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j_[tu!~  
    } +E+p"7  
} ; z9Mfd#5?>P  
E~T-=ocKE  
n6>#/eUH  
同样还可以申明一个binary_op ]cvwIc">  
0auYG><=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >uB?rGcM  
class binary_op : public Rettype uZYF(Yu  
  { t3ZOco@~P  
    Left l; t+ TdLDJR  
Right r; I{&[[7H  
public : 59L\|OR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v~C Czg  
:4w ?#  
template < typename T > U>SShpmZA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vt~{Gu-Y  
      { Pm?KI<TH~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (E 3b\lST  
    } `[yKFa I  
#z%fx   
    template < typename T1, typename T2 > kH1~k,|\&K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /s?`&1v|r  
      { A\DCW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S@tLCqV4  
    } ^ +\dz  
} ; #%2rP'He  
UDFDJm$  
R w\gTo  
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 I@N8gn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (lqC[:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) SulY1,  
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。 gVuFHHeUz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V Q@   
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。。。 e%M;?0j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y|qTyE%  
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) {S \{Ii6  
下面是修改过的unary_op ?z+eWL  
{YC@T(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]/6z; ~3U  
class unary_op IPpN@  
  { y.k~Y0  
Left l; !BF; >f`  
  ^7*11%Q  
public : >Tx?%nQ  
TX/Xt7#R:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |e&\<LwsP  
3}1u\(Mf  
template < typename T > (9 d&  
  struct result_1 BlO<PMmhT&  
  { o-HT1Hc!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^\% (,KNo  
} ; 8,%^ M9zBP  
gJ{)-\  
template < typename T1, typename T2 > Fo_sgv8O<  
  struct result_2 ~?}Emn;t  
  { !< ";cw(q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J;e2&gB  
} ; C) s5D  
0+ '&`Q!u  
template < typename T1, typename T2 > j (d~aqW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "k@/ 3  
  { \)[j_^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); & .j&0WE  
} :cECRm*  
o|:b;\)b  
template < typename T > "sCRdx]_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +\A,&;!SR  
  { 3hH<T.@)  
  return OpClass::execute(lt(t)); =nS3p6>rZ  
} #!# l45p6  
gf@:R'$:+  
} ; N+xP26D8  
WH}y"W  
{P./==^0  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug aXYY:;  
好啦,现在才真正完美了。 6 gE7e|+  
现在在picker里面就可以这么添加了: Vb_4f"  
,4$>,@WW~  
template < typename Right > 0OE:[pR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x9g#<2w8  
  { X_h}J=33Q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); cT,sh~-x,  
} m(!FHPvN  
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。 Fxz"DZY6  
xp{tw$  
[q -h|m  
eym4=k ~  
o.!Dq7 R  
十. bind M }D}K\)  
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。 ?`ZU R& 20  
先来分析一下一段例子 =,8]nwgo  
HV|,}Wks6s  
GVn!O1jio  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Otuf] B^s  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 D@.6>:;il  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 eauF ~md,  
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。 0h_|t-9j  
我们来写个简单的。 zF<R'XP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z:*|a+cy  
对于函数对象类的版本: D,feF9  
,qxu|9L  
template < typename Func > wHy!CP%  
struct functor_trait :I#V.  
  { &QgR*,5eo  
typedef typename Func::result_type result_type; SJ,v?=S!  
} ; } Kgy  
对于无参数函数的版本: 5b*C1HS@X  
8ib:FF(= u  
template < typename Ret > a~w$#fo"`f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !|(NgzDP/  
  { N6:`/f+A>T  
typedef Ret result_type; 1+s;FJ2}  
} ; sgFEK[w.y  
对于单参数函数的版本: k,*XG$2h  
mzgfFNm^G)  
template < typename Ret, typename V1 > Zy/_ E@C}u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hgq;`_;1,  
  { 0=YI@@n)  
typedef Ret result_type; fJg+Ryo  
} ; !Uo4,g6r+  
对于双参数函数的版本: @VEb{ w[H  
}K(TjZR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5H^ (2w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o]V^};B  
  { F^:3?JA _  
typedef Ret result_type; 75lA%| *X  
} ; N!}f}oF  
等等。。。 %N._w!N<5n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6gDN`e,@  
L4W5EO$  
template < typename Func > R|(a@sL  
struct func_return ;$4\e)AB  
  { PJ#,2=n~  
template < typename T > SXh-A1t  
  struct result_1 ^\m![T\bX  
  { (bS&D/N.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xmoxZW:  
} ; YmG("z  
SpBy3wd  
template < typename T1, typename T2 > #'`{Qv0,  
  struct result_2 HoAy_7-5  
  { .%-8 t{dt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %]i15;{X  
} ; %BODkc Zh  
} ; "[N!m1i:{  
DY*N|OnqJ  
lOp`m8_=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -Y8B~@]P?  
$~)SCbL^5  
template < typename Func, typename aPicker > 7yQ4*UB  
class binder_1 l]SX@zTb  
  { *4 n)  
Func fn; >\8+: oS^  
aPicker pk; K 8O|?x]  
public : E{(;@PzE  
yhJ@(tu.Gd  
template < typename T > :4|4=mkr  
  struct result_1 *qq+jsA6wH  
  { XWw804ir  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {;oPLr+Z  
} ; J}t%p(mb  
-?a 26o%e  
template < typename T1, typename T2 > ]M3yLYK/P  
  struct result_2 zuCSj~  
  { K sCyFp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :!QAC@  
} ; L/[K"  
rC5O")I<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `vV7c`K?  
!r-F>!~  
template < typename T > B5QFK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *zLMpL_  
  { 5r0YA IJ  
  return fn(pk(t)); lhJ'bYI  
} 30{ gI0jk  
template < typename T1, typename T2 > ?7A>+EY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aq-~B~c`g  
  { GvAb`c=  
  return fn(pk(t1, t2)); xz]~ jL@-]  
} dr"1s-D4IQ  
} ; x1a:u  
f QFk+C  
XPPdwTOr  
一目了然不是么? '%;m?t% q  
最后实现bind ^J{:x  
d-%hjy3N  
S jj6q`  
template < typename Func, typename aPicker > @)}L~lb[)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y-9I3?ar  
  { &5;"#:ORcK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (k P9hcV  
} (m$Y<{)2  
+`15le`R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *WZA9G#V5  
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。 \U0'P;em  
I=#$8l.*  
十一. phoenix qgB_=Q#E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @F>D+=hS  
[>9is=>o.  
for_each(v.begin(), v.end(), i~72bMwsA  
( =pr7G+_u  
do_ XP}<N&j  
[ A}w/OA97RO  
  cout << _1 <<   " , " ?A0)L27UE&  
] O0:q;<>z  
.while_( -- _1), |BYRe1l6l  
cout << var( " \n " ) ykJ>*z  
) C,zohlpC  
); )B*t :tN  
kf9X$d6   
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: ; @X<lCk  
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 ig"L\ C"T  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^?|"L>y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l"]V6!-U  
1Ws9WU  
H*6W q  
template < typename Cond, typename Actor > R-14=|7a-  
class do_while #;S*V"  
  { v^P O|Z  
Cond cd; NlXimq  
Actor act; 1mJ Hued=6  
public : sRfcF`7  
template < typename T > zeRyL3fnmb  
  struct result_1 m+9#5a-  
  { ;a3}~s  
  typedef int result_type; |a@L}m  
} ; 0{mex4  
Zd&S@Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ('~LMu_  
&Qm@9Is  
template < typename T > V6Dbd" i9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tp|d*7^i  
  { $ Q0n  
  do 31)&vf[[  
    { P2Y^d#jO  
  act(t); d5d@k  
  } `h;[TtIX4  
  while (cd(t)); h];I{crh  
  return   0 ; 2SLU:=<3  
} =c7;r]Ol  
} ; n!(F, b  
/RF7j;  
IA(5?7x`<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7z-[f'EIUI  
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。 ^Dx&|UwiZa  
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。 w =KPT''!  
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。 %)n=x ne  
下面就是产生这个functor的类: lfg6646?S  
WhDJ7{D  
"#48% -'x  
template < typename Actor > 11lsf/IP  
class do_while_actor D{!IW!w  
  { g&.=2uP  
Actor act; <Gsu Z  
public : e(yh[7p=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n`KY9[0U=  
Js;h%  
template < typename Cond > j!ch5A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nDW9NQ  
} ; W>LR\]Ti@  
$8FUfJ1@  
snJ129}A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7o4\oRGV  
最后,是那个do_ 3a|\dav%  
T;#FEzBz  
Wjc'*QCPl  
class do_while_invoker e# bn#  
  { g=rbPbu  
public : c%&>p||  
template < typename Actor > H>C=zo,oiC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Cyp'?N  
  { olcDt&xv]  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y ay?=Y{  
} P*o9a  
} do_; ;\]@K6m/Ap  
*`U~?q}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0aAoV0fMDz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2?x4vI np;  
最后来说说怎么处理break和continue H#&00Q[  
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。 Lr<cMK<  
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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