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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda egR9AEJvz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a>4uiFiv  
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, h 6G/O`:  
h.rD}N\L  
I0AJY )R  
`D( xv  
  class filler rR ES8/  
  { 4W4kwU6D  
public : |4)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >4m'tZ8  
} ; -37a.  
WE}kTq  
Hs"(@eDV&J  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 6TWWl U^e  
5/[H+O1;  
$!vxVs9n  
h)lPi   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 31^cz*V  
<q)4la  
6Q4X 6U:WB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 IJOvnZ("A  
>>l`,+y  
 uD_v!  
X#xFFDzN  
二. 战前分析 =M6[URZ  
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。 r#PMy$7L  
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 _eSd nHWx  
87!C@XlK_  
P47V:E%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4:3rc7_ 1  
  /* --------------------------------------------- */ TjWE_Bq]g  
vector < int *> vp( 10 ); DVZdClAL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  GJi~y  
/* --------------------------------------------- */ 05Fz@31~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hjZ}C+=O  
/* --------------------------------------------- */ 9CGNn+~YI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QZAB=rR  
  /* --------------------------------------------- */ JE 5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;^ wd_  
/* --------------------------------------------- */ RhI;;Y#@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); psh^MX)Q  
yZ]:y-1  
4PLk  
,:Jus  
看了之后,我们可以思考一些问题: #BVtL :x@  
1._1, _2是什么? $aCd/&  
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。 snM Z0W  
2._1 = 1是在做什么? P;ZU-G4@   
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。 # m R4fst  
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。 Mk<Vydds  
lLq<xf  
.%BT,$1K  
三. 动工 #TK~eHi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: BC>=B@H0  
i=a-<A5x  
{yAL+}  
wCs^J48=  
template < typename T > Th[f9H%  
class assignment Bm$"WbOq*R  
  { 5  *}R$  
T value; &ad I (s~  
public : (;x3} ]  
assignment( const T & v) : value(v) {} <>eOC9;VY  
template < typename T2 > KT|RF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0Q,g7K<d  
} ; }uHrto3M  
iF5'ygR-Z  
GY3 Wj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;rI@ *An  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5V[oE\B  
5la>a}+!!h  
. JX EK  
l5%G'1w#,j  
  class holder ,&PE6h n  
  { VLsxdwHgb  
public : MfO:m[s  
template < typename T > 7`vEe 'qz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const CQ7{1,?2  
  { G2 ]H6G$M  
  return assignment < T > (t);  %R#L  
} e:E0"<  
} ; 'oNO-)p\#!  
@}_WE,r  
[AH6~-\x  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ( m\$hX  
 mvW%  
  static holder _1; w&$d* E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #&<)! YY5  
# ?1Sm/5k`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !IU.a90V  
而不用手动写一个函数对象。 dG QG!l+>  
q/3ziVd7p  
T lAR.cV  
H>Q%"|  
四. 问题分析 &*G<a3 Q  
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。 d\MLOXnLq;  
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。 ` 8W*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lPH%Do>K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m^'uipa\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lN,/3\B  
5Dp#u  
五. 问题1:一致性 =4uSFK_L  
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?| AIb2k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1XG!$ 4DW  
OJT1d-5p  
struct holder YzosZ! L!<  
  { 4p%A8%/q  
  // bn 6WjJ~Z+  
  template < typename T > J{[n?/A{  
T &   operator ()( const T & r) const QY/hI `  
  { DU%w1+u  
  return (T & )r; 4p;aS$Q  
} 4v p  
} ; kP#e((f,  
A,su;Q h  
这样的话assignment也必须相应改动: +[\eFj|=  
,h|qi[7  
template < typename Left, typename Right > f~E*Zz`;  
class assignment (>J4^``x=  
  { $VAx:Y|  
Left l; 3X9b2RY*L/  
Right r; b[z]CP  
public : jVLA CWH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }:: S 0l  
template < typename T2 > MT(o"ltQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5<I   
} ; _X ~87  
F4=}}k U  
同时,holder的operator=也需要改动: |+  N5z  
xI ,2LGO  
template < typename T > Sxjub&=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l4T7'U>`  
  { ntNI]~z&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R1&unm0  
} =U|N=/y#hJ  
1+b{}d  
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。 ' |-JWH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e\O/H<  
'=][J_  
return l(rhs) = r; Y@'8[]=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。 Gm*X'[\DD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1[_mEtM:]B  
'B+ ' (f  
template < typename Tp > Kn+S,1r  
class constant_t  $R<Me  
  { m*e{\)rd#  
  const Tp t; 4|A>b})H  
public : 0$r^C6}f  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ceNix!P  
template < typename T > B^).BQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const aq7~QX_0G  
  { MX>[^}n  
  return t; `1:{0p2q  
} c1X1+b,  
} ; $mF_,|  
"~TA SX_?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ? ` SUQm  
下面就可以修改holder的operator=了 XMG]Wf^%\<  
8* Jw0mSw  
template < typename T > 8H[:>;S I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const S/;bU :  
  { 54zlnM$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q7u'_ R,;  
} UMX@7a,[3  
(a9d/3M  
同时也要修改assignment的operator() tTd\|  
|bgo;J/  
template < typename T2 > !3T&4t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fM^[7;]7e  
现在代码看起来就很一致了。 #^+DL]*l  
R$zH]  
六. 问题2:链式操作 6q 2_WX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q -8t'7  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 3Hf0MAt  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 .s$z/Jv  
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。 9@+5LZR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0p89: I*0  
HSq}7S&U  
template < typename T > vloF::1  
struct result_1 \W,I?Kx$  
  { 36US5ef  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^n0]dizB  
} ; /dnCwFXf  
ON+J>$[[  
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: jt+iv*2N>  
)>BHL3@  
template < typename T > $.]l!cmi%Q  
struct   ref 86nN"!{l:  
  { G@j0rnn>B  
typedef T & reference; -W>'^1cR  
} ; s(W|f|R  
template < typename T > +{/  
struct   ref < T &> g}]t[}s1]  
  { # W"=ry3{  
typedef T & reference; ?6'rBH/w  
} ; rj!0GI  
#c2ymQm  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ut r:J  
Y))NK'B5  
template < typename T > J=/5}u_gw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :%IoME   
  { 6-O_\Cq8  
  return l(t) = r(t); m#=z7.XrX  
} $ `7^+8vHV  
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。 _YRE (YZ/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sJNFFOz  
$ MC)}l  
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 5atYOep  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )p*}e8L  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .1LCXW=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $8BPlqBIZ  
最后的布局是: i~r l o^  
                Add r7qh>JrO  
              /   \ 3do)Vg4  
            Divide   5 |fo0  
            /   \ +@r*}  
          _1     3 f5` g  
似乎一切都解决了?不。 kwsp9 0)  
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。 o=1X^,  
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。 /&4U6a  
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: X]y)qV)a[c  
={u0_j W  
template < typename Right > u(G*\<z-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vx4+QQY P  
Right & rt) const mkR2i>  
  { #KO,~]k5|e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2it?$8#i  
} \QB;Ja _  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a0Zv p>Ft  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 t%8d-+$  
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。 j1(D]Z=\  
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。 o6p98Dpg   
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。 Q$fmD  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? A@Dw<.&_I  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: }1rm  
[<KM?\"1<  
template < class Action > 9+pmS#>_  
class picker : public Action A= w9V  
  { Si~vDQ7"  
public : ~ar=PmYV7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]~3U  
  // all the operator overloaded N;[>,0&z  
} ; 1x,tu}<u^  
3'X.}>o   
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 (P`3 @H  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: KI+VXH}Y5{  
"]G\9b)   
template < typename Right > ^4o;$u4R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R=KQ  
  { O]m+u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'g{9@PkGn  
} S<J}[I7V  
,`aq+K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /:FOPPs  
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。 .c$316  
}-@`9(o`)  
template < typename T >   struct picker_maker }RP @!=  
  { d \35a4l  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GDuMY\1  
} ; \W`w` o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fYW6b[lI  
  { ?y!E-&  
typedef picker < T > result; [VWUqlNt>  
} ; uDZT_c'Y  
y  TDNNK  
下面总的结构就有了: Kde9 $  
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@]SKfoo1  
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。 >i6yl5s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9WR6!.y#f  
至此链式操作完美实现。 &%/7E_j7  
b2FO$Os  
_H/8_[xk  
七. 问题3 ?)#5X_V-q  
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。 "V}[':fen  
ny54XjtG,  
template < typename T1, typename T2 > H8On<C=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G2FXrkU  
  { J^g!++|2P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |.3DD"*  
} T|6a("RL  
|u;v27  
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: ~T89_L  
mN19WQ(r  
template < typename T1, typename T2 > lMbAs.!  
struct result_2 %Ijj=wW  
  { X<*U.=r)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vZBc !AW  
} ; E^ SH\5B  
zO MA  
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? /ID?DtJ  
这个差事就留给了holder自己。 x>Jr_A(  
    GbaEgA'fa  
f-7 1~  
template < int Order > x UD-iSY  
class holder; qZA).12qS  
template <> `FC(  
class holder < 1 > Kc^;vT>3  
  { LoGVwRmoC  
public : Y(cGk#0  
template < typename T > #&7}-"Nd  
  struct result_1 NSDv ;|f  
  { _zwUE  
  typedef T & result; 'uxX5k/D@t  
} ; s]JF0584  
template < typename T1, typename T2 > _> *j H'  
  struct result_2 L;f!.FX#  
  { $ <#KA3o\  
  typedef T1 & result; 8M`#pN^  
} ; &HY+n) o  
template < typename T > E2{FK)qT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ok4@N @  
  { bAm(8nT7w  
  return (T & )r; EB8\_]6XJ  
} 1[vi.  
template < typename T1, typename T2 > oTuOw|[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .?Gd'Lp  
  { jav#f{'  
  return (T1 & )r1; 1wP-  
} #"5 Dk#@  
} ; {b   
4BKI-;v$  
template <> \<)9?M :  
class holder < 2 > 4zo5}L `Y  
  { ?28N ^  
public : r|qp3x  
template < typename T > *^wm1|5  
  struct result_1 IDG}ZlG  
  { n0e1k.A  
  typedef T & result; ]h5Yg/sms  
} ; YS%h^>I^  
template < typename T1, typename T2 > y)@[Sl>  
  struct result_2 :65~[$2  
  { os]8BScx  
  typedef T2 & result; <"r#:Wr  
} ; f|tjsZxQ  
template < typename T > 9*1,!%]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M L>[^F  
  { W!>.$4Q9  
  return (T & )r; z21|Dhiw&  
} /Bm( `T  
template < typename T1, typename T2 > #Q`dku%V:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >b{q.  
  { fu]s/'8B  
  return (T2 & )r2; LMAE)]N  
} p ObX42  
} ; (X3Tav  
x" L20}  
[+DW >Et  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 <U\B!fO'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Gnq?"</  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X'qU*Eo  
uD @#  
return l(i, j) = r(i, j); lH6OcD:kj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +P`*kj-P\  
Kiu_JzD  
  return ( int & )i; 1jF`5k  
  return ( int & )j; PU1Qsb5  
最后执行i = j; L=sYLC6d  
可见,参数被正确的选择了。 Nu?-0>  
K%RxwM  
# a8B/-  
 VN\W]jT  
(j3xAA  
八. 中期总结 YS*9t Q{  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: -3=#u_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?qWfup\S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @6]sNm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xM&Wgei]10  
8;+B*+%@n  
'GS"8w~j  
T, )__h  
|* ;B  
ub\MlSr  
九. 简化 h* u  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;k>&FWEG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |~vI3]}fx  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: .w8J*JZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r 0iK  
  +-*/&|^等 S9~ +c  
2. 返回引用。 K#=*9S  
  =,各种复合赋值等 EH! q=&d  
3. 返回固定类型。 ([m mPyp>L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9#MBaO8_"  
4. 原样返回。 zZ` _D|<m  
  operator, ~U@;gLoD  
5. 返回解引用的类型。 n4R(.N00  
  operator*(单目) O#S;q5L@  
6. 返回地址。 "C{}Z  
  operator&(单目) .xm.DRk3  
7. 下表访问返回类型。 vRH d&0  
  operator[] xk5@d6Y{r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HV{wI1  
  operator<<和operator>> m0;CH/D0  
P;ci9vk  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 + |#O@k  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t7j);W%e6  
+oovx2r&  
template < typename Left > ~^r29'3  
struct value_return M$>1L  
  { 3 +G$-ru  
template < typename T > bj>v|#r^  
  struct result_1 rzm:Yx  
  { 4O)1uF;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $',K7%y  
} ; z4jR[x,  
lrIS{MJ+-  
template < typename T1, typename T2 > &)AVzN+*h  
  struct result_2 j)/nKh4O  
  { /7|V+6jV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ; Q3n  
} ; 'kL#]  
} ; <~n"m  
@oV9)  
<FcG oGK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~&7MkkftM  
06c>$1-?  
下面我们来剥离functor中的operator() O Hb[qX\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +RYls|f  
'":lB]hS  
return l(t) op r(t) Rld!,t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y)W@{@{kl  
return op l(t) %'s>QF]'  
return op l(t1, t2) d9;g]uj`  
return l(t) op l0PZ`m+;j  
return l(t1, t2) op ;h*K}U  
return l(t)[r(t)] `Nb[G)Xh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] XkXHGDEf1  
6/r)y+H  
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: +#lM  
单目: return f(l(t), r(t)); 7!EBH(,z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~M7y*'oY  
双目: return f(l(t)); ,+meT`'vn  
return f(l(t1, t2)); 7Z\--=;|[:  
下面就是f的实现,以operator/为例 --%N8L;e  
kt["m.  
struct meta_divide M42 Ssn)  
  { U |Jo{(Y  
template < typename T1, typename T2 > ZjQ |Wx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s'E2P[:  
  { 1DE<rKI  
  return t1 / t2; qB0E_y)a  
} $o0 iLFIX/  
} ; J;{N72  
Ay5i+)MD  
这个工作可以让宏来做: :y%/u%L  
*n 6s.$p)%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &eCa0s?mI  
template < typename T1, typename T2 > \ )4<__|52"1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W&& ;:Fr  
以后可以直接用 vd 0ljA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <`B,R*H{  
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 :D%"EJ  
(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。。。) M<.d8?p )  
QS` PpyBkd  
G~2jUyv  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 E_])E`BJ  
:(!` /#6H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w$z}r  
class unary_op : public Rettype {|&5_][  
  { (Pf+0,2  
    Left l; aJ-K?xQ  
public : A: 5x|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .TND  a&  
h_:C+)13`x  
template < typename T > vq^f}id  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +eyc`J  
      { s:/8[(A  
      return FuncType::execute(l(t)); 0=* 8  
    } Ma.`A  
[E!oQVY  
    template < typename T1, typename T2 > aE&,]'6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m#PY,y  
      { / ';0H_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); juka0/  
    } pQ=>.JU  
} ; Y;@>b{s  
1zm ulj%&  
Pe3@d|-,MU  
同样还可以申明一个binary_op XC0bI,Fu,  
'IZI:V"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B$ajK`x&I  
class binary_op : public Rettype .aAL]-Rj  
  { u frW\X  
    Left l; i'H/ZwU  
Right r; n>+mL"hs  
public : )uj Ex7&c  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OGde00  
\r /ya<5  
template < typename T > b J=Jg~&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TUV&vz{  
      { ` k[-M2[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); iYORu 3  
    } < Z{HX[y  
L;VoJf  
    template < typename T1, typename T2 > Co (.:z~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q&wB$*u  
      { v(B<Nb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^W'fA{sr  
    } !%^^\,  
} ; z=rT%lz6  
8jd;JPz@\  
P `}zlml  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 %QH)'GJQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |Y$uqRdV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *)ardZV${  
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。 <49K>S9O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3nT^?;-  
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。。。 .y_/Uwu  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !c}O5TI|#  
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) Hyb3 ;yQ  
下面是修改过的unary_op iVp,e  
z.$4!$q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,k{#S?:b  
class unary_op "U!AlZ`g  
  { P3cRl']  
Left l; _LMM,!f  
  LR.Hh   
public : 6+.uU[x@  
{5%5}[/x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L\)ZC  
-yE/f2PgQ  
template < typename T > QrB@cK]  
  struct result_1 YP.5fq:  
  { r"``QmM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %X4xv_o`f  
} ; WF1px%  
tZ} v%3  
template < typename T1, typename T2 > 0Sle  
  struct result_2 q*\x0"mS/  
  { p<TpK )  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?]Pmxp H}  
} ; &<wuJ%'>)Z  
QW $G  
template < typename T1, typename T2 > oFy=-p+C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `tHvD=`m.  
  { LQtj~c>X-|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); b7 NM#Hb  
} &y3OR1_Sm*  
0~ZFv Wv  
template < typename T > 9z}uc@#D=m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (eCJ;%%k  
  { H<v'^*(  
  return OpClass::execute(lt(t)); +?u~APjNN  
} (d(hR0HKE  
ue4Vcf  
} ; +V m}E0Ov  
:YXX8|>  
z.GMqW%B  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug K8>zF/# +  
好啦,现在才真正完美了。 BybW)+~  
现在在picker里面就可以这么添加了: e?7& M  
c0%"&a1]]V  
template < typename Right > f0X_fm_q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b~'"^ Bts*  
  { V,q](bg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Pa{%\dsv  
} BFL`!^  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 uT}' Y)m  
Po ZuMF  
-u2P ?~  
SS$[VV  
&d"G/6  
十. bind .WPV dwV4U  
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。 =R#Qx,  
先来分析一下一段例子 M[6:p2u  
{$R' WXVs  
IB[)TZ2m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o$w_Es]Ma  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z&|Kki*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n^z]q;IN2.  
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。 ``ou/Z  
我们来写个简单的。 *MJX?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  _59huC.  
对于函数对象类的版本: g=QDu7Ux  
 c|M6 <}  
template < typename Func > UD8op]>L  
struct functor_trait U@-^C"R  
  { GH+r ?2<  
typedef typename Func::result_type result_type; e6d<dXx  
} ; q OSM}ei>s  
对于无参数函数的版本: QV {}K  
#a<Gxj  
template < typename Ret > VH+%a<v"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bsB*533  
  { :/ Q   
typedef Ret result_type; f7=((5N  
} ; NMa} <  
对于单参数函数的版本: p(~Yx3$*  
i(iXD  
template < typename Ret, typename V1 > " f "6]y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o| #Qu8Lk  
  { c )G3k/T5  
typedef Ret result_type; H`0|tepz  
} ; }UWL-TkEjF  
对于双参数函数的版本: DV _2P$tT|  
.u4 W /  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ig/%zA*Bo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .Yf:[`Q6g  
  { 1UE6 4Kl:S  
typedef Ret result_type; dYL"h.x  
} ; (+B5|_xQu  
等等。。。 =>M^02"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r7b1-  
5*1D$mxD"  
template < typename Func > fZ*+2T>  
struct func_return vJ'2@f$  
  { s;3={e.  
template < typename T > M7@2^G]p  
  struct result_1 ;\=M; Zt  
  { [N/"5 [  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mT.u0KUIy  
} ; . koYHq  
xO&eRy?%  
template < typename T1, typename T2 > >AcrG]  
  struct result_2 H[S%J3JI  
  { wM2*#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k} |   
} ; #MRMNL@   
} ; )pq;*~ IBI  
f' 3q(a<p  
SV2M+5#;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Of4^?` ^  
"x3lQ  
template < typename Func, typename aPicker > )XYv}U   
class binder_1 fSs4ZXC  
  { U c@Ao:  
Func fn; 4`!Z$kt  
aPicker pk; Jo@|"cE=  
public : no< ^f]33  
@>W(1mRi  
template < typename T > Z@]e{zO  
  struct result_1 . r[Hu40p  
  { +f@U6Vv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @wE5S6! B\  
} ; (X?%^^e!  
4}4Pyjh  
template < typename T1, typename T2 > A29gz:F(  
  struct result_2 |j#C|V%kV  
  { 1 D<_N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J"=vE=  
} ; ^yyC [Mz  
wtH? [>S;)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (2:/8\_P  
UN]f"k&  
template < typename T > uF1~FKB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >h k=VyU;  
  { 7z!tKs"TMT  
  return fn(pk(t)); wnM9('\  
} %l,,_:7{  
template < typename T1, typename T2 >  B[Zjfc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V3c l~  
  { Ah k8  
  return fn(pk(t1, t2)); E#u l IgD  
} }Ub6eXf(2  
} ; u%$Zqee  
1oN^HG6O  
ENGg ~D  
一目了然不是么? ;9#Z@]p  
最后实现bind ev#;t@^  
@+ BrgZv`  
?q; Fp  
template < typename Func, typename aPicker > ReM=eS  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) S5G6Rj@W  
  { ^xij{W`|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |aT| l^2R@  
} UG'9*(*  
XVv K2(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k;w- E  
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。 .)<(Oj|4  
rz@=pR :  
十一. phoenix -lhLA`6_R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nIU6h  
1rkE yh??  
for_each(v.begin(), v.end(), B:!W$ <  
( Z(Bp 0a  
do_ 0IfKJ*]M  
[ XI22+@d6  
  cout << _1 <<   " , " ]K/DY Do-  
] ],RdySN&  
.while_( -- _1), K)\M5id]  
cout << var( " \n " ) " e}3:U5n  
) rfNm&!K  
); :j]vf8ec  
l&?}hq^'Dn  
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: _g~qu [1  
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 sIK;x]Q)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K9OYri^TQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xv&Q+HD  
qeL5D*  
?84 s4BpV1  
template < typename Cond, typename Actor > ,ztI,1"k  
class do_while ?ON-+u  
  { WV#%PJ  
Cond cd; 3 AsT  
Actor act; z&{5;A}Q@  
public : rxy&spX  
template < typename T > U5He?  
  struct result_1 Q)LM-ZJKQ  
  { Pri`K/  
  typedef int result_type; 4Rvf  
} ; #@"<:!?z  
;ByOth|9P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /6h(6 *JI  
CC@.MA@9N  
template < typename T > ?_Q/}@`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &9"-`-[e:  
  { FxVZ[R  
  do kn>$lTHQ  
    { 8`fjF/  
  act(t); $`- 4Ax4%  
  } =Q[b'*o7  
  while (cd(t)); k5C@>J  
  return   0 ; ~Q>_uw}g#  
} .F(i/)vaq|  
} ; ^1L>l9F  
])Qs{hs~s  
|"9 #bU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i}o[- S4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ]@0NO;bK>F  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 o4zM)\;F  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 H)>;/#!r-  
下面就是产生这个functor的类: sH?/E6  
FN%m0"/Z{t  
>B2q+tA  
template < typename Actor > CJXg@\\/  
class do_while_actor WN_pd%m  
  { TW9WMId  
Actor act; 'I /aboDB  
public : stk9Ah  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y;AL'vm9  
H03jDM8Q  
template < typename Cond > Tp9- niW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; i![dPM  
} ; (>I`{9x>6  
l+g9 5m jP  
pTyi!:g3W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y:h}z).  
最后,是那个do_ hweaGL t0  
ZJ 77[  
*L'>U[Pl7  
class do_while_invoker nE^Qy=iE  
  { ,ML[Wr'2  
public : I~9hx*!%%  
template < typename Actor > E)9yH\$6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wlEo"BA  
  { sPb=82~z  
  return do_while_actor < Actor > (act); `QUy;%+  
} 4)<~4 '  
} do_; (Gw,2 -A  
}Iz7l{al   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _+^ 2^TW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 S9>0t0  
最后来说说怎么处理break和continue acw4B5]  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 p!<$vE  
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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