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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda TB#N k5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o , LK[Q  
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, 'C~9]Y].  
[h HG .  
jVYH;B%%z  
w+_Wc~f  
  class filler @a(oB.i  
  { 784;]wdy\  
public : RGp'b  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2 ~-( A  
} ; ikHOqJ-,m  
p(?3 V  
ps+:</;Z  
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: )4uq iA6  
y<M]dd$  
:hP58 }Q$  
!01i%W'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h8.FX-0& =  
eP= j.$  
tcOnM w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v}P!HczmMP  
&t6Tcy  
N-QCfDao  
`~nCbUUee  
二. 战前分析 8 u:2,l  
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。 61:9(*4~!F  
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 C3.=GRg~l  
|Fp'/~|w2d  
wd+O5Lr.R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .bfST.OA  
  /* --------------------------------------------- */ H,|YLKg-|  
vector < int *> vp( 10 ); 4z0L ke  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2.qpt'p[  
/* --------------------------------------------- */ 0N5bPb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !Uy>eji}  
/* --------------------------------------------- */ )!,@m>0v{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j38 6gL  
  /* --------------------------------------------- */ yjpz_<7a=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f_'"KF[%  
/* --------------------------------------------- */ -tyaE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r*Z_+a8  
? s4oDi|:  
(8x gn  
]!aUT&  
看了之后,我们可以思考一些问题: P` ]ps?l  
1._1, _2是什么? KN, 4@4  
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。 jY+Do:#/wO  
2._1 = 1是在做什么? 4J8Dh;a`  
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。 Cuv|6t75'  
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。  XhA4:t  
B5`;MQJ  
Yxq j -   
三. 动工 u){S$</  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~U%j{8uH  
OG}KqG!n  
?O7iK<5N  
@_Sp3nWdu  
template < typename T > ^ZVO ql&  
class assignment ~`[8"YUL  
  { vJThU$s-  
T value; ?*+1~m>  
public : 7@a\*|K6  
assignment( const T & v) : value(v) {} Wr#~GFg  
template < typename T2 > K?YEoz'y[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zbg+6qs})  
} ; ?i%nMlcc  
A]xCF{*)&  
zq=&4afOE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UN(3i(d  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5M.Red.L  
ay-9c2E  
JZw^ W{  
KBj@V6Q  
  class holder :`5;nl63  
  { R8ZD#,;  
public : D!me%;  
template < typename T > `u=oeM :  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #G~wE*VR$  
  { tWX7dspx/  
  return assignment < T > (t); -R8/`M8GbD  
} //tT8HX  
} ; #/s7\2  
NfqJ=9  
I1i:}g/  
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: "$P'Wv  
%2YN,a4  
  static holder _1; fFHK:n`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Iu%^*K%  
f-&ATTx`J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B'#4;R!8P=  
而不用手动写一个函数对象。 1q`k}KMy  
xy vND  
j@CKO cn2  
G g(NGT  
四. 问题分析 yZ|+VXO  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 R` 44'y|  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ?(>k,[n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1wlVz#f.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?61L|vr  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ka8$dfC  
ajGcKyj8i  
五. 问题1:一致性 FvAbh]/4  
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?| 0W_mCV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gY%OhYtF2  
eX@ v7i,}  
struct holder (H P z  
  { /Bh>  
  // %fBP:5%K  
  template < typename T > V&g)m.d:n  
T &   operator ()( const T & r) const ]  ~'9  
  { 2+o!o  
  return (T & )r; ^glX1 )  
} {N "*olx  
} ; 7MoR9,(  
z>7=k`x`:  
这样的话assignment也必须相应改动: }'v{dK  
%uj[`  
template < typename Left, typename Right > .(JE-upJ"  
class assignment hRa\1Jt>a  
  { *^uGvJXF  
Left l; CX]RtV!  
Right r; x\6] ;SXX  
public : o>.AdZby  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2G ZF/9}  
template < typename T2 > K[e`t%2_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xUIvLH=  
} ; gt~9"I  
lQh~Q<[ge  
同时,holder的operator=也需要改动: 40R"^*  
VZHr-z$6n  
template < typename T > 28ja-1dB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gU~ L@R_D  
  { n%n'1AUP:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R9Ldl97'  
} #t){4J  
(VfwLo>#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 6={IMkmA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 RXUA!=e  
7,f:Qi@g  
return l(rhs) = r; PBCb0[\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 YXgWH'i~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: F|6 nwvgq  
";756'>  
template < typename Tp > JR] )xPI`  
class constant_t =[s8q2V  
  { ES^NBI j5P  
  const Tp t; Rq"VB.ef&{  
public : 0,:iE\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yq1Gqbh l  
template < typename T > L^6"' #  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O5u cI$s  
  { @<|6{N<  
  return t; /g13X,.H  
} n'q aR<bY  
} ; $I\))*a  
d:A\<F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +d.u##$  
下面就可以修改holder的operator=了 _L8Mpx*E  
C(f$!~M4b  
template < typename T > _c[|@D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3xRM 1GgO  
  { 3gC\{y!8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); dv}8Y H["  
} TihnSb  
|Uc <;> l  
同时也要修改assignment的operator() X";TZk  
_2wAaJvA  
template < typename T2 > Vp|2wlFE-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y,3z-Pa=@  
现在代码看起来就很一致了。 u9esdOv  
`Q:de~+AM{  
六. 问题2:链式操作 H~~7~1"x  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >/(i3)  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  AqKHjCI  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 u wH)$Pl  
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。 z`c%?_EK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0PYvey }[  
G%xb0%oi]%  
template < typename T > 2O?Vr" A  
struct result_1 g7 .7E6%H  
  { =n> iQS  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3X,]=f@_  
} ; vEu Ka<5  
xylpiSJ  
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: [Bl $IfU  
_`TepX R  
template < typename T > Rbx97(wK  
struct   ref QIR4<]/  
  { KDux$V4  
typedef T & reference; ,h3269$J  
} ; J@oEV=L  
template < typename T > ?R dmKA  
struct   ref < T &> Mi;}.K0J  
  { =6.8bZT\  
typedef T & reference; qlz( W  
} ; <FCj)CP%  
suA+8}o]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :({-0&&_  
}rO?5  
template < typename T > yTzY?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *rS9eej  
  { 6Hc H'nmeN  
  return l(t) = r(t); H+S~ bzz  
} Ly#h|)  
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。 Dm7Y#)%8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5LDQ^n  
6H(fk1E  
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 A ~qW.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qFvg}}^y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~5lKL5w  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 aQ.Iq  
最后的布局是: +P>Gy`D9  
                Add uPa/,"p  
              /   \ v[0DE*p  
            Divide   5 E"Ya-8d=  
            /   \ kWzuz#  
          _1     3 j lYD~)  
似乎一切都解决了?不。 FZ[@])B  
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。 X=rc3~}f  
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。 ;X?Ah  
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: TYs+XJ'Xj  
]jHh7> D  
template < typename Right > BNAguAxWo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #E- VW  
Right & rt) const k98< s  
  { 1Z^`l6|2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <'PR;g^#  
} u Y?/B~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jxRF"GD  
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。 b &\3ps  
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。 jF%)Bhn(  
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。 r Iya\z1W  
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。 /e-ka{WS  
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? zjluX\  
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: Z! C`f/h9  
r1[E{Tpz  
template < class Action > +-Z"H)  
class picker : public Action OaD Alrm  
  { #6Efev  
public : _n-VgPRn  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {0NsDi>(2  
  // all the operator overloaded {-xi0D/Y;  
} ; 5~_eN  
an*]62l  
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。 fe& t-  
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: %8}WX@SB  
ua]\xBWx  
template < typename Right > (SgEt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %JP&ox|^&  
  { (cOND/S  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oso1uAOfp  
} wx]+*Lzz  
8ktjDs$=.:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A }>|tm7|  
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。 )64LKb$  
HGP%a1RF#  
template < typename T >   struct picker_maker R9b/?*%=9  
  { !$:0E y(S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M iP[UCh  
} ; d1srV`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "_ PH"W  
  { y1,?ZWTayr  
typedef picker < T > result; ]y1$F Ir+  
} ; wQo6!H "K  
..P=D <'f  
下面总的结构就有了: Zd[y+$>  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 2.fyP"P L  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 T[Z <bW~0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <3SFP3^:  
至此链式操作完美实现。 ,XWay%8{E  
HMEs8.  
?G~/{m.  
七. 问题3 WrE-Zti  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 o 1 hdO  
{#dp-5V  
template < typename T1, typename T2 > 8k+q7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vh1 Ma<cx  
  { [OFTP#}c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Nt`F0 9S  
} W,9k0t  
&.cGj @1!J  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: L:t)$iF5+  
%KJ"rvi4K  
template < typename T1, typename T2 > (c|$+B^*  
struct result_2 Jf %!I  
  { ,mO(!D  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "v\ bMuS  
} ; x[GFX8h(k6  
`@f hge  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? hQg,#r(JE4  
这个差事就留给了holder自己。 C&gOA8nf  
    eeI9[lTw  
/I`cS%U  
template < int Order > OEy:#9<'  
class holder; sx)$=~o  
template <> KRnB[$3F1  
class holder < 1 >  m+72C]9  
  { z) ]BV=  
public : |!4B Wt  
template < typename T > s]nGpA[!  
  struct result_1 C;58z 5*,  
  { <eud#v  
  typedef T & result; Y5h)l<P>B  
} ; ]HNT(w@  
template < typename T1, typename T2 > )M&Azbu  
  struct result_2 }2iKi(io*  
  { WL)_8!  
  typedef T1 & result; UZ4tq  
} ; 4 BE:&A  
template < typename T > ]zhq.O >2{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }6uV]V{  
  { E5Snl#Gl\0  
  return (T & )r; n3HCd- z  
} *hk{q/*Qw  
template < typename T1, typename T2 > k2_6<v Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MQ9M%>  
  { y]E)2:B[d  
  return (T1 & )r1; UijuJ(Tle  
} !~|"LA!jn  
} ; 9AVK_   
$.r}g\43P  
template <> ~$y#(YbH  
class holder < 2 > -tK;RQYax  
  { $ sA~p_]  
public : K d`l[56#  
template < typename T > +e\:C~2f28  
  struct result_1 }OX>(  
  { G(7\<x:  
  typedef T & result; o3TBRn,  
} ; FM;;x(sg  
template < typename T1, typename T2 > Tg <>B  
  struct result_2 QRg"/62WCD  
  { /\3XARt  
  typedef T2 & result; `F- Dd4B  
} ; *FLTz(T  
template < typename T > 8CnvvMf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2t]! {L  
  { mTXNHvv  
  return (T & )r; v:J.d5  
} ?4wehcZz  
template < typename T1, typename T2 > nI|Lx`*v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HkfSx rTgQ  
  { }'w^<:RSy  
  return (T2 & )r2; G8 <It5CU  
} ]mD=Br*r~  
} ;  jKb=Zkd  
8&2gM  
_,K>u6N&  
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> >。 yNWbI0a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W"}*Q -8W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <4!&iU+;  
R^u^y{ohr  
return l(i, j) = r(i, j); sxC{\iLY%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4Ow Vt&  
o{-USUGj7  
  return ( int & )i; [r/Seg"  
  return ( int & )j; `aX}.{.!  
最后执行i = j; kGBl)0pr`x  
可见,参数被正确的选择了。 m|Q&Lphb8  
M*T# 5  
P`IMvOs&  
++p& x{  
j9L+.UVI,  
八. 中期总结 C(%5,|6  
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: !Pi? !  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Bu >yRL=*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vS*0CR\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~RR_[t2Z  
q2j}64o _S  
n nnA,  
uy*x~v*I]  
82@;.%  
1Sc~Vb|>  
九. 简化 {;z L[AgCg  
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。 h>5~ (n8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f@. Q%+!4  
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: -I$txa/"|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W*/s4 N  
  +-*/&|^等 Bdk{.oh6  
2. 返回引用。 E6^S2J2  
  =,各种复合赋值等 tgF(=a]o  
3. 返回固定类型。 _6ax{:/Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) iDkWW  
4. 原样返回。 `bi_)i6Low  
  operator, fPk9(X;G!p  
5. 返回解引用的类型。 b8b PK<  
  operator*(单目) koWb@V]  
6. 返回地址。 Y ,pS/  
  operator&(单目) Mb/6>  
7. 下表访问返回类型。 PJ11LE  
  operator[] 2DBFXhP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  ?Ge*~d  
  operator<<和operator>> m+gG &`&u  
%Pvb>U(Xs  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 r`E1<aCr|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4oa P"T@6  
T[!q&kFB  
template < typename Left > HOQ _T4  
struct value_return my\oC^/9  
  { Z FrXw+  
template < typename T > +uGP(ONY  
  struct result_1  v=Bh A9[  
  { Sdu@!<?B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Exs _LN  
} ; +MoxvW6  
+fQ$~vr{'  
template < typename T1, typename T2 > O>):^$-K%  
  struct result_2 #pn AK  
  { 9 0if:mYA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K'rs9v"K|  
} ; Nm:<rI,^  
} ; N,+g/o\f  
#1!BD!u  
,c %gwzU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait I;m@cSJ|j  
EV,NJ3V  
下面我们来剥离functor中的operator()  yURh4@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d=OO(sf  
I EsD=  
return l(t) op r(t) e =Tc(Mwn  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9M~$W-5  
return op l(t) \,#4+&4b  
return op l(t1, t2) 7Hlh (k  
return l(t) op 3\l9Sf=M|  
return l(t1, t2) op <.B > LU  
return l(t)[r(t)] Q+js2?7^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "N:]d*A\  
"=TTsxyM6P  
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: $mg h.3z0  
单目: return f(l(t), r(t)); m3!MHe~t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); TV>R(D3T/  
双目: return f(l(t)); <^c0bY1  
return f(l(t1, t2)); nk,Mo5iqV  
下面就是f的实现,以operator/为例 pC.P  
`e;Sjf<  
struct meta_divide ZTz(NS EK  
  { x3F L/^S  
template < typename T1, typename T2 > #K*q(ei,7h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r|BKp,u9  
  { {[y"]_B4  
  return t1 / t2; w3|.4hS  
} hfa_M[#Q-  
} ; ' g!_Flk  
NP`ll0s  
这个工作可以让宏来做: ?B:wV?-`  
<;Z~ vZ]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -ns a3P  
template < typename T1, typename T2 > \  X_S]8Aa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :H:}t>X6Vo  
以后可以直接用 /*2W?ZM~H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q$*_C kT  
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 8$tpPOhzb  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ]1$AAmQH  
Vk=<,<BB  
Vx8.FNJh  
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 KEB>}_[  
/FZ )ej\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j|8{Vyqd  
class unary_op : public Rettype r<H^%##,w  
  { @!HMd{r  
    Left l; w|*G`~l09  
public : T<,tC"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z9c=e46O  
c`=h K*  
template < typename T > BrmFwXLP"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qiJ;v1  
      { 5. UgJ/  
      return FuncType::execute(l(t)); %cjav  
    } e%7P$.  
WoR**J?}w  
    template < typename T1, typename T2 > jl29~^@}1i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :#KURYO<  
      { SvrV5X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +/8?+1E ^  
    } ".Z+bi2l  
} ; ,fL e%RP  
*M5C*}dl  
U^S:2  
同样还可以申明一个binary_op @}RyW&1Z  
^?`,f>`M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #Jb$AA! z  
class binary_op : public Rettype k(^b  
  { 1S@k=EKM  
    Left l; h"m7r4f  
Right r; ee\zU~  
public : 3Or3@e5r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~<R~Q:T  
1 SZa\ ][@  
template < typename T > t":>O0>cz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n-WvIy  
      { ^el:)$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Pk2 "\y@q/  
    } ^jC0S[csw2  
ovVU%2o1b  
    template < typename T1, typename T2 > -v&srd^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c3mlO [(  
      { {$.{VE+v5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); sNTfRPC  
    }  3".W  
} ; >?x Vr  
OQyOv%g5C  
sIM`Q%  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 XRin~wz|S  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 EaL+}/q&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P0<uF`87  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 \hX^Cn=6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! evP`&23tP  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 CjCnh7tm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }=)"uv  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 93,ExgFt  
下面是修改过的unary_op % M:"Ai5:  
JJO"\^,;~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3M`J.>  
class unary_op ea/6$f9^  
  { N~YeAe~+  
Left l; **[p{R]8o  
  KcE=m\h  
public : J0o[WD$A x  
U[u6UG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} tL|Q{+i yE  
W[ DB !ue  
template < typename T > Ja2.1v|r .  
  struct result_1 nwYeOa/t  
  { ,kI1"@Tu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m-]"I8 [  
} ; xCD+qP ^  
`^x^= og'  
template < typename T1, typename T2 > Kxn=iv^Ir  
  struct result_2 !Ai;S  
  { yuq E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AmFHn  
} ; +ZO*~.zZ  
t@v8>J%K  
template < typename T1, typename T2 > c=CXj3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z )I4U  
  { #B[>\D"*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a1&^P1.  
} hCrgN?M z  
*G38N]|u6  
template < typename T > JJr<cZ4]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "~ 6B C  
  { k5/}S@F8  
  return OpClass::execute(lt(t)); t!$/r]XM h  
} :yeTzIz]  
?T&D@Ohsx  
} ; sh RvwE[  
oc3/ IWII  
]0O$2j_7  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ZBWe,Xvq  
好啦,现在才真正完美了。 yO)Qg* r  
现在在picker里面就可以这么添加了: -_dgd:or  
|m% &Qb  
template < typename Right > g}7B0 yo  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0%GWc}o  
  { uB?YJf .T@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TnrMR1Zx  
} /WMLr5  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 }HzZj;O^2>  
0ni5:tYy  
R_&>iu'[  
[S%  
t+VPX2  
十. bind _e W*  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 <f%9w]  
先来分析一下一段例子 d:aQlW;}  
h=aHZ6v  
:d;5Q\C`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2t'&7>Ys{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :>;#/<3{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J&?kezs  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 {>qCZ#E5WO  
我们来写个简单的。  i.]}ooI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &N#)(rQ1  
对于函数对象类的版本: ! ^W|;bq  
r]yq #T`z  
template < typename Func > ,^(T^ -  
struct functor_trait 3y!CkJKv  
  { YY9q'x,w  
typedef typename Func::result_type result_type; (.cT<(TB  
} ; [g{}0 [ew  
对于无参数函数的版本: *w;f\zW  
f55Ev<oOa  
template < typename Ret > )xeVoAg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7hc(]8eP  
  { BBDOjhik  
typedef Ret result_type; hf '3yEm  
} ; X$aMf &x  
对于单参数函数的版本: )c*~Y=f  
z t1Q_;  
template < typename Ret, typename V1 > W$&Q.Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6 B )   
  { ]PFc8qv{  
typedef Ret result_type; W*)>Tr)o  
} ; ]lo O5  
对于双参数函数的版本: er_aol e  
W{`;][  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;pNfdII(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F-nt7l  
  { {"<Q?yA2y  
typedef Ret result_type; CNwhH)*  
} ; LZeR .8XM>  
等等。。。 ;rFa I^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy srC jq  
1yo@CaW[\  
template < typename Func > * PZ=$>r  
struct func_return t :_7 O7  
  { wNPZ[V:  
template < typename T > |(/"IS]  
  struct result_1 F"q3p4-<>  
  { 1)%o:Xy o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %l,Xt"nS#  
} ; a8N!jQc_m  
1ayxE(vMcX  
template < typename T1, typename T2 > mHP1.Z`  
  struct result_2 UY==1\  
  { @U&|38  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GV9"8M Z6  
} ; .sLx6J%  
} ; qAU]}Et/  
f7`y*9^  
sU8D;ML7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \nLO.,  
\3KCZ  
template < typename Func, typename aPicker > .RT5sj\d  
class binder_1 5Hr"}|J<8  
  { UkdQ#b1  
Func fn; f; 22viE  
aPicker pk; :( `Q4D~l  
public : wiutUb Y  
@a~K#Bvlm  
template < typename T > 'HC4Q{b`  
  struct result_1  E$G8-  
  { ,+JAwII>O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]t,ppFC#  
} ; V'9 k;SF  
"e(N h%t  
template < typename T1, typename T2 > 0$UE|yDs>  
  struct result_2 Z6Mh`:7  
  { al5?w{us  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R4o_zwWgPw  
} ; / og'W j  
0uZHH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Di&tm1R1  
2sXWeiJy;  
template < typename T > K <0ItN v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^@N@ gB  
  { fQv^=DI#  
  return fn(pk(t)); 4WNWn#M  
} $,R|$0B7  
template < typename T1, typename T2 > mtHw!*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l<gg5 Zea  
  { Q4UaqiL  
  return fn(pk(t1, t2)); O*30|[  
} N~a?0x  
} ; d9E:LZy  
YS;Q l\4   
nY6^DE2f  
一目了然不是么? x1TB (^aX  
最后实现bind 2cww7z/B  
nzU@}/A/  
ATwPfo8jx@  
template < typename Func, typename aPicker > :#+VH_%N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E$RH+):|  
  { xY@V.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,3x3&c  
} oJ5V^.  
"_9Dau$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &u.t5m7(  
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。 ]A'E61t<n  
GUMO;rZs  
十一. phoenix ? -6oh~W<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: mio\}S A  
Ru2kC} Dx!  
for_each(v.begin(), v.end(), =n9|r.\&uJ  
( / S]<MS  
do_ :]:q=1;c  
[ nq r[HFWs  
  cout << _1 <<   " , " hH%@8'1v  
] 2jA-y!(e  
.while_( -- _1), JEj.D=@[  
cout << var( " \n " ) D;m>9{=  
) |o6B:NH,rg  
); 58WL8xu  
?&"-y)FG  
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: Td?a=yu:J  
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 Yf<6[(6 O  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 lLl^2[4k5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8M !If  
iFpJ /L  
U#-89.x  
template < typename Cond, typename Actor > E7ixl~  
class do_while cR _ 8 5  
  { ?9.SwIxU&  
Cond cd; fm Fh.m.+N  
Actor act; }fdo Aid~  
public : 'f]\@&Np  
template < typename T > :Fu.S1j$  
  struct result_1 ~:v" TuuK  
  { n YWS'i@  
  typedef int result_type; ]|'Mf;  
} ; r+ k5Bk'  
oF8#gn_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (@[c;+x  
$3w a%"  
template < typename T > +O2T%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @LqLtr@A  
  { L^!E4[ ^4  
  do a}EO7tcg,  
    { 1UT&kD!si  
  act(t); z q _*)V  
  } iW9G0Ay  
  while (cd(t)); '+JU(x{CCl  
  return   0 ; M|6 l  
} B^Fe.ty  
} ; 1>|2B&_^  
Kj.4Z+^  
ET.c8K1f  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?%(:  
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。 j&(aoGl@  
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。 $GB/}$fd&  
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。 AT+7!UGL  
下面就是产生这个functor的类: 3]$qY_|7  
vu Vcv  
/-4rcC  
template < typename Actor > W!MO }0s  
class do_while_actor %L,mj  
  { L/t'|<m  
Actor act; iK%%  
public : lpi^<LQ@l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jv_z%`  
Rf9;jwU  
template < typename Cond > m:_'r"o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; { )=h  
} ; ^M_0M  
A 0~uv4MC  
g ]%sX6T  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .EpcMXT%  
最后,是那个do_ C3>&O?7J*7  
9=YX9nP  
lXso@TNrZ0  
class do_while_invoker V $Y=JK@  
  { XA PqRJ*Z  
public : mhpaPin*JS  
template < typename Actor > EVYICR5g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @A?Ss8p'  
  { tX)l_ ?jVH  
  return do_while_actor < Actor > (act); X2\1OWR0  
} vM5yiHI(jb  
} do_; }JPLhr|d^  
dPvRbwH<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JiH^N!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {^(h*zxn  
最后来说说怎么处理break和continue t`%Xxxu  
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。 3}hJ`xQ  
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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