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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L{XNOf3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dG5p`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, &,vPZ,7l  
FwD"Pc2  
doeYc  
=/_tQR~  
  class filler #|\w\MJamP  
  { Qe8F(k~k  
public : )8ub1,C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x""gZzJ$L  
} ; )q xZHV  
i n}N[  
`` !BE"yN  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: aB@D-Y"HO  
{{'GR"D  
=Yd{PZ*fR  
Hrz #So\#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9/[1a_ r  
A^\A^$|O6  
Ns3k(j16  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Zp:(U3%  
/F/zMZGSA{  
V)HX+D>  
P[E:=p  
二. 战前分析 frsqnvm;+  
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。 mBb;:-5  
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 Yfro^}f  
Q:U^):~  
^P)W/2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j^ y9+W_b  
  /* --------------------------------------------- */ tXZE@JyuC  
vector < int *> vp( 10 ); s+9q`k^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0[ (Z48  
/* --------------------------------------------- */ (7v]bqfw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AHa%?wb  
/* --------------------------------------------- */ lt:xN?--A?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u;-_%?  
  /* --------------------------------------------- */ 0f"9w PC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 99xs5!4s  
/* --------------------------------------------- */ 2QU ZBrs s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bf#@YkE  
q#}#A@Rg  
heLWVI[so  
bLSZZfq  
看了之后,我们可以思考一些问题: w4 R!aWLd  
1._1, _2是什么? dS+/G9X^  
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。 =1/d>kke  
2._1 = 1是在做什么? 6.uyY@Yx  
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。 ? zFeP6C  
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[9EbFL  
>gQJ6q  
}@+3QHwYU  
三. 动工 N*vBu `  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: '{e9Vh<x  
16;r+.FB'  
n2e#rn  
cM'\u~m{  
template < typename T > {xW HKsI>,  
class assignment `,-w+3?Al  
  { BYh F?  
T value; uv&??F]/  
public : D's Tv}P  
assignment( const T & v) : value(v) {} I-L52%E]  
template < typename T2 > 7FQ&LF46  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G[;GP0\N  
} ; x%J4A+kU  
U04TVQn`  
 j<BW/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U- b(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PT t#Ixn,  
@e`%'  
REEs}88);'  
FabDK :  
  class holder {Kbb4%P+h  
  { @y"/hh_?  
public : F_<n8U:Y  
template < typename T > df85g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8[PD`*w  
  { 3e)W_P*0?  
  return assignment < T > (t); t[dOWgHi  
} XBvJc'(s  
} ; +-s$Htx  
eUY/H1  
{ :^;byd  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ~2HlAU))<&  
 BVJ6U[h`  
  static holder _1; 5mtsN#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zCpsGr  
*-.{->#Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =sp5.-r  
而不用手动写一个函数对象。 SC Qr/Q  
#![9QUvcf  
eNQQ`ll@m  
j=q*b Qr  
四. 问题分析 t\GoUeH]  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 &1!T@^56  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 )U2cS\k'7n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H}ie D"T_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %oee x1`=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yF [|dB  
@k|V4  
五. 问题1:一致性 55%j$f  
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?| >+/2g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 WLO4P  
ryC7O'j_P  
struct holder 4 ~s{zob  
  { :kQ%Mj>  
  // ?KB+2]7m6  
  template < typename T > \f!j9O9S  
T &   operator ()( const T & r) const 006 qj.  
  { 6bE~m<B\`  
  return (T & )r; 0=:]tSD\F  
} =%i~HDiy  
} ; .kl.awT  
e >6NO  
这样的话assignment也必须相应改动: dcn/|"jr  
Ifx EM  
template < typename Left, typename Right > t.s;dlx[@  
class assignment ]"wl*$N  
  { 8@)4)+e  
Left l; 5s7C;+  
Right r; z1AYXW6F  
public : Qm(KvL5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #M)S Ae2  
template < typename T2 > ;YfKG8(0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?D\6@G:,#@  
} ; q{c/TRp7  
}hm "49,O  
同时,holder的operator=也需要改动: X2 PyFe  
Gg,&~ jHib  
template < typename T > mw!EDJ;'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c}-WK*v  
  { Eq YBT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Vm"{m/K0  
} `mt x+C  
I{8sLzA03S  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 VoGyjGt&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o-}q|tD$<  
=/Lwprj  
return l(rhs) = r; L>ruNw'-K  
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。 _u] S/X-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^&|KuI+ u  
c %f'rj  
template < typename Tp > v PJ=~*P=  
class constant_t 1y{@fg~..  
  { y@'~fI!E4  
  const Tp t; K^yZfpa8  
public : bC SgdK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &F 3'tf?  
template < typename T > + lNAog  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "J=A(w5   
  { -Uo"!o>x|  
  return t; wvnuE<o8  
} NDo>"in  
} ; FSNzBN  
LP{@r ic  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .wPu #*  
下面就可以修改holder的operator=了 k@Q>(`  
/ygC_,mx  
template < typename T > y88lkV4a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9x]yu6  
  { a*N<gId  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {0IC2jE  
} R)Y*<Na  
:9.QhY)D  
同时也要修改assignment的operator() uJ:SN;  
},& =r= B  
template < typename T2 > B s{n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Be4n\c.  
现在代码看起来就很一致了。 p+y2w{{  
D&]dlY@*  
六. 问题2:链式操作 D:I6nSoC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  F<Y>  
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。 WWtksi,  
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。 ([Da*Tk*  
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。 lDf:~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct IV]2#;OO?  
%I^y@2A4`  
template < typename T > 0,M1Q~u%.  
struct result_1 uupfL>h  
  { wQR0R~|M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rl0|)j  
} ; N NTUl$  
5n#@,V.O/  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: a'prlXr\4  
(q+EP(Q  
template < typename T > `/+PZqdC  
struct   ref ?c0@A*:o  
  { e"u89acp  
typedef T & reference; ,b!]gsds  
} ; F8En )#  
template < typename T > rd0[(-  
struct   ref < T &> t)n}S;iD  
  { [Fo" MeH?R  
typedef T & reference; 5a^b{=#Y  
} ; --'!5)U  
bKb}VP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ><r\ 5`  
x4e8;A(y  
template < typename T > 4)OM58e}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const iO2%$Jw9\  
  { /t;Kn m  
  return l(t) = r(t); >"%}x{|  
} BSc5@;  
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。 C0#"U f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X ^\kI1  
cfrvx^,2&  
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 n1;y"`gHk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &LM ^,xx}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r_EuLFMA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \NTNB9>CO  
最后的布局是: l99{eD  
                Add p(`?y:.3  
              /   \ 2[e^mm&.   
            Divide   5 ge@KopZ&  
            /   \ kE*OjywN  
          _1     3 QmRE<i  
似乎一切都解决了?不。 XL2iK)A  
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。 |`c=`xK7'  
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。 n>##,o|Vr#  
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: NUjo5.7  
\Bg?QhA_D  
template < typename Right >  `xm4?6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  `GQ'yv  
Right & rt) const Qf<@ :T*  
  { r-]HmY x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A3cW8 OClz  
} ^cz;UQX~}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |d0,54!  
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。 cUPC8k.1  
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。 <RPy   
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。 6d%'>^`(o-  
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。 [T>a}}@  
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? <-%OXEG  
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: 7$HN5T\!  
P3u,)P&  
template < class Action > 1~_&XNb&  
class picker : public Action w=K!U]  
  { tMnwY'  
public : Rd|xw%R\mb  
picker( const Action & act) : Action(act) {} fD:>cje  
  // all the operator overloaded Eg;xj@S<2  
} ; n>["h2  
=3= $F%  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ;xMieqz  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: SWZA`JVK  
-0R;C`(!  
template < typename Right > r@9qjva  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I nCo[ 8SI  
  { LjOHlT'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); di,?`  
} Xj+oV  
WUesTA>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > RLtIn!2OU  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 @cT= t0*  
TP-<Lhy  
template < typename T >   struct picker_maker H.R7,'9  
  { 2B<0|EGtzw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ' +*,|;?  
} ; (bBr O74lR  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KWzJ  
  { Z.v2 !u  
typedef picker < T > result; Ag#o&Y  
} ; MV.$Ay  
}?vVJm'  
下面总的结构就有了: R]8^ @i1  
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。 xM6v0Ua  
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。 SF#Rc>v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K,o@~fj  
至此链式操作完美实现。 'CkN  
28rC>*+z  
|DZ3=eWZ  
七. 问题3 w6w'Jx  
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。 cHO8%xu`  
|'bRVqJ  
template < typename T1, typename T2 > 5[{#/!LX)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MaX:o GF,  
  { zC[lPABQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -jJw wOm  
} <GthJr>1D  
u^{6U(%  
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: (b}}'  
=Lyo]8>,X  
template < typename T1, typename T2 > Nr(3!-  
struct result_2 _/iw=-T  
  { >*"6zR2 o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @uaf&my,P  
} ; O alBr?^  
83ajok4E  
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? QoVRZ$!p  
这个差事就留给了holder自己。 -Ze{d$  
    !;1$1xWK  
 iNxuQ7~  
template < int Order > 6QC=:_M;  
class holder; 7KzMa%=  
template <> `AO<r  
class holder < 1 > /j0zb&  
  { zJJ6"9sl  
public : :y!%GJW  
template < typename T > ]|y]?7  
  struct result_1 tg X},OU^  
  { J"TM[4^\Y  
  typedef T & result; ,@b7N[h  
} ; #ErIot  
template < typename T1, typename T2 > 5cza0CriJ  
  struct result_2 RC']"jpW  
  { *xl930y  
  typedef T1 & result; 3n=`SLj/a  
} ; s?2DLXv}!  
template < typename T > m@_m"1_;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lv* fK  
  { 't5 I%F  
  return (T & )r; /#,3JU$w  
} C<?Huw4R0  
template < typename T1, typename T2 > O!c b-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Qf}^x9'  
  { SB3= 5"q  
  return (T1 & )r1; 3hrODts  
} Y^(Sc4 W  
} ; >(t_  
/0J1_g  
template <> -a}d @&  
class holder < 2 > 3N ]  
  { :Gdfpz-{?  
public : FrXh\4C  
template < typename T > aB(6yBBoxj  
  struct result_1 !QB(M@1  
  { 0H6^2T<  
  typedef T & result; 1{.=T&eG#  
} ; _H41qKS{Ul  
template < typename T1, typename T2 > 8>}^W  
  struct result_2 s] X]jfA.  
  { =eXJZPR  
  typedef T2 & result; ( _{\tgSm  
} ; r95l.v  
template < typename T > "^~>aVuXf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7D;g\{>M  
  { j3W)5ZX  
  return (T & )r; E!eBQ[@  
} 'kD~tpZ  
template < typename T1, typename T2 > +Y^_1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (v\Cv)OS  
  { B`/c Kfg  
  return (T2 & )r2; a09]5>*  
} -cjwa-9 ~  
} ; Ikkv <uY  
Y68T&swD  
=DhzV D  
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> >。 '5Zt B<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \y-Lt!}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: IkU:D"n7  
I#]$H#}Av  
return l(i, j) = r(i, j); l 1RpG"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) r`Qzn" H  
`z=I}6){  
  return ( int & )i; ml|[x M8  
  return ( int & )j; AU@XpaPWh  
最后执行i = j; (]Z$mv!  
可见,参数被正确的选择了。 [S}o[v\  
e6n^l $'  
_%)v9}D  
%#.H FK  
!~{AF|2f  
八. 中期总结 .Jt&6N  
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: =Of!1TR(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *N0R3da  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1,p[4k~Ww  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S >PTD@  
Lmy ^/P%  
O MEPF2:  
H-Uy~Ry*T  
WH.5vrY Z  
ccWz,[  
九. 简化 p2|BbC\N  
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。 EH'?wh|Yp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "e4hPY#  
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: %}U-g"I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {=AK  |  
  +-*/&|^等 iB Ld*B|#K  
2. 返回引用。 GRanR'xG  
  =,各种复合赋值等 J^@0Ff;=5^  
3. 返回固定类型。 EV:y}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U20G{%%  
4. 原样返回。 $lj1924?^  
  operator, u3 mTsq!  
5. 返回解引用的类型。 o9!DK  
  operator*(单目) UGy~Ecv  
6. 返回地址。 vG'JMzAm  
  operator&(单目) g+ik`q(ge  
7. 下表访问返回类型。 y[*Bw)F\N  
  operator[] zS*X9|p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z#wmEc.}C  
  operator<<和operator>> ^/Id!Y7  
eD0Rv0BV^  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ]_S&8F}|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =o5ZcC  
-Bqn^ E  
template < typename Left > `}s$cgEG  
struct value_return t@Qs&DZ7k  
  { G[YbgG=9Y  
template < typename T > &)Fp  
  struct result_1 N#')Qz:P  
  { Go}C{(4T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~M 6^%  
} ; Q"UQv<  
c~0YIk>]  
template < typename T1, typename T2 > :^DuB_  
  struct result_2 iPMI$  
  { T jO}P\p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s4 o-*1R*`  
} ; bJD2c\qoc  
} ; g?ID}E ~<  
#c V_p  
EPCu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bQlShVJL  
JVAJL q  
下面我们来剥离functor中的operator() (]Z%&>*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `z$<1Q T  
J9^RP~>bs  
return l(t) op r(t) )1a3W7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Oo<^~d2=  
return op l(t) r"OVu~ND  
return op l(t1, t2) *yqEl O  
return l(t) op [X.sCl|  
return l(t1, t2) op -r_/b  
return l(t)[r(t)] &eQF[8 ,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] B Mh 949;  
uh UC m  
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: lHwQ'/r  
单目: return f(l(t), r(t)); e,qc7BJzK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @ oE [!  
双目: return f(l(t)); 9l?#ZuGXp  
return f(l(t1, t2)); NZ/>nNs  
下面就是f的实现,以operator/为例 />(e.)f  
1}mI zrY  
struct meta_divide i,BE]w  
  { F>,kKR-  
template < typename T1, typename T2 > _dY6Ip%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~Rx[~a  
  { y&NO[  
  return t1 / t2; 95;q ] =U  
} | 1H"ya  
} ; h_4o4#  
-C wx %  
这个工作可以让宏来做: k9`Bi`wp  
/#M|)V*wn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *P&ZE   
template < typename T1, typename T2 > \  Hq h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *p{wC r  
以后可以直接用 8Letpygm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WRQJ6B  
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 O0#wM-M  
(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。。。) DG&14c>g  
>Liv].  
-tWkN^j8+  
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 ^1M:wX r  
oJy]n9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [^B04x@  
class unary_op : public Rettype _ 97  
  { w? A&XB+  
    Left l; 7vRJQe)  
public : xt@zP)6G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} RQ# gn  
+rbj%v}Fh  
template < typename T > |?0Cm|?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A,rgN;5fb  
      { 2-i>ymoOS  
      return FuncType::execute(l(t)); b(dIl)Y4 :  
    } 3!^5a %u  
?fDF Rms  
    template < typename T1, typename T2 > a?CV;9   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s8 .OL_e  
      { LbDhPG`u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @a) x^d  
    } nmp(%;<exN  
} ; .v G_\-@  
QA\eXnR  
2/f:VB?<T  
同样还可以申明一个binary_op gT*0WgB  
P]-d (N}/H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  ] L4B  
class binary_op : public Rettype j8?z@iG  
  { 3!&lio+<  
    Left l; ;=1]h&S  
Right r; O.e^? ysp/  
public : =]yJvn"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q4r)TR,  
MCU{@ \?Xf  
template < typename T > wxEFM)zr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *yOpMxE  
      { A@#9X'C$^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O.CRF-` t  
    } "| V{@)!t  
j8 nG Gx  
    template < typename T1, typename T2 > )nyud$9w'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $A)i}M;uK  
      { w~QUG^0Fx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7%L%dyN  
    } M%+l21&  
} ; {.O Bcx  
o0^'x Vv  
a(s}Ec${Z  
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 x F7C1g(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :-7`Lfi@%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H[ocIw  
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。 di}YHMTx  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :)X?ML?  
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。。。 q[1:h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \2)a.2mAz  
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) Gd1%6}<~  
下面是修改过的unary_op s2L|J[Y"s  
'h_PJ%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g2.%x \d  
class unary_op 7!.%HhU0  
  { t<sg8U.  
Left l; $A,fO~  
  DbFTNoVR  
public : lG,/tMy  
IZY q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \^vf`-uG  
pUki!TA  
template < typename T > JS% &ipm  
  struct result_1 kVE% "  
  { ww82)m8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fg"@qE-;  
} ; ^%wj6  
Lc(D2=%  
template < typename T1, typename T2 > dHc38zp  
  struct result_2 ~,KAJ7O_  
  { EU.vw0}u8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j7=I!<w V  
} ; =wHHR1e  
8v"tOa4D7  
template < typename T1, typename T2 > #=UEx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -~ytk=  
  { Y%:FawR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <T{2a\i 4f  
} )nU%}Z  
Fv=7~6~  
template < typename T > bs$x%CR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jC> l<d_  
  { rXXIpQRi$S  
  return OpClass::execute(lt(t)); L {(\k$>'  
} ^l;nBD#nJ  
Z<6xQTx  
} ; mz@`*^7?  
cMOvM0f  
=A&x d"  
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 /WXy!W30<  
好啦,现在才真正完美了。 FU/yJy  
现在在picker里面就可以这么添加了: " ,&#9  
Va,M9)F  
template < typename Right > 0o2o]{rM{2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;%P$q9 *C  
  { +hL+3`TD#H  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Tyt:Abym=  
} BUB#\v#a  
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。 eSf e s  
x;" !  
}7YDe'5V  
z:<mgp&/<  
[q]"_4L0;d  
十. bind A,D67G<v`  
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。 iaO;i1K5U  
先来分析一下一段例子 uP/PVoKQ  
6=o@X  
f)hs>F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} flp<QT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &P{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /l_ $1<c  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0.S].Y[  
我们来写个简单的。 |g]TWKc*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q>f^*FyOw<  
对于函数对象类的版本: !PUbaF-.6  
^p(t*%LM  
template < typename Func > e\ i K  
struct functor_trait 5g  ,u\`  
  {  {n}6  
typedef typename Func::result_type result_type; +%(iGI{  
} ; c7T9kV 8hS  
对于无参数函数的版本: x' *,~u  
+F q`I2l|  
template < typename Ret > \ &1)k/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [z#C&gDt  
  { vr5 6 f1  
typedef Ret result_type; JG&`l{c9  
} ; *u.6,jw  
对于单参数函数的版本: Wh[+cH"M  
H6?ZE  
template < typename Ret, typename V1 > 7cin?Z1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Vr/UbgucJ  
  { JPL8fX-w  
typedef Ret result_type; lQQXV5NV  
} ; x bF*4;^SI  
对于双参数函数的版本: ;;'b;,/  
f%9EZ+OP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8>a/x,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {Pm^G^EP  
  { ?l#9ydi?  
typedef Ret result_type; rm2"pfs  
} ; %98F>wl  
等等。。。 '8>h4s4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6dTq&GZ\  
dq~p]h~,H  
template < typename Func > L(Q v78F  
struct func_return D3Lu]=G  
  { d{+ H|$L`  
template < typename T > .CFaBwj  
  struct result_1 p#~' xq  
  { m&o}qzC'y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U I|L;5  
} ; D.xN_NK"  
AfW63;kH  
template < typename T1, typename T2 > 8=ubMqr[  
  struct result_2  !J!zi  
  { pgz3d{]ua  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y'"2s~_ Z  
} ; h-hU=I8  
} ; hKjvD.6]%  
m! &bK5+*  
K v"e\ E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 b1{~j]"$L  
+(3"XYh  
template < typename Func, typename aPicker > ; iQ@wOL]  
class binder_1 u.iFlU   
  { +kTAOf M  
Func fn; ,pir,Eozg  
aPicker pk; .E!7}O6  
public : hABC rd Em  
P$_Y:XI !  
template < typename T > !3Fj`Oh  
  struct result_1 W+PAlsOC  
  { */xI#G,O+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e3YZ-w^W~h  
} ; VHVU*6_w  
<K:?<F  
template < typename T1, typename T2 > yAtM|:qq  
  struct result_2 "lLt=s2>L  
  { zNRoFz.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f]"][!e!,  
} ; oQ~Q?o]Ri  
,R0@`t1 p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E>TD`  
m s\:^a  
template < typename T > uxk&5RY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ||hy+f[A  
  { JGt4B  
  return fn(pk(t)); L5%~H?K(  
} >`= '~y8  
template < typename T1, typename T2 > FOpOS?Cr'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PYr#vOH  
  { {r.#R| 4v  
  return fn(pk(t1, t2)); m JewUc!<5  
} gwQL9 UYx  
} ; lJoMJS;S]}  
&J^@TgqL^  
|DfYH~@(  
一目了然不是么? ,^O**k9F  
最后实现bind `m<l8'g  
Cca( oV  
N J:]jd  
template < typename Func, typename aPicker > k#`.!yI,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O]w&uim  
  { Q@%VJPLv.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); AQ. Y-'\t  
} `d6 {Tli  
~$#DB@b  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f[ GH  
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。 MUz.-YRt  
oLk>|J  
十一. phoenix a}`4BMi3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lE08UEk1i  
}txHuq1Q.  
for_each(v.begin(), v.end(), K"eR 6_ k  
( $;7?w-.  
do_ aGNt?)8WPZ  
[ *j><a  
  cout << _1 <<   " , " S+|aCRS  
] !6|Kpy8  
.while_( -- _1), L':;Vv~-  
cout << var( " \n " ) /7|u2!#Ui  
) 7~cN  
); 9cFFQM|o  
|U1X~\""  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: *kgbcUf8  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor X1:|   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 UBpYR> <\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Rg<y8~|'}  
A)040n  
!40{1U&@a`  
template < typename Cond, typename Actor > LYGFE jS[  
class do_while V!c{%zd  
  {  {"y{V  
Cond cd; QV+('  
Actor act; )gvX eJ  
public : rj$u_y3S*  
template < typename T > ?A(=%c|,g  
  struct result_1 )H S|pS:  
  { W>dS@;E  
  typedef int result_type; 4a>z]&s  
} ; !OPK?7   
$q DH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Gw!jYnU  
")ow,r^"  
template < typename T > )<DL'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?ZdHuuDN~  
  { f!P.=Qo[=  
  do "My \&0-  
    { KmZUDU%R  
  act(t); >2Al+m<w  
  } ma~WJ0LM\  
  while (cd(t)); y_qFXd  
  return   0 ; U?>P6p  
} !-x^b.${B  
} ; VyCBJK  
.zlUN0oe  
; z:}OD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :Ff1Js(Z  
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。 -#3B>VY  
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。 0Z2![n  
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。 Gi]Pwo${  
下面就是产生这个functor的类: dQ`ch~HVUW  
Il'+^u_ <  
/,2Em>  
template < typename Actor > iK(n'X5i  
class do_while_actor Mh>^~;  
  { r&0v,WSp&S  
Actor act; azPFKg +  
public : @]WN|K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M<"&$qZ$R  
Eo)Q> AM  
template < typename Cond > ~8`r.1aUO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e_g7E+6  
} ; *M/3 1qI  
FlD !?  
Wh(V?!^@5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Sq-mH=rs]  
最后,是那个do_ s=~r. x  
r@"Vbq%  
_R]la&^2F\  
class do_while_invoker rxIfatp^  
  { *7nlel  
public : u` `FD  
template < typename Actor > "^zxq5u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z)|*mJ  
  { E$4\Yc)(AL  
  return do_while_actor < Actor > (act); h?bm1e5kE  
} e}(ws~.  
} do_; "%<Oadz ap  
6~&4>2b0f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `WC~cb\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6 jRF[N8  
最后来说说怎么处理break和continue xO'1|b^&  
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。 A 99 .b  
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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