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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Vah.tOU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mSp;(oQ  
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, lmx'w  
6z5?9I4[  
t.] e8=dE  
m</nOf+C  
  class filler ]U.YbWe^  
  { `IK3e9QpcA  
public : mk +BeK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XtIY8wsP  
} ; AA K}t6  
$B@K  
$,jynRk7q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: T0BM:ofx  
SI;SnF'[7  
B3yp2tncj  
!{4bC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &uxwz@RC0  
ea!Znld]  
R1\$}ep^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;%Zn)etu  
?N@p~ *x  
lHSu T2)x;  
zbP#y~[  
二. 战前分析 S.NLxb/  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 sme!!+Rd  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]39A1&af}  
)-d &XN7  
Z#|IMmT;*=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qjd8Q  
  /* --------------------------------------------- */ q/t~`pH3  
vector < int *> vp( 10 ); X" ;ly0Mb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Js!V,={iX  
/* --------------------------------------------- */ =j!Ruy1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); oF#]<Z\  
/* --------------------------------------------- */ Fd@:*ER  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `xd{0EvF  
  /* --------------------------------------------- */ >-YWq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [<7Vv_\Q  
/* --------------------------------------------- */ ZYD3[" ~x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D3-H!TFpDb  
ejC== Fkc  
"6 fTZ<  
cdfvc0  
看了之后,我们可以思考一些问题: EcW$'>^  
1._1, _2是什么? oyY0!w,Y  
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。 $@:z4S(  
2._1 = 1是在做什么? QH_I<Y:n  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 bol#[_~  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 }w8:`g'T0/  
rocG;$[  
_<1uO=km6  
三. 动工 M/mUY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5KFd/9  
T'nQj<dBt:  
h_:|H8t;w  
W g2Y`2@t  
template < typename T > ?Em*yc@WD  
class assignment fUg I*V  
  { s8]9OG3g  
T value; O[[#\BL  
public : C4~`3Mk  
assignment( const T & v) : value(v) {} (C EXPf  
template < typename T2 > gr")Jw7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } __,1;=  
} ; .<C}/Cl  
#}rv)  
:5`BhFAd  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~rX2oLw{&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Zom7yI  
er?'o1M  
1>SCY _C v  
6KD  
  class holder -  zQ  
  { "38ya2*  
public : @]H:=Q'gj  
template < typename T > FV&&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const / 1jb8w'  
  { 9 1r"-%(r  
  return assignment < T > (t); "gD)Uis  
} {yy ^DlHb  
} ; OwwlQp ~!J  
^< ,Np+  
6uYCU|JsU  
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: E:N~c'k  
tndtwM*B'  
  static holder _1; /2&jId  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~(xIG  
s wdW70  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |-hzvuSX  
而不用手动写一个函数对象。 F(8>"(C  
T6|zT}cb  
9'I I!  
'Dq!o[2y  
四. 问题分析 #L{QnV.3  
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。 LX e{  
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。 f!~gfnn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d FF[2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r[zxb0YA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W^W^5-'"D,  
b:Lp`8Du  
五. 问题1:一致性 $-$^r;  
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?| i6zfr|`@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (63_  
M`ETH8Su=  
struct holder *f:^6h  
  { kmM1)- v  
  // CUT D]:\  
  template < typename T > (z0S5#g ,x  
T &   operator ()( const T & r) const c<j2wKz  
  { <LDVO'I0 !  
  return (T & )r; 8? 4j-  
} [0D( PV(n  
} ; Efb>ZQ  
?k~(E`ZE3  
这样的话assignment也必须相应改动: mu2r#I  
Dx =ms^oN5  
template < typename Left, typename Right > 1e*+k$-{  
class assignment V+X>t7.Q  
  { |b{XnD_g  
Left l; | eIN<RY5  
Right r; k7Fa+Y)K7  
public : ^WP`;e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a3 <D1"  
template < typename T2 > W6D|Rr.q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } yc2c{<Ya5  
} ;  /E/J<  
w1/p wzn  
同时,holder的operator=也需要改动: [K;J#0V+&L  
V<AT"vU[  
template < typename T > aEVBU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m]BxGwT=m  
  { HcA;'L?Dw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C)`k{(-{  
} nnX,_5s  
_rXTHo7P  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1`N q K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  k'X v*U  
m(E-?VMHo  
return l(rhs) = r; s_ -G`xT>{  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1+RG@Cp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;1&%Wj"d  
* VH!<k[n  
template < typename Tp > 7y:%^sl  
class constant_t Z:W6@j-~  
  { Cfu]umZLn  
  const Tp t; L8N`<a5T  
public : ~isrE;N1|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `me2Q  
template < typename T > 7udMF3;>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b[Sd$ACd  
  { NS @j`6/U  
  return t; K O"U5v  
} l=U@j T  
} ; tM]~^U  
-?`^^ v  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rvuskXdo  
下面就可以修改holder的operator=了 +uKh]RP  
%4Cs c  
template < typename T > S\K;h/;V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R9nW5f Nf  
  { `P<}MeJ\l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6=s!~  
} B)g7MG  
;<d("Yz:@Z  
同时也要修改assignment的operator() \\XvVi:B  
4Tgy2[D?q  
template < typename T2 > wl H6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yEyx.Mh.Af  
现在代码看起来就很一致了。 1@sy:{ d`  
__M(dN(^  
六. 问题2:链式操作  u)PB@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 UXwnE@`F  
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。 G=Hvh=K(  
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。 &?flH;  
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。 F7lhLly  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S[(Tpk2_  
8)HUo?/3  
template < typename T >   4Ra  
struct result_1 HZC^Q7]hy  
  { G(W/.*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;"46H'>!  
} ; {Qbg'|HO=l  
n4,b?-E>(  
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: 8&<C.n KP  
xR}^~14Bz  
template < typename T > W5 ^eCYHoi  
struct   ref ,Z*&QR  
  { V .+ mK|)  
typedef T & reference; cB#5LXbCE  
} ; ln.'}P  
template < typename T > 1"tyxAo\  
struct   ref < T &> T1AD(r\W5  
  { C$?gt-tJ'  
typedef T & reference; __N< B5E  
} ; =y+gS%o$  
"IQ' (^-P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B8A-|S!,U  
r Q)?Bhf  
template < typename T > ,9;RP/"7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yu3: Hv}  
  { VRden>vKN  
  return l(t) = r(t); Ok63 w7  
} mQ(6ahD U  
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。 A$d)xq-]K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 } )D E  
tNpBRk(}  
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 wJc~AP)I%z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?RW7TWf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ws}cMX]*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n!Hj4~T0  
最后的布局是: { 3,_i66  
                Add C7PVJnY0  
              /   \ u NmbR8Mx  
            Divide   5 3XykIj1  
            /   \ :c75*h`  
          _1     3 aE aU_f /  
似乎一切都解决了?不。 3an9Rb V  
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。 1,Ams  
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。 !fX&i6  
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: rK` x<  
|!t &ZpdD  
template < typename Right > FR*CiaD1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const zEM  c)  
Right & rt) const #BPJRNXd  
  { Q[PVkZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1`6kc9f.  
} VrQgn9L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  6chcpP0  
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。 OdKfU^  
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。 I1f4u6\*X  
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。 nm#ISueh  
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。 DtEvt+h  
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? s+m3&(X  
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: ztS:1\  
pseN!7+or  
template < class Action > R!)3{cjU@  
class picker : public Action  _BFDsQ  
  { ^uiQZ%;  
public : X&LaAqlSG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} o}4~CN9}  
  // all the operator overloaded oMNt676  
} ; uqotVil,  
{<}9r6k;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。 0#G@F5; <  
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: )k^y<lC2a  
?<;9=l\Q  
template < typename Right > c1ga{c`Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2RbK##`vC  
  { W(jOD,QMB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "M;aNi^B  
} )5[OG7/g  
8P?p  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ROhhd.  
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。 |LLDaA-=0  
c 8t  
template < typename T >   struct picker_maker B7QRG0  
  { sRI0;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gbrn'NT  
} ; 5i@WBa  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > a.z)m} +  
  { v]GQb  
typedef picker < T > result; >~;= j~  
} ; 29HyeLB@  
G"F)t(iX  
下面总的结构就有了: gy`WBg(7x  
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。 ["_+~*  
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。 \ z3>kvk  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Pi hpo  
至此链式操作完美实现。 7>V*gV?v  
+;ylld  
_Rb>py  
七. 问题3 i7b^b>B|e  
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。 ElA(1o|9I  
R=J5L36F  
template < typename T1, typename T2 > sj3[ny;b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~f:"Q(f+  
  { "x0/i?pqa  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t2(vtxrt  
} Aw]kQ\P&  
Ys0N+  
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: mb>8=hMg  
r+!29  
template < typename T1, typename T2 > gW-mXb  
struct result_2 W)<t7q+  
  { ^GS\(egt  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OH13@k  
} ; IuY4R0Go  
{kghZur  
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? 4" pU\g  
这个差事就留给了holder自己。 ,1B` Ve  
    xE rAs}|  
z?@N+||,.  
template < int Order > Qb5@e#  
class holder; :O7n*lwx  
template <> vSy[lB|)24  
class holder < 1 > \hWac%#  
  { <1#hX(Q  
public : ,h9?o  
template < typename T > / E!N:g<  
  struct result_1 -\7_^8 am  
  { DKF` xuJP  
  typedef T & result; k;Fxr%  
} ; @*E=O|  
template < typename T1, typename T2 > Qff.QI,  
  struct result_2 6!se,SCvw  
  { q+} \ (|  
  typedef T1 & result; L&d.&,CNs'  
} ; ~e&O?X  
template < typename T > Q_Wg4n5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6OB3%R'p  
  { eM@xs<BR  
  return (T & )r; +sV~#%%  
} !;4Hh)2  
template < typename T1, typename T2 > .%!^L#g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ((&5F!+\-  
  { ExM VGe  
  return (T1 & )r1; cTq;<9Iew  
} cwOa"]t}  
} ; /|lAxAm?  
Ldj*{t `5  
template <> p: )=i"uL  
class holder < 2 > RL )~J4Y  
  { {  '402  
public : U^eos;:s8  
template < typename T > NwxDxIIH/)  
  struct result_1 0 6M?ecN  
  { {5fL!`6w  
  typedef T & result; G{{M' 1  
} ; K&,";9c  
template < typename T1, typename T2 > G8 q<)  
  struct result_2 >FKwFwT4D  
  { Yep~C %/}  
  typedef T2 & result; &8Z .m,s]  
} ; BOh^oQh  
template < typename T > 8.>himL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a6Joa&`dv  
  { |fW_9={1kQ  
  return (T & )r; ~L>86/hP,N  
} !{{gL=_@  
template < typename T1, typename T2 > CxN xb)c &  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w0+X;aId  
  { +KD7Di91<K  
  return (T2 & )r2; Pjn{3/*wi  
} ~A1!!rJX  
} ; oam;hmw  
}%-iJ\  
rlA/eQrS  
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> >。 + ~5P7dh6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <5,|h3]-#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &r~s3S{pQ  
r/HCWs|  
return l(i, j) = r(i, j); h5pfmN\-5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TVx `&C+  
Ibu9A wPm  
  return ( int & )i; ~%C F3?e6  
  return ( int & )j; Wy*+8~@A  
最后执行i = j; n>R(e>  
可见,参数被正确的选择了。 0?( uqjD:  
E1tCY.N{  
f$6N  
K!.t}s.t  
,[t? $Cy ;  
八. 中期总结 \D(3~y>  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: dS3\P5D.*c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \/?J)k3H.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ""XAUxo  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gBi3^GxjM?  
(3lA0e`Y  
w$AR  
[U8/nT  
<R;wa@a>  
R y#C#0  
九. 简化 <n06(9BF  
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。 |bnYHP$!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E:ci/09wD  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: VXWV Pj#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W dD889\  
  +-*/&|^等 FZ ?eX`,  
2. 返回引用。 m7g*zu2#  
  =,各种复合赋值等 Xd5s8C/}  
3. 返回固定类型。 ;Tp9)UP)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )\EIXTZY=  
4. 原样返回。 P1T {5u!T  
  operator, .ex;4( -!  
5. 返回解引用的类型。 8K?}!$fz  
  operator*(单目) YCh`V[0  
6. 返回地址。 W h9L!5  
  operator&(单目) qar{*>LCG  
7. 下表访问返回类型。 l^nvwm`f#:  
  operator[] fc8ODk*;E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 tEvDAI} 5  
  operator<<和operator>> VGD~) z57  
$%MgIy  
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。 a-Y6ghs  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n}IGxum8`  
P.@dB.Ny  
template < typename Left > 4n6AK`E  
struct value_return (k #xF"yI  
  { 1Ub=RyB  
template < typename T > T`fT[BaY  
  struct result_1 ,^8':X"A{!  
  { {+hABusq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8`urkEI^r  
} ; 5~?6]=hl  
5%WAnh  
template < typename T1, typename T2 > B os`+Y  
  struct result_2 $Y_S`#c@i  
  { pXO09L/nv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C 8wGbU6`  
} ; LX7P?j  
} ; G&^8)S@1  
tm.60udbo  
%K|f,w=m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (~N?kh:  
7WS$fUBi  
下面我们来剥离functor中的operator() SR?mSpq5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: By8SRWs  
XdCP!iq*8  
return l(t) op r(t) -o%? ]S  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |YROxY"ML  
return op l(t) f;BY%$  
return op l(t1, t2) !'^l}K>  
return l(t) op 1gkpK`u(B  
return l(t1, t2) op =bC'>qw}  
return l(t)[r(t)] j}//e%$a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %AA&n*m  
Dh2Cj-| ~  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: b`D]L/}pr  
单目: return f(l(t), r(t)); GWuKDq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jOzXyDq  
双目: return f(l(t)); dB6 ,pY(  
return f(l(t1, t2)); Jk>vn+q8P^  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ue 9Y+'-x  
Eej Lso#\  
struct meta_divide SXqB<j$.;  
  { lb'tVO  
template < typename T1, typename T2 > uxD3+Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gjG SI'M0B  
  { /Z:NoTGn  
  return t1 / t2; {guOAT- w  
} ,b!D8{W"N  
} ; y@~ VE5N  
qA!p7"m|  
这个工作可以让宏来做: 7ihcjyXB  
Pz0MafF|T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s,#We} bv  
template < typename T1, typename T2 > \ Vq]ixag2^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4Z%1eOR9V  
以后可以直接用 xA7~"q&u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rN|=cn  
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 ]?1_.Wjtt  
(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。。。) <{k{Coy  
2YZ>nqy  
6 ScB:8M  
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 */IiL%g4u  
N`efLOMl]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i%.NP;Qq]M  
class unary_op : public Rettype v%T'!(0j/  
  {  "LB MYZ  
    Left l; 5xdeuBEY8  
public : Jg=!GU/::  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f}2}Ta  
./XX  
template < typename T > rc[~S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >Vt2@Ee  
      { .8s-)I  
      return FuncType::execute(l(t)); gC2}?nq*  
    } Sk 7R;A  
[5L?#Y  
    template < typename T1, typename T2 > ~;CNWJtcf(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^wBlQmW7J  
      { /lUfxc4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n?cC]k;P~  
    } 4@fv%LOQo  
} ; sPZwA0%  
;GG,Z#\m  
=QVkY7  
同样还可以申明一个binary_op kE<CuO  
/5Qh*.(S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KX9IC 5pR  
class binary_op : public Rettype \;N+PE  
  { RD[P|4eY  
    Left l; xk~gGT&  
Right r; ^OQP;5 #K  
public : 8WQ#)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &6OY ^6<  
GalSqtbmDt  
template < typename T > L>IP!.J]?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hT-^1 :N  
      { jw{N#QDh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |OCiq|#  
    } r2\%/9uO  
sc+%v1Y#}  
    template < typename T1, typename T2 > E{ c+`>CY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D%o(HS\E  
      { z9IW&f~~P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t'eu>a1D  
    } u=InE|SH  
} ; -y!Dg6 A  
Ywhhs }f  
05ClPT\BCr  
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 GYQ:G=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 K!CVS7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A)9]^@,  
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。 Mu`_^gG  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @>46.V{P}B  
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。。。 p35)K5V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qc,EazmU  
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) ,H6P%  
下面是修改过的unary_op GEy7Vb)  
&q|vvF<G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a({Rb?b  
class unary_op wry`2_c  
  { DI8I'c-P  
Left l; l=XZBe*[g'  
  Y<W9LF  
public : iSf%N>y'K  
&cyB}Gv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;/+<N  
KB~[nZs7  
template < typename T > -x6_HibbD  
  struct result_1 *3Lo[GE>  
  { hb*Y-$Zp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $,Xn@4  
} ; 4 `l$0m@>  
0);5cbV7i  
template < typename T1, typename T2 > [F*yh9%\  
  struct result_2 l,Q`;v5|  
  { BKTTta1mY  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /'{vDxZf R  
} ; prS%lg>  
R-pON4D"*  
template < typename T1, typename T2 > ~H\P0G5GA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -ABj>y[  
  { ? 3DFm  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5,XEN$^  
} m %+'St|qr  
f 1SKOq  
template < typename T > +/$&P3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  Yf[Cmn  
  { n+=7u[AZi  
  return OpClass::execute(lt(t)); DmgDhNXKq  
} Yqh-U%"'  
{@Lun6\  
} ; *fi`DiO  
?@x$ h  
rJf{YUZe  
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 >j]Gz-wC  
好啦,现在才真正完美了。 ;/Y#ph[  
现在在picker里面就可以这么添加了: `>KNa"b%$  
]+pE1-p\  
template < typename Right > j# c@dze  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `@\FpV[|P  
  { 3?aM\z;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h] )&mFiE"  
} u7J:ipyiq2  
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。 of7'?]w  
ok,O/|E}?  
]Y?ZUSCJ  
5R.jhYAj  
hQ:wW}HWW  
十. bind o\tw)_ >  
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。 hUi5~;Q5Fi  
先来分析一下一段例子 %eHr^j~w$  
DZESvIES  
(F;*@Z*R  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )=glN<*?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  ]E :L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \A!I ln  
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。 jl;N Fk%  
我们来写个简单的。 "<^ Vp-7r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "9c!p  
对于函数对象类的版本: o^uh3,.  
U\{I09@E 0  
template < typename Func > _^eA1}3  
struct functor_trait kSge4?&  
  { w5-^Py  
typedef typename Func::result_type result_type; ~P!=fU)  
} ; @!x7jPr  
对于无参数函数的版本: M?gZKdj  
3M^`6W[;  
template < typename Ret > tg%<@U`7=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <VN< ~sz  
  { %0815 5M  
typedef Ret result_type; .Xxxz Wyk  
} ; [m x}n+~  
对于单参数函数的版本: 1-4[w *u>  
`x L@%  
template < typename Ret, typename V1 > ~d3BVKP5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L^s?EqLXS  
  { Mns=X)/hc  
typedef Ret result_type; Ra~:O\Z  
} ; sdewz(xskj  
对于双参数函数的版本: 4^6Oh#p0  
u0uz~ s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D* HK[_5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -%VFC^'5  
  { {qry2ZT5  
typedef Ret result_type; FFN.9[Ly  
} ; !P6y_Frpe  
等等。。。 k'[\r>T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <PO-S\N  
q<fj1t1w  
template < typename Func > iIo>]\Pw  
struct func_return ,*p(q/kJh~  
  { b` 9Zin  
template < typename T > lnxA/[`a  
  struct result_1 D{t0OvQag  
  { uMC0XE|S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [9p@uRE  
} ; ."q8 YaW  
,6U=F#z  
template < typename T1, typename T2 > 8wS9%+  
  struct result_2 P6tJo{l8w  
  { Hp fTuydU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *41WZE  
} ; 5_L43-  
} ; r2Q) Q  
J= DD/Gp  
><@& &u.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A<g5:\3  
Cmj `WSSa  
template < typename Func, typename aPicker > Xb*>7U/'T  
class binder_1 fli7Ow?M~  
  { 0I.!  
Func fn; t`4o&vsj=  
aPicker pk; ,!^w  
public : 7.v{=UP  
w?p8)Q6m  
template < typename T > DZ;2aH  
  struct result_1 gem+$TFq  
  { uFi[50  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -IS?8\ Q<  
} ; %gx>|  
q/YO5>s15  
template < typename T1, typename T2 > o Bp.|8-  
  struct result_2 >z8y L+  
  { ; >>/}Jw\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +Sdki::  
} ; ,%]s:vk[u  
v{>9&o.J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} u]Y NF[]  
X<$8'/p r  
template < typename T > 04<T2)QgK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QWxl$%`89<  
  { 9]/j u  
  return fn(pk(t)); ,k3aeM~`%w  
} o!t1EPJE*  
template < typename T1, typename T2 > ?GGh )";y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'r?OzFtxh  
  { Y3wL EG%,:  
  return fn(pk(t1, t2)); qxW 2q8QHo  
} 4&LoE~  
} ; -`ykVH gg  
cYEe`?*  
s97L/iH  
一目了然不是么? oE4hGt5x{  
最后实现bind -x1O|q69  
U_,K_6vj  
V_7xXuM/  
template < typename Func, typename aPicker > cM'5m  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IsCJdgG  
  { S$I:rbc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }UWRH.;v  
} \ow0Y >  
Kq0hT4w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wen6"  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 #8d$%F))  
Q-N.23\1  
十一. phoenix WH$ Ls('  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: y0' "  
way-Q7  
for_each(v.begin(), v.end(), "]`QQT-{0  
( ZvO:!u0+"  
do_ ]H|1q uT  
[ 3,B[%!3d  
  cout << _1 <<   " , " AH], >i3  
] " ,rA  
.while_( -- _1), ~dwl7Qc  
cout << var( " \n " ) =kLg)a |  
) vu.f B4  
); HnqZ7%jeN  
:1>R~2  
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: qO9_ e  
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 &[KFCn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #UJ@P Dwil  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E%-&!%_>D@  
U%45qCU  
es(vWf'  
template < typename Cond, typename Actor > Urx gKTry  
class do_while rd 1&?X  
  { X6<HNLgra  
Cond cd; [* > @hx  
Actor act; Rb~Kyy$  
public : {hRAR8  
template < typename T > knBT(x'+  
  struct result_1 n5]<|>U vx  
  { .+B)@?  
  typedef int result_type; Gz@%UIv  
} ; t7A.b~#  
+TAm9eDNV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $@&bK2@.(  
a3lo;Cfp  
template < typename T > Ruk6+U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 65J'u N  
  { ); |~4#  
  do cdIy[ 1  
    { up2%QbN(  
  act(t); IB*%PM TF  
  } !Xj m h$F  
  while (cd(t)); d=4MqX r  
  return   0 ; puqH%m+u  
} 3iEcLhe"4  
} ; 4 |5ekwk  
w pCS]2  
!s)$_tG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). wc,y+C#V  
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。 FUcs=7c  
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。 H*\ }W  
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。 P|(J]/  
下面就是产生这个functor的类: wA~Nfn ^  
_RmE+Xg2  
;5%&q6&a  
template < typename Actor > \qTn"1b Q  
class do_while_actor W>Rv  
  { Nm081ic2<  
Actor act; mmKrmM*1  
public : }.gg!V'9w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B6pz1P?e}  
PvB?57wkF  
template < typename Cond > mpF_+Mn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /pge7P  
} ; lb6s3b  
0F~9t !  
0,A?*CO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D!sSe|sL^  
最后,是那个do_ JZnWzqFw  
QJE- $ :  
'OihA^e  
class do_while_invoker SmLYxH3F  
  { /&|pXBY$;  
public : s+w<!`-  
template < typename Actor > =Ffq =<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7cy~qg  
  { g`6wj|@ =W  
  return do_while_actor < Actor > (act); % b&BLXW  
} SWGa%6|  
} do_; %i "  
JS:lysu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !?>)[@2 k6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _NZHrN  
最后来说说怎么处理break和continue hpyre B  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 "$'~=' [  
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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