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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M|8vP53=q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #$W02L8  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, S v3O${B|  
w3l2u1u  
m#6RJbEz  
)+ifVv50  
  class filler j'r"_*%  
  { 4P(muOS  
public : `R[cM; c2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'kU5  
} ; w]L^)_'Th  
Xb#!1hA  
E,IeW {6s  
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: h;" 9.  
C\ 2rSyo  
p1t qwV  
N)yCGo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (~S=DFsP  
zI-]K,!  
>_XC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vYl2_\,Y?  
}fC=  
~]f6@n  
Q$,AQyBlqc  
二. 战前分析 RZMR2fP%  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 X5U#^^O$E%  
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 709/'#- ^  
[}>!$::Y  
\dAs<${(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); suOWmqLs  
  /* --------------------------------------------- */ )LC"rSNx%  
vector < int *> vp( 10 ); /=5:@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ya3k;j2C  
/* --------------------------------------------- */ YMSZcI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,J;Cb}  
/* --------------------------------------------- */ @!'rsPrI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a4d7;~tZ  
  /* --------------------------------------------- */ \-?0ab3Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L5[{taZ,  
/* --------------------------------------------- */ ehTrjb3k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); KC+jHk  
Ww=^P{q\  
Gxhr0'  
6W\G i>  
看了之后,我们可以思考一些问题: LX'z7fh  
1._1, _2是什么? {,NF'x4$  
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。 [?>\]  
2._1 = 1是在做什么? &&PXWR!%]  
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。 -v %n@8p  
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。 px${ "K<  
.9NYa|+0  
"ov270:  
三. 动工 iW%~>`tT  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xeNj@\jdC5  
NH aY&\  
/SW*y@R2l  
'3|fv{I  
template < typename T > 6 2:FlW>  
class assignment G!T_X*^q2U  
  { ,>p1:pga  
T value; /@w w"dmqU  
public : y5{Vx{V"Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} m?O~(6k@C  
template < typename T2 > J?C#'2 /   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6?(yMSKa  
} ; 3N[Rrxe2  
Y_zMj`HE  
xovsh\s  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c/DK31K  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O!G!Gq&  
&+5ij;AD  
Q Yg V[\&  
b#nI#!p'  
  class holder xyD2<?dGUb  
  { S=<OS2W7+r  
public : EVlj#~mV  
template < typename T > s_;o1 K0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k{F]^VXQ  
  { 5,R4:y ?cK  
  return assignment < T > (t); ?}e^-//*i  
} [XE\2Qa8e  
} ; "&:H }Jd  
=`ZRPA!aY  
nIr:a|}[  
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: =Y-.=}jp;  
bj6;>Ezp3(  
  static holder _1; )+Y"4?z~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =PF2p'.o  
hd*GDjmRQ/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B:Y F|k}T  
而不用手动写一个函数对象。 ds2%i  
>PzZt8e  
VqUCcT  
B*(BsXQLY  
四. 问题分析 QWc,JCu  
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。 xa'^:H $X  
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。 $cW t^B'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ck< `kJ`b  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -7KoR}Ck!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .?vHoNvo  
jF-:e;-  
五. 问题1:一致性 9}wI@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| a&2UDl%K  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [vY#9W"!  
5Gs>rq" #  
struct holder [D+,I1u2h  
  { TSD7R  
  // 8@[S,[  
  template < typename T > RFLfvD<  
T &   operator ()( const T & r) const IH&0>a  
  { ;W T<]  
  return (T & )r; hFo29oN  
} ;F|#m,2Q-  
} ; riL|B 3  
KL6B!B{;  
这样的话assignment也必须相应改动: 2!6E~<~HC  
d>?C?F  
template < typename Left, typename Right > 9Fy 'L#%  
class assignment HSWki';G  
  { {+m8^-T  
Left l; ,CI-IR2  
Right r; a>6D3n W  
public : Q6HghG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TQu.jC  
template < typename T2 > =w* 8   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =;4K5l{c  
} ; 1c{m rsB  
}N} Js*  
同时,holder的operator=也需要改动: @t a:9wZ  
:%z#s  
template < typename T > Lk!m1J5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \FUMfo^  
  { c4u/tt.)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P-a8S*RRa  
} 2i0;b|-=  
!u'xdV+bf  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 { "M2V+ep  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 41]a{A7q  
pSbtm74  
return l(rhs) = r; a{ L&RRJ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8Ji`wnkXe  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =IW!ZN_  
^r-d.1  
template < typename Tp > N,Z*d  
class constant_t 4 ob?M:S  
  { "P0!cY8r  
  const Tp t; .^M#BAt2  
public : Ka6u*:/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I`(53LCqo  
template < typename T > `Th~r&GvF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O PzudO  
  { 4D2U,Ds  
  return t; bf@g*~h@  
} 78{9@\e"0  
} ; f=k#o2  
n?nzm "g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 EcL6lNTR+  
下面就可以修改holder的operator=了 .8Bu%Sf  
`kJ)E;v;3  
template < typename T > Pjk2tf0j`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^8EW/$k  
  { xxyc^\$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $cK}Tl q  
} mZ2CG O R  
:o' |%JE  
同时也要修改assignment的operator() wgIm{;T[u  
I5q $QQK  
template < typename T2 > >I0;MNX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .CnZMw{'  
现在代码看起来就很一致了。 ;-8.~Sm  
YnuY/zDF  
六. 问题2:链式操作 ,@c1X:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 VsJ+-IHm  
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。 1Xo0(*O  
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。 z]r'8Jc  
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。 v@|<.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O-HS)g$2  
&BLCP d  
template < typename T > }3A~ek#*~  
struct result_1 y~\ujp_5w  
  { qF4tjza;k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  {ibu 0  
} ; vRH^en  
r}&&e BY f  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: FJDC^@Ne  
*d jLf.I@  
template < typename T >  :`N ZD  
struct   ref XrM+DQ;  
  { iAZ8Y/  
typedef T & reference; !p/SX>NJ  
} ; ?5J# yn  
template < typename T > ]y6 {um8"  
struct   ref < T &> gy%.+!4>v`  
  { L~- /'+  
typedef T & reference; pDZewb&cA  
} ; 1R3,Z8j'  
uUg;v/:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #<< el;n  
L&DjNu`!9  
template < typename T > 9:4S[mz/hD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w.w{L=p:<"  
  { x)*Lu">  
  return l(t) = r(t); pdRM%ug   
} ?/OF=C#  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ~*7$aj  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0t? o6 e  
o3dqsQE%  
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 )`rD]0ua;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I4G0 !"T+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LWv<mtuYf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5aizWz  
最后的布局是: T8a' 6otc  
                Add #0r~/gW  
              /   \ RbL?(  
            Divide   5 ,Q56A#Y\  
            /   \ GZ~Tl0U  
          _1     3 `=H*4I-"  
似乎一切都解决了?不。 sko7,&  
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。 ,)Q-o2(C  
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。 P !i_?M  
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: ;Y\LsmZ;F  
>^~^#MT  
template < typename Right > @w8} ]S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w2.] 3QAZ  
Right & rt) const $U*eq [  
  { llP V{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KE3`5Y!  
} /IWA U)A0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 u-t=M]  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 -}%J3j|R:  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 n"htx|v  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 OW@%H;b  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Jz` jN~  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? dhtH&:J< ;  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Q4m> 3I  
4j=3'Z|  
template < class Action > UE'=9{o`  
class picker : public Action ?9()ya-TE  
  { A,.X  
public : d}4NL:=&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t|iN Sy3  
  // all the operator overloaded OF7hp5  
} ; qR'FbI  
!b+4[ xky  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 p75o1RU  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: LZn'+{\`  
:|s8v2am  
template < typename Right > \Ip)Lm0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const k`m7j[A]l  
  { +r3)\L{U  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i]r(VKX  
} )$:1e)d  
eL SzGbKf  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -x+3nb|.  
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。 G$>?UQ[  
!:|*!  
template < typename T >   struct picker_maker ?gMx  
  { G1z*e.+y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Xj\ToO  
} ; 23):OB>S`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !G3AD3  
  { gsyOf*Q$  
typedef picker < T > result; n{;Q"\*Sg  
} ; 0#8   
;\*3A22 #  
下面总的结构就有了: J,?#O#j  
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。 77@N79lqO  
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。 !"F;wg$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ELCNf   
至此链式操作完美实现。 J 6KHc^,7  
*DPX4 P  
8 ??-H0P  
七. 问题3 a&_ h(  
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。 G\gjCp?!  
TN0KS]^A3  
template < typename T1, typename T2 > O=2|'L'h!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I_<VGU k  
  { Bz ;r<Kn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); n4k q=Z%  
} "ioO_  
wmr?ANk  
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: ^Gk`n  
.gJ2P?  
template < typename T1, typename T2 > a!$kKOK  
struct result_2 XR+ SjCA  
  { 0VNLhM(LM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >s^$ -  
} ; l53i {o  
>_?i)%+)  
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? TwkT|Piw S  
这个差事就留给了holder自己。 4`,(*igEv  
    @)U.Dbm  
U>PZ3  
template < int Order > kG>jb!e@(  
class holder; BmX'%5ho  
template <> a#j,0FKv  
class holder < 1 > N1~bp?$1  
  { y&$n[j  
public : }emUpju<C  
template < typename T > 7_\sx7h{3  
  struct result_1 z)3TB&;  
  { 1q7&WG  
  typedef T & result; 7S{qo&j'  
} ; L"bJ#0m  
template < typename T1, typename T2 > fa/S!%}fO  
  struct result_2  \(\a=  
  { O@Aazc5K  
  typedef T1 & result; q| D5 A|)  
} ; XKjrS 9:  
template < typename T > Ljy797{f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K{P-+(  
  { [9">}l  
  return (T & )r; LIID(s!bX  
} >G5aFk  
template < typename T1, typename T2 > yvB]rz} i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K3!3[dR*  
  { @Go_5X(  
  return (T1 & )r1; juHL$SGC  
} Ms!EK  
} ; ws0qwv#  
xWG@<}H  
template <> M|DMoi8x  
class holder < 2 > u} mj)Nk  
  { k+h}HCzE  
public : ztO)~uL  
template < typename T > U<j5s\Y,  
  struct result_1 lCU clD  
  { JH.XZM&  
  typedef T & result; P)Adb~r  
} ; h[remR# 3\  
template < typename T1, typename T2 > N )Z>]&5  
  struct result_2 W;OGdAa_  
  { _EMI%P& s  
  typedef T2 & result; g Q\.|'%  
} ; A^OwT#  
template < typename T > c]9gf\WW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Zy(i_B-b  
  { V"#0\ |]m  
  return (T & )r; =7Ud-5c  
} gnp.!-  
template < typename T1, typename T2 > t=P+m   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qd0G sr}j  
  { /!H24[tnk1  
  return (T2 & )r2; =z# trQ{  
} 9+ 1{a.JO  
} ; :=NXwY3~M  
JQM_96\  
Usf@kVQ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 TUp\,T^2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #<0Hvde  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: B[uyr)$  
x $LCLP#$H  
return l(i, j) = r(i, j); }3*<sxw7<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -N' (2'  
jW:7PS  
  return ( int & )i; ~}_^$l8#-Q  
  return ( int & )j; "^4*,41U  
最后执行i = j; #z(:n5$F  
可见,参数被正确的选择了。 %],BgLhS.  
puOtF YZ\  
rp@:i _]  
gNZwD6GMe?  
3WwS+6R  
八. 中期总结 Dge#e  
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: ;dzy 5o3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !BoGSI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \g34YY^L3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )g:5}+  
tb&?BCp  
9 /H~hEVK  
s-CAo~,  
iWt%Boyi  
Exw d,2>  
九. 简化 JO|j?%6YY  
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。 #ZZe*B!s_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'Dfs&sm  
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: p\[!=ZXFr\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5HbHJ.|r  
  +-*/&|^等 &y_t,8>5  
2. 返回引用。 ?\\wLZ  
  =,各种复合赋值等 )?jFz'<r  
3. 返回固定类型。 2* g2UP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =Z+^n ?"  
4. 原样返回。 2O kID WcM  
  operator, !~E/Rp  
5. 返回解引用的类型。 IOFXkpK R  
  operator*(单目) V6merT79  
6. 返回地址。 ci;2XLAM  
  operator&(单目) mP^B2"|q  
7. 下表访问返回类型。 #eJfwc1JY  
  operator[] goR_\b SU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6m&GN4Ca  
  operator<<和operator>> kQ=bd{a6  
12^uu)6Xm,  
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。 <Y)14w%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: oywPPVxj  
v/ry" W  
template < typename Left > 7@{%S~TN  
struct value_return ^JY {<   
  { 1L <TzQ  
template < typename T > U 4d7-&U  
  struct result_1 dC6>&@ VX  
  { I!/EQO|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %E%=Za  
} ; 9':Ipf&x  
G!FdTvx$  
template < typename T1, typename T2 > n~lB}  
  struct result_2 _h1bVd-  
  { 9'( _*KSH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }d5]N  
} ; P"7` :a  
} ; x)?V{YAL  
n~0wq(8M  
ewcFzlA@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !hHe`  
^6Aa^|  
下面我们来剥离functor中的operator() 8g=O0Gb  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $@VJ@JAe  
i7dDklj4  
return l(t) op r(t) ,.Ofv):=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4b}p[9k  
return op l(t) xiW}P% bf  
return op l(t1, t2) wQ(DX!   
return l(t) op Cx;it/8+  
return l(t1, t2) op z_(l]Ern}  
return l(t)[r(t)] #Shy^58$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jO"/5 x26  
+/&rO,Ql  
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: @C-dCC?  
单目: return f(l(t), r(t)); *l d)nH{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); VY/r2o#  
双目: return f(l(t)); kg Bkwp  
return f(l(t1, t2)); I e!KIU  
下面就是f的实现,以operator/为例 nWelM2  
}'<Z&NW6  
struct meta_divide moM'RO,M  
  { K14.!m  
template < typename T1, typename T2 > +Vg(2Xt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bN?*p($/  
  { L@MCB-@V  
  return t1 / t2; k8E2?kbF  
} uhq6dhhR  
} ; 9ZOQNN<ex  
7'+`vt#E  
这个工作可以让宏来做: kYS#P(1  
/;_$:`|/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ gB#!g@  
template < typename T1, typename T2 > \ g,E)F90  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v0r:qku  
以后可以直接用 C=c&.-Nb9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J*g<]P&p0  
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 O#tmB?n*  
(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。。。) tln}jpCw  
y2%[/L: u~  
em'3 8L|(  
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 Q-, 4  
`LFT"qnp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W[QgddR  
class unary_op : public Rettype tQj=m_  
  { <> =(BAw  
    Left l; 9on$0  
public : >o"s1* {  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xD7Y"%Pbx  
eI2041z  
template < typename T > L^^f.w#m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "j%Gr :a  
      { lxTqGwx  
      return FuncType::execute(l(t)); bIt{kzuQC  
    } qUe2(/TQu  
<mLU-'c@  
    template < typename T1, typename T2 > v-$X1s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !6.LSY,E  
      { (Vey]J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^N}{M$  
    } Xj?LU7  
} ; (N}\Wft%  
2P57C;N8|  
L%7WHtU*#  
同样还可以申明一个binary_op R "W=V  
,DKW_F|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !G;BYr>X  
class binary_op : public Rettype  OG IN-  
  { 0Q%I[f8  
    Left l; eJOo~HIWQ  
Right r; uF,%N   
public : t2ui9:g4j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Pw|/PfG  
#SLi v  
template < typename T > `5t~ Vlp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 99h#M3@!  
      { /\jRr7 Cd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -?T|1FA,  
    } ^-# :T  
vO{[P# L}  
    template < typename T1, typename T2 > 1i Y?t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ku v<  
      { +DT tKj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); AxJf\B8  
    } 0} \;R5a<  
} ; 1 xrmmK  
G* mLb1  
o,1Fzdh6(  
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 uN9.U  _  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 arPqVMVr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :fG9p`  
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。 2\}6b4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .dBW{|gN  
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。。。 wW/wvC-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D>#Jh>4  
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) RV5;EM)~[  
下面是修改过的unary_op P>6wr\9i[  
> m9ge`!9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QZ-6aq\sgp  
class unary_op )N ^g0 L  
  { {7Ez7'SVV  
Left l; ctC! b{S"@  
  kZ_5R#xK  
public : ~o ;*{ Q  
YF");itH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} eR1]<Z$W\  
]s_BOt  
template < typename T > Cvs4dd%)i  
  struct result_1 ;S>ml   
  { f#vVk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bU(fH^  
} ; WAw} ?&k  
.=b)Ae c  
template < typename T1, typename T2 > EJrQ9"x&n  
  struct result_2 Q5v_^O<!  
  { bF3}L=z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NE$=R"<Gv  
} ; 7^8<[8  
-,xsUw4  
template < typename T1, typename T2 > My >{;n=}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W^nG\"T^  
  { 0Z[8d0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;(Qm<JAa  
} 'v3> "b  
ZYW=#df R  
template < typename T > Oz,/y3_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a_(vpD^  
  { ;lb@o,R :  
  return OpClass::execute(lt(t)); cbA90 8@s  
} 8-R; &  
zTt6L6:u  
} ; z+@Jx~<i  
~|)'vK8W  
93N:?B9  
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 sz b],)|18  
好啦,现在才真正完美了。 4~{q=-]V  
现在在picker里面就可以这么添加了: A =k{Rl{LA  
ddjaM/.E  
template < typename Right > &mvC<_1n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a)8M'f_z  
  { hbdM}"&]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); aV8]?E5G  
} Ik|nL#JH]  
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。 E>SLR8!C v  
G_x<2E"d  
nz]+G2 h  
6d3-GMUQ  
X}3o  
十. bind oW/ #/;|`  
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。 ) crhF9!4  
先来分析一下一段例子 |P]>[}mD  
v iY&D  
MkG*6A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Cc,,e`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rt\4We,7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h=~ TgTv  
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。 7fJWb)z!k  
我们来写个简单的。 c`&<"Us  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ON=6w_  
对于函数对象类的版本: Hi<5jl  
"M.vu}~>  
template < typename Func > &De&ZypU  
struct functor_trait 7].FdjT.  
  { W`-AN}C#  
typedef typename Func::result_type result_type; !8O*)=RA  
} ; *G#W],~0  
对于无参数函数的版本: 3Ga! )  
y\&`A:^[ A  
template < typename Ret > 9q -9UC!g  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  + >oA@z  
  { 7,2bR  
typedef Ret result_type; Ie~#k[X  
} ; 0"L_0 t:  
对于单参数函数的版本: #}W^d^-5t5  
y++[:M  
template < typename Ret, typename V1 > auTApYS53  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \Z^YaKj&  
  { i 7 f/r.  
typedef Ret result_type; V4 PD]5ZW  
} ; Xo>P?^c4?  
对于双参数函数的版本: n15F4DnP  
>\ :kP>U  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K Zw"?%H[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f6ad@2  
  { y-93 >Y  
typedef Ret result_type; n LZ  
} ; l(@UpV-  
等等。。。 O&?i8XsB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q!:J.J  
iC`K$LY4W  
template < typename Func > d[5?P?h')  
struct func_return /JfRy%31  
  { )FkJ=P0  
template < typename T > Og?]y ^y  
  struct result_1 VMUK|pC4 K  
  { %_!YonRY|X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SAt{At  
} ;  IR,`-  
?j{LE- (  
template < typename T1, typename T2 > $)M8@d  
  struct result_2 UHYnl ]  
  { *;wPAQE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "Fu*F/KW  
} ; <$LVAy"RD  
} ; 61q:nWs  
:Uf\r `a9  
\4`~ J@5Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u+GtH;<;  
;5A  
template < typename Func, typename aPicker > Yqy7__vm  
class binder_1 2 Ke?*  
  { u|.L7 3<j%  
Func fn; wPYz&&W  
aPicker pk; lz1l1.f8  
public : `Li3=!V[  
G-[fz  
template < typename T > Lmx95[#@a  
  struct result_1 {(i>$RG_  
  { +v3@WdLcD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :e 5)Q=lX  
} ; #=@( m.k:s  
C&b^TLe  
template < typename T1, typename T2 > ika/ GG  
  struct result_2 ON|Bpt2Qp  
  { A=/|f$s+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vlAYKtl3]  
} ; y-gSal  
:yo tpa  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V^WR(Q}  
TpLlbsd  
template < typename T > "k(Ee  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E=.4(J7K  
  { w%&lCu@v  
  return fn(pk(t)); |T~C($9  
} C3 ^QNhv  
template < typename T1, typename T2 > 5 iUT#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1CFTQB>  
  { <GI{`@5C  
  return fn(pk(t1, t2)); ~{hcJ:bI  
} _6v|k}tW'Y  
} ; JJ5s |&}  
!SAjV)  
<taN3  
一目了然不是么? j'#M'W3@  
最后实现bind FOxMt;|M  
[!B($c|\  
st"uD\L1p:  
template < typename Func, typename aPicker > {#aW")x^#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )54;YK  
  { y| *X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S+G!o]&2  
} C~Fdo0D  
h=uwOi6}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 D/C)Rrq"a  
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。 hiWfVz{~  
:<l(l\MC  
十一. phoenix 2yk32|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6vySOVMj  
|[/[*hDZ9  
for_each(v.begin(), v.end(), Z&gM7Zo8  
( I^*&u,  
do_ '`$z!rA  
[ c=iv\hn  
  cout << _1 <<   " , " D3s]49j)  
] hce *G@b  
.while_( -- _1), \M-}(>Pfk  
cout << var( " \n " ) x}t,v.:  
) ^W|B Xxo  
); 1@*qz\ YY  
w,fA-*bZ 0  
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: 5|>FM&  
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 pJ Iq`)p5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M8 oCh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^sR]w]cz.  
Nf(Np1?;c  
!iBe/yb  
template < typename Cond, typename Actor > d?G ~k[C!a  
class do_while #?/&H;n_8S  
  { [EUp4%Z #  
Cond cd; fG2hCP+  
Actor act; B2\R#&X.  
public : a[;TUc^I1F  
template < typename T > bkfwsYZx  
  struct result_1 =~M%zdIXv  
  { <WN?  
  typedef int result_type; bjvpYZC\5  
} ; ^s z4-+>  
rxZ%vzVQ>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} LWQ.!;HYp  
R4+Gmx1  
template < typename T > G9y 0;br  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {kGcZf3h  
  { 69#D,ME?  
  do (\^| @  
    { #-b0U[,.  
  act(t); g.![>?2$8  
  } acd8?>%[  
  while (cd(t)); i;4|UeUl  
  return   0 ; /[Oo*}Dc=F  
} = WFn+#&^  
} ; 7?Vo([8  
? +{=>{1  
y{CyjYpz^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _&!%yW@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 : tKa1vL  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 h/u>F$}c  
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。 #jdo54-  
下面就是产生这个functor的类: 6(1xU\x  
6E~T$^Q}  
v0EF?$Wo  
template < typename Actor > &?\'Z~B4  
class do_while_actor 2$8#ePyq*  
  { (#6E{@eq  
Actor act; rO8Q||@>A  
public : *~b3FLzq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n3w(zB  
?' F>DN  
template < typename Cond > .I%p0ds1r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sU>!sxW  
} ; )Ih '0>=  
gG;d+s1  
`uRf*-   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '_)NI  
最后,是那个do_ =Kdd+g!  
\wW'Hk=  
!FwR7`i  
class do_while_invoker ? U~}uG^  
  { Ta;'f7Oz  
public : # 3{g6[Y  
template < typename Actor > >Xz P'h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const DoV<p?U  
  { HD"Pz}k4  
  return do_while_actor < Actor > (act); mQ#E{{:H+  
} CS[[TzC=5  
} do_; }2qmL$  
V'vDXzk\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? BPAz.K Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  q0Rd^c  
最后来说说怎么处理break和continue -]=-IiC#  
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。 rN3i5.*/t  
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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