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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda CoJaVLl  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Htsa<t F  
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,  PJk Mn  
/"iYEr%_  
)E6m}?H5  
wQ.ild  
  class filler ;HqK^[1\  
  { f_raICO{R  
public : dqF--)Nb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1f[!=p  
} ; ctt5t  
;C{ 2*0"H|  
Ih,~h[  
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: kP8Ypw&  
/#>?wy<s ~  
hC6$>tl  
fVf.u'.8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )%ja6Vg  
jgEiemh&  
[FyE{NfiJ%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w`#lLl B  
>-)i_C2  
S'3l<sY  
|:H[Y"$1;  
二. 战前分析 T w"^I*B  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 D eXnE$XH  
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 ?`FI!3j  
NRoi` IIj  
{'d?vm!r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .P,\69g~A  
  /* --------------------------------------------- */ W4>8  
vector < int *> vp( 10 ); 3$HFHUMQsk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P?TFX.p7  
/* --------------------------------------------- */ Hk6Dwe[y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :kFWUs=  
/* --------------------------------------------- */ b;x^>(It  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5[/ *UtB  
  /* --------------------------------------------- */ ~=0zZTG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4|++0=#D$  
/* --------------------------------------------- */ /5yW vra  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;! CQFJ=  
zyCl`r[}  
.4-;  
;AG5WPI  
看了之后,我们可以思考一些问题: JN3Oe5yB2@  
1._1, _2是什么? j/^0q90QO  
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。 )C|>M'g@v  
2._1 = 1是在做什么? )}u.b-Nt.  
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。 +(|T\%$DT  
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。 nH T2M{R  
vkBngsS  
bcj7.rh]'h  
三. 动工 9.%{M#j  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W"wP%  
Keof{>V=CA  
v5<Ext rV  
"2=v?,'t  
template < typename T > xQJdt $]U@  
class assignment 1Z`<HW"  
  { VK ?,8Y  
T value; IS!B$  
public : M:C*?;K:  
assignment( const T & v) : value(v) {} *5|\if\  
template < typename T2 > >#0yd7BST  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {kZhje^$vi  
} ; elP`5BuN  
?<F\S2W  
^PWZ1.T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DQ'+,bxk=9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M%B]f2C  
<ygkK5#q  
YTYYb#"Q  
QiwZk<rb  
  class holder dks0  
  { U15Hq*8Z  
public : Lb/a _8<E?  
template < typename T > [_H9l)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M{z+=c&w  
  { A?6b)B/e?  
  return assignment < T > (t); [0IeEjL  
} JQbI^ef_;  
} ; -{P)\5.L  
T]E$H, p  
qtgj"4,:`  
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: LW,!B.`@  
m'429E]\S  
  static holder _1; 1 k H  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zHu:Ec7  
WddU|-W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  NU_VUd2  
而不用手动写一个函数对象。 Q$RP2&  
h!)(R<  
%7V?7BE  
jP}N^  
四. 问题分析 R\X=Vg  
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。 Dy8Go4  
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。 ?mF-zA'4]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mXa1SZnE   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 du47la 3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tpCEWdn5  
u,'c:RMV  
五. 问题1:一致性 flmcY7ZV  
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?| VSP[G ,J.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3-_4p8OK  
kW/ksz0)  
struct holder $]%k <|X  
  { vmmu[v  
  // Wje7fv  
  template < typename T > l sUQ7%f  
T &   operator ()( const T & r) const 1bvL  
  { 9`vse>,-hg  
  return (T & )r; 2@A7i<p  
} ;N4mR6  
} ; wV(_=LF  
dn5T7a~   
这样的话assignment也必须相应改动: 9Uk9TG5  
V#sANi?mpo  
template < typename Left, typename Right > +/UInAM  
class assignment Ya,>E@oc  
  { \W$>EH  
Left l; n){\KIU/O  
Right r; &, K;F'  
public : ]Q)TqwYF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3EzI~Zsx  
template < typename T2 > G%4vZPA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } VoP(!.Ua>7  
} ; ,rTR |>Z  
{qh`8  
同时,holder的operator=也需要改动: LfK <%(:  
e4?}#6RF  
template < typename T > z{AfR2L  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6:h!gY  
  { f#5mX&j  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7Qq>?H -  
} ^ *m;![$[  
W]reQ&<Z  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 eBBh/=Zc  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 lYq R6^  
B%r)~?6DM  
return l(rhs) = r; R':a,6 O  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 )~!Gs/w6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,"*[T\u  
N!btj,vx  
template < typename Tp > 3 vE;s"/  
class constant_t m~X:KwK4  
  { WXGLo;+>I  
  const Tp t; TrHBbyqk  
public : PRf2@0ZV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \d v9:X$  
template < typename T > Aja'`Mu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k.0$~juu  
  { |n* I}w^  
  return t; o>j3<#?  
} I,q3J1K  
} ; Z/a]oR@  
*jDzh;H!w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3B;B#0g50  
下面就可以修改holder的operator=了 |s s_<  
QvqX3FU  
template < typename T > ~9x$tb x-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6h;$^3x$  
  { w'cZ\<N[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KS%xo6k.  
} IWKQU/l!  
9I.="b=J)  
同时也要修改assignment的operator() ]k>S0  
[?]s((A~B  
template < typename T2 > _L&C4 <e'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q2iu}~  
现在代码看起来就很一致了。 Rrk3EL  
-S9$C*t  
六. 问题2:链式操作 xNl_Q8Z?R^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 UJlKw `4  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 %hOe `2#$  
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。 T;.#=h  
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。 +vZ-o{}.jO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &~ uzu{  
N<O^%!buR  
template < typename T > -w^E~J0*L  
struct result_1 wYNh0QlBH  
  { ].` i`.T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'N'EC`R  
} ; Z?1.Y7Npr  
-YRF^72+  
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]+hfB/  
8+ Hho@=  
template < typename T > U%U%a,rA5s  
struct   ref h.G/HHz  
  { u9}=g%TV  
typedef T & reference; * 496"kU  
} ; lts{<AU~  
template < typename T > J Wof<D,  
struct   ref < T &> >5)$Qtz#  
  { CCQ<.iCU  
typedef T & reference; I?5#Q0,b  
} ; X[|-F3o  
>CNH=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 42X[Huy]  
Y+j|T`d  
template < typename T > QnVYZUgJeV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \vojF\  
  { /R@eOl}D  
  return l(t) = r(t); &o:wSe  
} 6uR :/PTG  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 bi[vs|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JZ80|-c  
?v `0KF  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 [ 98)7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: zJXU>'obe  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Tig`4d-%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e3\*Np!rTQ  
最后的布局是: g$ 9Yfu  
                Add </Q<*@p?  
              /   \ qp'HRh@P2:  
            Divide   5 EXoT$Wt{$  
            /   \ ocGqX Dg3  
          _1     3 57D /"  
似乎一切都解决了?不。 c?j/ H$  
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。 :J}L| `U9  
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。 ZVk_qA%  
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: /oE@F178  
\_CC6J0k  
template < typename Right > [y64%|m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f*LDrAf9  
Right & rt) const ,7z.%g3+z  
  { bp;b;f>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0ir]  
} ^JJ*pT:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qAHQZKk  
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。 >t3%-Kc  
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。 0x[v)k9"0  
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。 Rw=g g >\  
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。 fg^$F9@  
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? QUwSnotgU  
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: sHmzwvpLA  
YN.rj-;^+  
template < class Action > L+(5`Y  
class picker : public Action Vw<=& w#K  
  { 9<G-uF  
public : &0+;E-_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Mb"i}Yt{  
  // all the operator overloaded t1wNOoRa  
} ; %N=-i]+Id  
oj;Rh!O  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 fiES6VL  
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: $0+AR)  
{D 9m// x  
template < typename Right > G;>b}\Ng  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7GB>m}7  
  { d[6[3B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w0q.cj@nd  
} xOt%H\*k"  
pmv;M`_|R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > iQ~;to;Y  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 D/5 ah_;  
tF+m/}PM^  
template < typename T >   struct picker_maker 294 0M4  
  { QcU&G*   
typedef picker < constant_t < T >   > result; dpxP  
} ; !Z 3iu  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Sbc  
  { iLIH |P%  
typedef picker < T > result; i<m1^a#C'  
} ; Y1h8O%?  
+Vl\lL -  
下面总的结构就有了: :&S6AP  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Cd?a C  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 >WVos 4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W]}y:_t4  
至此链式操作完美实现。 fb0i6RC~&  
2/<VoK0b  
V\5ZRLawP  
七. 问题3 @A GM=v  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 *I:^g  
BGh1hyJ8d  
template < typename T1, typename T2 > \7 n ;c   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =aX;-  
  { \fj* .[,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ANR?An  
} _a|-_p  
k)U9 %Pr  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: V^sZXdDNL  
dfAnOF"-  
template < typename T1, typename T2 > P-[6'mw`  
struct result_2 "j#;MOK  
  { j *B,b4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; KzZ|{ !C  
} ; HC_+7O3A  
"#Qqwsw7  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? dT?/9JIv  
这个差事就留给了holder自己。 efW<  
    O10,h(O  
c5Fl:=h  
template < int Order > >NwS0j$j@  
class holder; #e|G!'wdj  
template <> lgWEB3f .  
class holder < 1 > DyhW_PH2J  
  { !~#zH0#  
public : 2_k2t ?   
template < typename T > OMgFp|^  
  struct result_1 0&XdCoIe  
  { O~D>F*_^j  
  typedef T & result; Wwo'pke  
} ; >|Yr14?7  
template < typename T1, typename T2 > y:,Ro@H%  
  struct result_2 j]Y`L?!Q  
  { 82d~>i%T  
  typedef T1 & result; pbc<326X"  
} ; T rK-XTev  
template < typename T > c~ x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QfPsF@+-`7  
  { P`^3-X/  
  return (T & )r; T)4pLN E  
} CNP!v\D  
template < typename T1, typename T2 > [[ {L#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t,H=;U#  
  { e x" E50  
  return (T1 & )r1; L{PH8Xl_  
} IP<]a5  
} ; >(T)9fKF  
?D[9-K4Vn  
template <> X^Dklqqy  
class holder < 2 > nSR7$yS_  
  { 9=RfGx  
public : A:Y ([  
template < typename T > XM?>#^nC?u  
  struct result_1 P?WS=w*O0  
  { .t53+<A  
  typedef T & result; A<$~Q;r2a  
} ; &=ZVU\o:  
template < typename T1, typename T2 > dZMf5=tb  
  struct result_2 `hpX97v  
  { :xwyE(w  
  typedef T2 & result; _TLB1T^/4  
} ; ArK%?*`5  
template < typename T > *BdKQ/Dk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f%ThS42  
  { y@GqAN'DK[  
  return (T & )r; L?h'^*F H}  
} MuI>ZoNF  
template < typename T1, typename T2 > #^FDG1=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  Q6qIx=c4  
  { {"e)Jj_=  
  return (T2 & )r2; 4zo^ b0v  
} GQ -fEIi{  
} ; E]@$,)nC  
)O}q{4,}  
$f>h_8cla  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 41^=z[k  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XWd;-%`<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: STln_'DF'  
n VNz5B  
return l(i, j) = r(i, j); ."X}A t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xOY %14%Y  
t,P_&0X  
  return ( int & )i; mc FSWmq  
  return ( int & )j; p<[gzmU9\b  
最后执行i = j; E^K<b7  
可见,参数被正确的选择了。 Fi!BXngbd  
!{S& "  
cVb&Jzd  
Sj(5xa[  
),!1B%  
八. 中期总结 ./l^Iz&0  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: HP,sNiw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &hnI0m=X  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `W=3_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %noByq,?  
_A/q bm  
<@4 48,9&  
_/c1b>kcso  
7$ze RYD+  
4it^-M  
九. 简化 xCTPsw]s  
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。 Tf*DFyr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4 AWL::FU5  
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: rGDx9KR4K!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T%Nm  
  +-*/&|^等 '-KYeT\;  
2. 返回引用。 14DHU  
  =,各种复合赋值等 5Q$.q &,  
3. 返回固定类型。 iZ( U]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) P Y&(ObC  
4. 原样返回。 iVSN>APe  
  operator, gVscdg5  
5. 返回解引用的类型。 %a\L^w)Xn  
  operator*(单目) my]t[%Q{  
6. 返回地址。 `uh+d  
  operator&(单目) , RKl  
7. 下表访问返回类型。 E;MelK<8(  
  operator[] })F.Tjf*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f`W)Z$fN5  
  operator<<和operator>> ) Vf!U"  
V<A$eb>6  
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。 \ 9!hg(-F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -_?U/k(Hi  
2 ":W^P  
template < typename Left > 3 BQZ[%0@  
struct value_return ?se\?q  
  { zB68%  
template < typename T > )q|a Sd  
  struct result_1 VFI\2n`  
  { h1 npaD!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nRHxbE}::  
} ; VV+gPC  
xO_u  
template < typename T1, typename T2 > uvMc B9  
  struct result_2 ZJf:a}=h  
  { Z#NEa.]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; sS{!z@\Lf  
} ; M 8NWQ^Y  
} ; 4.e0k<]N`  
=THRy ZCH  
MUW&m2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =kP|TR!o-  
KD* xFap  
下面我们来剥离functor中的operator() UFzC8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +l27y0>t  
vq` M]1]FO  
return l(t) op r(t) +(U;+6 b  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) csjCXT=Ve  
return op l(t) <N(r -  
return op l(t1, t2) >[0t@Tu,D  
return l(t) op *8Kx y@  
return l(t1, t2) op ,^1B"#0{C<  
return l(t)[r(t)] PJF1+I.%c#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "&%Lhyt  
7U1^=Y@t}  
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: H8!)zZ  
单目: return f(l(t), r(t)); 5"9 '=LV~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OK" fFv  
双目: return f(l(t)); .LI(2lP  
return f(l(t1, t2));  7CwQmVe+  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ib(G!oO:E-  
(.pi,+Ws  
struct meta_divide !O 0{ .k  
  { 6PyW(i(bs  
template < typename T1, typename T2 > `lcQ Yd<,4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,(3oAj\  
  { 2DNB?,uP,'  
  return t1 / t2; A}4 ",  
} x8!uI)#tS  
} ; ('z:XW96  
cd._q2  
这个工作可以让宏来做: D k<NlH zp  
AL{iQxQ6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R ~"&E#C  
template < typename T1, typename T2 > \ ]4onY >  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ZJ8"5RW  
以后可以直接用 }eAV8LU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 25Uw\rKeO  
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 ER,!`C]  
(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。。。) Vji:,k=3\  
|)*9BN  
H7 "r^s]D  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 e<$s~ UXv  
^{Fo,7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }2hU7YWt  
class unary_op : public Rettype NjbIt=y  
  { 2jF}n*[OW  
    Left l; ]@!3os,CNF  
public : l:+$Ks  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <Rfx`mn  
jG`,k*eUrJ  
template < typename T > Bn{i+8I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wx8Qz,Z  
      { _BoYy JQH  
      return FuncType::execute(l(t)); 4I8QM&7  
    } Vg~10Q  
gsY Q"/S9  
    template < typename T1, typename T2 > l5nm.i<M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a+^,EY  
      { T3NH8nH9"z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9aBz%* xo  
    } jqlfypU  
} ; L{0\M`B-  
z.Vf,<H  
=I0J1Ob  
同样还可以申明一个binary_op 7Ue&y8Yf  
qr(t_qR&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y~'%PUN  
class binary_op : public Rettype PqMu2 e  
  { \M;cF "e-S  
    Left l; .%+anVXS  
Right r; OX7a72z  
public : z.|[g$F  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J"-/ok(<@  
&b'{3o_KN  
template < typename T > [A'e7Do%'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9iV9q]($0  
      { 1)3'Y2N*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); vVZ+u4y  
    } U|<>xe*|%  
7x]q>Y8T  
    template < typename T1, typename T2 > m@']%X*(,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L|nFN}da  
      { y@SI)&D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ehLn+tg  
    } < lUpvr  
} ; b2H -D!YO^  
0p+3 6g  
kjDmwa+91T  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 shEAr*u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N8DouDq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d@tf+_Ih  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。  A"1%E.1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }~p%e2<  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 SkmKf~v  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *zMt/d*<&  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Jp c %i8  
下面是修改过的unary_op }:Y)DH% u  
yMD3h$w3a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CM6! 1 7  
class unary_op [{>3"XJ'  
  { FOteN QTj  
Left l; 1p$*N  
  /l+"aKW 2  
public : :2V|(:^ '  
sm{/S*3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7'gk=MQc  
I%b5a`7  
template < typename T > MdFFt:y:  
  struct result_1 b`JS&E  
  { <g&.UW4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,g4T>7`&U%  
} ; mi1^hl'2  
[E+J=L.l  
template < typename T1, typename T2 > &- !$qUli  
  struct result_2 l](!2a=[  
  { Dbb=d8utE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e}n(mq  
} ; mmG]|Cl@  
F8#MI G   
template < typename T1, typename T2 > Vvp{y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I2-ue 63 ?  
  { ~'|^|*}~Dj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hgbf"J6V8  
} \6bvk _  
}|&^Sg%95  
template < typename T > ?a*w6,y.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DL d~  
  { =nO:R,U  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]+b?J0|P<  
} #K*p1}rf  
[mj=m?j  
} ; cB_9@0r[S  
J@QOF+&  
k2fJ  
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 gvPHB+#A  
好啦,现在才真正完美了。 H/k]u)Gtv  
现在在picker里面就可以这么添加了: Y]^*mc0fE  
eA{A3.f"Hz  
template < typename Right > 72/ bC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -8vGvI>  
  { Y; iI =U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e&E7_  
} {:=W) 37U  
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。 Aar]eY\  
ThkCKM  
K:% MhH-  
auqN8_+=  
\t`VqJLyu  
十. bind 5!pNo*QK  
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。 bSn={O"M  
先来分析一下一段例子 rCsC}2O  
n*i&o;5  
T tnJ u*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0l/7JH_@V  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ? * r  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -0BxZ AW=  
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。 Q&lb]U+\u  
我们来写个简单的。 )A6=P%;}>I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: kw} E0uY  
对于函数对象类的版本: j+S&5C/{  
 *M$mAy<  
template < typename Func > ^hr # 1  
struct functor_trait Ui-Y `  
  { 4=`1C-v?q  
typedef typename Func::result_type result_type; X$G:3uoN  
} ; r\}?HS06  
对于无参数函数的版本: Pa#Jwo  
&x=_n'  
template < typename Ret > E2z=U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W$Xr:RU  
  { PW iuM=E  
typedef Ret result_type; .:4*HB  
} ; BHS@whj  
对于单参数函数的版本: q2OF-.rE  
}}u`*&,g  
template < typename Ret, typename V1 > &;W K=#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lxbC 7?O  
  { M+^ NF\  
typedef Ret result_type; kGC*\?<LmR  
} ; ^CM@VmPp  
对于双参数函数的版本: M,yxPHlN  
I,05'edCQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +uj;00 D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IP-M)_I  
  { 3]@wa!`  
typedef Ret result_type; U3-MvI,Q  
} ; 9i lJ  
等等。。。 N})vrB;1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I 9?X  
\zBZ$5 rE  
template < typename Func > !KT.p2\  
struct func_return Jt0/*^'  
  { H6>tto  
template < typename T > A>315!d"  
  struct result_1 qsN_EMgbdn  
  { }sJ}c}b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #Ye0*`  
} ; p&0 G  
.wTb/x  
template < typename T1, typename T2 > ;Xqi;EA  
  struct result_2 PR AP~P&^  
  { bD3d T>(+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K6)IBV;  
} ; I>w|80%%  
} ; 'vZy-qHrV  
9eE FX7  
;PqC *iz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?5;wPDsK  
jsF5q~F  
template < typename Func, typename aPicker > ME$J?3r  
class binder_1 .QA1'_9  
  { Tc>g+eS  
Func fn; 0,):;O I  
aPicker pk; j~=<O<P  
public : sFvYCRw /  
n=0^8QQ  
template < typename T > SOMAs'=  
  struct result_1 ,%zE>^~  
  { 3h%Nd &_9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /QCg E ~  
} ; aI}htb{m`  
FPZ@6  
template < typename T1, typename T2 > @at*E%T[  
  struct result_2 uINEq{yo  
  { D vN0h(?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EFu$>Z4  
} ; k Q_Vj7  
9x(t"VPuS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &|Rww\oJ  
7fd,I%v  
template < typename T > %kH,Rl\g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q[Ey!h)xq  
  { zW hzU|=8  
  return fn(pk(t)); aW;)-0+  
} t-iQaobF  
template < typename T1, typename T2 > _`laP5~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a^X% (@Sg  
  { Nv=%R  
  return fn(pk(t1, t2)); y 1Wb/ d  
} \q^ dhY>)  
} ; 4(Y-TFaf  
uKJo5%>  
EpCNp FQT<  
一目了然不是么? ?VTP|Z  
最后实现bind V1,~GpNx  
|TJu|zv^  
nDLiER;U  
template < typename Func, typename aPicker > %x}Unk  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jH;L7  
  { 8u"C7} N_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x #|t#N%  
} JuRWR0@`  
An,TunX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .Rb1%1bdc  
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。 N>g6KgX{K  
)U0I|dx  
十一. phoenix 5l(@p7_+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7E?60^Tve  
goD#2lg  
for_each(v.begin(), v.end(), o?3C-A|  
( cA]PZ*]{BN  
do_ 5twG2p8  
[ dWo$5Bls<A  
  cout << _1 <<   " , " f,3K;S-he:  
] |y?W#xb  
.while_( -- _1), |uRYejj#j  
cout << var( " \n " ) G!Y7Rj WD  
) O\@0o|NM  
); b=L|GV@$  
n^|7ycB'  
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: uhwCC  
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 u=#_8e(9Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Cs,t:ajP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,ob)6P^rw  
Q%V530 P;  
m8gU8a"(  
template < typename Cond, typename Actor > 6}\J-A/  
class do_while Gq?>Bi;`  
  { :0o]#7  
Cond cd; Go~3L8 '  
Actor act; :/fT8KCwo  
public : Ro2!$[P  
template < typename T > =trLL+vGw'  
  struct result_1 fCv.$5  
  { -9s&OKo`({  
  typedef int result_type; H]M[2C7#N  
} ; nQfSQMg  
ytfr'sr/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >k~3W> D  
)S@TYzdAN  
template < typename T > 1nE`Wmo.2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,twm)%caU  
  { G49`a*Jn  
  do !4$o*{9Lx:  
    { "T>;wyGW  
  act(t); }\W^$e-  
  } 0F &(}`V  
  while (cd(t)); `2HNQiK'@  
  return   0 ; <*ME&c gh4  
} DM(c :+K-  
} ; ^X:g C9  
sB'~=1m^  
N'%l/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $n::w c  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 &>}f\ch/  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 zogl2e+  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Y1{*AV6ev6  
下面就是产生这个functor的类: eTY(~J#'  
] ; B`'Ia  
M-C>I;a  
template < typename Actor > #ePtfRzJ  
class do_while_actor ,mt=)Ac  
  { "Y=4Y;5q  
Actor act; 3rx 8"  
public : d{]2Q9g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?T'a{ ~]R  
ey U*20  
template < typename Cond > /@LUD=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =UZQ` {  
} ; X@:@1+U  
x J\>;$CY  
14h0$7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 qtS+01o  
最后,是那个do_ HQ/ Q"  
G"*ch$:  
YH0utc  
class do_while_invoker Ve[&_(fP  
  { 6>Is-/hsy  
public : 9aY}+hgb#  
template < typename Actor > mGc i >)2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9?+?V}o  
  { Sfffm$H  
  return do_while_actor < Actor > (act); [nB4s+NX  
} %9T|"\  
} do_; vu_ u\2d  
}h9f(ZyJn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wf,w%n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "> Y(0^^  
最后来说说怎么处理break和continue U)qG]RI  
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。 p9*Ak U&]  
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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