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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Fvy__ qcHi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 NY'sZTM&  
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, T'cahkSw'O  
T #&9|  
1A4!zqT;  
XF{ g~M  
  class filler Xz'pZ*Hr$v  
  { 1Z +3=$P  
public : [=Y@Ul  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g3%Xh0007{  
} ; k;w1y(  
n# %mL<  
u6A ReL 'f  
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: IRemF@  
JRkC~fv  
b<de)MG  
X=Q)R1~6v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :!M/9D*}0  
#ra~Yb-F  
2<Tbd"x?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z O  
}@Ij}Ab>  
`/:ZB6  
_-&\~w  
二. 战前分析 ~Cx07I_lf  
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。 [lpzUB}<Yp  
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 .$/Su3]K/  
~n$VCLa  
fPf8hz>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ca@0?q#  
  /* --------------------------------------------- */ 6.},y<E  
vector < int *> vp( 10 ); }&)X4=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8. [TPiUn'  
/* --------------------------------------------- */ A@BYd'}]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hBf0kl  
/* --------------------------------------------- */ Fu0 dYN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); NKD<VMcqw  
  /* --------------------------------------------- */ .(OFYK<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Gpws_ jw  
/* --------------------------------------------- */ $DZ\61  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2r2qZ#I}  
05mjV6j7m  
0b9;v lGq$  
PpD ?TAlA  
看了之后,我们可以思考一些问题: .az +'1  
1._1, _2是什么? vT V'D&x2  
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。 .7Zb,r  
2._1 = 1是在做什么? %e2,p&0G  
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。 cF9bSY_Eh  
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。 Xm./XC  
P08=?  
GndU}[0J  
三. 动工 pe>R2<!$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <(dHh9$~  
}>I|\Z0I  
)<bgZ, v  
_5(lp} s  
template < typename T > sK8=PZ \  
class assignment ]a )o@FI  
  { 7F OG^  
T value; v1Tla]d  
public : )$XW~oA'  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^s/HbCA  
template < typename T2 > S>isWte  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !63p?Q=  
} ; 7U> Xi'?  
g5X;]%:  
;uj&j1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >J+'hm@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C?jk#T  
;/w-7O:  
Q H:k5V~  
_KBN  
  class holder j^#4!Ue  
  { @:u>  
public : "c8 -xG  
template < typename T > T 22tZp  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P(BjXMd  
  { Q>R jv.1  
  return assignment < T > (t); 64Gd^.Z  
} qRkY-0vBP  
} ; 'NyIy:  
(- `h8M  
h/E+r:2]  
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: jC3ta  
6%bZZTP`  
  static holder _1; \vj<9ke&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #=mLQSiQ  
yd#SB)&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P_S^)Yo  
而不用手动写一个函数对象。 P;_}nbB  
t*H r(|.  
.J0s_[  
$+CKy>  
四. 问题分析 iV#sMJN9  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 %M8 m 8 )  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 {;uOc{~+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5}S~8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XpWcf ([  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {~J'J$hn8  
coa+@g,w7#  
五. 问题1:一致性 t5: 1' N9P  
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?| d:C|laZHn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1t&LNIc|^  
a"7zz]XO2  
struct holder ~6YTm6o  
  { xQLVFgd  
  // @r7ekyO8)  
  template < typename T > Vwxb6,}Z  
T &   operator ()( const T & r) const P2la/jN  
  { {m%]`0  
  return (T & )r; f793yCiG  
} T<:mG%Is  
} ; 9e5XS\  
(QS4<J"  
这样的话assignment也必须相应改动: 8t)5b.PS  
.V~z6  
template < typename Left, typename Right > L=g(w$H  
class assignment W:5uoO]=<  
  { HRQ3v`P.  
Left l; G8bc\]  
Right r; Ruy qB>[o  
public : /e|vz^#+1,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vXA+o)*#/  
template < typename T2 > v\&C]W]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "[A]tklP  
} ; ^j~CYzmt  
>3aB{[[N  
同时,holder的operator=也需要改动: imb.CYS74  
B^|^hZZ>  
template < typename T > vndD#/lXq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const CMu/n]?c  
  { ckDWY<@v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b&wyp@k  
} KZeaM  
'PO+P~|oa&  
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。 }4$k-,1S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Sq<ds}o'8l  
;og[ q  
return l(rhs) = r; olA 1,8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Z+p'3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {X r|L  
#bIUO2yVo  
template < typename Tp > %?2:1o  
class constant_t Q[rmsk 2L'  
  { O+f'Ql  
  const Tp t; {HF,F=W  
public : MBp,! _Q6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~F)[H'$A  
template < typename T > :~"Dwrui  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O@9<7@h+Nl  
  { X(r$OZ  
  return t; `1xJ1 z#  
} \US'tF)/  
} ; Al93x  
e-&0f);i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S/?!ESW6  
下面就可以修改holder的operator=了 FdwlRuG  
G~. bi<(v  
template < typename T > i>elK<R4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c]Z@L~WW  
  { 4Su|aWL-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2)-V\:;js  
} V1l9T_;f  
gdj,e ^  
同时也要修改assignment的operator()  b79z<D  
E]MyP=g$  
template < typename T2 > xZ\`f-zL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r &.gOC  
现在代码看起来就很一致了。 ]K<mkUpY  
\I-bZ|^  
六. 问题2:链式操作 n0 q$/Y.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 PR+L6DT_  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 zWA~0l.2  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 UngK9uB~  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ~;AJB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .\rJ|HpZ1J  
g&]n:qx  
template < typename T > 1b` `y  
struct result_1 W{!Slf  
  { gH u!~l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Au"7w=G`f  
} ; m[w 8|[  
GZx?vSoHh  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: h\<;N*Xi  
LX%UkfA9  
template < typename T > 6'a1]K  
struct   ref (?ofL|Cg(  
  { e$Npo<u  
typedef T & reference; vyhxS.[9  
} ; >|W\8dTQ  
template < typename T > .ng:Z7  
struct   ref < T &> :c/](M  
  { o0B3G  
typedef T & reference; [j;#w,Wb  
} ; BpR#3CfW  
)4O* D92  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }"\jB  
&Jf67\N  
template < typename T > \L5h&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e b*w$|y6"  
  { n38l!m(.  
  return l(t) = r(t); o|njgmF;\  
} |+h8g@;Z  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 _ry7 [/)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &60#y4  
q% pjY  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 /4{.J=R}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -;s-*$I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 n[c/L8j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &{=`g+4n  
最后的布局是: V|T3blG?D  
                Add  ~=Q|EhF5  
              /   \ p}K\rpvJpu  
            Divide   5 $ 0Up.  
            /   \ *nYb9.T]i  
          _1     3 O8<@+xlX  
似乎一切都解决了?不。 2E/yZ ~2s  
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。 P$hmDTn72  
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。 @'lO~i  
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: no UXRQ  
R1j)0b6cQ%  
template < typename Right > R2B0?fu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ptCAtEO72  
Right & rt) const ];7/DM#Np  
  { wPRs.(]_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Zt{\<5j  
} a";xG,U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !<AY0fpY  
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。 g| M@/D l  
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。 ^hIKDc!.m  
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。 EwuBL6kN  
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。 eT ZQ[qMp  
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? lKA2~o  
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: K4|{[YpPB  
I/Q5Y-atg  
template < class Action > ]>"q>XgnI  
class picker : public Action /sa\Ze;E  
  { 0Ik}\lcn  
public : L\/YS;Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} = k|hH~  
  // all the operator overloaded y|O)i I/g  
} ; 9xZ?}S:d  
(U@uJ  
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。 h"849c;C.  
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: ?D]qw4J  
o<f|jGY0  
template < typename Right > otSF8[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {S=gXIh(y  
  { $0wF4$)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h 1 `yW#%  
} t1%<l  
Q"QL#<N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _>)=c<HL  
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。 z;KUIWg  
v:w $l{7  
template < typename T >   struct picker_maker @ZFU< e$!  
  { NX5NE2@^qH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uom~, k$|  
} ; iT}L9\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;x~[om21;  
  {  U<Z\jT[  
typedef picker < T > result; HZ.Jc"+M  
} ; |&xjuBC  
y |0I3n]e  
下面总的结构就有了: D-!#TN`Y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 BH$+{rZ8t  
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。 3V2w1CERE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j"Vb8}  
至此链式操作完美实现。 Vo-]&u&cr  
4}t&AW4  
v*.#LJEm  
七. 问题3 2`]_c=  
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。 Qx%]u8s  
z,#3YC{'  
template < typename T1, typename T2 > Me|+)}'p5h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const twA2U7F  
  { xgQ]#{ tG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |Sf` Cs  
} ko<iG]Dv'  
-ip fGb  
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: zMI0W&P M  
I-`qo7dQ_S  
template < typename T1, typename T2 > W=)wiRQm  
struct result_2 eODprFkt}  
  { <78LB/:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fX 41o#  
} ; K`d3p{M  
:.,3Zw{l  
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? Hxm CKW!  
这个差事就留给了holder自己。 av*M #  
    gc6T`O-_;  
{<_9QAS  
template < int Order > >RMp`HxDf  
class holder; r31H Zx1^  
template <> _U@;Z*(%vh  
class holder < 1 > }hjJt,m  
  { 8*V8B=q}K  
public : uVBMI.&w  
template < typename T > ->S6S_H/+&  
  struct result_1 ^M Zdht   
  { al3[Ph5G  
  typedef T & result; wc ! v /A  
} ; ErDt~FH  
template < typename T1, typename T2 > )5M9Ro7  
  struct result_2 95G*i;E  
  { h c9? z}  
  typedef T1 & result; |NiW r1&i0  
} ; RL;>1Q,H  
template < typename T > _Di}={1[.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]&D;'),   
  { U.@j !UrZ  
  return (T & )r; yfD)|lK  
} D(]])4  
template < typename T1, typename T2 > oQvG3(.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  xedbr  
  { sN `NZyG  
  return (T1 & )r1; jSj (ZU6  
} }Pj3O~z  
} ; 1jhGshhp  
R{"7q:-  
template <> |F'k5Lh  
class holder < 2 > Je6=N3)  
  { oV c l (  
public : )n[ oP%  
template < typename T > [@qUQ,Ie  
  struct result_1 bh8IF,@a  
  { Ye8&cZ*.  
  typedef T & result; sDH|k@K  
} ; Va1 eG]jQ  
template < typename T1, typename T2 > L/.$0@$bv  
  struct result_2 U*' YGv  
  { I2!0,1Q  
  typedef T2 & result; Q.Kr;64G  
} ; R":nG7o  
template < typename T > f]BG`rJX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f(O`t}Ed  
  { "5-S:+  
  return (T & )r; hOX$|0i  
} 1MV\ ^l_  
template < typename T1, typename T2 > [Q/')5b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U?6YY` A8  
  { oK GFDl]3  
  return (T2 & )r2; p,=:Ff}~  
} "}bk *2  
} ; $o"PQ!z  
^;2dZgJ4^  
<N%8"o  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 \Mv8pU  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `O5kI#m)L*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: TXi$Q%0W  
*XmOWV2Y_  
return l(i, j) = r(i, j); +|OkT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Bu'PDy~W,  
] =jnt  
  return ( int & )i; 3:rH1vG.m  
  return ( int & )j; j/bebR}X  
最后执行i = j; sBuVm<H  
可见,参数被正确的选择了。 g#V3u=I8~  
sX3Vr&r  
62}bs/%  
Dk|<&uVV  
E\r5!45r  
八. 中期总结 C61KY7iyR  
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: '"5" $)7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N1UE u,j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  -> -  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q^v8n1  
*n0k2 p  
;<#fZ0(l;  
hGH{Xp[mW  
 ]D7z&h  
B{W2D  
九. 简化 xXK7i\ny  
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。 HnVUG4yZTD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5FHpJlFK,  
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: $2F*p#l(<Z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :&dY1.<N+  
  +-*/&|^等 :y'D] ,_  
2. 返回引用。 181-m7W  
  =,各种复合赋值等 {Gs&u>>R"^  
3. 返回固定类型。 AQ-P3`bCb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d8g3hyI5\  
4. 原样返回。 Y.yM1 z  
  operator, (J): >\a]  
5. 返回解引用的类型。 \PzC:H  
  operator*(单目) !&C8y  
6. 返回地址。 `X]-blHo  
  operator&(单目) F'Fc)9qFa<  
7. 下表访问返回类型。 ~Gc+naE>  
  operator[] J1"u,HF*(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "2CiW6X[M  
  operator<<和operator>>  !+IxPn  
U<eVLfSij  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 4i[3|hv'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +I2P{7  
-(>x@];r0  
template < typename Left > ##,i<  
struct value_return 4aAr|!8|h!  
  { d {moU\W  
template < typename T > "Q+'lA[}  
  struct result_1 2s EdN$O  
  { IqEY.2KN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Tm_vo-   
} ; E]_lYYkA  
&I?1(t~hT  
template < typename T1, typename T2 > 7(~^6Ql!  
  struct result_2 ~sAINV>A  
  { mn" a$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]xf{.z  
} ; 0(3t#  
} ; G4s!q1H  
ekP=/;T#S  
YjS|Ht->  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9XS+W w7  
/k1&?e  
下面我们来剥离functor中的operator() F& H~JJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h|%d=`P,  
itD1r?O{pV  
return l(t) op r(t) 6%ID*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) uGLVY%N  
return op l(t) (7}v }3/  
return op l(t1, t2) Q-}oe Q  
return l(t) op 3Du&KZ  
return l(t1, t2) op "S[VtuxPCU  
return l(t)[r(t)] "SyyOD )WA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lyZof_/*  
g@nk0lQewj  
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: a|5GC pp  
单目: return f(l(t), r(t)); WLNkO^zb  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  fUb5KCZ  
双目: return f(l(t)); SNff  
return f(l(t1, t2)); 8c__ U<  
下面就是f的实现,以operator/为例 oLX6w  
1y_{#,{>  
struct meta_divide u bP2ws  
  { >g93Bj*  
template < typename T1, typename T2 > fXIeCn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >6ch[W5k@  
  { :":W(O  
  return t1 / t2; OU9=O>  
} s&y  
} ; 4_t aCK  
%)l2dK&9"j  
这个工作可以让宏来做: X.Z?Ie  
v_5DeaMF'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ":"M/v%F  
template < typename T1, typename T2 > \ sNX$ =<E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <2H 0m  
以后可以直接用  IO>Cyo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LC[, K  
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 giaO7Qh~  
(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。。。) HE+VanY![  
a+weBF#Z  
PU?kQZU~)  
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 kHz3_B9 [  
iyH<!>a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4)'5;|pI  
class unary_op : public Rettype sd8o&6  
  { 51;(vf  
    Left l; do=VPqy  
public : >PySd"u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |.(o4<nx.  
|nD2k,S<?  
template < typename T > {,s:vPoiA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'Q(A5zfN]Y  
      { eIof{#  
      return FuncType::execute(l(t)); zq4mT;rqz  
    } Cn28&$:J  
L<8y5B~W  
    template < typename T1, typename T2 > e|MyA?`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zy$hDy0  
      { )\VUAD%~e7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,~G _3Oz  
    } CF42KNq  
} ; Ubn5tN MK  
msY"Y*4  
?m?e2{]u,  
同样还可以申明一个binary_op _FdWV?  
|UR.7rOV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8zVXQ!'  
class binary_op : public Rettype 8`u#tl(  
  { _/E>38G]  
    Left l; YuPgsJ[m  
Right r; *[yCcqN.  
public : YT:<AJm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qU2>V  
m"x~Fjvd  
template < typename T > %],.?TS2V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z9dVT'  
      { )-jvp8%BK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "n]B~D  
    } dc?Yk3(Y  
wEDU*}~  
    template < typename T1, typename T2 > })!n1kt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ARU,Wtj#  
      { OvK_CN{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C|!E' 8Rw  
    } bjQfZT(  
} ; 89 fT?tT  
DMs|Q$XB  
y/i"o-}}~|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 2_F`ILCML  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t 8M3VGN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) W8":lpp  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8o{ SU6pH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! f "-<Z_  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 O]2h=M@q.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 **s:H'Mw_  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ,vN#U&RS  
下面是修改过的unary_op ( I,V+v+{Y  
`H+Eo<U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )YnB6@=nyk  
class unary_op |}mBW@ah  
  { =G=.THRUk  
Left l; i:[B#|%  
  :'!?dszS  
public : 0q`'65 lx  
2RE }l=h5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} BAKfs/N  
qx!IlO  
template < typename T >  WHpbQQX  
  struct result_1 <#R7sco'  
  { +[F9Q,bH@b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ekAGzu  
} ; RNt3az  
np>*O}r*  
template < typename T1, typename T2 > jgGn"}  
  struct result_2 ?xG #4P<C=  
  { uNRGbDMA=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3(PU=  
} ; '*~{1gG `  
:nXB w%0x  
template < typename T1, typename T2 > Qu;AU/Q<([  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  "= UP&=  
  { GzR;`,_O/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]\3dJ^q|%  
} [yVU p+  
m=}kGzIY4  
template < typename T > J J3vC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hQet?*diU  
  { { _ 1q`5o  
  return OpClass::execute(lt(t)); W&p-Z"=)  
} j?8E >tM  
_@RW7iP>  
} ; q&W#nWBV  
]k KsGch  
mV4} -  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug W%$p,^@S5  
好啦,现在才真正完美了。 em W#ZX  
现在在picker里面就可以这么添加了: h|-r t15  
$u"K1Q 3  
template < typename Right > 2]C0d8=*?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W&yw5rt**  
  { b<7.^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )O+9 v}2  
} 5GRN1Aov<  
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。 @rJ#Dr  
k~hL8ZT[  
sP&E{{<QTF  
Z'fy9  
ims *|~{sr  
十. bind Cn{UzSKfs  
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。 X:!%"K%}  
先来分析一下一段例子 "xO`&a{  
#/1Bam6  
DV.MvFV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fcBS s\\C~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y1AS^'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U{_O=S u  
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。 >H%8~ Oek  
我们来写个简单的。 T-x`ut7c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qxrOfsh  
对于函数对象类的版本: ]v#T'<Nl  
|zUDu\MZ{  
template < typename Func > MR~BWH?@1  
struct functor_trait Z?@07Y[|K  
  { x Dr^&rC  
typedef typename Func::result_type result_type; >\i{,F=U7  
} ; 0- #ct1-  
对于无参数函数的版本: rms&U)?  
[AGm%o=)  
template < typename Ret > REsThB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > " DFg"  
  { g 08 `=g  
typedef Ret result_type; iy4JI,-W  
} ; (;M"'. C  
对于单参数函数的版本: cCeD3CuRA%  
WFdS#XfV  
template < typename Ret, typename V1 > \:#b9t{B-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8<G@s`*  
  { v0y7N_U5n  
typedef Ret result_type; #" OKO6]  
} ; nDo|^{!L`  
对于双参数函数的版本: <0vvlOL5  
4 IHl'*D[#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z*Y?"1ar  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5eU/ [F9  
  { dEL>Uly  
typedef Ret result_type; !Zwl9DX3  
} ; jBQQ?cA  
等等。。。 E }yxF .  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f[v??^  
jc?Hip'  
template < typename Func > 4 I~,B[|  
struct func_return f9 rToH  
  { ywdNwNJ  
template < typename T > \\T I4A^#  
  struct result_1 p 2i5/Ly  
  { b9vKux  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K0v,d~+]  
} ; A< Na,EC  
0$ (}\hMLt  
template < typename T1, typename T2 > Vy?w,E0^:  
  struct result_2 ,yT4(cMBk?  
  { N,O[pTwj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }I;W  
} ; Pf!K()<uJ  
} ; #A/jGv^  
9}\T?6?8pX  
3646.i[D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jv7zvp  
N8vWwN[3  
template < typename Func, typename aPicker > {P]l{W@li  
class binder_1 ;EJ6C#} >7  
  { j` x9z_  
Func fn; x|Ei_hI-  
aPicker pk; 0s8S`hCn>  
public : AV'>  
dV5 $L e#y  
template < typename T > QL)UPf>Kp  
  struct result_1 !!QMcx_C#/  
  { kSJWQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G ;z2}Ei  
} ; N7E[wOP  
igp4[Hj  
template < typename T1, typename T2 > |hpm|eZG"h  
  struct result_2 >WpPYUbH  
  { hsl8@=_ B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e"b F"L  
} ; +-oXW>`&  
$v^F>*I1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} IlE! zRA  
e L(T  
template < typename T > A>PM'$"sT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /0r2v/0  
  { prwyP  
  return fn(pk(t)); C*KRu`t  
} J0>Q+Y  
template < typename T1, typename T2 > XGUF9arN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j{HxX  
  {  =HSE  
  return fn(pk(t1, t2)); LHa cHv  
} $$8"i+,K  
} ; *R&g'y^d  
['c:n?  
<1@_MY o  
一目了然不是么? & IDF9B  
最后实现bind D~1nh%x_  
;Y~;G7  
{ ~Cqb7  
template < typename Func, typename aPicker > ,og@}gOMB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |S4yol  
  { 3v{GP>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O,bj_CWx  
} jf})"fz-*  
s=6w-'; V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w,l1&=d  
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。 "'PDreS  
r)b`3=  
十一. phoenix ny MA%9,B  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >#kzPYsp  
q<7Nz] Td  
for_each(v.begin(), v.end(), yx-{}Yj^  
( LAr6J  
do_ 0nl)0|?Az  
[ #v`G4d  
  cout << _1 <<   " , " ?W#! S  
] ;bZ)q  
.while_( -- _1), J|I|3h<T  
cout << var( " \n " ) S'A~9+  
) v5*SoUOF  
); 1.';:/~(  
ckTnb  
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: Bg#NB  
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 VE GUhI/d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 OixQlAb{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O|OPdD  
5%W3&F6 %  
7?kvrIuY&  
template < typename Cond, typename Actor > ;hKn$' '  
class do_while 5-+Y2tp}  
  { x &\~4,TN  
Cond cd; lh5k@\X  
Actor act; <( MBs$b  
public : T? =jKLPC  
template < typename T > 6L*y$e"Qc  
  struct result_1 xR%CS`0R  
  { +\{!jB*g  
  typedef int result_type; q_W NN/w  
} ; 8..itty  
Mk^o*L{ H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} IP~g7`Y  
UL{Xe&sT  
template < typename T > )JZfC&,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #S1)n[  
  { fCTjTlh  
  do M"P$hb'F  
    { -Y+[`0$'  
  act(t); Oo#wPT;1^(  
  } K&S~IFy  
  while (cd(t)); u{\`*dNx  
  return   0 ; S4 tdW A  
} ah}aL7dgO  
} ; ^beW*O!  
xxedezNko  
5[;^Em)C  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @4&sL](q  
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。 ~fS#)X3 D  
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。 d2 d^XMe!  
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。 "7gHn0e>  
下面就是产生这个functor的类: "Pu P J|  
tw.%'oJ7  
'r'uR5jR  
template < typename Actor > .!Z.1:YR  
class do_while_actor =si<OB  
  { x-q er-  
Actor act; [OM Kk#vW  
public : A]>0lB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .&L#%C  
lQ)8zI  
template < typename Cond > K;YK[M1!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =b; v:HC  
} ; 8IVKS>  
5[I 9/4,  
H p1cVs  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ; xs?^N|  
最后,是那个do_ |_2O:7qe  
1 iE  
c !5OK4+Z  
class do_while_invoker z[7U>q[E  
  { 8_ju.h[  
public : )+ S"`  
template < typename Actor >  Kp!P/Q{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *WOA",gZ  
  { !WrUr]0IP  
  return do_while_actor < Actor > (act); V&qXsyg  
} ,g/UPK8K=  
} do_; ku\_M  
4cs`R+]o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X3q'x}{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }G-qOt  
最后来说说怎么处理break和continue psYfz)1;  
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。 rYc?y  
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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