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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2z.~K&+x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;[79Ewd#$  
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, HOx+umjxW  
diNAT`|?#  
.p]r S =#  
g${JdxR:  
  class filler bSz@@s.  
  { @tJ4^<`P{  
public : ')}itS8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,J '_Vi  
} ; 5A$,'%d  
OTGy[jY"  
t-5K dLB  
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|0-Al.{  
/k[8xb  
W':b6}?  
,>01Cs=t8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l[]cUE  
) "?eug}D  
d&+0JI<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?K;l 5$?%  
u|Oc+qA(  
Yg?BcY\  
P^# 4m  
二. 战前分析 qco uZO  
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。 %Oo f/q  
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 D)bL;h  
$hHV Ie]+  
*Ojl@N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); piH0_7qr  
  /* --------------------------------------------- */ Q)y5'u qZ  
vector < int *> vp( 10 ); mo3A*|U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m?; ?I]`  
/* --------------------------------------------- */ kh{3s:RQfC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); C=|8C70[%N  
/* --------------------------------------------- */ {=\Fc`74  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B;F ~6i  
  /* --------------------------------------------- */ :h |]j[2p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |V4<eF-0S  
/* --------------------------------------------- */ $.t>* Bq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mBJr*_p  
R8:5N3Fx  
jV9oTH-  
xkw=os  
看了之后,我们可以思考一些问题: : 8j7}'  
1._1, _2是什么? p!8phS#iP  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 3z, Ci$[  
2._1 = 1是在做什么? $qr6LIKGw  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ZjMnGRP  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |` ?&  
{;E6jw@  
A^p{Cq@E  
三. 动工 #Q)r6V:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |:&O!36  
A)4XQF  
:s&dn%5N"  
V@T(%6<|  
template < typename T > -Ci&h  
class assignment ^iBIp#  
  { )`(]jx!  
T value; cC>Svf[CzK  
public : e8T"d%f?  
assignment( const T & v) : value(v) {} c|`$ h  
template < typename T2 > }IZw6KiN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *Ow2,{Nn  
} ; W;cY g.W2  
tk*-Cx?_  
Ncsh{.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;9WUt,R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <xF]ca  
},#7  
p}h.2)PO  
rX /'  
  class holder +&S6se4  
  { x~R,rb   
public : ;1PJS_@rX  
template < typename T > j)Ak:l%a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JKfJ%yy |  
  { !H)-  
  return assignment < T > (t); enZZ+|h  
} cV0CI&  
} ; ,c  ^nW  
>p@b$po  
?>7-a~*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: KK #E qJ  
9( q(;|;Hp  
  static holder _1; #T2J +  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3(\D.Z  
@y~kQ5k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @v ^j<B  
而不用手动写一个函数对象。 }mK,Bi?bj  
;*t#:U*  
-y$6gCRY  
ls&H oJ7  
四. 问题分析 &mmaoWR  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5qW>#pTFVV  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 rIJPgF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 UWqD)6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A]5];c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YS){ N=g&'  
Y1I)w^}:  
五. 问题1:一致性 A]'jsv!+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ,!@MLn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /z4c>)fV  
Y8]@y0(  
struct holder dd<l;4(  
  { z)U7  
  // Dqii60  
  template < typename T > qD ?`Yd  
T &   operator ()( const T & r) const @-L]mLY  
  { bTrusSAl  
  return (T & )r; <7F-WR/2n  
} |k90aQO  
} ; AQ@)'  
rvy%8%e?  
这样的话assignment也必须相应改动: hEu_mw#  
0V>Ho H   
template < typename Left, typename Right > ?.%dQ0  
class assignment r>FwJm!  
  { ]#^v754X^T  
Left l; ]S[/ a  
Right r; E5)0YYjHZ  
public : 9l &q}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gee~>l  
template < typename T2 > :,aY|2si  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Sk>=C0f:  
} ; !|xB>d q?  
t~j 6wsx;  
同时,holder的operator=也需要改动: `3i>e<m~  
<MkvlLu((o  
template < typename T > {~F|"v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @}g3\xLiK  
  { 2{63:f1c`'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :M6v<Kg{;  
} 8I/3T  
+71<B>L   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 qc @cd i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0LH6G[  
wCNn/%C  
return l(rhs) = r; I ]ZZN6"  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 r5S/lp+Y+N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;Go^)bN ;  
4BCe;Q^6  
template < typename Tp > ^gvTc+|  
class constant_t zU ~ Ff"<  
  { -i2rcH  
  const Tp t; b|Emu!9U  
public : |_TI/i>?'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} px K&aY8  
template < typename T > )/>BgXwH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [M~tH *4"  
  { O%\cRn8m  
  return t; 77O$^fG2  
} [m0X kvd  
} ; /"?DOsJ.  
W<pr Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yj&GJuNb~  
下面就可以修改holder的operator=了 cZ:jht  
>jAFt_  
template < typename T > +:;ddV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bp:`m>4<  
  { K$h\<_V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y'!OA+ob  
} H)D|lt5xy  
%T]^,y$n  
同时也要修改assignment的operator() K9k!P8Rd  
[A84R04_%  
template < typename T2 > n >y,{"J{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [cd1Mf:[Y  
现在代码看起来就很一致了。 ]A=\P,D  
~?ezd0  
六. 问题2:链式操作 )xV37]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 PO"lY'W.U  
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。 'l.tV7  
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。 )dhR&@r*w  
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。 9hIKx:XCg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ldz]FB|  
!2Nk  
template < typename T > xjo`u:BH  
struct result_1 )DXt_leLg  
  { <3B^5p\/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kPs?  
} ;  80@\e  
Bgm8IK)6  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: a(A~S u97  
c{/R?<  
template < typename T > Z2$_9.  
struct   ref `;6M|5G  
  { ?CQE6ch  
typedef T & reference; H<_Tn$<zH.  
} ; 3s!6rT_=)d  
template < typename T > ^~[7])}g6  
struct   ref < T &> vzg^tJ  
  { E #,"C`&*  
typedef T & reference; s0?'mC+p  
} ; Qt+D ,X  
KNAvLcg  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Dz~0(  
-pYmM d,  
template < typename T > Ea@0>_U|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f1_;da  
  {  pRobx  
  return l(t) = r(t); L K #A  
} N# }w1]  
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。 _k2R^/9Ct%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 QAV6{QShj  
dP8qP_77A~  
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 kT@ITA22  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dA h cA.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;\0|1Eem`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lz0-5z+\  
最后的布局是: , lR(5ZI  
                Add 6LDZ|K@  
              /   \ a20w.6F  
            Divide   5 iP(MDVg  
            /   \ >j=ZB3yZ  
          _1     3 U7g`R@  
似乎一切都解决了?不。 $#h U_vr  
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。 E'f7=ChNF  
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。 caQ1SV^{9  
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: SiaNL:  
!.j{vvQ/  
template < typename Right > s1 >8uW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |URfw5Hm  
Right & rt) const %"H:z  
  { cn} CI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1yE',9?  
} 7T)y"PZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]eGa_Ld  
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。 8UjIC4'  
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。 CB#2XS>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。 ^&YtZjV  
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。 fYP,V0P  
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? fF0K].  
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: ' bl9fO4v  
; pBLmm*F  
template < class Action > ^s6~*n<fH  
class picker : public Action jv~#'=T'  
  { F `:Q  
public : bra2xHK@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Sn-#Y(>]o0  
  // all the operator overloaded )jL@GW  
} ; 0OHXg=  
P;I,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。 #!Cg$6%x9  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 3~P$p<  
d8: $ll  
template < typename Right > }6[jJ`=gOx  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _|C3\x1c  
  { I'P|:XKI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _K9PA[m5 ~  
} 3J"`mQ  
uY~mi9E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /9ORVV  
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。 IMD^(k 2  
Ja3#W K  
template < typename T >   struct picker_maker {Ycgq%1>]  
  { \>:t={>;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P[ o"%NZ'  
} ; $R #_c}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hD5@PeLh  
  { GcRH$,<XG  
typedef picker < T > result; {O _X/y~  
} ; 'Q E8  
X]}ai5  
下面总的结构就有了: 6E) T;R(@  
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。 co\?SgE35  
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。 w]MI3_|'r(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ODu/B'*  
至此链式操作完美实现。 oX)a6FXK>  
l)$mpMgAD  
[Z/P[370  
七. 问题3 @~2k5pa  
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。 AIOGa<^  
@] .s^ss9_  
template < typename T1, typename T2 > 6g-jhsW6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &G%AQpDW5  
  { i}LQ}35@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); qE2<vjRg  
} |h $Gs2  
*=@8t^fa86  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: l atm_\  
?3N/#  
template < typename T1, typename T2 > ]rGd!"q  
struct result_2 Q3ZGN1aX<  
  { :gRrM)n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2f:hz  
} ; nycJZ}f:wP  
jF6Q:`k  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? AT t.}-  
这个差事就留给了holder自己。 1R-0b{w[  
    1W*Qc_5 v1  
?:vg`m!*  
template < int Order > wOL%otEf  
class holder; 53uptQ{   
template <> 3SWDPy  
class holder < 1 > z]g#2xD2  
  { {0j,U\ kb  
public : X{xkXg8h  
template < typename T > u*l>)_HD  
  struct result_1 rIPg,4y*S!  
  { %pg)*>P h  
  typedef T & result; Z=-#{{bv  
} ; AIl`>ac  
template < typename T1, typename T2 > TCzz]?G]la  
  struct result_2 IJ.H/l}h  
  { kN 2mPD/  
  typedef T1 & result; < *iFVjSI(  
} ; hlyh8=Z6o  
template < typename T > ?z)2\D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j*8Ze!^  
  { %zc.b  
  return (T & )r; G{.=27  
} 7oLlRU  
template < typename T1, typename T2 > <2j$P Y9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5Qg*j/z?  
  { n S$4[!0  
  return (T1 & )r1; TS=%iMa  
} zk70D_}L  
} ; vyc<RjS_x  
d<?Zaehe\  
template <> :OU(fz]  
class holder < 2 > T:Q+ Z }v+  
  { M97+YMY)  
public : 49/2E@G4.  
template < typename T > aEQrBs  
  struct result_1 dG3?(}p+  
  { w2 (}pz:  
  typedef T & result; unYPvrd  
} ; ZyU/ .Uk  
template < typename T1, typename T2 > 6;I zw$X  
  struct result_2 !U5Cwq  
  {  svo%NQ  
  typedef T2 & result; h Q Att  
} ; :n <l0  
template < typename T > ~>]Ie~E: (  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ; mV>k_AG  
  { QncjSaEE  
  return (T & )r; S% ptG$Z  
} Y,n8co^  
template < typename T1, typename T2 > *s1o?'e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U2_;  
  { =*4^Dtp  
  return (T2 & )r2; ^l(,'>Cn  
} j}h%, 7  
} ; {>R933fap  
][z!};  
ctgH/SU  
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> >。 t- //.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Zjc/GO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $ ga,$G  
2Sy:wt  
return l(i, j) = r(i, j); D_f :D^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h9A=20fj  
@uxg;dyI~  
  return ( int & )i; Exi#@-  
  return ( int & )j; >hnhV6ss  
最后执行i = j; }&ew}'*9)  
可见,参数被正确的选择了。 5*"WS $  
) \cnz  
}sZy|dd  
bnp:J|(ld  
C`oB [  
八. 中期总结 ;%n(ARZ#  
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: $H,9GIivD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [eF|2:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y% [H:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &6Wim<*  
jN+2+P%OL  
mh_GYzd  
\bSakh71  
H/#WpRg  
fK4O N'[R:  
九. 简化 )]}68}9  
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。 Df $Yn  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z_&T>ME  
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: C5^N)-]"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A.P*@}9  
  +-*/&|^等 YBk* CW9  
2. 返回引用。 uvD*]zX  
  =,各种复合赋值等 Mb%[Qp60  
3. 返回固定类型。 w^$$'5=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dfeN_0` -  
4. 原样返回。 B<!wh  
  operator, P_N},Xry  
5. 返回解引用的类型。 kdm@1x  
  operator*(单目) ,+g0#8?p^x  
6. 返回地址。 #4sSt-s&  
  operator&(单目) ^[ >  
7. 下表访问返回类型。 0?g&<q  
  operator[] Sj'.)nz>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T 6rjtq  
  operator<<和operator>> 49#?I:l  
41XXL$  
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。 b@1";+(27  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H: ;S1D  
SQ`ec95',  
template < typename Left > TkjZI}]2  
struct value_return "k7C   
  { Bv=:F5hLG  
template < typename T > *5'l"YQ@1  
  struct result_1 Su`] ku'  
  { Q"{Q]IT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $-]PD`wmY  
} ; fPsUIlI/A  
CY.i0  
template < typename T1, typename T2 > v/C*?/ ~  
  struct result_2 ^$\#aTyFK  
  { {[FJkP2l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H h;o<N>U  
} ; R 9Y k9v  
} ; yCye3z.  
ZltY_5l  
2W`<P2IA  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {&Sr<d5  
8J#TP7;  
下面我们来剥离functor中的operator() H Ff9^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ![@\p5-e  
)pt#Pu  
return l(t) op r(t) N Y~y:*:Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "/U~j4O  
return op l(t) []eZO_o6j  
return op l(t1, t2) bMF`KRP2  
return l(t) op 9RN! <`H  
return l(t1, t2) op 2Y{r2m|o  
return l(t)[r(t)] _M}}H3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |/p2DU2  
'4d+!%2t  
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: q1o)l  
单目: return f(l(t), r(t)); \wo'XF3:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ID v|i.q3  
双目: return f(l(t)); W(UrG]J*l  
return f(l(t1, t2)); #_OrS/H  
下面就是f的实现,以operator/为例 lw 9 rf4RF  
cY\"{o"C  
struct meta_divide i/WiSwh:  
  { 8Ow0A  
template < typename T1, typename T2 > XB-l[4?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _:,U$W  
  { H;eOrX {GT  
  return t1 / t2; naKB2y]l  
} 2(sq*!tX  
} ; cn!Y7LVr  
k7Z1Y!n7  
这个工作可以让宏来做: T $;N8x[  
Lv?e[GA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZYX(Cf  
template < typename T1, typename T2 > \ 0E#3XhU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dy*CDRU4  
以后可以直接用 at `\7YfQp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -J=N  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 rn8t<=ptH3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) #>\+6W17U  
v5o@ls  
86\B|!   
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Arb-,[kwN  
KFMEY\6\h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X>y6-%@  
class unary_op : public Rettype b}#ay2AR  
  { u0& dDZ  
    Left l; oVSq#I4  
public : WH^r M`9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R+O[,UM^I~  
GiN\@F!  
template < typename T > FsYsQ_,R3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u ?n{r  
      { [3QKBV1\  
      return FuncType::execute(l(t)); w_!]_6%{b  
    } Hh1OD?N)  
[m 3k_;[  
    template < typename T1, typename T2 > 0Bpix|mq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6+[7UH~pm^  
      { f}>S"fFI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hd}"%9p  
    } OjiQBsgnj  
} ; \!4sd2Yi  
%A<|@OSdOa  
" Q~-C|x  
同样还可以申明一个binary_op z2lEHa?w  
#E( n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ll L8Q  
class binary_op : public Rettype <ZM8*bqi  
  { =,=tSp  
    Left l;  !mX 2  
Right r; _ADK8a6%)  
public : :A{ US9D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |H4/a;]~  
\;>idbV  
template < typename T > &v^LxLt+s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E}$K&<J'-  
      { -l!;PV S|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); QDC]g.x  
    } kEQ${F{  
@:s|X  
    template < typename T1, typename T2 > >aZ$x/U+Iw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `8 Dgk}  
      { y^oSVj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y`u.P(7#  
    } q)uq?sZe  
} ; y8KJoVP iM  
C9q`x2  
^vmyiF  
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 o|nj2.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5[|MO.CB$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^xGdRa U#  
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。 ;ml;{<jI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )up!W4h6o  
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。。。 Z=Oo%lM6B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2EOt.4cP  
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) ;TK:D=p4  
下面是修改过的unary_op av1*i3  
dfo{ B/+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;q&>cnLDR  
class unary_op b7/1 ]  
  { Y24: D7Q  
Left l; :LL>C)(f  
  vTD`Ja#h  
public : yS#LT3>l  
)h ~MIpWR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} SZCF db  
L`ZH.fN  
template < typename T > m#'2 3  
  struct result_1 W)F2X0D>  
  { Vl!Z|}z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7K`A2  
} ; L44-: 3  
a<[@p  
template < typename T1, typename T2 > 1@H3!V4  
  struct result_2 _AQ :<0/#  
  { :CN,I!:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hIw<gb4J%  
} ; qPpC)6-Q  
6|05-x|  
template < typename T1, typename T2 > Nvs8t%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;fhFv&`mE  
  { *N$#cz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); b0i]T?#  
} #{ M$%l>  
d;ElqRC&  
template < typename T > H;<hmbN?d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h]<Ld9  
  { ;b$(T5  
  return OpClass::execute(lt(t)); aIk%$Mat  
} YSt']  
n-dO |3,  
} ; -\j}le6;c  
LD WFc_  
D a)[mxJ  
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 CCX\"-C  
好啦,现在才真正完美了。 }abM:O "Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: g[j"]~  
<Ja>  
template < typename Right > ,k/*f+t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p~28?lYv  
  { -lyT8qZ:(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4.7ePbk[E  
} S"w$#"EJA  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Warz"n]iC  
fAfsKO*  
PK u+$  
5>7ECe*  
(?&X<=|"  
十. bind u(?  
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。 8p7Uvn+m*  
先来分析一下一段例子 L '342(  
3a_S-&?X  
jjkiic+tDN  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W\zg#5fmK  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $CO^dFf  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k:<yy^g$X  
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。 r9@W8](\  
我们来写个简单的。 j%b/1@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: OGrVy=rd  
对于函数对象类的版本: [,-MC7>]  
gmWRw{nS+  
template < typename Func > W z3y+I/&  
struct functor_trait 'uBW1,  
  { L!DP*XDp  
typedef typename Func::result_type result_type; ?DkMzR)u  
} ; eQno]$-\  
对于无参数函数的版本: H__9%p#  
~d 7!)c`z  
template < typename Ret > [X=-x=S,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]E88zWDY`  
  { |qJQWmJO&U  
typedef Ret result_type; X #-U  
} ; Ym-uElWo  
对于单参数函数的版本: <r,l  
Xf9<kbRw/  
template < typename Ret, typename V1 > KQ xKU?b1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Uw5z]Jck  
  { &?/h#oF@\  
typedef Ret result_type; )`^t,x<S  
} ; d$kGYMT"  
对于双参数函数的版本: s*:J=+D]G  
"W|Sh#JF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3IZ^!J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7Rk eV  
  { |~W!Y\l-  
typedef Ret result_type; YrjF1hJ  
} ; -d6| D?}S  
等等。。。 H |Z9]+h)7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t*82^KDU  
Ezm ~SY  
template < typename Func > .ev'd&l.  
struct func_return ^$24231^  
  { ' V;cA$ $  
template < typename T > H6x~mZu_:T  
  struct result_1 @X"p"3V  
  { \QstcsEt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l[l('-f  
} ; SPe Se/  
6YQ&+4   
template < typename T1, typename T2 > 1-1x,U7w  
  struct result_2 [(5;jUmF@  
  { !t{3IE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  ]k_@F6 A  
} ; //\ORJd  
} ; ^~0\d;l_  
v1QE|@  
fnG&29x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 UC;_}>  
b"t!nfgo  
template < typename Func, typename aPicker > $VhUZGuG>  
class binder_1 sYiegX`1c  
  { }?^5\otu  
Func fn; R>To L  
aPicker pk; jtV{Lf3<  
public : j>+x|!k  
M&~3fRb 4  
template < typename T > Z[yQKy  
  struct result_1 pN&5vu30  
  { &p^ S6h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C+cSy'VIK!  
} ; @U_w:Q<9u  
kV(}45i]s  
template < typename T1, typename T2 > >0=`3X|Y7  
  struct result_2 tEf_XBjKV  
  { `B"=\0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +n%uIv  
} ; m\__Fl  
B9/x?Jv1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} '%yWz)P  
s@E "EWp0  
template < typename T > YW}q@AY7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (!&cfabL  
  { _y#t[|}w  
  return fn(pk(t)); p-GlGEt_X  
} -]~&Pi|  
template < typename T1, typename T2 > >;dMumX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @mW: FVI  
  { aIpDf|~  
  return fn(pk(t1, t2)); D:e9609  
} t;T MD\BU  
} ; zy~vw6vu  
^1BQejD  
d,CtlWp  
一目了然不是么? %'nM!7w@I  
最后实现bind ^<'5 V)  
Y'&A~/Adf  
z*.4Y  
template < typename Func, typename aPicker > #Sr_PEo _  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -LJbx<'  
  { I#zrz3WU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %kS+n_*  
} U,yU-8z/  
$(H%|Oyn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -~~"}u  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -tAdA2?G  
mVg-z~44T  
十一. phoenix <LIL{g0eX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: p [4/Nq,c  
BK]bSj  
for_each(v.begin(), v.end(), n$g g$<  
( DnS# cs~  
do_ zdrCr0Rx,  
[ &*B=5W;6^u  
  cout << _1 <<   " , " XMd-r8yYr  
] N W :_)1  
.while_( -- _1), Fd":\7p  
cout << var( " \n " ) R"EX$Zj^E  
) d&4]?8}=.  
); w7cciD|  
+VkhM;'"C  
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: r5h}o)J  
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 Sg(fZ' -  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~^cx a%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: , \ |S BS  
 jhjb)r.  
;|6kFBGC"+  
template < typename Cond, typename Actor > m!3b.2/h  
class do_while BoE;,s>]NW  
  { "rOe J~4 X  
Cond cd; $@"o BCc  
Actor act; yT%"<m6Y*\  
public : 3`S|I_$(T"  
template < typename T > ?F1NZA[%t  
  struct result_1 oMawIND a  
  { %Sr/'7 K  
  typedef int result_type; I *YO  
} ; ZdJwy%  
3e~ab#/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "Kx2k>ym  
U~n>k<`sr  
template < typename T >  Veo:G{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (xf_  
  { RO+B/)~0<  
  do 19Xc0ez  
    { m=<Tylv  
  act(t); u[q1]]   
  } -B-?z?+(O  
  while (cd(t)); l2QO\O I9m  
  return   0 ; ]fvU}4!  
} 4nQk*:p(X  
} ; i_Dv+^&zV  
W L$nchS9  
v!n\A}^:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d0$dQg  
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。 23 j{bK  
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。 SQhk)S  
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。 j&6'sg;n)  
下面就是产生这个functor的类: 2`hc0 IE  
.}n,  
86NAa6BW  
template < typename Actor > W iqlc  
class do_while_actor u; \:#721  
  { sVtx h]  
Actor act; <`,pyvR Kv  
public : 4A^=4"BCV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !Z[dK{ f"  
V9[-# Ti  
template < typename Cond > k>y68_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =r=[e}&9  
} ; Pz#D9.D0  
eSo/1D  
c6FKpdn%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "~j SG7h  
最后,是那个do_ 0`.3`Mk   
F4'g}y OLd  
qI;"yG-x-  
class do_while_invoker ]H<5]({F  
  { &$F4/2|b%  
public : `##qf@M  
template < typename Actor > T&Z%=L_Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  SbQ Ri  
  { r \+&{EEG  
  return do_while_actor < Actor > (act); BayO+,>K  
} ;AMbo`YK[  
} do_; {* S8n09v  
eFDhJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?O(KmDH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4|*b{Ni  
最后来说说怎么处理break和continue t I}@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。 Ah:!  
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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