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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vG<Mz?wr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  =#8J9  
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&|$F2M  
IN_GL18^MV  
#E>f.:)  
<OpiD%Ctx  
  class filler IWTD>c).  
  { -6#i~a]  
public : =PXNg!B}D*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1298&C@  
} ; /K'Kx  
F*} b),  
3<B{-z  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: <;M6s~  
&u$l2hSS  
2f F)I&  
)-[X^l j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y ||!V  
u{8Wu;  
aRfkJPPa[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r/8,4:rh  
6jom6/F 4  
B,}%1+*  
0!xD+IA!8  
二. 战前分析 (gz|6N  
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。 ~KEnZa0  
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 U edh4qa  
D,]m7 yFT  
a ipvG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ] 5c|  
  /* --------------------------------------------- */ gn7pIoN  
vector < int *> vp( 10 ); Ii SO {  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3vDV   
/* --------------------------------------------- */ 852$Ui|I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .] 5&\  
/* --------------------------------------------- */ N\mV+f3A@,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k?1cxY s  
  /* --------------------------------------------- */ %xL3=4\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); POx~m  
/* --------------------------------------------- */ :Ruj;j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 61CNEzQ  
HnZr RHT 0  
{{:MJ\_"h_  
_k _F  
看了之后,我们可以思考一些问题: kf^Wzp  
1._1, _2是什么? E/Y.f  
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。 0A\o8T.12  
2._1 = 1是在做什么? 2qw~hWX  
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。 e(j"u;=  
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。 iQS?LksQX  
6$2)m;| XY  
p}N'>+@=  
三. 动工 ptYQP^6S[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7 -bU9{5  
Yr!<O&=  
Oxy. V+R  
"!r7t4  
template < typename T > O]i}r`E8,  
class assignment %5jxq9:K  
  { mi i9eZ  
T value; IN),Lu0K  
public : {U7j  
assignment( const T & v) : value(v) {} X2Y-TE T  
template < typename T2 > amgYr$)m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NcRY Ch  
} ; QfRt3\^`  
mLKwk6I  
v:<u0B-)$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j =[Td   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g7#_a6  
D6c4tA^EO  
8V.x%T  
dAohj QH:  
  class holder d(42ob.Tr  
  { >lN{FJ  
public : r!#NFek}  
template < typename T > Qq^>7OU>Co  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A.*}<  
  { TE^BfAw@  
  return assignment < T > (t); Uo5l =\  
} : !J!l u  
} ; kQwBrb 4  
WRL &tz  
#W'jNX,h  
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: W/xb[w9v  
l\jf]BHX'  
  static holder _1; h,0mJj-ma  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *_3+ DF  
/k(0}g=\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y~Sh|2x8v  
而不用手动写一个函数对象。 .,<-lMC+  
;g7 nG{  
~~b[X\1  
o1-Zh!*a*  
四. 问题分析 <JDkvpckx.  
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。 Z3T:R"l;  
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。 |Zncr9b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 eB^:+h#A_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IgQW 5E#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [uW{Ap~2  
@tRq(*(/:  
五. 问题1:一致性 2U)H2 %  
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?| k g0Z(T:&8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .pr-  ^  
,z<\Z!+=  
struct holder %)u5A !"  
  { \c_1uDRoUn  
  // Hq< Vk.Nk  
  template < typename T > SPn0D9 b]  
T &   operator ()( const T & r) const g_5:o 3s  
  { /DJyNf*  
  return (T & )r; N@)tU;U3O  
} bxK1v7  
} ; `4g m'C  
}`\+_@ w  
这样的话assignment也必须相应改动: ;HgV(d#X  
owJPEx  
template < typename Left, typename Right > O.  V!L  
class assignment O5LB&s   
  { ie=tM'fb  
Left l; (KK9/k  
Right r; 7P.C~,+D%P  
public : jx+%X\zokA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $:t;WXc.<  
template < typename T2 > r,EIOcz:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )1Z*kY?f!  
} ; Z~9\7QJn  
|*e >hk  
同时,holder的operator=也需要改动: %, XyhS5[o  
yv[ s)c}  
template < typename T > ^kzw/. I{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Cn[`]  
  { $ GL$ iA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); CT6a  
} P}KyT?X:  
2~K.m@U}!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。 K9;pX2^z9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Sz.jv#Y  
=pF 6  
return l(rhs) = r; #,0%g 1  
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。 .UU BAyjm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r}+U1l3#2  
i o 3qG6  
template < typename Tp > +Y0Wiwr'  
class constant_t ry/AF  
  { =O<Ul~JRK  
  const Tp t; +q|2j>k@  
public : W52AX.Nm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %mAgE\y25  
template < typename T > l+*^P'0u  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .u>IjK^  
  { 1aS[e%9Mg  
  return t; Y\Odj~Mj  
} x%jJvwb^|  
} ; `u 3to{  
FQ*4?D,A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9P#E^;L  
下面就可以修改holder的operator=了 _iO,GT=J-  
W8'cAY  
template < typename T > qHt!)j9GKv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A<C`JN}  
  { :lcZ )6&S  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g PU|Gv5  
} &s>HiL>f  
1l"A7 V  
同时也要修改assignment的operator() .#2YJ~  
k`F$aQV9`  
template < typename T2 > Q?B5@J  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~ou*' w@  
现在代码看起来就很一致了。 kQxY"HD  
NX4!G>v  
六. 问题2:链式操作 I!%T!B540  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Em N0K'x  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Hc ]/0:  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 K{%}kUj>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ]s ?BwLU6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H-K,Q%;C@  
)c b e 4  
template < typename T > ]j(2FM)#  
struct result_1 BSY2\AL p  
  { vd c k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3)^-A4~E  
} ;  {.GC7dx  
/d ?)  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: rDX_$,3L  
Z$ {I 4a  
template < typename T > c^S^"M|  
struct   ref X3NHQMI   
  { {w$1_GU  
typedef T & reference; 7hqa|  
} ; %3M(!X:[  
template < typename T > 8zP{Cmm  
struct   ref < T &> vz</|s  
  { O4ciD 1  
typedef T & reference; B @H.O!  
} ; 9&q<6TZz  
S0eD 2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o>mZ$  
Q* ifmnB'  
template < typename T > JEL =,0J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DBANq\  
  { 9->E$W  
  return l(t) = r(t); (9]`3^_,J  
} ,R5NKWo  
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。 <7fF9X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]1>U@oK  
x48Y#"'  
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 L:"i,K#P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: J?&lpsB3_l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |#q5#@,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J)vP<.3:  
最后的布局是: -g(&5._,ZW  
                Add uh*b[`e  
              /   \ 2T3v^%%j  
            Divide   5 {|c <8  
            /   \ |v#N  
          _1     3 b&f;p}C24  
似乎一切都解决了?不。 hPLQ)c?   
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。 ^B8%Re%  
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。 $p30?\  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ^o}!=aMr  
]S<y,d-  
template < typename Right > O?/\hZ"&c  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qMD6LWJ  
Right & rt) const *T' /5,rX2  
  { z1XFc*5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kFZw"5hb  
} PXof-W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 12n5{'H2%  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 J;,6ydf8!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 DksSD  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Y4e64`V)  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 h?5$-#q~  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?  s.&ewf\  
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: C8>zr6)1  
S'#KPzy.  
template < class Action > ye=*m  
class picker : public Action 0 {#c  
  { vU0j!XqE  
public : AD^9?Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9kss) xy  
  // all the operator overloaded :SUPGaUJ"  
} ; NXb_hF  
/( %Q  
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。 _\waA^ F  
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: (NK$2A/p  
QNj hA'[T  
template < typename Right > p!BZTwP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cf)2GoV>e  
  { 8mI eW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NPc]/n?vDj  
} L)H' g  
*@[DG)N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "W$,dWF  
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。 fx(^}e  
o?@,f/" 5  
template < typename T >   struct picker_maker ~?4'{Hc'  
  { l&2A]5C  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5RCQ<1  
} ; VZB T'N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > H'|b$rP0@  
  { %SuEfCM  
typedef picker < T > result; Tn2nd  
} ; ?JO x9;`  
t<s:ut)Q!  
下面总的结构就有了: zBD ?O!  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 T;K,.a8bU  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 rM<|<6(L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 yo]!Zn  
至此链式操作完美实现。 %> Z;/j|#r  
qXPjxTg{[  
(]7&][  
七. 问题3 yk OJhd3  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 OEmz`JJ67  
]Tk3@jw+b  
template < typename T1, typename T2 > #ky]@vyO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ex2TV7I  
  { <+@?V$&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Qz/o-W;  
} yx?Z&9z <  
C%#=@HC  
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: 'lNy&  
7.)e4  
template < typename T1, typename T2 > !dQG 5v  
struct result_2 17g\XC@ Cl  
  { S^0Po%d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rUvjc4O}  
} ; _1jd{? kt  
)HbsUm#  
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? $GhdH)  
这个差事就留给了holder自己。 F0h`>{1%  
    7pH`"$  
(8DJf"}  
template < int Order > FG]xn(E  
class holder; #G2~#\  
template <> (#x <qi,T  
class holder < 1 > .w=( G  
  { ;v%Fw!b032  
public : HnU; N S3J  
template < typename T > (3 xCW  
  struct result_1 K s 8  
  { G?D7R/0)  
  typedef T & result; l",JN.w  
} ; c ;_ T  
template < typename T1, typename T2 > C-!!1-Eq?:  
  struct result_2 J60XUxf  
  { a9S0glbwf  
  typedef T1 & result; :{@&5KQ8)  
} ; s%F}4W2s  
template < typename T > .%)FK#s-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;Q"xXT`;:  
  { Ay\=&4dv  
  return (T & )r;  eX7dyM  
} *ue- x!"c  
template < typename T1, typename T2 > 2Zt :]be  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e~]3/0  
  { Za68V/Vj  
  return (T1 & )r1; y)iT-$bQ  
} wBz?OnD/D  
} ; +-tvNX%IJ  
.^6;_s>FN  
template <> N~7xj?  
class holder < 2 > !$&k@#v:  
  { K=,nX7Z5  
public : )p*I(y  
template < typename T > VN!`@Ci/  
  struct result_1 xCU^4DO3p  
  { 7u[U%yd  
  typedef T & result; cQ( zBf  
} ; &)jBr^x#>  
template < typename T1, typename T2 > 4q sIJJ[.  
  struct result_2 x\taG.'zX  
  { (A!+$}UR  
  typedef T2 & result; *J[3f]PBmR  
} ; CqW:m*c  
template < typename T > ?d@3y<A,~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #ra"(/)  
  { $n_'# m2LE  
  return (T & )r; O.61-rp  
} o5=1  
template < typename T1, typename T2 > Q9,H 0r-%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lS"g[O+  
  { 69#mj*p@+  
  return (T2 & )r2; mS?.xu  
} K@av32{  
} ; Ln6\Iis  
G.v zz-yG  
K_/-mwA v  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 P$LHsg]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o,o,(sII  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9G njJ  
hP1}Do  
return l(i, j) = r(i, j); 1aEM&=h_W  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *sNZ.Y:.  
%`*`HU#X  
  return ( int & )i; /ZC/yGdIS_  
  return ( int & )j; (-k`|X"  
最后执行i = j; 1, 5"sQ$  
可见,参数被正确的选择了。 Vl=!^T}l+  
p4l^b[p  
YrlOvXW  
"^sh:{  
 zxN,ys  
八. 中期总结 cuv?[ M  
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: CeL`T:]r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F3BWi[Xh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kb"g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor PL+r*M%ll  
vo48\w7[  
h#_KO-#.[  
`re9-HM  
*Uq1 q  
&T7|f!y  
九. 简化 =Xwr*FTr  
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。 DH7B4P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b*C\0D  
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: _i@{:v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T-" zK r!  
  +-*/&|^等 gz{~\0y  
2. 返回引用。 | %E\?-TK  
  =,各种复合赋值等 -1\*}m%1e  
3. 返回固定类型。 : ?K}.Kb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) SePPI.n  
4. 原样返回。 z4qw*. 5  
  operator, n*%o!=  
5. 返回解引用的类型。 rHS;wT  
  operator*(单目) Zp5;=8wa;  
6. 返回地址。 -e#~CE-  
  operator&(单目) $raxf80A  
7. 下表访问返回类型。 &x~&]  
  operator[] 8GRp1'\Hi  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 jC<1bf$K  
  operator<<和operator>> syuW>Z8s  
2'R ;z< _  
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。 ?-'m#5i"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /-Saz29f^Q  
FE}!I  
template < typename Left > >j5,Z]  
struct value_return 9VqE:c /  
  { N(*Xjy+PX  
template < typename T > N0Y$QWr_$  
  struct result_1 XctSw  
  { . X  (^E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x3./  
} ; jZRf{  
FG-v71!h#  
template < typename T1, typename T2 > q_0So}  
  struct result_2 ;3\oU$'  
  { YH_mWN\Wu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +sN'Y/-  
} ; aT9+] Ig  
} ; qN5 ru2  
gmCW__oR  
<Mdyz!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j@yK#==k  
+>zjTP7\e"  
下面我们来剥离functor中的operator() 2Fi ~GY_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4r'QP .h  
1iS]n;xcl/  
return l(t) op r(t) +I>u${sVx*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) uc.dtq!   
return op l(t) U[4Xo&`  
return op l(t1, t2) ll]MBq  
return l(t) op KKrLF?rc  
return l(t1, t2) op Z%h _g-C  
return l(t)[r(t)] 7(ni_|$|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [w0@7p"7  
,r=9$i_  
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: ;$`5L"I5$  
单目: return f(l(t), r(t)); ' 7lHWqN<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QNH-b9u>8  
双目: return f(l(t)); nRP|Qt7>  
return f(l(t1, t2)); & XS2q0-x  
下面就是f的实现,以operator/为例 }6Ut7J]a|  
1z .  
struct meta_divide O9+Dd%_KS#  
  { h8nJt>h  
template < typename T1, typename T2 > *w H.]$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I:~KF/q  
  { /G{;?R  
  return t1 / t2; {B!LhvYAH  
} H@+1I?l  
} ; *En29N#a{  
gdPPk=LD  
这个工作可以让宏来做: cst}/8e  
J^!2F}:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ RA%=_wPD +  
template < typename T1, typename T2 > \ :i{Svb*_'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >i6sJ)2?>  
以后可以直接用  U(d K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?L%BD7  
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 ^{V t  
(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。。。) #8Bs15aV  
u-8b,$@Z>'  
5Kadh2nz  
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 {V8yJ{.G  
$;4y2?E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9<e%('@[  
class unary_op : public Rettype &:>3tFQSH  
  { \?$`dA[  
    Left l; ;\N )RZ  
public : Rm&^[mv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z[ NO`!<  
;S&PLgZ  
template < typename T > mp !S<m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .S5%Qa [uW  
      { '-,$@l#  
      return FuncType::execute(l(t)); ^"\3dfzKM  
    } C`J>Gm  
6#J>b[Q  
    template < typename T1, typename T2 > yt5 Sy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s6DmZ^Y%  
      { Rudj"OGO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1Fg*--8[r  
    } A^2n i=b  
} ; 7J[DD5  
.83{NF  
q&DM*!Jq  
同样还可以申明一个binary_op wV604eO(  
N4[`pXM6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gNWTzz<[f>  
class binary_op : public Rettype Kl Kk?6 >  
  { rN3qTp  
    Left l; \&6^c=2=  
Right r; @#j?Z7E|  
public : iL$~d@AEn  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9a6ij*#  
y6hb-: #1  
template < typename T > qxQuXF>:#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <Jf[N=  
      { |3bCq(ZR\P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s3/iG37K  
    } nF)b4`Nd  
f@j)t%mh  
    template < typename T1, typename T2 > _.{I1*6Y2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qk{+Y  
      { @W1F4HYds  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u_Wftb?9  
    } {vhP'!a6W  
} ; anzt;V.;Y  
#Q]^9/;|4n  
NT0im%  
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 G%HuB5:u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^H(,^cVN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^vY[d]R _\  
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。 +%~/~1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q:/3uC7   
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。。。 ^[6S]Ft(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 SWLt5dV  
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) ${F4x"x  
下面是修改过的unary_op +F4SU(T  
q`0wG3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -cONC9 =  
class unary_op BN~gk~t_  
  { n/6qc3\5i  
Left l; |>~pA}  
  }0oVIr  
public : tW -f_0a.  
iD${7 _  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j%D{z5,nKm  
~wF3$H.@;  
template < typename T > (+0(A777M  
  struct result_1 %W$b2N{l  
  { ?B$L'i[l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :475FPy]  
} ; Slj U=,  
U$y wO4.  
template < typename T1, typename T2 > lkly2|wA  
  struct result_2 xpCZlOld  
  { !`4ie  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tw =A] a*  
} ; Oo-4WqRJ  
k3e6y  
template < typename T1, typename T2 > ssS"X@VZ \  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qds:*]vGS  
  { N` $F>E,T%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tCoE4Ed  
} Nn-k hl|11  
wq,&0P-v  
template < typename T > J]zhwM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vgkj4EE  
  { CB,2BTtRE  
  return OpClass::execute(lt(t)); EkRx/  
} ZXkrFA |  
<P ?gP1_zi  
} ; gdoaXw;Sy  
!4gHv4v ;  
bA2[=6  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug tS5J{j>T  
好啦,现在才真正完美了。 `8#xO{B1  
现在在picker里面就可以这么添加了: g.blDOmlc  
M;'GnGFf  
template < typename Right > ?(Tin80=r  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const zBwqIJfM  
  { ,UC|[-J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -{J0~1'#-  
} !>ZBb\EyK  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #H4<8B  
R.l!KIq  
&iq'V*+-\  
6I=xjgwvf  
~;pP@DA  
十. bind @jjxgd'%&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 t2.jg?`k  
先来分析一下一段例子 v$x)$/]n  
\ K}KnJ  
^&y*=6C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d2US~.;>l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zFipuG02  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [+CFQf>  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 UM`$aPz  
我们来写个简单的。 =h=-&DSA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =B'Yx  
对于函数对象类的版本: |0>rojMq  
{M=B5-  
template < typename Func > x*tCm8`{  
struct functor_trait j jv'"K2  
  { r8N)]Hs ZH  
typedef typename Func::result_type result_type; Y#-c<o}f  
} ; /#"9!8%V  
对于无参数函数的版本: -iW>T5f  
F.(e}EMyNh  
template < typename Ret > J|o<;9dg1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > PR(KDwsT&l  
  { 9^C6ZgNS  
typedef Ret result_type; 0pB'^Q{  
} ; ?$<~cD" Sw  
对于单参数函数的版本: ]d%Ou]609  
iWUxB28  
template < typename Ret, typename V1 > 'cIFbjJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1GLb^:~A  
  { @Xh8kvc81  
typedef Ret result_type; $(OL#>9Ly  
} ; nSZp,?^  
对于双参数函数的版本: w)YTHY (k;  
9n\v{k=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i1b3>H*3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +:c}LCI9<  
  { lD _iIe~c  
typedef Ret result_type; sv "GX< +  
} ; G&M)n*o  
等等。。。 -A:'D8o#f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~+RrL,t#  
la]Zk  
template < typename Func > abEdZ)$  
struct func_return '=(yh{W  
  { jt9@aN.mJN  
template < typename T > q^@*k,HG  
  struct result_1 z^%`sUgP  
  { /wHfc[b>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *iPBpEWC  
} ; 5hAs/i9_  
t +CU  
template < typename T1, typename T2 >  3+M+5  
  struct result_2 J+hifO  
  { 4%TmW/yd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jwwst\f  
} ; o 7&q  
} ; R_:-Z .  
%8|?YxiZ:  
*NI hYg6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Vt4,?"  
<<1_rRL]  
template < typename Func, typename aPicker > N$8"X-na?  
class binder_1 7b kh")^  
  { }iB>3|\  
Func fn; 1 |3vwgRhs  
aPicker pk; Xkp`1UTH  
public : (i^<er q  
jouT9~[L'  
template < typename T > [>kzQYT[  
  struct result_1 #j"N5e}U  
  { V%J_iY/BUb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8uetv  
} ; %TQ5#{Y  
z8w@pT  
template < typename T1, typename T2 > <d3N2  
  struct result_2 LBhDP5qF  
  { ,V=]QHcg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p{rzP,Pb&  
} ; D4QL lP  
3#c0p790  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6C*4' P9>  
d7L|yeb"  
template < typename T > %0Ke4c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fmk(}  
  { m9 f[nT  
  return fn(pk(t)); ( ESmP  
} 'xc=N  
template < typename T1, typename T2 > 5!^?H"#c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y>'t)PK  
  { w<=-n ;2  
  return fn(pk(t1, t2)); $T}Dn[.  
} DP7B X^e  
} ; WEugm603  
q#1Cm Kt4R  
;"D I)hd z  
一目了然不是么? Ng<oz*>U  
最后实现bind wg 6  
4>I;^LHn  
'9q:gFO  
template < typename Func, typename aPicker > 3gU*,K7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _^u^@.Q'i<  
  { 1c03<(FCd  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5Lm<3:7Q+  
} iQ_^MzA  
Av^<_`L :  
2个以上参数的bind可以同理实现。 RkXW(T`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 5iP{)  
=OF]xpI'&a  
十一. phoenix pj9s=}1 '  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j+>&~  
92S,W?(  
for_each(v.begin(), v.end(), joJ:* oL  
( ~ 'L`RJR  
do_ Stxrgmu  
[ xSoXf0zq:  
  cout << _1 <<   " , " @jevY81)  
] ?e+$?8l[3  
.while_( -- _1), 0] $5jW6]  
cout << var( " \n " ) xKC{P{:  
) JPfE`NZ  
); y1 53ax  
sOLR*=F{  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: -$m?ShDd  
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 Ai lfeHG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O:3DIT1#>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oc3}L^aD  
-6u#:pVpU  
=3?"s(9  
template < typename Cond, typename Actor > vswBK-w(Z  
class do_while ``4lomz>  
  { vs~lyM/  
Cond cd; %!e;sL~&  
Actor act; tug\X  
public : &BDdJwE  
template < typename T > =q-HR+  
  struct result_1 Vz,2_QJ  
  { `Gp!Y  
  typedef int result_type; B 8ycr~  
} ; X@n\~[.B  
+w pe<T  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} hMiuv_EO!  
ib%x&?||  
template < typename T > ^."HD(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ';z5]O~  
  { ?hQ,'M2  
  do |ozlaj  
    { JrdH6Zg  
  act(t); ?w[M{   
  } S(f V ,;Z  
  while (cd(t)); ?)~j>1"S  
  return   0 ; }@V ,v[&e  
} 4U*uH  
} ; :9E_L2M  
@Sl!p)  
mxRe2<W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d^w*!<8  
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。 *G{Zo*2< i  
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。 $Di2B A4Di  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 cCjpQ  
下面就是产生这个functor的类: -~HlME *~f  
|UO1vA@  
;')T}wuq  
template < typename Actor > dIo|i,-  
class do_while_actor j{nkus2  
  { _5nQe !  
Actor act; GZN@MK*co  
public : ]rh)AE!Y(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rGZ@pO2  
C3%,pDh  
template < typename Cond > >Q~"/-bN)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; fuH Dif,  
} ; )W@H  
_e_]$G/TM  
"z }bgy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R $cO`L*s  
最后,是那个do_ #oYX0wvl  
TBQ`:`g^m  
+{/zP{jH  
class do_while_invoker qR_"aQ7s2  
  { iR#jBqXD  
public : p;n)YY$  
template < typename Actor > IBVP4&}x$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ftq~AF  
  { P|.KMtG  
  return do_while_actor < Actor > (act); -X4`,0y%{O  
} B`hxF(_p/  
} do_; 7$GP#V1r/  
#%e`OA(b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?NI)3-l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d*3R0Q|#{  
最后来说说怎么处理break和continue :B- ,*@EU  
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。 #G#gB   
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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