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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Oez>X=Xf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w;l<[q?_  
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, &hk-1y9QS  
[}fv  dW  
n3sUbs;  
ek N' k  
  class filler Vrvic4  
  { 5[Pr|AY  
public : l{D'uI[&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D_8x6`z  
} ; ;}'D16`j  
SvR7e C  
5 QO34t2  
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: 'KPASfC  
%sRUh0AL  
_@R0x#p5M  
[{X^c.8G)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?:Bv iF);/  
)IJQeC  
*FJZi Py  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YX*Qd$chZ  
OaL\w D^  
R-P-i0 ~  
K+6e?5t  
二. 战前分析 y7^{yS[,  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  kQ   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 `ImE% r!  
'fL"txW  
uWrQ&}@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xb QlHfrS  
  /* --------------------------------------------- */ u_).f<mUdF  
vector < int *> vp( 10 ); {f{ZHi|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Y{*u&^0{  
/* --------------------------------------------- */ r `eU~7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); c_" ~n|  
/* --------------------------------------------- */ Ig5L$bAM~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P<K){V  
  /* --------------------------------------------- */ HfLLlH<L`&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O=9-Qv|  
/* --------------------------------------------- */ %K]euEqs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); CpQN,-4  
$mCarFV-T  
4BwQA #zE  
z ;u  
看了之后,我们可以思考一些问题: <ioO,oS'  
1._1, _2是什么? F H1Z 2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 |g3?y/l  
2._1 = 1是在做什么? 46k?b|Q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 !*`-iQo&  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 aC< KN:TN6  
%2V-~.Ro6  
Rml2"9"`  
三. 动工 ;Q+xK h%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |_ G )qp;  
RV&^g*;E  
boo }u  
{$ep7;'d  
template < typename T > gqWupL  
class assignment o:6@ Kw^  
  { c=AOkX3UD  
T value; e]Zngt?b  
public : al 20V  
assignment( const T & v) : value(v) {} A?G^\I~v  
template < typename T2 > !yhh8p3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } aAy'\T$x.  
} ; A 8 vbQ  
6&bIXy  
1xc~`~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yObuWDA9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b}Zd)2G  
".dZn6"mI  
_{|D  
xW[ -n  
  class holder fQP{|+4  
  { C.kxQ<  
public : ~n/ $  
template < typename T > *SO{\bu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +t2SzQ j>  
  { U?!>Nd  
  return assignment < T > (t); # 6!5 2  
} V#jWege  
} ; F_bF  
apk4 j\i?5  
H}LS??P  
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: \a+(=s(;  
CB&iI'  
  static holder _1; DI;DECQl$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c"n ?'e  
4 QZ?}iz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /\) a  
而不用手动写一个函数对象。 @x/T&67k  
N4*G{g  
:{q"G#  
)a3IQrf=  
四. 问题分析 IL_d:HF|1  
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。 ;sch>2&ZWU  
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。 ejA%%5q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Er k?}E  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0<TD/1wN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 GHQ;hN:  
F} d  
五. 问题1:一致性 QORN9SY  
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?| r_YIpnJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7#<c>~   
w{dIFvQ"$  
struct holder +w8R!jdA  
  { rDdzxrKg{  
  // )NR Q2  
  template < typename T > .`CZUKG  
T &   operator ()( const T & r) const R<x'l=,D(  
  { e:AHVep j{  
  return (T & )r; {s3z"OV  
} CDi<< ,  
} ; *UW=Mdt  
S60IPya  
这样的话assignment也必须相应改动: p N\Vr8tJ  
\Ofw8=N-2  
template < typename Left, typename Right > MV=9!{`  
class assignment GjB]KA^  
  { ?m c%.Bt  
Left l; }CxvT`/  
Right r; OMk5{-8B  
public : 0[<~?`:)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >\w&6 i~  
template < typename T2 > 8_K6 0eXz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3 DaQo0N  
} ; =_]2&(?  
OUP?p@%]<  
同时,holder的operator=也需要改动: gGMWr.! 8  
NU (AEfF  
template < typename T > BGr.yEy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $W;b{H=F  
  { b6E<r>q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]B=C|usJ  
} 1p'Le!  
P IXL6  
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。 {RB-lfrWs  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B cj/y4"  
pG"5!42M!  
return l(rhs) = r; 1|8<H~&  
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。 vKoP|z=m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -A-tuyIsh"  
79=45'8  
template < typename Tp > Z2"? &pKV  
class constant_t hO[3Z ^X  
  { US{3pkr;I]  
  const Tp t; a,7 &"  
public : @/UfD ye  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Iak0 [6Ey  
template < typename T > x7T +>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8e0."o.6  
  { s/Xb^XjS1  
  return t; htP|3B  
} 0J~Qq]g  
} ; FEz>[#eOX  
UofTll)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^zEE6i  
下面就可以修改holder的operator=了 6b~28  
<:8,niKtw  
template < typename T > yg]2erR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zdSh:  
  { F~U!1)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]TstSF=  
} IF*&%pB  
~:_0CKa!  
同时也要修改assignment的operator() YwH./)r=  
<Q<+4Y{R  
template < typename T2 > 3z;_KmM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7+w'Y<mJ  
现在代码看起来就很一致了。 ) uP\>vRy  
kcB+_  
六. 问题2:链式操作 &@3m -Z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z&4~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。 fRTo.u  
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。 Mp\<cE  
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。 6aOp[-Le  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct z1,tJH0  
(bn Zy0  
template < typename T > nws"RcP+Z  
struct result_1 bXM/2Z?6  
  { }jF+`!*!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6ri\>QrF  
} ; u1K\@jlw  
NE|[o0On  
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: 0=v{RQ;W4  
^+?|Qfi  
template < typename T > !p 8psi0  
struct   ref ;LJ3c7$@lf  
  { 5, b]V)4  
typedef T & reference; #G3N(wV3  
} ; !PUp>(  
template < typename T > ELa ja87  
struct   ref < T &> A[UP"P~u/  
  { TOI4?D]  
typedef T & reference; jJwkuh8R  
} ; N<z`yV  
|sgXh9%x<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5nCu~<uJ  
``?6=mO  
template < typename T > 6-,m}Ce\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PI5j"u UO  
  { @{Py%  
  return l(t) = r(t); TF+ l5fv  
} |kiJ}oy  
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。 EEf ]u7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R_D c)  
)"O{D`uX  
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 Qu{c B^Ga*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +_HdX w#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~tm0QrJn/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ST8!i`Q$  
最后的布局是: INMP"1  
                Add ,=[*Lo>O  
              /   \ igDyp0t  
            Divide   5 A~-#@Z  
            /   \ B94 &elu  
          _1     3 UCqs}U8  
似乎一切都解决了?不。 Gg0#H^s( (  
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.M.L$  
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。 X`20f1c6q>  
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: |k-XBp  
YT2'!R 1  
template < typename Right > 1"K*._K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rcbP$t vz  
Right & rt) const _LfHs1g4  
  { Jme%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CdhSp$>  
} )wf\F6jN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q"aPJ0ni'  
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。 W7G9Kx1Y  
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。 E*v]:kok  
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。 ,J9}.}Hd  
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。 'UDBV  
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? r25Z`X Z  
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: m=&j@  
(N U0T w  
template < class Action > =v"xmx&4  
class picker : public Action `"y{;PCt_  
  { _GbE ^  
public : Z^tGu7x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]O!s 'lC  
  // all the operator overloaded fCEz-TMW  
} ; ~LE[, I:q  
)bWrd $X  
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。 O<,r>b,  
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: ,@Z_{,b  
a20w,  
template < typename Right > {tzxA_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8@7AE"  
  { s j9D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Da,&+fZI!  
} x% XT2+  
LC'F<MpM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \K`jCsT  
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。 -ID!pTvW  
 Q&+c.S  
template < typename T >   struct picker_maker }]h \/,  
  { =l|>.\-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $N.`)S<  
} ; F2oJ]th.3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <%,'$^'DS  
  { X!0kK8v  
typedef picker < T > result; $j`<SxJ>  
} ; /e5\9  
anx&Xj|=.F  
下面总的结构就有了: 41;)-(1  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ic~Z_?p  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 {,V$*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @P70W<<  
至此链式操作完美实现。  1KJZWZy  
c/$*%J<  
2YIF=YWO},  
七. 问题3 G)+Ff5e0L[  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 6D*chvNA;  
Z ps&[;R$-  
template < typename T1, typename T2 > UA0tFeH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YmCbxYa7  
  { 4_< nQ9K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4[l^0  
} <P pYl  
U(3(ZqP  
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: y"R("j $  
?cBO6^  
template < typename T1, typename T2 > g5TkD~w"  
struct result_2 a2 >[0_E  
  { aiR5/ ZD  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .wri5  
} ; H0tF  
8m7eaZ  
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? Y2vj}9jK  
这个差事就留给了holder自己。 e-!?[Ujv*%  
    }*-u$=2  
5vGioO  
template < int Order > j1Fw U  
class holder; ]|BojSL_  
template <> y$h"ty{g  
class holder < 1 > z.59]\;U>  
  { _@|fva&s,;  
public : As}eUm)B5c  
template < typename T > u[mY!(>nQ  
  struct result_1 qhwoV4@f  
  { V#H8d_V  
  typedef T & result; f#mx:Q.7I  
} ; g$gS7!u,  
template < typename T1, typename T2 > ^teaJy%  
  struct result_2 k1wr/G'H[  
  { 9i[4"&K  
  typedef T1 & result; x,-S1[#X;  
} ; ??+:vai2  
template < typename T > x.G"D(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4a 4N C  
  { B<C&ay  
  return (T & )r; /.2u.G  
} iha9!kf  
template < typename T1, typename T2 > y*(_\\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q(blW  
  { '2wCP EC  
  return (T1 & )r1; -4%]QS  
} )DRkS,I  
} ; 4n4j=x]@  
#'c%  
template <> v<+4BjV!J}  
class holder < 2 > QD}1?)}  
  { U%n,XOJ  
public : }Qb';-+;d  
template < typename T > ;fkSrdj  
  struct result_1 9IOGc}  
  { Wv NI=>  
  typedef T & result; *78)2)=~  
} ; A~XOK;sB  
template < typename T1, typename T2 > w=5   
  struct result_2 4y1>  
  { zw< 4G[u  
  typedef T2 & result; (`F|nG=X  
} ; jF4csO=E  
template < typename T > Vl4Z_viNH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !+=Zjm4L  
  { |a>}9:g,=*  
  return (T & )r; Y.(v{l  
} H)`@2~Y  
template < typename T1, typename T2 > 6#O#T;f)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /'mrDb_ip  
  { =9fEv,Jk  
  return (T2 & )r2; SF"#\{cjj  
} x!`b'U\  
} ; =g >.X9lr  
\a?K?v|8  
RP(a,D|  
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> >。 KS?mw`Nr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B%2L1T=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <_>.!9q  
(Hl8U  
return l(i, j) = r(i, j); &0JK38(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xM%`K P.8X  
_HLC>pH~#  
  return ( int & )i; /%5_~Jkr,  
  return ( int & )j; ;m' '9z)2  
最后执行i = j; </|)"OD9  
可见,参数被正确的选择了。 YsZ{1W  
z'_&|-m  
.#sz|0  
|7 ]?>-  
Yg[ v/[]  
八. 中期总结 _Q)d+Fl  
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: |.Em_*VG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z@}sCZ=#A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 abL/Y23 "  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G5Je{N8W  
2YE7 23H=Z  
3IGCl w(  
C1KfXC*|L  
Q js2hj-$  
Sf=F cb  
九. 简化 c%ZeX%p  
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。 E(% XVr0W  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 AfUZO^<  
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: qQL.c+%L  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ap% d<\,Z  
  +-*/&|^等 7Pwg+|  
2. 返回引用。 qw|JJ  
  =,各种复合赋值等 o>@=N2n  
3. 返回固定类型。 sZ]'DH&_(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )@!~8<_"  
4. 原样返回。 HOq4i !  
  operator, 5/ tj  
5. 返回解引用的类型。 /731.l  
  operator*(单目) J`YnT  
6. 返回地址。 v#iFQVBq  
  operator&(单目) 4 #aqz9k  
7. 下表访问返回类型。 %)8d{1at  
  operator[] K*HCFqr U"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xIM8  
  operator<<和operator>> =Na/3\^WP  
{%=S+89l  
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。 D*CIE\+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3T" #T&eL  
HmhUc,EC  
template < typename Left > /X@7ju;   
struct value_return :-w@^mli  
  { #m[vn^8B]y  
template < typename T > @55bE\E?@  
  struct result_1 ^I@ey*$  
  { ]Mn&76 fu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `<S/?I8  
} ; ZEL/Ndk  
SrdE>fNbs  
template < typename T1, typename T2 > qo6 1O\qm  
  struct result_2 m~##q}LZ  
  { v>rqOI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *4-r`k|@>/  
} ; Ok*VQKyDLH  
} ; `@4 2jG}*  
:-$cdZ3E  
2IKxh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]#vWKNv:;  
Q.r B\8ea  
下面我们来剥离functor中的operator() tceIA8d6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FTbT9   
I%pCm||p  
return l(t) op r(t) |)28=Z|Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }Vs~RJM)}  
return op l(t) \k|_&hG  
return op l(t1, t2) xR0~S 3caI  
return l(t) op yEE|e&#>  
return l(t1, t2) op hm*Th  
return l(t)[r(t)] 2~#ZO?jE6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]&&I|K_  
8o!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: )WaX2uDA?  
单目: return f(l(t), r(t)); _u#/u2<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L v  
双目: return f(l(t)); 'Y hA  
return f(l(t1, t2)); G A'*58  
下面就是f的实现,以operator/为例 M7`UoTc+>d  
v>JB rIb$  
struct meta_divide 'u4}t5Bu5  
  { g@$0FY{Q  
template < typename T1, typename T2 > HT{F$27W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6>@(/mh*  
  { J%:WLQo  
  return t1 / t2; bk/.<Rt  
} +<'uw  
} ; NFdJb\  
w;lx:j!Vp$  
这个工作可以让宏来做: O4lxeiRgC  
)fxo)GS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6$W-?  
template < typename T1, typename T2 > \ &Tf=~6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tfi2y]{A  
以后可以直接用 B(S5+Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6&i[g  
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 K~7'@\2 ?  
(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。。。) p +u{W"I`  
vN{vJlpY  
] +}:VaeA  
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 I'KR'1z 9  
R=2 gtW"r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #]?,gwvTf  
class unary_op : public Rettype o%kSR ]V|  
  { gg lNpzj  
    Left l; ~J8cS  
public : $=\oJ-(!@S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @qg0u#k5  
~0VwF  
template < typename T > I>N-95  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]3gYuz|  
      { ~@b9  
      return FuncType::execute(l(t)); ==jkp U*=  
    } "U/NMGMj  
`77;MGg*  
    template < typename T1, typename T2 > v&t`5-e-A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OhA^UP01-  
      { /ChJ~g"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rC=p;BC@dD  
    } ;cS~d(%  
} ; G:E+s(x  
 @oe3i  
"cnG/{($*  
同样还可以申明一个binary_op NTpz)R  
#J%h!#3g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v :'P"uU;4  
class binary_op : public Rettype X}65\6  
  { *X-~TC0 [  
    Left l; i~v@  
Right r; [8V(N2  
public : "Qiq/"h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #Pe\Z/  
kphy7> Km  
template < typename T > zJB+C=]D7H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z'*G'/*  
      { M]8eW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |-SI(Khjk  
    } (P]^8qc  
-9tXv+v?  
    template < typename T1, typename T2 > 4YU1Kr4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @O  @|M'  
      { @&am!+z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); aT`02X   
    } |Oj,S|Z:  
} ; U 8qKD  
&?`d8\z  
; @[.$Q@I  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 (&N$W&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,b2O^tJF#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P:zEx]Y%  
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。 o'= [<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2vW,.]95M  
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。。。 e+]YCp[(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 } (GQDJp  
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) B?/12+sR  
下面是修改过的unary_op D6pEQdX`  
i?P]}JENM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z3u""oM/  
class unary_op H|(*$!~e  
  { Y/:Q|HnXQ  
Left l; Bv |jo&0n  
  K|Ij71  
public : 6):sO/es  
\8C*O{w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} egIS rmL+X  
34O+#0<y~  
template < typename T > f|[5&,2<  
  struct result_1 JydQA_   
  { 7W>}7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J&] XLr.j  
} ; ['9OGV\  
iz,q8}/(  
template < typename T1, typename T2 > -*]9Ma<wa  
  struct result_2 [{.\UkV@  
  { SqT"/e]b'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ff1M~MhG  
} ; *{4{<O<4  
sN[@mAoH  
template < typename T1, typename T2 > >P]I&S-.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H$($l<G9C  
  { ={&TeMMA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `[W)6OUCx}  
} ,2:L{8_L  
!&`7  
template < typename T > |[n|=ORI'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ud~VQXZo  
  { BYA=M*f  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;R- z3C  
} }O-%kl  
fxf GJNR  
} ; HDfQ9__  
">4[+'  
G){1`gAhNJ  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug zqE8PbU0M;  
好啦,现在才真正完美了。 h.+,*9T\  
现在在picker里面就可以这么添加了: e\bF_ N2VA  
qz_TcU'  
template < typename Right > s-YV_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _o=`-iy9  
  { \2LA%ZU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^!s}2GcS`  
} fPuQ,J2=  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 oq m{<g?2  
":#A>L? l  
\Jj'60L^  
bKTwG@{/k  
m`4j|5  
十. bind & /FA>  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 0%L$TJ.''  
先来分析一下一段例子 7E84@V[\  
*IfIRR>3l(  
=_~'G^`tu  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `S!uj <-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %L=h}U13  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #$ raUNr  
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。 4dD@lG~  
我们来写个简单的。 CEJG=*3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y`P7LC  
对于函数对象类的版本: Z;> aW;Wt  
BDm H^`V  
template < typename Func > u/{_0-+P  
struct functor_trait K|' ]Hje\  
  { qm&53  
typedef typename Func::result_type result_type; $EHn ;~w T  
} ; Ns7l-mb  
对于无参数函数的版本: &wWGZ~T  
I>(z)"1  
template < typename Ret > b*%WAVt 2T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iF2IR {h  
  { C@:N5},]  
typedef Ret result_type; *{n,4d\..  
} ; fJN9+l  
对于单参数函数的版本: q|Tk+JH{5  
%Zi,nHg8  
template < typename Ret, typename V1 > |D_n4#X7u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > OsuSx^}  
  { B 0fo[Ev  
typedef Ret result_type; pmXWI`s  
} ; | r*1.V(  
对于双参数函数的版本: mwiPvwHrg  
o~z.7q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > '{_tDboY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > AT8,9  
  { peP:5WB  
typedef Ret result_type; :zk.^q  
} ; \V7x3*nA  
等等。。。 Dl!'_u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P_}_D{G  
k/f_@8  
template < typename Func > m>m`aLrnb  
struct func_return 4 w  
  { SodW5v a  
template < typename T > ToCfLJ?{  
  struct result_1 Y-9j2.{  
  { pF{Ri  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z|7I }i  
} ; @!tmUme1c  
&5CeRx7%  
template < typename T1, typename T2 > uqH! eN5  
  struct result_2 +hYmL Sq  
  { '3 ,JL!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -cS4B//IK8  
} ; 2yg'?tpj  
} ; p5 PON0dS  
Z-=7QK.\{  
&]A1 _dy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %x)U8  
+mel0ZStS  
template < typename Func, typename aPicker > Lgw@y!Llij  
class binder_1 kxiyF$ 9  
  { (W6\%H2u  
Func fn; H0:6zSsc=|  
aPicker pk; *^m.V=  
public : Gf$>!zXr  
ojI"<Q~g  
template < typename T > v*p)"J *  
  struct result_1 &~6O;}\  
  { E&=?\KM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y")>"8H  
} ; G&B}jj  
 y3$\ m  
template < typename T1, typename T2 > ZI*A0_;L  
  struct result_2 `9)2nkJk'z  
  { Rf$6}F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hw3 ES  
} ; , 0ja_  
?~9X:~6\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F>nrV  
3m9 E2R,  
template < typename T > zT zG&B-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h*'5h!  
  { Q^;\!$:M  
  return fn(pk(t)); .Zm }  
} aYX'&k `  
template < typename T1, typename T2 > ?-p aM5Q+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u+I3VK_)  
  { c_=zd6 b$S  
  return fn(pk(t1, t2)); rW .0_*  
} %6?}gc_  
} ; P?-44m#  
e=$xn3)McY  
!I  P*  
一目了然不是么? s_+XSH[=f  
最后实现bind ~d8o,.n`1  
ago t (  
PhdL@Mr  
template < typename Func, typename aPicker > BAed [  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _Xe< JJvq  
  { ^W*)3;5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); FX%E7H  
} dXN&<Q,  
?XrTZ{5'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 TUCp mj  
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。 2o}FB\4^i  
2(xKE_|  
十一. phoenix 5Wjp_^!e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uU"s50m  
6!m#_z8qG3  
for_each(v.begin(), v.end(), p{GDW_  
( ~UFsiVpL  
do_ 2)]*re)  
[ [^P2Kn  
  cout << _1 <<   " , " {[#  
] !7|9r$  
.while_( -- _1), "6h.6_bTw  
cout << var( " \n " ) #J9XcD{1  
) dRC+|^ rSC  
); 2?&ptN) `N  
`84yGXLK  
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: lsf?R'1  
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 Z k_&Kw|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1.CYs<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G9%4d;uFT  
fQ) ;+  
zh#uwT1u  
template < typename Cond, typename Actor > )]Rr:i9n  
class do_while *GnO&&m'B  
  { >@W#@W*I@  
Cond cd; KLB?GN?Pb  
Actor act; A}O9e  
public : D7wWk ,B  
template < typename T > e70*y'1fu  
  struct result_1 cFo-NI2  
  { ;bmd<1  
  typedef int result_type; W;yZ$k#q}(  
} ; }R(_^@ ]  
YzVLa,[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S d -+a  
*8+YR  
template < typename T > ru Lcu]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }Qo8Xps  
  { b?,y%D) '  
  do Gd 9B  
    { C\K--  
  act(t); =$J2  
  } S6I8zk)Z4  
  while (cd(t)); C5?M/xj  
  return   0 ; Nq3P?I(<  
} 6=D;K.!  
} ; 3._fbAN%e  
fx5vaM!  
pj`-T"Q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pDT6>2t  
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。 $cedO']  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 v'=APl+_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )i>KgX  
下面就是产生这个functor的类: BGS6uV4^>  
~b/>TKn+  
;2~Q97c0  
template < typename Actor > ;DpK* A  
class do_while_actor x~.U,,1  
  {  -W ,b*U  
Actor act; ~heF0C_  
public : bzS [X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _BV:i:z  
YXEZ&$e'  
template < typename Cond > jXQ_7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q)/q h;R u  
} ; i)ctrdP-  
=r2d{  
 ?auiq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -mF9Skj  
最后,是那个do_ mBF?+/l  
#SmWF|/  
|SmN.*&(9  
class do_while_invoker U;/ )V  
  { @AFLFX]  
public : D.~t#a A  
template < typename Actor > *W  l{2&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Pa*yo:U'h  
  { `y(3:##p  
  return do_while_actor < Actor > (act); $Z4p$o dk  
} h kY E7  
} do_; Fu$otMw%l  
YL+W 4 ld  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? RPu-E9g@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `:&{/|uP7  
最后来说说怎么处理break和continue YH9BJ  
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。 KK}&4^q  
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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