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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _,K[kVn  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7#UJ444b~  
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, 4x+[?fw  
OMjPC_  
hC<E4+5.,  
mpwh=  
  class filler {_\dwe9  
  { 5X];?(VTsb  
public : 4|\M`T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u|$HA>F[  
} ; A~E S{Zkh  
8irTGA  
f&5S`}C  
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: I'{Ctc  
(HeSL),1  
Pr%KcR ;  
E,?IIRg&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zp f<!x^  
Wy6a4oY  
g6DIWMoO=h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gk8 v{'0Er  
7vPG b:y  
.HY,'oC.  
c%b|+4 }x  
二. 战前分析 $;ny`^8  
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。 |p*cI @  
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 X_ Lt{mf  
d<OdQvW.  
qu $FpOJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kl1Q:  
  /* --------------------------------------------- */ {GT5   
vector < int *> vp( 10 ); ea$. +  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sEw ?349Bz  
/* --------------------------------------------- */ B!)9 >  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Snmv  
/* --------------------------------------------- */ 3My}u>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j<Pw0?~s6  
  /* --------------------------------------------- */ IR2Qc6+{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @0H0!9'  
/* --------------------------------------------- */ @m`H~]AU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V{>;Z vj1R  
Moi RAO  
+Gy9K  
FR'Nzi$  
看了之后,我们可以思考一些问题: L5d YTLY  
1._1, _2是什么? P $ h) Y  
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。 DTi^* Wj  
2._1 = 1是在做什么? vYLspZ;S  
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。 S%?>Mh?g  
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。 &dw=jHt  
c@]G;>o  
8>vNa  
三. 动工 {uZ|Oog(p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: dn=srbJ   
SV95g@  
 v1?G  
Mt{cX,DS  
template < typename T > 16z Wm JH  
class assignment 9"B;o  
  { U~7{q >  
T value; z8D,[`  
public : I) *J,hs1  
assignment( const T & v) : value(v) {} =:R${F  
template < typename T2 > dYwEVu6q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9~K>c  
} ; $j(4FyH\  
X9" T(`  
fD_3lbiL(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rniL+/-uU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8"ZcKxDk  
v{1g`E  
4>Q] \\Lc  
T2|<YJ=  
  class holder $'#}f?  
  { :=q9ay   
public : @\-*aS_8>  
template < typename T > MScUrW!TA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v33[Rk'  
  { Fo ,8"m  
  return assignment < T > (t); `-W4/7  
} NFur+zwv  
} ; Vj)"?|V  
BTA2['  
<X1[j9Qtv0  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Tn3C0  
Mj19;nc0I  
  static holder _1; #:MoZw`rlw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !HXsxNe  
>A6PH*x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %2G3+T8*x  
而不用手动写一个函数对象。 Ia^/^>  
)J[Ady^5  
%$_?%X0=t  
vKkvB;F41  
四. 问题分析 [c=![ *}/  
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。 &XhxkN$8  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 0q1+5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5rA>2<\pQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q7rX4-G$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -/7@ A  
\IR $~  
五. 问题1:一致性 <`A!9+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zrtbk~v8y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j_zy"8Y{  
t3Iij0b~  
struct holder dW^#}kN7V  
  { ~ :B/`1[m  
  // = j l( Q  
  template < typename T > '@QK<!%,  
T &   operator ()( const T & r) const ]<fZW"W< q  
  { }4Gn$'e  
  return (T & )r; *Hh*!ePp  
} hH?ke(&=f  
} ; ) I.uqG  
oJ=u pnBn-  
这样的话assignment也必须相应改动: diw5h};W  
 GL&rT&  
template < typename Left, typename Right > fjQIuM  
class assignment kY~yA2*G  
  { L{c\7  
Left l; TjctK [db@  
Right r; KZ [:o,jp>  
public : }L5;=A']S  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MF::At[4   
template < typename T2 > k@9q5lu;T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xtXK3[s  
} ; U4e9[=q`'  
z-S8s2.Fd  
同时,holder的operator=也需要改动: `3UvKqe  
]RW*3X  
template < typename T > ?Y$3R"p@3`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /q`f3OV"  
  { ia-&?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,=}+.ax  
} wqXo]dX  
F@X8a/;F-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 YE@!`!`d:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @y# u!}  
_x7>d:C  
return l(rhs) = r; CT{ X$N  
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。 d[ce3':z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O<0-`=W,a  
7q^a@5f BG  
template < typename Tp > xSjs+Y;Mu  
class constant_t sQY0Xys<4  
  { X*:)]p(R  
  const Tp t; c5HW.3"  
public : 7I6& *I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pkA(\0E8  
template < typename T > tpKQ$) ed  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const W4AFa>h  
  { G9> 0w)r  
  return t; `XbV*{7  
} O@KAh5EB  
} ; A Rjox`  
IAbH_+7O  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FBI^}^#_  
下面就可以修改holder的operator=了 a^9}ceu?   
&R}2/Mt  
template < typename T > Z9PG7h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]<E\J+5K  
  { k5GJrK+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `"E<%$|ZQy  
} xTdh/}  
HBgt!D0MZ  
同时也要修改assignment的operator() MqswYK-s  
Y<`uq'V  
template < typename T2 > Yg")/*!H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gM Z `  
现在代码看起来就很一致了。 [ Q20c<,  
a 1pa#WC  
六. 问题2:链式操作 j}DG +M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p4wXsOQ}  
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。 5A"OL6ty  
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。 ~FZ=  
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。 '\Hh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct U_Va'7  
sZ7BBJX2K  
template < typename T > v!?>90a  
struct result_1 Sc$]ar]S  
  { nSV OS6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; PF/eQZ*4  
} ; / CVhvK  
(K->5rSU  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ^<'=]?xr  
C&KH.h/N  
template < typename T > HA(G q  
struct   ref ^Zw1X6C5~  
  { Y[ toN9,  
typedef T & reference; UPJ3YpK  
} ; 3 +$~l5LY  
template < typename T > 5i1Xumh 4  
struct   ref < T &> ZZ{:f+=?$  
  { }Z}4_/E  
typedef T & reference; |B.tBt^  
} ; '>5W`lZ  
=P<7tsSuoK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?i7}d@636  
YXhxzH hPd  
template < typename T > keWqL]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M2e_)f:  
  { ;?0k>  
  return l(t) = r(t); %,G0)t   
} }zu?SZH  
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。 72>/@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^iaG>rvA  
VKp4FiI6  
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 0')O4IHH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8DP] C9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t#6@~49  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F&x9.  
最后的布局是: \"@BZ.y  
                Add v9s /!<j  
              /   \ 7ClN-/4  
            Divide   5 BiUbg6T.G  
            /   \ @'{m-?*  
          _1     3 q}mQm'  
似乎一切都解决了?不。 U(cV#@Y  
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。 INj2B@_  
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。 *XZlnO  
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: 4r'f/s8"#  
Dy_Za.N2  
template < typename Right > h"{Z%XPX#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0W I3m2i  
Right & rt) const RZV6\ j  
  { {\+!@?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R3SAt-IE  
} }&OgIo+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ki[Yu+';}  
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。 9'|NF<  
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。 =N%;HfUD  
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。 ?tLBEoUmKT  
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。 y9OxPq.Cy  
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? 0HRLTgIC  
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: `w J^   
P~y%  
template < class Action > o%E^41M7E  
class picker : public Action n2$(MDdL`  
  { Ht Z3n"2  
public : |i7j }i  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W7QcDR y6  
  // all the operator overloaded 2Po e-=  
} ; #PpmR _IX  
2.zx  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 |lOH PA  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: \,i?WgWv  
J`*!U4  
template < typename Right > b]X c5Dp{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ny:4L{)  
  { 7]w]i5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -5~&A6+ILn  
} }x^q?;7xW  
~al4`:rRx1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Rh:edQ #  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。  <V-D  
Rs<li\GS  
template < typename T >   struct picker_maker CVp`G"W:  
  { 8MH ZWi  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kCWaji_x%  
} ; <TL!iM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > l H@hV  
  { J~3+j6?%  
typedef picker < T > result; 6 ZutU ~HS  
} ; /K{` gc  
#R<ErX)F  
下面总的结构就有了: 478gl o  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 -c"nx$  
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。 E{m\LUd^ :  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I$7#Z!P6|  
至此链式操作完美实现。 "[[9i  
Yz?4eSa/  
4PwjG;!K  
七. 问题3 $y\\ ?  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ^x8yW brE  
)c:i 'L  
template < typename T1, typename T2 > y Q_lJIX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -^i[   
  { IXaF(2>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); MY]Z@  
} a&3pPfC  
dVh*  a  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: h7iI=[_V  
%. =B=*  
template < typename T1, typename T2 > Gm 0&y  
struct result_2 M PhG:^g  
  { ,U\F <$O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %z}{jqD&:X  
} ; A.@S>H'P  
biJ"@dm 4  
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? 'gDhi!h%  
这个差事就留给了holder自己。 g q|T:  
    dD Qx[  
LZirw'  
template < int Order > YY\$lM  
class holder; }0& @J'<  
template <> 5.KhI<[  
class holder < 1 > umt*;U=  
  { 2WK]I1_  
public : i$GL]0  
template < typename T > 8ug\GlZc  
  struct result_1 E>t5/^c)*w  
  { HAof,* h$  
  typedef T & result; \>b :  
} ; _sEkKh8x  
template < typename T1, typename T2 > >l & N  
  struct result_2 ?U\@?@  
  { u|v2J/_5Y  
  typedef T1 & result; ,i>{yrsOh  
} ; s  bl> i  
template < typename T > D<-MbK^S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Sm@T/+uG:  
  { n-/ {H4\  
  return (T & )r; cO]_5@#f'8  
} $e bx  
template < typename T1, typename T2 > A2fc_A/a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YueYa#7z  
  { ^Jv$Wx  
  return (T1 & )r1; >5rb4  
} U~SOHfZ%(  
} ; !Z7 ~R sdm  
U+!H/R)(  
template <> r"a4 ;&mf  
class holder < 2 > 9's/~T  
  { S? }@2[  
public : [`^x;*C  
template < typename T > -4JdK O  
  struct result_1 g5)f8k0+ t  
  { x@I@7Pvo3  
  typedef T & result; vXnTPjbE  
} ; Cm;WQuv@  
template < typename T1, typename T2 > B 0%kq7>g  
  struct result_2 4QnJ;&~  
  { f8E S GU  
  typedef T2 & result; @|&P#wd.u  
} ; !U$ %Jz  
template < typename T > n>X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _Y*: l7  
  { #gOITXKs  
  return (T & )r; x3L3K/qMg  
} AZ5c^c)  
template < typename T1, typename T2 > ^/HE_keY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j0sR]i  
  { kImGSIJ  
  return (T2 & )r2; 6^zuRY;  
} nTj Q4y  
} ; f#414ja  
|B4dFI?  
&adKKYN  
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> >。 4EuZe:'X  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GZ@!jF>!u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G7C9FV bR  
*#EyfMz-B  
return l(i, j) = r(i, j); tiwhG%?2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J?5O 2n  
A]B D2   
  return ( int & )i; <acAc2  
  return ( int & )j; z@&_3 Gl  
最后执行i = j; lXm]1 *<  
可见,参数被正确的选择了。 Y&k'4Y%  
e )\s0#  
|U$oS2U\m  
e&F,z=XJ}  
-BACdX  
八. 中期总结 *8"5mC ;"  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &e[/F@\%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [m!\ZK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 05nG |  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m+DkO{8F  
j/wNPB/NM  
Wuye:b!  
)y.J2_lI8  
if:2sS9r  
WABq6q!  
九. 简化  UX2`x9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Fg5c;sls  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HnioB=fc  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: fVo)# Bj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5H==m~  
  +-*/&|^等 &{y- }[~  
2. 返回引用。 v.\1-Q?  
  =,各种复合赋值等 33[2$FBf  
3. 返回固定类型。 v8 ggPI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wC<!,tB(8  
4. 原样返回。 u Dm=W36  
  operator,  $C(}  
5. 返回解引用的类型。 |nz,srr~  
  operator*(单目) 3HFsR)  
6. 返回地址。 rt!5Tl+v  
  operator&(单目) R(r89bTQ  
7. 下表访问返回类型。 e][U ;  
  operator[] gHvxmIG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?8b?{`@V  
  operator<<和operator>> q%Obrk  
?J6J#{LRd  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Mh[;E'C6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5sFp+_``  
EmVE<kY .  
template < typename Left > <.s[x~b\`  
struct value_return E]6;nY?  
  { qL,!  
template < typename T > ISa2|v;M  
  struct result_1 zg0)9 br  
  { g"hm"m}i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p_) V@ 7  
} ; mcpM<vY/H  
+P6q wh\v  
template < typename T1, typename T2 > !d&K,k  
  struct result_2 iZwt,)(  
  { NK$k9,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5yuj}/PZ  
} ; 3!,XR\`[  
} ; >j|.pi  
t(/e~w  
0}PW<lU-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4! XB?-.  
w(eAmN:zR  
下面我们来剥离functor中的operator() r-9P&*1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: '_@Y  
S}cpYjnH8  
return l(t) op r(t) m3+MRy 5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6 GO7[?U<  
return op l(t) Gvb>M=9  
return op l(t1, t2) +=)< Su.  
return l(t) op #Ne<=ayS  
return l(t1, t2) op A{bt Z#k  
return l(t)[r(t)] F@& R"-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4h@jJm  
~>VEg3#F  
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: [V|,O'X ~  
单目: return f(l(t), r(t)); J{ P<^<m_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |h\e(_G \  
双目: return f(l(t)); 0k@4;BYu  
return f(l(t1, t2)); m$ )yd~  
下面就是f的实现,以operator/为例 o8-BTq8  
8V`NQS$  
struct meta_divide pEuZsQ  
  { '_lyoVP  
template < typename T1, typename T2 > !hrXud=#"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #g#vDR!  
  { "o 2p|2c  
  return t1 / t2; AjKP -[  
} Wb+^Ue  
} ; ! @{rk p  
Dd-;;Y1C  
这个工作可以让宏来做: nm'sub  
<H<5E'm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ jV]'/X<  
template < typename T1, typename T2 > \ b'Pq [ )  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rbiNp6AdL  
以后可以直接用 ;2Db/"`t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G~1#kg  
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 hb9e6Cc  
(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。。。) dIQ7u  
6F6[w?   
Z4A a  
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 a*REx_gLG  
Fvf308[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |RDmY!9&  
class unary_op : public Rettype blNE$X+0|  
  { t j&+HC  
    Left l; qR4('  
public : h#'(i<5v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]:i :QiYD  
gP"p7\ (  
template < typename T > %Fig`qX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @[#U_T- I  
      { .j:.?v  
      return FuncType::execute(l(t)); et(/`  
    } vDZhoD=VR  
%VOn;_Q*B  
    template < typename T1, typename T2 > ("0@_05OH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cN0|! nm*  
      { &sR=N60n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -fw0bL%0  
    } qg#TE-Y`  
} ; q$z#+2u  
Uhfm@1 cz&  
J\<7M8   
同样还可以申明一个binary_op LI_>fuv"8  
FL% GW:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "u5Hm ^H  
class binary_op : public Rettype $gT+Ue|7  
  { 0-pLCf  
    Left l; Zs<}{`-  
Right r; lS]<~  
public : [?x9NQ{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4b=hFwr[?  
qp 4.XL  
template < typename T > s:lar4>kM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]vJZ v"ACn  
      { Kdh(vNB>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qb(#{Sw0  
    } vK6YU9W~J  
wH=  
    template < typename T1, typename T2 > 9;2PoW8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ou</{l/  
      { tW53&q\=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); aSd$;t~  
    } $ r|R`n=  
} ; 2K<rK(  
;8/w'oe *j  
s<gZB:~  
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 qKt8sxg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3xef>Xv=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >JwdVy^  
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。 v1<gNb)`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &B^#? vmO  
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。。。 {PgB~|W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rB;` &)-  
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) /Y5I0Ko Uw  
下面是修改过的unary_op `?LQd2p  
CN8GeZ-G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Yao>F--?  
class unary_op J9S9r ir&  
  { *%1:="W*|  
Left l; IF~i*  
  },'hhj]O  
public : zy`4]w$Lj+  
{6Lkh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u\=gps/Z  
^_6%dKLK  
template < typename T > 1)(p=<$  
  struct result_1 f gI.q  
  { u{0+w\xH\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fl _k5Q'&p  
} ; S+H#^WSt  
uW%7X2K  
template < typename T1, typename T2 > hh}%Z=  
  struct result_2 GjZ@f nF  
  { x n)FE4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LinARMPv  
} ; `%;n HQ"  
zMs]9o  
template < typename T1, typename T2 > _?<Y>B, E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f/Km$#xOr  
  { [W=%L:Ea  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h95C4jBE  
} piJ/e  
5&7)hMppI  
template < typename T > }hyK/QUCoN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'KpCPOhfR  
  { :Q2\3  
  return OpClass::execute(lt(t)); AbUU#C7  
} EA7]o.Nm*{  
fC xN!  
} ; y$s}-O]/-  
"F>-W \%  
'j#oMA{0  
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 }D dg  
好啦,现在才真正完美了。 ?I}jsm1)  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2#_9x7g+  
asP>(Li  
template < typename Right > acB,u&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0K>rc1dy  
  { n4YEu\*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); OQ#gQ6;?0  
} .Y'kDuUu  
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。 pW8pp?  
1w+On JI?  
rsBF\(3b~  
L6BHh_*E  
m#, F%s  
十. bind eC9~ wc  
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。 25ul,t_Du  
先来分析一下一段例子 ':[+UUC@  
uI%h$  
+<:p`%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &gF{<$$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .)|jBC8|}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y$*?k0=ZX  
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。 dge58A)Q  
我们来写个简单的。 qfC9 {gu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: oLruYSaD  
对于函数对象类的版本: Uvf-h4^J]:  
Uo^s]H#:  
template < typename Func > a6WE,4T9  
struct functor_trait @pytHN8( $  
  { Y+/ofk "  
typedef typename Func::result_type result_type; +hjc~|RK  
} ; Km+29  
对于无参数函数的版本: 2yq.<Wz<  
b${Kj3(  
template < typename Ret > rUlpo|B  
struct functor_trait < Ret ( * )() > fbw {)SZ  
  { wk9tJ#}  
typedef Ret result_type; /unOZVr(  
} ; (Egykh>  
对于单参数函数的版本: 9%zR ? u  
apY m,_  
template < typename Ret, typename V1 > WK;p[u?~xi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M?nnpO  
  { "a,Tc2xk  
typedef Ret result_type; c |C12b[  
} ; OPKX&)SE-  
对于双参数函数的版本: "g=ux^+X\  
G)<k5U4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X/7: *  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > zZiB`%  
  { W_sDF; JP  
typedef Ret result_type; HNh=igu  
} ; 'Y vW|Iq  
等等。。。 PA5g]Tz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qtgK}*9ptv  
b7>;UX  
template < typename Func > 7#g C(&\A  
struct func_return PTePSj1N  
  { CJu;X[6  
template < typename T > H/, tE0ZV  
  struct result_1 O-y"]Wrv  
  { U-lN_?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [ B (lJz  
} ; |f>y"T+1  
d!gm4hQhl  
template < typename T1, typename T2 > oO UVU}H  
  struct result_2 %^5$=w  
  { #%{\59/w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p}Gk|Kjlq,  
} ; Yd<~]aXM   
} ; F2:7UNy,  
$ o t"Du  
K^w9@&g6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /60[T@Mz  
!tb RqW6v  
template < typename Func, typename aPicker > M,#t7~t  
class binder_1 }j:ae \(  
  { <wSmfg,yF  
Func fn; #dl8+  
aPicker pk; %(kq Hxc  
public : wR4P0 [  
JPpYT~4  
template < typename T > We4 FR4`  
  struct result_1 Ke/P [fo  
  { VAthQ<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GqAedz;.  
} ; Dr2h-  
b1& {%.3[  
template < typename T1, typename T2 > b\+|g9Tm  
  struct result_2 xUw\Y(!  
  { 1uH\Bn]p?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }3*h`(Bv7  
} ; fwnpmuJ  
2+P3Sii  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @t2 Q5c  
K;97/"  
template < typename T > FlgB-qR]<n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h1kPsgzR  
  { EiN.VU `  
  return fn(pk(t)); !'gz&3B~h  
} Q*4q3B&  
template < typename T1, typename T2 > lcP@5ZW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ."^dJ |fN  
  { YH[_0!JY^  
  return fn(pk(t1, t2)); EUn"x'   
} \|pAn  
} ; 6P~"7k  
%<"11;0tp  
0>;#vEF*1  
一目了然不是么? e>>G4g  
最后实现bind %~;Q_#CR/K  
|)4$\<d  
=c.q]/M  
template < typename Func, typename aPicker > "[?/I3 {E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bsP ;  
  { uy9B8&Sr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7qUtsDK  
} X@:fW  @  
GufP[|7b-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #rpqt{m l  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Uaj=}p\+.p  
>YBpB,WND  
十一. phoenix QO7:iSZJ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HV9SdJOf  
yK B[HpU-  
for_each(v.begin(), v.end(), sBb.Y k  
( \zI&n &T  
do_ 7L+X\oaB  
[ 9i<-\w^$  
  cout << _1 <<   " , " B#?2,  
] T"H )g  
.while_( -- _1), |3,V%>z  
cout << var( " \n " ) {g- DM}q  
) `zp2;]W  
); ]pV1T  
p},Fwbl  
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: kxW>Da<6  
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 '= <`@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Jo3(bl %u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Dw=Z_+J  
@5jG  
PS(j)I3  
template < typename Cond, typename Actor > "-n%874IT  
class do_while VMIX$#  
  { 0['"m^l0S  
Cond cd; @pG lWw9*  
Actor act; iEviH>b5  
public : zf,%BI[Hr  
template < typename T > &@HNz6KO  
  struct result_1 7+a%ehwU  
  { I26gGp  
  typedef int result_type; [-t> G!)  
} ; `MsYgd  
9J7J/]7f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} WjrMd#^  
0R}Sw[M.  
template < typename T > 48 CI8[T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }utNZhJ  
  { `8(h,aj;  
  do !p,hy `  
    { ?JgO-.  
  act(t); Q*:h/Lhb&  
  } PiQkJ[  
  while (cd(t)); .ts0LDk0f  
  return   0 ; &QTeGn  
} (.,'}+1  
} ; u\XkXS`  
~zxwg+:QO  
,|.8nk"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). o8'Mks  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 eOehgU5x  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Y=a v8Y|`  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ^m_^  
下面就是产生这个functor的类: 0\'Q&oTo  
%i$M/C"(  
!ww:O|0  
template < typename Actor > u  m: 0y,  
class do_while_actor f6B-~x<l  
  { d1V^2Hb?  
Actor act; E-)VPZ1D  
public : 3vdu;W=Sz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _ }E-~I>  
]<kupaRQ  
template < typename Cond > 2W3NL|P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; u>}w-  
} ; DS:>/m>)  
1BQ0M{&  
)MWUS;O<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oX'0o 'c  
最后,是那个do_ YDQ:eebg(  
C8IkpAD  
-t8hi+NK  
class do_while_invoker TGU:(J'^  
  { E/mubA(&  
public : d/D,P=j"  
template < typename Actor > lPM3}52Xu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gi6g"~%@q1  
  { D \N \BD  
  return do_while_actor < Actor > (act); qWsylC23  
} GX4QaT%  
} do_; X E|B)Q(  
eV"!/A2:N5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q7X}MAW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 z]kwRWe`j  
最后来说说怎么处理break和continue OT%0{2c"]  
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。 XJqTmj3   
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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