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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T!{w~'=F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^76]0`gS  
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, re<{ >  
t@;p  
wlvgg  
B[Scr5|  
  class filler P+sW[:  
  { 3?yg\  
public : ]EAO+x9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i]4I [!  
} ; n@i HFBb  
!qg`/y9  
\)[j_^  
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: & .j&0WE  
+\A,&;!SR  
3hH<T.@)  
C!!M%P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]6` %  
ObS3 M  
t{kG<J/l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Llo"MO*sr  
/6* 42[r  
+'a^f5  
m0SlOgRsk  
二. 战前分析 tk`v:t!6U  
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。 _{KG 4+5\X  
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 ND;#7/$>  
cI*;k.KU  
p2](_}PK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fxz"DZY6  
  /* --------------------------------------------- */ fr3d  
vector < int *> vp( 10 ); [q -h|m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); eym4=k ~  
/* --------------------------------------------- */ " 8MF_Gu):  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7$=In K  
/* --------------------------------------------- */ 0S~rgq|O  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?`ZU R& 20  
  /* --------------------------------------------- */ vE?G7%,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HV|,}Wks6s  
/* --------------------------------------------- */ u6agoK|^9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h]gp^?=  
n>YKa)|W`  
NLqzi%s  
da(<K}  
看了之后,我们可以思考一些问题: PZ9I`P! C  
1._1, _2是什么? 4[e X e$  
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。 @9s$4DS  
2._1 = 1是在做什么? H{wl% G  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 L4HI0Mx  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 /4Gt{yg Sr  
5j(k:a+!H  
R/YqyT\SM  
三. 动工 5]0 <9a  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %h@EP[\  
&8lZNv8;(p  
e"<OELA  
VPo".BvG6  
template < typename T > ,z jv7$L  
class assignment ":ue-=&M  
  { 0l6.<-f{  
T value; (<9u-HF#  
public : 8A# ;WG  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4hj|cCrO  
template < typename T2 > =^?/+p8 k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4pvMd  
} ; hgq;`_;1,  
ZECfR>`x  
e^voW"?%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hVY$;s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k_#)Tw*  
<P_-s*b  
WyiQoN'q  
2^7`mES  
  class holder h376Be{P  
  { <hyKu  
public : /{I$#:M  
template < typename T > 2,b$7xaf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !nnC3y{G  
  { > (<f 0  
  return assignment < T > (t); $& c*'3  
} _[BP 0\dPW  
} ; hZb_P\1X  
/n&&Um\  
@0''k  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: jP.dDYc  
8s@3hXD&  
  static holder _1; >t+P(*u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 nw<uyaU-t  
[a(#1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xmoxZW:  
而不用手动写一个函数对象。 :3 mh@[V  
+}AI@+  
"AqB$^S9t  
8oGRLYU N  
四. 问题分析 2 %]X+`+O  
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。 AbM'3Mkz  
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。 HoAy_7-5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2=}FBA,2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 x8|J-8A(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Hl=xW/%6y  
2\$oV  
五. 问题1:一致性 BgT*icd8d  
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?| c71y'hnT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !4!~L k=  
| -H& o]  
struct holder Id9TG/H7  
  { lOp`m8_=  
  // 8@R|Km5h  
  template < typename T > 7tp36TE  
T &   operator ()( const T & r) const p#tI;"\y  
  { 4,ag(^}=  
  return (T & )r; zt%Mx>V@  
} z$sGv19pB  
} ; cMIEtK`  
DmcZta8n]  
这样的话assignment也必须相应改动: 8P`"M#fI  
kx^/*~ex  
template < typename Left, typename Right > K=&>t6s<  
class assignment *qq+jsA6wH  
  { XWw804ir  
Left l; Zd+bx*rD  
Right r; (@YG~ 0  
public : Hn:Crl y#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b.938#3,  
template < typename T2 >  D%Z|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } V]^$S"Tv  
} ; jEwIn1  
cwL_tq  
同时,holder的operator=也需要改动: ssL\g`xe  
xSu >  
template < typename T > F0# 'WfM#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *zLMpL_  
  { 7:@'B|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AXB7oV,xt  
} Ys7]B9/1O  
'GScszz  
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。 ;{6~Bq9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X>^fEQq"  
"N#Y gSr  
return l(rhs) = r; ^zr`;cJ+c  
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。 Dv6}bx(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Y:`&=wjP~  
wC*X4 '  
template < typename Tp > i/.6>4tE:  
class constant_t UF|p';oom  
  { m {}Lm)M  
  const Tp t; jiGTA:v  
public : EM_d8o)`B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wuBPfb  
template < typename T >  !u hT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Gm`8q}<I  
  { .)3<Q}>  
  return t; {`_i`  
} + T+#q@  
} ; OTv)  
\7_y%HR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \<K5ZIWV  
下面就可以修改holder的operator=了 V[V[~;Py  
{..6>fS  
template < typename T > )%]J>&/0J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3' 'me  
  { IGgL7^MF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9M ]_nPY  
} VN.Je: Ju  
=MWHJ'3-/  
同时也要修改assignment的operator() }B^tL$k  
b2*TgnRq  
template < typename T2 > u@444Vzg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `@%LzeGz  
现在代码看起来就很一致了。 X-/]IH DN  
-RLOD\ZBh  
六. 问题2:链式操作 HKeK<V  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 BLFdHB.$T  
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。 =|9!vzG4  
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。 3$/IC@+  
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。 ';"VDLb3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct MOC/KNb  
YZ7.1`8  
template < typename T > =lSNs   
struct result_1 j1Ezf=N6`  
  { 4z)]@:`}z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ABkl%m6xf  
} ; a.Vuu)+Quw  
h`KU\X ) A  
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: <naz+QK'  
[B3RfCV{  
template < typename T > SWLo|)@[/  
struct   ref /@5YW"1  
  { 13f)&#, F  
typedef T & reference; )}v l\7=  
} ; @nf`Gw ;  
template < typename T > Hp?/a?\Xm  
struct   ref < T &> Z:gyz$9w  
  { f mGc^d|=  
typedef T & reference; JS77M-Ac  
} ; 92{\B- l  
S>{~nOYt-`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q(}bfIf  
L(\cHb9`  
template < typename T > .^.z2 e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ce(#2o&`  
  { #"an9<  
  return l(t) = r(t); %)n=x ne  
} lfg6646?S  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 WhDJ7{D  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zreU')a  
&{i{XcqH'  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ntY]SK%Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SX*RP;vHy  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 aDCwI:Li(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8ipez/  
最后的布局是: svSVG:48  
                Add E'8;10s  
              /   \ bZ6+,J  
            Divide   5 @XVTU  
            /   \ E.f%H(b  
          _1     3 Ep}s}Stlr}  
似乎一切都解决了?不。 W8<%[-r  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ,vDbp?)'U  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 d'2A,B~_*  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: HTtnXBJ)*H  
saAF+H/=  
template < typename Right > YS ][n_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qWw=8Bq  
Right & rt) const o(HbGHIP  
  { j<x_&1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W%J\qA  
} OKV8zO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3sk9`=[{$  
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。 $J2Gf(RU  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 n*$ g]G$  
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。 Je{ykL?N  
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。 v2?ZQeHr_(  
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? 5)E @F9N  
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: S[N5 ikg  
W4N{S.#!  
template < class Action > F5Va+z,jg  
class picker : public Action 8- i#8'/x  
  { }M+7 T\ J!  
public : M?qy(zb  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $u.z*b_yy  
  // all the operator overloaded D]}G.v1  
} ; {8OCXus3m  
:-'qC8C  
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。 ]{iQ21`a-  
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: $C\BcKlmv  
:%.D78&  
template < typename Right > ?8$Q-1=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z@Y;r=v  
  { oQ#8nu{k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m2o0y++TjW  
} ]tD]Wx%  
SdWV3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &o*A {  
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。 l\mPHA23  
OY d !v`<  
template < typename T >   struct picker_maker  `]X>V,  
  { +0~YP*I`/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d5.4l&\u  
} ; pFXEu= $3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PdCEUh\>y  
  { 9my^ Y9B  
typedef picker < T > result; yw!{MO  
} ; ]3gSQ7  
q@qsp&0/  
下面总的结构就有了: "#]$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。 :0ep( <|;  
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。 +H.`MZ=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]A"h&`Cvt  
至此链式操作完美实现。 z}@7'_iJ  
G#CXs:1pd+  
~`/V(r;o  
七. 问题3 "{n&~H`  
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。 ^_6|X]tz1T  
/mMV{[  
template < typename T1, typename T2 > Q@niNDaW2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +:f"Y0  
  { hc1N ~$3!G  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `gJ(0#ac  
} Gq6*SaTk  
TJN4k@\$2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Si7*& dw=  
nEfK53i_  
template < typename T1, typename T2 > <[v[ci  
struct result_2 %RVZD#zr  
  { IcEdG(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )7d&NE_  
} ; j [a(#V{  
ZoeD:xnh[  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? nNm`Hfi  
这个差事就留给了holder自己。 4W])}C %  
    >7FHo-H/T  
N;d] 14|  
template < int Order > u y+pP!<  
class holder; /{[o ~:'p  
template <> mR~&)QBP.  
class holder < 1 > [Zrr)8A  
  { *#2h/Q.  
public : j+!v}*I![  
template < typename T > omFz@  
  struct result_1 @7u0v  
  { [m -bV$-d  
  typedef T & result; \GBuWY3B  
} ; @L`jk+Y0vF  
template < typename T1, typename T2 > >sF)Bo Lc  
  struct result_2 cS$_\65  
  { 0a7Ppntb@  
  typedef T1 & result;  9!GM{  
} ;  bLL2  
template < typename T > HsWk*L `y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QWU[@2@%r  
  { $:6!H:ty  
  return (T & )r; D=$)n_F  
} #z(]xI)"  
template < typename T1, typename T2 > 6LZCgdS{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }qUX=s GG  
  { $j~RWfw-  
  return (T1 & )r1; 3'Rx=G'  
} I'Hf{Erw  
} ; gr{ DWCK  
z{543~Og59  
template <> ni<(K 0~  
class holder < 2 > ~,Qp^"rlW  
  { E$e5^G9  
public : fJ\[*5eiS  
template < typename T > 6b,V;#Anj  
  struct result_1 [;N'=]`  
  { "7 yD0T)2  
  typedef T & result; yu|>t4#GT  
} ; TvM~y\s  
template < typename T1, typename T2 > 2eogY#  
  struct result_2 q)GdD==  
  { maZ)cW?  
  typedef T2 & result; K}y f>'O  
} ; yauvXosX  
template < typename T > LD?sh"?b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @iiT<  
  { _aphkeqd  
  return (T & )r; xk5 ]^yDp  
} jdN` mosJ  
template < typename T1, typename T2 > YUb_y^B^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CITc2v3a  
  { <aw[XFg  
  return (T2 & )r2; !Cs_F&l"j  
} qK+5NF|  
} ; Sdo-nt  
Ef\ -VKh  
hP h-+Hb  
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> >。 s~>}a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: r%_djUd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U:`Kss`  
=I<R!ZSN  
return l(i, j) = r(i, j); aXVFc5C\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (:_$5&i7  
kM 6 Qp  
  return ( int & )i; NbobliC=  
  return ( int & )j; e.>P8C<&  
最后执行i = j; #E[0ys1O  
可见,参数被正确的选择了。 9?$i?  
DXo|.!P=3  
+vH4MwG$.&  
J,hCvm  
mw!F{pw  
八. 中期总结 PCvWS.{  
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: ! if   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 pmM9,6P4@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !1k_PY5)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F2WKd1U  
W!X@  
|4JEU3\$  
4 5e~6",  
QZs!{sZ  
4Ig;3 ^%71  
九. 简化 7/H)Az@i45  
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。 [GR; ?R5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a[C@  
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: KXy6Eno  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $ `c:&  
  +-*/&|^等 j.Hf/vi`z  
2. 返回引用。 +0&/g&a\R  
  =,各种复合赋值等 eDMO]5}Ht  
3. 返回固定类型。 ]lbuy7xj63  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }6#  
4. 原样返回。 1^}+=~  
  operator, -~0^P,yQ  
5. 返回解引用的类型。 hrn+UL:d  
  operator*(单目) P?\6@_ Z  
6. 返回地址。 @- xjfC\d  
  operator&(单目) ]'}L 1r  
7. 下表访问返回类型。 )UR7i8]!0  
  operator[] VRMXtQ*1Dm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E.TAbD&5(  
  operator<<和operator>> ,2q-D&)\Z  
2:kH[#  
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。 Ie_wHcM<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +R&gqja  
paK2 xX8E  
template < typename Left > *T/']t  
struct value_return #4PN"o@  
  { w}KkvP^  
template < typename T > wz%-%39q%  
  struct result_1 qna8|3eP  
  { Nc`L;CP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /7kC<  
} ; p'%s=TGwv  
WE?5ehEme  
template < typename T1, typename T2 > ]/Pn EU[  
  struct result_2 oxs#866x  
  { q 1,~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <YY14p  
} ; #a6iuO0I  
} ; $mILoy B,  
!zo{tI19  
a9gLg &  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait CrLrw T  
^sw?gH*  
下面我们来剥离functor中的operator() Ew N}l  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aOp\91  
wT@og|M  
return l(t) op r(t) d-qUtgqV86  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b9krOe *j  
return op l(t) S'" Df5  
return op l(t1, t2) 6Oq 7#3]  
return l(t) op UNYqft4  
return l(t1, t2) op CTb%(<r  
return l(t)[r(t)] ]G\}k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] AH^/V}9H  
w<#!h6Y=  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: +[VXs~I q  
单目: return f(l(t), r(t)); Psf#c:*_)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kmW4:EA%  
双目: return f(l(t)); `3pW]&  
return f(l(t1, t2)); 'DR!9De  
下面就是f的实现,以operator/为例 eFgA 8kY)  
7dWS  
struct meta_divide ,bi^P>X  
  { P0@,fd<  
template < typename T1, typename T2 > TbU#96"~.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^('wy};  
  { %EH)&k  
  return t1 / t2; F5<H m_\:  
} V0@=^Bls  
} ; LVGe]lD  
Xvu(vA  
这个工作可以让宏来做: tw;}jh  
!0+JbZ<%r|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'L'R9&o<X  
template < typename T1, typename T2 > \ 5! {D!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; IxU/?Zm  
以后可以直接用 \e*]Ls#jS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4RO}<$Nx}  
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 4s- !7  
(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。。。) e ,(mR+a8  
**%37  
lxx2H1([  
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 RZLq]8pM  
3fj4%P"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vXs"Dst  
class unary_op : public Rettype tmq OJ  
  { oR'm2d^  
    Left l; b6bHTH0  
public : (QEG4&9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +7Gwg  
)nkY_' BV  
template < typename T > L *wYx|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y(#e}z:  
      { Et$2Y-L.  
      return FuncType::execute(l(t)); ^8WRqQdx  
    } t.<i:#rj>l  
|Cv!,]9:r  
    template < typename T1, typename T2 > ( .:e,l{U%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y[;>#j$  
      { l?e.9o2-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); I7onX,U+  
    } ="+#W6bZT  
} ; z/-=%g >HA  
d]9z@Pd   
oH@78D0A  
同样还可以申明一个binary_op Nn6%9PX_)  
kiEa<-]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w )f#V s  
class binary_op : public Rettype :#Wd~~d  
  { )=+|i3]U  
    Left l; 5pX6t  
Right r; 6nn *]|7  
public : L(-4w+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} - ).C  
)0`C@um  
template < typename T > hN_]6,<\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vM={V$D&  
      { e\rp)[>'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $xsd~L &  
    } pglVR </  
E .h*g8bXe  
    template < typename T1, typename T2 > 0GwR~Z}Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6tZI["\   
      { zLQx%Yg!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }MySaL>  
    } >*bvw~y,  
} ; ".%k6W<n  
g)-te+?6  
5P bW[  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 PCA4k.,T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [),ige  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C!gZN9-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 F|8 &  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Py< }S-:  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 X}]-*T|a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R2NZ{"h  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 6Wn1{v0  
下面是修改过的unary_op 4+n\k  
;uW FHc5@B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i b m4fa  
class unary_op pH;%ELZ  
  { %b0*H_ok7  
Left l; Jm@oDME_E  
  4H/OBR  
public : SbZ6t$"  
[g,}gyeS(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \V:^h [ad  
[[ZJ]^n,  
template < typename T > l;U?Z'n  
  struct result_1 tPvpJX6kP  
  { "@kaHIf[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; f$( e\+ +  
} ; ]:;&1h3'7  
}H4RR}g  
template < typename T1, typename T2 > %O<BfIZ  
  struct result_2 Cx"sw }  
  { xno\s.H%]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =1! 'QUc  
} ;  _F{C\}  
~&O%N  
template < typename T1, typename T2 > =N@t'fOr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?2a$*(  
  { INf&4!&h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sLFl!jX  
} [aS*%Heu  
X&zis1A<  
template < typename T > E`q_bn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YIE<pX4Q7)  
  { 9uY'E'm*  
  return OpClass::execute(lt(t)); Tw% 3p=  
} 0(I j%Wi,  
$'TM0Yu,  
} ; 49P 4b<1  
c> af  
GILfbNcd  
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 }G=M2V<L  
好啦,现在才真正完美了。 X]=t>   
现在在picker里面就可以这么添加了: $e\M_hp*J  
R]dg_Da  
template < typename Right > d-m7 }2c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l:%GH  
  { 0YzpZW"+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V)^+?B)T  
} +p^u^a  
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。 neh(<>  
"b[5]Y{ U  
@o^Ww  
;jPXs  
<VcQ{F  
十. bind d _ e WcI  
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。 Q\)F;:|  
先来分析一下一段例子 'yth'[  
B *vM0  
$(9U@N9E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !W0v >p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A >$I -T+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +"(jjxJm  
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。 !BI;C(,RL  
我们来写个简单的。 \9d$@V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u>$t'  
对于函数对象类的版本: X 8|EHb<  
xPgBV~  
template < typename Func > `6YN3XS  
struct functor_trait K^$=dLp  
  { ':W[A  
typedef typename Func::result_type result_type; HDKbF/  
} ; ckn~#UE=  
对于无参数函数的版本: 5uf a  
DMS! a$4  
template < typename Ret > *H122njH+T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :4s1CC+@\  
  { 1}37Q&2  
typedef Ret result_type; >+waX "e  
} ; cAy3^{3:  
对于单参数函数的版本: q;U,s)Uz^  
9kojLqCT  
template < typename Ret, typename V1 > 7KPwQ?SjT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3F0 N^)@  
  { &{RDM~  
typedef Ret result_type; G j1_!.T  
} ; ca}2TT&t  
对于双参数函数的版本: -+5>|N#  
{t!!Uz 7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fV:83|eQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .o8t+X'G  
  { &R siVBA  
typedef Ret result_type; q =Il|Nb>  
} ; H[UlY?&+  
等等。。。 nie%eC&U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Wf<LR3  
I|J/F}@p  
template < typename Func > Bf:Q2slqI  
struct func_return a> )f=uS  
  { w:l"\Tm  
template < typename T > W`&hp6Jq  
  struct result_1 \f)#>+X-  
  { - DCbko  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yBRC*0+Vy  
} ; m3ff;,  
4sM.C9W  
template < typename T1, typename T2 > Mq8L0%j  
  struct result_2 aP`P)3O6)1  
  { ?}7p"3j'z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <| &Npd'  
} ; , dp0;nkr  
} ; 5coZ|O&f8  
fX)# =c|5  
SB7c.H,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <ih[TtZ  
-![|}pX  
template < typename Func, typename aPicker > v3qA":(w+(  
class binder_1 b6M  
  { >j`qh:^  
Func fn; s <Fl p  
aPicker pk; Kg$ Mx  
public : `W-Fssu  
4fzZ;2sl}  
template < typename T > akT6^cP^  
  struct result_1 >3_Gw4S*H  
  { B ZxvJQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fT{Yg /j  
} ; j.kG};f  
9/;P->wy  
template < typename T1, typename T2 > z ]Ue|%K  
  struct result_2 Ru~j,|0r4  
  { E"@wek.-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; = f i$}>\  
} ; Z/K{A`  
sC;+F*0g  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?s _5&j7  
o]:9')5^  
template < typename T > $kKjgQ S(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7)k\{&+P  
  { km40qO@3  
  return fn(pk(t)); XrPfotj1  
} F>cv<l =6l  
template < typename T1, typename T2 > @K]|K]cby  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *:NQ&y*uj  
  { :lzrgsW  
  return fn(pk(t1, t2)); HKr Mim-  
} .6V}3q$-@  
} ; _l]fkk[T  
f9\X>zzB2|  
JZ#[ 2mLh  
一目了然不是么? * H9 8Du  
最后实现bind W];dD$Oqg  
m_l[MG\  
A4ygW:  
template < typename Func, typename aPicker > P2*<GjV`S/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nvUc\7(%NW  
  { 'eX '  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); H4JTGt1"  
} l (%1jC8  
JLJ;TM'4=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "Yca%:  
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。 @]#1(9P  
w-{c.x  
十一. phoenix ym6K !i]q4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ujucZ9}yd  
@<Yy{ ~L|  
for_each(v.begin(), v.end(), ,{q;;b9  
( (b6NX~G-:  
do_ l0hlM#  
[ _7)n(1h[3b  
  cout << _1 <<   " , " ->{KVPHe{  
] d'I"jZ  
.while_( -- _1), w'3iY,_ufC  
cout << var( " \n " ) -S+zmo8  
) Y5d\d\e/  
); f4Rf?w*  
p[lA\@l[  
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: GDy9qUV  
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 gGS=cdlV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Rx|;=-8zg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: i2^>vYCsl  
Y]5 l.SV  
Zsh9>]M L  
template < typename Cond, typename Actor > Pc o'l#:  
class do_while W8!Qv8rf  
  { lu6(C  
Cond cd; $lu t[o74  
Actor act; n\.Vqe  
public : ^<-+@v*  
template < typename T > zNuJjL  
  struct result_1 t!\tF[9e  
  { XF_pN[}  
  typedef int result_type; C{XmVc.  
} ; f>Jr|#k  
;xs"j-r/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  50C   
ivz5H(b  
template < typename T > "2T#MO/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kn"(A .R  
  { mo#04;VF  
  do gOOPe5+ J  
    { Vl!6W@g  
  act(t); 4X(H ;  
  } C C^'@~)?  
  while (cd(t)); |qZ1|  
  return   0 ; [=]4-q6UN  
} M[112%[+4  
} ; ohGfp9H  
`I5wV/%ib  
[,KXze_m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (DP &B%Sf  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 \K<QmK  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 a+T.^koY  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 K>l~SDcZ3  
下面就是产生这个functor的类: 78H'ax9m  
yq iq,=OvP  
qc~iQSI  
template < typename Actor > e01epVR;  
class do_while_actor !o[7wKrXb  
  { d6sye^P  
Actor act; {Fe[:\  
public : VgC2+APg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p`#R<K  
M|(Q0 _8  
template < typename Cond > td3D=Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VEw"  
} ; VD]zz ^  
)M//l1  
1s@+;QUib  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Bv%GJ*>>  
最后,是那个do_ l/ ;  
"4,?uPi  
">j j  
class do_while_invoker {Wu$YWE*sx  
  { yw3$2EW  
public : y e? 'Ze  
template < typename Actor > c>~*/%+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,V:SN~P66+  
  { ^J8lBLqe  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~Ti'FhN  
} bl(RyA gA  
} do_; -701j'q{  
GU8sO@S5#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  !V g`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4J([6<  
最后来说说怎么处理break和continue pDCeQ6?  
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。 KX7 >^Bt&k  
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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