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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n'v[[bmu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GN?^7kI  
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, uDay||7^g  
~dC)EG  
z*>"I  
g+t-<D"L5  
  class filler $FZ~]Ef  
  { q|b#=Af]g  
public : L TZ3r/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d5fnJ*a>l  
} ; =LDzZ:' X  
Zk__CgS#  
_(5SiK R  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 57*z0<  
T=(/n=  
 msM  
rE;*MqYt&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >A|(mc  
%/"I.\%d  
)o;/*h%@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 f <fa +fB  
('xIFi  
Zy|B~.@<j  
E^rKS&P  
二. 战前分析 'FgBYy/  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 9Bvi2 3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Wf/r@/ q  
?1*Ka  
kfr' P u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zsFzF`[k  
  /* --------------------------------------------- */ ayfR{RYi  
vector < int *> vp( 10 ); W@`2+}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r/}q=J.  
/* --------------------------------------------- */ |tIr?nXSW3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r&oR|-2hRk  
/* --------------------------------------------- */ ]$Pl[Vegy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k\BJs@-  
  /* --------------------------------------------- */ v/*}M&vo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 45. -P  
/* --------------------------------------------- */  a?S5 =  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;$,=VB:'  
7rQwn2XD{  
m0QE S  
WfpQ   
看了之后,我们可以思考一些问题: J9eOBom8e<  
1._1, _2是什么? pqe7a3jr  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0`c|ZzY  
2._1 = 1是在做什么? J{;XNf =  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 U{i xok  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 })W9=xO~  
V5:ad  
Gu+9R>  
三. 动工 7OAM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X-LCIT|1  
n2} (Pt.  
N8x[8Rp  
@~k4,dJ  
template < typename T > 2[~|#0x  
class assignment ~MWI-oK  
  { Ln:6@Ok)5%  
T value; LNp{lC  
public : -p.c8B  
assignment( const T & v) : value(v) {} )U12Rshl  
template < typename T2 > #1*#3p9UL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hr$Wt ?B  
} ; V=^B7a.;>  
yPY}b_W  
SU ,G0.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 QN47+)cVt"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qm^|7m^  
r1<dZtb  
|w5m2Z  
eH HY.^|  
  class holder Q^\m@7O :  
  { L4O.=*P1  
public : '8J!(+  
template < typename T > RW~!)^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v[;R(pt?  
  { Hg&.U;n  
  return assignment < T > (t); ^'9.VVyz  
} EfX\"y  
} ; 'tTUro1~  
Y5c,O>T5Y  
Ml_Hq>\U  
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: |L/EH~| O  
6am g*=]  
  static holder _1; RW{y.WhB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (+yH   
k5M5bH',  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BP4xXdG  
而不用手动写一个函数对象。 |kY}G3/  
Vv54;Js9  
oyB gF\  
(Bq^ D9  
四. 问题分析 |v:oLgUdH  
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。 \sBXS.  
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。 C@`rg ILc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pMHF u/|Pr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7s0\`eXo/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3CzF@t;5  
!4-4i  
五. 问题1:一致性 X=+|(A,BdY  
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?| rD+mI/_J`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6ao~f?JZ  
beaSvhPU  
struct holder yk y% +@2q  
  { {E; bT|3z  
  // 5JHWt<n{P  
  template < typename T > ,ZghV1z  
T &   operator ()( const T & r) const ^Q6?T(%$  
  { wn^#`s!]U  
  return (T & )r; @9eN\b%I^H  
} ^@3,/dH1 t  
} ; yR? ./M!  
&~Pk*A_:  
这样的话assignment也必须相应改动: Jd^Lnp6?  
]1FLG* sB  
template < typename Left, typename Right > iC3C~?,7  
class assignment IyI0|&r2A  
  { ?&'Kw>s@  
Left l; =A!r ZG  
Right r; p}3` "L=  
public : (dZ]j){  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N]eBmv$|  
template < typename T2 > ;yajt\a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iciKjXJ :  
} ; dB6['z)2  
ZNne 8  
同时,holder的operator=也需要改动: %3O))Ug5  
P1AC2<H  
template < typename T > J/fnSy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wZZ~!"O &  
  { PtYG%/s  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 81"` B2  
} @R}3f6@67  
Ui!l3_O  
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。 $|xSM2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I?S t}Tl  
 z3]W #  
return l(rhs) = r; e pp04~  
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。 0^R, d M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: JOpH Z?  
'da 'WZG  
template < typename Tp > ) [?xT  
class constant_t 3<Zp+rD  
  { i(pHJP:a:  
  const Tp t; h}! 9?:E  
public : E_En"r)y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ff5 gE'  
template < typename T > nj0sh"~+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J,:&U wkv  
  { 5?F5xiW  
  return t; Nf^<pT [*  
} M,S'4Sz uk  
} ; *2u~5 Kc<  
(5 @H  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _crhBp5@T3  
下面就可以修改holder的operator=了 yw$4Hlj5  
qx b]UV,R  
template < typename T > Lj(cCtb)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }rI:pp^KS  
  { 3r, ~-6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C&>*~  
} ZaU8eg7  
#kASy 2t  
同时也要修改assignment的operator() }a$.ngP  
i4,p\rE0  
template < typename T2 > 3q}j"x?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !}z'"l4i  
现在代码看起来就很一致了。 VO8rd>b4  
dgF%&*Il]O  
六. 问题2:链式操作 _ Lb"yug  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sde>LZet/  
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。 k1q/L|')  
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。 <M@-|K"Eb  
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。 _yv#v_Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !*}UP|8  
RC/ 3\ '  
template < typename T > Q}|K29Y:p  
struct result_1 N=BG0t$  
  { LXK!4(xaW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z;Hkx1  
} ; /T)E&=Ds  
lP3|h*  
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: X n$ZA-  
bu|.Jw"  
template < typename T > s:}? rSI  
struct   ref Y@0'0   
  { ^~;ia7V&2  
typedef T & reference; QM F   
} ; m+hI3@j  
template < typename T > &7f8\TG|  
struct   ref < T &> o=3hWbe  
  { Gv &G2^  
typedef T & reference; o,`"*][wd  
} ; t\K (zE  
x/umwT,ov  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }+9?)f{?@  
}yEV&& @  
template < typename T > %hsCB .r>|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ixu*@{<Z(  
  { V ql4*OJW  
  return l(t) = r(t); yov~'S9  
} z#GZb   
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 TwPQ8}pj?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^m w]u"5\  
Hw]E#S  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ;7lON-@BI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Dcvul4Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1.cP3k l  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?8-!hU@QC  
最后的布局是: Cg): Q8  
                Add  2h   
              /   \ /l*v *tl  
            Divide   5 G%erh}0~  
            /   \ fY!?rZ)$  
          _1     3 {Yj5Mj|#  
似乎一切都解决了?不。 NUFz'MPv  
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。 mVZh_R=a  
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。 "CT}34l  
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: gF{ehU%  
}=^ ,c  
template < typename Right > !%G]~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5?k5J\+  
Right & rt) const =Z^5'h~  
  { 5naFnm7%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j>\c > U  
} hC<ROD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <b:%o^  
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。 ,Xn2xOP  
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。 |Kd#pYt%O  
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。 M~taZt4  
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。 ?F"o+]i+^  
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? a: "1LnvR  
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: uY& 1[(Pb  
=0)|psCsM  
template < class Action > -tg|y  
class picker : public Action Cr5ND\  
  { RQ,#TbAe  
public : BsQ;`2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NIV}hf YF  
  // all the operator overloaded .@VZ3"  
} ; YXA@ c  
v Y[s#*+  
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。 *2/Jg'de  
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: nGF +a[Z  
k~>(XG[x&  
template < typename Right > %B%_[<B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -zg*p&F  
  { ?@b6(f xX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PIri|ZS  
} UQl?_ [G  
t1']q"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > C]ss'  
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。 |qNe_)  
cgb>Naa<  
template < typename T >   struct picker_maker  FOiwA.:0  
  { r[L.TX3Ah=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d0aXA+S%  
} ; cE\w6uBR1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]rG=\>U3~  
  { (!}N&!t  
typedef picker < T > result; CD`a-]6qA  
} ; j 3<Ci {3  
Yk Ku4f  
下面总的结构就有了: N^;lp<{6?  
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。 '.|}  
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。 IK -vcG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _^<vp  
至此链式操作完美实现。 @M'k/jl  
L ]')=J+  
8SjCU+V  
七. 问题3 *l_a=[<[  
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。 4E''pW]8  
gfL :SP8  
template < typename T1, typename T2 > k \OZ'dS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M^kaik  
  { y_WC"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0LQRQuh1  
} g#I`P&  
^%\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: 48xgl1R(j  
PF4[;E S'  
template < typename T1, typename T2 > RRO@r}A!y  
struct result_2 0AnL]`"t.3  
  { }u^bTR?3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; BbB3#/g  
} ; |r@;ulO  
?qQ{]_q1&.  
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? Jk.x^  
这个差事就留给了holder自己。 r6S  
    I"]E}nd)  
e{8C0=  
template < int Order > ]D6<6OB  
class holder; rVabkwYD  
template <> dz#"9i5b  
class holder < 1 > ir^d7CV,   
  { )QAYjW!Z  
public : )=)N9CRy  
template < typename T > DS8HSSD  
  struct result_1 H [+'>Id:  
  { {JWixbA  
  typedef T & result; u/tJ])~@  
} ; P~(&lu/;P  
template < typename T1, typename T2 > 6Emn@Mn=  
  struct result_2 6F^/k,(k4  
  { W@}@5,}f>  
  typedef T1 & result; u&y> '  
} ; #|\|G3Si %  
template < typename T > XzAXcxC6G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;)rhx`"n  
  { ygTfQtN  
  return (T & )r; 8h ol4'B  
} 3@F U-k,i  
template < typename T1, typename T2 > `y'%dY}$n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @!$xSH  
  { []OS p&  
  return (T1 & )r1; Va[&~lA)  
} K81FKV.  
} ; @kd$.7Y9  
tdU'cc?M  
template <> qA}l[:F+#  
class holder < 2 > :MDFTw~|  
  { covCa)kf  
public : .WglLUJ:Z  
template < typename T > j\#)'>"  
  struct result_1 YloE4PAY7  
  { .9DhD=8aIO  
  typedef T & result; Njo.-k  
} ; H( LK}[  
template < typename T1, typename T2 > )m-(-I  
  struct result_2 r 8N<<^  
  { axG%@5  
  typedef T2 & result; !rx5i  
} ; 0>Kgz!I  
template < typename T > }2=~7&)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :hHKm|1FE  
  { a#0*#&?7@  
  return (T & )r; n~,6!S  
} $hM9{  
template < typename T1, typename T2 > e{: -N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RaiYq#X/  
  { _J>Ik2EF  
  return (T2 & )r2; ^(*eoe  
} V(G{_>>  
} ; %*L8W*V  
r*7J#M /  
.j!:Hp(z}  
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> >。 AfW:'>2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X/!Y mV !  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZA4sEVHW  
* se),CP!s  
return l(i, j) = r(i, j); +SFo2Wdr43  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (Q"s;g  
17rg!'+   
  return ( int & )i; -P]onD  
  return ( int & )j; Si;eBPFH  
最后执行i = j; 6.v)q,JL  
可见,参数被正确的选择了。 $nthMx$  
N8wA">u  
Kn+B):OY+  
*xKY>E+  
%yy|B  
八. 中期总结 =HoA2,R)  
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: $+ \JT/eG9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Jpe\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }8'bXG+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uQkFFWS  
-1F+,+m  
_'r&'s;<z  
i;<H^\%  
u_)'}  
mVyF M -`  
九. 简化 DTV"~>@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Gy[m4n~Z5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vB/G#\Zqz  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: gM#]o QOGE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .ktyA+r8v  
  +-*/&|^等 [%6"UH r  
2. 返回引用。 "\Nn,3qp  
  =,各种复合赋值等 *+cW)klm  
3. 返回固定类型。 jTz~ V&^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k'{Bhi4  
4. 原样返回。 TqXB2`7Ri  
  operator, jUX0sRDk  
5. 返回解引用的类型。 B}p{$g!  
  operator*(单目) n|I5ylt  
6. 返回地址。 w>gB&59r  
  operator&(单目) PeB7Q=d)K1  
7. 下表访问返回类型。 5@@ilvwzz  
  operator[] H(j983  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2~*.X^dR  
  operator<<和operator>> 4Q(GX.5  
f+W %X  
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&8'O\$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?r-W , n  
Bgj^n{9x  
template < typename Left > &,~Oi(SX5  
struct value_return jAb R[QR1%  
  { YeCS`IXm  
template < typename T > x.~AvJ  
  struct result_1 1|Z!8:&pj  
  { N1i%b,:3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CQm(N  
} ; +(3U_]Lu  
h#rziZ(  
template < typename T1, typename T2 > u' +;/8  
  struct result_2 e2l!L*[g  
  { K _sHZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %gE*x #  
} ; s xp>9&  
} ; fTg^~XmJ  
ev;R; 0<  
)4BLm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;HbAk`\1A  
`suEN @^  
下面我们来剥离functor中的operator() R9`37(c9+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NhYce>  
yvp$s  
return l(t) op r(t) dGY:?mf&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rsgTd\b  
return op l(t) /f0*NNSat-  
return op l(t1, t2) 2/m4|  
return l(t) op <@z!kl  
return l(t1, t2) op ~SN *  
return l(t)[r(t)] AeN$AqQd/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )eaEc9o>  
[Y_CRxa\u  
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: 3"HW{=  
单目: return f(l(t), r(t)); \x9.[?;=e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7uW=fkxT  
双目: return f(l(t)); nA?Ks!9T  
return f(l(t1, t2)); 6z keWR  
下面就是f的实现,以operator/为例 "|KhqV=?v  
7U, [Ruu  
struct meta_divide (764-iv(  
  { AkE(I16Uy~  
template < typename T1, typename T2 > F2:nL`]b[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8.m9 =+)8  
  { {\62c;.  
  return t1 / t2; }@H(z  
} 3JJEj1O  
} ; [;RO=  
{ usv*Cm  
这个工作可以让宏来做: wFX>y^ 1  
x^]J^L45  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ si=m5$V  
template < typename T1, typename T2 > \ )j/b `V6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; r&_bk Y%  
以后可以直接用 _my!YS5n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) O ! iN  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 =Y`e?\#`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) I92orr1  
!<#,M9 EA&  
fIwG9cR  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 %("WoBPH`  
yYN_]& ag  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fuao*L]  
class unary_op : public Rettype >%1mx\y^  
  { /JbO$A  
    Left l; ;&i4QAo-  
public : 'S#D+oF(1~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M>g%wg7Ah  
eB2a1<S&@  
template < typename T > m4~>n(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "l[ c/q[  
      { i!u:]14>  
      return FuncType::execute(l(t)); O~DdMW  
    } w e}G%09L  
EaN1xb(DYa  
    template < typename T1, typename T2 > gEISnMH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9AP."RV  
      { V<ExR@|}.%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8'|_O  
    } 7;r Jr&.)  
} ; .{,fb  
m4x8W2q  
i)=dp!Bx^  
同样还可以申明一个binary_op , G9{:  
uRCZGg&V?#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > < VrHWJo  
class binary_op : public Rettype W!B\VB  
  { |{ TVW  
    Left l; LVe[N-K  
Right r; f=paa/k0  
public : 0'zX6%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hF`Qs  
*|Bt!  
template < typename T > MHPh!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ')zf8>,  
      { ioJ|-@! #o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); " 3tk"#.#  
    } Ng|c13A=  
d*R('0z{  
    template < typename T1, typename T2 > ^?R8>97_?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^{g('BQx  
      { pKkBA r,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D]'/5]~z<  
    } uy rS6e0  
} ; [Z2mH  
@&9, 0 x  
#u/5 nm  
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 U0@Qc}y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ypLt6(1j%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dM)x|b3z  
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。 ycj\5+ g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &F~97F)A)  
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。。。 LO@o`JF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Wxa</n8S[n  
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) 71G\b|5  
下面是修改过的unary_op yn|U<Hxl~H  
,;)_$%bHc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4,.[B7irR  
class unary_op *('Vyd!n  
  { kzmw1*J  
Left l; 2Dw}o;1'  
  G'{*guYU  
public : 3XcFBFE  
Mn TqWC90  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Xk`'m[  
~S~4pK  
template < typename T > (y5 ]]l  
  struct result_1 v~:'t\n  
  { :&J1#% t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -+fW/Uo  
} ; ~n;U5hcB  
`]4tJJy$  
template < typename T1, typename T2 > \[L|  
  struct result_2 -\~HAnh  
  { M.``o1b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [sZ ,nB/  
} ; AHet,N  
qo7jrY5G  
template < typename T1, typename T2 > WZ N0`Od  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r<!/!}fE,  
  { r#NR3_@9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;8g[y"I  
} G;AJBs>Y}  
g 9AA)Ykp  
template < typename T > C 4K"eX,K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (97&mhs3  
  { rO]2we/B,4  
  return OpClass::execute(lt(t)); o3Z<tI8-V  
} <])kO`+G  
0}9  
} ; ]F sr k  
bA07zI2  
rw%OA4>  
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 $k^& X `  
好啦,现在才真正完美了。 VEx )  
现在在picker里面就可以这么添加了: `=E4J2"  
@=qWwt4~  
template < typename Right > &W%fsy<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &IP`j~ b  
  { >'v{o{k|C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $d Nmq  
} -SF50.[  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 b&!x.+d-z  
c>+hY5?C  
)JOo|pr-K  
B3Ws)nF"  
4o kZ  
十. bind <*z9:jz Q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 RY]jY | E  
先来分析一下一段例子 `gdk,L]  
W.> }5uVl6  
f<v Z4 IU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R:U!HE8j   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ! _?#f|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 e/zz.cd){  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ; g\r Y  
我们来写个简单的。 M-A{{q   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @gi / 1cq  
对于函数对象类的版本: =~'y'K]  
6A-nhvDP  
template < typename Func > %D>cY!  
struct functor_trait h%]  D[g  
  { UxvT|~"  
typedef typename Func::result_type result_type; gP?.io 9Oi  
} ; `86})xz{  
对于无参数函数的版本: b"eG8  
1WAps#b.  
template < typename Ret > v\-7sgZR  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R2y~+tko?  
  { -NUA  
typedef Ret result_type; h! w d/jR  
} ; r^`~GG!,Q  
对于单参数函数的版本: O[ug7\cl+  
EO"G(v  
template < typename Ret, typename V1 > &'c&B0j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c Sktm&SP  
  { ap[Q'=A`  
typedef Ret result_type; [N0"mE<  
} ; Ki\J)l  
对于双参数函数的版本: |\N))K-2D  
~y1k2n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x*wr8$@J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > S{UEV7d:n0  
  { <,Fj}T-  
typedef Ret result_type; dyt.( 2  
} ; t^7}j4lk  
等等。。。 0(+dXzcwM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~/;shs<9EM  
8xYeaK  
template < typename Func > _s+_M+@et  
struct func_return 8 )= "Ee  
  { $Fv|w9  
template < typename T > 9O-*iK  
  struct result_1 .>^U mM  
  { 59k-,lyU,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qwYq9A$+  
} ; gk4DoOj#P  
PGA `R  
template < typename T1, typename T2 > 43N=O FU  
  struct result_2 i"#zb&~nF  
  { -{ Fy@$!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (w?W=guHu  
} ; ]9~6lx3/  
} ; V0y_c^x  
@WP%kX.?  
5/i]Jni  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wZ/ b;%I!  
L%I8no-Q  
template < typename Func, typename aPicker > iH)-8Q  
class binder_1 &\<?7Qj3U|  
  { z`Xc] cPi  
Func fn; wg|/-q-  
aPicker pk; xcQ:&q  
public : Q&e*[l2M6  
,zh4oX`>  
template < typename T > >{#QS"J#  
  struct result_1 89J7hnJC  
  { FyA0"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; idNg&'   
} ; (BY5omlh  
d.p%jVO)"  
template < typename T1, typename T2 > z=K hbh  
  struct result_2 H`NT`BE  
  { `yrJ}f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pxHJX2  
} ; 9/6=[)  
_yc &'Wq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z:JJ>mxV  
[u7i)fn5?  
template < typename T > bw OG|\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cm#[$T@C  
  { 8Xz \,}$O  
  return fn(pk(t)); LRv[,]b  
} ?Z"<&tsZ  
template < typename T1, typename T2 > QP!0I01  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $'Qv {  
  { "i; "  
  return fn(pk(t1, t2)); p$l'y""i  
} e%JH q  
} ; zl@hg<n  
<CGJ:% AY  
yn.f?[G2  
一目了然不是么? | gP%8nh'C  
最后实现bind BVv{:m{w  
=J^FV_1rJ  
H]Vo XJ\*  
template < typename Func, typename aPicker > @JpkG%eK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'Sjt*2blq  
  { Q ;$NDYV1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3V@!}@y,F6  
} x^/453Lk  
?eri6D,86w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '*n2<y  
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。 +X!QH/ 8  
T:!Re*=JJ  
十一. phoenix lIgAc!q(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HHg[6aw  
oE'Flc.  
for_each(v.begin(), v.end(), 287)\FU;3  
( "UTAh6[3oD  
do_ #lO~n.+P  
[ S~Yu;  
  cout << _1 <<   " , " qt4^e7o  
] zOA2chy4  
.while_( -- _1),  R]"3^k*  
cout << var( " \n " ) &KVXU0F^z  
) {}N=pL8MS  
); W4n(6esO  
{qL}:ha?  
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: +/DT#}JE  
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 s!WI:E7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )A:|8m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $gysy!2}.  
P%Tffsl  
~oE@y6Q  
template < typename Cond, typename Actor > Eg 8rgiU  
class do_while 2*}qQ0J  
  { x`VA3nE9  
Cond cd; .yb=I6D;<3  
Actor act; B),Z*lpC  
public : nv_9Llh=z  
template < typename T > B dKD%CJ[  
  struct result_1 Z^r? MX/  
  { FFpG>+*3  
  typedef int result_type; W^N|+$g>H  
} ; I#9q^,,F  
-9~WtTaV.H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZCz#B2Sf8  
M*7:-Tb]C  
template < typename T > WC`x^HI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p5JRG2zt  
  { w^8i!jCy  
  do $W0O  
    { vw[i.af  
  act(t); ?"L ^ 0%  
  } 2^4OaHY88  
  while (cd(t)); #D|n6[Y'.t  
  return   0 ; i;mA|  
} BSHtoD@e7  
} ; )k6kK}  
c!dc`R  
JpC_au7CX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nV3I6  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 aYws{Vii  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 C9L_`[9DO  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 5Sz}gP('  
下面就是产生这个functor的类: z` (">J  
DZqY=Sze  
67T=ku  
template < typename Actor > MeW?z|x`'  
class do_while_actor QZv}\C-c  
  { !"<~n-$B  
Actor act; SmVL?wf  
public : ?z0N- A2C2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e]-%P(}Z  
}0~X)Vgm(  
template < typename Cond > YuFR*W;$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^/fasl$#  
} ; s"B+),Jod  
{ pk]p~  
lGpci  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?,^ Aoy  
最后,是那个do_ aDda&RM  
tQ(4UHqa~  
B/Z-Cpz]  
class do_while_invoker yZkS   
  { LsO}a;t5  
public : a6!|#rt  
template < typename Actor > .X34[AXd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FA!!S`{\  
  { ?}"39n  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9nS fFGu  
} qylI/,y{  
} do_; "NtY[sT{V  
<h%I-e6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? % O u'+A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V G|FjD  
最后来说说怎么处理break和continue o>\o=%D.a  
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。 AK(x;4  
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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