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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T11>&K)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P)hGe3  
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, hBifn\dFr  
*y` (^kyS  
&m]jYvRc  
q0['!G%["  
  class filler ~BE=z:  
  { <xrya _R?  
public : fQ -IM/z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L)S V?FBx  
} ; +tG'  
5zyd;y)|'  
fP8bWZ{  
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: T[g(S0dz  
i[z#5;x+<  
Z^%HDB9^  
!9.\A:G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4af^SZ )l  
T{N8 K K  
*iyc,f^w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jfam/LL{V  
92N`Q}  
\ NKw,`/  
~jz51[{v  
二. 战前分析 M6V^ur 1  
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。 64<*\z_  
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 znIS2{p/`  
[o7Qr?RN  
|0X~D}r|J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g&8-X?^Q  
  /* --------------------------------------------- */ VCIV*5 P  
vector < int *> vp( 10 ); :KGPQ@:O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A^zd:h-  
/* --------------------------------------------- */ ~\<L74BB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); : &~LPmJ  
/* --------------------------------------------- */ #>sI XY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8KKhD$  
  /* --------------------------------------------- */ lg{/5gQG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K(P.i^k  
/* --------------------------------------------- */ glBS|b$\:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _~}2@&*G"  
%&s4YD/{  
S&D8Rao5  
(rq(y$N  
看了之后,我们可以思考一些问题: s3K!~v\L]  
1._1, _2是什么? Blj<|\ igc  
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。 lvLz){  
2._1 = 1是在做什么? %u2",eHCB  
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。 1S yG  
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。 PY&mLux%  
~]'yUd1gSZ  
JBLh4c3  
三. 动工 ,rNud]NM8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8q:# '  
rfr]bq5  
GLMpWD`Wo  
,3!4 D^  
template < typename T > fX>y^s?y  
class assignment aY6F4,7/B  
  { _N0N #L4M  
T value; zw iS%-F  
public : J6<O|ng::  
assignment( const T & v) : value(v) {} c: (nlYZ   
template < typename T2 > .8;0O M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O]Y   z7  
} ; uH[:R vC0  
Q\btl/?  
da@W6Ovx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 i)$<j!L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment agQD d8oX  
k~, k@mR  
$I4Wl:(~}  
ud"Kko Rt  
  class holder T8yMaC  
  { Q{yjIy/b  
public : yM,Y8^  
template < typename T > 8# x7q>?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X}g3[  
  { !/=.~B  
  return assignment < T > (t); r\)bN4-g  
} l kyK  
} ; Z#YNL-x  
tg\o"QKW9  
0Q)YZ2  
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: ;V?d;O4u  
DKkilqVM  
  static holder _1; > `0mn|+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &y(%d 7@/  
8DM! ]L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xErb11  
而不用手动写一个函数对象。  T;V!>W37  
8(L6I%k*  
`3@?)xa  
\N$)Q.M  
四. 问题分析 A~ _2"  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 O~Bh(_R&  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 vTTXeS-b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 tBX71d T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i83[':  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ml /S|`Drk  
%$i}[ U  
五. 问题1:一致性  Lw%_xRn)  
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?| PC|ul{[*}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D3%2O`9  
M |f V7g  
struct holder j-.Y!$a%6  
  { D2=zrU3Y64  
  // `csZ*$7  
  template < typename T > EdkIT|c{  
T &   operator ()( const T & r) const }r!hm?e  
  { \ Ce*5h  
  return (T & )r; J_.cC  
} ;mvVo-r*q  
} ; d ez4g  
9%1J..c  
这样的话assignment也必须相应改动: ._Ww  
N/--6)5~0  
template < typename Left, typename Right > j4+Px%sW  
class assignment 51y#A Q@  
  { s~9n13z  
Left l; K1Uq` TJ  
Right r; t,IOq[Vtk  
public : P.QF9%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7D4tuXUq2  
template < typename T2 > 0!7p5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z# bO}!  
} ; py+\e" s  
)*S:C   
同时,holder的operator=也需要改动: a^pbBDi W  
.Y"F3 R  
template < typename T > 'W yWO^Bdk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Dad$_%  
  { :O$bsw:3w<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H-U_  
}  o?m/  
u3GBAjPsIk  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Qh(X7B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e}S+1G6r)  
nw0#gDI|  
return l(rhs) = r; Z6A-i@  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 u+KZ. n/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?s3S$Ih  
-Ou.C7ol  
template < typename Tp > Dfa3&# #{  
class constant_t ]z/R?SM  
  { _#s,$K#  
  const Tp t; xZlCFu   
public : ?1a9k@[t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [nPs  
template < typename T > %0N HU`j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >([,yMIY  
  { P <+0sh  
  return t; fyA-*)oHv  
} n=vDEX:'  
} ; \ '4~@  
Wi'}d6c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q*3keB;X  
下面就可以修改holder的operator=了 G+t:]\  
$?G@ijk,  
template < typename T > |#kY_d)10  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const v/.'st2%  
  { -` U |5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'in%Gii  
} vjlN@ "  
N}K [Q=  
同时也要修改assignment的operator() ]myRYb5Z  
r~j [Qm"CJ  
template < typename T2 > !}#> ky!t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '#V@a  
现在代码看起来就很一致了。 L ,dh$F  
MQ-u9=ys  
六. 问题2:链式操作 8b)WOr6n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 '\tI|  
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。 9Yv:6@.F  
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。 %+N]$Q  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Cp6S2v I  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Nc7"`!;-   
a (~Y:v  
template < typename T > 7v ZD  
struct result_1 2@<_,'  
  { (WyNO QO'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :ZV |8xI  
} ; 3R+% C*7  
[-])$~WfW  
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: nn_O"fZi  
d_@ E4i  
template < typename T > Q&eyqk   
struct   ref S\g9 @g.  
  { F@i >l{C  
typedef T & reference; 73;Y(uh9  
} ; ](w)e p~;3  
template < typename T > .B:ZyTI  
struct   ref < T &> b&:v6#i  
  { !C#oZU]P  
typedef T & reference; d_yvG.#C  
} ; t0m;tb bg  
u 2 s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eU1F7LS  
79v+ze  
template < typename T > s6,~J F^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .SD-6GVD  
  { z1mB Hz6  
  return l(t) = r(t);  '"B  
} 6]brL.eGj  
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。 # )y`Zz{h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 SGWb*grt  
J:@gmo`M;V  
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 nR{<xD^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8;@y\0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .q9Sg8G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ys9:";X;}  
最后的布局是: v`A)GnNiN  
                Add %R0 Wq4}  
              /   \ Hd~g\  
            Divide   5 n n7LL+h  
            /   \ wQ+pVu?6_  
          _1     3 w2 Y%yjCV  
似乎一切都解决了?不。 e )0 ]WJ  
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。 zPaubqB  
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。 Nny*C`uDF  
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: *9\j1Nd  
@xWWN  
template < typename Right > ?Q"andf  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \3JCFor/  
Right & rt) const @z1QoZ^w  
  { YV.' L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ` UsJaoR#f  
} v"k ? e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5?0<.f,  
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。 Jt8;ddz  
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。 W.j^L;  
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。 1-y8Hy_a2  
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。 d A)T>  
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? ?X|)0o  
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: ##jJa SxG  
)> ZT{eF  
template < class Action > t\Vng0  
class picker : public Action t% qep|  
  { AU9C#;JD  
public : UR'[?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +f/ I>9G  
  // all the operator overloaded \!^=~` X-  
} ; P]Fb0X  
n #X~"|U`  
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。 0D,@^vw bK  
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: ~@'wqGTp  
cEL:5*cAU}  
template < typename Right > $Tbsre\MJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p/Ul[7A4e  
  { 9y!0WZE{e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W8& )UtWQ  
} c,1  G+.  
rUKg<]&@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dj0%?g>  
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。 -64l f-<  
QM(xMq  
template < typename T >   struct picker_maker ?'k_K:_  
  { XUP{]w`.Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]aPf-O*  
} ; }TTghE!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )BJkHED{  
  { =`+D/ W\[Y  
typedef picker < T > result; : #a  
} ; 5UQ {qm*Q  
ta?NO{*  
下面总的结构就有了: daSe0:daJ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 GQ1/pys  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 \c\~k0u  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &PJ;B)b  
至此链式操作完美实现。 KS*,'hvY  
B?B OAH  
l,o'J%<%  
七. 问题3 }#s{."  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Mxl;Im]!`.  
3k'Bje?9~  
template < typename T1, typename T2 > =2$ ( tXL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (utP@d^  
  { =d Q[I6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .2%t3ul[  
}  T7nI/y  
k^cZePqE6d  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: "6d0j)YO  
i bzY&f  
template < typename T1, typename T2 > ;O7"!\  
struct result_2 =DdPwr 0Op  
  { d92Z;FWb  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; VJ\qp%  
} ; [)V~U?  
az ZtuDfv  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? L(|K{vHh]  
这个差事就留给了holder自己。 _;3,  
    VzXVy)d  
L;0 NR(b!  
template < int Order > X$UK;O  
class holder; dU3A:uS^  
template <> '9!_:3[d\]  
class holder < 1 > \:+\H0Bz  
  { s?HK2b^;D  
public : GTLS0l)  
template < typename T > Tw';;euw  
  struct result_1 deAV:c  
  { <}lah%4F  
  typedef T & result; kSV(T'#x  
} ; X{x(p  
template < typename T1, typename T2 > (kR NqfX  
  struct result_2 LF7 }gQs ^  
  { `qJJ{<1&U  
  typedef T1 & result; x1Gx9z9  
} ; )(,O~w  
template < typename T > U@q5`4-!8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +d#8/S*  
  { $,K@xq5  
  return (T & )r; E"'u2jEG^  
} /)kJ iV  
template < typename T1, typename T2 > f_)#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }vh <x6  
  { MB;rxUbhe3  
  return (T1 & )r1; Sj I,v+  
} :4AIYk=q  
} ; ~IYR&GEaUG  
>>$L vQ  
template <> cO]w*Hti  
class holder < 2 > Z-lhJ<0/Pa  
  { 1qR$ Yr\  
public : C!:Lk,Z  
template < typename T > YZ<z lU  
  struct result_1 OCu_v%G 0  
  { hdWVvN  
  typedef T & result; E{[Y8U1n  
} ; Lxv;[2XsW)  
template < typename T1, typename T2 > 9n is8  
  struct result_2 oUn+tu:  
  { a& 0g0n6  
  typedef T2 & result; +%j27~ R>D  
} ; d BB?A~  
template < typename T > vv&< 7[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^;ZpK@Luk  
  { QDW,e]A  
  return (T & )r; Pk;/4jt4  
} QGI@5  
template < typename T1, typename T2 > C9?mxa*z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y=|p}>.}  
  { va_u4  
  return (T2 & )r2; g%Tokl  
} .`~?w+ ~  
} ; Xg]Cq"RJC  
k62s|VeU  
aV7VbC  
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'^ q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,,G"EF0A  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a T(]  
59{X;  
return l(i, j) = r(i, j); pTGGJ,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bK!h{Rr  
L7{}`O/g7  
  return ( int & )i; 7omHorU+  
  return ( int & )j; IV!`~\@  
最后执行i = j; sgP{A}4 W  
可见,参数被正确的选择了。 ~}j+~  
u; KM[FmK  
,x1OQ jtY  
.-iW T4Dn  
pt"9zkPj  
八. 中期总结 niCK(&z  
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: nK03xYA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $.C-_L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 q=->) &D%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?Xvy0/s5  
?e6>dNw  
deaB_cjdI  
xE;O =mI  
L(C`<iE&3  
 '4{=x]K  
九. 简化 =K0%bI  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ]i(/T$?~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^wWbW&<Tg  
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: ;6``t+]q   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Le?g ,c  
  +-*/&|^等 4 j=K3m  
2. 返回引用。 So!=uYX  
  =,各种复合赋值等 u$^tRz9  
3. 返回固定类型。 N8pL2y:R[P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Dh8'og)7  
4. 原样返回。 :p}8#rb  
  operator, 9\hI:rI  
5. 返回解引用的类型。 }~+,x#  
  operator*(单目) ':;k<(<-  
6. 返回地址。 =[]6NjKS,  
  operator&(单目) @~$"&B  
7. 下表访问返回类型。 l[:Aq&[o3  
  operator[] }ww/e\|Nt=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 RV  V`  
  operator<<和operator>> Godrz*"  
V>T?'GbS  
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。 y8s!sO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HQ-+ +;Q  
O_1[KiZ  
template < typename Left > GqRXNs!  
struct value_return ^C'0Y.H S  
  { ?MRY*[$  
template < typename T > IyHbl_ P ^  
  struct result_1 TC/c5:)]  
  { At:8+S<?A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; P!|Z%H  
} ; {V6pC  
,J|,wNDU!K  
template < typename T1, typename T2 > \PE;R.v_:  
  struct result_2 i$E [@  
  {  eo9/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l{Df{1b.  
} ; 7m-%  
} ; 0mSP  
:Mu*E5  
QnVr)4"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \_1a#|97e  
5&n{QE?Um  
下面我们来剥离functor中的operator() }aRib{L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4uIYX  
f zo'9  
return l(t) op r(t) 1'<C-[1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) PoF3fy%.  
return op l(t) J |q(HpB  
return op l(t1, t2) mF*x&^ie  
return l(t) op E7A!,A&>  
return l(t1, t2) op d5m -f/  
return l(t)[r(t)] :ZrJL&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )J S6W  
ls@]%pz.1d  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: U7s$';y"%  
单目: return f(l(t), r(t)); i 6G40!G=)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _HUbE /  
双目: return f(l(t)); ~w>h#{RB  
return f(l(t1, t2)); `} PYltW  
下面就是f的实现,以operator/为例 !?>V^#c  
p:4jY|q  
struct meta_divide _B^zm-}8|B  
  { lxhb)]c ^>  
template < typename T1, typename T2 > SB\%"nnV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~ 29p|X<  
  { D!&(#Vl _  
  return t1 / t2; xR1G  
} A8Ju+  
} ; qNEp3WY:  
@gI1:-chB  
这个工作可以让宏来做: FO2e7p^Q  
q\0/6tl_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E8# >k  
template < typename T1, typename T2 > \ [C "\]LiX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #V!a<w4_  
以后可以直接用 ~Bzzu % S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) fW-C`x  
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 ]i*ucW4  
(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。。。) xl\Kj2^  
s*izhjjX  
W$c@C02<  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 tq3_az ~1  
3 t,_{9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cSb;a\el$  
class unary_op : public Rettype  $GJT  
  { 4yl{:!la  
    Left l; %=aKW[uq]  
public : 8`q7Yss6F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kWzN {]v  
Y?0/f[Ax,y  
template < typename T > I~GF%$-G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const " 9Gn/-V>  
      { V'vR(Wx  
      return FuncType::execute(l(t)); P-@MLIC{  
    } *G19fJ[5  
g*Y, .  
    template < typename T1, typename T2 > f`9Mcli !  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QU).q65p  
      { *pKTJP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U.7fMc#  
    } mayJwBfU  
} ; D|;O9iks#  
v4P"|vZ$&  
m#7(<#  
同样还可以申明一个binary_op )kD/ 8  
^jdU4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @A/k"Ax{r  
class binary_op : public Rettype *3GV9'-P  
  { lPTx] =G  
    Left l; &gXh:.  
Right r; tq3Wga!5  
public : kBu{ bxL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =CX1jrLZ  
YDt+1Kw}D  
template < typename T > zsFzg.$3&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zi!Ta"}8  
      { o5 L^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7u):J  
    } P15 H[<:Fz  
UtZ,q!sg  
    template < typename T1, typename T2 > cnv>&6a)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wa_qD  
      { ?^}30V:E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C* 7/iRe  
    } k+3qX'fd  
} ; C8N)!5(A  
MmuT~d/  
|c_qq Bd  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 &p0e)o~Ux  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0#q=-M/?`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gYpMwC{*d  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 nwRltK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7N.b-}$(  
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。。。 Gr"CHz/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [6/ QUD8  
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) I[ \~ pi,  
下面是修改过的unary_op em$pU*`P  
{Kz,_bo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I.2J-pu}  
class unary_op EE/mxN(<  
  { !3ggQG!e  
Left l; LF<&gC  
  *{o7G  a  
public : 4zug9kFK  
U$rMZk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} t^t% >9o  
ZzT=m*tQ&  
template < typename T > ^)VwxH:s  
  struct result_1 vW63j't_  
  { =W(*0"RM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {7o#Ve  
} ; zmMc*|  
C*9X;+S0J  
template < typename T1, typename T2 > D7Q+w  
  struct result_2 vDy&sgS$<  
  { M>Q]{/V7T  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "L~(%Nx3  
} ; ~MpikBf  
dWqn7+:  
template < typename T1, typename T2 > 5pO|^G j1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 95DEuReKi  
  { 2[E wN!IZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~j0rORy]  
} 5J5si<v25  
Bq0 \T 0,  
template < typename T > 0lw>mxN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c :R?da  
  { V"FQVtTx7  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^0VL](bD>  
} YJi%vQ*]  
\& JZ >h  
} ; 0X$mT:=9  
S_}`'Z )  
``o]i{x  
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 t=_^$M,yr  
好啦,现在才真正完美了。 c]=2>ov)hR  
现在在picker里面就可以这么添加了: %36x'Dn ?  
4aayMS !#  
template < typename Right > %p Wn9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const UA[`{rf  
  { ZWs   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |rmelQ-  
} ]`^! ]Ql  
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。 j!;LN)s@?  
[B0 BHJ~  
7]{g^g.9-  
*4,Q9K_  
Vns3859$8  
十. bind ]5!3|UYS  
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。 [K{{P|(q  
先来分析一下一段例子 QV4|f[Ki%  
> A#5` $i  
=u~nLL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \0$+*ejz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 nD wh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3^xUN|.F*V  
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。 MJn-] E  
我们来写个简单的。  tm1 =  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "hkcN+=  
对于函数对象类的版本: hU)t5/h;K  
rb?7i&-  
template < typename Func > =C %)(|  
struct functor_trait *dBy<dIy  
  { vEv kC  
typedef typename Func::result_type result_type; ttP7-y  
} ;  C=D*  
对于无参数函数的版本: V&mkS  
&OR(]Wt0  
template < typename Ret > U ?[ (  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Pwh}hG1s a  
  { Pk?$\  
typedef Ret result_type; N:j 7J  
} ; {q>%Sr]9  
对于单参数函数的版本: 2D\ pt  
o |$D|E  
template < typename Ret, typename V1 > J,W<ha*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K:Z$V  
  { L*z=!Dpo  
typedef Ret result_type; wMa8HeBE\  
} ; ;0DoZ  
对于双参数函数的版本: /VR~E'Cy%  
y6(PG:L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  Y@,iDQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c3]t"TA,  
  { InPE_  
typedef Ret result_type; Z |$#  
} ; :!gNOR6Lh  
等等。。。 6St=r)_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J)nK9  
RpdUR*K9x  
template < typename Func > O'4G'H)   
struct func_return ~nZcA^b#DQ  
  { g`fG84  
template < typename T > KEAXDF&#  
  struct result_1 $6"sRI6u  
  { 4uF.kz-cg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _^ hg7&dF  
} ; LV}R 9f  
2|pTw5z~  
template < typename T1, typename T2 > m*^)#  
  struct result_2 HxI6_>n^I  
  { H'A N osv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ljFq;!I5  
} ; @3`5(xwzm  
} ; x0j5D  
c^}G=Z1@  
O|Uz)Y94  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -K{R7  
OG$n C  
template < typename Func, typename aPicker > i/:L^SQAq  
class binder_1 XgxE M1(  
  { 5|*{~O|  
Func fn; /HIyQW\Ki-  
aPicker pk; <G pji5f2  
public : U4XW Kwq  
$6Ma{rC|  
template < typename T > 0ix(1`Z  
  struct result_1 Jr!^9i2j'  
  { Q,?_;,I}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Vh-8pF t  
} ; cSL6V2F  
@CNJpQ ujn  
template < typename T1, typename T2 > Es>' N3A z  
  struct result_2 |5u~L#P  
  { !MoAga_ j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?G`m;S  
} ; t/|0"\ p  
]zx%"SUM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n)yDep]$G  
+4yre^gC  
template < typename T > d(IJ-qJ N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]>M\|,wh  
  { >0HH#JW  
  return fn(pk(t)); Fk=SkS ky  
} >pu4G+M  
template < typename T1, typename T2 > )rEl{a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |r~u7U\  
  { UZ<K'H,q  
  return fn(pk(t1, t2)); 5 `1  
} fkI 5~Y|  
} ; kQkc+sGJf  
^N7H~CT"  
WW:G( \`  
一目了然不是么? J9lZ1,22  
最后实现bind $w(RJ/  
MpOU>\  
^kfqw0!  
template < typename Func, typename aPicker > _ [k \S|iY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v,i|:;G  
  { ||hQ*X<m>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 40?RiwwD  
} &tH?m;V  
^QNc!{`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Zv!`R($  
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。 SIp)&  
MtkU]XKGT  
十一. phoenix )$]lf }  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,l~<|\4,wv  
vM/*S 6[  
for_each(v.begin(), v.end(), k6CXuU  
( m!7%5=Fc  
do_ >Y>R1b%  
[ zT>!xGTu7~  
  cout << _1 <<   " , " xr'1CP  
] K/W=r  
.while_( -- _1), ?%5VaxWJ  
cout << var( " \n " ) ;M?)-dpZ  
) -;9 }P  
); nJe}U#  
lp}S'^ y  
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: B@F@,?K4%  
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 LO=U?`)q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Gd!-fqNa'x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~&RTLr#\*M  
D|q~n)TW5  
7IxeSxXH  
template < typename Cond, typename Actor > k|-\[Yl.  
class do_while ~/G)z?+E  
  { D;+/ bll7  
Cond cd; [NSslVr  
Actor act; yX!u&  
public : ~A>fB2.pM  
template < typename T > E !!,JnU  
  struct result_1 ,)`_?^ \$f  
  { &3SS.&g4W  
  typedef int result_type; ?W'z5'|  
} ; yV.p=8:  
s!(R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} v_XN).f;  
pyhXET '  
template < typename T > 2W+~{3[#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const es7;eH*O9  
  { ( eKgc  
  do ox&5} &\  
    { bqbG+ g  
  act(t); =d8Rij-  
  } 7wj2-BWa  
  while (cd(t)); dWn6-es  
  return   0 ; SrKitSG  
} CE3l_[c  
} ; LtRRX@qJw  
5qrD~D '  
m]?Z_*1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). KSs1EmB  
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。 kQ>2W5o-d-  
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。 g}%ODa !H  
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。 U =J5lo  
下面就是产生这个functor的类: z)T-<zWO;  
PtkMzhX  
-H%v6E%yh  
template < typename Actor > "=a3"/u  
class do_while_actor "5N4 of 8  
  { e=9/3?El  
Actor act; oEX,\@+u  
public : w>2lG3H<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} P|Aac,nE+^  
,g?ny<#o  
template < typename Cond > Yh95W  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =>'8<"M5z  
} ; 2mEqfy  
cB,^?djJ3  
_4>DuklH,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 437Wy+Q|e  
最后,是那个do_ .OJG o<#$f  
dSwfea_  
tz]0F5  
class do_while_invoker )>M L7y  
  { /D"T\KNWr  
public : E6GubU  
template < typename Actor > ]L~z9)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }#1.$a  
  { 4PVg?  
  return do_while_actor < Actor > (act); XtO..{qU  
} '`upSJ;e  
} do_; /6rjGc  
7Q/H+)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lB27Z}   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gp9O%g3'  
最后来说说怎么处理break和continue (m1m}* @  
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。 @zS/J,:v}  
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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