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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <dh7*M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Uo5l =\  
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, b'uH4[zX%  
`[/BG)4  
"?n~ /9`  
=@&]PYv  
  class filler o=4d2V%m  
  { +*~?JT  
public : !dStl:B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3x.|g   
} ; jcv3ES^  
\*1pFX#  
EivZI<<a  
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: jja9:$#  
D@FJVF7c  
L0_R2E A  
u%3Z +[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 315Rk!{AJ  
!2$O^ }6"  
\} P}H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 OT\[qaK  
zT`LPs6T  
l^WFMeMD3a  
, B h[jb`y  
二. 战前分析 ES<"YF  
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。 :1s6h%evrT  
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 kce+aiv|u  
0:Ak 4L6k  
f LxFF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7-Fh!=\f/  
  /* --------------------------------------------- */ Z,_yE*q  
vector < int *> vp( 10 ); N:Q}Lil  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 00n6v;X  
/* --------------------------------------------- */ X#Ajt/XQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7Oru{BQ">  
/* --------------------------------------------- */ SP 97Q-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j^ex5A.& &  
  /* --------------------------------------------- */ /@Y/(+DE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O.  V!L  
/* --------------------------------------------- */ O5LB&s   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [D^KM|I%+  
(KK9/k  
7P.C~,+D%P  
jx+%X\zokA  
看了之后,我们可以思考一些问题: A#f@0W:  
1._1, _2是什么? Tr-gdX ;  
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。 )1Z*kY?f!  
2._1 = 1是在做什么? +}J2\!Jw  
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。 w-"o?;)a  
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。 %, XyhS5[o  
yv[ s)c}  
vB#&XK.aW  
三. 动工 Cn[`]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: U8\[8~Xftn  
,ZC^,Vq  
eICk}gfun  
NUX0=(k  
template < typename T > #xNLr   
class assignment =k2In_  
  { bWW$_S pr  
T value; ]b-Z;Nce  
public : "P~0 7  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6&`.C/"2  
template < typename T2 > F]q pDv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &zynfj#o  
} ; U(3{6^>Gc  
XA-DJ  
;SEH|_/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !dv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment CY <,p$  
o>';-} E  
ez"Xb 7  
Z1wN+Y.CA  
  class holder ;%"UZ~]f  
  { o=X6PoJ N_  
public : 2n2{Oy>L  
template < typename T > 1t WKH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +3(1QgYM%  
  { KE]!7+8-  
  return assignment < T > (t); {*r*+}@  
} `Jq ?+W  
} ; tq8B)<(]  
H$9--p  
NU-({dGK}  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ik=~`3Zp0  
i<YatW~Pu  
  static holder _1; |-bSoq7t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 cP''  
>t<FG2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c8v+eyn  
而不用手动写一个函数对象。 IX7<  
)3V5P%Q  
HcXyU/>D  
lUJ/ nG0l  
四. 问题分析 \H!E CTI  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 hyH"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 n\Uh5P1W"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %fGS< W;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #joGIw  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ZqsI\"bj  
CLg;  
五. 问题1:一致性 @kK${  
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?| vd c k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3)^-A4~E  
TPZZln'3   
struct holder /d ?)  
  { ,a9<\bd)  
  // Vv~rgNh  
  template < typename T > ,^3eMn  
T &   operator ()( const T & r) const c^S^"M|  
  { 9[N+x2q  
  return (T & )r; lX/6u E_%  
} J@54B  
} ; ,3Y~ #{,i  
gk>-h,>"  
这样的话assignment也必须相应改动: AB'q!7NR  
qsk8#  
template < typename Left, typename Right > *y9 iuJ}  
class assignment 9&q<6TZz  
  { O,>1GKw"\  
Left l; ja3wXz$2  
Right r; {}H5%W  
public : In#V1[io  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W'hE,  
template < typename T2 > zM%ILv4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Wky=]C%  
} ; =W"BfG  
"K5n|{#  
同时,holder的operator=也需要改动: :A%uXgK<k  
Fy3&Emu  
template < typename T > TK<~ (Dk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dPwe.:  
  { 3 [: x#r  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {|c <8  
} |v#N  
Adp:O"-H1o  
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。 3U9]&7^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^B8%Re%  
$p30?\  
return l(rhs) = r; -Qgu 6Ty  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ]S<y,d-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O?/\hZ"&c  
"z)dz,&T  
template < typename Tp > NTS tk{s,  
class constant_t +h_'hz&HlS  
  { pV]m6! y&  
  const Tp t; fEf ",{I  
public : s7e)Mt  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r e.chQ6  
template < typename T > Nlemb:'eP3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3 &.?9  
  { uUu]JDdz  
  return t; ?W-J2tgss{  
} 4 :RL[;  
} ; y Dg  
jE|Ju:}&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D[U[ D  
下面就可以修改holder的operator=了 &;S.1tg  
t-*oVX3D  
template < typename T > c-.t8X,5(~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rK )aR  
  { 2j&-3W$^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h$.y)v  
} KSU?Tg&JR  
e0Cr>I5/e  
同时也要修改assignment的operator() mk.:V64 >;  
+a_eNl,  
template < typename T2 > ":E 7#9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mJe;BU"y]  
现在代码看起来就很一致了。 /{Ksi+q  
.q$HL t  
六. 问题2:链式操作 G{ ~pA4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0 1<~~6A  
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。 12BTZ  
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。 0j\?zt?  
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。 A@-nn]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xvOGE]n  
j_Pt8{[  
template < typename T > U?97yc\$  
struct result_1 c'B6E1}sx  
  { v1%rlP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )X2=x^u*U  
} ; ;Nf5,D.D  
rt)70=  
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: awLN>KI]</  
aTF~rAne<  
template < typename T > t<s:ut)Q!  
struct   ref sN0S~}F+  
  { N)|mA)S)  
typedef T & reference; 9,wd,,ta  
} ; n*~=O'  
template < typename T > W<C \g~\  
struct   ref < T &> ,DsqKXSU  
  { rKEi1b  
typedef T & reference; D{g6M>,\  
} ; +ptVAg+  
k?ubr)[)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?n<b:oO  
I:l<t*  
template < typename T > 2Pn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z ? `  
  { 9SF2  
  return l(t) = r(t); l]D?S]{a  
} spter35b[  
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。 COPH)Bdq.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6p`AdDV  
5q?2?j/h  
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 !wy Qk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: % B+W#Q`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LdxrS5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C5oslP/@  
最后的布局是: nI4Kuz`dF  
                Add 1FCqkwq[  
              /   \ "`]G>,r_  
            Divide   5 G?$|aQ0j  
            /   \ JW[y  
          _1     3 |@#37  
似乎一切都解决了?不。 1xN6V-qk  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 'L|& qy@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 5u +U^D  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: \; ! oG  
ArWMbT>Zqw  
template < typename Right > x<^+nTzN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l_bvwo  
Right & rt) const V|GH4DT=  
  { I^erMQn[ z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Fm}#KE0  
} LV|ZZ.d h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 faQ}J%a  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 qgREkb0  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Ibt~e4f  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 &KinCh7l L  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。  PI_MSiYQ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? zUX%$N+w}>  
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: sq `f?tA?  
M^^5JNY  
template < class Action > gB/4ro8  
class picker : public Action f P'qUN  
  { #'5|$ug[  
public : ):"Z7~j=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} al>^}:  
  // all the operator overloaded RsV<4$  
} ; A9Cq(L_H  
d%1Tv1={  
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。 ~uy{6U{&I  
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: \a\-hm  
U9k;)fK  
template < typename Right > `K -j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const AX6z4G  
  { HKu? J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \Tq !(]o^  
} #OlU|I  
hx|Cam"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > reo  
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。 ~)>O=nR  
GIXxOea1  
template < typename T >   struct picker_maker {Up@\M  
  { TZ#(G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <T]BSQk  
} ; ZlaU+Y(_[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j8Nl'"  
  { wz1fx>Q  
typedef picker < T > result; /^_~NF#  
} ; #p'Xq }]  
+ob<? T  
下面总的结构就有了: oU/CXz?H  
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。 tQ!p<Q= $)  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ee7#PE]}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b(^gv  
至此链式操作完美实现。 `PML 4P[  
}dnO7K  
cuv?[ M  
七. 问题3 kU uDA><1  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 +/!kL0[v  
Ik{[BRzUgt  
template < typename T1, typename T2 > @tv3\eD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const poJ7q (  
  { VVY#g%(K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); c6 O1Z\M@\  
} kmfz=q?  
K)NB{8 _  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: tJ:]ne   
ey'x3s_  
template < typename T1, typename T2 > <cC0l-=  
struct result_2 P .I <.e  
  { lw/zgR#|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,-!h  
} ; yb 7  
fL3Px  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &8kc0Z@y  
这个差事就留给了holder自己。 61qs`N=k  
    : ?K}.Kb  
SePPI.n  
template < int Order > z4qw*. 5  
class holder; ;%-f>'KhI7  
template <> }^T7S2_Qy  
class holder < 1 > Zp5;=8wa;  
  { eN*=wOh  
public : NBLiwL37{  
template < typename T > 8:W," "  
  struct result_1 ;ZnSWIF2  
  { ;Y/{q B!  
  typedef T & result; _8*}S=  
} ; ~!PAs_O  
template < typename T1, typename T2 > )- 2sk@y  
  struct result_2 9 \2<#,R1q  
  { < 5 Ft3sd  
  typedef T1 & result; Gk"o/]Sf  
} ; K7G|cZ/^  
template < typename T > &G#LQl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3Z,J &d`[  
  { +TA 'P$j  
  return (T & )r; px|y_.DB2x  
} PKDzIA~T  
template < typename T1, typename T2 > d4y?2p ?3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E cS+/  
  { q?R)9E$h  
  return (T1 & )r1; X5s.F%Np!  
} >[,ywRJ#_}  
} ; 'brt?oZ%  
!v^{n+  
template <> U<T.o0s=  
class holder < 2 > )Dg;W6  
  { .Vohd@s9l  
public : Vjv~RNGF  
template < typename T > 1 _A B; ^  
  struct result_1 dv?ael^  
  { [73 \jT  
  typedef T & result; i=m5M]Ef  
} ; ,r$k79TI  
template < typename T1, typename T2 > M%*D}s-QE  
  struct result_2 HR.^ y$IE  
  { v|\<N!g  
  typedef T2 & result; (lNV\Za  
} ; B =EI&+F+  
template < typename T > |rjHH<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rV yw1D  
  { uL\b*rI  
  return (T & )r; jkTh)Bm|'  
} Se0!-NUK0  
template < typename T1, typename T2 > 2 kP0//  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y. xt7 F1  
  { R?%J   
  return (T2 & )r2; h=:*cqp4  
} 4rcNBmA,  
} ; bOEO2v'cQ  
+"sjkdum1  
kAu-=X  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 5=;LHS*   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D=B$ Pv9%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $)HD`E  
%l4;-x<e  
return l(i, j) = r(i, j); ^M:Y$9r_s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zmA]@'j  
~}lYp^~:J  
  return ( int & )i; ,M4G_U[  
  return ( int & )j; lpjeEaw o4  
最后执行i = j; Ri<7!Y?l  
可见,参数被正确的选择了。 fX ^h O+f  
n! Dr:$  
\wJ2>Q  
iMT[s b  
"aU) [  
八. 中期总结 fwkklg^  
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: =:w]EpH"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `u<\ 4&W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G_vcuCHm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t zTnFV  
O c[F  
Rm&^[mv  
&["s/!O1R  
}?\8%hK"a7  
t!=qt*  
九. 简化 <Ny DrO"C3  
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。 + :IwP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p\'0m0*   
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: 6UAn# d9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;+Dq 3NE  
  +-*/&|^等 As}e I!  
2. 返回引用。 ?Iin/<y  
  =,各种复合赋值等 9wTN *y  
3. 返回固定类型。 >3C4S  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y[D8rFw  
4. 原样返回。 f:\)oIW9Kk  
  operator, c\Z.V*o  
5. 返回解引用的类型。 Y94 ^mt-  
  operator*(单目) ?M/H{  
6. 返回地址。 |Ix{JP"Lk  
  operator&(单目) 3P.v#TEst  
7. 下表访问返回类型。 bwC~  
  operator[] 483/ZgzT`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Nv~H797B  
  operator<<和operator>> $_ BoG  
~6Xr^An/Z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 V 6*ohC:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >=6 j:  
h 7P<3m}  
template < typename Left > n@JZ2K4  
struct value_return '^{:HR#i  
  { +55+%oGl  
template < typename T > M+L8~BD@  
  struct result_1 _.{I1*6Y2  
  { >1$ vG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :Rroz]*  
} ; l%_r3W  
sTS Nu+  
template < typename T1, typename T2 > > u!# 4  
  struct result_2 9cnLf#  
  { yrF"`/zv6|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; SSAf<44e  
} ; hr/H vB  
} ; 0| }]=XN^  
"c5bz  
61@;3yV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /$U< S"  
W=S<DtG2  
下面我们来剥离functor中的operator() *U mWcFoF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zR!p-7_w  
1iJaj  
return l(t) op r(t) &)$}Nk  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lVYrP|#  
return op l(t) E*Z# fa  
return op l(t1, t2) }T~ }W8H  
return l(t) op [S_qi,  
return l(t1, t2) op iD${7 _  
return l(t)[r(t)] X{u\|e{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] '@{Mq%`  
{8pN]=SaJ~  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: #]kO/Mr  
单目: return f(l(t), r(t)); 69? wZfj'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I^l\<1"]  
双目: return f(l(t)); ZnAXb S  
return f(l(t1, t2)); wj{[g^y%  
下面就是f的实现,以operator/为例 >+FaPym  
s qEOXO  
struct meta_divide P#l"`C /  
  { MJM<  
template < typename T1, typename T2 > *~\R0ddz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [e`e bn[C  
  { )>]@@Trx  
  return t1 / t2; J=t@2  
} i}gsxq%  
} ; KK';ho,W  
O63:t$Yx#  
这个工作可以让宏来做: I/hq8v~S  
!zQbF&>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hd1aNaF-  
template < typename T1, typename T2 > \ l 2ARM3"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +pY-- 5t  
以后可以直接用 tyU'[LF?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?p'DgL{  
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 Fnc MIzp  
(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。。。) G@+R!IG  
ZZ324UuATX  
D$U`u[qjtS  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 B2^*Sr[  
#GuN.`__n,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LEC=@) B  
class unary_op : public Rettype I&9Itn p$  
  { '\% Kd+k  
    Left l; E}g)q;0v|2  
public : P47x-;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} eXAJ%^iD  
Q#5~"C  
template < typename T > ;J,`v5z0:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7V2xg h!W  
      { ez14f$cJ+  
      return FuncType::execute(l(t)); mMw--Gc?  
    } ECk* H  
#Dp]S, e  
    template < typename T1, typename T2 > e0ULr!p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z</57w#-7  
      { wE3fKG.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); LUzn7FZk  
    } 2GxkOch  
} ; Z 5 Xis"j  
d]K$0HY  
uH |:gF^  
同样还可以申明一个binary_op P?hB`5X  
+-:o+S`q~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QTospHf`  
class binary_op : public Rettype UuCRQNH  
  { 2QgD<  
    Left l; fb8)jd'~}O  
Right r; !;Vqs/E  
public : X?.tj Z,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w/e?K4   
@xeJ$ rlu  
template < typename T > tz9"#=}0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tu's]3RE  
      { abw5Gz@Ag  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T|-llhJ8  
    } )fl+3!tq  
Ot{~mMDp  
    template < typename T1, typename T2 > 5><T#0W?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f0{j/+F_o  
      { xri(j,mU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k\X yR4r  
    } 8RT<?I^5  
} ; @=6oB3tQA  
bT^(D^  
^B!()39R?  
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 _+OCI%=:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Zi}j f25  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) E:y^= Y  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 phR:=Ox|1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 89j*uT  
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。。。 ?&=JGk^eJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tYp 185  
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) u\(>a  
下面是修改过的unary_op ]Pe8G(E!  
)jjL'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P1^O0)  
class unary_op Q<Qd*v&-  
  { _p'u!.a?!  
Left l; X>%li$9J.  
  TZhYgV  
public : 48Jt1^  
(9{qT>eJg=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +g;{c+Kw:  
LkWY6 ?$U  
template < typename T > @0V4$OoFl  
  struct result_1 &g~NkJc0c  
  { LqLhZBU9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  F*_+k  
} ; m'-QVZ{(M%  
qERJEyU?  
template < typename T1, typename T2 > &W3Hj$>  
  struct result_2 .{-X1tJ7  
  { ?2q0[T?e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V\AY=u  
} ; S9[Y1qH>K  
P(!%Pp  
template < typename T1, typename T2 > dL~^C I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r>gf&/Pl  
  { ]c M8TT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); kt |j]:  
} CwD=nT5`  
Vjd(Z  
template < typename T > {Wndp%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j`#H%2W\;  
  { %Fx ^"  
  return OpClass::execute(lt(t)); ix"BLn]YZ  
} -EP(/CS!  
0\Tp/Ph  
} ; u$FL(m4  
 % s@  
B|.A6:1g+  
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 1je/l9L  
好啦,现在才真正完美了。 r4d#;S9{o  
现在在picker里面就可以这么添加了: {|'NpV  
;ik,6_/Y  
template < typename Right > 2B^WZlx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0oZZLi  
  { z4(`>z2a  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2O- 4x  
} nd$92H  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 luW"|  
/|3~LvIt=  
KWM.e1(  
.<Ays?  
?vFtv}@\  
十. bind eaDR-g"  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 x.$cP  
先来分析一下一段例子 ttls.~DG  
wp83E,  
Bw~jqDZ}|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L9oLdWa(C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6&QOC9JW+7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Lq2jXy5#n  
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。 oF a,IA  
我们来写个简单的。 >cpv4Pgm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $@l=FV_;  
对于函数对象类的版本: z]KJ4  
X"9N<)C  
template < typename Func > ~dzD7lG6  
struct functor_trait ]~~G<Yh:=  
  { g W_E  
typedef typename Func::result_type result_type; KyQTrl.qdl  
} ; 5$Kd<ky  
对于无参数函数的版本: OT(0~,.GJ  
y} is=h3  
template < typename Ret > u8t|!pMF8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Mp=T;Nz  
  { +43~4_Oj  
typedef Ret result_type; ^Ku]8/ga  
} ; l`uMtv/Wp  
对于单参数函数的版本: yo(MJ^=d  
2.N)N%@  
template < typename Ret, typename V1 > YQyI{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `,]_r 4~ ~  
  { K#'$_0.  
typedef Ret result_type; ^I yYck'y+  
} ; KYwUkuw)  
对于双参数函数的版本: io(!z-$  
A@Lr(L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  ?!<Q8=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7yXJ\(6R_  
  { VFMn"bYOB  
typedef Ret result_type; 'p78^4'PL  
} ; )Gk?x$pY@  
等等。。。 vexF|'!}0#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy IuA4eDr^Y%  
Onh R`  
template < typename Func > ]*gf$D  
struct func_return q/Vl>t  
  { ^)GaVL^"5  
template < typename T > on"ENT  
  struct result_1 nLmF5.&  
  { o4OB xHKy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *]}F=dtR k  
} ; `'*4B_.  
:_]0 8  
template < typename T1, typename T2 > MppT"t  
  struct result_2 z}B8&*>  
  { 6!?] (  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ekik_!aB  
} ; fJ0V|o  
} ; P;K LN9/4  
CrSBN~  
N-t"CBTO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N=7iQ@{1   
IOF!Ra:w  
template < typename Func, typename aPicker > A:D9qp  
class binder_1 ^FQn\,  
  { 3aBE[  
Func fn; @'5*jXd  
aPicker pk; w<zzS: PF*  
public : ,qo^G0XO  
mXS"nd30bD  
template < typename T > iq?T&44&  
  struct result_1 +> d;%K  
  { FCOa|IKsN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *DXX*9 0  
} ; CE!cZZ  
isdNW l  
template < typename T1, typename T2 > Aqz $WTHW+  
  struct result_2 b:r8r}49  
  { lkly2|wA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r NKeY48\  
} ; n%G[Y^^,  
Hz[1c4)'F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /er{sKVX<  
$G6kS@A  
template < typename T > _L` uC jA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zUDXkG*Lv  
  { Mk=*2=d  
  return fn(pk(t)); h-sO7M0E]  
} U1  *P  
template < typename T1, typename T2 > H=*0KX{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %Y0BPTt$  
  { avM8-&h  
  return fn(pk(t1, t2)); `HnZ{PKf  
} 6uKth mr  
} ; J]zhwM  
!Q<3TfC  
M(:bM1AD`u  
一目了然不是么? 9Iq<*\V 4  
最后实现bind +'iqGg-  
$aB`A$'hK  
oM^vJ3  
template < typename Func, typename aPicker > Q4*{+$A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &/2+'wCp5  
  { "L`BuAB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {O).!  
} 2L[!~h2  
2<h~: L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `QRXQ c  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 f2pA+j5[  
^c/3 !"wK  
十一. phoenix <gGO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b<#zgf  
SK&1l`3  
for_each(v.begin(), v.end(), F(Zf=$cx  
( iPY)Ew`Im  
do_ ]dl.~;3~~  
[ "PWGtM:L8Y  
  cout << _1 <<   " , " -P-8D6   
] 0u&x%c  
.while_( -- _1), RRYcg{g  
cout << var( " \n " ) ut]UU*g^$  
) N !ay#V  
); TuPD5-wB&  
F|/6;&*?M  
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: ;@Z1y  
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 lj8ficANo  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S!x;w7j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?azLaAG  
RJd*(!y  
5-k gGOt  
template < typename Cond, typename Actor > _ W#Km  
class do_while &iq'V*+-\  
  { WA1yA*S  
Cond cd; \ZhkOl  
Actor act; $Q}L*4?]  
public : p,|)qr:M  
template < typename T > R/fE@d2~In  
  struct result_1 u rQvJ  
  { WlY\R>x#  
  typedef int result_type; n9 FA` e  
} ; 7\$b%A  
cyP+a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xh CQ Rw  
uPN^o.,/.  
template < typename T > I![/bwObG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m@*aA}69  
  { e]ST0J"  
  do TOgH~R=  
    { 8tf>G(I{  
  act(t); ]]`[tVaFr  
  } Z,\(bW qF  
  while (cd(t)); N%q{CYF6  
  return   0 ; ;14Q@yrZ0  
} nRw.82eK.  
} ; 2XV|(  
@MFEBc}  
aO?KRn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  5T9[a  
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。 q o-|.I  
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。 ._;It198f  
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。 =w8 0y'  
下面就是产生这个functor的类: w)qmq  
K.&6c,P]  
6Fk[wH 7  
template < typename Actor > BT;1"l<  
class do_while_actor '4 3U v  
  { <nV3`L&]  
Actor act; nehk8+eV_  
public : 2$b1q!g<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} mI:D  
k\/es1jOEh  
template < typename Cond > Dp#27Yzc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s(s_v ?k  
} ; y,KZp2 j  
n>:e8KVM;  
qPUACuF'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 P@n rcgM.  
最后,是那个do_ \k6OP  
< 0S\P=\  
'u%_Ab_H  
class do_while_invoker iWUxB28  
  { e$Y7V  
public : RLLL=?W@  
template < typename Actor > qT4`3nH:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n[v`F  
  { JlE+CAny  
  return do_while_actor < Actor > (act); FOPmvlA\-<  
} H.l WHM+H4  
} do_; Po\+zZjo  
8(A k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? w)YTHY (k;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &?y|Pn  
最后来说说怎么处理break和continue IsFL"Vx  
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。 ww%4MHPp8  
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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