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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z0y~%[1X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #=ij</  
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, =OPX9oG  
! os@G  
>mJ`904L  
'X6Y!VDd  
  class filler JgKhrDx  
  { Df*<3G  
public : KQ81Oxu*C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d=uGB"  
} ; C|w<mryx  
H`URJ8k$Q  
4/mz>eK"  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: }-XZ1qr  
cwtlOg  
(0`w.n  
Vmh$c*TE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vRf$#fBEQ  
~@X3qja  
RF'nwzM3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 s] ;P<  
R-OO1~W=  
8d Fqwpw8  
Y hmveV  
二. 战前分析 WDV=]D/OE  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 6d/v%-3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +s;Vfc$b]H  
hmG8 {h/  
~ QohP`_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {^uiu^RAc  
  /* --------------------------------------------- */ 34k>O  
vector < int *> vp( 10 ); AcXVfk z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); % a.T@E  
/* --------------------------------------------- */ kZrc^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PN<Vqt W  
/* --------------------------------------------- */ EfpMzD7/(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Ij =NcP  
  /* --------------------------------------------- */ XIZN9/;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *o:J 4'  
/* --------------------------------------------- */ vZ57 S13  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); JEWc{)4QD  
j&a\ K}U !  
)8aHj4x  
@H~oOf  
看了之后,我们可以思考一些问题: `"yxmo*0  
1._1, _2是什么? 9^?muP<A  
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。 En\q. 3 5  
2._1 = 1是在做什么? ^q& |7Ou-  
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。 PE/uB,Wl  
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。 P?n4B \!  
&ynAB)  
S&XlMu  
三. 动工 6\I1J= C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6J}Yr5oD  
6vps`k$,~  
nHq4f&(H  
+,$pcf<[V  
template < typename T > KfZb=v;-l  
class assignment 3RvDX p  
  { mv~?1aIKD  
T value; zb"4_L@m2  
public : PeqW+Q.  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3tJfh=r=1  
template < typename T2 > !~R<Il|B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <-n^h~,4  
} ; TBO g.y]  
r%iFsV_  
Kz/,V6H:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S^==$TT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment N!wuBRWR  
_`^AgRE  
}mIN)o  
&IzNoB  
  class holder w3sU&  |N  
  { j%w^8}U>G  
public : hAc|a9 o  
template < typename T > *V\.6,^v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const EU|IzUjFj|  
  { Ml{ ]{n  
  return assignment < T > (t); oaPWeM+  
} Xy!NBh7I  
} ; Yo' Y-h#  
p=E#!cn3  
oD\t4]?E  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: FBB<1({A  
cqJXZ.X C  
  static holder _1; E"S# d&9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ` V [4  
C,$o+q*)W9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oA7DhU5n  
而不用手动写一个函数对象。 2@ 9?~?r  
YaC[S^p  
<DR! AR)  
_Y]Oloo('  
四. 问题分析 4Otq3s34FT  
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。 GQhy4ji'z  
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。 j3`YaWw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hi/d%lNZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \#VWZ\M8a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _ A# lyp  
Qox/abC h  
五. 问题1:一致性 6_u!{  
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?| 7qUg~GJX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #Y=b7|l  
z~~pH9=c2  
struct holder esBv,b?*  
  { !u8IZpf  
  // S5ai@Ks f  
  template < typename T > An0N'yo"Z  
T &   operator ()( const T & r) const '\op$t/  
  { jN*wbqL  
  return (T & )r; k+P3z&e  
} s5mJ -  
} ; 3F!)7  
lMu-,Z="  
这样的话assignment也必须相应改动: ,tg]Gt  
$MwBt  
template < typename Left, typename Right > fmQif]J;;  
class assignment FGyrDRDwC  
  { hE`d@  
Left l; !z4I-a  
Right r; sZr \mQ~  
public : }[UH1+`L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pL;e(lM  
template < typename T2 > ~?fl8RF\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } MD<x{7O12>  
} ; nw`rH*  
(}>)X]  
同时,holder的operator=也需要改动: x4wTQ$*1  
wEX<[#a-  
template < typename T > o -)[{o\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %$Py@g  
  { B; NK\5>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); G7+{O7  
} z;?jKE p  
6|f8DX%3V  
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。 G<<; a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q(yg bT  
!^98o:"x  
return l(rhs) = r; ;}U]^LT=  
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。 8J$1N*J|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *aWh]x9TlU  
%r.C9  
template < typename Tp > ILH[q>  
class constant_t 3gVU#T [[  
  { +2 oZML  
  const Tp t; cl&?'` )  
public : ~uZ9%UB_m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} G;u~H<  
template < typename T > MmvOyK NZF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const oPaoQbR(A  
  { XP}5i!}}7=  
  return t; .B2e$`s$  
} M!!vr8}  
} ; m,q)lbRl  
N5=}0s]e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y_q1Y70i2r  
下面就可以修改holder的operator=了 ;R2A>f~  
BCz4 s{F  
template < typename T > er1X Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -UzWLVB^  
  { L[*cbjt[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Viw,YkC  
} <b _K*]Z  
2~g-k 3  
同时也要修改assignment的operator() F-ofR]|) >  
iiJT%Zq`#  
template < typename T2 > PyHL`PZZ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } iWr #H  
现在代码看起来就很一致了。 /c-k{5mH%  
H\<0{#F  
六. 问题2:链式操作 #`%S[)RT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A=|a!N/  
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。 dQ-g\]d|  
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。 h@ ZC{B  
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。 F^!O\8PFd  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l?J[K  
f B]2"(  
template < typename T > OiZ-y7;k^  
struct result_1 '@#(jY0_  
  { V3VTbgF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |r;>2b/ x  
} ; e<`?$tZ3   
( )ldn?v  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 6}c!>n['  
o(l%k},a  
template < typename T > rOEBL|P0  
struct   ref :KG=3un]  
  { Yqo@ g2g  
typedef T & reference; r<srTHGL o  
} ; yW7>5r  
template < typename T > *,O3@,+>H  
struct   ref < T &> }.9a!/@Aj  
  { hH;i_("i(h  
typedef T & reference; 06.8m;{N  
} ; w^nA/=;r  
`VGw5o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q7v1xBM  
>>C S8  
template < typename T > zlQBBm;fE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "o u{bKe  
  { i-4L{T\K  
  return l(t) = r(t); 2MYez>D  
} y ,`0f|  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  #X$s5H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hmuhq:<f  
8JR&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 :ntAU2)H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #FRm<9/j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 edlf++r~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J n2QvUAZ&  
最后的布局是: \' A- Lp  
                Add j%]sym  
              /   \ R!X+-  
            Divide   5 gC kR$.-E  
            /   \ &%/T4$'+Y+  
          _1     3 Q\xDAOEL  
似乎一切都解决了?不。 G O G[^T  
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。 3bo [34  
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。 OQ<;w  
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: ze5#6Vzd&  
wCv9VvF`  
template < typename Right > u:W/6QS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "66#F  
Right & rt) const J[S!<\_!  
  { r #w7qEtD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z]k@pR !  
} 4JO 16  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 KE5>O1  
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。 xc`O \z_)  
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。 ta x:9j|~  
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。 y[S9b (:+  
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。 yqtHlz%  
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? aAn p7\7  
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: 017nhI  
8o $ ` '  
template < class Action > .Xe_Gp"x  
class picker : public Action 368 g> /#'  
  { rqm":N8@  
public : 4:b'VHW.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @PQd6%@  
  // all the operator overloaded uocFOlU0n  
} ; )g3c-W=  
fN<Y3^i"  
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。 N0\<B-8+,>  
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: b^}U^2S%  
/"~UGn]R  
template < typename Right > Q:y'G9b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =9p3^:S  
  { 4_'BoU4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m&(qr5>b  
} v|]"uPxH?  
ty%,T.@e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^4<&"aoo  
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。 }m Ub1b  
@g" vuaG}  
template < typename T >   struct picker_maker {/aHZ<I&^h  
  { Vr %ef:uVV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wPcEvGBN=  
} ; 7xG~4N<)]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %CgV:.,K  
  { MTNC{:Q  
typedef picker < T > result; %AWc`D  
} ; mZM7 4!4X  
,69547#o  
下面总的结构就有了: Q+QD ,  
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。 :LdPqFXj  
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"1Z,M;G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x1E;dbOZ  
至此链式操作完美实现。 ZYt<O  
gMPp'^g]_  
Y Ztd IG  
七. 问题3 uAoZ&8D6  
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。 ?FR-a Xx  
+.|RH  
template < typename T1, typename T2 > S9%,{y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pDvznpQ  
  { AA=eWg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Y"m(hs $  
} |~18MW  
!<~cjgdx  
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: {5d 5Y%&  
F>X<=YO0  
template < typename T1, typename T2 > pe3;pRh'  
struct result_2 Y ZuA"l Y  
  { N|Xm{@C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H5:f&m  
} ; k6o8'6wN  
?Drq!?3PDc  
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? Ve)BF1YG  
这个差事就留给了holder自己。 z%lJWvaA7  
    2\T\p<_20  
`QW=<Le?  
template < int Order > 5nsoWqnE8  
class holder; >&7^yXS  
template <> ?`O^;f  
class holder < 1 > S QGYH  
  { Un T\6u  
public : r=54@`O!  
template < typename T > SR?(z  
  struct result_1 %&V%=-O_7  
  { S)4p'cUwq  
  typedef T & result; HTvUt*U1  
} ; h@(+(fVHrp  
template < typename T1, typename T2 > rcY &n^:  
  struct result_2 #5'& |<  
  { $7i[7S4  
  typedef T1 & result; 3Z&!zSK^  
} ; FC+h \  
template < typename T > #reW)P>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @' ;.$  
  { Aq3\Q>klH)  
  return (T & )r; 8VO]; +N  
} 6qT-  
template < typename T1, typename T2 > ~<_WYSzS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y=EVpd  
  { UEfY'%x  
  return (T1 & )r1; X|ZAC!J5>  
} Q {BA`Q@V  
} ; ;/JXn  
0'YP9-C3  
template <> g]`YI5  
class holder < 2 > wEJzLFCn  
  { v=cQ`nou  
public : 3T4HX|rC  
template < typename T > n&?)gKL0g  
  struct result_1 Dh?I   
  { Z,Us<du  
  typedef T & result; S9r+Nsn  
} ; v_WQ<G?  
template < typename T1, typename T2 > U/|JAg #  
  struct result_2 D>HbJCG4^  
  { $ &KkZ  
  typedef T2 & result; |d*a~T0  
} ; lmD [Cn  
template < typename T > n 9`]}bnX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G43r85LO  
  { ;DR5?N/a  
  return (T & )r; af9KtX+  
} cF8X  
template < typename T1, typename T2 > Q[K)Yd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K :~tZ  
  { Q>rr?L`  
  return (T2 & )r2; cY kb3(  
} >!a- "  
} ; RtpV08s\  
W g6H~x  
iemp%~UZ  
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> >。 $gD8[NAIx=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z0SF2L H  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .Y^cs+-o  
c:>&YGmhu  
return l(i, j) = r(i, j); 8UqH"^9.Q7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xSSEDfq  
tpO '<b  
  return ( int & )i; ,-8 -Y>[  
  return ( int & )j; y)CvlI  
最后执行i = j; [A"=!e$<  
可见,参数被正确的选择了。 GdVF;  
jY]51B  
Gsb^gd  
N)R5#JX  
*L$_80  
八. 中期总结 ugE!EEy[^  
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: ubOXEkZ8N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2{vAs  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [Z#Sj=z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5\#I4\  
>0<n%V#s:r  
5Pn.c!  
+jF2 {"  
q#8yU\J|,  
2.b,8wT/  
九. 简化 W ulyM cJ  
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。 bE'{zU}o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0gaHYqkA>}  
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: @p WN5VL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {B4qeG5  
  +-*/&|^等 g3>>gu#0DC  
2. 返回引用。 cy;i1#1rO  
  =,各种复合赋值等 s8>y&b.  
3. 返回固定类型。 $D!/v)3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2b^Fz0 w4  
4. 原样返回。  -D'XxOI  
  operator, Bdb}4X rL  
5. 返回解引用的类型。 iRlZWgj4^  
  operator*(单目) ~"SQwE|  
6. 返回地址。 09jE7g @X}  
  operator&(单目) LR>s2zu-  
7. 下表访问返回类型。 !U m9ceK  
  operator[] shH2/.>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 js5VgP`  
  operator<<和operator>> oeZuvPCl  
dgoAaS2M  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 }_XiRm<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xUsL{24  
% ym};7'&b  
template < typename Left > -9,~b9$  
struct value_return WGUw`sc\  
  { $6pLsX  
template < typename T > /]!2 k9u\  
  struct result_1  R#^ku)0  
  { }P.Z}n;Uj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;<m`mb4x[  
} ; 7_76X)gIV  
.7g h2K  
template < typename T1, typename T2 > ~o"=4q`>  
  struct result_2 K3[+L`pz  
  { ~h;   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -kMw[Y  
} ; 1*dN. v:5  
} ; c:7F 2+p  
?<C(ga  
Xi[]8o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n>j2$m1[  
rMbq_5}  
下面我们来剥离functor中的operator() 0r1GGEW`s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9 $$uk'}w!  
\+O.vRc"M  
return l(t) op r(t) Z6i~Dy3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) PD.$a-t  
return op l(t) u*)/e9C  
return op l(t1, t2) QDQ"Sc06  
return l(t) op *kFd#b+xB  
return l(t1, t2) op aPEI_P+Ls  
return l(t)[r(t)] )c' 45 bD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \\KjiT'  
NF6xKwRU]_  
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: {Fw"y %a^  
单目: return f(l(t), r(t)); Si?s69  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /#M1J:SV  
双目: return f(l(t)); Nyy&'\`!  
return f(l(t1, t2)); jo<xrn\  
下面就是f的实现,以operator/为例 HC6U_d1-6  
EXr2d"  
struct meta_divide Nb&j?./  
  { 3U{ mC}F  
template < typename T1, typename T2 > -?)^ hbr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +yWD>PY(  
  { EOrui:.B)  
  return t1 / t2; 06f%{mAZS  
} aX;>XL4  
} ; N knS:r&2  
B=a+cT  
这个工作可以让宏来做: ) bI.K[0^  
)/;+aDk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _) x{TnK  
template < typename T1, typename T2 > \ nXLz<wE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j}ob7O&U'w  
以后可以直接用 0@-4.IHl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) FDLo|aP/v  
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 6-_g1vq  
(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。。。) zY_J7,0g  
*O~y6|U?  
5+M,X kg  
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 `5?0yXK  
`z(o01y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CsA(oX  
class unary_op : public Rettype c#{lXS^  
  { &<98n T  
    Left l; V&nB*U&s"  
public : SZ9Oz-?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} nD BWm`kN  
t[`LG)  
template < typename T > Gg'!(]v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .T9$O]:o  
      { m1pA]}Y/5o  
      return FuncType::execute(l(t)); @-dGZ 5  
    } 9m)$^U>oz  
Hp=BnN  
    template < typename T1, typename T2 > -a)1L'R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A r]*?:4y[  
      { >fXtu:C-!J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <!Cjq,Sk7  
    } h$'6."I  
} ; 6U*CR=4  
6^LXctW.  
):G%o  
同样还可以申明一个binary_op U*=E(l  
SPb +H19;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =m2_:&@0x  
class binary_op : public Rettype sWr;%<K  
  { }g/u.@E  
    Left l; 4)w,gp  
Right r; Z|n|gxe  
public : r&4Xf# QD6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =;0-t\w!  
'r]6 GC8Z$  
template < typename T > kFp^?+WI%H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c36p+6rJk=  
      { 'z"vk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /Y y)=~t{  
    } p [C 9g  
0 MK}  
    template < typename T1, typename T2 > )&1v[]%S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^H.B6h?  
      { Fa>f'VXx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #4bT8kq  
    } u4~+Bc_GL  
} ; >XgJo7u  
e n~m)r3&  
Sxq@W8W  
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 ck{S  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )%@7tx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %JE>Z]  
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。 xkDK5&V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \PxT47[@e  
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。。。 JI .=y5I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _s5^\~ao  
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) H}kZ;8  
下面是修改过的unary_op (s;W>,~q  
U~][ ph  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Wm6qy6HR  
class unary_op d78 [(;  
  { ?-)!dl%N  
Left l; k 3m_L-  
  [=(8yUV'G  
public : l9f_NJHo  
~-zIB=TyK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,N(Yjq"R  
nnj<k5  
template < typename T > $,~Ily7w  
  struct result_1 ;-VZVp}Y  
  { r"2lcNE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X=#us7W}  
} ; _ACN  
1jd{AqHl  
template < typename T1, typename T2 > BEaF-*?A  
  struct result_2 @??3d9I  
  { ar<8wq<4G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CKn2ZL  
} ; kC.!cPd  
FB?~:7+'  
template < typename T1, typename T2 > =Mx"+/Yo*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m*]`/:/X[  
  { i=#`7pt%'a  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); E\!X$  
} \~*<[.8~  
 "M5  
template < typename T > CImp,k0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o`c+eMwr(  
  { 5\pS8<RJ;  
  return OpClass::execute(lt(t)); Xeq9Vs zg  
} U}jGr=tu  
R0INpF';  
} ; Z}$sY>E  
|` :cB  
62HA[cr&)  
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 06]3+s{{  
好啦,现在才真正完美了。 E'a OHSAg  
现在在picker里面就可以这么添加了: )oCL![^pXe  
q2E{o)9  
template < typename Right > 3cghg._  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fc3nQp7  
  { ym{@w3"S  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5Qq/nUR  
} {C 5:as  
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。 >"2jCR$/  
i-wRwl4aEF  
!-}Q{<2@W  
I9Ohz!RQ  
IVh5SS  
十. bind /GGyM]k3  
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。 UH>~Y N  
先来分析一下一段例子 7_ix&oVI  
z)C}}NH*!@  
#4m5 I="  
int foo( int x, int y) { return x - y;} VF2,(f-*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 IRQtA ZV$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 67rY+u%  
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。 &b#d4p6&l  
我们来写个简单的。 U6/7EOW,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Jt5V{9:('  
对于函数对象类的版本: <=n;5hv:  
ura&9~   
template < typename Func > p"hO6b%V  
struct functor_trait 0;TiNrzg  
  { x4v:67_^  
typedef typename Func::result_type result_type; &)k=ccm  
} ; 73X*|g  
对于无参数函数的版本: nCi ]6;Y  
W5Z-s.o  
template < typename Ret > :<P4=P P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > GPHb-  
  { >`03EsU  
typedef Ret result_type; P{)D_Bi  
} ; g*b`o87PI  
对于单参数函数的版本: $Xwk8<  
_\d|`3RM  
template < typename Ret, typename V1 > @FIL4sb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #[M^Q h  
  { ywp_,j9F  
typedef Ret result_type; ,Sgo_bC/|  
} ; d=bK NA90  
对于双参数函数的版本: Oz%6y ri  
;t+p2i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *}C%z(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @2"3RmYLo  
  { .fzyA5@l  
typedef Ret result_type; 9R$$(zB 1;  
} ; UUfM 7gq  
等等。。。 N-2#-poDe  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy OT\D;Z"__I  
ynA_Z^j  
template < typename Func > 75;RAKGi  
struct func_return Xd:{.AXW  
  { }T.>p#z  
template < typename T > $Zyuhji^  
  struct result_1 A]m*~Vj]  
  { Cl3vp_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aiX&`   
} ; 9c]$d  
H&ek"nP_  
template < typename T1, typename T2 > AT I=&O`  
  struct result_2 UhW{KIW  
  { KOe]JDU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Kv* 1=HES  
} ; #6c,_!  
} ; SHYekX  
fwt+$`n  
?jMM@O`Nu  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !7\dr )  
9QP=  
template < typename Func, typename aPicker > @VP/kut  
class binder_1 di_UJ~  
  { fZf>>mu@r'  
Func fn; #8t=vb3  
aPicker pk; XwEMF5[  
public : hub]M  
@XG1d)sE  
template < typename T > eHUyV@  
  struct result_1 x=rMjz-`_  
  { EB&hgz&_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ijiw`\;  
} ; 1^o})9  
2n>mISy+  
template < typename T1, typename T2 > !jl^__ .DR  
  struct result_2 fV4eGIR&  
  { P\ P=1NM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =?Ry,^=b  
} ; ]u|FcwWc3  
I*U7YqDC9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !N+{X\+  
#(qvhoi7lM  
template < typename T > W:<2" &7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g&/lyQ+G  
  { )xc1Lsrr9  
  return fn(pk(t)); axnVAh|}S  
} ]NaH *\q  
template < typename T1, typename T2 > SLP $|E;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x!I@cP#O  
  { Z5rL.a&  
  return fn(pk(t1, t2)); ^'N!k{x  
} 3U?gw!M>  
} ; 0KExB{K  
)]Zdaw)X  
w@WtW8 p^  
一目了然不是么? >Heuf"V  
最后实现bind M"c=_5P  
)LG!"~qiz  
)5`^@zx  
template < typename Func, typename aPicker > _Iy)p{y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) oSYJXs  
  { ]p(es,[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Zu#^a|PE*  
} vKoQ!7g  
dn~k_J=p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W"/,<xHuh  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 #lFsgb  
}:?_/$};  
十一. phoenix D'g@B.fXd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?jO<<@*2S  
c;b<z|}z  
for_each(v.begin(), v.end(), f~?5;f:E  
( Yc[vH=gV}  
do_ 'h&>K,U?5  
[ f 4K)Z e  
  cout << _1 <<   " , " +tkm,>s  
] #?M[Q:  
.while_( -- _1), p/ZgzHyF  
cout << var( " \n " ) Y]&2E/oc  
) A\/DAVnI  
); Or/YEt}  
aAu%QRq  
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: sWA-_4  
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 Ktuv a3=>N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 aQWg?,Ju6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5#_GuL%  
V+' zuX  
!Y^B{bh  
template < typename Cond, typename Actor > bneP>Bd  
class do_while L eUp!  
  { q2Gm8>F1y.  
Cond cd; iF##3H$c  
Actor act; vO zUAi  
public : g$=']A?W_  
template < typename T > jxw8jo06:  
  struct result_1 *W}nw$tnBX  
  { JDpW7OrDc  
  typedef int result_type; F%ukT6xp  
} ; #)DDQ?D  
A9HgABhax  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (ia+N/$u  
eZpi+BRS6  
template < typename T > e oFM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7m(9|Y:Q.  
  { -> 'q  
  do '}Jq(ah(  
    { O[}2  
  act(t); >\Iy <M  
  } Em<J{`k6  
  while (cd(t)); 5n2}|V$VqP  
  return   0 ; a,t]>z95  
} _A$V~Hp9q  
} ; {y!77>Q/  
rj eKG-Z@  
:n}t7+(>U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UD'e%IVw  
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。 ltl(S Ii  
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。 +P*,i$MV  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 y9GaxW* &  
下面就是产生这个functor的类: L#T`h}1Z  
vdulrnGqL  
[+dTd2uZ<\  
template < typename Actor > ~:4Mf/Ca  
class do_while_actor ]\=M$:,RZ  
  { 8{.:$T  
Actor act; {M0pq3SL*t  
public : uc;,JX!bN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X2('@Yh  
rI]n4>k{  
template < typename Cond > D7N` %A8   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "OKsl2e  
} ; yc$8X sns  
;fY)7 '  
'$CJZ`nt  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {uO2m*JrI  
最后,是那个do_ ByXcs'  
aQfrDM<*XS  
z:tu_5w!,  
class do_while_invoker j0K}nS\ P  
  { ~Ywto  
public : jDM^e4U.l  
template < typename Actor > <+7-^o _  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _i&awm/U  
  { e,0Gc-X[B  
  return do_while_actor < Actor > (act); S$fCO$bU  
} ^sVB:?  
} do_; F;dUqXUu  
)x&}{k6 %  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |(1z ?Spbe  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N|WR^MQD  
最后来说说怎么处理break和continue Y]1b3 9O  
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。 )e:u 6]  
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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