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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /By`FW Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B jsF5~+\  
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, d-BUdIz  
OZed+t=  
$(JB"%S8c  
9m:G8j'  
  class filler nD/; Gq  
  { (TQhO$,  
public : /+{]?y,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]v6s](CE  
} ; .Bb86Y=3  
|uRZT3bGyj  
u{dI[?@  
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: b i 8Qbo4  
}6#u}^gy  
bX*c-r:  
cc_v4d{x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p?qW;1  
3Sclr/t  
m#kJ((~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [23F0-p  
EXD Qr'"  
f1}am<  
D^jyG6Ch  
二. 战前分析 Sx|)GTJJ|-  
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。 )Fw{|7@N  
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 i!k5P".o^  
O2 sAt3'  
bQelU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >t Ll|O+  
  /* --------------------------------------------- */ 1e(Q I) ~  
vector < int *> vp( 10 ); 0^ IHBN?9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); bL9EX$P  
/* --------------------------------------------- */ ?!d\c(5Gt  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0z1UF{{  
/* --------------------------------------------- */ )|SmB YV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :*0l*j  
  /* --------------------------------------------- */ =i:6&Y~VGq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  J0Ik@  
/* --------------------------------------------- */ tP ;^;nw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); UI}df<Ge  
~|t 7  
^N`bA8  
]x<`(  
看了之后,我们可以思考一些问题: JZM:R  
1._1, _2是什么? 3duWk sERC  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 p z]T9ol~  
2._1 = 1是在做什么? +#IsRiH%>  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 :2_8.+:  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 yw3E$~k  
}jWZqIqj  
@+(TM5Ub  
三. 动工 Ebk_(Py\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5l ioL)  
P.Uz[_&l6  
*'&mcEpg  
Rz_fNlA  
template < typename T > JDA:)[;  
class assignment S_EN,2'e  
  { Nt^9N #+N  
T value; n fU\l<  
public : B}y`E <  
assignment( const T & v) : value(v) {} !J@!P?0. C  
template < typename T2 > ?!$uMKyt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } > lg-j-pV  
} ; ,&X7D]  
}&I^1BHZs  
k@i+gV%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @=kDaPme92  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /^F$cQX(  
Q\ AM] U  
D3BNA]P\2@  
f6d:5 X_  
  class holder 6JYVC>i  
  { w?LDaSz\t  
public : l0%qj(4`6&  
template < typename T > N-g=_86C"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [LHx9(,NM  
  { LQs>[3rK  
  return assignment < T > (t); hQT  p&  
} hb_J. Q  
} ; ?k7z 5ow  
RO?%0-6O&  
![OKmy  
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: `J(im  
cGVIO"(VP  
  static holder _1; |9X$@R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X$<s@_#1  
L-}6}5[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D0f.XWd  
而不用手动写一个函数对象。 TrBBV]4  
H]XY  
>#Obhs|S{C  
bQ3EBJT{P  
四. 问题分析 +UGWTO\#ha  
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。 +U:U/c5Z^  
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。 NLz[ F`I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E>}(r%B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F/ODV=J-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 PqO PRf  
{"([p L  
五. 问题1:一致性 IJ`%Zh{f  
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?| e/p2| 4;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0F495'*A  
_+vE(:T  
struct holder >5aZ?#TS1  
  { #nv =x&g  
  // "Y> #=>8  
  template < typename T > P&s-U6  
T &   operator ()( const T & r) const yi*2^??` 1  
  { el;eyGa  
  return (T & )r; #Pf?.NrTn  
} "GTlJqhk  
} ; _8f? H#&  
'fqX^v5n  
这样的话assignment也必须相应改动: *x;&fyR  
hPP,D\#  
template < typename Left, typename Right > []vt\I ;  
class assignment 4w\@D>@}H  
  { /ehmy(zL  
Left l; mYy{G s7  
Right r; 8-2e4^ g(  
public : fXV+aZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 41S.&-u  
template < typename T2 > {7%W /C#A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _Prh&Q1zs  
} ; srh>" 2."  
>+ P5Zm(_  
同时,holder的operator=也需要改动: jOYa}jm?  
X &z|im'd  
template < typename T > @]rl2Qqe  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const nF Mc'm  
  { -Dx_:k|k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \x,q(npHi  
} T;f`ND2fY  
94>EA/+Ek  
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。 DaN=NURDV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4DYa~ =w  
KXQ &u{[<  
return l(rhs) = r; 7j ]d{lD  
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。 %]2hxTV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t 8}R?%u  
907N;r  
template < typename Tp > VDyQv^=#  
class constant_t k`5jy~;  
  { NM`5hd{  
  const Tp t; :oYz=c  
public : -/y]'_a  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zXop@"(e  
template < typename T > biBo?k;4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,#u"$Hz8p  
  { Q=,6W:j  
  return t; $y0[AB|V  
} k"kGQk4  
} ; ,u:J"epM  
e6 R<V]g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t+ ,'  
下面就可以修改holder的operator=了 Qcy /)4Hfg  
@Nm;lZK  
template < typename T > !R;NV|.eI6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O7M8!3Eqm  
  {  rk F>c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fbG+.'  
} `Mh 3v@K:  
8zMt&5jD  
同时也要修改assignment的operator() +PlA#DZu  
&y7<h>z  
template < typename T2 > e;*GbXd|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mM[!g'*  
现在代码看起来就很一致了。 BrHw02G  
_V jfH2Y  
六. 问题2:链式操作 )2tDX=D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u\jQe@j '  
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。 - kGwbV}  
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。 k3HPY}-  
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。 H8'q Y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B#+0jdF;  
R">-h;#  
template < typename T > nOH x^(  
struct result_1 va`/Dp)M  
  { -KuC31s_W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B"@3Qav3  
} ; ,esryFRG  
tRl01&0S  
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: g+X .8>=  
Rz #&v  
template < typename T > ~yGD("X  
struct   ref  .J0Tn,m  
  { *&=sL  
typedef T & reference; u . xUM  
} ; sbju3nvk  
template < typename T > ;*H@E(g  
struct   ref < T &> KWq&<X5  
  { @PaOQ@  
typedef T & reference; i-<1M|f  
} ; SU,#:s(  
k%|Sl>{Ir  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eTeZ^G  
nT;Rwz$3  
template < typename T > **D3.-0u&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NMM$ m!zg  
  { UdiogXZ  
  return l(t) = r(t); ,:E*Mw:  
} __3s3YG  
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。 NrVE[Z#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }Ai_peO0a  
InAx;2'A:  
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 dr[sSBTY"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Wq+a5[3"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 wm'a)B?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t1Zcr#b>  
最后的布局是: ~YH'&L.O  
                Add 3w>S?"W#  
              /   \ mw\ z'  
            Divide   5 :j)v=qul  
            /   \ v7h!'U[/  
          _1     3 `<"@&N^d  
似乎一切都解决了?不。 YUGEGXw  
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。 Sb/`a~q ^  
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。 xa=Lu?t%<  
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: a7? )x])e  
x @a3STKT  
template < typename Right > ]SO-NR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const G0izZWc  
Right & rt) const ?_@_NV MY  
  { BM vGw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^?~WIS  
} 4GN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #hQ#_7  
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。 NKSK+ll2  
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。 \U?$ r[P  
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。  jO5,PTV  
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。 Nueb xd  
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? UG!528;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: ,\Q^[e!m~  
oOAn 5t@  
template < class Action > C3]"y7  
class picker : public Action p9(|p Z  
  { R^ln-H;  
public :  EL$"/ptE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \Zgc [F  
  // all the operator overloaded }g9g]\.!a  
} ; 2}BQ=%E!'  
v|7=IJ  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Od,P,t9  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: it#,5#Y:  
\ ";^nk*  
template < typename Right > gB)Cmw*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const k vQ] }`a  
  { PsMp &~^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JQ~[$OGH  
} SJJ[y"GvD  
"C/X#y   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7:S4 Ur  
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。 hHsN(v  
Po1/_# mu  
template < typename T >   struct picker_maker 0XWhSrHM  
  { r-s9]0"7~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [gybdI5wur  
} ; ,pHQv(K/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %@~;PS3kd  
  { l2*o@&.  
typedef picker < T > result; ' O+)[D  
} ; MV?#g-5  
SqosJ}K  
下面总的结构就有了: 0^m`jD  
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。 H5)8TR3La  
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。 (oxMBd+n1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Tp[-,3L  
至此链式操作完美实现。 z#|tcHVFT  
/)-OK7x  
y(fJ{k   
七. 问题3 2gM/".|{  
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。 tYk!Y/O}  
Sp]u5\  
template < typename T1, typename T2 > E|K|AdL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^Mmsja5K  
  { a`*Dq"9pV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Aw) I:d7F  
} "|^-Yk\U  
[a[.tR38e  
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: b$JrLZs$_  
,vh $G 7D  
template < typename T1, typename T2 > 4/?@ %  
struct result_2 ec sQshR  
  { @km@\w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Klj -dz  
} ; uf/4vz,  
Rh :|ij>B  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? |\<L7|hb9  
这个差事就留给了holder自己。 E rrs6  
    crbph.0  
]/6i#fTw  
template < int Order >  X? l5}  
class holder; /_D_W,#P  
template <> %nV6#pr  
class holder < 1 > 1$#1  
  { AeR*79x  
public : O\+b1+&b3Y  
template < typename T > ?e#bq]  
  struct result_1 xiy=D5N.=  
  { *w`_(X f  
  typedef T & result; s|[CvjL#0  
} ; 9-"!v0['  
template < typename T1, typename T2 > +/n<]?(T  
  struct result_2 hCPyCq]  
  { R KXhD PA  
  typedef T1 & result; yBl9a-2A  
} ; |r+w(TG  
template < typename T > `Iqh\oY8-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ''?iJFR  
  { ^:u-wr8?{  
  return (T & )r; Qv}TUX4  
} $e, N5/O  
template < typename T1, typename T2 > p~3 (nk<+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C7=N`s}  
  { ,.z?=]'en  
  return (T1 & )r1; NA!?.zn  
} eqSCE6r9x  
} ; qx1+'  
^e{]WH?  
template <> zhgvqg-  
class holder < 2 > re)7h$f}  
  { H{4_,2h =m  
public : :SD#>eD0  
template < typename T > =eyPo(B  
  struct result_1 mfx-Ja_a  
  { 5q;c=oRUj  
  typedef T & result; TXS{=  
} ; Sfa;;7W@R  
template < typename T1, typename T2 > p|>m 2(|  
  struct result_2 ;Sl%I+?  
  { KsSIX  
  typedef T2 & result; -nQ(.#-n  
} ; x8o/m$[,=u  
template < typename T > +n>p"+c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QmC#1%@a  
  {  c+upoM  
  return (T & )r; f7b6!R;z_  
} :X}fXgeL  
template < typename T1, typename T2 > qH4+i STnV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t"nxny9&  
  { 7nPjeh  
  return (T2 & )r2; O>eg_K,c  
} jct'B}@X(  
} ; J -z <&9  
6>gm!6`  
3Dx@rW\  
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> >。 - VdCj%r>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9Cs/B*3)b  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: rV fZ_\|  
{8"Uxj_6V  
return l(i, j) = r(i, j); 8[H bg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :;jRAjq"  
i8A-h6E  
  return ( int & )i; ;]l`Q,*OXb  
  return ( int & )j; ,B#*<_?E5  
最后执行i = j; [ D"5@  
可见,参数被正确的选择了。 uhU'm@JZ  
/5X_gjOL,  
#wZbG|%  
0|6Y% a\U  
PXF u  
八. 中期总结 Vy6~O|68=  
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: ^"iJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 cs 58: G5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K+ |0~/0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (QS 0  
zeD=-3  
r72zWpF!Ss  
b%].D(qBy  
1}~ZsrF  
oDWNOw  
九. 简化 3X#Cep20a  
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。 8p#V4liE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @<yYMo7  
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: .I]EP-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %<|cWYM="z  
  +-*/&|^等 s_3a#I  
2. 返回引用。 !p Q*m`Xo  
  =,各种复合赋值等 a4 mRu|x  
3. 返回固定类型。 q ,+29  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ; o(:}d  
4. 原样返回。 Y?- "HK:  
  operator, uANpqT}!  
5. 返回解引用的类型。 `neo.]  
  operator*(单目) 0J6* U[  
6. 返回地址。 X o[GD`t  
  operator&(单目) -EE}HUP)  
7. 下表访问返回类型。 P('bnDU  
  operator[] h0C>z2iH  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d.Q<!Au3  
  operator<<和operator>> U ]7;K>.T  
%' /^[j#  
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。 \hdil`{>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;(rK^*`fO  
Lb?0<  
template < typename Left > I%{ 1K+V/  
struct value_return jW{bP_,"  
  { XePGOw))O  
template < typename T > eH~T PH  
  struct result_1 rP#&WSLVj  
  { hcz!f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %pLqX61t=  
} ; S263h(H  
Gr'|nR8  
template < typename T1, typename T2 > PbfgWGr  
  struct result_2 U?ZWDr"*`w  
  { E)|Bl>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; fOdX2{7m  
} ; 7d/I"?=|rA  
} ; 5lyHg{iqD  
%~M#3Ywa  
] G^9PZ-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \(}pm#O  
.EC~o  
下面我们来剥离functor中的operator() Y?-Ef sK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {"*_++|  
>>cL"m  
return l(t) op r(t) n]t3d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) LP/SblE  
return op l(t) tBETNt7  
return op l(t1, t2) :\C/mT3xL)  
return l(t) op h+S]C#X,}  
return l(t1, t2) op }*b\=AS=  
return l(t)[r(t)] 1~E;@eK'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YxGqQO36  
_UY=y^ c0>  
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: |v<4=/.  
单目: return f(l(t), r(t)); _w2KUvG-8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1kD1$5  
双目: return f(l(t)); pktnX-Slt  
return f(l(t1, t2)); N36B*9m&p  
下面就是f的实现,以operator/为例 79I"F'  
NErvX/qK  
struct meta_divide 7`e<H8g  
  { ?O"zp65d(  
template < typename T1, typename T2 > ~S$ex,~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ec^2tx"=  
  { b}*q*Bq  
  return t1 / t2; 5=Y(.}6  
} E(&zH;?_  
} ; pD }b$  
TmK8z  
这个工作可以让宏来做: ?A04qk  
)\7Cp-E-W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ h,6> ^A  
template < typename T1, typename T2 > \ SwaMpNXL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; phB d+zQc  
以后可以直接用 m_FTg)_=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7PwH&rI  
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 Ocz21gl-?`  
(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。。。) *_]fe&s=%  
*1T~ruNqa  
)<Mo.  
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 r%>EiHpCU  
vu&ny&=`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l<'}`  
class unary_op : public Rettype $`R=Q  
  { U[:=7UABU?  
    Left l; +{}p(9w@  
public : PnL?zae  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w2jB6NQX  
zy.v[Y1!  
template < typename T > .-[]po  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eR/X9<  
      { ,b?G]WQrHs  
      return FuncType::execute(l(t)); t3C#$ >  
    } rB|4  
9$}> O]  
    template < typename T1, typename T2 > :XTxrYt28  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &Aym@G|k?  
      { [E"3 ?p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6j!a*u:}"  
    } ;iJ}[HUo  
} ; ywB0 D`s'  
h 0)oQrY  
NRk^Z)  
同样还可以申明一个binary_op O;T)u4Q&3  
%eGD1.R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M'oQ<,yW-  
class binary_op : public Rettype Xn5LrLM&  
  { uax kGEXr  
    Left l; j 20m Z  
Right r; ) q/brCq  
public : xK4E+^ b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |CK/-UG}  
)Y"t$Iw"  
template < typename T > `6LV XDR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3$BO=hI/-  
      { jS5K:yx<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7|Iq4@IT  
    } E.-2 /'i  
]BTISaL-R  
    template < typename T1, typename T2 > u'gsIuRJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6UuM `eu  
      { |uX&T`7?-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }.=@^-JBA5  
    } |/Y!R>El  
} ; }:1qK67S  
I*mBU^<9V  
=/4}!B/  
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 T b*Q4:r"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $-6[9d-N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \lyHQ-gWhc  
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。 = N:5#A  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .TNJuuO  
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。。。 Zc*#LsQh.`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 pBn;:  
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) P(3$XMx  
下面是修改过的unary_op n@S|^cH  
^ ,[gO#hgz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > };*&;GFe  
class unary_op A-eCc#I  
  { =,&{ &m)  
Left l; e'=#G$S?g  
  >R.!Qze\G  
public : B0gs<E  
RhE|0N=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u N_<G  
d ;,C[&  
template < typename T > #jg3Ku;Y  
  struct result_1 -cUw}  
  { Ppx4#j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; j tqU`|FSQ  
} ; pwF])uf*{\  
Hq,N OP  
template < typename T1, typename T2 > eEeK ] 8@  
  struct result_2 gV'=u z v  
  { -NDB.~E^DJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %*Yb J_j7  
} ; Ev48|X6  
~$7YEs)  
template < typename T1, typename T2 > 0f;|0siTAm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HLh]*tQG  
  { '2{60t_A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ntZHO}'  
} a!PN`N28  
R]o2_r7N"}  
template < typename T > q-e3;$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Su'l &]  
  { T\Jm=+]c!  
  return OpClass::execute(lt(t)); @^HZTuP2;  
} Tb] h<S  
W@~a#~1O  
} ; \JNWL yw  
)=0@4   
VxU{ZD~<Z"  
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 kQrby\F(<  
好啦,现在才真正完美了。 cOP%R_ak?  
现在在picker里面就可以这么添加了: U{HBmSR  
`<% w4 E  
template < typename Right > 5g2:o^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l585L3i  
  { Nxm '* -A  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *C^TCyBK;  
} qi8~bQ{rH  
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。  f^[m~  
<In+V  
a3:1`c/~\  
IN"6 =2:  
dAjm4F -  
十. bind Q*/jQC  
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。 5"Y:^_8  
先来分析一下一段例子 hP jL  
~e+pa|lO  
~VPE9D@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `L.nj6F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Sqla+L*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {%X[Snv  
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。 M|7{ZE`Y  
我们来写个简单的。 OL623jQX  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O{=@c96rl  
对于函数对象类的版本: XZ|\|(6Cc  
IZxr;\dq6  
template < typename Func > \Pd>$Q  
struct functor_trait H7Pw>Ta ;  
  { ~8[`(/hj  
typedef typename Func::result_type result_type; j8ac8J,}c  
} ; uecjR8\e  
对于无参数函数的版本: Z'c9xvy5  
wd Di5-A4  
template < typename Ret > tj tN<y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &lB>G[t  
  { +)7h)uq  
typedef Ret result_type; x|3G}[=  
} ; ^]$rh.7&  
对于单参数函数的版本: t;lK=m|  
4n2*2 yTg  
template < typename Ret, typename V1 > 44UN*_qG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n5?7iU&JIo  
  { ymA8`k5>@  
typedef Ret result_type; ;oRgg'k<  
} ; ABhQ7 x|  
对于双参数函数的版本: p1,.f&(f  
z-`4DlJUS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8|rlP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /ASpAl[J  
  { A*? Qm  
typedef Ret result_type;  Kuh)3/7  
} ; p[D,.0SuC  
等等。。。 6yMaW eT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <;NxmO<%\  
:Y&h'FGZm  
template < typename Func > F=$U.K~1?  
struct func_return .c_qMTm"  
  { r6}-EYq=  
template < typename T > |TuFx=~5v  
  struct result_1 .WW|v  
  { e41r!od  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q% J!  
} ; <GoZ>  
tnw6[U!rh=  
template < typename T1, typename T2 > CSMx]jbb  
  struct result_2 [3(lk_t  
  { f`p"uLNo<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HO39>:c  
} ; $eh>.c'&]  
} ; us^J! s7  
c nV2}U/\  
'_o(I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 < #7j~<  
Br"K{g?  
template < typename Func, typename aPicker > 0u ,nSvch  
class binder_1 ]U3@V#*  
  { A,%NdM;t=5  
Func fn; J|dj`Z ?  
aPicker pk; @86I|cY  
public : H`8}w{ft&  
qjLFgsd  
template < typename T > Ert` ]s~  
  struct result_1 DgC;1U'  
  { W/<C$T4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 93y!x}  
} ; lhJZPnx~  
&y:SK)  
template < typename T1, typename T2 > 6>/g`%`N  
  struct result_2 +rOd0?  
  { 6ieP` bct  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'E#Bz"T  
} ;  x5W. 3*  
<z-+{-?z~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E% \Ohs7  
>/DlxYG?  
template < typename T > O.OSLezTQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 66Xo3 o  
  { Ea?u5$>gY"  
  return fn(pk(t)); i^&^eg'.5  
} :<`po4/  
template < typename T1, typename T2 > ,c[f/sT\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^es/xt  
  { TllIs&MCe  
  return fn(pk(t1, t2)); O\)rp!i  
} A\~tr   
} ; <5l!xzvw  
R]Pv=fn  
M`.v/UQn  
一目了然不是么? {~eVZVv  
最后实现bind ;bes#|^F  
@ykM98K  
I0C$  
template < typename Func, typename aPicker > [V.#w|n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )nA fT0()0  
  { Ct30EZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +`Ypc  
} ?DKwKt  
?ZT+4U00U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 WY" `wM  
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。 H6]z98  
wdTjJf r  
十一. phoenix by0M(h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $${9 %qPzb  
D$G:#z*  
for_each(v.begin(), v.end(), R(N5K4J  
( X2hyxTOp  
do_ uvj`r5ei  
[ \Dr?}D  
  cout << _1 <<   " , " ".T&nS[z  
] YCEdt>5PA  
.while_( -- _1), (uskVK>L  
cout << var( " \n " ) @If ^5s;z  
) Y+UM>  
); SFx|9$hXm  
xdd;!HK,  
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: XKepk? E  
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 P|4qbm4%O,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 zQ~8(E]Rf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uP veAK}h  
V.Ki$0>  
O %?d0K  
template < typename Cond, typename Actor > W4o$J4IX{  
class do_while QAmb_:^"d  
  { )Y@mL/_  
Cond cd; W: vw.  
Actor act; l|p \8=  
public : ?:XbZ"25pJ  
template < typename T > "OO"Ab{t  
  struct result_1 HCTjFW>C  
  { o&b1-=MC2  
  typedef int result_type; cq \()uF'c  
} ; Erd)P  
1dahVc1W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2[R{IV8e  
_0(Bx?[h  
template < typename T > Pf?y!d K<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^&6'FE  
  { \<K@t=/ 6  
  do UN6Du\)]d  
    { ]Uee!-dZ  
  act(t); NRgNW1#  
  } pv #uLo  
  while (cd(t)); }tRY,f  
  return   0 ; U$5 lh  
} 1JXa/f+  
} ; 4tv}V:EO  
<"Cacf g  
yC]X&1,:z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b 5X~^L  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 :RE.md  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Ysz&/ry  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ApxGrCu  
下面就是产生这个functor的类: i-`n5,  
R<jt$--H  
}+4^ZbX+:  
template < typename Actor > <Fa]k'<^)  
class do_while_actor io{uN/!X_J  
  { Vx6/Rehj  
Actor act; B5Y 3GWhrx  
public : {2Jn#&Z29  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D-<9kBZs  
(d2|r)O  
template < typename Cond > Zw`vPvb!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5s'oVO*hW  
} ; !$i*u-%4  
&58+-jzW  
z]Dbca1a`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }+fMYgw  
最后,是那个do_ R|Lr@k{6+r  
05cyWg9a  
- s,M+Q(<  
class do_while_invoker L| uoFG{  
  { =6sL}$  
public : Pgg\(D#X`  
template < typename Actor > ub0uxvz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gI SP .  
  { >5Rcj(-&l  
  return do_while_actor < Actor > (act); XJG "Zr9  
} ] 3@.)  
} do_; <-1(G1v  
0*F{=X~L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c[~LI<>ic  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }(/")i4h  
最后来说说怎么处理break和continue " tUS>c/  
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。 )d\u_m W^  
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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