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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fK %${   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T.}wcQf&*  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, e@ mjh,  
*:+&Sx L  
X^td`}F/=V  
djk?;^8  
  class filler Jx jP'8  
  { +~x'1*A_  
public : KqD]GS#(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Oe/&Ryj=mm  
} ; g"dq;H  
hp$/O4fD  
%wDE+&M  
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: >STAPrBp+  
zarxv| }$  
JoCZ{MhM  
KmYSYNr@,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); sYG:\>}ie  
)9]DJ!]&Q"  
<y}9Twdy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 QCD MRh n  
g5OKhL0u  
x%!Ea{ s  
2&,jO+BqE@  
二. 战前分析 tpY]Mz[J  
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。 v><c@a=[  
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 9*&c2jh  
/TndB7l"3  
[XKudw%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t4P`#,:8  
  /* --------------------------------------------- */ xk:=.Qqh  
vector < int *> vp( 10 ); 'e(]woe  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %6%~`((4  
/* --------------------------------------------- */ Pss$[ %  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b4R;#rm  
/* --------------------------------------------- */ 3OlXi9>3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y v58~w*"  
  /* --------------------------------------------- */ mM$|cge"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); JH|]B|3  
/* --------------------------------------------- */ @7? O#WmL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Xt .ca,`U  
_ g8CvH)?!  
E-`3}"{  
++=f7y u  
看了之后,我们可以思考一些问题: vmj'X>Q  
1._1, _2是什么? li37*  
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。 s?5vJ:M Xr  
2._1 = 1是在做什么? mp:xR^5c  
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。 Im g$D*BM  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。  Nt w?~%  
0z =?}xr  
l"rX'g?  
三. 动工 :u9OD` D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~z kzuh  
gJZH??b  
LsI8T uv  
zCe[+F  
template < typename T > k6$Ft.0d1Z  
class assignment RD|DHio%  
  { {44#<A<  
T value; `9* |Y8:  
public : ) w1`<7L  
assignment( const T & v) : value(v) {}  Iysp)  
template < typename T2 > c<a)Yqf"]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *yZ `aKfH  
} ; {zTnE?(o`  
z}a9%Fb  
XkhGU?={  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =G9I7Y@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,gdud[&|;  
X=KC +1e  
W8_$]}G8E  
idNra#  
  class holder Rz#q68  
  { L"tzUYxg  
public : aJ"m`5]=%  
template < typename T > *N&~Uq^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const % aqP{mOO  
  { &"?S0S>r!  
  return assignment < T > (t); c[>xM3=e^q  
} H:F'5Zt  
} ; %6W%-`  
{[)n<.n[g  
vB%os Qm  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +,1 Ea )  
n'@*RvI:  
  static holder _1; >/4N:=.h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =z!^O T6eb  
.>a [  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4D}hYk$eP0  
而不用手动写一个函数对象。 = inp>L  
o/6VOX  
ri%j*Kn  
Am!OLGG4  
四. 问题分析 4l`[,BJ  
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。 ^D76_'{  
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。 S J2l6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 al"=ld(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f~10 i D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [jv+Of IZ  
kMx)G]  
五. 问题1:一致性 ;pw9+zo ^M  
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?| neQ~h4U"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [DZ|Ltv  
@'9m()%-]g  
struct holder YsMM$rjP +  
  { s o1hC  
  // *XOLuPL>6)  
  template < typename T > X;1yQ |su  
T &   operator ()( const T & r) const Ms#rvn!J  
  { p,.6sk  
  return (T & )r; aJ QzM  
} fC".K Yjp  
} ; !nsx!M  
-wT!g;v;%  
这样的话assignment也必须相应改动: a4[t3U  
M1icj~Jr  
template < typename Left, typename Right > RGL2S]UFs  
class assignment xnf J ruT  
  { +e, c'.  
Left l; l,*5*1lM  
Right r; $J):yhFs e  
public : #aQQd8   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l8khu)\n4R  
template < typename T2 > la}cGZ; p.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } f^ja2.*%?  
} ; O0FUJGuTS  
wB bCGU  
同时,holder的operator=也需要改动: 3RanAT.nu:  
pC]XbokES  
template < typename T > Re2&qxE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Qvty;2$o@  
  {  fDloL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'b0r?A~c=  
} !6l*Jc3  
(g*j+i  
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。 j9rxu$N+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;80^ GDk~S  
0'HQ=pP  
return l(rhs) = r; ah%Ws#&  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 <DP8a<{{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P2@Z7DhQ  
q^:VF()d_z  
template < typename Tp > 5rmU9L  
class constant_t yVp,)T9  
  { yM`u]p1  
  const Tp t; ?5jLN&A3 G  
public : Se_]=>WI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '$c9S[  
template < typename T > `yP`5a/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g60k R7;\  
  { +TyN;e   
  return t; aL_/2/@X8  
} sPG500=)  
} ; qvLh7]sbK:  
LP=y$B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R*!s'R  
下面就可以修改holder的operator=了 , /%'""`w  
<=V{tl  
template < typename T > `KN>0R2k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O5aXa_A_u  
  { @gfW*PNjlP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); lKB9n}P  
} l^d'8n  
>[Wjzg  
同时也要修改assignment的operator() 0k{\W  
c -PZG|<C[  
template < typename T2 > )|vy}Jf7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s[sv4hq  
现在代码看起来就很一致了。 14" 57Jt8  
<zL_6Y2  
六. 问题2:链式操作 eZ+6U`^t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cFt&Efj  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 hPUAm6 b;  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ^Fh*9[Zf$  
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。 EG`6T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k#zDY*kj  
9(J,&)J  
template < typename T > :SS \2  
struct result_1 N[e,%heR  
  { +C8O"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bD0l^?Hu!  
} ; rVqQo` K\  
Q"ZpT  
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: l'/`2Y1  
*V%"q|L8  
template < typename T > (jA5`4>u  
struct   ref L2,2Sn*4i  
  { Z3weFbCH  
typedef T & reference; L/[VpD  
} ; $3 P De  
template < typename T > pa1<=w  
struct   ref < T &> 5E-;4o;RI(  
  { M2|!,2  
typedef T & reference; (^35cj{s  
} ; AU3Rz&~  
HWsV_VAw}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0\{dt4nW&O  
uQKQC?w  
template < typename T > 0M"n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const W`_JERo  
  { 1,%`vlYv  
  return l(t) = r(t); 60vmjmXl  
} .@E5dw5  
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。 DPjs? M<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Lo%vG{yTr  
-dixiJ=  
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 U8 Zb&6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g ns}%\,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Rey+3*zUb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $j.;$~F  
最后的布局是: _i}b]xfM  
                Add tkT,M,]?9  
              /   \ O{_t*sO9q*  
            Divide   5 vt{[_L(h  
            /   \ r=5 S0  
          _1     3 e{@RBYX@+c  
似乎一切都解决了?不。 le\-h'D  
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。 *,4rYb7I w  
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。 pE&G]ZC  
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: V ml 6\X  
wn5OgXxG<  
template < typename Right > "D _r</b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =^rt?F4  
Right & rt) const K2zln_W  
  { ywAvqT,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (s,&,I=@  
} KU,SAcfR7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (vO3vCYeQ  
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。 ]]PNYa  
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。 7b[s W|{  
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。 SG)Fk *1  
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。 UHZ&7jfl  
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? ^)~Smj^d  
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: A7Ql%$v7^  
;[}OZt  
template < class Action > {P8d^=#q  
class picker : public Action 3p=Xv%xd  
  { E:x@O8F  
public : (<eLj Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;_I>`h"r  
  // all the operator overloaded fWmc$r5n](  
} ; ,2fi`9=\  
]ZcivnN#  
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。 x vs=T  
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: MW 7~=T  
* @4@eQF  
template < typename Right > 9fEe={ B+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H%O\4V2s  
  { Y1-dpML  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L;RE5YrH%6  
} }ssV"5M  
>[;W ~*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [=>=5'-  
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。 _ p\L,No  
YGo?%.X  
template < typename T >   struct picker_maker  4u:SE   
  { :hZM$4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]o<]A[<  
} ; Kz"3ba}KH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mKZzSd)p  
  { @:}c(j  
typedef picker < T > result; y|6n:<o  
} ; .G[/4h :.  
G ?$ @6  
下面总的结构就有了: Ab@ G^SLX  
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。 :*}Q/]N  
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。 =x8[%+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \ASt&'E  
至此链式操作完美实现。 c*)T4n[e  
% "(&a'B  
 g{Hgs  
七. 问题3 /TpTR-\I0  
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。 s(=wG|   
(bb!VVA  
template < typename T1, typename T2 > ;7P '>j1?U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E{orezP  
  { 'dKfXYY1`N  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +l7)7qKx  
} .g8*K "  
u"HGT=Nl  
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(0<,r8  
x(Bt[=,K3  
template < typename T1, typename T2 > ZM.'W}J{ *  
struct result_2 PQ 4mNjXN  
  { RsZj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;ek*2Lh  
} ; Y :!L  
2`4m"DtA  
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? Oh! {E5!)  
这个差事就留给了holder自己。 [[$C tqLg  
    ;:6\w!fc  
\V>5)R n  
template < int Order > N{v)pu.  
class holder; 0nb%+],pX  
template <> TF8#I28AD  
class holder < 1 > p3M!H2W  
  { j9+4},>>CU  
public : WQ9e~D"  
template < typename T > fQfn7FaW_\  
  struct result_1 (.4lsKN<  
  { e$~[\ w  
  typedef T & result; wo@ T@Ve~  
} ; <F7a!$zQ  
template < typename T1, typename T2 > ' h7Faj  
  struct result_2 uN`/&_$c  
  { ;QBS0x\f@  
  typedef T1 & result; : "85w#r  
} ; s)E  \  
template < typename T > TDH^x1P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O%EA ,5U.  
  { JIySe:p3  
  return (T & )r; ^ }7O|Y7  
} `;UWq{"  
template < typename T1, typename T2 >  pQiC#4b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]DNPG"  
  { ]}v]j`9m%  
  return (T1 & )r1; b}K,wAx  
} pl]|yIZ  
} ; KqFI2@v   
i=gZ8Q=H  
template <> , #)d  
class holder < 2 > Lk(ESV;r  
  { oXm !  
public : IXy6Yn9l  
template < typename T > KwL_ae6fV  
  struct result_1 :F:1(FDP  
  { h1_Z&VJ  
  typedef T & result; *z~,|DQ(A  
} ; Cab.a)o  
template < typename T1, typename T2 > \BnU ?z  
  struct result_2 :c/54Ss~  
  { uBlPwb,V  
  typedef T2 & result;  (Q8!5s  
} ; '9}&@;-_  
template < typename T > i7#4&r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DPI[~  
  { B\Nbt!Ps  
  return (T & )r; '7?Y+R@|L  
} x%EGxs;>^  
template < typename T1, typename T2 > =~;~hZj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7a"06Et^  
  { V%8(zt  
  return (T2 & )r2; mUg :<.^  
} ^%7(  
} ; ]rv\sD`[  
! 6(3Y  
qZd*'ki<  
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> >。 ^-"Iw y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "9caoPI0~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: AT&K>NG  
s 47R,K$  
return l(i, j) = r(i, j); S`kOtZ_N n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Pxr/*X  
>PA*L(Dh%  
  return ( int & )i; 3F;C{P!  
  return ( int & )j; G&*P*f1 S  
最后执行i = j; 23?u_?+4i  
可见,参数被正确的选择了。 nm5DNpHk  
;I4vPh5Q  
e8vy29\S  
KuP#i]Na  
?06gu1z/  
八. 中期总结 5Y *4a%"  
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: (h0@;@@7hW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Hhknjx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 A)U"F&tvm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v5M4Rs&t  
h*fN]k6  
=ANr|d  
z x-[@G  
j}uL  
I-R7+o  
九. 简化 -qP)L;n  
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。 <e UsMo<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w % Hj'  
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: M@.l# [@U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q5ASN"_  
  +-*/&|^等 Q4cCg7|0  
2. 返回引用。 (l99a&] t  
  =,各种复合赋值等 a&%aads  
3. 返回固定类型。 0b{jox\!B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ps<E f  
4. 原样返回。 .)tv'V/  
  operator, 0f@+o}i=)  
5. 返回解引用的类型。 uY5|Nmiu  
  operator*(单目) )V1xL_hx/  
6. 返回地址。 . Vb|le(7  
  operator&(单目) @ [;'b$T$  
7. 下表访问返回类型。 64u(X^i  
  operator[] G=cRdiy`C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t<v.rb  
  operator<<和operator>> UVw^t+n  
3;v)f":[  
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。 )E.AY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }+!"mJx@  
in1rDN%Vi  
template < typename Left > D)-LZbPa  
struct value_return a}@b2Wc*  
  { <MS>7Fd2  
template < typename T > tNY;wl:wp  
  struct result_1 XY'=_5t  
  { fJ*^4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (9u`(|x  
} ; k{+cFG\C&  
q9vND[BQ  
template < typename T1, typename T2 > ClKWf\(ii6  
  struct result_2 Jq0sZ0j  
  { 6:2*<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a[K&;)  
} ; \Eh5g/,[  
} ; Zv %>m  
>>{):r Z  
V48_aL  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ? $/::uo  
qArR5OJ  
下面我们来剥离functor中的operator() ZjxF@`H  
首先operator里面的代码全是下面的形式: je mb/ :E  
p6j-8ggL  
return l(t) op r(t) ;T^s&/>E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ={B C0,  
return op l(t) i*|HN"!  
return op l(t1, t2) @|:fm() <  
return l(t) op 8|Tqk,/pD  
return l(t1, t2) op Pn9".  
return l(t)[r(t)] lj]M 1zEz&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v`oilsrc  
bD,21,*z  
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: h{)m}"n<R  
单目: return f(l(t), r(t)); zLl-{Kk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }uDpf0;^  
双目: return f(l(t)); F$8:9eL,T  
return f(l(t1, t2)); bhUE!h<  
下面就是f的实现,以operator/为例 &n1Vv_Lb  
Kl.*Q  
struct meta_divide G `|7NL   
  { __}SHU0R  
template < typename T1, typename T2 > r^Ra`:ca  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3f5YPf2u  
  { .f$2-5q  
  return t1 / t2; XuP%/\  
} "w"a0nv  
} ; a~yiLq  
Kz;Ar&^`N  
这个工作可以让宏来做: sNx_9pJs4  
W7!Rf7TK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ - egTZW-  
template < typename T1, typename T2 > \ uYebRCdR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; boiP_*|MY  
以后可以直接用 4(htdn6\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T}!9T!(HdF  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 H {=]94  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) |r+ x/,2-  
4]1/{</B|  
6?,qysm06  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 xtGit}  
J;>;K6pW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q!W,2xqZoq  
class unary_op : public Rettype gbMA-r:IC  
  { V n_&q6Pa  
    Left l; f8-`bb  
public : x6K_!L*Fx]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N%Bl+7,q  
B\ 'rxbH  
template < typename T > p{oz}}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EF&CV{Sw  
      { iU+SXsXLR4  
      return FuncType::execute(l(t)); ir'<H<t2  
    } &7'=t6  
F+Kju2  
    template < typename T1, typename T2 > FqJd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qVU<jt  
      { N]yT/8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y3j$?o M  
    } nO yG7:  
} ; JA{kifu0+  
[`tOhL  
RV@B[:  
同样还可以申明一个binary_op f/L8usBXq  
y={ k7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W.4R+kF<  
class binary_op : public Rettype "#Z e3Uy\  
  { :[l}Bb,  
    Left l; $-DW+|p.?^  
Right r; A23K!a2u&  
public : \@PMj"p|:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i$pUUK  
MNU7OX<  
template < typename T > pej-W/R&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (f"Qz~R|6_  
      { !ldE9 .  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~98q1HgS]D  
    } #U0| j?!D  
T.De1 Q|  
    template < typename T1, typename T2 > ~7aD#`amU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )Fd)YJVR  
      { ]pNM~,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); oBmv^=cH  
    } =_&,^h@'3e  
} ; Z3o HOy  
R[F`b  
s]yZ<uA  
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 R:P),  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4qDa: D"5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g&RhPrtl  
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。 `Zp*?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <Y /3U  
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。。。 8;~,jZ s  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 dw#pObH|`  
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) 9Cd=^Im5  
下面是修改过的unary_op Qv,ORm h5  
Wv3p!zW3I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > n<EIu  
class unary_op %dw0\:P?Q  
  { gs}&a3d7k  
Left l; ?b d&Av  
  /slCK4vFc  
public : H1~9f {  
DB"z93Mr<K  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,P`:`XQ>_B  
[)}`w;#  
template < typename T > UptKN|S&V  
  struct result_1 x15&U\U  
  { "@ZwDg`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; TH>uL;?=  
} ; @6_w{6:b  
CZy!nR!  
template < typename T1, typename T2 > _7v4S/V  
  struct result_2 DM6(8df(  
  { u<"-S63+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vzAY+EEx  
} ; l [ m_<1L  
S41S+#7t*  
template < typename T1, typename T2 > <F}j;mX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lz9|"F"V  
  { iMM9a;G+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); j~rW 2(  
} NxH%%>o>  
xE_~.EoB  
template < typename T > </9c=GoJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BDL[C<d(  
  { (eT9N_W  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5!i\S[:  
} =f=>buD  
{JQV~rfh`  
} ; m,5m'9 dj  
QeQwmI  
uf )!SxT  
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 +IGSOWL  
好啦,现在才真正完美了。 NHdNCHhA>-  
现在在picker里面就可以这么添加了: \V j7%ph  
s7`2ky()kz  
template < typename Right > _B&;z $  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Y qKQm+G  
  { !y1qd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ux);~P`/o  
} ZjK'gu8*  
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。 @gx]3t*]I  
FLumI-se!  
8N<2RT8W  
.4z_ohe  
^6UE/4x!y  
十. bind pmUC4=&e  
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。 &)Vuh=  
先来分析一下一段例子 T~lHm  
% y` tDR  
74A&#ecb{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~!fOl)F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 QF.M%she+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _Pw5n mH c  
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。 R,hwn2@B  
我们来写个简单的。 gfXit$s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: FYaBP;@J%  
对于函数对象类的版本: /KgP<2p  
'8^>Z.~V  
template < typename Func > fQfd1=4  
struct functor_trait 5'rP-z~ u  
  { P1qnU  
typedef typename Func::result_type result_type; p1s& y0:d  
} ; P#KT lH  
对于无参数函数的版本: mnYzn[d3U  
c=B!\J<1  
template < typename Ret > }1Hy[4B(k\  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  ~Ctq  
  { I~M@v59C  
typedef Ret result_type; AbMf8$$3SH  
} ; TwZmZE ?!  
对于单参数函数的版本: )k 6z  
r[nvgzv@  
template < typename Ret, typename V1 > O3L:v{Kn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > GZiN&}5e  
  { 0@jhNtL  
typedef Ret result_type; c_6~zb?k+m  
} ; ;3O=lo:$~  
对于双参数函数的版本: ^hwTnW9Z1:  
H1ox>sC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > UDgUbi^v|D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %c&< {D}r  
  { 'oM&Ar$  
typedef Ret result_type; /pgn?e'lk  
} ; 8{%[|Ye  
等等。。。 ?h-:,icR  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $2v{4WP7G  
Y7@$#/1  
template < typename Func > ]%6XE)  
struct func_return 2$> <rB  
  { tb'O:/  
template < typename T > Z-'xJq  
  struct result_1 "&TN}SBW  
  { wn>?r ?KIB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lDtl6r/  
} ; )WF*fcx{  
KZsJ_t++!W  
template < typename T1, typename T2 > Ei\tn`I&  
  struct result_2 ^s3SzB@  
  { |("zW7g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &_<!zJ;Hn  
} ; ^14a[ta/'  
} ; Z'\{hL S  
`< cn  
iFB {a?BE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $tca: b}Mk  
v?#W/].C+  
template < typename Func, typename aPicker > tq8rG@-C  
class binder_1 2)R*d  
  { 0bI} s`sr  
Func fn; y[~w2a&+  
aPicker pk; l%xjCuuhU  
public : ]n&Eb88  
d7!,  
template < typename T > #s]`jdc  
  struct result_1 H.s:a#l?  
  { +m1y#|08  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v^Pjvv=  
} ; LLW\1 cxi  
:"~n` Q2[  
template < typename T1, typename T2 > C1SCV^#  
  struct result_2 $n9Bp'<  
  { {-e|x&-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3q$"`w  
} ; L 3^+`e  
5(&'/U^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U=\!`_f':  
kmF@u@5M  
template < typename T > GMYfcZ/,K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const . KzU7  
  { |$.`4h?  
  return fn(pk(t)); D eM/B5qw  
} %Ig3udcY?  
template < typename T1, typename T2 > IO]%AL(.;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +OX:T) 4h6  
  { z!:%Hbh=  
  return fn(pk(t1, t2)); L{AfrgN  
} H.]rH,8  
} ; 4ai|*8.  
4ROuy+Ms'  
Q\[2BJo/  
一目了然不是么? 3!0~/8!f@  
最后实现bind e?)ic\K  
6]5e(J{Fz  
YO`V'6\  
template < typename Func, typename aPicker > t7qY!S (  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8UN7(J  
  { I`FqZw  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DE_ <LN  
} h}c R >  
zTvGku[3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @Xj6h!"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。 hV7]/z!d  
AvEd?  
十一. phoenix  hNF.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^OnZ9?C{R  
byetbt(IF  
for_each(v.begin(), v.end(), Ym5ji$!2  
( cfA)Ui  
do_ 0L|D1_k[  
[ QFX )Nov];  
  cout << _1 <<   " , " E|l qlS7  
] = & =#G3f  
.while_( -- _1), y?@(%PTp  
cout << var( " \n " ) &d/x1=  
)  El:&  
); $ %BNoSK  
hqVxvS"  
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: ;@l5kdZx`  
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 9s@$P7N5B  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 TIre,s)_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: i"J`$u  
QC^ #ns&  
*wD| e K7  
template < typename Cond, typename Actor > xY94v  
class do_while OX[pK_:`l  
  { yV/A%y-P  
Cond cd; 1O@ D  
Actor act; z}&JapJ  
public : + tza]r:  
template < typename T > }SZU'lYHoM  
  struct result_1 c6_i~0W56  
  { IFfB3{J  
  typedef int result_type; U+wfq%Fz  
} ; 95%QF;h  
}{( J *T  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +JrbC/&  
%1^E;n  
template < typename T > tEE4"OAy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G~N$bF^R)  
  { *N!>c&8  
  do ?3|jB?:k  
    { 0;  BX  
  act(t); X[r\ Qa  
  } .T|1l$Jn  
  while (cd(t)); i_M0P12  
  return   0 ; ~rICPR  
} bIP%xl Vp  
} ; $:D-dUr1  
rI.CCPY~s  
HyKv5S$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h#Q Sx@U6  
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。 >hsvRX\_ `  
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。 yhJA{nL=  
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。 QssU\@ / Q  
下面就是产生这个functor的类: q6a7o=BP]  
g\ q*,1  
PG*:3![2  
template < typename Actor > I' TprT  
class do_while_actor asd3J  
  { Xah-*]ET  
Actor act; M:QM*?+)  
public : 3yp?|> e  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} L j>HZS$F  
O|I)HpG;  
template < typename Cond > LL"c 9jb4z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j8#xNA  
} ; ])3(@.  
lPO +dm  
uEX+j  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?&rt)/DV,  
最后,是那个do_ M'-Z"  
V4>qR{5  
Hu-Y[~9^L:  
class do_while_invoker Lk>o`<*  
  { ~"8D]  
public : 3L1MMUACL  
template < typename Actor > !5zDnv  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2=V~n)'a  
  { $$f89, h  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5eJMu=UpR  
} 09L"~:rg  
} do_; Q$XNs%7w5,  
{sb2r%U!+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5vo5t0^o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7x5wT ?2W  
最后来说说怎么处理break和continue JNk6:j&Pf  
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。 [oS4W P  
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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