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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda eQ<G Nvm  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dg&GMo  
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, dw%g9DT  
@#yl_r%  
0@RVM|  
=b>e4I@  
  class filler Fi# 9L  
  { 7{38g  
public : iyr<qtwK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} U "v=XK)!  
} ; PNH>LT^  
M6y|;lh''c  
oz7=1;r  
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: %- Ga  ^[  
>J{e_C2ZS  
zICrp  
*vT Abk$   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G6s3 \de#U  
|Rz}bsrZ  
#I#_gjJkx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kb!W|l"PN  
%DKC/%  
8F/zrPG  
YTg8Zg-Z  
二. 战前分析 A-u!{F  
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。 g\H~Y@'{  
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 n(_wt##wE~  
Z8Tb43?  
Yn>FSq^Wp-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u]P9ip"Z  
  /* --------------------------------------------- */ $?On,U  
vector < int *> vp( 10 ); y:k7eE"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \W|ymV_Ki  
/* --------------------------------------------- */ \/9O5`u*V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .Dy2O*`  
/* --------------------------------------------- */ r9p ((ir  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I_|W'%N]  
  /* --------------------------------------------- */ &_' evZ8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O~Svk'.)  
/* --------------------------------------------- */ fC/P W`4Ae  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); F(w<YU %6  
CKX3t:HP0  
+NoVe#  
1*:BOoYx  
看了之后,我们可以思考一些问题: QV -ZP'e^  
1._1, _2是什么? m?=J;r"Re  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 P` y.3aK  
2._1 = 1是在做什么? {x~r$")c?  
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。 "ZuA._  
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。 \"d\b><R  
uCgJ F@  
be [E^%  
三. 动工 >AWWwq -  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @*WrHoa2N  
<2wC)l3j*  
DIgur}q)@  
A(z m  
template < typename T > QiaBZAol  
class assignment sHQO*[[  
  { 9TEAM<b;  
T value; J\Tu=f)  
public : >^g\s]c[  
assignment( const T & v) : value(v) {} .-1'#Z1T  
template < typename T2 > 4}0Ry\ 6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } eTI?Mu>C  
} ; Ac\e>N  
r+tHVh  
i0~Af`v  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $p*.[)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `2y?(BJp  
ITD&w g  
L#fK ,r8  
mNJCV8 <  
  class holder 6UU<:KH  
  { C%#u2C2  
public : }4?z<.V  
template < typename T > j%gle%_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const hb1eEn  
  { !1l~'/r  
  return assignment < T > (t); fM"&=X  
} :g{ybTSEe  
} ; >b8-v~o{  
m14'u GC  
<VhD>4f{]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: wWM[Hus  
Yi <1z:\  
  static holder _1; (^58$IW71  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zX6Q7Bc  
4r#4h4`y|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [J55%N;#1  
而不用手动写一个函数对象。 TV/EC#48  
BC#O.93`  
whFJ]  
4ZkaH(a1  
四. 问题分析 Xm<|m#  
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。 '_ys4hz}  
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。 %8>0;ktU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B/Ltb^a  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 s0DT1s&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'f8'|o)  
orAr3`AR3  
五. 问题1:一致性 c7nbHJi  
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?| =&m;5R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [EK@f,iM  
83VFBY2q  
struct holder R`,|08E  
  { Q'YakEv >=  
  // hfg ^z5  
  template < typename T >  u5Mg  
T &   operator ()( const T & r) const SeLFubs_  
  { T/:6Z  
  return (T & )r; H(Y1%@  
} v`U;.W  
} ; -1w^z`;2h  
0 qW"b`9R  
这样的话assignment也必须相应改动: ,o}CBB! k  
AuY*x;~  
template < typename Left, typename Right > U[z2{\  
class assignment f<y3/jl4  
  { a3,A_M}M'  
Left l; Hk$do`H-=Y  
Right r; j.c{%UYj  
public : x+v&3YF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [kMWsiZ  
template < typename T2 > ^?|d< J:{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U|8?$/*\  
} ; lHE \Z`  
R0K{wY58  
同时,holder的operator=也需要改动: AEUR` .  
ZuKOscVS#T  
template < typename T > &#OF,_6"m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const COj^pdE3  
  { ;WgzR_'!'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); EA z>`~  
} *nEG<Y)  
Y Azj>c&  
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。 'Z)#SzY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 AYDAt5K_  
+W8kMuM!  
return l(rhs) = r; Hm+VGH'H?  
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。 2'Raj'2S4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }0]iS8*tL  
8Nx fYA  
template < typename Tp > ]$Q@4=fb  
class constant_t @X P_~ N  
  { I:1Pz|$`  
  const Tp t; xpI8QV$#  
public : qHPinxewx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n6 wx/:  
template < typename T > y( UWh4?t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E:[!)UG|y  
  { '@5 x=>  
  return t; Tq?f5swsI  
} z>b^Ui0  
} ; # wyjb:Ql  
+-rSO"nc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 IsjN xBM  
下面就可以修改holder的operator=了 $QwzL/a  
O2xqNQ`d  
template < typename T > n^nQrRIp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Oq(FV[N7t  
  { cQ3p|a `  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B_C."{G  
} - %?> 1n  
C#P>3"  
同时也要修改assignment的operator() bAUYJPRpy  
=w<iYO  
template < typename T2 > U !%IC7@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Nh !U  
现在代码看起来就很一致了。 4tSh.qBht  
R<^E?FI   
六. 问题2:链式操作 9f CU+s  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bNHs jx@  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 TQOJN  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 \"$q=%vD  
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。 HUbXJsSP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M7#CMLy  
aM:tg1g  
template < typename T > e}s,WC2-  
struct result_1 -CALU X  
  { 21] K7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; i%MR<M  
} ; DmZ_tuVI  
lq?N>~PG  
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: J ayax]u7J  
:u2tu60&MJ  
template < typename T > Z/;hbbG  
struct   ref ;KG}Yr72  
  { ;zSV~G6-  
typedef T & reference; ebLt:gGo  
} ; )iZhE"?z  
template < typename T > DLO#_t^v.  
struct   ref < T &> )i:"cyoE  
  { y,c \'}*H  
typedef T & reference; m"o=R\C  
} ; cca]@Ox]  
;a[3RqmKW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0|{":i_s  
1uz K(j8w  
template < typename T > @JOsG-VW~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ) }k"7"  
  { @[1,i~H  
  return l(t) = r(t); @?</8;%3W  
} 2 ]r5e;  
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。 TLg 9`UA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GT3}'`f B  
$H6ngL  
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 uL^X$8K;(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \\ZhM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 UM'JK#P"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 . :(gg  
最后的布局是: MW0CqMi]T  
                Add 1Sv$!xX`n  
              /   \ 1M[|9nWUC  
            Divide   5 \_+Af`  
            /   \ 7j"B-k#  
          _1     3 F^!mgU X  
似乎一切都解决了?不。 5!6}g<z&L  
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。 f%REN3=5K  
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。 GB}X  
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: y;hco  
vVo# nzeZ5  
template < typename Right > 4ijZQ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^(:na6C  
Right & rt) const j>~ @vq  
  { t'C9;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N9z!-y'X  
} K81&BVx/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =g=Vv"B_  
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。 1+-F3ROP  
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。 l%`~aVGJ  
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。 s ZokiFJ  
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。 -Q1~lN m:  
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? b+BX >$  
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: 0%3T'N%  
C+gu'hD  
template < class Action > 1i Q(q\%  
class picker : public Action 5zt5]zl'  
  { g$8a B{)  
public : "azrcC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O)r>AdLGn  
  // all the operator overloaded Z3iX^  
} ; ;;LiZlf  
X<H+Z2d  
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。 fJY b)sN  
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_%O6  
w_q =mKu  
template < typename Right > 6<UI%X  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [wJl]i  
  { QSOJHRl=C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BFn}~\wzK  
} fXkemB^)_  
GU)NZ[e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b*< *,Ds/G  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 5}_,rF?cX  
PmDar<m  
template < typename T >   struct picker_maker |>nVp:t^  
  { ,q Bu5t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uL@'Hv A  
} ; $7\hszjZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > iLFhm4.PO  
  { xCm`g {  
typedef picker < T > result; AdRt\H<  
} ; qV@Hu/;  
3. g-V  
下面总的结构就有了: j<i: rk|  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 VHU,G+ms  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Rs 0Gqx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .eDI ZX  
至此链式操作完美实现。 &E!-~'|z  
ivi&;  
DVRbTz3V  
七. 问题3 U,$^| Iz  
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。 =v=H{*dWA  
[0n&?<<  
template < typename T1, typename T2 > ?s: 2~Qlu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |7G=f9V  
  { " gi 1{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]b@:?DX8  
} ((Wq  
F}#=qBa[  
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: t`A5wqm  
MbC&u:@ "v  
template < typename T1, typename T2 > YCB=RT]&`  
struct result_2 HLDg_ On8  
  { _l.kbfp@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ` _]tN  
} ; wmgKh)`@_{  
0CUUgwA /  
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? 5nG$6Hw  
这个差事就留给了holder自己。 7o64|@'j  
    ZD]5"oHY  
,u<aKae  
template < int Order > E+E.z?>S  
class holder; |Ok1E  
template <> ;+]GyDgVq  
class holder < 1 > JxLD}$I  
  { Nc:>]  
public : las|ougLy  
template < typename T > dD"o~iEC  
  struct result_1 (g]J hG  
  { uEkUK|  
  typedef T & result; :ug j+  
} ; qnR{'d  
template < typename T1, typename T2 > g\ p;  
  struct result_2 eVbaxL!Q^  
  { X2p9KC  
  typedef T1 & result; rgg3{bU/  
} ; l=< :  
template < typename T > > 9wEx[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fdTyY ;  
  { @~<M_63  
  return (T & )r; cLe659&  
} kVe_2oQ_>  
template < typename T1, typename T2 > W%RjjL J@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {sL(PS.z  
  { ?k*s!YCZ  
  return (T1 & )r1; `ynD-_fTN  
} Y: XxTa*  
} ; `l95I7  
A?*_14&  
template <> .pQ4#AJ  
class holder < 2 > N!F ;!  
  { t^qPQ;"=,  
public : Af>Ho"i  
template < typename T > `$D2w|  
  struct result_1 X6]eQ PN2  
  { gyW##M@{  
  typedef T & result; n/5)}( }K  
} ; HLcK d`$/  
template < typename T1, typename T2 > q@x{6zj  
  struct result_2 -?WhJ.U  
  { /Hl]$sJY  
  typedef T2 & result; _S;L| 1>S  
} ; )/F1,&/N`e  
template < typename T > @cZNoD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yxt`Uvc(^h  
  { SD^6ib/]b  
  return (T & )r; xI7; (o"  
} #:?vpV#i  
template < typename T1, typename T2 > :kDHwYv$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RHGs(d7-  
  { 438+ zU  
  return (T2 & )r2; 9RoN,e8!  
} BJI R !J  
} ; PuhFbgxy  
D'Gmua]I  
L.z`>1  
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> >。 ,#42ebGHR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~cSOni`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s:y=X$&M  
*a7&v3X  
return l(i, j) = r(i, j); u@$C i/J*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 'i|z>si[*  
iVt*N$iZ  
  return ( int & )i; 7usf^g[dh  
  return ( int & )j; \P_1@sH=  
最后执行i = j; =%YU~  
可见,参数被正确的选择了。 5/v@VUzH  
.)>DFGb>H  
1dF=BR8  
KN;b+`x;M  
hYW<4{Gjr  
八. 中期总结 DM%4 V|F"  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: PZRm.vC)k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 el*C8TWlw  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 37@_"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q2)z1'Wv  
i!30f^9D-S  
:*"0o{ ie  
4#Fz!Km  
NGlX%j4j  
AoEG%nT  
九. 简化 Oi=>Usd  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 YN ~ 7nOw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k 4+F  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: >*v^E9Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 m1X0stFRs"  
  +-*/&|^等 H1'`* }V  
2. 返回引用。 ~bCn%r2  
  =,各种复合赋值等 L "L@4 B  
3. 返回固定类型。 3 n/U4fn_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2!/_Xh  
4. 原样返回。 ;9pOtr  
  operator, ~B%=g)w  
5. 返回解引用的类型。 H/p<lp  
  operator*(单目) \ qc 8;"@  
6. 返回地址。 33_YZOy^j  
  operator&(单目) 6<+R55  
7. 下表访问返回类型。 Oc;0*v[I  
  operator[] n)w@\ Uy c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3 [lF  
  operator<<和operator>> y_$=Pu6H  
qh/q<  
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。 *K6 V$_{S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: f$mfY6v  
%Lexu)odW  
template < typename Left > 50oNN+; =R  
struct value_return UDHk@M  
  { |*0oz=  
template < typename T > h1Ca9Z_  
  struct result_1 *s/sF@8<X  
  { ~l%Dcp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t+k"$zR  
} ; #~54t0|Cd>  
}*m:zD@8$  
template < typename T1, typename T2 > ^IuHc_  
  struct result_2 xNTO59Y-s  
  { n`T 4aDm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2jf-vWV_  
} ; (u-i{<   
} ; nn"!x|c  
AA9OElCa  
: 2?J#/o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <L@0w8i`  
v6 DN:!&  
下面我们来剥离functor中的operator() Rx*T7*xg{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L=Q- r[  
z]> 0A  
return l(t) op r(t) ,ijgqEN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W$@q ~/E  
return op l(t) qn#\ro1H  
return op l(t1, t2) _JA.~edqM  
return l(t) op \Nu(+G?e  
return l(t1, t2) op  gM20n^  
return l(t)[r(t)] 2As 4}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] dWE[*a\g  
J4h7] qt  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: `,4"[6S  
单目: return f(l(t), r(t)); . zv F!!z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Pv{ {zyc  
双目: return f(l(t)); =*qu:f\y  
return f(l(t1, t2)); -<a~kVv  
下面就是f的实现,以operator/为例 YMwMaU)K,  
6pI =?g  
struct meta_divide B3u5EgZr  
  { L$h.VQv+  
template < typename T1, typename T2 > I+w3It  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |HJdpY>Uu  
  { `~[zIq:}7  
  return t1 / t2; Nhn5 iN1*  
} '5KgRK"  
} ; Ze'AZF  
s,N%sO;  
这个工作可以让宏来做: to^ &:  
3@?#4]D{'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ob?>zsx  
template < typename T1, typename T2 > \ V< 0gD?Kx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [a\:K2*'  
以后可以直接用 Lw?4xerLsb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =L9sb!  
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 8Vv"'CU#  
(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。。。) 4aGV1u+4  
&}VGC=F;d  
~Rk%M$E9  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ;14[)t$  
uh%%MhTjv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,IxAt&kN  
class unary_op : public Rettype RyC]4 QyC  
  { w"bQxS~$y  
    Left l; gVsAz  
public : 49~5U+x;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R~CQ=KQ.  
{*As-Y:'F  
template < typename T > I 6a{'c(P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {QTfD~z^K  
      { ^Qrdh0j  
      return FuncType::execute(l(t)); *nluK  
    } \szx.IZT  
oA}&o_Q%  
    template < typename T1, typename T2 > ]|( (&Y rl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ouK&H|'  
      { bT*MJ7VVm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); S& 8gZ~B  
    } +?[TH?2c+  
} ; Z,qo jtw  
[ECSJc&i  
@$gvV]dA  
同样还可以申明一个binary_op iDlIx8PI  
QKYIBX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y'xB? >|  
class binary_op : public Rettype &4sUi K"  
  { ej47'#EY  
    Left l; +,9I3Dq  
Right r; xvQJTR k  
public : 3_B .W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !v<r=u  
)?joF)  
template < typename T > l.\Fr+*ej  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cq?l>  
      { {f3)!Pei`J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); m'XzZmI  
    } Hu|NS{Ke-  
HlBw:D(z:^  
    template < typename T1, typename T2 > SJ^.#^)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +|).dm  
      { E:T<mI?d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {N[IjY  
    } 9kuL1tcY  
} ; >,Zjlkh3  
u^|XQWR$:  
@>B#2t&  
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 cBBc^SR  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kB_GL>fc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (]^9>3{|  
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。 $)vljM<<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! FF6[qSV  
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 c3%jve  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wo$9$~(  
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) mMjY I1F  
下面是修改过的unary_op 4K[E3aA  
YwQxN"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Cy4@\X%W  
class unary_op Dr$k6kZ}'U  
  { uDay||7^g  
Left l; t@QaxZIlt;  
  6E{HNPMb>  
public : IUAx*R  
iKN~fGRc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Mi,yg=V  
D5Wo e&g,  
template < typename T > $FZ~]Ef  
  struct result_1 &Vg+n 0  
  { iUFS1SN \  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $Lv,e\]  
} ; 7f#e#_sM;  
fQ=Yf?b  
template < typename T1, typename T2 > E#v}//  
  struct result_2 z4b2t}  
  { TDs=VTd@Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B/:q  
} ; !JzM<hyg3  
fchsn*R%-  
template < typename T1, typename T2 > n@XI$>B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B^P)(Nu+  
  { UX;?~X  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); VUxuX5B3M  
} ZZ?0%9  
tq H7M0Ry  
template < typename T > __teh>MC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^Wo/vm*]  
  { [5e}A&  
  return OpClass::execute(lt(t)); sI7d?+  
} vm"LPwSk>  
K PSFy<  
} ; q.U` mtS  
s]50Y-C  
-;20|US)u  
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 ? [l[y$9  
好啦,现在才真正完美了。 .LhIB?  
现在在picker里面就可以这么添加了: u)Y~+ [Q  
O`Er*-O  
template < typename Right > %i{Z@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LQ`s>q  
  { zflfV!vAg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Gole7I  
} &l"/G%W  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 jzI70+E  
>!848J  
Ck d@|  
7DDd 1"jE  
?;zu>4f|  
十. bind a\>+!Vq  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 n/6#rj^$  
先来分析一下一段例子 _v bCC7Bf8  
Y<-h#_  
FeoI+K A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} jj_z#6{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *`Swv`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `ltc)$  
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。 FM;NA{  
我们来写个简单的。 g5M=$y/H  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $s+/OgG4H  
对于函数对象类的版本:  (-Cxv`7  
nNz1gV:0X  
template < typename Func > G d~ v _  
struct functor_trait %c"PMTq(  
  { 0gO_dyB  
typedef typename Func::result_type result_type; mivb}cKM  
} ; rV84?75( Y  
对于无参数函数的版本: <}t~^E,  
J9eOBom8e<  
template < typename Ret > iGB1f*K%x  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *;t\!XDgp  
  { 0`c|ZzY  
typedef Ret result_type; VK*Dm:G0  
} ; waI?X2  
对于单参数函数的版本: k#F |  
s|F}Abx,^  
template < typename Ret, typename V1 > /Cy4]1dw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mSLA4[4{  
  { "@^Pb$BLY  
typedef Ret result_type; %]7'2  
} ; `ppyCUX  
对于双参数函数的版本: M.fAFL  
Z,zkm{9*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $`j%z@[g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,1/O2aQ%\0  
  { 9$[6\jMh  
typedef Ret result_type; Ipro6 I  
} ; yN[aBYJx,M  
等等。。。 [NE|ZL~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy A12EUr5$  
5.ibH  
template < typename Func > ,]`|2j  
struct func_return XSk*w'xO  
  { =~zsah6N  
template < typename T > hr$Wt ?B  
  struct result_1 }`KK  
  { 5~D(jHY;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ebno:)  
} ; /2^"c+/'p  
]%M&pc3U  
template < typename T1, typename T2 > <*JFY%y "  
  struct result_2 qm^|7m^  
  { .3 >"qv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |w5m2Z  
} ; P5Lb)9_Jw  
} ; Zt_~Zxn3  
(4o<U%3kGq  
&!P' M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X*cDn.(I  
6/Iq@BZ&  
template < typename Func, typename aPicker > 0N;~(Vt2  
class binder_1 Z(j"\d!y  
  { Hlhd6be  
Func fn; }NjZfBQW`  
aPicker pk; Ri>4:V3K  
public : nTsKJX%\  
Pi+pQFz5  
template < typename T > 8[b_E5!V  
  struct result_1 ES-V'[+jDy  
  { T:T`M:C.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K|pg'VT"  
} ; [ Y+Ta,  
!3F3E8%  
template < typename T1, typename T2 > Su/8P[q_  
  struct result_2 {W+IUvn  
  { )ifjK6*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :FTx#cZ  
} ; JBhM*-t(M1  
x~Y{ {  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} dx@|M{jz'  
Mj&G5R~_  
template < typename T > rp9?p%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g.Tc>?~  
  { (Bq^ D9  
  return fn(pk(t)); TAxu]C$P  
} 3 Fb9\2<H  
template < typename T1, typename T2 > \sBXS.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X[<%T}s#  
  { ho-#Xbq#g  
  return fn(pk(t1, t2)); ]p8 zT|bv  
} zmU@ k  
} ; SZ29B  
l+#J oc<8  
0iYo&q'n  
一目了然不是么? _01wRsm%2  
最后实现bind =oBlUE  
rD+mI/_J`  
VV;%q3}:  
template < typename Func, typename aPicker > _ amP:h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {J1iheuS}  
  { %afN&T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O 1D|T"@  
} rFUR9O.{E  
G9^xv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vgE -t  
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。 Ptz## o'{5  
FsO_|r  
十一. phoenix q<j9l'dHG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wn^#`s!]U  
Oa2\\I  
for_each(v.begin(), v.end(), v,C~5J3h)  
( ^@3,/dH1 t  
do_ :YQI1 q[6  
[ br^ A<@,d  
  cout << _1 <<   " , " &~Pk*A_:  
] *`} !{ Mb  
.while_( -- _1), k".kbwcaF  
cout << var( " \n " ) (dfC}x(3h  
) lJ]]FuA-Q  
); zYrJ Hn#vB  
nY7gST  
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: uu9IUqEq2  
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 (\D E1q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d~AL4~}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^U5Qb"hz  
"~=-Q#xO  
Nm !~h|3  
template < typename Cond, typename Actor > RIQ-mpg~(k  
class do_while [GPCd@  
  { y XKddD  
Cond cd; s`ZP2"`f  
Actor act; $*VZa3B\  
public : 06O_!"GD}  
template < typename T > |h }4J  
  struct result_1 *|<T@BXn  
  { IU<lF)PF$  
  typedef int result_type; (i L*1f   
} ; 8v z h5,U  
D Qz+t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k3H0$1  
DF_wMv:>^  
template < typename T > GGnlkp& E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /o%VjP"<  
  { ;>>n#8`  
  do Th$Z9+()  
    { @R}3f6@67  
  act(t); |_ +#&x  
  } AT)b/ycC  
  while (cd(t)); $|xSM2  
  return   0 ; $[}EV(#y  
} F~i ~%f,  
} ; 4(s HUWT  
d!w3LwZ  
u7^(?"x  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;W+8X-B  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。  63 'X#S  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 0PqI^|!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 V y$*v  
下面就是产生这个functor的类: 4e/!BGkAS  
xL1Li]fM!'  
J^`5L7CO  
template < typename Actor > -uWV( ,|  
class do_while_actor Xp_m=QQsm  
  { {g#4E0.A!  
Actor act; h}! 9?:E  
public : WPkKbF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I ^m  
l 9 wO x  
template < typename Cond > #GLW3}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CvmIDRP*  
} ; Gc"hU:m  
E(j# R"  
P woiX#vz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  *<W8j[?  
最后,是那个do_ S\h5 D2G;  
HO['o{>BL  
hO&b\#@~  
class do_while_invoker CxeW5qc  
  { `:Gzjngc  
public : JC%&d1  
template < typename Actor > 4MS#`E7LrC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5LB{b]w7m  
  { Jn^b}bk t  
  return do_while_actor < Actor > (act); Hc =QSP  
} ghWWJx9  
} do_; %2T i Rb  
h# "$W;(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7]xDMu'^&f  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 R?O)v Lmd  
最后来说说怎么处理break和continue 6IG?t  
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。 Kc?4q=7q  
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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