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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4rX jso|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dC&{zNG  
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, w]2tb  
fd Vye|%  
PeCU V6  
WGy3SV )  
  class filler x-W6W  
  { Z?@1X`@  
public : m]}%Ag^x  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c j-_  
} ; {zGM[A  
&U <t*"  
p\xi5z  
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: xOfZ9@VU  
kFCjko  
H{&o_  
jGV+ ~a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); i qLNX)  
r7dvj#^  
+[W_J z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 f+A!w8E  
rID_^g_tP8  
vpTYfE  
4(2iR0N  
二. 战前分析 'dTJE--@  
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。 ur*a!U  
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 |n9q 4*dN  
i;+]Y   
PWErlA:58  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _4!SO5T  
  /* --------------------------------------------- */ {/Mz /|%  
vector < int *> vp( 10 ); }vzZWe  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); v-^7oai  
/* --------------------------------------------- */ $inpiO|s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D)0pm?*5A  
/* --------------------------------------------- */ Iv J ;9d  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8|9JJ<G7  
  /* --------------------------------------------- */ c{X>i>l>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &RSUB;y mL  
/* --------------------------------------------- */ ' pnkm0=`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Glz yFj  
MSef2|"P#  
.Ioj]r  
UXU!sd  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;{@jj0h;  
1._1, _2是什么? FPg5!O%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 :Ng4? +@r  
2._1 = 1是在做什么? ,ypD0Q   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 4 VPJv>^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Y$tgz)  
+A 3Q$1F  
<4DSk9/  
三. 动工 g)o?nAr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,B^NH7A:  
.tFMa:   
|{)SLvlJl  
:)cn&'l(S  
template < typename T > g 0=Q>TzY  
class assignment zYL</!6a[  
  { PxqRb  
T value; 2!UNFv#=$  
public : C}})dL;(  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?/EyfTex  
template < typename T2 > Ds}ctL{6"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } cwe@W PE2  
} ; CO+[iJ,4C+  
 P5&mpl1  
ss8de9T"'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hvc%6A\nm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment n aQ0TN,  
]7#@lL;'0  
\QpH~&QIS  
iJIDx9 )Z  
  class holder Hh|a(Zq,  
  { O&ur |&v  
public : ue YBD]3'  
template < typename T > p-KMELB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const AdCi*="m  
  { p_K` `JE  
  return assignment < T > (t); >_ )~"Ra  
} ;,z[|"y  
} ;  xr }jw  
+N~?_5lv\s  
Ax'jNol  
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: 8ec6J*b  
AX {~A:B  
  static holder _1; k!%[W,*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g91X*$`]  
@A-*XJNS":  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CB7 6  
而不用手动写一个函数对象。 Oyfc!  
}!^/<|$=  
9/La _ :K  
'Z<V(;W  
四. 问题分析 btQDG  
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。  :RYh@.  
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。 I eQF+Xz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {;iG}jK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z$8 X1(o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (3H'!P7|~  
n'dxa<F2|  
五. 问题1:一致性 Pk9 4O  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 3IrmDT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Do&em8i z  
R0 g-  
struct holder 1|+Z mo"  
  { ka3(sctZ5  
  // 3L;GfYr0  
  template < typename T > ujo3"j[b  
T &   operator ()( const T & r) const l1Zf#]x  
  { (l|:$%[0  
  return (T & )r; ywPFL/@  
} OS X5S:XS  
} ; %*>ee[^L ,  
x B%Felz  
这样的话assignment也必须相应改动: Rh:@@4<  
B%|cp+/  
template < typename Left, typename Right > 8T}Ycm5}  
class assignment M.h)]S>  
  { B{:JD^V!  
Left l; h4j{44MT  
Right r; &=seIc>x@  
public : qyfw$$X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d[b(+sHp a  
template < typename T2 > FwdRM)1)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } F]#rH   
} ; O<@S,/Q4  
U[!x 0M  
同时,holder的operator=也需要改动: $@[`/Uh   
Jgf73IX[  
template < typename T > !9$xfg }  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [Rqv49n*V  
  { J9tQ@3{f  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Sdc yL%6!  
} {AJcYZV  
;NyX9&@  
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。 {V> >a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rv(Qz|K@  
-^y$RJC  
return l(rhs) = r; YQB.3  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 HzW`j"\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f}4bnu3  
YKjm_)8]w  
template < typename Tp > 8=]R6[,fD  
class constant_t :r<uH6x|  
  { l7{Xy_66  
  const Tp t; l9U^[;D  
public : )PM&x   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rPK)=[MZ  
template < typename T > Z3ucJH/)V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5LT{]&`9  
  { EF7Y4lp  
  return t; {=(GY@yU/  
} p8%/T>hK  
} ; YS}uJ&WoF  
QzjLKjl7p4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^%^~:<N  
下面就可以修改holder的operator=了 g$++\%k&  
i+ I%]  
template < typename T > LuM[*_8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r ek89.p  
  { E^I|%F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G0Q8"]  
} ]Zfg~K(  
REyk,s2"6  
同时也要修改assignment的operator() Cf-R?gn]  
&^R0kCF`  
template < typename T2 > qO yg&]7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } y4aW8J#  
现在代码看起来就很一致了。 ~^U(GAs  
dS7?[[pg9  
六. 问题2:链式操作 D ^ mfWJS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QLq^[ >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。 __}j {Buk  
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:.q*I!D<4  
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。 J|DID+M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3y}0J @  
#d+bld\  
template < typename T > "=7y6bM  
struct result_1 xLfx/&2  
  { wS Ty2Oyo;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <NV[8B#k]  
} ; 9{gY|2R_  
6}aIb.j  
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: "Qf X&'09  
95.m^~5  
template < typename T > jU1([(?"  
struct   ref Z J:h]  
  { D49yV`  
typedef T & reference; ;a]2hd"6  
} ; j@jaFsX |  
template < typename T > S>W_p~ @  
struct   ref < T &> Z.a`S~U  
  { A}(&At%n4  
typedef T & reference; !/+'O}@-E  
} ; %P!6cyQS  
C_SJ4Sh  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KrcL*j&^  
?a ~59!u  
template < typename T > W^}fAcQKH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const aCu 8 D!  
  { \2q!2XWgK  
  return l(t) = r(t); PU0Ha  
} 3I87|5V,Z  
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。 N5>ioJj  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 by 'P}  
XBd/,:q  
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 w8!S;~xKI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `|Aj3a3sND  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ))y`q@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [O) Q\|k  
最后的布局是: Hw 7   
                Add ),9^hJ1+@  
              /   \ 9#K,@X5 j  
            Divide   5 w +QXSa_D  
            /   \ i:9f#  
          _1     3 fi5x0El  
似乎一切都解决了?不。 Z=VAjJ;i[  
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。 Igowz7  
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。 Z`L-UQJ .  
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: tI2V)i!  
7 &y'\  
template < typename Right > D6cqON0a.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3lw KV  
Right & rt) const oBfh1/< <a  
  { \-X Qo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1SddZ5  
} c{YBCWA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 aRPpDSR?l  
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。 2Zf} t  
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。 G}!dm0s$  
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。 ~Z74e>V%  
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。 _J'V5]=4  
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? PQ6.1}  
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: } 0su[gy[  
p.(8ekh  
template < class Action > H/qv%!/o  
class picker : public Action Ne{2fV>8Ay  
  { [PVem  
public : :A+nmz!z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^FaBaDcnl  
  // all the operator overloaded YNEPu:5J  
} ; S8 +GM  
Q8] lz}  
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。 0L3v[%_j"  
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: O=2"t%Gc  
{0a (R2nB  
template < typename Right > L>4!@L5)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VB*`"4e@b<  
  { nnP] x [  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^[]q/v'3m!  
} `:=af[n   
[1OX: O|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > R07 7eX  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 O$<m(~[S  
K9{]v=#I  
template < typename T >   struct picker_maker fk*$}f  
  { !bf8 r  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qa>Z?/w  
} ; Dt)O60X3>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HF(pC7/a:  
  { Fjq~^_8  
typedef picker < T > result; $~$NQe!/  
} ; $K_G|Wyi  
3>Ne_kY  
下面总的结构就有了: h'Gs$o7#P  
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。 >!o||Yn  
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。 WA~PE` U  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 PubO|Mf  
至此链式操作完美实现。 lCyBdY9n  
hUL5V1-j  
R^[b I;  
七. 问题3 [(*ObvEF  
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。 <=1nr@L  
H1!u1k1nl  
template < typename T1, typename T2 > 75>)1H)Xm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /' +GYS  
  { w;e42.\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e}F1ZJz  
} OrN~ Y#D  
M/!5r  
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: mA{G: d  
"pa}']7#  
template < typename T1, typename T2 > A.f!SYV6  
struct result_2 ymNL`GYN[  
  { #YABb wH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ub>Pl,~'  
} ; l_?r#Qc7  
g}uVuK;<  
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? 0uw3[,I   
这个差事就留给了holder自己。 pwu8LQ3b{O  
    bcVzl]9  
>~+'V.CNW  
template < int Order > CLQE@kF;  
class holder; ;%#.d$cU  
template <> MLd*WpiI.  
class holder < 1 > am+'j5`Ys  
  { N:4oVi@Je  
public : HB/q v IzB  
template < typename T > TbK;_pg  
  struct result_1 [{K   
  { ( E8(np  
  typedef T & result; Ym]Dlz,o  
} ; e*nT+Rp  
template < typename T1, typename T2 > .u<i<S  
  struct result_2 +{eZ@  
  { mN!5JZ' 2  
  typedef T1 & result; MfJs?N0  
} ; @Czj] t`  
template < typename T > GS<aXh k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~7kIe+V  
  { vt(A?$j|A  
  return (T & )r; 1\hh,s  
} E#5$O2b#  
template < typename T1, typename T2 > Rt%3\?rf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E0SP  
  { @c >a  
  return (T1 & )r1;  Uk2U:  
} ?zS t  
} ; dg(fD>+  
S yf0dp3  
template <> &5x ]9   
class holder < 2 > -pF3q2zb  
  { $ts%SDM  
public : RyAss0Sm^  
template < typename T > Z'u:Em  
  struct result_1 )P)Zds@F  
  { | e&v;48  
  typedef T & result; =Wgz\uGJ  
} ; 31FQ=(K  
template < typename T1, typename T2 > .q!U@}k.  
  struct result_2 AV t(e6H  
  { WNE=|z#|  
  typedef T2 & result; \[!k`6#t7  
} ; <`rl[C{  
template < typename T > r )pg9}+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w^rINPAS  
  { h 8ND=(  
  return (T & )r; !BQ:R(w  
} )/B' ODa  
template < typename T1, typename T2 > ljS~>&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Msk^H7  
  { |= xK-;qs  
  return (T2 & )r2; g_T[m*  
} *.+Eg$'~V  
} ; ME9jN{ le  
=}8:zO 2'{  
x|TLMu=3=  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 fw[Z7`\Q5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =Nc}XFq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Em(&cra  
L#\!0YW/@  
return l(i, j) = r(i, j); 0-N"_1k|?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;:^^Qfp  
1=9M@r~ ^  
  return ( int & )i; CP%?,\  
  return ( int & )j; bPe|/wp  
最后执行i = j; jRhOo% p  
可见,参数被正确的选择了。 cyQ&w>'  
52zD!(   
(F wWyt  
2a\?Q|1C  
;q3"XLV(T[  
八. 中期总结 P:p@Iep  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &4m\``//9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 pyf/%9R:d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }u CC~ <^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &idPO{G  
j9bn|p$DA  
,rC$~ &  
BS6UXAf{|Z  
IpRdGT02  
]P5|V4FXo  
九. 简化 NDmTxW#g  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 t/3t69\x  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 YpGG^;M$  
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: SDW_Y^Tb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E|Q|Nx!6[  
  +-*/&|^等 *[QFIDn:  
2. 返回引用。 /c>@^  
  =,各种复合赋值等 'JjW5  
3. 返回固定类型。 Q&X#( 3&'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !:N&tuJEv  
4. 原样返回。 z-Ndv;:  
  operator, F/QRgXV  
5. 返回解引用的类型。 @5C!`:f  
  operator*(单目) k3w(KH @  
6. 返回地址。 5 wT e?  
  operator&(单目) .5'_5>tkv  
7. 下表访问返回类型。 2<  "-  
  operator[] &* Aems{-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :'F7^N3;H  
  operator<<和operator>> $4&%<'l3I  
c(R=f +  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 k4AF .U`I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (PM!{u=  
 MoFAQe  
template < typename Left > tr<iFT}C  
struct value_return .[qm>j,  
  { qi&;2Yv  
template < typename T > C.& R,$  
  struct result_1 @gn}J'  
  { fBi6% #  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =MsQ=:ZV  
} ; Ul/Uk n$  
a@ub%laL Z  
template < typename T1, typename T2 > E76#xsyhF  
  struct result_2 -D4"uoN.  
  { ;ye5HlH}.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [s"e?Qee  
} ; 9?IvSv}z  
} ; %:DH _0  
S%sD#0l  
|P>Yf0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n@`:"j%s_  
OX  r%b  
下面我们来剥离functor中的operator() *?-,=%,z/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k'(eQ5R3L  
i.(kX`~J1  
return l(t) op r(t) -fB;pS,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wUj#ACqB  
return op l(t) }C<<l5/ z  
return op l(t1, t2) Ei Yj`P  
return l(t) op T- |36Os4  
return l(t1, t2) op ?q %&"  
return l(t)[r(t)] [T<Z?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] UrP jZ:K'  
LO&/U4:  
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: Sp2<rI  
单目: return f(l(t), r(t)); 1c%ee$Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K4{1}bU{>  
双目: return f(l(t)); zIeJ[J@  
return f(l(t1, t2)); j$5S_]2  
下面就是f的实现,以operator/为例 FS1> J%P  
RXbhuI  
struct meta_divide [2 yxTK  
  { a  St  
template < typename T1, typename T2 > I\,m6 =q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H E'1Wa0r  
  { ?uBZ"^'  
  return t1 / t2; zBKfaQI,  
} oQS_rv\Ber  
} ; 3R=R k  
I=DvP;!  
这个工作可以让宏来做: 3`mM0,fY  
z5|m`$gy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ALOS>Bi&  
template < typename T1, typename T2 > \ icw (y(W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "~|;XoMU  
以后可以直接用 O #  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *\M$pUS{  
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 Ul`~d !3zH  
(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。。。) P#ro;3S3y  
keMfK ]9  
yt@;yd:OEk  
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 6~rO(  
X S&oW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H/I1n\  
class unary_op : public Rettype @|i f^  
  { 0YApaL+jt  
    Left l; Ny6 daf3f  
public : iem@ K  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0]._|Ubn6)  
9eh9@~mU"l  
template < typename T > Xe J|Z)qZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `-J$7)d@  
      { mx ]a@tu  
      return FuncType::execute(l(t)); jO9w7u6  
    } ku&m)'  
'cpO"d?{  
    template < typename T1, typename T2 > -<jd/ 5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tx|}ke~  
      { jlA?JB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yW!+:y_N_  
    } ?L'4*S]  
} ; _Dv<  
dm+}nQI \  
@#?w>38y  
同样还可以申明一个binary_op J:  T  
| WN9&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *}n)KK7aT  
class binary_op : public Rettype @S>$y5if  
  { )dMXn2O  
    Left l; Jy?#@/~  
Right r; (X(296<;  
public : nG+L'SmI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wRATe 0'  
M*xt9'Yd  
template < typename T > pVGH)6P>|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ER)<Twj  
      { P_Bhec|#fT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [&B}{6wry  
    } @=0O' XM  
^-|yF2>`  
    template < typename T1, typename T2 > 3!OO_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MUeS8:q-N  
      {  -l ?J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =D"H0w <zw  
    } 6 pQbh*  
} ; 2o\GU  
ENEnHu^  
pEn3:.l<  
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 .0eHP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 cfg_xrW0^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w{HDCPuS  
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。 NETji:d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (K}Md~  
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。。。 qOi3`6LCV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4wa8Vw`  
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) bktw?{h  
下面是修改过的unary_op Mb2rHUr  
J(s%"d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 51Nh"JTy  
class unary_op SjZ?keKZ  
  { S(b5Gj/Kd  
Left l; OG C|elSM  
  |iJ+e -_R  
public : !8#!P  
5ZPe=SQ{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;44?`[oP  
(_Ld^ ^|  
template < typename T > }"{NW!RfP  
  struct result_1 ti)4J2c,8  
  { 8r 4 L4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m&h5u,  
} ; BUozpqN}  
YnCWmlC  
template < typename T1, typename T2 > DW,fh8w  
  struct result_2 z3lMD'uU3  
  { .-0;:>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; luEP5l2&  
} ; }: W6Bo-|  
 FsbX{  
template < typename T1, typename T2 > NyJ=^=F#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @$ea-fK??  
  { TN=MZ{L  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sT^^#$ub  
} OSvv\3=  
wJ| wAS  
template < typename T > B_B~Y8=3`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xP1`FSO8=  
  { jq4{UW'  
  return OpClass::execute(lt(t)); fR4O^6c:  
} <^Hh5kfS'  
>#MGGCGL  
} ; tvC7LLNP<  
@Lj28&4:<  
(S@H'G"  
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 r}gp{Pf7e  
好啦,现在才真正完美了。 t-vH\m  
现在在picker里面就可以这么添加了: u/@dWeY[]  
aXSTA ,%  
template < typename Right > wN])"bmB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z~.3)6,z  
  { Tn# >"Ag  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); igV4nL  
} FDHa|<oz  
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。 Tk'YpL#U  
"ct_EPr`  
?\7 " A  
FL 5tIfV+  
Ve4!MM@ti  
十. bind LZ@4,Uj  
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。 SGU~LW&  
先来分析一下一段例子 pGy]t  
Mb I';Mq  
Tv;|K's'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]0HlPP:2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y`~[R7E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ((U-JeFW   
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。 S> f8j?n  
我们来写个简单的。 sQT0y(FW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T1@]:`&  
对于函数对象类的版本: Y dgaZJs  
 LWb5C{  
template < typename Func > T/^ /U6JB  
struct functor_trait #_tixg  
  { 2<aBUGA  
typedef typename Func::result_type result_type; pvJsSX  
} ; r+BPz%wM=O  
对于无参数函数的版本: & >AXB6  
;b[% L&  
template < typename Ret > ~CQYF,[Th  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }5RCks;)*  
  { ,R j{^-k  
typedef Ret result_type; *Mt's[8  
} ; J`ia6fy.I  
对于单参数函数的版本: 5]WpH0kzO  
* Yr)>;^  
template < typename Ret, typename V1 > rZDmZm?=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xQ `>\f  
  { t` R#pQ  
typedef Ret result_type; +_8*;k@F'  
} ; r@3VN~  
对于双参数函数的版本: =<.8  
D]9I-|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -Fodqq@,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _u^ S[  
  { )g9&fGYf  
typedef Ret result_type; ;a/Gs^W  
} ; Tn+6:<OFdO  
等等。。。 9L}=xX`>?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ta*B#2D>  
,%+i}H,3  
template < typename Func > 6xs_@Vk|d  
struct func_return JDi|]JY  
  { s@sr.'yU  
template < typename T > 2 $^n@<uZ@  
  struct result_1 s%nx8"   
  { 8_MR7'C1hi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y>vr Uxgo  
} ; :XK.A   
We#u-#k_O  
template < typename T1, typename T2 > n>tYeN)F<  
  struct result_2 -{i;!XE$SR  
  { 5-Vdq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !3{> F"  
} ; C>q,c3s5  
} ; Z8P{Cr~U9  
e9;<9uX  
:,$:@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W6t"n_%?"  
>!|Hns  
template < typename Func, typename aPicker > wRL=9/5(8  
class binder_1 0/d+26lR  
  { 33lD`4i+  
Func fn; m$xL#omD  
aPicker pk; -MV</  
public : ST3aiyG  
gG0P &9xz  
template < typename T > #`5{?2gS9  
  struct result_1 lzz rzx^  
  { `1F[.DdF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 12*'rU;*  
} ; AvdxDN  
P agzp%m  
template < typename T1, typename T2 > d/G`w{H}y  
  struct result_2 e%w>QN`  
  { ~y%8uHL:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KH)(xB=  
} ; &Avd  
W$7db%qFx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ID" '`DKxe  
wSHE~Xx  
template < typename T > Z 55iq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =e/{fUg8f  
  {  H  
  return fn(pk(t)); ~d :Z |8  
} s7 IaU|m  
template < typename T1, typename T2 > !8^:19+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const je1f\N45  
  { 0x!XE|7I  
  return fn(pk(t1, t2)); Yhl {'  
} 3Xgf=yG:M  
} ; ?y82S*sb#  
PDaHY  
eOa:%{Kj  
一目了然不是么? beFVjVVHq  
最后实现bind rr fL [  
U7d%*g  
|e@9YDZ  
template < typename Func, typename aPicker > J&w%lYiu5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) sZ #Ck"n  
  { *joy%F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); uBI?nv,  
} A-e#&pJ  
:SilQm*Pl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ml)~%ZbF  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 'awL!P--  
/w0l7N  
十一. phoenix 5inmFT?9Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q.H y"~  
nYG$V)iCb  
for_each(v.begin(), v.end(), dg/OjiD[P  
( 4Y5Q>2D}  
do_ B RF=TL5Z  
[ r+fR^hv  
  cout << _1 <<   " , " =D.M}x qo  
] t6&6kl  
.while_( -- _1), y*A#}b*0  
cout << var( " \n " ) #95.KkF  
) h(!x&kZq.  
); /%Lj$]S7[4  
6%Ap/zvCZ>  
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: jPg8>Z&D  
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 EzOO6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2@ vSe  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -M}#-qwf  
6r/NdI  
aObWd5~  
template < typename Cond, typename Actor > ]Y Q[ )  
class do_while >=-w2&  
  { BuMBnbT  
Cond cd; bFk >IifN  
Actor act; j(mbUB*  
public : `#B|l+baq  
template < typename T > $},Y)"mI  
  struct result_1  $6w[h7  
  { !qPVC\l  
  typedef int result_type; YlD ui8.N  
} ; /gT$d2{  
hXdc5 ?i?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _#xS1sD  
@Y+YN;57  
template < typename T > p@]\ N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v 0mc1g+9  
  { &3l g\&"  
  do _2+}_ >d  
    { MjCD;I:C.  
  act(t); uc9t0]o=h  
  } An cmSi  
  while (cd(t)); $6.CN#  
  return   0 ; 8B;wn<O  
} H%NIdgo}  
} ; =jIB5".  
T X.YTU  
_cdrz)T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +@[T0cXp  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 2iHD$tw  
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。 2= 'gC|&s6  
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。 ;n_|t/=  
下面就是产生这个functor的类: ,2T&33m  
Gqq%q!k&1  
aOWW ..|  
template < typename Actor > j|"#S4IX)F  
class do_while_actor |F z/9+I  
  { fH? e9E4l  
Actor act; D+?/MrP  
public : 4eTfb  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :xISS  
(#GOXz  
template < typename Cond > OW1i{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I\E`xkbBu  
} ; ]s-;*o\H  
x? 3U3\W  
W1S7%6y_1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 . (G9mZFV  
最后,是那个do_ 8enlF\I8g  
gV@FT|j!i  
7Y T%.ID  
class do_while_invoker ]w z`j1  
  { h`n,:Y^++P  
public :  (c;F%m|  
template < typename Actor > -Yx'qz@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y<(q<V#0!S  
  { 6Mu_9UAl`  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1'DD9d{ qN  
} _7es_w}R  
} do_; 9x@( K|  
|PR8P!'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q qGf*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .%;`: dtj  
最后来说说怎么处理break和continue - ;1'{v  
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。 P34UD:  
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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