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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ax;i;<md  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lip1wR7  
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, )o@-h85";  
}CXL\, ;  
_^pg!j[Fy}  
#i~2C@]  
  class filler hA_Y@&=W  
  { YF<;s^&@u  
public : QO%#.s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} nd1%txIsr  
} ; jZvQMW  
WAt| J2  
/5c;,.hm1R  
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: ]f"l4ay@M  
$s-HG[lX[  
\+B+M 7  
]@MBE1M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C 9:5c@G  
e^ygQ<6%  
-P>f2It  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;F!wyTF>}  
4TW>BA  
 B Ji  
2K1odqO#   
二. 战前分析 2m/=0sb\{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 'v*Y7zZ#K  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 .U:DuyT  
L=wg"$  
hhVyz{u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^Q$U.sN? R  
  /* --------------------------------------------- */ MHVHEwr.{  
vector < int *> vp( 10 ); cp7Rpqg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); GGR hM1II  
/* --------------------------------------------- */ Nn;p1n dN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ' cx&:s  
/* --------------------------------------------- */ z rV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); zT5@wm  
  /* --------------------------------------------- */ iB,Nqs3 i*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -K K)}I`  
/* --------------------------------------------- */ 9e|]H+y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); L:g!f  
~ST7@-D0  
~~_!&  
DxLN{g]B  
看了之后,我们可以思考一些问题: pkR+H|  
1._1, _2是什么? C r~!N|(  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ,!RbFME&H  
2._1 = 1是在做什么? P|Ojt I  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ,^UNQO*{GI  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 3K57xJzK  
'y?(s+  
8[|RsM   
三. 动工 )./%/ _*K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i2EXE0;  
xN +j]L C  
dm&vLQVS  
7]~65@%R-&  
template < typename T > )"IBw0]  
class assignment p v2u.qg5z  
  { mGmkeD'  
T value; XY;cz  
public : ?4U|6|1  
assignment( const T & v) : value(v) {} '}D$"2I*  
template < typename T2 > ^=nJ,-(h_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rU /V ~;#%  
} ; kR0d]"dr  
l 6;}nG  
;n Pjyu'g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =2z9Aq{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment P%6-W5<  
wY`yP!xO  
fr1/9E;  
OI9V'W$  
  class holder q+/c+u?=^  
  { W7a aL  
public : 1{sfDw[s  
template < typename T > /OpVr15  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4q`$nI Bi  
  { ;MqH)M  
  return assignment < T > (t); cj:!uhZp7  
} Ed%8| M3  
} ; J0e~s  
RfMrGC^?  
(P-Bmu!s  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: {:VUu?5-t;  
(YbRYu  
  static holder _1; S[bFS7[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j#TtY|Po  
+K3SAGm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /=zzym~<>  
而不用手动写一个函数对象。 S?bG U8R5  
Zjz< Q-  
do2~LmeW  
N|v3a>;*l  
四. 问题分析 e>Vr#a4  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 2[W1EQI  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 5y. n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ri@`sc{n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ZX0ZN2 ]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6]%79?'A  
&J)q_Z8  
五. 问题1:一致性 &VIX?UngE  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| vpy_piG|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ydCVG,"  
R0R Xw  
struct holder w !N; Y0  
  { Xj/U~  
  // u; xl}  
  template < typename T > xhAORhw#  
T &   operator ()( const T & r) const \4RVJ[2  
  { qV%t[>  
  return (T & )r; kMGK 8y  
} &95iGL28Q  
} ; s }]qlg  
sbZ$h <  
这样的话assignment也必须相应改动: 7a@%^G @!  
17Q1Xa  
template < typename Left, typename Right > :>U2yI  
class assignment %z6.}4h  
  { '1lr "}"Q+  
Left l; 1sL#XB$@N  
Right r; L~yu  
public : G:f\wK[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "#H@d+u  
template < typename T2 > J`T1 88  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (~~*PT-  
} ; !%' 1 x2?  
=v4;t'_^  
同时,holder的operator=也需要改动: qW57h8M  
mJ=3faM  
template < typename T > yv:8=.r}M  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <MhjvHg  
  { /P~@__XN  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x&6SjlDb$K  
} (vCMff/ Y1  
B/S~Jn  
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。 \bze-|C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r7z8ICX'q  
,~ D_T  
return l(rhs) = r; 6N}>@Y5  
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。 `mro2A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8Z TN  
r)P^CZm  
template < typename Tp > ;}!hgyq  
class constant_t g">E it*[  
  { =Rl?. +uE  
  const Tp t; ), >jBYMJ  
public : M+<xX)   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d, fX3  
template < typename T > @V/Lqia  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?)$+W+vK  
  { lsV9-)yyl  
  return t; lW^bn(_gQ  
} \Kph?l9Ww  
} ; gC81ICM  
~n:dHK`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~$1Zw&X  
下面就可以修改holder的operator=了 -@49Zh2'  
D-8N Da(`  
template < typename T > P"dWh;I_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5"4O_JQ  
  { 5T?esF<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); MTZbRi6z  
} $sDvE~f0n  
N;cEf7+f  
同时也要修改assignment的operator() I g/SaEF  
]Mu + DZ  
template < typename T2 > 8r^~`rL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pyEi@L1p  
现在代码看起来就很一致了。 T:ye2yg  
/"A)}>a  
六. 问题2:链式操作 S/}6AX#F4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :DP%>H|  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 B3V:?#  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 <qD/ #$   
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:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct GzJLG=M  
a+$WlG/x  
template < typename T > z4f\0uQ  
struct result_1 [#y/`  
  { x!klnpGp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2c>eMfa  
} ; 8*rd`k1 |g  
d\aarhD8*  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 14TA( v]T  
^dB~#A1  
template < typename T > [KA&KI^hF  
struct   ref 7 jq?zS|  
  { 5Xn+cw*  
typedef T & reference; 'p=5hsG  
} ; "mbcZ5 _  
template < typename T > +NGjDa  
struct   ref < T &> rn^ 7B-V  
  { O>)<w Ms`  
typedef T & reference; 2 s,[DC  
} ; Bl5*sfjG  
J/3qJst  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ZMmaM "9  
l[=7<F  
template < typename T > YQ}xr^VA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t^0^He$Ot  
  { e)dPv:oK3  
  return l(t) = r(t); l4+!H\2  
} |zD{]y?S-  
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。 Pl_4;q!$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ZhqrN]x  
rzJNHf=FVY  
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 =5NrkCk#V  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5'f4=J$Z)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z$R6'EUb1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /\L|F?+@  
最后的布局是: H=E`4E#k  
                Add [%(}e1T(  
              /   \ ]M AB  
            Divide   5 ,-PzUR4_Kj  
            /   \ gakmg#ki  
          _1     3 qms+s~oA  
似乎一切都解决了?不。 qbjBN z  
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。 Ov1$7 r@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 /0Q=}:d  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: y,&UST  
y:Xs/RS  
template < typename Right > aY8"Sw|4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >jEn>H?  
Right & rt) const Xz)UH<  
  { 'Eds0"3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -x~h.s,  
} m9bR %j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &jCT-dj  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ;K<e]RI;?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Wx#((T  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 < aeBhg%  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 g z!q  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ,L#Qy>MOb  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [Nb0&:$ay  
`n%uvo}UT  
template < class Action > '>[l1<d!G  
class picker : public Action CW*Kd t  
  { WF0%zxg]  
public : CZB!vh0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /(C?3 }}L  
  // all the operator overloaded mm-!UsT  
} ; 9"Vch;U$  
}ge~Nu>w  
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。 1qWIku  
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: Xd%c00"U  
!mNXPqnN  
template < typename Right > m&/{iCwp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VU+`yQp  
  { IXb]\ )  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 68ce+|  
} f8`K8Y]4  
,at"Q$)T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > x)eYqH~i  
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。 ,KvF:xqA  
K_/8MLJQ  
template < typename T >   struct picker_maker $qkV u  
  { Wyu$J  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R?"sM<3`e  
} ; P7GuFn/p~2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PI{;3X}9$,  
  { ;J|sH>i  
typedef picker < T > result; *,$cW ,LN  
} ; 9(?9yFbj5  
Cz=HxU80J  
下面总的结构就有了: SN!TE,=I  
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。 s*`_Ka57]~  
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。 >ZMB}pt`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A4RA5N/}  
至此链式操作完美实现。 XWH{+c"  
Il(p!l<Xz#  
5W/!o&x~7  
七. 问题3 _`yd"0 Ux  
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。  pME17 af  
_ndc^OG  
template < typename T1, typename T2 > y]|Hrx  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V<~.:G$3H  
  { <<#-IsT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _'9("m V  
} [fF0Qa-  
=O= 0 D  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: :s8^nEK  
K)z{R n  
template < typename T1, typename T2 > \lj.vzD-A  
struct result_2 r* #ApM"L  
  { V1Yab#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :1h1+b@,  
} ; S~BBBD  
SMHQo/c r  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? MD(?Wh  
这个差事就留给了holder自己。 [JAHPy=+w  
    >TSPEvWc  
eF]`?AeWQ  
template < int Order > yuyI)ebC  
class holder; GE;S5 X]X  
template <> H#pl&/+  
class holder < 1 > @tQu3Rq@  
  { 3vx5dUgl,  
public : kev|AU (WX  
template < typename T > 6H+'ezM  
  struct result_1 ^%(HZ'$wC  
  { f681i(q"  
  typedef T & result; cM&5SyxiuE  
} ; on?<3eED  
template < typename T1, typename T2 > +/u)/ey  
  struct result_2 YyOPgF] M  
  { h`O"]2  
  typedef T1 & result; Q]j [+e  
} ; IXE`MLc  
template < typename T > ?f@g1jJP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cj ?aCVa  
  { rG7E[kii  
  return (T & )r; ;pk4Voo$  
} eqvbDva^  
template < typename T1, typename T2 > uw'>tb@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >< <(6  
  { Lhg4fuos@)  
  return (T1 & )r1; &PY~m<F  
} 0$RZ~  
} ; }xZR`xP(  
+NML>g#F~z  
template <> ra87~kj<  
class holder < 2 > 8 xfn$  
  { Y0nnn  
public : pq8XCOllXx  
template < typename T > ;U7o)A;  
  struct result_1 k'O^HMAn!  
  { VaYL#\;c<  
  typedef T & result; Swugt"`nN  
} ; f uzz3#  
template < typename T1, typename T2 > m]C|8b7Y  
  struct result_2 OIi8x? .~]  
  { bv %Bo4s  
  typedef T2 & result; tK@|sZ>3\  
} ; G]Rb{v,r  
template < typename T > #cHH<09 rl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ug?gVK  
  { UoD S)(i  
  return (T & )r; A0mj!P9  
} 6"3-8orj   
template < typename T1, typename T2 > p~(+4uA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m Acny$u  
  { UZcsMMKH  
  return (T2 & )r2; w'Y(doY ,  
} OS$}ej\  
} ; 6I)[6R  
12{F  
Uh6LU5  
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> >。 5 ynBVrYf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;Fo%R$y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: c@SNbY4}%  
}sy^ed  
return l(i, j) = r(i, j); GvAP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U}#3 LFr.?  
%"<|u)E  
  return ( int & )i; o%EzK;Df  
  return ( int & )j; Q{+*F8%8V<  
最后执行i = j; 2@TgeV0Y[  
可见,参数被正确的选择了。 #}M\ J0QG  
IP?15l w  
\[\4= !v  
L{pz)')I  
x*`S>_j27=  
八. 中期总结 }~I(e  
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: |uUGvIsXn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #%Hk-a=>)#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =g.R?H8cj5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o7gYj\  
w\V1pu^6@  
h#hx(5"6  
T]er_n  
0H$6_YX4 A  
ON(OYXj  
九. 简化 -FOn%7r#Y  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 RB\ Hl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K#"J8h;x  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: uez"{_I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b]0]*<~y  
  +-*/&|^等 LDDg g u   
2. 返回引用。 >m$jJlAv8  
  =,各种复合赋值等 /D d.C<F  
3. 返回固定类型。  W8blHw"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `}r)0,Z}3  
4. 原样返回。 L/J1;  
  operator, 5taR[ukM  
5. 返回解引用的类型。 %*}h{n  
  operator*(单目) h+gaKh=k+  
6. 返回地址。 XC(:O(jdA2  
  operator&(单目) bA_/ 6r)u  
7. 下表访问返回类型。 %IA1Y>`  
  operator[] }4uHT.)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v 9,<2  
  operator<<和operator>> H^Mfj!S  
5VS};&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。 Ie<H4G5Vh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: T\ *#9a  
A ".v+  
template < typename Left > @d&JtA  
struct value_return TS_5R>R3  
  { f:9b q}vH  
template < typename T > 8A jQPDn+  
  struct result_1 Y9 /`w@"v  
  { qix$ }(P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'iM#iA8  
} ; "L0Q"t:  
(U{,D1?  
template < typename T1, typename T2 > Z5j\ M  
  struct result_2 @Ojbu@A  
  { t!8(IR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +TZVx(Z&A  
} ; Af" p:;^z  
} ; v~*Co}0OB  
~xa yGk  
1^ijKn@6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a Xn:hn~O  
AqA.,;G  
下面我们来剥离functor中的operator() >]L\Bw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C3K":JB  
:' =le*h  
return l(t) op r(t) ptc.JB6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) } =p e;l  
return op l(t) _v#Vf*#  
return op l(t1, t2) dO1h1yJJ  
return l(t) op ,Y&7` m  
return l(t1, t2) op l\/uXP?  
return l(t)[r(t)] j%U'mGx  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] XtZeT~/7RT  
]+k]Gbty6  
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: Yu}[RXC(=  
单目: return f(l(t), r(t)); 4C#r=Uw`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eP|_  
双目: return f(l(t)); yMz dM&a!*  
return f(l(t1, t2)); w61*jnvi@  
下面就是f的实现,以operator/为例 2@6Qifxd@  
Ueu~803~  
struct meta_divide h ^.jK2I  
  { >1qum'  
template < typename T1, typename T2 > #AR$'TE#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) DO 0  
  { R0#'t+7^  
  return t1 / t2; { .j030Q  
} J'E?Z0  
} ; cGSG}m@B`  
o zMn8@R  
这个工作可以让宏来做: fB)S:f|  
+gyGA/5:d$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M9QYYo@  
template < typename T1, typename T2 > \ to{7B7t>q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >g;995tG  
以后可以直接用 +MtxS l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7<*,O&![|  
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 JA$RY  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) S-[S?&c`  
RhWW61!"  
g5;Ig  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 kxLWk%V  
`qV*R 2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FN<S agj  
class unary_op : public Rettype l`A e&nc6  
  { l[6lXR&|  
    Left l; 0m,q3  
public : `< 82"cAT{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hK UK#xx  
?sW}<8\  
template < typename T > [VE>{4]W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T<%%f.x[s  
      { )&$mFwf  
      return FuncType::execute(l(t)); aM4-quaG]  
    } 4 'DEdx,&f  
gle<{ `   
    template < typename T1, typename T2 > goOw.~dZ'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oh7tE$"c  
      { iOtf7.@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3=("vR`!  
    } 6@;sOiN+  
} ; :rU,7`sE/  
6@VgLa,  
-br): }f  
同样还可以申明一个binary_op C{>dE:*K^  
^x2@KMKXZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ki>XLX,er=  
class binary_op : public Rettype 25;(`Td 5  
  { 2Z-QVwa*U  
    Left l; 3*E] :l_  
Right r; &W}6Xg(  
public : KJv[z   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [ut[W9  
txiX1o!/L  
template < typename T >  Cwl:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \[d~O>k2  
      { `PT'Lakf;3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G8.nKoHv7x  
    } 4>Y*owa4  
.;)V;!  
    template < typename T1, typename T2 > BdP+>Ij  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ')TS'p,n  
      { (K('@W%\?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hlfdmh? /  
    } {TvB3QOsj  
} ; <cFj-Ys(T  
M6j~`KSE  
z<_a4 ffR  
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 8v)iOPmDC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7#7AK}   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) & @${@  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 9TbbIP1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7M~/[f7Z{  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 pM~-o?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PU4-}!K  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) LKA/s ~G  
下面是修改过的unary_op pjma<^|F  
[ @2$W?0i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p || mR  
class unary_op U_RWqKL  
  { $WO{!R  
Left l; 4Ik'beZqK  
  .vie#,la  
public : A6 RwLX  
+i[vJRLxl~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z0UtKE^b  
+~sqv?8  
template < typename T > dU2:H}  
  struct result_1 0]zMb^wo  
  { QQt4pDir>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?XV3Y3  
} ;  F##xVmR~  
L#S|2L_hC  
template < typename T1, typename T2 > CaVVlL  
  struct result_2 %LuA:{EVD  
  { M^lP`=sSv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oPVt qQ  
} ; r^ {Bw1+  
B=%x#em  
template < typename T1, typename T2 > 7nsovWp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }qR6=J+Dx  
  { Tv9\` F[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !Sl_qL  
} }D-jTZlC  
PsZ>L  
template < typename T > g@.e%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  $ Tal.  
  { \uO^w J}  
  return OpClass::execute(lt(t)); e-%q!F(Bf  
} vOq N=bp  
F,V| In  
} ; z6P~HF+&h  
L#%)@  
q7I!wD9Cff  
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 7GCxd#DJ  
好啦,现在才真正完美了。 yb>R(y  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]<K"`q2  
~[f`oC  
template < typename Right > Er - rm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7* [  
  { N( f0,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); QP<.~^ao  
} zN=s]b=/  
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。 yMC6 Gvp  
s5V|.R  
Vt,P.CfdC  
zZP/C   
5#y_EpL"  
十. bind Zy.3yQM9i  
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。 B*9?mcP\  
先来分析一下一段例子 aj/+#G2  
d%RH]j4  
9aX!<Z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #$]8WSl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ou{V/?rb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (g&@E(@]?  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ]u:_r)T  
我们来写个简单的。 [KCR@__  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :F9Oj1lM%  
对于函数对象类的版本: bkz/V/Y  
bcT'!:  
template < typename Func > X<5&R{oZ  
struct functor_trait jeB"j  
  { qJ .XI   
typedef typename Func::result_type result_type; nB 0KDt_  
} ; Yh Ow0 x  
对于无参数函数的版本: JcMl*k  
suYbD!`(  
template < typename Ret > G(ZEP.h`u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dk"@2%xJ2d  
  { 7- C])9  
typedef Ret result_type; =pTTXo  
} ; 4TYtgP1  
对于单参数函数的版本: j WMTQLE.  
*Vg)E*s  
template < typename Ret, typename V1 > _xy[\X;9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "rfBYl`  
  { <;uM/vS i  
typedef Ret result_type; ?b"'w  
} ; &aa3BgxyE  
对于双参数函数的版本: -%Rbd0gVH\  
awjAv8tPO!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }Oqt=Wm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kB%.i%9\\  
  { }8s&~f H  
typedef Ret result_type; _g-0"a{-  
} ; W Q9Q:F2  
等等。。。 gVy`||z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4#:C t* f  
EXwU{Hl  
template < typename Func > o wI:Qs_/4  
struct func_return |68u4zK  
  { z@ `u$D$n  
template < typename T > hm k ~  
  struct result_1 [_}8Vv&6  
  { Rf2mBjJ(z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /a9CqK  
} ; C7f*Q[  
%|1s9?h7\  
template < typename T1, typename T2 > id" l"  
  struct result_2 M%RH4%NZ0  
  { &pR 8sySu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TA qX f_  
} ; l?YO!$  
} ; >YsM'.EFD  
3g5r}Ug  
0Wc_m;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2m} bddS  
e,Y<$kPV  
template < typename Func, typename aPicker > .}uri1k"@k  
class binder_1 Y9&na&vY?  
  { x34GRe!!  
Func fn; B|8|f(tsSa  
aPicker pk; /{[p?7x>  
public : q~Al[`K  
rl&.|;5uH;  
template < typename T > )heHERbJ  
  struct result_1 .:GOKyr(~  
  { #{^qBP[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; g#Ta03\  
} ; y y[Y=  
SLUQFoz}  
template < typename T1, typename T2 > BjA$^i|8  
  struct result_2 SXN]${  
  { @1<VvW=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0\s&;@xKk  
} ; ^,)nuU y  
bI_MF/r''  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7+IRI|d  
9\T9pjdZE  
template < typename T > 2-W y@\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (ss,x CF  
  { *OIBMx#qxn  
  return fn(pk(t)); ZU;jz[}  
} F6b;qb6n  
template < typename T1, typename T2 > }qWB=,8HQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qw }1mRv  
  { Z",2db  
  return fn(pk(t1, t2)); DsD? &:  
} @`8a 3sL)  
} ; ?Zk;NL9  
@*- 6DG-f  
Li$2 Gpc/  
一目了然不是么? >3&V"^r(|  
最后实现bind >,I'S2_Zl  
m6]6 !_  
%DA`.Z9 #  
template < typename Func, typename aPicker > 9sd}Z,l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {MTtj4$  
  { (d (>0YMv  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); eT]*c?"  
} ry@p  
^tI&5S]nE  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <[K)PI  
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。 m|t\w|B2  
N:S2X+}(  
十一. phoenix $|T Lt{ K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: R,=8)OI2  
q">}3`k  
for_each(v.begin(), v.end(), zjSl;ru  
( (/!@ -]1  
do_ ~C>Q+tR8  
[ _-^mxC|M  
  cout << _1 <<   " , " U@{>+G[  
] 7^mQfQv  
.while_( -- _1), Ap;^ \5  
cout << var( " \n " ) <*-8E(a  
) m/(/!MVy  
); n:b,zssP  
:i@ $s/  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: t~nW&]E  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %+;l|Z{Uf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5,V*aP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "r3h+(5  
3bjCa\ "  
v\qyDZVV  
template < typename Cond, typename Actor > fX6pW%Q'6  
class do_while m\bmBK"I  
  { G;ZN>8NB  
Cond cd; RAws{<6T-  
Actor act; }[MkJ21!  
public : csxn" Dz\  
template < typename T > .tyV =B:h  
  struct result_1 a1u4v/Qu9  
  { mH5>50H;  
  typedef int result_type; Ggst s  
} ; Wg,@S*x(  
*.+F]-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _`0DO4IU  
}d iE'  
template < typename T > %L7DC`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SW+;%+`  
  { +aPe)U<t  
  do N'$P( bx  
    { P4c3kO0  
  act(t); UvB\kIH  
  } ]#rV]As  
  while (cd(t)); E}a.qM'  
  return   0 ; 4^4T#f2=e  
} RL/7>YQ  
} ; ua &uR7  
1/qD5 *`Y  
_bg Zl  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jVN=_Y}\  
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。 d(R8^v/L  
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。 -vk/z+-^!  
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。 GK6CnSV8d  
下面就是产生这个functor的类: UX.rzYM&T  
Kxeq Q@  
6c/0OM#  
template < typename Actor > riaL[4c  
class do_while_actor f~TkU\Rh  
  { 2Ur&_c6 P  
Actor act; Aw4)=-LKO  
public : ]n<B a7Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oWi#?'  
WX_g  
template < typename Cond > HU4h.Lm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; u|u)8;'9(  
} ; _v,Wl/YAp  
3webAaO  
$AMcU5^b7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 M(C}2.20  
最后,是那个do_ )`\Q/TMl5  
j]5e$e{  
0Q,Tcj  
class do_while_invoker gSyBoY  
  { $#W^JWN1  
public : TlX:05/V8  
template < typename Actor > ]VtP7 Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B4+u/hkbh?  
  { -49I3&  
  return do_while_actor < Actor > (act); tx`^'%GMA  
} I3T;|;P7  
} do_; DW:\6k  
[eTEK W]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7M5H vG#w%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a\Gd;C ^`  
最后来说说怎么处理break和continue Nl%5OBm  
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。 Ukf:m&G  
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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