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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !xqy6%p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z' oK 0"  
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, 8[PD`*w  
3e)W_P*0?  
;7;=)/-  
+-s$Htx  
  class filler [UP-BX(  
  { ]RBT9@-:U  
public : -k4w$0)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pZVT:qFF  
} ; ][gr(-68  
v--Qbu  
WNO|ziy  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 1" k_l.\,0  
vS@;D7ep  
PG51+#  
*h <_gn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -VC k k  
-l:4I6-hi  
e1Ne{zg~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 rAv)k&l  
/-{C,+cB  
FV 0x/)<z  
9a$\l2  
二. 战前分析 C>}@"eK  
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。 %>)HAx `  
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 CXAW>VdK_  
nfj8z@!  
ls;!Og9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5 ]c\{G  
  /* --------------------------------------------- */ B IW?/^  
vector < int *> vp( 10 ); y TbOBl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); KxA ^?,t[  
/* --------------------------------------------- */ [|5gw3 y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >'/KOK"  
/* --------------------------------------------- */ o(gEyK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); nq/SGo[c  
  /* --------------------------------------------- */ s%6{X48vY^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D  ,U#z  
/* --------------------------------------------- */ , z-#B]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9"g!J|+  
6_&uYA<8pE  
VB}4#-dG?  
y E; n. L  
看了之后,我们可以思考一些问题: @P'("qb~  
1._1, _2是什么? -;1nv:7Z3  
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。 Vf V|fuW  
2._1 = 1是在做什么?  cFV)zFu  
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。 ;Xr|['\'  
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。 u&E$(  
:j<ij]rsI  
Ic<J]+Xq  
三. 动工 D#.N)@\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |/YwMBi  
"p"M9P'  
!gyEw1Re7  
?=},%^  
template < typename T > ii)DOq#2  
class assignment [( O*W  
  { r@30y/C  
T value; a,/wqX  
public : 'gaa@ !bg  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3}F{a8iIm  
template < typename T2 > K(: _52rt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^e~m`R2fHh  
} ; b}-/~l-:  
r8wip\[  
# o;\5MOE%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (fTi1 I!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p]]*H2UD  
A8zh27[w%  
N E/_  
,zP.ch0K  
  class holder {0~xv@ U  
  { m"|AD/2;(  
public : 8q"C=t7  
template < typename T > te*|>NRS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,|7!/]0&  
  { gm1 7VrC  
  return assignment < T > (t); N t-8[J  
} !l7D1i~  
} ; -*nd5(lY&  
HX`>" ?{  
z0F'zN 3J  
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: ;,2;J3,pA  
D8O&`!mf  
  static holder _1; |bM?Q$>~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Cvgk67C=$  
y88lkV4a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9x]yu6  
而不用手动写一个函数对象。 qrLE1b 1$  
tB<2mjg  
:9.QhY)D  
uJ:SN;  
四. 问题分析 },& =r= B  
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。 |%tI!RN):  
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。 SmMJ%lgA6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 713)D4y}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ixjhZki<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FG{45/0We  
 F<Y>  
五. 问题1:一致性 "b6ew2\  
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?| RLE6=#4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (RM;T@`  
2+'4m#@)  
struct holder >$/PfyY7@#  
  { hAvX{]  
  // 9`| ^cL*6  
  template < typename T > g+zfa.wQ  
T &   operator ()( const T & r) const Afao Fn+  
  { Z{p62|+Ck@  
  return (T & )r; {{+woL'C  
} ;p] f5R^  
} ; :L&d>Ii|'  
J12hjzk6@  
这样的话assignment也必须相应改动: K."h}f95  
.CAcG"42  
template < typename Left, typename Right > %{j)w{ L J  
class assignment '>aj5tZ>R  
  { wS%j!|xhlV  
Left l; M?3#XQDvD  
Right r; 7eP3pg#  
public : 7zWr5U.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8(kP=   
template < typename T2 > G8hq;W4@]/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c)Ep<W<r1  
} ;  o8h1  
/q\{OsrX  
同时,holder的operator=也需要改动: a]%>7yr4  
p J#<e  
template < typename T > 3A)Ec/;~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]R7zvcu&  
  { Ar iW&E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >SSRwYIN  
} OO  /Pc  
n1;y"`gHk  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &LM ^,xx}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r_EuLFMA  
v9S1<|jN  
return l(rhs) = r; fo$A c  
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。 bPhbd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fd&=\~1_$  
?T\_"G  
template < typename Tp > Au[H!J  
class constant_t c.JMeh  
  { +u[?8D7Y  
  const Tp t; qFwJ%(IQ  
public : r[votdFo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~L3]Wa.  
template < typename T > @, %IVKg\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 18{" @<wIs  
  { -< RG'I~  
  return t; S mjg[  
} 48t_?2>  
} ; ^cz;UQX~}  
DAHQ7#qfQC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [pgld9To  
下面就可以修改holder的operator=了 mO~A}/je  
O%R*1 P9  
template < typename T > "<LVA2v;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <-%OXEG  
  { 7$HN5T\!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); P3u,)P&  
} TLC&@o :  
qt&zo5  
同时也要修改assignment的operator() c=Y8R/G<  
" +n\0j;  
template < typename T2 > @!MhVNS_<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /'uFX,  
现在代码看起来就很一致了。 SPEDN}/^  
[ta3sEPjs  
六. 问题2:链式操作 @ApX43U(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ),#hBB`ZA  
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。 @2eV^eO9  
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。 {;[W'Lc  
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。 yccF#zU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \Tii S  
4Bc<  
template < typename T > .dStV6  
struct result_1 Gi*GFv%xB  
  { <6L=% \X{*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ujMics(  
} ; xO nW~Z  
fj,]dQ T  
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: }M+2 ,#l  
Z/hk)GI  
template < typename T > R]8^ @i1  
struct   ref $k= 5nJ  
  { SF#Rc>v  
typedef T & reference; K,o@~fj  
} ; 'CkN  
template < typename T > 28rC>*+z  
struct   ref < T &> |DZ3=eWZ  
  { w6w'Jx  
typedef T & reference; F A#?+kd  
} ; ! !9l@  
V`;$Ua;y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ml Bw=Nr  
!`VC4o  
template < typename T > tq^d1b(j4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m?$peRn3{  
  { u^{6U(%  
  return l(t) = r(t); 3jG #<4;J  
} Nr(3!-  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 @T6Z3Zj}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 G>q16nS~KP  
5HAIKc  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Q|+g= |%^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b5v6Y:f&fK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 q%Fc?d9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ad@Odx=o*R  
最后的布局是: y?1<7>L5~  
                Add QxjX:O  
              /   \ nR()ei^X  
            Divide   5 [=xJh?*P  
            /   \ on=I*?+R  
          _1     3 01P ~K|s  
似乎一切都解决了?不。 :?}U Z#  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 <m|\#Jw_V  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 W18I"lHeh  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ,& ^vc_}  
xO<$xx  
template < typename Right > (3;dtp>Xx  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .}V&*-ep  
Right & rt) const ,%a7sk<5k  
  { hDf|9}/UQd  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;C+g)BW  
} nHB=*Mj DV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qK9\oB%s7  
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。 ~^GY(J'  
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。 ydyGPZ 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。 L`!M3c@u  
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。 C<?Huw4R0  
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? O!c b-  
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: Qf}^x9'  
(^Q:zU  
template < class Action > 3hrODts  
class picker : public Action UOg4 E  
  { H%*< t}  
public : P(Fd|).j$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RRBokj)]  
  // all the operator overloaded +&p}iZp  
} ; vj23j[!|  
|4F 3Gu  
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。 kK]^q|vb6  
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: {D(_"  
_E{hB  
template < typename Right > P=j89-e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q Pc"A!-i  
  { ]-D;t~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1;4 ] HNI  
} #''q :^EQ  
+[DL]e]@U  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bS9<LQ*  
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。 0K&\5xXM  
Viu+#J;l  
template < typename T >   struct picker_maker l-N4RCt h  
  { 5$T>noD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r.V< 5xV  
} ; $:bU<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > SgOn:xg;3L  
  { o~*5FN}%+l  
typedef picker < T > result; bLfbzkNV\1  
} ; XU}|Ud562  
UBUZ}ZIbN  
下面总的结构就有了: $:YJ<HvG<  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 y'9 bs  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 & m'ttUG?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?d -$lI  
至此链式操作完美实现。 r`THOj\cM  
j|u6TG  
3']yjj(gHr  
七. 问题3 _Vs\:tygs  
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。 Nz ,8NM]  
\y-Lt!}  
template < typename T1, typename T2 > T|h/n\fx)a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IkU:D"n7  
  { I#]$H#}Av  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l 1RpG"  
} 8qEK6-  
8G>;X;W  
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: Ng6(2Wt0e  
nr#DE?  
template < typename T1, typename T2 > kW#{[,7r  
struct result_2 "))G|+tz  
  { \gh`P S-B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; WrR97]7t  
} ; u= |hRTD=  
}<EA)se"  
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? s ^/<6kwO  
这个差事就留给了holder自己。 u0md ^  
    *N0R3da  
9M)N2+hkZ  
template < int Order > S >PTD@  
class holder; Lmy ^/P%  
template <> ugM,wT&~Y  
class holder < 1 > H-Uy~Ry*T  
  { WH.5vrY Z  
public : ccWz,[  
template < typename T > p2|BbC\N  
  struct result_1 EH'?wh|Yp  
  { TB]B l.  
  typedef T & result; HS|X//]  
} ; oJF@O:A  
template < typename T1, typename T2 > {e4ILdXM  
  struct result_2 MSm vQ  
  { n')#]g0[  
  typedef T1 & result; EV:y}  
} ; ("t; 2Mw  
template < typename T > $lj1924?^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u3 mTsq!  
  { o9!DK  
  return (T & )r; UGy~Ecv  
} vG'JMzAm  
template < typename T1, typename T2 > <t{T]i+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v'C`;I  
  { !O=J8;oLk  
  return (T1 & )r1; Wmp,,H  
} FDB^JH9d  
} ; 5Pis0fa  
]_S&8F}|  
template <> Z6}B}5@y  
class holder < 2 > $Nr :YI  
  { ! K~PH  
public : "YlN_ U  
template < typename T > U@<>2  
  struct result_1 "}i\" x;s  
  { a.a5qwG  
  typedef T & result; ~M 6^%  
} ; Q"UQv<  
template < typename T1, typename T2 > c~0YIk>]  
  struct result_2 :^DuB_  
  { ellj/u61bj  
  typedef T2 & result; iPMI$  
} ; T jO}P\p  
template < typename T > s4 o-*1R*`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bJD2c\qoc  
  { g?ID}E ~<  
  return (T & )r; #c V_p  
} EPCu  
template < typename T1, typename T2 > bQlShVJL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JVAJL q  
  { (]Z%&>*  
  return (T2 & )r2; `z$<1Q T  
} &|7pu=  
} ; )1a3W7  
Oo<^~d2=  
r"OVu~ND  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 *yqEl O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %+iJpRK)7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8t!/O p ?  
dA[Z\  
return l(i, j) = r(i, j); CUB=T]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M3j_sd'N  
>3 Q%Yn  
  return ( int & )i; !Y3w]_x[:  
  return ( int & )j; }O<u  
最后执行i = j; jb8v3L  
可见,参数被正确的选择了。 ![Z'jC py  
=<I90j~)  
:] Jwcp  
#$xiqL  
0n S69tH  
八. 中期总结 }"j7Qy)cs  
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: A-vK0l+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2{zFO3i<3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 PNLtpixZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :Vc+/ZyW  
&[}T41  
n83,MV?-  
}E+}\&  
>ZKE  
yz!j9pJ  
九. 简化 \D] 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。 _NAKVzo-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 GMLq3_'  
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: -E#!`~&V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O0#wM-M  
  +-*/&|^等 [ "}0umt  
2. 返回引用。 R=~+-^O!  
  =,各种复合赋值等 U]lXw+&  
3. 返回固定类型。 DQ^yqBVgQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t%<nS=u  
4. 原样返回。 D^To:N 7U  
  operator, I ;N)jj`b  
5. 返回解引用的类型。 {w.rcObIw+  
  operator*(单目) [)|P-x-<  
6. 返回地址。 @2-Eky  
  operator&(单目) PZ~uHX_d>  
7. 下表访问返回类型。 *Z=K9y,IC  
  operator[] 4flyV -  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]Kb  
  operator<<和operator>> 3!^5a %u  
?fDF Rms  
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。 a?CV;9   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2xH9O{  
ZKyK#\v<  
template < typename Left > $Ml/=\EHOg  
struct value_return PA;RUe  
  { r'M|mQ$s>  
template < typename T > FMB\$(g  
  struct result_1 oop''6`C%  
  { IC>OxYg*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k.>*!l0  
} ; `6`NuZ*6g  
~?8B~l^  
template < typename T1, typename T2 > g?!vR id@S  
  struct result_2 4lH$BIAW  
  { dIe-z7x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O.e^? ysp/  
} ; ~sk;6e)(2  
} ; GQoaBO.  
 B\1F  
_H(m4~ M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait orCD?vlh  
l@nkR&4[  
下面我们来剥离functor中的operator()  Ok[y3S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e&?o  
P9v N5|"M  
return l(t) op r(t) $A)i}M;uK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w~QUG^0Fx  
return op l(t) 7%L%dyN  
return op l(t1, t2) lq=| =  
return l(t) op fD#|C~:=  
return l(t1, t2) op :; \>jxA  
return l(t)[r(t)] a(s}Ec${Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _Dl!iV05:  
:-7`Lfi@%  
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[ocIw  
单目: return f(l(t), r(t)); di}YHMTx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I{AteL  
双目: return f(l(t)); Q^4j  
return f(l(t1, t2)); !r$?66q/  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z{7lyEzBg  
;AK;%  
struct meta_divide gE]) z*tqX  
  { bvzeU n  
template < typename T1, typename T2 > h" cLZM:6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :ak D  
  { lG,/tMy  
  return t1 / t2; 8=OK8UaU  
} &Al9%W  
} ; q}*"0r  
!tBNA  
这个工作可以让宏来做: 7 N+;K0  
*`[dC,+`.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Px5ArSS  
template < typename T1, typename T2 > \ My0h9'K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u{xjFx-  
以后可以直接用 ^%wj6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Lc(D2=%  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 dHc38zp  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ~,KAJ7O_  
EU.vw0}u8  
Ps5UX6\ .m  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ZYZQ?FN  
h[72iVn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }C.M4{a\  
class unary_op : public Rettype W@v@|D@  
  { 4thLK8/c5g  
    Left l; q3Re F_  
public : p*)RP2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %Uybp  
gE%{#&*  
template < typename T > @@K@;Jox  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _,(]T&j #2  
      { Y ::\;s  
      return FuncType::execute(l(t)); XbdoTriE  
    } |9ro&KA  
YJ_`[LnL  
    template < typename T1, typename T2 > j|!.K|9B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :#v8K;C  
      { .f 4a+w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }q9;..oL  
    } "ut:\%39.  
} ; 68?oV)fE  
n-[J+DdB  
 uZ][#[u  
同样还可以申明一个binary_op }yCJ#}  
vAi NOpz#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J&%vBg^  
class binary_op : public Rettype E"!C3SC [  
  { dP[l$/  
    Left l; qG3 [5lti  
Right r; jXq~ x"(  
public : xevG)m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -]"=b\Q  
aZ^P*|_K3  
template < typename T > K}ACZT)Wp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dv?'(.z  
      { jV)!9+H#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B~oSKM%8R  
    } HVaWv].  
g{w IdV  
    template < typename T1, typename T2 > (v(!l=3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gv$6\1  
      { V_jVVy30Ji  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); aCzdYv\}&  
    } ""l_& 3oz  
} ; ]z`Y'wSxd  
G%~=hEK0  
}ny ,Nl  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 e:}8|e~T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q#P=t83  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qR0V\OtgY~  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 -C.x;@!k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qp (ng 8%c  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0/P!rH9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 iOz<n z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) U*F|Z4{W  
下面是修改过的unary_op INSI$tA~  
-\:#z4Tc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 33x3zEUt6  
class unary_op 'SF+P)Kmz  
  { |eL&hwqzG  
Left l; iA*Z4FKkT  
  a*JM2^,HO  
public : |,M&ks  
r*]0PQ{?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 86O"w*9  
iK{q_f\"  
template < typename T > 2f\;#-  
  struct result_1 :/fG %e  
  { |qbCmsY5/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |gEA.} pY  
} ; s>z$_  
$@d`Kz;  
template < typename T1, typename T2 > `EVTlq@<  
  struct result_2 j-|YE?AA  
  { GXB4&Q!C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RL/~E xYC  
} ; BX$t |t;!m  
e'aKI]>a  
template < typename T1, typename T2 > :0>wm@qCQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v<bq1QG  
  { `HU`=a&d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0 z{S@  
} w] LN(o:  
Frn#?n)S9  
template < typename T > 9PhdoREb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @<Au|l`  
  { vc o/h  
  return OpClass::execute(lt(t)); I!lzOg4~  
}  SzkF-yRd  
Yf Udpa0  
} ; m! &bK5+*  
6"Q/Y[y  
, RfU1R  
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 &3v{~Xg)  
好啦,现在才真正完美了。 L^rtypkJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: u.iFlU   
%~P]x7%|  
template < typename Right > >|SB]'C|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ], Wh]q  
  { $+Ke$fq.>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E (tdL,m'  
} g(<02t!OT=  
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。 m3XL;1y:a  
B#o(21s  
OqUEj 0X  
wqBGJ   
ie^:PcU  
十. bind [bkMl+:/HG  
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。 @eMDRbgq;[  
先来分析一下一段例子 M xj  
AoyU1MR(  
pcNVtp 'V  
int foo( int x, int y) { return x - y;} k\_>/)g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W ]5kM~Q@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5)V]qV$   
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。 evsH>hE^  
我们来写个简单的。 C-]H+p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: q]:+0~cz  
对于函数对象类的版本: n"Ec%n  
l)D18  
template < typename Func > OTd=(dwh  
struct functor_trait |s|>46E  
  { !Jb?r SJ.h  
typedef typename Func::result_type result_type; 4?M= ?K0  
} ; O; EI&  
对于无参数函数的版本: 94I8~Jj4  
@]tFRV  
template < typename Ret > F0:Fv;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '[JrP<~^o  
  { "[@-p  
typedef Ret result_type; 7;Km J}$  
} ; is{I5IR\/  
对于单参数函数的版本: Gh0H) q  
+xRja(d6  
template < typename Ret, typename V1 > #0`2wuo {  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6k"Wy3/  
  { xXH%7%W'f  
typedef Ret result_type; C]*9:lK  
} ; l W'6rat  
对于双参数函数的版本: KXcG;b[7n  
7^Uv1ezDR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R+lKQAyC0=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > hU5[k/ q  
  { )vO Zp&  
typedef Ret result_type; ?yddr`?W  
} ; )z3mS2  
等等。。。 oe`o UnN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy T2Cdw\  
+OK.[ji?  
template < typename Func > R|{AIa{}  
struct func_return eJE?H]  
  { 2f`u?T  
template < typename T > *gHOH!K,S  
  struct result_1 &PD4+%!  
  { IvetQ+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gd.P%KC!g  
} ; NWwfNb>  
65N;PH59D  
template < typename T1, typename T2 > Rg<y8~|'}  
  struct result_2 A)040n  
  { G hLgV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C2AP   
} ; ;z#D%#Ztq  
} ;  {"y{V  
QV+('  
)gvX eJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rj$u_y3S*  
?A(=%c|,g  
template < typename Func, typename aPicker > Mp?Ev.  
class binder_1 m^U\l9LE  
  { )8ctNpQt  
Func fn; 5'\/gvxIC  
aPicker pk; y&lj+j  
public : ,nMLua\  
)<DL'  
template < typename T > J[L$8y:  
  struct result_1 Mb3,!  
  { +%eMm.(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,V)yOLApVj  
} ; vkE6e6,Qc  
"<3PyW?zt  
template < typename T1, typename T2 > 9XF+? x  
  struct result_2 P~;NwHZ?k  
  { gO<>L0,j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6aCAz2 /  
} ; P_hwa1~d  
{#=q[jVi%1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7R<<}dA]  
|=l;UqB  
template < typename T > Kx*;!3-V$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p4<&NMG  
  { )oG_x{  
  return fn(pk(t)); |?V6__9  
} ],>Z' W  
template < typename T1, typename T2 > Da_g3z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0%k`* 8  
  { ..'^1IOA  
  return fn(pk(t1, t2)); ~?E x?!\9R  
} jFw?Ky2  
} ; nE Qw6q~je  
:uZcN  
HkJ$r<J2  
一目了然不是么? SR%h=`t  
最后实现bind }UHuFff,  
76} N/C  
0mH>fs 4  
template < typename Func, typename aPicker > oO$a4|&,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #`); UAf  
  { H ~J#!3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); AmRppbj/wO  
} Th`IpxV  
oVb6,Pn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]^VC@$\)+  
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。 zvdtP'&uj  
~( -B%Az  
十一. phoenix rh${pHl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vov"60K  
-2K`:}\y&  
for_each(v.begin(), v.end(), 9w}A7('  
( 8D)*~C'85E  
do_ -HP [IJP  
[ \2: JX?Jw!  
  cout << _1 <<   " , " a)Qx43mOS  
] o9<jj>R;  
.while_( -- _1), r?\hZ*|M  
cout << var( " \n " ) @wYuc{%S  
) P[8`]=  
); _Wk!d3bsx  
#`<|W5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: JdfjOlEb  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 87>\wUJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K S,X$)9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9@Cqg5Kx'  
-1:yqF.x  
$vTU|o>|  
template < typename Cond, typename Actor > Pd%o6~_*  
class do_while hR[Qdu6r  
  { Q^DKKp  
Cond cd; c3`X19'%fM  
Actor act; ka[]pY  
public : C*/d%eHD  
template < typename T > o\g",O4-  
  struct result_1 Sl   
  { y_Bmd   
  typedef int result_type; g(,gg1mG  
} ; ljlQ9wb[s  
nr! kx)j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G3OqRH  
7 H.2]X  
template < typename T > 0{@E=}}h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hp8)-eT  
  { SE;Jl[PgcL  
  do Z[FSy-;"  
    { 3O:Z;YP:<  
  act(t); s0E:hn:  
  } &xj?MgdNL  
  while (cd(t)); ZxwI< T:&  
  return   0 ; +'N?`l6<  
} Z81]>  
} ; 4@4$kro  
%_(e{Mf)  
k,0JW=Vh>|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). cIw)ScY  
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。 Ih{(d O;  
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。 |*fGG?}  
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。 ?Sh]m/WZd[  
下面就是产生这个functor的类: vO&%sjvH  
&+xNR2";  
p4fU/  
template < typename Actor > K!).QB'  
class do_while_actor H .JA)*b-  
  { ,&Gn7[<  
Actor act; *=$Jv1"Q +  
public : bsmZR(EnU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bf VKf}  
X) owj7U;  
template < typename Cond > ) 'j7Ra  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; pyq~_ Bng  
} ; 2h@/Q)z  
BB.^-0up  
cE$<6&0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^{DXin 1O`  
最后,是那个do_ sPyq.oG  
_Qt  
,?3r-bM  
class do_while_invoker &j<B22t!  
  { mcP]k8?C  
public : -S"YEH9  
template < typename Actor > ,_!pUal  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;*BG{rkr  
  { D8m1:kU  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~5N0=)  
} X/}kNW!q  
} do_; r,cV(  
z{wJQZ9"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Nz'fMdaX,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pi*cO  
最后来说说怎么处理break和continue pV9$Vg?-H  
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。 *Ew`Fm H  
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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