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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +@v} (  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Li$k<AM  
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, 3{E}^ve  
Mi-9sW  
+& Qqu`)?F  
}('QIvq2  
  class filler 6% axbB  
  { K?eo)|4)DB  
public : IMEoov-x  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +T;qvx6  
} ; ;:1mv  
lK@r?w|<M  
c(JO;=,@9  
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: D4T+Gk"n  
|,f6c Om f  
D]_\i[x  
Ps-d#~4U;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); EFOQ;q  
@35]IxD  
`/iN%ZKum  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9LRY  
|%9~W^b  
[a6lE"yr  
$o^}<)DW  
二. 战前分析 B-zt(HG  
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。 L1+cv;t  
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 F.hC%Ncu  
OQyOv%g5C  
8b $7#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ThB2U(Wf  
  /* --------------------------------------------- */ :v48y.Ij7s  
vector < int *> vp( 10 ); ;W:Q}[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7%WI   
/* --------------------------------------------- */ O;tn5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Vt>E\{@[t  
/* --------------------------------------------- */ ]t<%>Z$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); > [7vX m4  
  /* --------------------------------------------- */ 3EdPKM j&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :eO0{JN4T  
/* --------------------------------------------- */ Ha\hQ'99  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s=+G%B'  
2|EoP-K7  
5lbh "m=  
fA5# 2P{  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0U~JSmj:2K  
1._1, _2是什么? ]|(?i ,p  
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。 RUO6Co-  
2._1 = 1是在做什么? y3GIR f;>  
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。 !Zx>)V6.  
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。  7dIDKx  
W3kilhZ  
=#Jb9=zdR  
三. 动工 ?Ci\3)u,P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m-]"I8 [  
xCD+qP ^  
Z m>69gl  
1owoh,V6  
template < typename T > F.9|$g*ip  
class assignment kM@,^`&  
  { <z PyID`  
T value; FUqiP(A  
public : HC$cK+,ZU}  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7va%-&.&t  
template < typename T2 > >@o*v*25  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T9 1Iz+j  
} ; ^ TS\x/P  
MvA_tRO  
'rgV]Oy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vJs /ett  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JJr<cZ4]  
O5w\oDhMb  
*{bqHMd4L  
[;bLlS,  
  class holder 12E"6E)  
  { _4w%U[GT,  
public : 'tj4;+xf^  
template < typename T > }I0^nv1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6W o7q\"  
  { j- -#vEW  
  return assignment < T > (t); &-9D.'WzP  
} >Ww F0W9?  
} ; s Y,3  
el<nY"c  
rkrt.B  
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: !.A>)+AK  
g$qh(Z_s  
  static holder _1; nK[$ID  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rXMv&]Ag  
m[XN,IE#u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .0 K8h:I  
而不用手动写一个函数对象。 0 N(2[s_A  
R:E:Y|&#  
LxO'$oKZV  
0J" 3RTt  
四. 问题分析 xHmc8G$zu  
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。 DX|kO  
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。 6r`g+Js/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h=aHZ6v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +}!eAMQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8MdKH7  
C%&7,F7  
五. 问题1:一致性 :>5]A6Wi  
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?| ~tWBCq 6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >_".  
_gHJ4(?w  
struct holder &*}S 0  
  { pfG:P rZ  
  // d$ /o\G  
  template < typename T > 0WFZx Ad"  
T &   operator ()( const T & r) const d0,I] "  
  { "v06F j>q  
  return (T & )r; )]}*oO  
} BsAglem  
} ; @UA>6F  
6 eBQ9XV  
这样的话assignment也必须相应改动: LLMkv!%D  
 Y+N87C<  
template < typename Left, typename Right > X$aMf &x  
class assignment )c*~Y=f  
  { z t1Q_;  
Left l; ` mi!"pmw  
Right r; m-:k]9I  
public : cGD A0#r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (8{Z@  
template < typename T2 > >&TktQO_T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } T'XRl@  
} ; >wn&+%i&  
W^x[ma z  
同时,holder的operator=也需要改动: @1pdyKK  
=F`h2A;a  
template < typename T > gm8H)y,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  _R ]1J0  
  { FR&RIFy  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .F]6uXd  
} HZm44y$/  
[x&&N*>N  
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。 * PZ=$>r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 # ;9KDt@  
H/b(dbs  
return l(rhs) = r; yP@= x!$  
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。 } E=mZZ)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m=R4A4Y7  
U> >J_2  
template < typename Tp > 1osI~oNZ  
class constant_t @ZmpcoDI  
  { f?]cW h%  
  const Tp t; )z aMycW  
public : Vq*p?cF .  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @U&|38  
template < typename T > GV9"8M Z6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Deam%)bXM]  
  { b~|B(lL6Xm  
  return t; au8) G_A  
} 2XE4w# [j  
} ; r"n)I$  
hZpFI?lqc\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 []@Mk  
下面就可以修改holder的operator=了 Bg3^BOT  
@=9QV3D  
template < typename T > Nb$)YMbA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `1P &  
  { !vsUL-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0ul2rZc  
} Pvtf_Qo^  
Z/0M9 Q%  
同时也要修改assignment的operator() >Nov9<p  
m$4Gm(Up  
template < typename T2 > FnCHbPlb  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `a J[ !O  
现在代码看起来就很一致了。 &1I0i[R  
,+JAwII>O  
六. 问题2:链式操作 <"t >!I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'd28YjtoX  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 /5o~$S  
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。 "e(N h%t  
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。 q[+];  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #):FXB$a  
67#;.}4a  
template < typename T > 6L2.88 i  
struct result_1 ^v,^.>P  
  { 0uZHH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Di&tm1R1  
} ; 2sXWeiJy;  
)'qZ6%  
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: s^ 6S{XJ  
+>s[w{Svy  
template < typename T > K <0ItN v  
struct   ref p1Els /|  
  { WUHijHo5(8  
typedef T & reference; UE(%R1Py  
} ; 9@!`,Co  
template < typename T > b[/-lNrc  
struct   ref < T &> 'a0$74fz  
  { z-()7WY  
typedef T & reference; LOp<c<+aW  
} ; _/KN98+  
P'g$F<~V  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: . [C ~a  
xL mo?Y*  
template < typename T > fFsA[@5tul  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2"NJt9w  
  { aK,G6y  
  return l(t) = r(t); M*t{?o/t;  
} WT1ch0~2  
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。 P[D ^*}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 H3&$:h  
2?HLEiI1  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 .i&]VGv  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "6.kZ$`%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dfk=%lZYd9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :sJVklK  
最后的布局是: kMUjSa~\  
                Add 65g\WB+/  
              /   \ Zj$U _  
            Divide   5 S25&UwUw  
            /   \ kMK-E<g  
          _1     3 G6L 'RP  
似乎一切都解决了?不。  aj1Zi3h  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 TJ+yBMd*%  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 3C5<MxtK  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: edA.Va|0  
:dB6/@f W  
template < typename Right > ZXp=QH+f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V,lz}&3L  
Right & rt) const F(mm0:lT  
  { )/Ul" QF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yw2sK7  
} Yf<6[(6 O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lLl^2[4k5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 8M !If  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 NKh8'=S  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 KYMz  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 SxH b76 ;  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? PY~cu@'k{  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Kk-A?ju@g  
5ILce%#zL  
template < class Action > LLCMp3qBz  
class picker : public Action z^@98:x  
  { u0\?aeg`  
public : R{u/r%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }fdo Aid~  
  // all the operator overloaded um ,Zt  
} ; e0qU2  
!5&% P b  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 hjs[$ ,1  
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: n YWS'i@  
]|'Mf;  
template < typename Right > Qn6'E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i#=s_v8  
  { O6 bB CF;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |cUTP!iy  
} N"@aisi)  
7ZqC1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ar,B7-F!  
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。 kg1z"EE  
hv2@}<r?  
template < typename T >   struct picker_maker [ lW~v:W  
  { $QN}2lJ>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; cl/}PmYIZ  
} ; G?v]p~6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |aIY  
  { ,p {|f}0  
typedef picker < T > result; 73 ix4C  
} ; 09HlL=0q  
h`;w/+/Zr  
下面总的结构就有了: %i 6i.TF  
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。 f+d[Q1  
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。 $GB/}$fd&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 AT+7!UGL  
至此链式操作完美实现。 3]$qY_|7  
G&y< lh  
;%{REa  
七. 问题3 `2.[8%6  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 krnxM7y  
_vr> -:G  
template < typename T1, typename T2 > Xz4T_-X8d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E>NRC\^@  
  { B"P-h^oiV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %a$ l%8j&  
} -C1,$mkj  
sT ]JDC6  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: { )=h  
s"gNHp.oF  
template < typename T1, typename T2 > Te_%r9P|2  
struct result_2 > yk2  
  { pbJC A&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P+K< /i  
} ; K8,Q^!5]"  
.ww~'5b0  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 2<q.LQ}<  
这个差事就留给了holder自己。 ,aq0Q<}~lc  
    ^/b3_aM5d  
'~{bq'7`m  
template < int Order > M^S <G  
class holder; u]RI,3Z  
template <> xL&M8:  
class holder < 1 > #k?uYg8  
  { (]ToBju  
public : \2]M &n GT  
template < typename T > )jc`_{PQg  
  struct result_1 F/.nr  
  { *ETSx{)8  
  typedef T & result; ))ArM-02  
} ; {^(h*zxn  
template < typename T1, typename T2 > t`%Xxxu  
  struct result_2 3}hJ`xQ  
  { Fp=O:]  
  typedef T1 & result; !79eF)  
} ; # O<,  
template < typename T > ; D'6sd"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >x'R7z23  
  { N5K\h}'%  
  return (T & )r; Z8 eB5!$  
} 'ip2|UG  
template < typename T1, typename T2 > (+aU,EQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P]cC2L@Vbi  
  { ?5VPV9EX  
  return (T1 & )r1; '/O >#1  
} ^W#161&  
} ; yVZLZLm  
`|&#=hl~  
template <> 7F$G.LhMw  
class holder < 2 > I) ]"`2w2w  
  { ^?<gz!(-  
public : mZ_643|  
template < typename T > 6 rp(<D/_  
  struct result_1 F .h A.E  
  { v=8sj{g3,3  
  typedef T & result; >8;EeRvI  
} ; >>nOS]UL  
template < typename T1, typename T2 > Nl$b;~ u  
  struct result_2 r{mj[N'@  
  { kD*r@s]=  
  typedef T2 & result; X5_T?  
} ; X iW~? *Z  
template < typename T > X\Gbs=sf6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -}x( MZ  
  { GUDz>(  
  return (T & )r; ! mb<z^>5  
} xwSi.~.  
template < typename T1, typename T2 > i(O+XQ}Fyx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9Ib#A  
  { )JA9bR <  
  return (T2 & )r2; y?Cq{(  
} 2r^G;,{  
} ; ;X;q8J^_K_  
{J~VB~('  
0+{CN|0  
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> >。 8.WZC1N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $ VTk0J-W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u; G-46  
2QIx~Er  
return l(i, j) = r(i, j); Fswr @du  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K3dg.>O  
WzhY4"p  
  return ( int & )i; rK~Obv  
  return ( int & )j; IeN~ E'~  
最后执行i = j; )=TS)C4  
可见,参数被正确的选择了。 j"5 $m@lgn  
;s\ck:Xg  
^!A@:}t>  
/0 2-0mNv  
;Z6ngS  
八. 中期总结 B>r>z5  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: sD=iHO Am  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [cso$Tv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6^vz+oN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~{cG"  
b=PB"-  
1ir~WFP  
+yd{-iH  
9f #6Q*/  
Jp 7m$D%  
九. 简化 fx=HKt  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 IeT1Jwe  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ihy76_OZ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: \f4JIsZ-&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 68QA%m'J  
  +-*/&|^等 6Eu"T9 (  
2. 返回引用。 W[B;;"ro  
  =,各种复合赋值等 9s2 N!bx  
3. 返回固定类型。 K<E|29t^k  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -'Oq.$Qq  
4. 原样返回。 N$! Vm(S  
  operator, q?$<{Z"  
5. 返回解引用的类型。  j|owU  
  operator*(单目) \O=t5yS  
6. 返回地址。 }@TtX\7(D  
  operator&(单目) >Pwu>  
7. 下表访问返回类型。 ? t_$C,A+  
  operator[] :9]"4ktoJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5Y#~+Im=[@  
  operator<<和operator>> >5MHn@  
Oi4y~C_Xd  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 krecUpo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i p; RlO  
-F&*>?I  
template < typename Left > lG R6S  
struct value_return 94'0X  
  { D:#e;K  
template < typename T > ' }T6dS  
  struct result_1 ueP a4e!  
  { + 0 |d2_]E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a&C}' e"  
} ; &O\$=&, h  
JW9U&Bj{  
template < typename T1, typename T2 > &Xp<%[:  
  struct result_2 NsF8`r g  
  { 9-hVlQ~|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; EZ)$lw/!J  
} ; wq>0W 4(  
} ; Z"5ewU<?  
&Ef_p-e-P  
#G\;)pT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Np2.X+  
E3d# T  
下面我们来剥离functor中的operator() Af XlV-v  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (0!U,8zz  
L@x#:s=  
return l(t) op r(t) &pN/+,0E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dS)c~:&+  
return op l(t) K!qV82b='{  
return op l(t1, t2) \{{i:&] H  
return l(t) op 2>'/!/+R  
return l(t1, t2) op p -wEPC0  
return l(t)[r(t)] BkJNu_{m?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0Q5fX}  
SwdUElEp  
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: Av,E|C  
单目: return f(l(t), r(t)); XHYVcwmDz-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +&qj`hA-b  
双目: return f(l(t)); o 4cqLM u  
return f(l(t1, t2)); >Ni<itze$i  
下面就是f的实现,以operator/为例 g/BlTi  
_28vf Bl?  
struct meta_divide C,G$C7$%  
  { -Ou@T#h"  
template < typename T1, typename T2 > 7#9yAS+x(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uS&NRf9A  
  { hM~zO1XW  
  return t1 / t2; gQlL0jAV  
} 0k 6S`e9gI  
} ; >?)Df(n(9  
@DniYt/  
这个工作可以让宏来做: R^=[D#*]>  
-eQ70BXvB  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a6epew!2  
template < typename T1, typename T2 > \ gFAtIx4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +@jX|  
以后可以直接用 |iGfWJ^+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ![hVTZ,hyZ  
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 ;6/dFOZn  
(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。。。) D>m!R[!o  
qcR"i+b  
m6YDyQC  
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 obtXtqew  
xq\A TON  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?)mM]2%%  
class unary_op : public Rettype ?n9?`8a#  
  { K-,8~8[  
    Left l; [RFF&uy  
public : \8iWcqJktN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q&0I7OV  
9,>u,  
template < typename T > > ?<C+ZHh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WJF#+)P:Y  
      { k+`e0Jago  
      return FuncType::execute(l(t)); yp\s Jc`  
    } Y/Q/4+  
g!.k>  
    template < typename T1, typename T2 > #b5V/)K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~E*`+kD  
      { ,{VC(/d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); I+g[ p  
    } Nlk'  
} ; JsyLWv@6xa  
%:vMD  
QX >Pni  
同样还可以申明一个binary_op PHv0^l]B  
fFNwmH-jv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TF-k|##G  
class binary_op : public Rettype eZk4 $y  
  { 3PgiV%]  
    Left l; zD%@3NA41  
Right r; HL34pmc  
public : I'>r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $pGdGV\H  
o<\9OQ0  
template < typename T > gy6Pf4Yo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t-3y`31i.  
      { 7qT>wCVT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *9I/h~I  
    } <{k r5<  
&(t/4)IZox  
    template < typename T1, typename T2 > 4Y:[YlfD.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D0HLU ~o  
      { P8=!/L2?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l4smAT  
    } M73d^z  
} ; x9s1AzM{  
YMfjTt@Q  
\g<=n&S?  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 W*/0[|n*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L2 ^-t7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xIb^x=|h  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 zf}X%tp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >YuiCf?c7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ^oT!%"\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C)8>_PY[M  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) [6{o13mCWE  
下面是修改过的unary_op r~U/t~V=D  
Mz#<Vm4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +?[,{WtV  
class unary_op fBRU4q=^T  
  { B`i 5lD  
Left l; q#!]5  
  JOvRU DZ  
public : @$ggPrs  
AHl1{* [  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [d}AlG!  
(M,IgSn9  
template < typename T > Z[pMlg6Z  
  struct result_1 /Xo8 kC  
  { u[;,~eB%w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]> 36{k]&  
} ; ic]b"ItD  
0}d^UGD  
template < typename T1, typename T2 > = gbB)u-Pc  
  struct result_2 xQK;3b  
  { @Wb_Sz4`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2qkZ B0[  
} ; o2 vBY]Tj  
!Ey=  
template < typename T1, typename T2 > ^qP}/H[QT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 32KL~32Y  
  { 4<{]_S6"0y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i9 Tq h  
} W`2Xn?g  
Y&JK*d  
template < typename T > n13#}i {tm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "x P2GZ  
  { 1*o=I-nOa  
  return OpClass::execute(lt(t)); l=.h]]`;  
} MrGq{,6C  
>*FHJCe  
} ; XwNJHOaF  
5B76D12  
C~:@ETcbil  
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 DtrR< &m  
好啦,现在才真正完美了。 ~vMdIZ.h  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3j2#'Jf|:  
Nt5`F@;B  
template < typename Right > E)}& p\{E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~R!M.gY[rK  
  { pi|P&?yw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); FC BsC#  
}  o<Z  
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。 G!L(K  
M1 5_  
^+'[:rE  
qVDf98  
zA g.,dA  
十. bind dr~6}S#  
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。 9z0G0QW[  
先来分析一下一段例子 7u|X . X  
Z|k>)pv@  
h]{V/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O"6 (k{`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i3[%]_eP.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lNwqWOWy  
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。 T1YCld  
我们来写个简单的。 yur5" $n  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a6<UMJ  
对于函数对象类的版本: & uMx*TTY  
d)yu`U  
template < typename Func > iXsX@ S^F  
struct functor_trait [S<1|hk s(  
  { bCbpJZ  
typedef typename Func::result_type result_type; [)wLji7MK  
} ; |DBj<|SX  
对于无参数函数的版本: 9N@m><N84  
<Mq vGXI  
template < typename Ret > Vhi4_~W3j]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > DY(pU/q  
  { h%*@82DKK  
typedef Ret result_type; (Q4hm]<  
} ; XGCjB{IV  
对于单参数函数的版本: "!F%X%/  
818,E  
template < typename Ret, typename V1 > RNMd,?dj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > SE7mn6,%\  
  { \a7caT{  
typedef Ret result_type; i] I{7k  
} ; P1u(0t  
对于双参数函数的版本: : FN-.1C  
!CGpE=V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z&![W@m@0N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A6Vb'Gqv{  
  { S8Ec.]T   
typedef Ret result_type; 9(AY7]6  
} ; `Hp=1a  
等等。。。 p`I[3/$3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m*f"Y"B.1I  
=euMOs  
template < typename Func > .X](B~\!  
struct func_return Qt+i0xd  
  { V<&^zIJUR  
template < typename T > ARd*c?Om  
  struct result_1 nd #owjB  
  { o6Jhl8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z55g'+Kab  
} ; &)ED||r,  
E gD$A!6N8  
template < typename T1, typename T2 > .:I^O[k  
  struct result_2 s$D"  
  { 9pMXjsE   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pAtt=R,Ht  
} ; ]*]#I?&'Hx  
} ; =!N,{V_  
"969F(S$  
Z(Z$>P&4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 bHK[Z5  
9~5LKg7Ac  
template < typename Func, typename aPicker > Tf{lH9ca$  
class binder_1 F"| ;  
  { s^R$u"pFs  
Func fn; LF X[v   
aPicker pk; f!K{f[aDa  
public : 9cXL4  
UpSa7F:Uw  
template < typename T > 'Y22HVUX  
  struct result_1 V M{Sng  
  { JKY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lKBI3oYn  
} ; q5G`N>"V  
Y1-=H)G  
template < typename T1, typename T2 > 3S=$ng  
  struct result_2 W!R7D%nX  
  { .$U=ng j\t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Sah!|9  
} ; m}32ovpw  
Y;1s=B9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Txa 2`2t7  
%zYTTPLZ  
template < typename T > XYze*8xUb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const otmyI;v 7<  
  { qS/ 'Kyp_  
  return fn(pk(t)); '>:%n  
} k[a5D/b  
template < typename T1, typename T2 > sp7#e%R\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -#`tS  
  { 3U9leY'2N  
  return fn(pk(t1, t2)); L~!Lq4]V\g  
} ]vjMfT%]W  
} ; Zjn![  
*],= !  
'-V[t yE  
一目了然不是么? l9+)h }  
最后实现bind X&gXhr#dL\  
tpQ8 m(  
|[iEi  
template < typename Func, typename aPicker > *t bgIW+h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7b*9 Th*a  
  { IN=l|Q$8f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IXU~& 5&J  
} }+fBJ$  
,T8fo\a4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {k)H.zwe  
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。 I3A xK A  
3^`.bm4 ^  
十一. phoenix p]Q(Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rU_FRk  
RPZ -  
for_each(v.begin(), v.end(), q@d6P~[-gj  
( :MILOwF  
do_ 6.M!WK{+  
[ ch)#NHZ9F  
  cout << _1 <<   " , " DcsQ6  
] ',s{N9  
.while_( -- _1), 6)1xjE#  
cout << var( " \n " ) X=[`+=  
) k8w:8*y'.  
); _Kv;hR>  
IF kU8EK&B  
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: _/5xtupxE  
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 keS%w]87  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DG/<#SCF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N#8$pE  
+K61-Div  
/'L/O;H20  
template < typename Cond, typename Actor > X({R+  
class do_while `r+`vJ$  
  { ]64?S0p1c!  
Cond cd; Q@- h  
Actor act; H1e^/JD)  
public : k-8$ 43  
template < typename T > K~14;  
  struct result_1 V3[>^ZCA  
  { Jm3iYR+,  
  typedef int result_type; y2@8?  
} ; Ombvp;  
h"(HDnq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9m}c2:p  
=~ ="#  
template < typename T > aZL FsSY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .!Os'Y9[,  
  { G;;iGN  
  do w6 .J&O  
    { 29k\}m7l<*  
  act(t); JDm7iJxc_  
  } QO3QR/Ww  
  while (cd(t)); +\~Mx>Cn  
  return   0 ; +$D~?sk  
} f/]g@/`  
} ; +"D*0gYD  
sRSy++FRF  
*_tJ;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k1_ 3\JO"6  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 #3((f[  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 YojYb]y+ j  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 S@vLh=65  
下面就是产生这个functor的类: BCw0kq@  
<'<{|$Pw  
y0cB@pWp  
template < typename Actor > WHv xBd  
class do_while_actor e]u3[ao  
  { QVQ?a&HYS  
Actor act; q /^&si  
public : `+EjmY  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pYaq1_<+  
nnBl:p>< k  
template < typename Cond > 5Y(f7,JX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9 e0Oj3!B  
} ; ompkDl\E  
2B&|0&WI  
CDgu`jj%]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %yP*Vp,W  
最后,是那个do_ ^FN(wvqb8  
\F8*HPM=*  
$K*&Wdo  
class do_while_invoker tJ@5E^'4  
  { exL<cN  
public : A+bU{oLr  
template < typename Actor > <e7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [";<YR7iRN  
  { J;cTEB  
  return do_while_actor < Actor > (act); V-%Am  
} gTwxmp.,  
} do_; xbhU:,o  
Oa|'wh ug  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  QKtTy>5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k-a3oLCR,  
最后来说说怎么处理break和continue ,1&</R_  
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。 d}RR!i`<N  
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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