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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J6J[\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 91d@/z  
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, F9@,T8I  
&.J8O+  
A(zF[\{]  
;43Ye ^=  
  class filler VrLU07"0n  
  { ~b;l08 <  
public : D1]%2:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Vz[E)(QX-`  
} ; 8s(?zK\  
q_S`@2Dzz,  
S81Z\=eK  
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:  O_^O1  
b~dm+5W7  
mC OJ1}  
erTb9`N4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); f'P}]_3(  
o>*vG  
.#0),JJZ[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FYq]-k{\  
9ZFvN*Zf'  
7fRL'I#[@  
v0hr~1  
二. 战前分析 64xq@_+  
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。 =+;1^sZ  
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 ^T*^L=L_(  
1&N|k;#QS  
:&: IZkO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;]YQ WK  
  /* --------------------------------------------- */ {];4  
vector < int *> vp( 10 ); oz $T.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); juOOD   
/* --------------------------------------------- */ jusP aAdW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); h<;kj#qbb  
/* --------------------------------------------- */ nn>< k"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); R-nC+)^  
  /* --------------------------------------------- */ uMOm<kn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HgL*/d  
/* --------------------------------------------- */ $T7hY$2Q l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bU'{U0lM  
{.F``2  
kw)@[1U  
wXw pKm  
看了之后,我们可以思考一些问题: 'A@[a_  
1._1, _2是什么? Bfhw0v]Z  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 GBOz,_pw  
2._1 = 1是在做什么? F%QZe*m[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 p_h)|*W{  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 +9Z RCmV  
R7aS{8nn  
"j|}-a  
三. 动工 b(&~f@% |  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +LddW0h+=8  
#:Z"V8n'  
K^z-G=|N  
qT]Bl+h2  
template < typename T > iw1((&^)"  
class assignment o %#Z  
  { K0B J  
T value; N}{CL(xi  
public : /E>z8 J$  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^pz3L'4n  
template < typename T2 > T8Sgu6:*R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q]X0 O10  
} ; 48,Aq*JFw  
SPKen}g  
^$3 ~;/|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;:xOW$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B@!a@0,,_  
)Y':u_Lo  
]P/eg$u'I  
bqY}t. Y&"  
  class holder 0 [6llcuj  
  { Fs_,RXW"  
public : ,Ie~zZE&  
template < typename T > *8k`m)h26  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f M 8kS  
  { .N~qpynY  
  return assignment < T > (t); a(CZGIB  
} #sit8k`GR8  
} ; :&$4&\_F  
zSta !]  
pNpj, H*4  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: kf~71G+  
6w{^S~rqo  
  static holder _1; 2,|*KN*e`W  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5vIuH+0  
1xK'T_[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0@a6r=`el  
而不用手动写一个函数对象。 U|odm58s  
m'1NZV%#  
#|^7{TN   
2D-ogSIo  
四. 问题分析 qg#WDx /  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Bv"Fx* {W  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 QI>yi&t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QC>I<j& `!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'qLk"   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j9C=m"O  
: 4$Ex2  
五. 问题1:一致性 p}uT qI  
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?| M64zVxsd  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &rj6<b1A  
Ne/jvWWN  
struct holder /:dVW" A|  
  { *|AnL}GJ  
  // 8 g'9( )&  
  template < typename T > 2a*1q#MpAt  
T &   operator ()( const T & r) const 'T[=Uuj"  
  { >VP\@xt(R[  
  return (T & )r; #V-qS/ q"  
} 9,5v%HZ  
} ; g92M\5 x9  
wbI(o4rXE  
这样的话assignment也必须相应改动: | (P%<  
P,AS`=z  
template < typename Left, typename Right > 9\TvX!)h  
class assignment LXIlrZ9D5  
  { `g% ]z@'+?  
Left l; !$h%$se  
Right r; 18w[T=7)  
public : y5?T`ts,#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Cq1t[a  
template < typename T2 > y<PPO6u7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S}e*~^1J  
} ; Wf_aEW&n  
_5M!ec  
同时,holder的operator=也需要改动: BieII$\P%P  
{d(PH7R  
template < typename T > 9In&vF7$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'N='B<^;%  
  { hX)r%v:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =pWpHbB.  
} /0SG  
&{&lCBN  
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。 O|,+@qtH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Fhn883  
?>q=Nf^Q.  
return l(rhs) = r; 8!>uC&bE8  
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。 z1!ya#,$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m|~,#d@  
f]$ g9H  
template < typename Tp > %H<w.]>  
class constant_t _KmpC>J+  
  { eJ{"\c(  
  const Tp t; ~'fa,XZ<  
public : BO[Q"g$Kon  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X_s;j5ur  
template < typename T > #CV(F$\1{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2)RW*Qu;+  
  { e_]1e 7t  
  return t; oZ6xHdPc4  
} 9 K$F.{cx  
} ; %9mB4Fc6b)  
pzU">)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .j88=t0  
下面就可以修改holder的operator=了 9ciL<'H\  
TOMvJ>bF  
template < typename T > g/z9bOgIX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8f^URN<x  
  { C==tJog[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3Un/-4uL  
} F]yclXf('  
r\],5x'xSu  
同时也要修改assignment的operator() ~R)w 9uq  
@{I55EQ]  
template < typename T2 > Q k-y 0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |&n dQ(!l  
现在代码看起来就很一致了。 AaTtY d  
7M;Y#=sR  
六. 问题2:链式操作 V<4)'UI?k9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 fbuop&FN+q  
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。 r@%32h  
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。 fY%Sw7ql<  
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。 NBMY1Xgj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p6=#LwL'  
Arp4$h  
template < typename T > R<UjhCvx.  
struct result_1 aE{b65'Dt  
  { "6KOql3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Cc Ni8Wg_  
} ; PY z | d  
$Uewv +  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: HwST^\Ao  
g1zqh,  
template < typename T > D@ =.4z  
struct   ref vMRKs#&8  
  { bMSF-lQ  
typedef T & reference; ui 2RTAb  
} ; GMNf#;x  
template < typename T > u]dpA  
struct   ref < T &> Z,i klB-  
  { 8#Z$}?W  
typedef T & reference; q6_1`Ew  
} ; N,[M8n,  
?J6hiQvL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qA30z%#z_  
sL/Lw WH  
template < typename T > yp*kMC,3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n.1a1Tf  
  { 7H >dv'  
  return l(t) = r(t); R2J3R5 S=[  
} um8ZhXq  
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。 R*&3i$S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 D3^v[>E2  
T >-F~?7Sv  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ` jUn  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &H+<uYV  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5~[ Fh2+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 T2(+HI2  
最后的布局是: ]iNSa{G  
                Add KPO((G0&  
              /   \ lJYv2EZ  
            Divide   5 \uPT-M*  
            /   \ H+ M ~|Ju7  
          _1     3 Ppp&3h[dW)  
似乎一切都解决了?不。 "R30oA#m  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 9QX{b+}"e  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 D 3HB`{  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 9n%W-R.  
ljf9L:L  
template < typename Right > EhVnt#`Si  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r}5GJ|p0  
Right & rt) const 1Gqtd^*;  
  { dl;A'/(t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zYs? w=  
} (f.A5~e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jyT(LDsS  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 VI+Y4T@  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ePY K^D  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ~ ZDdzp>  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 tllg$CQ5  
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? qzmZ/z96  
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: #tfJ?w`  
{ U<h tl4  
template < class Action > 4Sl^cKb$7  
class picker : public Action eo,]b1C2n  
  { . LS.Z 4@  
public : D0]9 -h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E nUo B<  
  // all the operator overloaded .ev]tu2N  
} ; [{c8:)ar  
~G$OY9UC  
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。 "l@~WE  
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: 0y1t%C075  
s`TBz8QO$  
template < typename Right > hg&AQk  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Fca?'^X  
  { wvYxL c#p0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Bl1I "B  
} ]fc:CR  
q>X:z0H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \ lKQ'_  
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。 l00D|W_ 9  
lGz0K5P{  
template < typename T >   struct picker_maker XDWERv Ij  
  { $R5-JvJJH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~iSW^mi  
} ; axl?t|~I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +Q9HsfX/  
  { 2U+&F'&Q  
typedef picker < T > result; 0jS/U|0  
} ; JU6np4  
Z`!pU"O9l  
下面总的结构就有了:  y1saE  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 OH(+]%B78  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 WT)")0)[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >fdN`W }M  
至此链式操作完美实现。 O*PHo_&G  
) jvkwC  
RAxz+1JT  
七. 问题3 &sWyh[`P  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 PLyu1{1" z  
e{O5y8,  
template < typename T1, typename T2 > :Ry 24X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %qHT!aP  
  { =V , _  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [4t KJ+v  
} Y>%NuL|s  
 %!S  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: SrtmpQ  
vOS0E^  
template < typename T1, typename T2 >  R pbl)  
struct result_2 oGqv,[$qN  
  { ?x0yiV~dL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2uTa}{/%  
} ; ww2Qa-K  
bi[l,  
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? q  ha1b$  
这个差事就留给了holder自己。 {P5@2u6S  
    m0,9yY::wj  
g}-Z]2(c#  
template < int Order > i=D,T[|>a  
class holder; ^&.?kJM  
template <> LA+MX 0*  
class holder < 1 > $5IrM 7i  
  { QhUr aZ  
public : 75HL  
template < typename T > |gz ,Ip{  
  struct result_1 SDwSlwf  
  { bij?q\  
  typedef T & result; s*f.` A*)  
} ; aiHr2x6  
template < typename T1, typename T2 > d/&|%Z r  
  struct result_2 \_E.%K  
  { fz3*oJ'  
  typedef T1 & result; k ))*z FV  
} ; ;`B35K  
template < typename T > 4:']'E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xNkY'4%  
  { q9!9OcN2  
  return (T & )r; { 1%ZyY  
} 895 7$g  
template < typename T1, typename T2 > v~Qy{dn P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zTB9GrU  
  { Yn>zR I  
  return (T1 & )r1; 8tMte!E  
} =@ZtUjcJx  
} ; 0 l@P]_qq`  
l,FoK76G  
template <> s>\g03=  
class holder < 2 > 6~ `bAe`}  
  { +d f?N  
public : e63|Z[8  
template < typename T > o3qv945  
  struct result_1 D3xaR   
  { =fG8YZ(  
  typedef T & result; sCQup^\  
} ; DZRxp,  
template < typename T1, typename T2 > l`&6W?C  
  struct result_2 c5e\ckqm^  
  { S$52KOo  
  typedef T2 & result; ]gksyxn3  
} ; 6 W;k IoB  
template < typename T > 9 Zm<1Fw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )uvFta<(  
  { rj~ian  
  return (T & )r; Mqp68%  
} (dF;Gcw+  
template < typename T1, typename T2 > _KVB~loT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I;-5]/,  
  { 9`xFZMd31A  
  return (T2 & )r2; 3SDWR@x&  
} r5!M;hU1j  
} ; *^6xt7  
03WRj+w  
q&Wwt qc9  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 !h>$bm  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p,\bez  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {K4t8T]  
[E (M(w':  
return l(i, j) = r(i, j); X-#mv|3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) JK"uj%  
.oj"ru  
  return ( int & )i; 43=-pyp  
  return ( int & )j; sDm},=X}  
最后执行i = j; y%bqeo L~  
可见,参数被正确的选择了。 Os 2YZ<t  
\BaN5+ B6  
' ,`4 U F  
J7;n;Mx  
G!Oq>7  
八. 中期总结 hX| UE  
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: V)QR!4De  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |~LjH|*M  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BC{J3<0bf@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5qQ(V)ah  
\Ntdl:fSw  
}|"*"kxi!  
)^S^s >3  
jQeE07g  
JS?l?~  
九. 简化 1=5'R/k  
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。 w^E]N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 GdeR#%z  
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: soQzIx  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (Zn3-t*  
  +-*/&|^等 q\ y#  
2. 返回引用。 T>Rf?%o  
  =,各种复合赋值等 5uJP) S?  
3. 返回固定类型。 eKpxskbhZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1fhK{9#  
4. 原样返回。 \BcJDdL  
  operator, ]AA*f_!  
5. 返回解引用的类型。 r]EZ)qp^@  
  operator*(单目) X:-bAu}D  
6. 返回地址。 PSqtZN  
  operator&(单目) $_7d! S"  
7. 下表访问返回类型。 r]//Q6|S  
  operator[] nBIv{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $CwTNm?  
  operator<<和operator>> d>b,aj(  
NT9- j#V  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 |XA aKZA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t2%@py*bU  
2X;0z$  
template < typename Left > y#Za|nt  
struct value_return JS7}K)A2B6  
  { ($ B ]9*  
template < typename T > K6yFpVl  
  struct result_1 h-+a;![  
  { HD8"=7zJk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VDu .L8  
} ; M= q~EMH  
]V769B9  
template < typename T1, typename T2 >  z0Z\d  
  struct result_2 7- 3N  
  { ocA'goI-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I1 R\Ts@  
} ; @1SKgbt>  
} ; 031.u<_  
I%Po/+|+  
b}?@syy8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Gp3nR<+  
`ToRkk&&>{  
下面我们来剥离functor中的operator() k1Mxsd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GgpQ]rw  
#b"5L2D`y'  
return l(t) op r(t) qqt.nrQ^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NZ+?Ydr8k  
return op l(t) 'oHOFH9:{b  
return op l(t1, t2) voej ~z+  
return l(t) op CWe>jlUQ  
return l(t1, t2) op Zc\h15+P  
return l(t)[r(t)] 0O['-x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vD)A)  
T.w}6? 2  
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: $L&9x3+?Kg  
单目: return f(l(t), r(t)); B[/['sD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); LY88;*:S  
双目: return f(l(t)); e<O;pM:  
return f(l(t1, t2)); Fb{`a[&  
下面就是f的实现,以operator/为例 >upXt?  
Aiks>Cyi23  
struct meta_divide hKzBq*cV  
  { *CPB5s  
template < typename T1, typename T2 > xlPcg7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K.iH  
  { Yr"!&\[oz  
  return t1 / t2; q{De&Bu  
} " ,aT<lw.  
} ; qp~4KukL  
Sv ~1XL W  
这个工作可以让宏来做: 2c>H(t h=  
Q!2iOvK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JPTI6"/  
template < typename T1, typename T2 > \ [cTRz*\s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K@j^gF/0B  
以后可以直接用 c]aK N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ox\B3U%`p}  
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 8NAWA3^B  
(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。。。) K7[AiU_I  
X.T\=dm%v  
!AD0 -fZ  
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 {7Gx9(  
)(?UA$"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }KaCf,O  
class unary_op : public Rettype {Z?$Co^R  
  { +.gf]|  
    Left l; sQ>B_Y!  
public : gGI#QPT`X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @^:7UI_  
Z*)y.i`  
template < typename T > r_V2 J{B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EYJi6#  
      { Ot2zhR )  
      return FuncType::execute(l(t)); mOz&6T<|  
    } p'%: M  
~*PK080N}  
    template < typename T1, typename T2 > K5)yM @cq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .cH{WZ  
      { WK_y1(v>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GEe 0@q#YA  
    } m_E[bDON  
} ; ,3J`ftCV  
R!_8jD:$  
rKy-u  
同样还可以申明一个binary_op V$-~%7@>;9  
1|l)gfcP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I4o =6ts  
class binary_op : public Rettype ,>QMyI hv  
  { *b6I%MZn  
    Left l; d Ik8TJ  
Right r; fOK+DT~  
public : 9Ew:.&d  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Rekb?|{z  
/+x#V!zM  
template < typename T > wzDk{4U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c+Q.?vJ  
      { t4jd KYA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j5,^9'  
    } y} $ P,  
KTLbqSS\  
    template < typename T1, typename T2 > l?o-!M{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !Ig|m+  
      { ##EB; Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v ]/OAH6D  
    } nL":0!DTRD  
} ; !y qa?\v9  
R%Ui6dCLo  
`FzYvd"N  
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 \ifK~?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n2xLgK=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ss#@=:"P  
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。 |P,zGy  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !^)wPmk  
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。。。 `?zg3GD_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o[bE  
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) 96"yNqBf  
下面是修改过的unary_op M1/M}~  
+{")E)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <fC@KY>#  
class unary_op S' (cqO}=F  
  { @)W(q5)}9"  
Left l; .pS&0gBo\  
  PcHSm/d0e  
public : jb|mip@` <  
%1-K);S J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e-CNQnO~  
X$7Oo^1;  
template < typename T > h&=O-5  
  struct result_1 GSMk\9SI  
  { P+)qE6\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b 0LGH. z4  
} ; DU5:+" u3  
:]CzN^k(1c  
template < typename T1, typename T2 > [%j?.N  
  struct result_2 ?a'6EAErC  
  { oUJj5iu}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }}^,7npU  
} ; +Dx1/I  
j[ J 5y#  
template < typename T1, typename T2 > YG0PxZmi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C5O5S:|'  
  { X,C*qw@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B :.@Qi^  
} GXDC@+$14  
mu6039qy  
template < typename T > s<[A0=LH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,O:EX0  
  { :a_BD  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?z2jk  
} ?QCmSK=L  
r4O|()  
} ; o&(wg(Rv  
8YuJ8KC  
 f~w>v  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug wP[xmO-%  
好啦,现在才真正完美了。 NH7`5mF$  
现在在picker里面就可以这么添加了: A /q2g7My  
ifXW  
template < typename Right >  !M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ye9Y^+-  
  { %'Zc2h&z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); , N53Iic  
} &4,WG  
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。 Fi mN?s  
>_XOc  
*IC^IC:  
A_!QrM  
O0^?f/&k  
十. bind `/#f?Hk=  
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。 WfTD7?\dw  
先来分析一下一段例子 6cM<>&e  
\)ip>{WG  
)uZoH 8?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Zp?4uQ)[W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 C:]s;0$3'9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8wr8:( Y$  
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_J,[#&  
我们来写个简单的。 aF!Ex  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b"I~_CL|  
对于函数对象类的版本: m#tpbFAsc  
>lrhHU  
template < typename Func > 8z Y)J#  
struct functor_trait JPEIT  
  { 3KSpB;HX  
typedef typename Func::result_type result_type; (a[.vw^g  
} ; &5?G-mn  
对于无参数函数的版本: bW53" `X  
v? L  
template < typename Ret > [ `7%sn]$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (8.{+8o  
  { j~bAbOX12  
typedef Ret result_type; ((XE\V\}Z  
} ; m`z7fi7u  
对于单参数函数的版本: / s,tY74'5  
-."kq.m*  
template < typename Ret, typename V1 > #ZJMlJ:q`"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ( #* "c  
  { jpRBER_X  
typedef Ret result_type; *i^`Dw^~y  
} ; h4_ b!E@  
对于双参数函数的版本: [)^mBVht  
GF8 -_X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sYJL-2JX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > hq=,Z1J  
  { #ly@;!M  
typedef Ret result_type; OF[?Z  
} ; &iNwvA%9D  
等等。。。 gV8"V Zg2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy hoenQ6N^:  
#uSK#>H_!  
template < typename Func > .wmnnvtl,  
struct func_return wd[eJcQ,  
  { a d9CsvW  
template < typename T > 4WC9US-k  
  struct result_1 C-m*?))go  
  { u)a'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,> n% ~'gb  
} ; 5Fm av5  
8TE>IPjm  
template < typename T1, typename T2 > {CtR+4KD  
  struct result_2 d|XmasGN  
  { "xe=N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Mo D?2J  
} ; v!9i"@<!  
} ; D8%AV; -Y  
qi(*ty  
b7HffO O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d H? ScXM=  
.Pe9_ZH$W  
template < typename Func, typename aPicker > ZtK\HDdp  
class binder_1 Gh}yb-$N`&  
  { o:"anHs  
Func fn; :P$#MC  
aPicker pk; Pao%pA.<  
public : KVkMU?6  
$d/&k`  
template < typename T > (&[[46  
  struct result_1 +H_MV=A^  
  {  z [C3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TJ(K3/)Z  
} ; 7AwgJb hn  
x({H{'9?  
template < typename T1, typename T2 > <@G8ni  
  struct result_2 KVPR}qTP;  
  { wJeG(h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kkS~4?- *  
} ; @%hCAm  
.&1C:>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c)}2K0  
#aar9  
template < typename T > 0:=ZkEEeU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2&Jd f  
  { ;apzAF  
  return fn(pk(t)); 2-'Opu  
} Wht(O~F  
template < typename T1, typename T2 > 2;$ k(x]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6G AaV[])'  
  { n6MM5h/#r  
  return fn(pk(t1, t2)); `_vB+a  
} V0*3;n  
} ; c~=B0K-  
=JS;;PzX[  
y "w|g~x]c  
一目了然不是么? nV*y`.+  
最后实现bind 'zZcn" +!  
cXnKCzSxZq  
-|S]oJy  
template < typename Func, typename aPicker > HYK!}&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]Mi.f3QlO6  
  { h3* x[W  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $t~@xCi]S  
} ememce,Np  
_ oFs #kW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2xwlKmI N  
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。 e@#kRklV&  
?GA&f2]a  
十一. phoenix ORN6vX(1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "LhvzM-<8  
"O[j!fG8,  
for_each(v.begin(), v.end(), N587(wZ  
( o>Er_r  
do_ 6w[}&pX"z  
[ }8-\A7T  
  cout << _1 <<   " , " ZR0r>@M3v<  
] nH|,T%  
.while_( -- _1), k S# CEU7  
cout << var( " \n " ) )B# ,  
) N|g;W  
); )~J>X{hy  
!7bw5H  
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: ~EzaC?fQ  
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 G oM ip8'u  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !y:%0{l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @|}BXQNd  
V/d/L3p  
U69u'G:  
template < typename Cond, typename Actor > Yc r3HLJy  
class do_while nl aM  
  { y&m0Lz53Z  
Cond cd; # ]?bLm<!  
Actor act; i':i_kU  
public : gi/@ j  
template < typename T > $2^`Uca  
  struct result_1 +  @9.$6N  
  { &,\=3 '  
  typedef int result_type; V r(J+1@  
} ; !" #9<~Q,p  
<h).fX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} PNOGN|D  
"\W-f  
template < typename T > )tHaB,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LVJI_O{fH  
  { 7hW+T7u?  
  do ._w8J"E5  
    { :<Y}l-x  
  act(t); >_dx_<75&  
  } "xmP6=1  
  while (cd(t)); M->*{D@a  
  return   0 ; VV4Gjc  
} %3q0(Xl  
} ; ~\)qi=  
4/kv3rv  
).` S/F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D\w h;r  
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。 {rfF'@[  
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。 DS-0gVYeDW  
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。 ?[<Tx-L  
下面就是产生这个functor的类: j"^ +oxH  
znJhP}(  
/={Js*  
template < typename Actor > j*"3t^|-  
class do_while_actor &8&d3EQ  
  { .:p2Tbo  
Actor act; /+*#pDx/zW  
public : R[z`:1lo  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a,F&`Wg  
8.' #?]a  
template < typename Cond > KrVcwAcq|1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `RU[8@ 2%  
} ; T_b^ Tc`  
WwH+E]^e+  
SG}V[Glk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Gb[`R}^dq  
最后,是那个do_ ;6@r-r  
2?m.45`  
 ~ ~uAc_  
class do_while_invoker 8l}1c=A}Vi  
  { 21s4MagC  
public : UYk>'\%H0  
template < typename Actor > w -Nhs6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ol"3a|  
  { MuoF FvAA  
  return do_while_actor < Actor > (act); g%F"l2M  
} g (VNy@  
} do_; 0;S,tJg  
%ms'n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1Je9,dd6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /bj <Ft\  
最后来说说怎么处理break和continue o"wXIHUmV  
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。 M/x>51<  
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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