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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tQ"PCm  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <v?-$3YT  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 3mWN?fC  
Im2g2 ]  
e5dwq  
/@K?W=w4  
  class filler vhKD_}}aP  
  { wp$=lU{B  
public : :gmVX}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} LS;kq',  
} ; MEE]6nU  
U<t Qj`  
ke0Vy(3t{h  
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:  )57OZ  
CR<*<=rI  
5}f$O  
1K!7FiqY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (5SI! 1N  
% tpjy,  
 (1ebE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =6>mlI>i  
*ood3M[M^  
vg<_U&N=-r  
qzq>C"z\Y$  
二. 战前分析 lPjgBp{/  
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。 6d,"GT  
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 <I7UyCAF  
U^.$k-|k  
~Oolm_+{}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rkV ZP!7!  
  /* --------------------------------------------- */ F4*f_lP  
vector < int *> vp( 10 ); 9K)2OX;$w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MYu-[Hg  
/* --------------------------------------------- */ % L]xar  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Rzz*[H  
/* --------------------------------------------- */ Da.vyp  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); uu HWN|  
  /* --------------------------------------------- */ tP`,Egf"g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P )`-cfg  
/* --------------------------------------------- */ qRNGe8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <w[)T`4N  
.iw+ #  
XMpPG~XdN  
$L(,q!DvH  
看了之后,我们可以思考一些问题: q0Fy$e]u  
1._1, _2是什么? h|wy vYKZ  
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。 5'@}8W3b  
2._1 = 1是在做什么?  </7J:#  
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。 j  $L  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 7z`)1^ M  
wqJH  
4W6gKY  
三. 动工 w<>B4m\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fy7]I?vm@  
21W>}I"0?  
IpHGit28  
@N34 Q-l  
template < typename T > ,9=5.+AJ  
class assignment b16\2%Ea1  
  { [Qr#JJ  
T value; A=>%KQc?  
public : 7N 7W0Ky  
assignment( const T & v) : value(v) {} ZxY%x/K  
template < typename T2 > [WuN?H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =#^\ 9|?$  
} ; _>0 I9.[5  
*$Bx#0J8  
<t\!g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /a Nlr>^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FZO}+ P  
uL`_Sdjw  
[s"xOP9R  
xbsp[0I,  
  class holder s +"?j  
  { Gu-6~^Km9  
public : M:rE^El  
template < typename T > Sjv_% C $  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :;HJ3V;  
  { D.su^m_1  
  return assignment < T > (t); E:(DidSE@  
} [2ez"4e  
} ; dv1Y2[  
QZw`+KR  
Y,n&g45m  
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: gw O]U=Y  
clyZD`*  
  static holder _1; O4t0 VL$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?g+uJf  
%m)vQ\Vtx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SI\ O>a 9{  
而不用手动写一个函数对象。 yGj'0c::  
/fgy07T  
@? e+;Sx  
'3R o`p{  
四. 问题分析 =e*S h0dK  
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。 .|UIZwW0  
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。 t.X8c/,;g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I'[gGK4 F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4f SG c8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @KJ~M3d0l  
0Sx$6:-~  
五. 问题1:一致性 PJ -g.0q  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| n~_;tO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pmfL}Dn  
erlg\-H   
struct holder 5LaF'>1yY  
  { yo^M>^P\N  
  // ?LSwJ @#  
  template < typename T > sU7fVke1   
T &   operator ()( const T & r) const me@k~!e"z  
  { !:2_y'hA  
  return (T & )r; F81Kxcs  
} {Ri6975  
} ; PjE%_M<  
M.qE$  
这样的话assignment也必须相应改动: T3bYj|rh=  
f1AO<>I;  
template < typename Left, typename Right > VPvQ]}g6k  
class assignment \ORE;pG  
  { y?'Z'  
Left l; IE:;`e:\D  
Right r; U_sM==~  
public : cC pNF `DN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P" aw--f(  
template < typename T2 > Esdv+f}4;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tq=7HM  
} ; yk0^m/=C(  
]|QA`5=$  
同时,holder的operator=也需要改动: Z{^Pnit  
_ |G') 9  
template < typename T > %Y=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ow 0(q^H<  
  { 0ZJrK\K;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t vp kc;  
} yRWZ/,9x   
(V>/[Ev  
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。 i4<n#]1!t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 vhrURY.  
uQl=?0 85  
return l(rhs) = r; 9w<k1j  
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。 o4H'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !JQ'~#jKN  
3oC ^"723  
template < typename Tp > RY}:&vWDk  
class constant_t _#yd0E  
  { P EMuIYm$  
  const Tp t; b v 4  
public : u >.>hQ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,-V7~gM%}  
template < typename T > 2{01i)2y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3J[ 5^  
  { ]GiDfYs7%  
  return t; V4. }wz_Y  
}  s x)x7  
} ; #{~3bgY  
G3D!ifho.#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sDS0cc6e  
下面就可以修改holder的operator=了 $+n5l@W  
xL|4'8  
template < typename T > 7jPn6uz>w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *}Gu'EU  
  { e ls&_BPE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 98!H$6k  
} t_iZ\_8  
wb6$R};?  
同时也要修改assignment的operator() +zzS  
K@@Jt  
template < typename T2 > EakS(Q?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Iq(;?_  
现在代码看起来就很一致了。 y0 qq7Dmu  
Ts 3(,Y  
六. 问题2:链式操作 33w(Pw  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F>rf cW2  
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。 nXxSv~r  
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。 ?]2OT5@&s  
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。 -0:B2B  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C lzz!v  
$:<G=  
template < typename T > R,ddH[3  
struct result_1 dWhF[q"  
  { Zbjj>*2%^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; b6gD*w <  
} ; }S>:!9f  
TkV$h(#!f&  
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: p$&6E\#7  
t+B L O<  
template < typename T > o!M*cyq  
struct   ref Z|a\rNv  
  { -~ ycr[}x  
typedef T & reference; 7`6JK  
} ; QTjOLK$e$  
template < typename T > rCO:39L-  
struct   ref < T &> Y&_1U/}h  
  { hX@.k|Yd  
typedef T & reference; r.;(Kx/M  
} ; =rDIU&0Y  
)SYZ*=ezl.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1eDc:!^SD  
IRQ3>4hI  
template < typename T > Ctxx.MM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U%na^Wu  
  { q3E_.{t  
  return l(t) = r(t); D?_#6i;DJ  
}  ]=g |e  
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。 GcPhT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lYu1m  
!&Q3>8l  
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 gaJIc^O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t9()?6H\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s/K}]F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Th%1eLQ  
最后的布局是: $|YIr7?R  
                Add 5!*5mtI  
              /   \ n]@+<TA<uA  
            Divide   5 )gCHwu  
            /   \ gH0B[w ]  
          _1     3 puv*p %E  
似乎一切都解决了?不。 7 v<$l  
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。 0 n,5"B  
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。 *[7,@S/<F  
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: bhSpSul  
zHB{I(q  
template < typename Right > dTaR 8i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Hk\+;'PrN  
Right & rt) const 9kP!O_  
  { 9VN@M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EBM\p+x&  
} ('uYA&9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $#@4i4TN-  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ),\>'{~5&  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ?/)5U}*M0T  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 =,[46 ;q  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 H8K<.RY  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Xx|&%b{{r  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: <'~8mV1  
MQY1he2M  
template < class Action > |-_5ou N.  
class picker : public Action 54J<ZXCs  
  { B0z.s+.  
public : ]QT0sGl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |7`Vw Z  
  // all the operator overloaded 4&ea*w  
} ; yekIw  
R|+R4'  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 c(#`z!FB  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ;mi0Q.  
XFu@XUk!K  
template < typename Right > Xp} vJl   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eN> (IW  
  { LDBR4@V  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NNl/'ge <\  
} iQ9#gPk_9  
Ab2g),;c  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > mLk Z4OZ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 "]_|c\98  
3yKI2en"  
template < typename T >   struct picker_maker ax^${s|{-  
  { Tc88U8Gc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 99ha /t  
} ; jujx3rnK?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4{vd6T}V!  
  { kuH;AMdv  
typedef picker < T > result; @&Nvb.5nT  
} ; @Qs-A^.  
G wW#Ww;Oc  
下面总的结构就有了: GcU/   
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。 \OU+Kl<  
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。 Y;&#Ur8q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^mum5j  
至此链式操作完美实现。 Vd?v"2S(9  
)2FO+_K?T  
%UQ{'JW?K  
七. 问题3 2 YN` :"  
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。 Wl#^Eu\g1W  
k_a'a)`$6  
template < typename T1, typename T2 > NZTYT\7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U2AGH2emw  
  { 1}BNG,n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); RE.@ +A  
} $dnHUBB  
OV/FQH;V  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;:|KfXiC8  
h]Oplp4 \W  
template < typename T1, typename T2 > _B1uE2j9  
struct result_2 'YR5i^:t  
  { 84!4Vz^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }}1/Ede{5  
} ; yy } 0_  
ziycyf.d  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 3kQ^f=Wd  
这个差事就留给了holder自己。 Dq?HUb^X  
    )A0&16<  
0tqR wKL  
template < int Order > I7PWO d  
class holder; FqsjuU@l  
template <> | q16%6q  
class holder < 1 > ~|9LWp_  
  { XC1lo4|  
public : &iOtw0E  
template < typename T > L||yQH7n  
  struct result_1 V3W85_*  
  { \.1b\\  
  typedef T & result; JX)z<Dz$  
} ; `7%eA9*.m  
template < typename T1, typename T2 > :3>yr5a7-  
  struct result_2 \u _v7g  
  { 87(^P3;@  
  typedef T1 & result; ba9<(0`  
} ; O|&TL9:  
template < typename T > 4D8yb|o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r)5\3j[P  
  { TcLaWf!c5  
  return (T & )r; z83:a)U  
} K^vp(2  
template < typename T1, typename T2 > z{3%Hq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gZEA;N:H%<  
  { q&$0i   
  return (T1 & )r1; Z)O>h^0  
} /^33 e+j  
} ; sR>;h /  
=@KYA(D  
template <> #or oY.o  
class holder < 2 > KO]?>>5S6  
  { tbzvO<~  
public : Q xF8=p  
template < typename T > )~blx+\y  
  struct result_1 y5Wqu9C\Io  
  { "">fn(  
  typedef T & result; W3V{Xk|  
} ; ul=a\;3x#|  
template < typename T1, typename T2 > S7NnC4)=-f  
  struct result_2 h GA0F9.U  
  { 9 /Ai(  
  typedef T2 & result; ,Z*3,/a  
} ; X|damI%  
template < typename T > e7bT%h9i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i3 l #~  
  { _/]:=_bf_z  
  return (T & )r; }u3H4S<o  
} nA_ zP4  
template < typename T1, typename T2 > '^F|k`$r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d1uG[  
  { w-'D*dOi  
  return (T2 & )r2; Rd vPsv} D  
} 93^(O8.  
} ; S QM(8*:X  
V^Mf4!A(y  
{Ukc D+.Y  
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> >。 ^iV`g?z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;vI*ThzdD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *m| t =9E  
p(H)WD  
return l(i, j) = r(i, j); '?`@7Eol  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) oc3dd"8}@  
3I;xU(rv  
  return ( int & )i; s}[A4`EWH  
  return ( int & )j; <wUD  
最后执行i = j; <*A|pns  
可见,参数被正确的选择了。 z|G|Y 22  
 \8>  
_>gXNS r4u  
g:uvoMUD  
7Ykj#"BZ  
八. 中期总结 &O+sK4 P  
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: +7i7`'9pd  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5#TrCPi6A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l50|` 6t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q SHx]*)  
dN]Zs9]  
.])>A')r  
[):{5hMA  
Sc;iAi (  
QMXD9H0{  
九. 简化 lgkl? 0!  
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。 u( V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0On? {Bw  
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: zuC58B  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 LJRg>8  
  +-*/&|^等 4zo4H~@gk  
2. 返回引用。 2-vJv+-  
  =,各种复合赋值等 T-L|Q,-{-  
3. 返回固定类型。 V,>+G6e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g".d"d{  
4. 原样返回。 0Y2\n-`z  
  operator, t$U3|r  
5. 返回解引用的类型。 q+YuVQ-fx  
  operator*(单目) G{@C"H[$<  
6. 返回地址。  Jt##rVN  
  operator&(单目) !UBy%DN~k  
7. 下表访问返回类型。 O0@w(L-  
  operator[] 6OfdD.y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Hze-Ob8  
  operator<<和operator>> u~" siH  
~R :<Bw  
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。 285_|!.Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :|Z$3q  
uWUR3n  
template < typename Left > - G8c5b[  
struct value_return Uh>.v |P6  
  { aGpCNc{+  
template < typename T > NA+&jV  
  struct result_1 sa_R$ /H  
  { >Y}7[XK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %PzQ\c  
} ; A^pu  
c\M#5+1j  
template < typename T1, typename T2 > 4py(R-8\  
  struct result_2 BEln6zj  
  { hF2/ y.:P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L{=l#vu  
} ; ]$3+[9x'  
} ; 8)sg_JC  
Xq|nJ|h  
,E&Bn8L~O  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait O7v]p  
[Gh"ojt]w  
下面我们来剥离functor中的operator() " 9qp "%  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  JX{KYU  
1  o|T  
return l(t) op r(t) Y&s2C%jT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e$/&M*0\f  
return op l(t) ;+ G9-  
return op l(t1, t2) ]c}=5m/  
return l(t) op :7\9xH  
return l(t1, t2) op |1"!k A  
return l(t)[r(t)] hY+R'9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  {7X#4o0  
|6%.VY2b  
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: u?kD)5Nk  
单目: return f(l(t), r(t)); M-Y0xWs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v)):$s?WB  
双目: return f(l(t)); Ziz=]D_  
return f(l(t1, t2)); (S oo<.9~  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?U_9{}r  
0KAj]5nvb  
struct meta_divide s*Ih_Ag=:  
  { ;xK_qBIP  
template < typename T1, typename T2 > YsP/p-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Fc8E Y*  
  { %9o+zg? RJ  
  return t1 / t2; .+E#q&=  
} %jEY 3q  
} ; =XT)J6z^"  
aI(>]sWJ  
这个工作可以让宏来做: '# z]M  
TJaeQqob  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f-g1[!"F  
template < typename T1, typename T2 > \ 5)'P'kVi7.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7 ({=*  
以后可以直接用 wqD5d   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ->E=&X  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 G#[* |+f8  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 8$vK5Dnn8  
#SkX@sl@  
^Y04qeRd  
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 dvjTyX  
k\N4@UK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~]WVG@-  
class unary_op : public Rettype -2i\G.,J  
  { V5"HwN+`  
    Left l; dqe7sZl!  
public : X=~V6m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ct]A%=cZW  
?a.+j8pbGg  
template < typename T > ZA\/{Fw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zgKY4R{V  
      { v-`h>J!Nx  
      return FuncType::execute(l(t)); dDtFx2(R  
    } 7=P^_LcU  
o }@n>R  
    template < typename T1, typename T2 > 6EJVD!#[K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Kde t"+  
      { Q$ZHv_VLx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V 0{tap}  
    } w([$@1]  
} ; sR=/%pVN  
NY.k.  
<]G${y*;  
同样还可以申明一个binary_op 'C?NJ~MN  
x &=9P e(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D59T?B|BdD  
class binary_op : public Rettype %<Q*Jf  
  { o6}n8U}bk  
    Left l; D>sYPrf  
Right r; $Ui&D I  
public : RT*5d;l0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \#dl6:"  
+S~.c;EK  
template < typename T > Bw< rp-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lDc;__}Ws  
      { ?tYpc_p#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); tRfm+hqRZ  
    } }zMf7<C  
uS5o?fg\e  
    template < typename T1, typename T2 > Xm_$ dZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $v27]"]  
      { ]tt} #  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LSd*| 3E}n  
    } q<{NO/Mm  
} ; <GIwRVCU  
uV]ULm#,i  
E{Vo'!LY  
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 KCR N}`^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 BWq/TG=>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $Ua56Y  
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。 HW_& !ye  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pGWA\}'  
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。。。 M}F~_S0h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [*Ju3  
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) [ygF0-3ND  
下面是修改过的unary_op  <!'M} s  
UpUp8%fCU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <8o(CA\  
class unary_op {aDFK;qG.  
  { V[hK2rVH.  
Left l; x8N|($1  
  kU*{4G|6  
public : p2pAvlNoF  
jX */piSq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |:q/Dt@  
4\2V9F{s  
template < typename T > j$@tK0P  
  struct result_1 9%DT0.D}$j  
  { H7&xLYQ2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,E*R,'w   
} ; l\Ftr_Dk  
jj&s} _75  
template < typename T1, typename T2 > h%}( h2 W  
  struct result_2 ST',4 Oph5  
  { k*$3i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F]=B'ZI  
} ; 3#GqmhqKDk  
~L?nq@DL  
template < typename T1, typename T2 > [_!O<z_sB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .{so  
  { >)#c\{ c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h=+$>_&:  
} 4ke^*g K<  
"> 90E^  
template < typename T > bXdY\&fE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $kz!zjC'  
  { PZ OKrW  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'gTmH[be  
} (6qsKX  
`E>vG-9  
} ; bLS&H[f K  
Fdt}..H%  
&RY)o^g[4  
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 F!g;A"?V  
好啦,现在才真正完美了。 2$0)?ZC?=  
现在在picker里面就可以这么添加了: A,XfD}+:Z  
OyVm(%Z   
template < typename Right > \{v,6JC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L.)yXuo4  
  { dOXD{c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \ TL82H@D  
} 1f//wk|  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 m,6h ee  
J r*"V`  
<GZhH:  
BKb<2  
9g@NcJ]  
十. bind =AkX4k  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 "$)yB  
先来分析一下一段例子 LDQ e^  
fusPMf *[  
H1T~u{8j}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} HdCk!Fv  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vLn> 4SK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W_JhNe  
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。 Xb<)LHA~3  
我们来写个简单的。 0yQe5i}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: E .;io*0  
对于函数对象类的版本: 0/Q5d,'Y[2  
`A{'s %$?!  
template < typename Func > ;]u1~  
struct functor_trait :z124Zf  
  { W7]mfy^  
typedef typename Func::result_type result_type; '%$-]~   
} ; Qv=Bq{N  
对于无参数函数的版本: uTUa4 ^]*  
EKJH_!%  
template < typename Ret > rl41# 6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X)Ocn`|  
  {  nFVbQa~  
typedef Ret result_type; <WgG=Kf)N  
} ; :e52hK1[T  
对于单参数函数的版本: a1 _o.A  
/$<JCNGv  
template < typename Ret, typename V1 > ap{{(y&R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > C`z;,!58%  
  { Mof)2Hbd:  
typedef Ret result_type; <w%DyRFw3  
} ; r)(i{:@r`  
对于双参数函数的版本: >DkN+S  
#{?m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :v''"+\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > aB7d(  
  { M_|M&lR>  
typedef Ret result_type; n,1NJKX  
} ; ~4}*Dhsh  
等等。。。 ?%_]rr9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy oR4fK td  
$Cut  
template < typename Func > Y^T-A}?`  
struct func_return LAOdH/*:  
  { tOu90gu  
template < typename T > ZY~zpC_  
  struct result_1 F%Ro98?{  
  { qYQUr8{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }:K\)Pd  
} ; Q';\tGy  
}39M_4a&  
template < typename T1, typename T2 > k4]R]=Fh.  
  struct result_2 S" I#>^  
  { ]QjXh >  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9}? 5p]%  
} ; 0e[ tKn(  
} ; )dUd`g  
b tr x?k(  
38zR\@'j]4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 UU;Y sj  
Q&:92f\y  
template < typename Func, typename aPicker > #! K~_DL  
class binder_1 +c~O0U1  
  { b[QCM/  
Func fn; Vj9`[1}1Z  
aPicker pk; KU 8Cl>5  
public : 7.F& {:@_  
*$*nY [/5  
template < typename T > O(:u(U7e  
  struct result_1 JXRmu~W~l  
  { T3B |r<>I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uBd =x<c\  
} ; QWIOim-  
HY%6eUhj  
template < typename T1, typename T2 > {H"=PYR  
  struct result_2 4 G68WBT  
  { 3n=O8Fp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *N&^bF"SF  
} ; }f0^9(  
Fg}5V,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #L)4 |  
jv?aB   
template < typename T > o*5e14W(:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !x!L&p  
  { *T}dv)8  
  return fn(pk(t)); t]YLt ,  
} "}y3@ M^  
template < typename T1, typename T2 > =kZwB*7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^FpiQF  
  { jP{]LJ2.6\  
  return fn(pk(t1, t2)); 28ov+s~1+-  
} ^.$r1/U  
} ; '~vSH9nx/  
/`]|_>'  
8Jly! =Qm5  
一目了然不是么? 9zGKQ|X)  
最后实现bind r^ Rcjyc1  
V IRv  
uq1(yyWp(  
template < typename Func, typename aPicker > CSg5i&A=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :!it7vZ  
  { = ,E(!Sp  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jwE(]u  
} w<^2h}5  
l8 2uK"M  
2个以上参数的bind可以同理实现。 mjr{L{H=?+  
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。 sOtNd({  
d'@H@  
十一. phoenix QBT-J`Pz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j$i8@]  
\?]HqPibx  
for_each(v.begin(), v.end(), {]^%?]e  
( u$`x]K=Zsm  
do_ F#C6.`B  
[ W&q5cz  
  cout << _1 <<   " , " V?=zuB?'  
] -<^Q2]PE;  
.while_( -- _1), $ax%K?MBD  
cout << var( " \n " ) Tee3U%Y  
) \\pyu]z  
); G5@fqh6ws  
Fm+)mmJP  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ) o(F*v  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *[/Xhx"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gJfL$S'w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MvwJ(3  
-2u+m  
#a>!U'1|  
template < typename Cond, typename Actor > @<{ #v.T  
class do_while RloPP  
  { ialk6i![  
Cond cd; (ZR"O8  
Actor act; *bC^X'  
public : +s 0Bt '  
template < typename T > iSW73P;)  
  struct result_1 .T>}O0L"  
  { lNPbU ~k  
  typedef int result_type; vF\zZ<R/  
} ; )/^$JYz  
S; <?nz3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $?Mz[X  
0cU^ue%  
template < typename T > cCCplL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tB?S0;yXjd  
  { ty=?SZF  
  do \<>%_y'/)h  
    { V1U[p3J-S  
  act(t); ?b$zuJ]  
  } -+Dvyr  
  while (cd(t)); $q+`GXc-  
  return   0 ; i(kK!7W35  
} PTZ1 oD  
} ;  e) (|  
m?`Rl6!@8\  
J>PV{N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). PFw"ICs  
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。 }w8AnaC  
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。 [SvwJIJJ  
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。 >u2#<k]1&  
下面就是产生这个functor的类: 3%a37/|~y  
nd1*e  
{`zF{AW8q  
template < typename Actor > O waXG/z~  
class do_while_actor ;~;St>?\R\  
  { ::`wx@  
Actor act; 1w^[Eno$$  
public : Y'h'8 \  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} YR.'JF`C  
t}gqk'  
template < typename Cond > 5al{[mi  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N8vl< Mq  
} ; /XB1U[b  
,;18:  
t_Wn<)XA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 20)Il:x  
最后,是那个do_ `yXy T^  
|L&V-f&K  
sSK$  
class do_while_invoker P|U>(9;P,  
  { -y( V-  
public : vGw}e&YI  
template < typename Actor > -~k2Gy;E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ) b8*>k  
  { A9gl|II  
  return do_while_actor < Actor > (act); H5{J2M,f  
} 0a'y\f:6*  
} do_; AtOB'=ph*  
FzIA>njt  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y# #J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?`>yl4  
最后来说说怎么处理break和continue @\R)k(F  
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。 6z*L9Vy($  
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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