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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3tI=? E#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <Hhl=6op  
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, B?-RzWB\3  
dv-yZRU:  
(?xGl V`n  
MQE=8\  
  class filler ,T"pUeVJ  
  { ]P$8# HiX  
public : 'Z'X`_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #})Oz| c  
} ; TW).j6@f  
g}IdU;X$NT  
8+ eZU<\B(  
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: i9k7rEW^  
$ZYEH  
%0INtq  
0m)["g4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <1&kCfE&  
~X5yHf3  
+,7dj:0S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 rui}a=rs  
[e3|yE6  
9:A>a3KOH  
'*!R gbj;  
二. 战前分析 *jGB/ y  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 [6 wI22  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 KpC)A5u6  
\^;Gv%E  
,oIZ5u{#,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _baqN!N  
  /* --------------------------------------------- */ 'LFHZ&-  
vector < int *> vp( 10 ); %9[GP7?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s8}:8  
/* --------------------------------------------- */ M ^ ZoBsZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y_>z"T  
/* --------------------------------------------- */ BzF.KCScs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 51.F,uY  
  /* --------------------------------------------- */ a\vf{2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CB_(9T72H  
/* --------------------------------------------- */ +^gh3Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t2p/NIn  
]~8bh*,=  
>?'q P ]  
 g}Hk4+  
看了之后,我们可以思考一些问题: tzi+A;>c(v  
1._1, _2是什么? Jl Q%+$  
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。 yr&oJYM  
2._1 = 1是在做什么? vKAHf;1  
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。 _|DP  
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。 % %c0UaV  
Cd'P  
I.R3?+tZ  
三. 动工 10}oaL S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =G}_PRn  
=/6.4;8  
|{PQ0DS  
E2(;R!ML#  
template < typename T > - c<<A.X  
class assignment @M#2T  
  { <Ml,H%F  
T value; T_Z@uZom.  
public : _I~TpH^1K  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;07!^#:L=Q  
template < typename T2 > Q[J,j+f<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M42Zpb].  
} ; P :lv Z   
kSU5  }  
-/x +M-X#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H4l:L(!D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bw%1*;n)  
)FWF T:P~  
Cb=r8C  
zIF &ZYP  
  class holder [w=x0J&  
  { (n"  )  
public : P7egT,Z  
template < typename T > n,PHfydqX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]~?k%Mpw  
  { wrqdQ} @(  
  return assignment < T > (t); E>4#j PK  
} ~pzaX8!  
} ; W:(:hT6`j9  
MF 5w.@62X  
v^@L?{" }8  
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: y{u6t 3  
yl 0?Y  
  static holder _1; {6 #3`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O b8[P=  
3;>(W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m*i~Vjxj-m  
而不用手动写一个函数对象。 L%B+V;<h3  
=v:_N.Fh-c  
07(E/A]  
++&F5'?g  
四. 问题分析 X'k w5P!sq  
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。 ]2h[.qa  
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。 ~%#?;hJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n:wn(BC3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T"QY@#E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I,YGm  
"b1_vA]03  
五. 问题1:一致性 I.KYWs  
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?| YvYavd  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 //J:p,AF  
5@0c@Q  
struct holder uFok'3!g7%  
  { HhqqJEp0  
  // DVB:8"Bu  
  template < typename T > ZM|>Va/X  
T &   operator ()( const T & r) const aNq Vs|H  
  { RLKO0 #  
  return (T & )r; J&3;6I &  
} SbGp  
} ; V >['~|  
qWanr7n]@  
这样的话assignment也必须相应改动: ?5(L.XFm  
Fn[~5/  
template < typename Left, typename Right > qb"!  
class assignment `Mjm/9+18  
  { SQ.4IWT(hR  
Left l; 0I#<-9&d-  
Right r; 0(i`~g5  
public : [;?^DAnK2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I7uYsjh@u  
template < typename T2 > }s)Z:6;(,q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4U6{E#  
} ; RtIc:ym  
D>|:f-Z6Z  
同时,holder的operator=也需要改动: AGv;8'`  
.s!:p pwl  
template < typename T > v,M2|x\r}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "q(&<+D@  
  { ;m5M: Z"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -"cN9RF  
} WEsH@ [  
|hdh4P$+|  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 :w];N|48s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QqwX Fk  
!3b%Q</M H  
return l(rhs) = r; Wt`D  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3% P?1s  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "(xS  
'sA&Pm  
template < typename Tp > djSN{>S  
class constant_t <pE G8_{}  
  { o?b%L  
  const Tp t; ;T_9;RU<'b  
public : AH7k|6ku<*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fg1y@Dj/&  
template < typename T > )ld7^G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %/^d]#  
  { #>,cc?H-  
  return t; g@U#Y#b@"  
} o}%fs *  
} ; <N*>9S,}  
asF- mf;D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <G&v  
下面就可以修改holder的operator=了 aQG#bh [  
 jPs+i  
template < typename T > B@=Yj_s  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O<E0L&4-&  
  { yp4G"\hN9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0GR9opZtA  
} +/X'QB$R  
=QC^7T  
同时也要修改assignment的operator() e"2QV vB  
c[YjGx  
template < typename T2 > zm"\D vN)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U=t'>;(g  
现在代码看起来就很一致了。 VsmL#@E  
+sI.GWQ_:  
六. 问题2:链式操作 a(7ryl~c=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xC{NIOYn'  
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。 J)G3Kq5>:b  
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。 y8 Nb 8m  
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。 L!p|RKz9X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "a g_   
' EDi6  
template < typename T > Jt)~h,68  
struct result_1 <2 Q@^  
  { Y/^<t'o&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n>4S P_[E7  
} ; S?{5DxilO  
ep?0@5D}]  
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: xHG oCFB  
s/^k;qw  
template < typename T > kmoJ`W} N  
struct   ref Z])_E 6.  
  { n,F00Y R  
typedef T & reference; Chua>p!$g  
} ; O)Qz$  
template < typename T > @( t:E`8  
struct   ref < T &> z(WpOD   
  { e ?YbG.(E9  
typedef T & reference; y#0w\/<  
} ; A!D:Kc3  
9PJDT]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z C93C7lJ  
cOb%SC[A{  
template < typename T > 9X%Klm 5w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @5wg'mM  
  { W~tOH=9>  
  return l(t) = r(t); `@M4THt  
} Wa(S20y F  
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。 ]'Yw#YB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R u5&xIQ  
X{ =[q|P  
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 Ic}ofBK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: J$Epj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #H`y1zm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]KeNC)R  
最后的布局是: 3~Ln:4[6ID  
                Add w#T,g9  
              /   \ s]c$]&IGG  
            Divide   5 &[RU.Q!_H  
            /   \ nrIL_  
          _1     3 !cb#fl  
似乎一切都解决了?不。 uE j6A  
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。 J7GsNFL  
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。 fYy.>m+P1  
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: ra>`J_  
)0mDN.  
template < typename Right > JNaW> X$K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d*$<%J  
Right & rt) const <gLtX[v!CL  
  { l*Ei7 |Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <&:&qn gg  
} 8>q% 1]X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P@YL.'KU)  
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。 + nS/jW  
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。 v{n}%akc  
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。 =-LX)|x}  
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。 >8fH5  
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? 1omvE9 %zM  
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: >UY_:cW4%m  
9M]"%E!s  
template < class Action > |"qB2.[  
class picker : public Action ~C'nBV  
  { FH8mK)  
public : #<Nvy9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NCnId}BT  
  // all the operator overloaded hxVM]e[  
} ; b U]N^og^  
==1/N{{R  
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。 K9Xd? ]a  
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: DA)v3Nd  
oxQID  
template < typename Right > %:KV2GP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vQ mackY  
  { !`[I>:Ex  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8 QF?W{NK  
} 5jV97x)BGx  
w"agn}CK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nFnF_  
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。 `l2<  
%K'*P56  
template < typename T >   struct picker_maker no NF;zT  
  { N5s|a5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /Jf`x>eiH  
} ; v7FRTrqjj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |vN@2h(|"  
  { 8UT%:DlxQ  
typedef picker < T > result; F[D0x26 ^  
} ; XYHCggy  
M |?p3%  
下面总的结构就有了: >Y-TwD aE  
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。 V/}>>4  
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。 qzt2j\v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0j!ke1C&C  
至此链式操作完美实现。 8V|jL?a~  
&rztC]jF  
R P:F<`DB|  
七. 问题3 ]Wd`GI  
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。 .(7C)P{ .0  
;%7XU~<a  
template < typename T1, typename T2 > b q3fiT9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e*2&s5 #RT  
  { (Ef2 w[ '  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f:[d]J|  
} w}W@M,.^  
&O6;nJEI  
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: .aismc`=  
y|;8:b32  
template < typename T1, typename T2 > ?FV7|)f  
struct result_2 dD^_^'i  
  { R_>TEYZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hG~]~ )  
} ; cxD}t'T  
Stw+Dm\!  
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? u@bOEcxK  
这个差事就留给了holder自己。 =F %wlzF:  
    hGA!1a4 c  
< [S1_2b.t  
template < int Order > 5G'&9{oB  
class holder; tC?A so  
template <> 1(?CNW[  
class holder < 1 > }^pQbFku  
  { _7=pw5[  
public : iVKbGgA  
template < typename T > QypiF*fSU  
  struct result_1 "6E1W,|{  
  { loeLj4""  
  typedef T & result; _)#=>$k\  
} ; O,=Q1*c,&  
template < typename T1, typename T2 > (I7&8$Zl  
  struct result_2 DO1 JPeIi  
  { xMSNrOc  
  typedef T1 & result; yL ;o{ G  
} ; hINnb7 o  
template < typename T > Q.9Ph ~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jTd4H)  
  { ;WvYzd9  
  return (T & )r; MJ>Qq[0  
} uXQ7eXX  
template < typename T1, typename T2 > I|F~HUzA"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Jcalf{W6  
  { /OhaERv  
  return (T1 & )r1; ]Z.<c$  
} m]0^  
} ; iM?I /\  
2H?I'<NoC  
template <> Bbl)3$`,  
class holder < 2 > 'YZI>V*  
  { vbRrk($`  
public : Sv~YFS :oy  
template < typename T > @ate49W  
  struct result_1 <+? Y   
  { u=@h`5-fp  
  typedef T & result; j8[`~p b  
} ; {t844La"  
template < typename T1, typename T2 > bmj8WZ  
  struct result_2 /<(*/P,>  
  { 6(N.T+;]  
  typedef T2 & result; Gd30Be2gd  
} ; #1QX!dK+  
template < typename T > sR"zRn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %aj7-K6:t  
  { =2RhPD  
  return (T & )r; <qbZG}u  
} ).0V%}>  
template < typename T1, typename T2 > *? K4!q'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /S7+B ]  
  { ]z-']R;  
  return (T2 & )r2; l zfD)TWb  
} g.[+yzuE6  
} ; r#_7]_3  
*[d~Nk%Y$  
u<l# xud  
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> >。 IF&g.R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: O`wYMng)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qDby!^ryc  
xa87xX=a  
return l(i, j) = r(i, j); OW+e_im}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v}7@CP]nV  
P]pmt1a  
  return ( int & )i; O" % Hprx  
  return ( int & )j; E$]a?uA:  
最后执行i = j; m >]>$=%  
可见,参数被正确的选择了。 eaV3) uP  
cT/3yf  
gB(9vhj $  
Eyr5jXt%;  
-Bo86t)F  
八. 中期总结 *'Z-OY<V  
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: wrH7 pd  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 jZXVsd  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -M"IVyy@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t{_!Z(Rt5)  
"DVt3E  
25xcD1*  
wn &$C0  
HA$Y1}  
r#LnDseW  
九. 简化 HzP.aw4  
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。 Px'R`1^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "Jb3&qdU  
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: LWD.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^ [ET&"  
  +-*/&|^等 J1.qhy>  
2. 返回引用。 *Y8XP8u/  
  =,各种复合赋值等 jMK3T  
3. 返回固定类型。 %/P=m-K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @(Z( /P;:  
4. 原样返回。 M[A-1]'  
  operator, D ~Z=0yD  
5. 返回解引用的类型。 [!^cd%l  
  operator*(单目) ows^W8-w  
6. 返回地址。 6H0W`S0a  
  operator&(单目) R"NGJu9  
7. 下表访问返回类型。 >OT \~C  
  operator[] LRWOBD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5!<o-{J[(=  
  operator<<和operator>> mRCHrw?WG  
llNXQlP\B  
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。 /^J2B8y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?p(kh^z  
=KV@&Y^x4  
template < typename Left > i#k-)N _$  
struct value_return H\ 3M  
  { _HwpPRVP/  
template < typename T > ]22C )<  
  struct result_1 (/'h4KS@  
  { KZ]r8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .%_)*NUZ  
} ; F@9Y\. ,  
pqJ)G;%9  
template < typename T1, typename T2 > 5)mVy?Z  
  struct result_2 \ [cH/{nt  
  { n<E.Em1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pL~=Z?(B  
} ; VO9XkA7  
} ; [KMS<4t'  
*MI)]S  
vEF=e  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait SWT:frki`  
r]9e^  
下面我们来剥离functor中的operator() h77IWo6%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9[kX/#~W*  
e|VJ9|;3  
return l(t) op r(t) :.DI_XN`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ovz#  
return op l(t) +I&J7ICV0  
return op l(t1, t2) r]0(qg  
return l(t) op `0?^[;[u[  
return l(t1, t2) op 9<v}LeX  
return l(t)[r(t)] !Vb,zQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C,.-Q"juH  
HM):"  
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: _e_4Q)z-a  
单目: return f(l(t), r(t)); x:qr\Rz  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H-Pq!9[DB  
双目: return f(l(t)); AQe!Sqg'  
return f(l(t1, t2)); 9Fk4|+OJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 u%xDsT DP  
U%q:^S%#eG  
struct meta_divide LP,9<&"<  
  { bK<}0Ja[  
template < typename T1, typename T2 > v~}5u 5 $O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uWTN 2jr  
  { '6X%=f'^b  
  return t1 / t2; <PioQ>~  
} Q3,=~}ZNK  
} ; 8[M* x3  
`dO}L  
这个工作可以让宏来做: ".E5t@ }?m  
n26>>N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;b1wk^,Hw~  
template < typename T1, typename T2 > \ gH'_ymT= 3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {V0>iN:~S  
以后可以直接用 7 5|pp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *0~M  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 n$YE !D'  
(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。。。) ~0ooRUWU7  
]H+{eJB7O  
jN6b*-2  
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 U@?6*,b(.  
6JH 56  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]~8v^A7u  
class unary_op : public Rettype U*qNix  
  { sMm/4AY]  
    Left l; 7@IFp~6<qK  
public : -w~(3(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q&PB]D{  
MRs,l'  
template < typename T > $/paEn"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _88QgThb  
      { Y\p $SN  
      return FuncType::execute(l(t)); FsY(02  
    }  ,1 P[  
5B{k\H;  
    template < typename T1, typename T2 > l4 "\) ];  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /EU ; ?O  
      { .=XD)>$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7)J6/('  
    } %$TEDr!  
} ; #Qd' + M  
k" YHsn  
DbtF~`3, .  
同样还可以申明一个binary_op 5V@&o`!=h  
s}ADk-7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e\9g->DUs  
class binary_op : public Rettype _!!}'fMC  
  {  M6Pw /S!  
    Left l; 9cfR)*Q  
Right r; [@3SfQ  
public : "OL~ul5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }lP5 GT2  
/C$ xH@bb  
template < typename T > ` ?9T~,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZPyM>XK$4  
      { =VSkl;(O  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7F(5)Utt  
    } 6Y7H|>g)  
<GF@L  
    template < typename T1, typename T2 > #*2Rp8n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~;unpym'  
      { 62kb2C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `c(\i$1JY)  
    } 8Z#21X>  
} ; AIh*1>2Xn  
_faJB@a_  
1,`H:%z%  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 \A<v=VM|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k)":v3 ^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U -EhPAB@  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 "K?Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?z=\Ye5x  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 U =cWmH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QU/3X 1W  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)  AmcC:5  
下面是修改过的unary_op Q\9K2=4  
c!Dc8=nE0m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xU}M;4kH~  
class unary_op O>V(cmqE`  
  { -@M3Dwsi3  
Left l; 3.vgukkk5  
  GaBTj_3  
public : zh I#f0c  
{Rq1HH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (6p]ZY  
~tFqb<n  
template < typename T > J T# d(Y  
  struct result_1 &hIRd,1#  
  { [k$*4 u >  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; CI:^\-z  
} ; c?2MBtnu  
J<gJc*Q  
template < typename T1, typename T2 > 6 9y;`15  
  struct result_2 S{Hx]\  
  { gy: %l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p{)5k  
} ; _96~rel_P  
\vfBrN  
template < typename T1, typename T2 > nwt C:*}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1_'? JfY-  
  { jVgFZ,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X6+qpp  
}  ,B<l  
nz1'?_5  
template < typename T > )+")Sz3zx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y<"7x#AB!  
  { ^I mP`*X  
  return OpClass::execute(lt(t)); Z BUArIC  
} RE$`YCs5  
]&~]#vB#  
} ; {4aWR><  
\qvaE+  
u}bf-;R  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ow=UtA-^O  
好啦,现在才真正完美了。 Si 9Z>MR  
现在在picker里面就可以这么添加了: 88"Sai  
3=Ec "  
template < typename Right > <mMTD8Sx]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tGdf/aTjy  
  { j;_c+w!P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Q zZ;Ob]'  
} Z4$cyL'$P  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 [ =x s4=  
Rv,JU6>i  
I V%VU  
j/T>2|dA&  
(}r|yE  
十. bind mV73 \P6K  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 I]"96'|N  
先来分析一下一段例子 p,pR!qC>  
@4(k(  
gG%V 9eOQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} '1fNBH2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }0`nvAf  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 wfvU0]wk}  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 lDC$F N  
我们来写个简单的。 R`";Z$~{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )Dp/('Z2  
对于函数对象类的版本: LLWB  
AB Xl  
template < typename Func > x6afI<dm  
struct functor_trait UX<Qcjm$e  
  { +bK.NcS  
typedef typename Func::result_type result_type; ^ 5VK>  
} ; GhY1k";  
对于无参数函数的版本: kL7#W9  
dUgrKDNyA  
template < typename Ret > Uq_j\A;c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ' /Bidb?  
  { UmnE@H"t$\  
typedef Ret result_type; e6X[vc|Y}  
} ; -"Y{$/B  
对于单参数函数的版本: D9mz9  
2-zT$`[]J  
template < typename Ret, typename V1 > V]c;^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > KD1=Y80P  
  { =ItkFjhBc  
typedef Ret result_type; z)XRx:YU;$  
} ; b5IA"w  
对于双参数函数的版本: =&0wr6  
Bx"7%[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]nQt>R p_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )5JU:jNy  
  { p2J|Hl|  
typedef Ret result_type; UY2X  
} ; 6+V\t+aug  
等等。。。 N$Y" c*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P+t#4J  
V>64/  
template < typename Func > ]%uZ\Q;9p  
struct func_return :0K8h  
  { p5O",3,A4  
template < typename T > bsxTqJ  
  struct result_1 #>Y'sd5'A  
  { vhvdKD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vQF vtwd  
} ; cH<q:OYi  
gef6pfV  
template < typename T1, typename T2 >  `G1&Z]z  
  struct result_2 !|2VWI}  
  { .t&R>9cZ^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M fk2mIy  
} ; T,fI BD:  
} ; Tj~IaU  
1[*UYcD  
*'"T$ib  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 H4OhIxK  
ky>wOaTmN6  
template < typename Func, typename aPicker > NVIK>cT6  
class binder_1 o ]Jv;Iy@?  
  { s{ V*1$e~  
Func fn; Q "oI])r  
aPicker pk; UgB'[@McS  
public : 2>} xhQJ  
E6Rz@"^XV  
template < typename T > n/QF2&X7)  
  struct result_1 RWgDD;&_[a  
  { *xf._~E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6b8;}],|  
} ; EzW)'Zzw~  
dk QaM@  
template < typename T1, typename T2 > !KKT[28v  
  struct result_2 ULc`~]  
  { J68j=`Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I"AYWo?  
} ; Ub0/r$]DK  
$(s\{(Wn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J" j.'.  
c8)/:xxl  
template < typename T > JB</euyV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4fh^[\  
  { 0s#vwK13  
  return fn(pk(t)); }MR1^  
} 7;.xc{  
template < typename T1, typename T2 > [w -{r+[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oMcK`%ydm  
  { gADmN8G=  
  return fn(pk(t1, t2)); H@X oqgI  
} _!xD8Di#  
} ;  gB\T[RV  
2)?(R;$,  
71#I5*8  
一目了然不是么? Z'pQ^MO  
最后实现bind )oo~m\`  
3qHQX?a  
h9$ Fx  
template < typename Func, typename aPicker >  "SN4*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) oq-<ob  
  { d;tkJ2@NO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2y0J`!/)  
} E< 4l#Z<  
tg4Y i|5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zWw2V}U!  
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。 w)E@*h<Z  
VS#wl|b8  
十一. phoenix 6Dws,_UAZ4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0YH+B   
{"*VU3%q  
for_each(v.begin(), v.end(), "`}~~.q  
( p6EDQwlf  
do_ +c:3o*  
[ 4A{|[}!  
  cout << _1 <<   " , " nU+tM~C%a  
] g}&hl"j  
.while_( -- _1), k.h`Cji@  
cout << var( " \n " ) W-RqN!snJ8  
) 8pLBt:  
); @J[6,$UVu  
I3u{zHVwI  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: M|T4~Q U&  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor "_L?2ta  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ci,+Bjc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fkfZ>D^1  
?wMHS4  
K*K1(_x=  
template < typename Cond, typename Actor > 5_K5?N  
class do_while F}Mhs17!|  
  { G DSfT{kK\  
Cond cd; ;S$Ll*f>D  
Actor act; 5yh/0i5|  
public : \^+ILYO:$  
template < typename T > `|1MlRM9  
  struct result_1 ocwG7J\W  
  { N5|Rmfo1  
  typedef int result_type; y;" n9  
} ; 7>o .0  
s*M@%_A?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;y?);!g  
;N+$2w  
template < typename T > dYFzye  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @$Qof1j'%  
  { mOll5O7VW  
  do fbrp#G71y  
    { 1Wg-x0R  
  act(t); :(3|HTz  
  } lw8"'0  
  while (cd(t)); (J$\-a7<f  
  return   0 ; 5FvOznK^e  
} <dA8 '7^  
} ; {!ZyCi19  
1F[L"W;r  
h>S[^ -,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7&}P{<}o^  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 iY[+Ywh  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 :L?_Y/K  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 B,$l4m4  
下面就是产生这个functor的类: &znH!AQ0  
HgBJf~q~U  
n[xkSF^)  
template < typename Actor > $BN15x0/:~  
class do_while_actor +\`vq"e  
  { W@L3+4  
Actor act; [um&X=1V8  
public : }m]q}r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 33l>{(y  
2H#N{>7  
template < typename Cond > H(+<)qH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l'4AF| p  
} ; D  _X8-  
&!.HuRiuC  
iMP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -=$2p0" R  
最后,是那个do_ dLh6:Gh8_I  
'aJgLws*w  
Lrz3   
class do_while_invoker  ~m=EM;  
  { I\P Bu$Ww  
public : 2F_ R/{D  
template < typename Actor > W+>wu%[L  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E,G<_40  
  { ;#?M)o:q  
  return do_while_actor < Actor > (act); cH`^D?#se  
} qV1O-^&[f=  
} do_; O_@2;iD^^  
T(X:Yw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GrEs1M1]*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kka"C]!  
最后来说说怎么处理break和continue <zfe }0  
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。 R zR?&J  
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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