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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K 6,c||#<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .SSPJY(  
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, d(| 4 +^>  
5-S-r9  
`FX?P`\@I  
-Hy> z  
  class filler *e<'|Kq  
  { %>y!N!.F  
public : VMNdC}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  J&+"  
} ; 2^U?Ztth6  
Xd1+?2  
~L> &p  
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: ??++0<75  
Gvr>n@n  
'] _7Xa'  
.t{uzDM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N%u4uLP5k  
t$R0UprK  
GSH,;cY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vB5mOXGNq  
[?g}<fa  
pK/RkA1  
#sbW^Q'I  
二. 战前分析 %L-{4Z!"sI  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 w[EEA_\  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 n-<`Z NMU  
T~p>Ed9  
ma"M?aM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A v;NQt8ut  
  /* --------------------------------------------- */ 1 7 iw`@  
vector < int *> vp( 10 ); %uo#<Ny/ I  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c^5fhmlt  
/* --------------------------------------------- */ twaH20  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2&AX_#P  
/* --------------------------------------------- */ Q2Uk0:M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <YCR^?hJSi  
  /* --------------------------------------------- */ i=fhK~Jd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); gx C`Ml  
/* --------------------------------------------- */ :z|$K^)7Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W4h]4X  
sp0_f;bC  
)_?HBTG  
UCo<ie\V  
看了之后,我们可以思考一些问题: b8$%=Xp  
1._1, _2是什么? K;TTGK  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 (@O,U  
2._1 = 1是在做什么? yC!>7@m  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 D?H|O[  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Us>  
+|4olK$[  
!&v"+ K3lU  
三. 动工 9R&.$5[W(s  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |;U3pq)  
eV0eMDY5  
*;lb<uLv  
xz7CnW1  
template < typename T > RGY#0.Z}  
class assignment bPl'?3  
  { (F:|tiV+  
T value; !wro7ilMB  
public : jd`]]FAww  
assignment( const T & v) : value(v) {} _~*ba+{  
template < typename T2 > 7&V3f=aj6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x3jjtjf  
} ; ye| 2gH  
=Prz|   
E6-~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &G3$q,`H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }UG<_ bE|  
(YYwn@NGj  
'sk M$jr  
;b_<5S  
  class holder Z_T~2t  
  { ^vOEG;TR<-  
public : ZalL}?E ?  
template < typename T > J%E0Wd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const clIn}wQ  
  { b}hQU~,E  
  return assignment < T > (t); 2D3mTpw  
} Ka"1gbJ|  
} ; iciRlx.$c  
z qd1G(tO  
HLE%f;  
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: gM6o~ E  
#vPk XcP  
  static holder _1; grJ(z)c  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2k`Q+[?{q>  
b1Ba}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~BXy)IB6  
而不用手动写一个函数对象。 ?.nD!S@  
_Vr}ipx-k  
H\|H]:CE  
Jb8%A@Z+  
四. 问题分析 Q:Y`^jP   
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。 }</"~Kw!  
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。 op_ 1J;RF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2W63/kRbU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ye[Fu/0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 sWP_fb1  
#}UI  
五. 问题1:一致性 8: VRq  
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?| ~jC$C2A0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &Hl w2^  
Mo4igP  
struct holder mDA1$fj"  
  { }O6E5YCm  
  // yJ8_<A  
  template < typename T > 9}d^ll&  
T &   operator ()( const T & r) const 2o0WS~}5  
  { S Fqq(K2u  
  return (T & )r; 9['>$ON  
} 70nBC  
} ; 2j[; M-3  
Lcs?2c:%  
这样的话assignment也必须相应改动: cvV8 ;  
d ?,wEfwp  
template < typename Left, typename Right > m khp@^5  
class assignment ,u.A[{@py  
  { !\q'{x5C  
Left l; B)qcu'>iy  
Right r; ;]%Syrzp  
public : $ Vsf? ID  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qwd T= H  
template < typename T2 > v=YI%{tx)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /J&_ZDNV~  
} ; LT/ *y=  
s09&A]G  
同时,holder的operator=也需要改动: _2<d6@}  
[iN\R+:  
template < typename T > #| m*k  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const J vtbGPz  
  { !LpFK0rw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); , .uI>  
} .gw6W0\F  
%D+NrL(  
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。 Kr%O}<"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VQ4rEO=t  
RM!VAFH   
return l(rhs) = r; -QQU>_  
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。 }\EHZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %){)/~e&  
t\-;n:p-  
template < typename Tp > sTECNY=l  
class constant_t XJ?zP=UK  
  { =o4McV}  
  const Tp t; s&6/fa  
public : G}'\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q>VvXUyK,  
template < typename T > 3O?[Yhk`.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5Yx 7Q:D  
  { p@+D$  
  return t; eg>]{`WQ  
} l'"Ici#7Ls  
} ; }<H0CcG  
DA/ \[w?J  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Bvz& p)(  
下面就可以修改holder的operator=了 ZJ |&t  
<{k8 K6  
template < typename T > 8s6^!e&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lJU]sZ9~b  
  { cb_nlG!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WNiM&iU  
} W%K=N-kE_  
j`k :)  
同时也要修改assignment的operator() PkDh[i9Z|  
|`@7G`x  
template < typename T2 > bVds23q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]"U/3dL5  
现在代码看起来就很一致了。 -VZ? c  
/Au7X'}  
六. 问题2:链式操作 iiV'-!3w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 DbH'Qs?z  
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。 m%i!;K"{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。 K%NgZ(x(  
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。 w#RfD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gPy}.g{tH$  
lC=T{rR  
template < typename T > r?=3TAA  
struct result_1 O3(H_(P  
  { W^1)70<y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M[Mx g  
} ; WizVw&Iv  
v'u}%FC  
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: w(R+p/RF  
ag"Nf-o/Y  
template < typename T > $WZHkV  
struct   ref O|0}m  
  { Xa&0j&AH  
typedef T & reference; m~vEandm  
} ; 78FK{Cr  
template < typename T > Cg%}=  
struct   ref < T &> n,%/cUl  
  { jg=}l1M"  
typedef T & reference; wXUgxa  
} ; LKu ,H  
@i@f@.t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r_M5:Rz  
3>buZ6vh  
template < typename T > 4>te>[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NpF)|Ppb{  
  { C: a</Sl  
  return l(t) = r(t); \%]!/&>{6  
} ya/pn qS  
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。 0tP{K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @z7$1pl}  
.jbT+hhM  
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 qJ<Ghd`8v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z}$1~uyw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^h"F\vIpV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2)jf~!o)Z  
最后的布局是: MHAWnH8  
                Add #i[V {J8.p  
              /   \ MD=!a5'  
            Divide   5 cW\Y1=Gv|  
            /   \ &%`0&y  
          _1     3 M0"}>`1lJ  
似乎一切都解决了?不。 SI/p8 ^  
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。 T+)#Du  
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。 9l:vVp7Uk  
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: TDHS/"MbA7  
$D(q  
template < typename Right > 4F?O5&329i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >7nOR  
Right & rt) const >Ms_bfSK  
  { f&`yiy_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kDK0L3}nr]  
} EY'48S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5tm:|.`SQ  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 -Oc  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 lhduK4u  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 qre(3,VE5  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 IyGW>g6_.  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? _&/2-3]\B  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 6eAJ >9@x  
=FXq=x%9+  
template < class Action > @!2vS@f  
class picker : public Action yo"!C?82=  
  { ]ag^~8bG @  
public : F]`_akE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} QF9$SCmv  
  // all the operator overloaded :A]CD (  
} ; Qe1WT T]:I  
s f<NC>-  
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。 Cc!LJ  
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: ?/^x)Nm  
C+Pw  
template < typename Right > ?4MZT5 .  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +"Mlj$O  
  { HWi: CDgm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _XUDPC(*qz  
} /7p1y v  
w.R2' W R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ETtoY<`#  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 &Vmx<w  
2N}h<Yd 9  
template < typename T >   struct picker_maker Ls(l  
  { udGZ%Mr_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ue2k^a*Ww  
} ; QVPJ$~x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q(ec>+oi  
  { Cw]bhaG g  
typedef picker < T > result; ThJ`-Ro  
} ; ^<QF* !  
Q DJe:\n  
下面总的结构就有了: .[>UkM0  
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。 >'2=3L^Q  
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。 5!}fd/}Uk  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :tcqb2p  
至此链式操作完美实现。 ({kOgOeC  
{^*D5  
OA{PKC  
七. 问题3 d}(b!q9  
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。 fGMuml?[ e  
`ls^fnJTpf  
template < typename T1, typename T2 > )b;}]C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const so@wUxF  
  { 5qQ\H}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F@Cxjz  
} "IKbb7x  
l\1_v7s  
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: &1,{.:@e  
#wP$LKk  
template < typename T1, typename T2 > Q'K[?W|C  
struct result_2 (ixlFGvEq  
  { _Q6` Wp6m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; b<"LUM*;  
} ; Jqgo\r%`  
[gxH,=Pb  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? N"&qy3F  
这个差事就留给了holder自己。 pm k;5 d  
    37nGFH`K2m  
G=qT{c 8Q  
template < int Order > OysO55i  
class holder; |g8Q.*"l[  
template <> f`"@7-N  
class holder < 1 > p-,(P+Np  
  { `]4bH,%~  
public : 7Hzv-s  
template < typename T > 7=[/J*-m  
  struct result_1 L(w?.)E  
  { =>,X)+O  
  typedef T & result; px=r~8M9}  
} ; %6HJM| {H  
template < typename T1, typename T2 > k9 NPC"  
  struct result_2 V { yk  
  { Tl`HFZQ1  
  typedef T1 & result; u[?M{E/HU  
} ; mZ}C)&,m2  
template < typename T > [V_\SQV0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4'BZ+A,p  
  { pQ yH`  
  return (T & )r; "?#O*x  
} Q9NKQuSu  
template < typename T1, typename T2 > 1QJB4|5R#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @86?!0bt  
  { QPJz~;V2  
  return (T1 & )r1; g.d~`R@v  
} qhqqCVrsW  
} ; l F*x\AT  
D!nx%%q  
template <> JWo).  
class holder < 2 > \2NT7^H#  
  { P* .0kR1n  
public : 56T{JTo  
template < typename T > 2L|)uCb  
  struct result_1 LGPPyK Nx  
  { LQ3J$N  
  typedef T & result; 1JWo~E'  
} ; ^P}c0}^  
template < typename T1, typename T2 > NG?-dkD  
  struct result_2 bbxo!K m"  
  { .l}oxWWoS  
  typedef T2 & result; "E}38  
} ; C}8 3t~Q  
template < typename T > k~HS_b*]d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gtlyQ _V  
  { ?)L X4GY  
  return (T & )r; ]q CCCI`  
} vfPIC!  
template < typename T1, typename T2 > wH N5H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RI#o9d"x}  
  { t 'im\_$F  
  return (T2 & )r2; d+Au`'{>  
} c&;Xjy  
} ; BNpc-O~  
:Wl`8p4]  
\+Pk"M  
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> >。 n>aH7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 68, (+vkB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m(eR Wx&pZ  
a?P$8NLr  
return l(i, j) = r(i, j); Ze-MB0w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B96"|v$  
kcyT#'=j  
  return ( int & )i; X;%*+xQ^  
  return ( int & )j; atmTI`i  
最后执行i = j; *>8Y/3Y\B  
可见,参数被正确的选择了。 =%ZR0cWPoI  
9G=HG={  
CWW|?  
b5.L== >  
F  uJ=]T  
八. 中期总结 SJXP}JB_  
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: Mv#\+|p 1x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :1,xse  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 wS}Rl}#Oh?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =?s0.(;  
^{R.X:a  
w6FVSU]sY  
c!HmZ]/  
_l||69|.  
!y syb  
九. 简化 {H[3[  
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。 "?SR+;Y:q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UV j1nom   
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: -P[bA0N,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "pW@[2Dkx/  
  +-*/&|^等 TSHH=`cx  
2. 返回引用。 ->Bx>Y  
  =,各种复合赋值等 !p$k<?WXc  
3. 返回固定类型。 fgEMn;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;/|3U7{c  
4. 原样返回。 >C"QV `+  
  operator, /{HK0fd  
5. 返回解引用的类型。 > J>|+W  
  operator*(单目) F|{F'UXj|  
6. 返回地址。 #23m_w^L  
  operator&(单目) 4 N{5i )  
7. 下表访问返回类型。 ]n$&|@  
  operator[] 9_I#{ ?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QLum=YB  
  operator<<和operator>> n9x&Ws;  
PHHX)xK  
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。 r,-9 ]?i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gt{$G|bi  
'W]oQLD^R  
template < typename Left > N_qKIc_R  
struct value_return @!:_r5R~N  
  { o; N s-=  
template < typename T > &7m)K>E27  
  struct result_1 bk{.9nz2  
  { Y~+`F5xX<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !-Br?  
} ; j~VHU89  
`.F+T)G  
template < typename T1, typename T2 > SdOE^_@:  
  struct result_2 j+7ok 5J#  
  { ?)V}_%fVv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yNk E>  
} ; kFsq23Ne  
} ; U**v'%{s  
B@@j-  
Th(F^W9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Eh*t;J=O  
Yvbk[Rb  
下面我们来剥离functor中的operator() <;.->73E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: PZsq9;P$  
I7/X6^/}  
return l(t) op r(t) /'g"Ys?3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y.m;4((  
return op l(t) S+Vsy(  
return op l(t1, t2) Yiy|^j  
return l(t) op sg!* %*XQ  
return l(t1, t2) op D"RxI)"HP  
return l(t)[r(t)] ~A =?_5kJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] SP |R4*KY  
wM#BQe3t#  
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: X=d;WT4,,  
单目: return f(l(t), r(t)); vhaUV#V"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zgR@-OtFZ  
双目: return f(l(t)); }2-p= Y:6  
return f(l(t1, t2)); *Ul L\  
下面就是f的实现,以operator/为例 VG+WVk  
>W[#-jA_Z  
struct meta_divide | *J-9  
  { #v QyECf  
template < typename T1, typename T2 > ?g~g GQV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z6XP..  
  { v'zj<|2  
  return t1 / t2; Q0cr^24/  
} u]%>=N(^2  
} ; 'ffOFIz|=I  
WJN}d-S=^  
这个工作可以让宏来做: YDMimis\H5  
baVSQtda  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ l-mf~{   
template < typename T1, typename T2 > \ <DjFMTCN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "TgE@bC  
以后可以直接用 6}E C)j;Fw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >HH49 cCo  
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 SWGD(]}uz  
(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。。。) %: .{?FB_  
zxr|:KC ?&  
YN@ 4.&RP  
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 %95'oW)lo  
U'tfsf/V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0 w#[?.  
class unary_op : public Rettype 30Z RKrW"~  
  { A/4HR]  
    Left l; P,[O32i#  
public : 1TvR-.e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O7A W9*<  
P95A _(T=[  
template < typename T > :W\xZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dq{wFI)  
      { ~yvOR`2Gg  
      return FuncType::execute(l(t)); xX ktMlI  
    } +s'qcC  
QQwD) WG  
    template < typename T1, typename T2 > WhR j@y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h^D]@H  
      { 02~+$R]L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ZAG ia q  
    } JM@}+pX  
} ; Vp'Zm:  
:2KLziO2  
UA|A>c  
同样还可以申明一个binary_op x1}7c9n K  
u0@i3Po  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZE*m;  
class binary_op : public Rettype PmGW\E[ni  
  { z|V5/"  
    Left l; a3<.F&c+c  
Right r; Q6G-`&5  
public : c_fx,; ;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |GvWHe`  
AIvIQ$6}  
template < typename T > 6eqPaIaD   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9N[PZD  
      { hK,e<?N^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); m"<Sb,"x!  
    } G Uf[Dz  
(1pxQ%yEA  
    template < typename T1, typename T2 > UtF8T6PKdW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7X$[E*kd  
      { E-\<,=bh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -];/*nl  
    } &_^t$To  
} ; W(oJ{R&m{  
?Sq?f?  
<J`",h  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3+_ .I{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 cGhnI&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,{HxX0  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :[1^IH(sb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )5}=^aqd  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 t} zffe-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +h}>UK\  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) D~~&e<v'1  
下面是修改过的unary_op w~NQAHAvo  
=""z!%j  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P9)E1]Dc$  
class unary_op Z.b}   
  { iwnctI  
Left l; TX96 ^EoH  
  Zxm Mw  
public : Zz<k^  
hpD\,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y\DR,$Py  
9 wun$!>&  
template < typename T > F_9eju^|  
  struct result_1 El;\#la  
  { BULf@8~(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9+G.86Iky  
} ; I+,~pmn:  
v`"z  
template < typename T1, typename T2 > S`oADy  
  struct result_2 O\h*?, )  
  { )uvs%hK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "lcNjyU\O  
} ; B \U9F5  
wo($7'.@  
template < typename T1, typename T2 > e`pYO]Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ak`7f$z  
  { g-0?8q5T6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Wj"\nT4  
} M]O _L  
"K3"s Ec%  
template < typename T > 9E/{HNkf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B? $9M9  
  { *C81DQ  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9 )1 8  
} 2lVJ"jg  
*9#6N2J$M  
} ; 4l/hh|3@  
39p&M"Yo  
kiLwN nq  
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 OOzk@j^  
好啦,现在才真正完美了。 nRYHp7`  
现在在picker里面就可以这么添加了: v71j1Q}6  
"P) f,n  
template < typename Right > !_Z\K$Ns  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l<5@a (  
  { `0 .<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y}<w)b1e|  
} uhi(Gny.  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 M#BM`2!s  
P.L$qe>O  
qPEtMvL #  
.TcsXYL.`,  
 pFfd6P  
十. bind YP*EDb?f  
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。 D=hy[sDBw  
先来分析一下一段例子 Y$3 &?LA  
!c}?u_Z/  
.<0|V  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |'$E -[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Tm!pAD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P9Ye e!*H  
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。 CH!>RRF  
我们来写个简单的。 S$ u`)BG):  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Wpgp YcPS  
对于函数对象类的版本: bC_qoI<  
K(&I8vAp  
template < typename Func > KIY/nu   
struct functor_trait tPv3nh  
  { dQX<X}  
typedef typename Func::result_type result_type; 5*M3sN  
} ; >?-etl  
对于无参数函数的版本: x$:>W3?T=^  
C`qo  
template < typename Ret > #&fi[|%X$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b.h:~ATgN  
  { Gjhpi5?%8  
typedef Ret result_type; L5(7;  
} ; 7R4sd  
对于单参数函数的版本: :{:R5d(_I  
%sd1`1In  
template < typename Ret, typename V1 > N_ 3$B=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mGss9eZa  
  { ]!@z3Hv3  
typedef Ret result_type; 'o D31\@I  
} ; up(6/-/.7  
对于双参数函数的版本: 7Cx*Ts$  
DGR[2C)@N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8>U{>]WG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > g+g0iS  
  { D8Ntzsr6  
typedef Ret result_type; ZGILV  
} ; /INjP~C  
等等。。。 $KSdNFtM)A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy GyirE`  
MHl ffj  
template < typename Func > U +c ?x2\  
struct func_return UE:';(t  
  { |p4D!M+$7  
template < typename T > bl8zcpdL  
  struct result_1 +JyD W%a:L  
  { OoW,mmthj>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ??\1eo2gB  
} ; 41-u*$   
g0Rny  
template < typename T1, typename T2 > ss{y=O%9"  
  struct result_2 #$-zg^  
  { *d~).z)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ((& y:{?G  
} ; V/p+Xv(Zt  
} ; E#?Bn5-uBs  
xqZZ(jZ  
}PC_qQF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ID{62>R  
2p^Jqp`$  
template < typename Func, typename aPicker > 6]%SSq&  
class binder_1 ,,FO6+4f  
  { n(}cK@  
Func fn; %-lilo   
aPicker pk; c0 I;8z`b  
public : %S`ygc}|  
e8Ul^]  
template < typename T > U z*7J  
  struct result_1 MNuBZnO  
  { I{/}pr>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n]%T>\gw  
} ; 5`_UIYcI  
'' Pu  
template < typename T1, typename T2 > U4$}8~o4  
  struct result_2 Jw+k=>  
  { 2|6E{o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !iNN6-v%  
} ; ",v!geMvu  
K2Z]MpLD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j7(S=  
(BT{\|,V_m  
template < typename T > o4.?m6d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S17iYjy#8T  
  { _?}[7K!~d  
  return fn(pk(t)); R!+_mPb=Q*  
} :@~Nszlb  
template < typename T1, typename T2 > YcRo>:I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GLBzlZ?  
  { jqzG=/0~{  
  return fn(pk(t1, t2)); 6"o,)e/z  
} De<kkR{4  
} ; d`w3I`P1  
'K!u}py  
gN/kNck  
一目了然不是么? IYG,nt !  
最后实现bind mXSs:FqE!  
L*(!P4S%}  
1B0+dxN`  
template < typename Func, typename aPicker > %2 I >0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v1R  t$[  
  { <rKfL`8p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +|w%}/N  
} a>o]garB+  
WC7ltw2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ML!>tCT  
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。 6)]zt  
t/vw%|AS  
十一. phoenix 5/E7@h ,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2lu AF2  
)N'-A p$g  
for_each(v.begin(), v.end(), n>XfXt =  
( *[|a $W  
do_ =C(((T.  
[ ;irAq|  
  cout << _1 <<   " , " ?qmJJ5Gn  
] w(N$$  
.while_( -- _1), #xoFcjRE  
cout << var( " \n " ) 1sIPhOIys  
) 8XG|K`'u  
); k .#I ;7  
j /)A<j$  
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: oc>N| ww:  
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 )*`cJ_t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fo"%4rkL  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -+HD5Hc  
)JXlPU  
c}G\F$  
template < typename Cond, typename Actor > PNp-/1Cx  
class do_while VkD}gJY  
  { Q`zW[Y&]  
Cond cd; =K;M\_k%y  
Actor act; (7 O?NS  
public : 8-s7s!j  
template < typename T > G_E \p%L>]  
  struct result_1 "nA~/t=  
  { 8dUP_t~d#q  
  typedef int result_type; OnND(YiX  
} ; 2EC<8}CG  
[Te"|K':  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2uzy]faM  
>$:_M*5  
template < typename T >  nJ|M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d "%6S*dL  
  { ]j+J^g  
  do x>Gx yVE  
    { le150;7  
  act(t); ^JY,K  
  } pmuT7*<19  
  while (cd(t)); DmiZ"A  
  return   0 ; =`OnFdI  
} Fql|0Fq  
} ; l_i&8*=Px  
J,D^fVIw  
QIC? `hk1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fA"9eUu  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^u+#x2$Mg  
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。 pC/13|I  
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。 aXgngw q  
下面就是产生这个functor的类: 7U2?in}?Qi  
 _W  
oqa8v6yG'  
template < typename Actor > 0]Qk*u<  
class do_while_actor y7T<Auue`  
  { NI85|*h  
Actor act; :I(d-,C  
public : k9!eu j&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t8f:?  
>9Z7l63+}  
template < typename Cond > zI$'D|A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YZZog6%  
} ; /wPW2<|"X.  
.OZ\ s%h;  
TlC GP)VSj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5I&Dk4v  
最后,是那个do_ *:Uq ;)*  
4G'-"u^g  
z#GrwE,r   
class do_while_invoker =h\uC).t&  
  { mCSt.n~  
public : ziXI$B4-  
template < typename Actor > N gagzsJ=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const dYZB> OS  
  { i}/Het+(  
  return do_while_actor < Actor > (act); }t0JI3  
} ddwokXx (  
} do_; Lt_A&  
|e91KmiqJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ge ?Q)N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +ctJV>  
最后来说说怎么处理break和continue w ,-4A o2x  
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。 Sr>5V  
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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