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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ui70|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0wZLkU_(  
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, Fm,A<+l@u  
xwT"Q=|kW  
JeUFCWm  
aiw~4ix  
  class filler g;v{JB  
  { tJ.LPgfZ  
public : u;& `_=p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4m#i4  
} ; < 5[wP)K@  
\D,0  
,`/!0Wmt  
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: U`<EpO{j|  
G ~a/g6M4  
'_r|L1  
MY9?957F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^lRXc.c z  
A~I}[O~(pb  
%r6~5_A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1oj7R7  
{ j&|Em]  
j^iH[pN] \  
|mk$W$h  
二. 战前分析 s4MP!n?gB  
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。 +Z$X5Th  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 eiP>?8  
kc|`VB8L  
pwd7I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !S%XIq}FX  
  /* --------------------------------------------- */ 5 ;dg#hO  
vector < int *> vp( 10 ); gA2\c5F<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XV%L6x  
/* --------------------------------------------- */ *[W!ng  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); bMkn(_H)\  
/* --------------------------------------------- */ <LZvG IMl  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3 {on$\  
  /* --------------------------------------------- */ Q`AJR$L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,O 3"r;  
/* --------------------------------------------- */ _=q)lt-UY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %Dsa ~{  
V}pw ,2s  
N1P [&lR  
`x6 i5mp  
看了之后,我们可以思考一些问题: wzo-V^+q  
1._1, _2是什么? :7:Nx`D8  
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。 1;vn*w`p  
2._1 = 1是在做什么? ^"6xE nA]  
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。 'n!;7*  
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。 U G^6I5  
YIgzFt[L  
] =>vv;L  
三. 动工 q* Ns]f'a  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ((EN&X,v  
(.%:Q0i1  
7ou2SL}k  
$Xz9xzOR  
template < typename T > kc~Z1  
class assignment <T  
  { %tUJ >qYU  
T value; G:u[Lk#6K  
public : /d'^ XYOC  
assignment( const T & v) : value(v) {} \e'>$8%T  
template < typename T2 > SAThY$)6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f} } Bb8  
} ; YaSwn3i/@S  
v[m/>l2[P  
8"8sI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 E# e=<R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1K^/@^  
^x 4,}'(  
 `9S<E  
vhWj_\m  
  class holder f_D1zU^  
  { /,E%)K;  
public : Y/gVyQ(  
template < typename T > 1mI)xDi9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w4(DR?[nC  
  { ]#S1 AvT  
  return assignment < T > (t); (zJ TBI'  
} !R{L`T0  
} ; QhpE2ICU  
Z?"Pkc.Ei  
YfxZ<  
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: UvQxtT]  
A "_;.e`  
  static holder _1; ;M"hX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 B Sb!{|]  
O_F<VV*MFQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;\Wg>sq  
而不用手动写一个函数对象。 ]7dm`XV  
u@|GQXC  
m&2< ?a}l  
7F|T5[*l  
四. 问题分析 0p Lb<&  
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。 #Y`U8n2F  
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。 PJA 1/"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c/T]=S[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G;fP  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 apGf@b  
A[oi?.D  
五. 问题1:一致性 5f}63as  
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?| G _42ckLq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2+"#  
@*%5"~F  
struct holder r<&d1fM;X  
  { I!# 42~\  
  // <]CO}r   
  template < typename T > tQ?? nI2  
T &   operator ()( const T & r) const oB_{xu$6|  
  { ym(r;mj!  
  return (T & )r;  U]e;=T:3  
} uo 7AU3\  
} ; HpNf f0c  
T!v%NZj3  
这样的话assignment也必须相应改动: \P{VJ^) 0  
3TtnLay.k  
template < typename Left, typename Right > H~||]_q|  
class assignment *]x]U >EF  
  { FE$)[w,m  
Left l; x]y~KbdeB  
Right r; 1S.nqOfx  
public : $stJ+uh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -I4@` V  
template < typename T2 > gR~XkU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xQaN\):^8  
} ; n6L}#aZG  
lv$tp,+  
同时,holder的operator=也需要改动: 47 m:z5;  
Dyt}"r\  
template < typename T > \n:'>:0X!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c1MALgK~}\  
  { 4\Q ?4ZX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Nz5gu.a6{L  
} ^(UL$cQ>  
'H*S-d6V  
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。 -] J V  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3( AgUq  
Mg^GN -l  
return l(rhs) = r; 1{nXmtvr  
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。 Y}nE/bmx&9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8Jxo;Y  
'y;[ fwo7  
template < typename Tp > /o8h1L=  
class constant_t #p=/P{*  
  { H$1R\rE`  
  const Tp t; EkjO4=~UC  
public : roW8 4x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <A"}Krq?  
template < typename T > Z4E:Z}~''  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _?O'65  
  { Q> @0'y=s  
  return t; ivw2EEo,  
} }@a_x,O/x}  
} ; MlS<txFPS  
(y#8z6\dx  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 uF@Q8 7G  
下面就可以修改holder的operator=了 f5d"H6%L  
tR0o6s@v/<  
template < typename T > k\x>kJ}0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gZ/M0px  
  { /lAt&0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #/5jWH7U  
} 3Yg/-=U(  
] hL 1qS  
同时也要修改assignment的operator() "'II~/9  
KQQR"[z&V  
template < typename T2 > p0'A\@|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vpOzF>O  
现在代码看起来就很一致了。 HPr5mWs:  
$S=lm {  
六. 问题2:链式操作 /-G;#Wm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~G5)ya-  
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。 k gWF@"_  
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。 ;f0+'W  
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。 e~nmIy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'S@C,x%2,  
Qmzj1e$6x  
template < typename T > 65s|gfu/  
struct result_1 )}n`MRDB  
  { J%3S3C2*m  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /e#_Yg  
} ; 3H@TvV/;f  
,j9}VnW)  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: }&`#  
N`8?bU7a}"  
template < typename T > ^Zydy  
struct   ref V0ulIKck  
  { IqcPml{\  
typedef T & reference; .CrahV1G  
} ; C!RxMccTh  
template < typename T > GwW!Q|tVz=  
struct   ref < T &> I)Lg=n$  
  { e!G I<  
typedef T & reference; i&{8a3B  
} ; (Dq3e9fX  
\W}?4kz  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !=|3^A  
[ ecYpE<  
template < typename T > 2/qfK+a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]}~*uT}>  
  { b!<?,S  
  return l(t) = r(t); aL+k1v[m  
} ,R ]]]7)+  
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。 X:@nROL^7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MDl  
C03ehjT<  
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 T3%yV*F,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~*THL0]~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,? <jue/bd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YDC[s ^d5  
最后的布局是: y%`^* E&  
                Add 6hAeLlU1  
              /   \ mY#[D; mUe  
            Divide   5 lNls8@  
            /   \ L ?4c8!Q  
          _1     3 _"##p  
似乎一切都解决了?不。 tjuW+5O  
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。 !$qNugLg  
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。 p,$1%/m  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: {cq; SH  
:$dGcX}  
template < typename Right > c*HS#C7'2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const s)]i0+!  
Right & rt) const Y-gjX$qGo  
  { E;| q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kO~xE-(=  
} 2 ,E&}a|;b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Pm%ZzU  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 <;SQ1^N  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 T_y 'cvh  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 6=MejT  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 dB^J}_wp  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? W^60BZ  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: n"(n*Hf7b  
.LN&EfMenF  
template < class Action > +, p  
class picker : public Action 9k&lq$  
  { #O\4XZ,Lv  
public : Uk6Y6mU V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :sk7`7v  
  // all the operator overloaded %:YON,1b=7  
} ; p_!Y:\a5  
VKS:d!}3E  
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。 DU({Ncge  
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: ?R;5ErZ  
&CCB;Oi%  
template < typename Right > CNM/}|N^Si  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T{{J' _s5L  
  { ,#`gwtFG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D>VI{p  
} O]4!U#A  
9IN =m 5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FavU"QU&|  
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。 n|yl3v  
1Jd82N\'  
template < typename T >   struct picker_maker 1;080| ,s  
  { xXp\U'Ad~~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %pt ul_(s'  
} ; ubj ~ULA  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `m`jX|`  
  { Lk4&&5q  
typedef picker < T > result; rcOpOoU|  
} ; eP(%+[g  
'g|%Ro/  
下面总的结构就有了: gE`G3kgn{  
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。 i8Yl1nF  
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。 7==Uz?}C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ipw_AC~  
至此链式操作完美实现。 `IFt;Ja\6  
v}+axu/?  
:BC 0f9  
七. 问题3 rRYP~ $c  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 (GMKIw2  
G0^23j  
template < typename T1, typename T2 > Y^2`)':  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %0Ulh6g;Dt  
  { Yw\} '7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 43A6B  
} .hSacd  
[qIi_(%o  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;]i&AAbj  
RR75ke[Hs  
template < typename T1, typename T2 > pIC CjA?3@  
struct result_2 ryW1OV6?_0  
  { V%<<Udu<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fP&F$"o8  
} ; d[kb]lC  
n-}:D<\7  
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? yodJGGAzk  
这个差事就留给了holder自己。 c<y.Y0  
    ~Rs|W;  
9hmCvQgtf  
template < int Order > \-#~)LB]M  
class holder; ?0DCjh8We  
template <> #fk)Y1  
class holder < 1 > n AoGG0$5  
  { \&&kUpI  
public : {YcVeCq+N  
template < typename T > x98LOO  
  struct result_1 e,Gv~ae9  
  { H{\tQ->(2  
  typedef T & result; *O)_D bj  
} ; 8v*>~E/0  
template < typename T1, typename T2 > >#$( M5&}-  
  struct result_2 fh b&_T  
  { p<Ah50!B  
  typedef T1 & result; p27A#Uu2}  
} ; ^t*+hFEI  
template < typename T > C$"jZcm,I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v|?hc'Fj  
  { Ke&lGf"5  
  return (T & )r; mB"zyL-  
} 2^ ^;Q:  
template < typename T1, typename T2 > ,b-wo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k]qZOO}  
  { ,au64sH  
  return (T1 & )r1; &VY;Al  
} = <O{t#]  
} ; +y6|Nq  
tmRD$O%:  
template <> ojs&W]r0Z  
class holder < 2 > i\3BA"ZX  
  { -102W{V/T  
public : <^~Xnstl  
template < typename T > j+Y4>fL$  
  struct result_1 q-o=lU"  
  { #_2V@F+,  
  typedef T & result; $\81WsL '  
} ; jm.pb/  
template < typename T1, typename T2 > .x(&-  
  struct result_2 C: kl/9M@  
  { ` eND3c  
  typedef T2 & result; 6lT1X)  
} ; l YH={jJ  
template < typename T > ]1)@.b;QR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CV]PCq!  
  { `DG6ollp{  
  return (T & )r; 8kW9.   
} D8m?`^Zz  
template < typename T1, typename T2 > smIZ:L %  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "sAR< 5b  
  { thipfS  
  return (T2 & )r2; pr;<n\Y{  
} 6ynQCD  
} ; xXA$16kd  
g~FB&U4c  
u\t[rC=yd  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [O"i!AQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4=o3 ZRV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (pi7TSJ  
{)4Vv`n  
return l(i, j) = r(i, j); F#X\}MvEU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L9Fx Lw41  
.Z%7+[  
  return ( int & )i; px//q4 U  
  return ( int & )j; gW/H#T,  
最后执行i = j; Se0/ysVB  
可见,参数被正确的选择了。 _N/]&|.. !  
Xuh_bW&zF  
:Jhx4/10  
k`oXo%  
B|:{.U@ne  
八. 中期总结 i$"FUC~'  
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: & \<RVE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T2Y`q'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R&ou4Y:DG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lmH!I )5  
rt^z#2$  
}^`{YD  
Gk[P-%%b /  
3-o ]H'6  
Cf`UMQ a  
九. 简化 \M>AN Z}  
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。 Q.z2 (&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V9Au\  
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: C>T6{$xkC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OQ+?nB  
  +-*/&|^等 2i,Jnv=sR  
2. 返回引用。 'kH#QO\(e"  
  =,各种复合赋值等 {H])Fob  
3. 返回固定类型。 PDD` eK}Fj  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *k+QX   
4. 原样返回。 6b<t|zb  
  operator, AQQj]7Y  
5. 返回解引用的类型。 oC4rL\d{  
  operator*(单目) (/k,q  
6. 返回地址。 (]7@0d88  
  operator&(单目) ,P auP~L  
7. 下表访问返回类型。 f1=8I_>=  
  operator[] uUc[s"\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -F8%U:2a  
  operator<<和operator>> TUpEh Q+*  
D"^ogY#LK  
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。 @C z1rKU^l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k;LENB2iv  
+ s[(CI.b  
template < typename Left > /)oxuk&}c  
struct value_return P92:}" )*>  
  { g^0  
template < typename T > Z :Kob b  
  struct result_1 zEO 9TuBO  
  { Ho \+xX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; / /wmJ |  
} ; (_nkscf  
TS UN(_XGW  
template < typename T1, typename T2 > >@oO7<WB  
  struct result_2 OVj,qL)  
  { 9 z3Iwl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j<l>+., U  
} ; E>4 \9  
} ; )$th${pd#v  
Uj!L:u2b  
4 Qw;r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @&EP& $*  
$7BD~U   
下面我们来剥离functor中的operator() <n6/np!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: U{ahA  
}:jXl!:V  
return l(t) op r(t) 7kJ,;30)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [Xz7.<0#U  
return op l(t) Mm/GI a  
return op l(t1, t2) O$&p<~  
return l(t) op n"dT^ g  
return l(t1, t2) op Pc4sReo'  
return l(t)[r(t)] )L#I#%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [fW:%!Y'  
pbgCcO~xm  
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: HuK'tU#  
单目: return f(l(t), r(t)); =%]dk=n?TN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :$}67b)MO  
双目: return f(l(t)); _FVIN;!  
return f(l(t1, t2)); *{-XN  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~V./*CQ\c  
.5I1wRN49  
struct meta_divide ]]7s9PCN  
  { CX1'B0=\r  
template < typename T1, typename T2 > 'E7|L@X"r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) eA+6-'qN  
  { 0&mz'xra  
  return t1 / t2; Zmp ^!|=X!  
} 5 |>jz `  
} ; > 5 i8 %r  
5TnECk  
这个工作可以让宏来做: #v~5f;[AAs  
9JUlu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =E,*8O]  
template < typename T1, typename T2 > \ sX**'cH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W5yqnjK $4  
以后可以直接用 Fh?q;oEj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;XTP^W!6f  
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 J7l1-  
(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。。。) zCco/]h  
Zd~Z`B} &  
9xWeVlfQ  
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 n=yFw\w'  
s\ ~r 8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YHAy+S  
class unary_op : public Rettype 2smLv1w@  
  { : 0%V:B  
    Left l; ( E0be.  
public : k@wxN!w;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zb9$  
7%?A0%>6G  
template < typename T > y t<K!=7&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @,s[l1P  
      { |9(uiWf  
      return FuncType::execute(l(t)); 4W1"=VL[g  
    } $)\ocsO  
-Ol/r=/&  
    template < typename T1, typename T2 > TSD7.t)^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $MP'j9-S?  
      { 3N<FG.6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); YxsW Y7J  
    } g@S"!9[;U  
} ; G_X'd  
ci*Z9&eS+  
5X[=Q>  
同样还可以申明一个binary_op WO '33Q(  
~s88JLw%&u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p'_* >%4~  
class binary_op : public Rettype tt`b+NOH>  
  { m"xw5aa>  
    Left l; Z$+0gm\Cnw  
Right r; Bh@j6fv  
public : N]5-#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Rr:,'cXGi  
3 UBG?%!$f  
template < typename T > & }}o9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,H.q%!{h_  
      { q5QYp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P+o ZS  
    } {E!$<A9  
Blf;_e~=[j  
    template < typename T1, typename T2 > ^Dd$8$?[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mF#{"  
      { ~xzRx$vU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6{1c S  
    } nC2A&n&>  
} ; :}j{NM#  
J;G+6C$:  
zf6k%  
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 :,:r  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ` NcWy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #:2 36^xYS  
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。 sH#UM(N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Dmn6{jy P  
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。。。 CB6<Vng}C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L%N|8P[  
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) \/'u(|G  
下面是修改过的unary_op Q7f\ 5QjT  
gP)g_K(e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > DmPp&  
class unary_op K~C*4H:9  
  { elw<(<u`  
Left l; R`A @F2  
  Uln[UK  
public : HP&+ 8  
*y F 9_\n  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} JZN'U<R  
41,Mt  
template < typename T > \u2p]K>  
  struct result_1 aQw?r  
  { mZ*!$P:vy"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; A=E1S{C  
} ;  s y#CR4X  
}<A\>  
template < typename T1, typename T2 > 91e&-acA  
  struct result_2 3fM~R+p  
  { AEhh 6v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; > STWt>s  
} ; @)|62Dv /  
|%we@ E  
template < typename T1, typename T2 > r#3(;N{=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a\aJw[d{  
  { # (T  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ti3T ?_  
} EO3?Dev  
7k{C'\m  
template < typename T > (q"Nt_y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )<t5' +d%  
  { GR Rv0M  
  return OpClass::execute(lt(t)); -T`rk~A9A  
} ?nCG:\&;'=  
mKQ !@$*  
} ; > QDmSy*&  
6Jrh'6 o@  
`(.K|l}  
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 iLNKC'  
好啦,现在才真正完美了。 JZ]4?_l  
现在在picker里面就可以这么添加了: tJ i#bg%  
b_:]Y<{> f  
template < typename Right > m "h{HgJd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const seB ^o}  
  { -]\UFR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2 D>WIOX  
} 5iwJdm  
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。 r|:i: ii  
U;Y{=07a@  
^#9 &Rk!t  
"VRcR  
K}L-$B*i  
十. bind D ]:sR  
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。 R6r'[- B2  
先来分析一下一段例子 'C)`j{CS  
W MU9tq[  
!MOVv\@O  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hjtkq .@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d dkh*[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 67wY_\m9I  
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。 ?<STt 9  
我们来写个简单的。 4#1[i|:M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MuQyHEDF  
对于函数对象类的版本: !X[b 4p  
6*J`2U9Q  
template < typename Func > d<r=f"  
struct functor_trait !ZJ" lm  
  { [I^>ji0V  
typedef typename Func::result_type result_type; imv[xBA(d  
} ; l\I#^N  
对于无参数函数的版本: `lX |yy"  
*Fi`o_d9[`  
template < typename Ret > /'ccFm2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iC10|0%{  
  { ~Pq1@N>n  
typedef Ret result_type; FctqE/>}I  
} ; oi^2Pvauh  
对于单参数函数的版本: 33z)F  
wC+_S*M-K  
template < typename Ret, typename V1 > $6kVhE!;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $vlq]6V8  
  { BT.;l I  
typedef Ret result_type; $!)Sgb  
} ; x DD3Y{ K  
对于双参数函数的版本: t;!v jac  
o{f|==<t3#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ACxOC2\n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q|;_G#4  
  { "l&=a1l  
typedef Ret result_type; 8QDs4Bv|  
} ; TPH`{  
等等。。。 ViIt 'WX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?5_~Kn%2  
`$vTGkGpY  
template < typename Func > XkLl(uyh  
struct func_return kscZ zXv  
  { ?-1r$z  
template < typename T > KHV5V3q4  
  struct result_1 l=,\ h&  
  { 2oyTS*2u_&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >qk[/\^O  
} ; #Mkwd5S|L  
,:Qy%k}f  
template < typename T1, typename T2 > Fa:fBs{  
  struct result_2 h U\)CM  
  { {>PN}fk2QP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EhL 8rR  
} ; KJ M :-z@  
} ; ^m8T$^z>  
Dvbrpn!sk  
&7"a.&*9xX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (N{Rda*8  
3omFd#EP  
template < typename Func, typename aPicker > QWz5iM  
class binder_1 +aR.t@D+"Y  
  { D;VQoO  
Func fn; 4+2XPaI m  
aPicker pk; {\3k(NdEX  
public : (7/fsfsF  
`B'*ln'r5  
template < typename T > _ZX"gH x  
  struct result_1 G|MjKe4}  
  { ]wFKXZeK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?@8[1$1a  
} ; |W4 \  
hqrI%%  
template < typename T1, typename T2 > S81Z\=eK  
  struct result_2 +EK(r@eV  
  { b~dm+5W7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mC OJ1}  
} ; erTb9`N4  
f'P}]_3(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GG%X1c8K  
{uH 4j4)2  
template < typename T > hd{Vz{;W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ' NCxVbyYD  
  { yZk HBG4  
  return fn(pk(t)); e[_W( v  
} :&: IZkO  
template < typename T1, typename T2 > ;]YQ WK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F[m"eEX  
  { .I\)1kjX  
  return fn(pk(t1, t2)); hDa I@_86  
} *%< Ku&C  
} ; YF/@]6j  
BMPLL2I  
cfI5KLG~#  
一目了然不是么? [GKSQt{)  
最后实现bind Cx$C+  
0w^\sf%s  
ZK,}3b{  
template < typename Func, typename aPicker > M7z>ugk"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CY2DxP%  
  { L$zI_ z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !#cZ!  
} 8was/^9;  
3&i8C,u]/O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 obWBX'  
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。 dv3+x\`9  
St/<\Y,wr  
十一. phoenix {6MLbL{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: C {.{>M  
_|%pe]St  
for_each(v.begin(), v.end(), #:Z"V8n'  
( XgY( Vv  
do_ qT]Bl+h2  
[ 2y; |6`  
  cout << _1 <<   " , " o %#Z  
] Kp,}7%hDw!  
.while_( -- _1), #k? Rl  
cout << var( " \n " ) ;-84cpfu  
) N,v4SIC@  
); d bU  
CORX .PQ  
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: 5MY+O\  
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*$ 0G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 bm1+|gssn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: VU,\OOp  
W}B 4^l  
[{3WHS.  
template < typename Cond, typename Actor > <()xO(  
class do_while $$C5Q;7w!  
  {  v|+}>g  
Cond cd; 5wXe^G  
Actor act; .&2pZ  
public : {m5tgVi&  
template < typename T > ^9T6Ix{=  
  struct result_1 EFeGxM  
  { n =v4m_e  
  typedef int result_type; it!i'lG  
} ; KLBV(`MS  
-,j J{Y~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .XM3oIaW  
rN#ydw:9  
template < typename T > _DfI78`(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A(AyLxB47*  
  { n0:+D R  
  do Zrfp4SlZZ  
    { U|odm58s  
  act(t); m'1NZV%#  
  } Cnf;5/  
  while (cd(t)); 2D-ogSIo  
  return   0 ; qg#WDx /  
} @'[w7HsJ  
} ; QI>yi&t  
QC>I<j& `!  
'qLk"   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E&0A W{  
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。 : 4$Ex2  
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。 p}uT qI  
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。 M64zVxsd  
下面就是产生这个functor的类: .FK'T G  
Ne/jvWWN  
/:dVW" A|  
template < typename Actor > Y.rHl4  
class do_while_actor (\FjbY9&  
  { %o< &O(Y  
Actor act; #FF5xe  
public : 9Vk61x6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R7T"fN  
%kD WUJZ  
template < typename Cond > L]0+ u\(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ri~dWx  
} ; "d'xT/l "  
{neE(0c  
9B Lz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 LXIlrZ9D5  
最后,是那个do_ XboOvdt^|  
!$h%$se  
18w[T=7)  
class do_while_invoker y5?T`ts,#  
  { Cq1t[a  
public : #Q6wv/"Ub  
template < typename Actor > S6}_Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const d T/*O8  
  { &nn!{S^  
  return do_while_actor < Actor > (act); /6F 1=O(c>  
} fT._Os?i  
} do_; O89<IXk  
g2C-)*'{yh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9In&vF7$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H_;Dq*  
最后来说说怎么处理break和continue 'N='B<^;%  
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。 eFXxkWR)  
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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