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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda QnX(V[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VTHH&$ZNq  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, *bpD`s @  
z,%$+)K  
@49S`  
&~U ]~;@  
  class filler `,*5wBC  
  { y Fq&8 x<X  
public : K@w{"7}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Fh9h,' V"  
} ; >t_6B~x9  
,U dVNA  
ayF\nk4b  
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: uOdl*|T?  
OprkR  
OJy#w{4  
ijx0gh`~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <dhM\^ [  
}U5yQ%N  
\v)+.m?n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 A1zjPG&]  
*<ewS8f*6  
Y,zxbXZv'5  
K0Fh%Y4)QH  
二. 战前分析 TT3|/zwn  
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。 p0<\G  
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 'Ne@e)s9  
L8#5*8W6  
I"7u2"@-8j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5( HG|  
  /* --------------------------------------------- */ vn"{I&L+w0  
vector < int *> vp( 10 ); j]/RC(;?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $[=%R`~w  
/* --------------------------------------------- */ P1' al  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i5,kd~%O  
/* --------------------------------------------- */ gQ1;],_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w!clI8v/  
  /* --------------------------------------------- */ 8X)Y^uGGZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X1vd'>  
/* --------------------------------------------- */ JbQ) sp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |64~ K\X  
dT1H  
_X"N1,0  
oj_3ZsO  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~|xA4u5LG  
1._1, _2是什么? zi*R`;_`,  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 =xx]@  
2._1 = 1是在做什么? a]tVd#  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 M,mvys$  
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。 FZE"7ec>m  
,0HRAmG  
s 15 oN  
三. 动工  0$fpIz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hJ~Uf5Q  
e|WJQd4+S  
;&-k#PE]/H  
; _1 at  
template < typename T > rK]Cr9WM  
class assignment =CVBBuVy  
  { }"!I[Ek> y  
T value; q\p:X"j|  
public : tQYM&6g  
assignment( const T & v) : value(v) {} +@k+2?] FO  
template < typename T2 > eu|;eP-+d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6wECo  
} ; !.(P~j][  
T&o(N3lW  
VYImI>.t{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /?F/9hL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !AfHk|  
@;?p&.W`D  
q0r>2c-d  
|kV*Jc k  
  class holder q6`b26  
  { mah JSz(3  
public : c?&X?<  
template < typename T > s6.M\^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @Y<bwv  
  { ;{tj2m,  
  return assignment < T > (t); x%!s:LVX  
} f-G :uI_  
} ; h2J/c#Qvh  
8~z~_TD6m@  
6){]1h"  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: e-#BDN(O  
^pF&` 2eD  
  static holder _1; QD*35Y!d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [dIXR  
!1 8clL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p &"`RS #Z  
而不用手动写一个函数对象。 W~9tKT4  
qjdMqoOCjl  
v~V!ayn)wQ  
[)zP6\I  
四. 问题分析 A5R<p+t6  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 xQXXC|T  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 l@+7:n4K0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JJ2_hVU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :hFIl0$,"3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4Vi`* !  
1A G<$d5U|  
五. 问题1:一致性 $ig0j`  
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?| D"rK(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J1sv[$9  
hp7|m0.JW  
struct holder ?6un4EVL{  
  { UK O[r;  
  // LzXmb 7A  
  template < typename T > Cdu4U}^H  
T &   operator ()( const T & r) const Za3]d+qm  
  { Zrk4*/ VY  
  return (T & )r; :xv!N*Le  
} vK\%%H  
} ; Y^7$t^&  
]X5 9  
这样的话assignment也必须相应改动: au+kNF|Q  
vV6I0  
template < typename Left, typename Right > jW3!6*93  
class assignment v)l8@.  
  { MLje4  
Left l; wq(7|!Eix  
Right r; +)<wDDC_  
public : 9~mh@Kgv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q6SXWT'Sa  
template < typename T2 > ?:8ido#-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } y7 3VFb  
} ; uRRQyZ  
B~JwHwIhA  
同时,holder的operator=也需要改动: . Z.)t  
!GLz)#SBl  
template < typename T > 1#*a:F&re  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 57zSu3v4Y  
  { 7;sj%U^'l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;"fDUY|  
} PMh^(j[  
?NR A:t(}  
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。 D 38$`j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cU@SIJ)  
[t7]{d*  
return l(rhs) = r; UXugRk%d  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 E4W -hq~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XKttZOiGT  
>.'*) @vQi  
template < typename Tp > =aj/,Q]  
class constant_t O-cbX/d  
  { 7_Z#m (  
  const Tp t; F\AX :  
public : 04'~ta(t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'wI"Bo6e  
template < typename T > WObvbaK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qT"Q1xU[  
  { Bck7\  
  return t; m~Bl*`~M  
} }L3oR  
} ; ]Nl=wZ#`  
f3{MvAy[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :Jy'# c  
下面就可以修改holder的operator=了 C] 9 p5Hs  
*R3f{/DK  
template < typename T > PBxCx3a{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X4t s)>"d  
  { W#BM(I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \2}bi:e 6  
} te !S09(  
<]4i`6{v  
同时也要修改assignment的operator() ;F#7Px(q  
?) [EO(D  
template < typename T2 > D <&X_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9h%?QC  
现在代码看起来就很一致了。 (+u39NQV  
J-) XQDD  
六. 问题2:链式操作 \XM^oE#G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ZAUQJS 91E  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 92d6U2T4&  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 4Hn`'+b  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 no] z1D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wUQw!%?>  
0iK;Egwm  
template < typename T > TJ'[--  
struct result_1 +$(2:S*r  
  { K+8-9$w6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Q7C;1aO  
} ; 4*mS y  
6{+{lBm=y  
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: _5m#2u51i  
w'fT=v)  
template < typename T > DUe&r,(4O  
struct   ref E)7F\w  
  { S:q3QgU=X  
typedef T & reference; .G(llA}  
} ; $w0lrh[+  
template < typename T > @qjfZH@  
struct   ref < T &> ;9ly'<up  
  { Ck@J,~x1D  
typedef T & reference; HJ[/|NZU$  
} ; ~7t$MF.  
>sjhA|gXk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /K{9OT@>  
""h)LUrl  
template < typename T > )a3J9a;ZS0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |'+eMl  
  { v-Fg +  
  return l(t) = r(t); ;w-qHha  
} U uM$~qf/K  
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。 pM&YXb?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 NeBsv= [-  
jhX[fT1m  
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 )r z+'|,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -0eq_+oQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 uy^   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V&|Ed  
最后的布局是: ?EpSC&S\  
                Add E)-r+ <l  
              /   \ }KKY6D|d>  
            Divide   5 X3:XTuV   
            /   \ V0(o~w/W%!  
          _1     3 z%7SrUj2  
似乎一切都解决了?不。 rVa?JvDO=  
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。 |?,[@z _,  
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。 st &  
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: q@~L&{  
X!},8}~J~  
template < typename Right > *;U'[H3Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9lj!C '  
Right & rt) const rgf#wH%hN  
  { s/e"'Hz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6PF8 /@Nh  
} y"<))-MH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8?O>ZZtu  
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。 P;8>5;U4-  
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。 f0SAP0M3  
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。 ^*= 85iyo  
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。 (j"(  
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? ,j ',x\  
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: ).HDru-2  
*tX{MSYW  
template < class Action > 9Sq%s&  
class picker : public Action %q322->Z  
  { hv$m4,0WB  
public : f8<o8*`7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R%H$%cnj  
  // all the operator overloaded %F9{EXJy  
} ; o}'bv  
\cJ-Dd  
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。 $]&(7@'qo  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: NLe}Jqp  
%=<IGce  
template < typename Right > (9mMkU=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lE ;jCN  
  { XC3Kh^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '[(nmx'yVJ  
} M4LktR-[  
Xvok1NM,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  /n^c>)  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 E%TpJl'U  
9>#:/g/  
template < typename T >   struct picker_maker rf9_eP  
  { pA#}-S%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (|fm6$  
} ; z ggB$5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > YEx)"t8E  
  { "$5\,  
typedef picker < T > result;  `}no9$l~  
} ; Hj1 EGCA  
Lj %{y.Rj  
下面总的结构就有了: q 'a  
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。 "?GebA  
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。 ZDYJhJ.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Zz |MIGHm  
至此链式操作完美实现。 Bl1Z4` 3  
rn:!dV[  
|"$uRV=qm  
七. 问题3 0-3rQ~u  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 )W&>[B  
Qc{RaMwD  
template < typename T1, typename T2 > + f;CyMEp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kao}(?x%  
  { '!Kf#@';u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x q-$\#O  
} =]Hs|{  
FkupO I  
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: D 0]a\,aZ  
g#K'6VK{  
template < typename T1, typename T2 > y466A]|  
struct result_2 i(wgB\9i4  
  { dow^*{fqZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; } i)$n(A)K  
} ; gglQU"=g{  
dj[apuiF  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 4*UP. r@  
这个差事就留给了holder自己。 :PnSQjV:  
    8C.!V =@\  
I]J*BD#n.  
template < int Order > /=#~  
class holder; vV`|!5x  
template <> .Nx W=79t  
class holder < 1 > )Z@-DA*Q-  
  { @#b0T:+v'  
public : L$Z(+6m5  
template < typename T > PG)_L.7rJ  
  struct result_1 ~j @UlP  
  { 'CS.p!Z\  
  typedef T & result; oBlzHBn>0  
} ; Dd2Lx&9  
template < typename T1, typename T2 > \w )?SVp  
  struct result_2 WY)^1Gb$ux  
  { H=zN[MU  
  typedef T1 & result; i&@,5/'-_O  
} ; X#+`e+Df  
template < typename T > DQ=N1pft2v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bv\ A,+  
  { Gbd?%{Xc-  
  return (T & )r; T }uE0Z,  
} udTxNl!  
template < typename T1, typename T2 > G79C {|c\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fEu9Jk  
  { iWXMKu  
  return (T1 & )r1; qZ G-Lh  
} "L~@.W!@  
} ; :+kUkb-/  
3GmK3uM  
template <> 12r` )  
class holder < 2 > GMFc K=  
  { Cals?u#U=  
public : /.Wc_/  
template < typename T > rqvU8T7A  
  struct result_1 h1%y:[_  
  { ?\yB)Nd y  
  typedef T & result; \!X?zR_  
} ; ( ji_o^  
template < typename T1, typename T2 > !5;t#4=  
  struct result_2 C/+nSe.  
  { 7L{li-crI  
  typedef T2 & result; p6blD-v  
} ; !=M/j}  
template < typename T > "<dN9l>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const urxqek  
  { w?ai,Pw  
  return (T & )r; `p"U  
} CSL4P)  
template < typename T1, typename T2 > *!u?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Rc7.M"wzjX  
  { mahi7eU P  
  return (T2 & )r2; m0iV m|  
} By/bVZks  
} ; Pt3[|4L  
`Wwh`]#"~d  
3GWrn ,f  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 u@"o[e':  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ty;o&w$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: aT/KT,!  
2?*1~ 5~I  
return l(i, j) = r(i, j); ` t\z   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pFH?/D/q  
L9'-  
  return ( int & )i; cd"wNH-  
  return ( int & )j; 2 TCRS#z  
最后执行i = j; xucIjPi]  
可见,参数被正确的选择了。 .%hQJ{vf-^  
wR1K8b".DC  
wG6FS  
"w1(g=n  
XkoWL  
八. 中期总结 ,yi2O]5e>!  
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: @S}|Ccfc_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0XQ-   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .??rqaZ=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tYI]=:  
M7pvxChA  
pqd4iR Wv  
1'OD3~[R  
7#/|VQX<A  
Oylp:_<aT  
九. 简化 R^?PAHE 7  
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。 j<|6s,&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9e76 pP(  
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: $@4e(Zrmo  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l2M/ ,@G  
  +-*/&|^等 ;W4:#/~14  
2. 返回引用。 a:xgjUt&5  
  =,各种复合赋值等 [EcV\.  
3. 返回固定类型。 6g5]=Q@U:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (HaU,vP  
4. 原样返回。 zrTY1Asw;4  
  operator, n K0hTQ  
5. 返回解引用的类型。 )muv;Rf`e5  
  operator*(单目) ees^O{ 8  
6. 返回地址。 R=DPeUy;  
  operator&(单目) 8ST~$!z$  
7. 下表访问返回类型。 FrgV@4'2G  
  operator[] Bzwx0c2VY8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qIUC2,&g  
  operator<<和operator>> zVn*!c  
GHqBnE{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。 vzQyE0T/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @Yb Z 8Uc  
Hm<M@M$aG  
template < typename Left > -<12~HKK::  
struct value_return gtl;P_  
  { aSxG|OkKy  
template < typename T > Ny[s+2?  
  struct result_1 "Vq@bNtu+  
  { y>&VtN{E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; olslzXn7o  
} ; +&zb^C`J  
oO}>i0ax*  
template < typename T1, typename T2 > =NI.d>kvC  
  struct result_2 E{?L= ^cU  
  { ~ |J*E38  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @b>YkJDk  
} ; q 8tP29  
} ; {!>E9Px  
[cY?!Qd 0  
T\.7f~3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait " Tw0a!  
e*6U |+kJ  
下面我们来剥离functor中的operator() +KYxw^k}"7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Udg & eEF  
/6A:J]Q_  
return l(t) op r(t) 2M5*bNU_:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o7hH9iY  
return op l(t) >zN" z)  
return op l(t1, t2) 6qY\7R2+  
return l(t) op X~`.}  
return l(t1, t2) op ,5`."-0}  
return l(t)[r(t)] z1)$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] s n=zh1 A  
W'm!f  
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: !e9N3Ga  
单目: return f(l(t), r(t)); n^3NA| A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); | 3hT{  
双目: return f(l(t)); $a)J CErN  
return f(l(t1, t2)); [+Yl;3 &]  
下面就是f的实现,以operator/为例 (bM)Nd  
IH*U!_ `  
struct meta_divide y_;]=hEL  
  { m7weR>aS4  
template < typename T1, typename T2 > A)~ /~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0#2T0zk  
  { xop-f#U*  
  return t1 / t2; e@6RC bj  
} 8b8e^\l(  
} ; z|taa;iM  
M^!C?(Hx^x  
这个工作可以让宏来做: d)pz  
9 kTD}" %2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QfKR pnj(o  
template < typename T1, typename T2 > \ "Yc^Nc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L5i#Kh_  
以后可以直接用 !- Cs?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #r78Ym'aI  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 58a)&s[+  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Vq?8u/  
&/z+A{Hi  
Z{8exym  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 /gMa"5?,  
;HD 4~3   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {PP ^Rb)  
class unary_op : public Rettype FkB6*dm-  
  { G "c&C  
    Left l; VPq5xSc?  
public : {66Q" H"I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @1`W<WP  
*FI5z[8,  
template < typename T > "^e}C@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /\oyPD`((  
      { ,E n(gm  
      return FuncType::execute(l(t)); P@o,4\;K  
    } GgZEg ?@  
>b/k|?xP  
    template < typename T1, typename T2 > fwar8 i1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C.Wms}XA  
      { P22y5z~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); DKaG?Y,*p  
    } )U"D4j*p  
} ; {d *qlztO  
~(*co[_  
Lv`8jSt\  
同样还可以申明一个binary_op 71}L# nQ  
F|h ,a;2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TYmUPS$  
class binary_op : public Rettype f0N)N}y  
  { Q KDb  
    Left l; c)n0D=  
Right r; 7><* 9iOW  
public : r7wx?{~ 28  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wXIe5  
2s]]!{Z#  
template < typename T > f0HV*%8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _dJVnC1 !  
      { z_[ 3IAZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {YxSH %  
    } b> >=d)R  
pRDON)$  
    template < typename T1, typename T2 > leX7(Y;!a7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GakmROZ@9  
      { qQ?,|4)y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =km-` }I,  
    } <(6-9(zHa  
} ; qKI4p3&E  
Fc{6*wtO  
[/#k$-  
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 #4|i@0n}D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?@,f[U-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) JE8p5WaR  
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。 ^|:{,d#Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 04T*\G^:=  
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。。。 eA~_)-Z-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (Db*.kd8,  
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) VUg~[  
下面是修改过的unary_op d9Ow 2KrC  
qkR,<"C|`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 19YJ`(L`x  
class unary_op VgC9'"|  
  { uq#h\p|  
Left l; bCac .x#jo  
  vY+_tpuEH  
public : QVZ6;/  
[(.T%kJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Zia|`}peW  
"n2xn%t{  
template < typename T > ?#{2?%_  
  struct result_1 T\$^>@  
  { LF3GVu,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >TJKH^7n  
} ; ^VLUZ  
|Bf:pG!  
template < typename T1, typename T2 > .of:#~  
  struct result_2 1SJHX1CxX  
  { =LeVJGF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Wp~4[f`,  
} ; #I{Yf(2Z  
tRrY)eElS  
template < typename T1, typename T2 > w _6Y+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }FdcbNsP  
  { Xta>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $d"f/bRWy  
} 7<C~D,x6  
/j5- "<;.  
template < typename T > gm%bxr@X~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x#}eC'Q  
  { 576-X _a,  
  return OpClass::execute(lt(t)); AB|VO4-?  
} p(b1I+!  
=g>7|?6>=  
} ; D 5wR?O  
JV6U0$g_S  
r :MaAT<  
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 @xM!:  
好啦,现在才真正完美了。 x) qHeS  
现在在picker里面就可以这么添加了: \5pAG mgD  
iJj?~\zp  
template < typename Right > i(cb&;Xx:A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V;+$/>J`vB  
  { GyXs{*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5]n<%bP\  
} !Pjg&19  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 -D^y)  
sN` o_q{Q  
';T5[l,  
]TZWFL-  
u:u 7|\q  
十. bind GbrPtu2{@V  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ~9'4w-Sy  
先来分析一下一段例子 {{)[Ap)  
*/dsMa  
87E3pe  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  3usA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z&J ow/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ALieUf  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 [<1+Q =;  
我们来写个简单的。 [q{Txe  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3 BhA.o  
对于函数对象类的版本: +mW$D@Pf  
 #=~1hk  
template < typename Func > TOF62,  
struct functor_trait 3V!&y/c<  
  { W[Ew6)1T  
typedef typename Func::result_type result_type; AT'$VCYC(  
} ; +jZg%$Q!#  
对于无参数函数的版本: N#!1@!2BN  
9^*YYK}%  
template < typename Ret > ='||BxB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A VG`r2T  
  { NX #d}M^V  
typedef Ret result_type; 8!`.%)- 4  
} ; kvVz-P Jy  
对于单参数函数的版本: r Q@o  
cb&In<q  
template < typename Ret, typename V1 > teNQUIe-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I=Dk'M  
  { ymVd94L  
typedef Ret result_type; 4bjp*1*]  
} ; 7,VWvmWJex  
对于双参数函数的版本: bh6wI%8H  
w^6N :]d  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l*MUDT@M8\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v?=VZ~`O(  
  { P\0%nyOG(%  
typedef Ret result_type; *H<g9<Dn  
} ; QgM_SY|Rj  
等等。。。 ~g6[ [  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c'TLD!^hB  
!w\;Q8irN  
template < typename Func > R6o<p<fTh  
struct func_return 5 9HaTq  
  { x9 L\"  
template < typename T > . pEeR  
  struct result_1 g;Q^_4@  
  { ]p.f*]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NGZ>:  
} ; "/h"Xg>q  
1gK3= Ys  
template < typename T1, typename T2 > !fjU?_[S  
  struct result_2 MQMy Z:  
  { >gLy z2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n|2-bRK-  
} ; K T72D  
} ; 5kZ yiC*  
84\o7@$#  
`mTxtuid{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `l#$l3v+  
QHz76i!=>  
template < typename Func, typename aPicker > p<['FRf"  
class binder_1 !+ hgKZ]  
  { vXZz=E AH  
Func fn; *fX)=?h56  
aPicker pk; 2n:J7PGD  
public : ~?+m=\  
m;1 exa  
template < typename T > o*BI^4  
  struct result_1 CrQ& -!Eh  
  { rmoEc]kt]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )yAPYC  
} ; zX Pj7K*  
w' >v@`y  
template < typename T1, typename T2 > 5E(P,!-.  
  struct result_2 WX"M_=lc-@  
  { nQVBHL>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &y+*3,!n8  
} ; yKhzymS}T  
$X]v;B)J|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z:7F5!Z  
?bA]U:  
template < typename T > +'4dP#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |?W   
  { E #]%e^  
  return fn(pk(t)); e@VRdhb  
} ^/,yZ:  
template < typename T1, typename T2 > mmK_xu~f28  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U<gw<[>f  
  { Ro$XbU)  
  return fn(pk(t1, t2)); ~`f B\7M  
} }PuO$ L  
} ; :AGQkJb  
Im#$iPIvT  
8r,%!70  
一目了然不是么? 0~+ k  
最后实现bind @>ZjeDG>  
 e:R[  
>f/g:[  
template < typename Func, typename aPicker > t$|6} BX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C[,-1e?  
  { ?J-KB3Uv3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %V/]V,w:*R  
} (#`o >G(  
YT8`Vz$+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8A_(]Q  
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。 n\Nl2u& m  
/Qy0vAvJ  
十一. phoenix np(<Ap r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: I78pul8!  
\[jItg,+  
for_each(v.begin(), v.end(), v$Z1Lh  
( cxdM!L; `  
do_ (5 hu W7v  
[ _=#mmZkq  
  cout << _1 <<   " , " 58,mu#yq6  
] ;zODp+4@Q  
.while_( -- _1), "(GeW286k  
cout << var( " \n " ) w ?aLWySYT  
) (H^o8J   
); %4J?xhd  
UPF=X) !M  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: O:)@J b2  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor _aYQ(FO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !vw0Y,F&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {\I \4P  
`Fr$q1qae{  
i=@*F$,  
template < typename Cond, typename Actor > eNb =`  
class do_while Tr)[q>  
  { dZ Z/(oE>  
Cond cd; g-36Q~`9v  
Actor act; )-gyDA  
public : V-0Y~T  
template < typename T > va<pHSX&I@  
  struct result_1 rD gl@B3  
  { l"CONzm!  
  typedef int result_type; |Sm/Uq(c  
} ; 8qveKS]vZ  
`PfC:L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]vMft?  
S0cO00_ob  
template < typename T > hrK^oa_[W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (B5G?cB9  
  { Lq.k?!D3uh  
  do /2(F  
    { `'`XB0vb  
  act(t); Zlhr0itf  
  } G].Z| Z9  
  while (cd(t)); gqd#rjtfz  
  return   0 ; ?fG Y,<c  
} KV2X[1  
} ; %O k.XBS)  
3;A AC (X  
" PPwJ/L(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "\ md  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 +FI]0r  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 :s\s3#?  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 +}]xuYzo  
下面就是产生这个functor的类: lOZZ-  
umk[\}Ip+P  
}tN"C 3)@  
template < typename Actor > oID, PB*9  
class do_while_actor sy;~(rpg  
  { <#sK~G  
Actor act; Em;zi.Y+V  
public : "Z <1Msz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /OEj]DNY  
}/=_  
template < typename Cond > _F3:j9^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3$_wAt4w  
} ; 8Pq|jK "  
*:iFhKFU  
\O56!,k  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zrcSPh  
最后,是那个do_ "\30YO>\  
I?gbu@o  
#H|]F86(  
class do_while_invoker 5^qI6 U  
  { c(fwl`y !x  
public : #-{4F?DA]y  
template < typename Actor > se&:Y&vrc~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9kcAMk1K  
  { \O[Cae:^?  
  return do_while_actor < Actor > (act); :EZTJu  
} 3/iGSG`  
} do_; 8D-g%Aj-  
."${.BPn~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ZDlMkHJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  V}&  
最后来说说怎么处理break和continue Q!c*2hI  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 xRb-m$B}L  
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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