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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gPPkT"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &6VnySE?  
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, P&Vv/D  
j8sH|{H!Nq  
8":Q)9;%  
O=7CMbS3  
  class filler s~X%Y<9l  
  { WpvhTX  
public : w}L[u r;I_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S f# R0SA  
} ; 9->if/r,o  
t?FBG4  
?:0Jav  
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: M o|2}nf  
(E1~H0^  
dR]m8mdqc1  
pQB."[n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y6BAH  
V0mn4sfs  
Ny/MJ#Lq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *vMn$,^0h9  
)^hbsMhO  
#RLt^$!H  
J{G?-+`  
二. 战前分析 C0Z=~Q%  
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。 d<Tc7vg4|U  
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 {' H(g[k  
\  Cj7k^  
f|g g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aN3;`~{9  
  /* --------------------------------------------- */ ?a]mDx>xh  
vector < int *> vp( 10 ); )4;`^]F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +=)+'q]S  
/* --------------------------------------------- */ jebx40TA3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qH_Dc=~la  
/* --------------------------------------------- */ 1$ {SRU7l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u*9V&>o  
  /* --------------------------------------------- */ rytyw77t(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1o>xEWt:0K  
/* --------------------------------------------- */ veECfR;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BMf@M  
N'=gep0V@  
[Ch.cE_  
7G],T++N  
看了之后,我们可以思考一些问题: X@FN|Rdh  
1._1, _2是什么? _q^E,P  
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。 `Q,H|hp;k;  
2._1 = 1是在做什么? *VN6cSq  
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。 a8Wwq?@  
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。 aw>#P   
_o~ nr]zx  
;dhQN }7  
三. 动工 Cgc\ ah  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =2x^nW  
w4Z'K&d=  
7K:PdF>/  
\73ch  
template < typename T > i@J ;G`  
class assignment  9gZ$   
  { P!k{u^$L  
T value; |ENh)M8}r  
public : kG*~ |ma  
assignment( const T & v) : value(v) {} NGWxN8P6  
template < typename T2 > / XIhj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +ck}l2&#  
} ; FN73+-:n:j  
i}?>g-(  
QmIBaMI#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1BEHw?dLU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U/BR*Zn]*  
9cm#56  
{ (}By/_  
Z/J y'$x  
  class holder #$y?v%^  
  { T[A 69O]v  
public : Ga'swP=hf  
template < typename T > WX0tgXl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?z u8)U  
  { Y6d@h? ht  
  return assignment < T > (t); qIqM{#' ^  
} a.6(K  
} ; @=kSo -SX  
lw5`p,`  
n'w.; q  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: PFK  '$  
WuW^GC{7  
  static holder _1; g=o4Q< #^y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 B7vpsSL  
@s^-.z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #3d(M  
而不用手动写一个函数对象。 7VI*N)OZ8  
@\I#^X5lv  
Rws3V"{`[  
-Y;3I00(  
四. 问题分析 *uvQ\.  
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。 Xn\jO>[Ef  
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。 #R RRu2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7=, ;h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N17RLz *\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 & ZB  
5*D/%]YsD  
五. 问题1:一致性 2GStN74Xr  
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?| ~y[7K{{ ;T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 01o4Th m  
>-{Hyx  
struct holder <rSF*  
  { ws^ np  
  // 7J&4akT{9  
  template < typename T > SK.: Q5:  
T &   operator ()( const T & r) const pY$Q  
  { ItTz.sQ  
  return (T & )r; BL58] P84  
} RzusNS  
} ; $u6 3]rypm  
'[O;zJN;  
这样的话assignment也必须相应改动: h`.&f  
y18Y:)DkL  
template < typename Left, typename Right > &G$Ucc `  
class assignment KCDE{za  
  { P L+sR3bR  
Left l; s&J]zb`  
Right r; R_xRp&5  
public : /|#fejPh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t);/'3|  
template < typename T2 > Vs{|xG7W D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O<W_fx8_'  
} ; ?P c'C  
?b5 ^  
同时,holder的operator=也需要改动: !$>R j  
Nl(Foya%)  
template < typename T > $, fX:x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const EDs\,f}  
  { ,3 u}x,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O%HHYV%[m  
} ,wdD8ZT'Ip  
9@)O_@=  
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。 ##4HYQ%E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ROZF)|l  
@!d{bQd,  
return l(rhs) = r;  1ZB"EQ  
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。 _8agtQ:<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $]2vvr  
!_Z&a  
template < typename Tp > 5.J.RE"M  
class constant_t ]:/Q]n^  
  { mUx+Y]Ep  
  const Tp t; 63x?MY6  
public : t5IEQ2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} iMRwp+$  
template < typename T > Ok\7y-w^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const njA#@fU  
  { Nu~lsWyRI5  
  return t; T37XBg H  
} %BB%pC  
} ; TrR8?-  
w917N 4$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |)/aGZ+  
下面就可以修改holder的operator=了 sds"%]r g  
QoH6  
template < typename T > @49S`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !m?-!:  
  { d9|<@A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3|Xyl`i4o  
} tcog'nAz  
}?v )N).kW  
同时也要修改assignment的operator() ;@E$}*3[>V  
LvYB7<zk>  
template < typename T2 > -!]ZMi9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?p8_AL'RS  
现在代码看起来就很一致了。 J`1rJ  
V,N%;iB}  
六. 问题2:链式操作 t}tEvh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `&6dnSC},P  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 K8Y=S12Ti  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 4)o  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 [Cv/{f3]u{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w_u\sSQ`!  
OJy#w{4  
template < typename T > kX2rp?{  
struct result_1 BsYa3d=}  
  { YLn?.sV{[0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z0r?| G0  
} ; i&GH/y  
Xh;#  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: %sQ^.` 2  
3=]sLn0L  
template < typename T > "@,}p\  
struct   ref ZO c)  
  { o J;$sj  
typedef T & reference; rguCp}r  
} ; $z*'fXg  
template < typename T > h>OfOx/{q9  
struct   ref < T &> #$qTFN  
  { \6*I'|5 d  
typedef T & reference; hTi$.y!k  
} ; #|PS&}6wU  
Z!X0U7& U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KRDmY+  
m$T-s|SY  
template < typename T > &H:(z4/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3n}?bY8@5_  
  { yd`mG{Z  
  return l(t) = r(t); 'u<juFr  
} y;@:ulv[  
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。 "o}+Ciul  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @@ %.t|=  
QWHug:c  
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 3"KCh\\b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n t7.?$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gQ1;],_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t" Z6[XG  
最后的布局是: :${HQd+  
                Add zu|\fP  
              /   \ 2WxQ(:d=  
            Divide   5 X1vd'>  
            /   \ M{hg0/}sUW  
          _1     3 (+y  
似乎一切都解决了?不。 Dy8r 9  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 cY.bO/&l  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 :T !'N\7  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: L AAHEv  
oj_3ZsO  
template < typename Right > V-L"gnd&2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %UCr;H/  
Right & rt) const oWo- j<  
  { |R\>@Mg#B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =xx]@  
} 'qX|jtdM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ..'_o~Ka  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 /,Re "!jh  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 j+v=Ul|l  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 [!]2 djc  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 L"*/:$EJL.  
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? m:o<XK[>  
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: ;)^`3`  
N7 $I^?<  
template < class Action > :^3LvPM  
class picker : public Action g0ly  
  { 7X'u6$i  
public : ;&-k#PE]/H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ; _1 at  
  // all the operator overloaded rK]Cr9WM  
} ; VrQmP  
'K{Z{[s{  
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。 :I^;jdL  
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-.?HS[  
ILShd)]Rw  
template < typename Right > RcU}}V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (7=!+'T"  
  { RxWVe-Dg  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K':;%~I  
} o@i#|kx,  
?[Q3q4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yx&51G$  
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。 ;8{4!S&b  
C-6F]2:  
template < typename T >   struct picker_maker 1rF]yi:X  
  { !*bMa8]*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q}#6e]t  
} ; "v({ ,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~=RT*>G_  
  { @x'"~"%7b  
typedef picker < T > result; [o+q>|q  
} ; A='N=^Pm  
8jo p_PG'  
下面总的结构就有了: 0rG^,(3m  
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。 `gf0l /d  
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。 D}8[bWF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8MzVOF{"  
至此链式操作完美实现。 )@Yf]qx+Y<  
mtmjZP(w   
Y^}Z>  
七. 问题3 3L}!RB  
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。 `q*M4,  
k=JrLfD4  
template < typename T1, typename T2 > T1Z;r*}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ={d>iB yq  
  { O5kz5b> Z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v8[I 8{41  
} usK*s$ns  
sAS:-wp  
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: q[W 0 N >  
Q&=w_Wc  
template < typename T1, typename T2 > jun_QiU:2  
struct result_2 _Wq  
  { $ig0j`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; D"rK(  
} ; J1sv[$9  
,J^b0@S  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? "haL  
这个差事就留给了holder自己。 dj7hx"BI  
    6GSI"M6s  
LzXmb 7A  
template < int Order > %9N7Ln|%  
class holder; h!.^?NF  
template <> p#?7 w  
class holder < 1 > ?Unb? {,&2  
  { :f}9($  
public : ,<tX%n`v=  
template < typename T > n; +LH9  
  struct result_1 Hmd] FC,_  
  { b#toM';T  
  typedef T & result; B43HNs  
} ; _%!c+f7  
template < typename T1, typename T2 > * @v)d[z_  
  struct result_2 QWSTR\!  
  { .C( eh   
  typedef T1 & result; B9$jSD  
} ; 9m<jcxla$  
template < typename T > PHXZ=A+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4@n1Uk  
  { `c5"d  
  return (T & )r; L> 9V&\  
} 8WbgSY`  
template < typename T1, typename T2 > f'-i o<.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aM2l2  
  { ;q:zT\A  
  return (T1 & )r1; 2w_WAdi  
} 8I8 F/47x  
} ; $.PuK~}  
luuX2Mx>o  
template <> !GLz)#SBl  
class holder < 2 > ,)Ju[  
  { 9N<<{rQ,F  
public : 6)-X  
template < typename T > Ov4y %Pj  
  struct result_1 o( RG-$  
  { =/Mq5.  
  typedef T & result; -pa )K"z  
} ; ?_$=l1vf  
template < typename T1, typename T2 > y?m/*hh`  
  struct result_2 G_{&sa  
  { 6@e+C;j =  
  typedef T2 & result; 8U>B~9:JO  
} ; L[H5NUG!  
template < typename T > KJ=6n%6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^xHTWg%9  
  { v'qG26  
  return (T & )r; Co9QW/'i  
} hMUs" <.  
template < typename T1, typename T2 > V_RTI.3p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dC $Em@Nb  
  { d`nVc50  
  return (T2 & )r2; XZJ+h,f  
} <2|O:G  
} ; Q6AC(n@:FV  
#PanfYR  
e2ilB),  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 feNdMR7eM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zj`v?#ET  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wS+ ^K  
NufLzg{  
return l(i, j) = r(i, j); sz {e''q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H]p!\H  
, GY h9  
  return ( int & )i; 3k# /{Z  
  return ( int & )j; }YMy6eW4  
最后执行i = j; t!x5fNo)  
可见,参数被正确的选择了。 \"^w'ng  
=fve/_Q~  
sqJSSNt  
\ 3?LqJ  
U,gti,IX^  
八. 中期总结 P h}|dGb  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %D8ZO0J7H  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7L@K _ZJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M^iU;vo  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7J|VD#DE$Y  
0-|byAh  
\B 0ywN?  
0 79'(%  
H(2]7dRS%  
Xn,v]$M!  
九. 简化 \X&H;xnC5  
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。 6290ZNvr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7#U^Dx\yh  
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: mG`e3X6@-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $Y_i4(  
  +-*/&|^等 1jPJw3"3h  
2. 返回引用。 &S]@Ot<z  
  =,各种复合赋值等 )\be2^p  
3. 返回固定类型。 wUQw!%?>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0iK;Egwm  
4. 原样返回。 {h2TD P  
  operator, pT1[<X!<s  
5. 返回解引用的类型。 S_v'hlrrT  
  operator*(单目) 9Xl5@%uz?z  
6. 返回地址。 & jczO-R^  
  operator&(单目) +|@rD/I6  
7. 下表访问返回类型。 &q~:~   
  operator[] DUe&r,(4O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E)7F\w  
  operator<<和operator>> S:q3QgU=X  
CQr<N w  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 'GoZqiYT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: eKz?"g/j  
HJ[/|NZU$  
template < typename Left > 3=$q  
struct value_return >sjhA|gXk  
  { /K{9OT@>  
template < typename T > ""h)LUrl  
  struct result_1 )a3J9a;ZS0  
  { L%$|^T=%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E+tB&  
} ; N, *m ,  
D?,#aB"  
template < typename T1, typename T2 > M$d%p6Cv  
  struct result_2 G4;3cT3'  
  { ?N=m<fn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Cb@3M"1:  
} ; 1q3( @D5~+  
} ; R:AA,^Z  
1>Dl\czn  
>,gvb5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =rQP[ICs!  
-}4NT{E  
下面我们来剥离functor中的operator() E)-r+ <l  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }KKY6D|d>  
X3:XTuV   
return l(t) op r(t) V0(o~w/W%!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z%7SrUj2  
return op l(t) ww{_c]My  
return op l(t1, t2) W$o2 7f  
return l(t) op NU\ 5{N<  
return l(t1, t2) op maY4g&'f  
return l(t)[r(t)] sv(f;ib  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _#s=h_ FD  
uV hCxUMQ  
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: ZBG}3Z   
单目: return f(l(t), r(t)); G633Lm`ri  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;HBC Ue<_  
双目: return f(l(t)); #:|+XLL  
return f(l(t1, t2)); 9F- )r'  
下面就是f的实现,以operator/为例 'snn~{hG  
5,;`$'?a%  
struct meta_divide G"59cv8z4R  
  { a7/-wk  
template < typename T1, typename T2 > \WrFqm#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C"qU-&*v  
  { H:JLAK  
  return t1 / t2; W85@v2b  
} Dbaf0  
} ; ow;R$5G  
e{9jn>\,a  
这个工作可以让宏来做: j! NO|&k  
-/dEsgO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C4#rA.nF|  
template < typename T1, typename T2 > \  oM1 6C|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (zYy }g#n  
以后可以直接用 ]:$ O{y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vN OH&ja-s  
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 b*mKei  
(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。。。) >x@P|\  
c<BO gNr  
CG&`16KN7  
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 '[(nmx'yVJ  
M4LktR-[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xvok1NM,  
class unary_op : public Rettype  /n^c>)  
  { sNHSr  
    Left l; @l(vYJ:f  
public : eL.7#SIr}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} pA#}-S%  
(|fm6$  
template < typename T >  <n\`d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )g@S%Yu  
      { l0Ti Z  
      return FuncType::execute(l(t)); a!c[!  
    } W~B5>;y  
b~C$R[S  
    template < typename T1, typename T2 > rspayO<]3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]AS"z<  
      { /Go K}W}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  ql&*6KZ"  
    } i_LF`JhEQT  
} ; W:VP1 :  
8{Fm[ %"  
t.hm9}UQ  
同样还可以申明一个binary_op Vjm_F!S  
M}"r#Plq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3%<C<(  
class binary_op : public Rettype MuEy>dl  
  { L1)@z8]   
    Left l; tue/4Q#7  
Right r; z&$/EP-  
public : bv dR"G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h? yG<>wI  
2 vKx]w  
template < typename T > >1irSUj"~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A~{f/%8D  
      { :H[\;Z1_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Y"e EkT\  
    } ]yX@'f  
D;F{1[s(  
    template < typename T1, typename T2 > fd8#Ng"1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %xyX8c{sP  
      { jB^OP1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "] -],K  
    } 3rf#Q }"  
} ; tllBCuAe  
I/COqU7~  
Y5!b)vke  
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 cf[vf!vi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r<L#q)]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 22KI]$D#f  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 jV7&Y.$zF]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >n7["7HHk  
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。。。 ^2M!*p&h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~j @UlP  
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) <-jGqUN_I  
下面是修改过的unary_op fjDpwb:x)  
/k"hH\Pp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K{ }4zuZ  
class unary_op #DP7SO  
  { 2Q$\KRE  
Left l; f'dK73Xof  
  cc >  
public : 0%)5.=6  
VZA3IbK}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} BSp$F WvT?  
Q)Dwq?  
template < typename T > ? Ekq6uz\)  
  struct result_1 H^CilwD158  
  { {B yn{?w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; '%3{jc-}  
} ; LnMwx#^*  
T2Z[AvNXFk  
template < typename T1, typename T2 > <e6=% 9  
  struct result_2 {=At#*=A  
  { G79C {|c\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J/4y|8T/y  
} ; a|N0(C  
J35l7HH  
template < typename T1, typename T2 > v`G U09   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TIRHT`"i  
  { .~dEUt/|)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :+kUkb-/  
} o*7yax  
Xn7 [n  
template < typename T > +6%7C C6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l6B.6 '4)w  
  { T~Yg5J  
  return OpClass::execute(lt(t)); W<gD6+=8  
} TJ2/?p\x  
iiwpSGFl]  
} ; uaQ&&5%%J  
,eELRzjl  
uU+s!C9r  
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 O=O(3Pf>  
好啦,现在才真正完美了。 o#d$[oa  
现在在picker里面就可以这么添加了: @]3*B %t  
C/+nSe.  
template < typename Right > 7L{li-crI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p6blD-v  
  { !=M/j}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6bL"LM`s  
} lgG8!Ja  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 .D@/y uV  
tq E>Zx=X  
6IF|3@yD  
> I%zd/q?  
UIw?;:Y  
十. bind s 4IKSX  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 f sX;Nj]  
先来分析一下一段例子 0e9A+&r  
F> Mr<k=@;  
rAatJc"0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ag/u8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U5wTGv4S|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jg^^\n  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Gt.*_E  
我们来写个简单的。 |7S:l9;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F9D"kG;Dk  
对于函数对象类的版本: xhD$e= g  
w})NmaT;YF  
template < typename Func > ]EX--d<_`  
struct functor_trait .%hQJ{vf-^  
  { wR1K8b".DC  
typedef typename Func::result_type result_type; wG6FS  
} ; {1HB!@%,(  
对于无参数函数的版本: xfU hSt  
o(SuUGW  
template < typename Ret > <d<RK@2-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > InX{V|CW?  
  { :,=Fx</H  
typedef Ret result_type; fsb=8>}63}  
} ; >?Qxpqf2  
对于单参数函数的版本: +wjlAqMQ  
]J~g'">  
template < typename Ret, typename V1 > 0eaUorm)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B#H2RTc  
  { $:HLRl{2E  
typedef Ret result_type; W.GN0(uG  
} ; *%f3rvt7@)  
对于双参数函数的版本: 'v`~(9'Rcj  
Rmgxf/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1#kawU6[]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %[+/>e/m  
  { >|S>J+(  
typedef Ret result_type; V?WMj $l<  
} ; gNi}EP5>  
等等。。。 :Q#H(\26r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \Em-.%c  
DwC@"i.  
template < typename Func > iqlVlm>E  
struct func_return IM|Se4;x  
  { @%keTTZ  
template < typename T > t;~-_{  
  struct result_1 8Y]}Gb!  
  { BfEx'C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k4* ! Q_A  
} ; v,@E}F~-f1  
zh hGqz[K  
template < typename T1, typename T2 > j?d!}v  
  struct result_2 c8!j6\dC*  
  { )m>6hk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s=}~Q&8  
} ; r8H7TJI0   
} ; 5D >BV *"  
@<%oIE~]F  
3Y=,r!F.h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (#lm#?<)  
fLc!Sn.Y  
template < typename Func, typename aPicker > V4qZc0<,H  
class binder_1 !4!S{#<q  
  { 6#/LyzZq|  
Func fn; 3 pHn_R  
aPicker pk; U &f#V=Rg  
public : >dcqPNDg1^  
1_XO3P\  
template < typename T > nN!vgn j  
  struct result_1 la1D2 lM  
  { MH2OqiCI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <m:4g ,6  
} ; >J?jr&i  
{[rO2<MkA#  
template < typename T1, typename T2 > 939]8BERt  
  struct result_2 Ig='a"%  
  { hu`L v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CD$u=E ]  
} ; /7S-|%1  
h7)VJY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6Eij>{v  
FDZeIj9uF  
template < typename T > W'm!f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lsN /$ M|}  
  { S]Sp Z8  
  return fn(pk(t)); &3+1D1"y/  
} _?*rtDzIM  
template < typename T1, typename T2 > 3/ yt*cr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A;b=E[i v  
  { p,!fIx  
  return fn(pk(t1, t2)); V_7 Y1GD  
} zLE>kK  
} ; AD0ptHUBa  
#%9oQ6nO  
xop-f#U*  
一目了然不是么? e@6RC bj  
最后实现bind 8b8e^\l(  
{-:4O\/  
wi![0IE )  
template < typename Func, typename aPicker > ~Tpe,juG_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) n$}R/*  
  { I 0x`H)DA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;Hz`0V  
} |SwZi'p  
..v@Q%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Xq} n^W  
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。 Qq @_Z=mt  
tRpL0 =y  
十一. phoenix KY;uO 8Te  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7<Z~\3x  
g]oc(RM  
for_each(v.begin(), v.end(), $X{B* WF  
( nph7&[xQI  
do_ :e5:\|5*5  
[ z_)OWWdN  
  cout << _1 <<   " , " ir( -$*J  
] S&;T_^|  
.while_( -- _1), {Zd)U "  
cout << var( " \n " ) ui0J}DM  
) L<{OBuR  
); P'F Pe55F  
t1*BWY  
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: !HT>  
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 %B*<BgJ;4F  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6&/ Ew4 e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: P@o,4\;K  
\Nh^Ig   
8iII) +  
template < typename Cond, typename Actor > 5yO#N2jY\  
class do_while 3> n2  
  { &-=G9sb,  
Cond cd; 2Mv)0%,c  
Actor act; cP$wI;P  
public : GA%"w=M\  
template < typename T > Azdz3/  
  struct result_1 }+QhW]nO{F  
  { 6_ 33*/>=c  
  typedef int result_type; BIHHRCe:@n  
} ; \]~kyy  
ePPp)=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2\$WP-)%  
l>[QrRXiSN  
template < typename T > LRqw\fKk[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -=v/p*v0o  
  { g9 grfN  
  do "'&>g4F`o  
    { d=c1WK  
  act(t); P_^ |KEz  
  } /S2p``E+  
  while (cd(t)); ~Q{[fy=  
  return   0 ; k=d%.kg  
} 6@ (k8<3  
} ; nEZ-h7lzl(  
q:D0$YY0  
o q'J*6r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )U/@J+{{  
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。 fjz2m   
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。 m`1}O"<&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。 r~Is,.zZ}  
下面就是产生这个functor的类: <*~BG)b  
H*:r>Lm=  
-h^} jP8  
template < typename Actor > =4w^)'/  
class do_while_actor CoKj'jA  
  { B[U.CAUn  
Actor act; ? A^3.`  
public : :g]HB ,78  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }fa%JN %E  
^|:{,d#Y  
template < typename Cond > 04T*\G^:=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; C6;](rN)N  
} ; LYxlo<f  
$'I$n  
 c+G:@%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 l5N\> q  
最后,是那个do_ A=YEY n  
#k|g9`  
}IalgQ(i  
class do_while_invoker _ UVX  
  { | xErA  
public : U K]{]-  
template < typename Actor > v#YS`];B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Zia|`}peW  
  { U}C#:Xi>$  
  return do_while_actor < Actor > (act); `'WY'\|C  
} Al-%j- j@-  
} do_; *{p& Fy55  
{0Ol/N;|D  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~%!U,)-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~"4vd 3  
最后来说说怎么处理break和continue z6>ZV6(d2^  
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。 #t9=qR~"  
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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