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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C[cNwvz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 FcR(uv<  
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, [/.5{|&GSt  
iUcDj:  
FScE3~R  
L,I5/K6  
  class filler -C9 _gZ  
  { a-I3#3VJ@  
public : Vq)6+n8o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g.CUo:c  
} ; $`J'Y>`  
C)2Waj}  
JaC =\\B  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: :5/P{Co (  
k!/"J ;  
zbL!q_wO  
8"2 Y$*)(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6#NptXB  
b >R/=tx  
!L3M\Q0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zu6Y*{$>g  
 T~I5W=y  
zB6u%uWR  
'\[o>n2  
二. 战前分析 kNX"Vo]1  
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。 :*GLLjS;  
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 igNZe."V  
2i+'?.P  
&<</[h/B/F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~T<yp  
  /* --------------------------------------------- */ Aj`zT'  
vector < int *> vp( 10 ); kj(Ko{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,3^gB,ka  
/* --------------------------------------------- */ EYc, "'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "tu BfA+f  
/* --------------------------------------------- */ R-Y|;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *&VH!K#@{  
  /* --------------------------------------------- */ u(ep$>[F#_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); chjXsq#Q^  
/* --------------------------------------------- */ JX_hLy@`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e/@tU'$  
)9sRDNr  
dQfVdqg  
i#I+   
看了之后,我们可以思考一些问题: B7"/K]dR:  
1._1, _2是什么? ?`+46U%  
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。 P.bBu  
2._1 = 1是在做什么? klC;fm2C  
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。 ["|' f  
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。 #*^vd{fl  
p7 b`Z>}  
oiP8~  
三. 动工 VV/6~jy0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: lSw9e<jYO  
q'kZ3 G   
Rpit>  
cr!6qv1  
template < typename T > =$`xis\  
class assignment nZ?BC O  
  { J 00<NRxj"  
T value; MB42 3{j  
public : _%G)Uz{3  
assignment( const T & v) : value(v) {} # 4E@y<l$  
template < typename T2 > "bFt+N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E\N?D  
} ; %mR roR6  
5IeF |#g  
2mS3gk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e %VJ:Dj  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <1tFwC|4BJ  
*hI  
A|sTnhp~  
HJpkR<h  
  class holder ZM oV!lu  
  { ~.qzQ_O/  
public : H"PnX-fGN  
template < typename T > a\an  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1(C3;qlVD  
  {  V"n0"\k,  
  return assignment < T > (t); I(fq4$  
} 41luFtE9  
} ; j?Ki<MD1  
[;M31b3  
d%l_:M3  
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: ne nYP0  
uSSnr#i^j  
  static holder _1; iTTe`Zr5y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 '0_Z:\ laU  
M/GQQG;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); olPV"<;+pO  
而不用手动写一个函数对象。 =w HU*mK  
a' "4:(L  
)/FB73!  
$ JI`&  
四. 问题分析 JlAUie8  
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。 ?qr-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。 XWvT(+J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c-z 2[a8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -L>\58`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WN9 <  
G5W6P7-<X  
五. 问题1:一致性 UeB8|z  
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?| }5gAxR,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z)Xf6&  
*z4n2"<l  
struct holder qM F'&  
  { ,)mqd2)+"  
  // 6|U0"C#]  
  template < typename T > BCV<( @c  
T &   operator ()( const T & r) const dj*%^cI  
  { }IvJIr  
  return (T & )r; Q+|8|V}w  
} )&di c6r  
} ; QC.WR'.  
p2}$S@GD  
这样的话assignment也必须相应改动: Q!/<=95E  
xlVQ[Mt  
template < typename Left, typename Right > Eq-fR~< 9  
class assignment ia15r\4j)  
  { <{@?c  
Left l; MdK!Y  
Right r; Tyu]14L  
public : 7kU:91zR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ko6 tp9G  
template < typename T2 > Z qX  U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fq/F| c  
} ; Bb[%?~ E!  
\&\_[y8U  
同时,holder的operator=也需要改动: BQVpp,]  
}$u]aX<  
template < typename T > }J .f 5WaG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n k]tq3.[  
  { v0!>":  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >B$ZKE  
} LLv~yS O  
:kSA^w8  
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。 V^aX^;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ! *\)7D  
0gPz|v>z  
return l(rhs) = r; Ggy_ Ctu  
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。 (gBP`*2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]Po9a4w#  
X}'3N'cbkU  
template < typename Tp >  FRI<A8  
class constant_t $Ch!]lJA  
  { \UFno$;mA  
  const Tp t; 5;{d*L  
public : :)}iWKAse  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :T3I"  
template < typename T > 6'W79  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~rE U83  
  { b)@%gS\F  
  return t; 3F2> &p|7  
} 7k{Oae\$  
} ; !\Jj}iX3_  
.!0),KmkK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @K36?d]e  
下面就可以修改holder的operator=了 V ~w(^;o@  
pH.wCD:1n  
template < typename T > 6}mbj=E`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qF=D,Dlz  
  { [oOZ6\?HB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); CYrVP%xRA  
} r AMnM>`  
+U&aK dQs  
同时也要修改assignment的operator() ?H1I,]Di  
h!56?4,%Y  
template < typename T2 > dA> t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e:{v.C0ez  
现在代码看起来就很一致了。 !q~s-~d^  
<uNBsYMuC  
六. 问题2:链式操作 =]E(iR_&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 STu!v5XY}-  
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。 g[Ah> 5  
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。 ;[WW,,!Y  
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/lfT?J\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct '1;Q'-/J  
aWek<Y~+  
template < typename T > r=4'6!  
struct result_1 t/WauY2JUC  
  {  Y2vzK;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .6SdSB ^M  
} ;  WwbE xn<  
ntkTrei ]  
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:  bW<_K9"  
[CBA Lj5  
template < typename T > yXS ~PG  
struct   ref x3T)/'(  
  { ,eOOV@3C  
typedef T & reference; :bwdEni1P  
} ; {g\Yy(r  
template < typename T > sLK J<=0i  
struct   ref < T &> 1B= vrGq  
  { Da1BxbDeI  
typedef T & reference; =[(1u|H 9  
} ; X;flA*6V  
.g DWv  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4][m!dsU  
_z\oDd`'  
template < typename T > @i&LKr8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Lx,"jA/  
  { l5Z=aW Q  
  return l(t) = r(t); n )YNt  
} cyA|6Ltg%  
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。 CeS8I-,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }!\NdQs  
7^'TU=ss_  
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 YQ X+lE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1;3oGuHj8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 A=!&2(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "C.'_H!Ex  
最后的布局是: xy46].x-  
                Add wx -NUTRim  
              /   \ z %{>d#rw  
            Divide   5 Z"'rc.>a  
            /   \ jVL<7@_*  
          _1     3 ^"v~hjM#  
似乎一切都解决了?不。 UevbLt1Y  
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。 TYWajcch  
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。 ^M6v;8EU  
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: [ik D4p=  
?l`DkUo*j  
template < typename Right > QKc3Q5)@j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6=A2Y:8  
Right & rt) const }M?GqA=  
  { !1+L0,I6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2,puu2F  
} Z!G_" 3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &}32X-~y  
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。 ^i_mGeu  
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。 ?;> s<  
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。 c.6u)"@$  
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。 rEfk5R  
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? Ks@S5:9sp  
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: X<\^*{  
f}^}d"&F  
template < class Action > 3!Zd]1$  
class picker : public Action ^~-i>gTD  
  { &WN4/=QW-J  
public : bB3Mpaw@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j+]>x]c0  
  // all the operator overloaded _o~<f)E[9  
} ; <8Nh dCO6  
].]yqD4P  
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。 kNUbH!PO  
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: "6^tG[G%  
mA(K`"Bfh  
template < typename Right > tf|/_Y2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #!rng]p  
  { iHr{ VQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VF!?B>  
} |!8[Vg^Wh  
jC ,foqL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wfM$JYfI  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 <i^Bq=E<rJ  
N\=pH{  
template < typename T >   struct picker_maker 5!}xl9D  
  { pA"x4\s   
typedef picker < constant_t < T >   > result; |4YDvDEJi  
} ; :N\*;>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > * gr{{c  
  { ?;,s=2  
typedef picker < T > result; @YdS_W  
} ; 3m#v|52oj  
Z66akr  
下面总的结构就有了: C/"fS#<  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 w4:S>6X  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ]p(+m_F  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n%I%Kbw  
至此链式操作完美实现。 ! 1C3{  
s6OnHX\it7  
Im{50%Y  
七. 问题3 Vi23pDZ5  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Wd~aSz9  
o;{  
template < typename T1, typename T2 > TU$/3fp*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 15r,_Gp8  
  { hdW",Bf'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }+#-\a2  
} ) I 4d_]&  
N6cf`xye  
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: z!)_'A  
SW UHHl  
template < typename T1, typename T2 > wg^#S  
struct result_2 _xI'p6C  
  { qw&Wfk\}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {CR~G2Z  
} ; i]Lt8DiRq  
`/f9 mn  
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? Yb%H9A  
这个差事就留给了holder自己。 j*x8K,fN  
    _Z.lr\  
;E(gl$c:  
template < int Order > I.Co8is  
class holder; TOn{o}Y B  
template <> l] WV gu  
class holder < 1 > #w*1 !  
  { t@ #sKdv  
public : %O%+TR7Z  
template < typename T > t]P[>{y  
  struct result_1 ct3QtX0B  
  { Um)0jT  
  typedef T & result; '$ ~.x|  
} ; w}G2m)(  
template < typename T1, typename T2 > 6%JKY+n^  
  struct result_2 @L { x;  
  { M]!R}<]{  
  typedef T1 & result; as)2ny!u  
} ; /gL(40  
template < typename T > 49bzHEqZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !(*mcYA*W  
  { gq*- v:P>  
  return (T & )r; zPe4WE|  
} R/waWz\D  
template < typename T1, typename T2 > %'kaNpBz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P.gk'\<k  
  { pB@8b$8(Z  
  return (T1 & )r1; 'BpK(PlUh  
} _J}ce  
} ; L=iaL[zdJ  
+)^F9LPl  
template <> [N$da=`wv  
class holder < 2 > `mQY%p|  
  { U;D!m+.HK  
public : `x lsvK>  
template < typename T > 2" ~!Pu^.j  
  struct result_1 <P3r+ 1|R  
  { HLg/=VF7?  
  typedef T & result; 1Z'cL~9  
} ; `FH Hh  
template < typename T1, typename T2 > FviLlly6  
  struct result_2 -TU7GCb=  
  { Nb>|9nu O  
  typedef T2 & result; %:h)8e-;  
} ; X, <&#l  
template < typename T > W=j/2c/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @X>k@M  
  { ^b~&}uU  
  return (T & )r; ;o,t *  
} b3wE8Co  
template < typename T1, typename T2 > $)mq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %.r{+m  
  { r) T^ Td1  
  return (T2 & )r2; $yIcut7  
} VQZ3&]o  
} ; F8;M++  
TYw0#ZXo  
(sW:^0p  
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> >。 g.kpUs  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k~>9,=::d  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DifRpj I-0  
N;>>HN[bBP  
return l(i, j) = r(i, j); ') 5W  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) IPbdX@FeV  
rFM`ne<zh  
  return ( int & )i; Cnd*%CPZ  
  return ( int & )j; Z@nM\/vLA  
最后执行i = j; V2ypmkn 8&  
可见,参数被正确的选择了。 tv+q~TFB=Z  
i/Q*AG>b  
U`,&Q ]  
[@ "H2#CQ  
?;0=>3p*0  
八. 中期总结 g:q+.6va"  
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: 5{zXh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 NZ e3 m  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xB68RQe)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !3DWz6u  
U; ?%rM6  
LbJ tU !  
~q?IG5s*Z  
0Tp?ED_  
-3/:Dk`3  
九. 简化 =w?-R\  
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。 qRJg/~_h{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "z69jxXo  
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: Q`7!~qV0=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 '/\@Mc4T  
  +-*/&|^等 aP!a?xq  
2. 返回引用。 A]Zp1XEG  
  =,各种复合赋值等 ndOPD]A'  
3. 返回固定类型。 U_ V0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8d-; ;V  
4. 原样返回。 25l6@7q.  
  operator, 1T%Y:0  
5. 返回解引用的类型。 G#HbiVH9  
  operator*(单目) H.7gSB1  
6. 返回地址。 ?Gp~i]  
  operator&(单目) L4zSro:Si  
7. 下表访问返回类型。 ldM [8  
  operator[] Oe'Nn250  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c#OZ=`  
  operator<<和operator>> 0Q;T <% U  
)*G3q/l1u6  
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。 M`FsKK`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [])M2_  
}yLdU|'W  
template < typename Left > O*z x{a6  
struct value_return 022YuqL<v  
  { gu/eC  
template < typename T > Gu V -[  
  struct result_1 doFp53NhV  
  { blid* @-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3LG}x/l  
} ; EX>>-D7L  
rzDqfecOmW  
template < typename T1, typename T2 > A%"XNk  
  struct result_2 (iP,F]  
  { fm;1Iu#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; OZbwquF@  
} ;  elWN-~  
} ; 6[69|&  
enF.}fo]  
Z"lL=0rY/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \C ZiU3  
?fXg_?+{'g  
下面我们来剥离functor中的operator() FMwT4]y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |^S[Gr w  
+; C|5y  
return l(t) op r(t) 9*[!uu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |}es+<P  
return op l(t) <.l5>mgkCw  
return op l(t1, t2) j~\\,fl=  
return l(t) op BNyDEFd  
return l(t1, t2) op T)3#U8sT  
return l(t)[r(t)] MQQiQ 2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $B~a*zZ7  
CUnZ}@?d  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: H5,{Z  
单目: return f(l(t), r(t)); z Rz#0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8!3+Obj  
双目: return f(l(t)); @IB8(TZ5I  
return f(l(t1, t2)); "3Dvc7V  
下面就是f的实现,以operator/为例 VDPqI+z  
k5w+{iOh  
struct meta_divide ? Q.Y  
  { CLQ\Is^]  
template < typename T1, typename T2 > Yl&eeM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %p/Qz|W  
  { nkS6A}i3o  
  return t1 / t2; 3dcZ1Yrn  
} 5`^"<wNI  
} ; 8ji!FZf  
,G"?fQ7zR  
这个工作可以让宏来做: m]Z+u e  
&'WgBjP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -hQ=0h~\B.  
template < typename T1, typename T2 > \ 7vNS@[8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T(a* d7  
以后可以直接用 O_-.@uo./(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ) OZDq]mV  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 pJ+>qy5  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) g[8V fIe  
5f/[HO)  
%T}{rU~X  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  O5_[T43  
np=m ~k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;y=w :r\A  
class unary_op : public Rettype Oq*a4_R'YV  
  { 5Lu m$C c}  
    Left l; aZ5qq+1x  
public : E Q?4?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7; T S  
mTZlrkT  
template < typename T > 6jCg7Su]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sFSrMI#R  
      { vIN6W   
      return FuncType::execute(l(t)); DQ9 <N~l  
    } |g8 ]WFc  
d>@{!c-  
    template < typename T1, typename T2 > .a;-7|x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I #1_  
      { 0Yfk/}5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wLkHU"'   
    } ~`*:E'/5k]  
} ; F:hJ^:BP  
DMfC(w.d  
r\_rnM)_xN  
同样还可以申明一个binary_op CrS[FM= +W  
1?7QS\`)fB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B^h]6Z/O  
class binary_op : public Rettype lCd^|E  
  { #0!C3it6c  
    Left l; Y8\Ms^rz  
Right r; %m+Z rH(  
public : +=\S"e[F  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SkvKzV.R;  
G`6U t  
template < typename T > 3AWB Y .  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <Y~V!9(~{Q  
      { YV! !bI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }!n<L:njX  
    } {sX*SbJt  
? 1Z\=s  
    template < typename T1, typename T2 > tE>3.0U0Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O~'1)k>  
      { HFo}r~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C$ZY=UXz!T  
    } e= 8ccj  
} ; H#w?$?nIWu  
KgAc0pz{7H  
AuO%F YKY  
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 Kh$L~4l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 dr'6N1B@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?ZTB u[  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 &hV;3";  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `f6Qd2\  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 dE ^(KBF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S1$\D!|1  
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) <9@VY  
下面是修改过的unary_op M$! 0ikh  
\+cQiN b@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ls|;gewp  
class unary_op yMo@ka=v  
  { b#82G`6r  
Left l; >V;<K?5B`W  
  t{?_]2vl  
public : @M,KA {e  
Rw$ @%o%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [K"v)B'  
>!bYuVHA  
template < typename T > U$Ew,v<  
  struct result_1 /Zm@.%.  
  { <a$cB+t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; YRC`2)_'  
} ; NA0hQGN}  
ry7(V:ic  
template < typename T1, typename T2 > z,2m7C  
  struct result_2 Dt r'X@U  
  { 5O*+5n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i>!f|<  
} ; R^PQ`$W 'R  
*}mtVa_|  
template < typename T1, typename T2 > _10#rucr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @XmMD6{<  
  { ?.4.Ubc\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7[u&%  
} -P.) 0d(  
sjaG%f&h  
template < typename T > gO$!_!@LM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >fb*X'Zi%  
  { \OY2|  
  return OpClass::execute(lt(t)); Aq";z.gi+  
} JVXBm]  
jkD5Z`D  
} ; &VQwuO  
+A:}5{  
ZnmBb_eX  
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 K0+J!- a]7  
好啦,现在才真正完美了。 8eLNKgc  
现在在picker里面就可以这么添加了: xX|-5cM;  
Jwa2Y0  
template < typename Right > sq<y2j1oF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }* BY!5  
  { ;{Ovqo|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;dPLi4=o  
} cuSXv)  
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。 i<@|+*>M  
Z/_RQ q   
L[O+9Yh  
~Q6ufTGhpM  
C w$y  
十. bind 3J:!8Gmk  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 hPEK@  
先来分析一下一段例子 M rVtxzH  
c\RDa|B,  
1miTE4;?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _N*4 3O`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o9Agx{'oV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 */Y@:Sjf  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Ad`; O+/;  
我们来写个简单的。 3UH=wmG0w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'X[3y^q  
对于函数对象类的版本: \ wnQ[UNjP  
A4SM@ry  
template < typename Func > *_^AK=i  
struct functor_trait nQ/El&{  
  { o#6j+fo!n  
typedef typename Func::result_type result_type; `qr[0wM  
} ; 'zpj_QM  
对于无参数函数的版本: 8{h:z 9]J  
]54V9l:  
template < typename Ret > -4V1s;QUZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _A%z^&k(i  
  { %q:V  
typedef Ret result_type; |yqx ]  
} ; -5E%f|U  
对于单参数函数的版本: <0lfkeD  
rb,&i1  
template < typename Ret, typename V1 > *8MU,6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b$M? _<G  
  { ogQbST  
typedef Ret result_type; 4} =]QQoE  
} ; thUs%F.5?  
对于双参数函数的版本: [81k4kU  
Uu3[Cf=C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -i 6<kF-W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WE=`8`Li  
  { RAxA H  
typedef Ret result_type; 1?mQ fW@G  
} ; Y&+<'FA  
等等。。。 C' ny 2>uA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `Y$LXF~,Om  
Z*`CK^^~  
template < typename Func > W\X51DrEx  
struct func_return 9C`Fd S   
  { L$Ss]Ar=  
template < typename T > B"8^5#t4s  
  struct result_1 %>pglI  
  { *<BasP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XhTp'2,]  
} ; ~>+}(%<,  
S . 1~#  
template < typename T1, typename T2 > Hk.+1^?%  
  struct result_2 $~U_VQIA^  
  { yyBfLPXZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }Z%*gfp  
} ; \O\onvEa  
} ; r@iGM Jx$  
6Zkus20  
I`FH^=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 unP7("A0D  
N?R1;|Z]  
template < typename Func, typename aPicker > JYKaF6bx8  
class binder_1 0oM~e  
  { } CQ GvH  
Func fn; iF<VbQP=X^  
aPicker pk; \Mt(9jNK  
public : i7Y 96]  
Mi S$Y  
template < typename T > C8aYg  
  struct result_1 4qiG>^h9  
  { ]<{BDXIGIE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; a0y;c@pkO  
} ; 5\qoZs*e  
1C'lT,twl  
template < typename T1, typename T2 > n,n]V$HFGh  
  struct result_2 7GE.>h5  
  { a^~l[HSF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MW`q*J`Yo  
} ; M~P}80I  
%6*xnB?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1<ZvHv  
}vp\lK P  
template < typename T > x|E$ f+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y{5ZC~Z<!  
  { orEwP/L:  
  return fn(pk(t)); ?][Mv`ST  
} =>/aM7]  
template < typename T1, typename T2 > v#=-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !`Bb[BTf  
  { !.x(lOqf  
  return fn(pk(t1, t2)); %mh K1,  
} zFwp$K>{QY  
} ; V,{ydxfB  
(hdP(U77  
/GfC/)1_  
一目了然不是么? TzerAX^  
最后实现bind uFG]8pj2V1  
3'*SSZmnOB  
kS3wa3bT  
template < typename Func, typename aPicker > (<2PhJ|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +KXg&A/^  
  { Q4q3M=0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); " c}pY^(  
} Vc c/  
StaX~J6=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c7P"1  
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。 '$4o,GA8  
z8jQaI]j  
十一. phoenix tAc[r)xFw  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZuILDevMD  
C$ nT&06o  
for_each(v.begin(), v.end(), F8>Fp"  
( c,4UnEoCR  
do_ MS><7lk-  
[ ysDfp'C,  
  cout << _1 <<   " , " |cUlXg=  
] MQw{^6Z>1  
.while_( -- _1), `'.u$IBW  
cout << var( " \n " ) w\s$  
) l9? ] t;  
); !,INrl[  
~h  tV*R  
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: RcMW%q$dG  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *W%HTt"N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l`fjz-eE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h#'(UZ  
1}B W   
F;5.nKo  
template < typename Cond, typename Actor > } 3 RqaIY}  
class do_while =w_y<V4  
  { X=mzo\Aos  
Cond cd; m3\lm@`)O  
Actor act; 0KU,M+_  
public : )z$VQ=]"  
template < typename T > 8%>  Ls  
  struct result_1 O=u.PRNT8  
  { 69TQHJ[  
  typedef int result_type; \oLRNr[F  
} ; b78'yM&  
L:%; Fx2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $kvF]|<bu  
Vb|DNl@  
template < typename T > q2Ax-#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a~DR$^m  
  { N-4LdC  
  do P ;PS+S9  
    { 0;} 9XZ  
  act(t); aKkQXq*  
  } nW!rM($q  
  while (cd(t)); fA2H8"r  
  return   0 ; 2< w/GX.  
} T/dchWG  
} ; f[!N]*  
& tkkn2t  
U}_l]gNn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +#A >[,U  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 j'#W)dp(  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 CKmoC0.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 MjQKcL4%7  
下面就是产生这个functor的类: Vq -!1.v3  
rwv_ RN  
/{\tkvv-Z  
template < typename Actor > >A7),6  
class do_while_actor a>(LFpVk}  
  { !2>gC"$nv  
Actor act; z2A7:[  
public : n!~{4 uUW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  9 k)?-  
oslV@v F  
template < typename Cond > IM7k\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0bzD-K4WVd  
} ; -r_z,h|  
5E+l5M*(  
c<r`E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ''s]6Jjw  
最后,是那个do_ VSc;}LH  
B=JeZMn  
`7LN?- T  
class do_while_invoker 4?jXbC k~x  
  { r8pTtf#Q  
public : ?9i 7w1`  
template < typename Actor > sX^m1v~N|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RYZh"1S;k  
  { /<\>j+SC  
  return do_while_actor < Actor > (act); w*eO9k  
} 66,?f<b  
} do_; s>9w+|6Ji  
#(?EL@5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8Tyf#`'I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %($sj| _l  
最后来说说怎么处理break和continue hIuK s5`  
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。 dUk^DI,: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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