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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ''{REFjK7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |a3v!va  
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, f4JmY1)@  
;"}yVV/4  
"$->nC.  
66P'87G  
  class filler Nl[]8G};  
  { U7)#9qS4  
public : *Kpk1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :!SVpCt3  
} ; s$cr|p;7#  
Gb=pQ (n4  
{t.5cX"[  
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: B-oQ 9[~  
S>-x<'Os  
mv5=>Xc6  
DChqcdx~~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `&\jOve   
WR&>AOWAD  
4pvT?s>68  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y9K U&L2  
:~I^ni  
lO (MF  
MI: rH  
二. 战前分析 KASuSg+  
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。 B3+9G,or  
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 (=2-*((&(A  
eGwO!Lv}B  
J`E,Xw>2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1JRM@!x  
  /* --------------------------------------------- */ <Km ^>9  
vector < int *> vp( 10 ); m\4V;F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }V:B,:  
/* --------------------------------------------- */ jGg,)~)Y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N\,[(LbA&  
/* --------------------------------------------- */ b^*9m PP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^tMb"WO  
  /* --------------------------------------------- */ XniPNU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $?_/`S13  
/* --------------------------------------------- */ IhIz 7.|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); S:bYeD4  
[@VM'@e7  
FAkrM?0/  
lOp7rW]$  
看了之后,我们可以思考一些问题: q,i&%  
1._1, _2是什么? `"(FWK=8)"  
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。 .tdaj6x  
2._1 = 1是在做什么? >>cb0fH5  
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。 &z;bX-"E  
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。 _>8rTk`/h  
,Y:ET1:  
Y3_C':r  
三. 动工 3`JLb]6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e(=() :4is  
~+A(zlYr~  
i,H(6NL.  
%O69A$Q[m  
template < typename T > 4. =jKj9j  
class assignment -JEiwi,  
  { z#[PTqD-_  
T value; Silh[8  
public : AV>_ bw.  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5}3#l/  
template < typename T2 > !K8Kw W|X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Dhe*)  
} ; rAn:hR{  
wit rC>  
V0l"tr@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o=nF.y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %eE0a4^".  
>\7M f@c  
e=cb%  
#n7F7X  
  class holder WYUel4Z  
  { g@O H,h/  
public : |JL?"cc  
template < typename T >  0"F|)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ? K,d  
  { @!Z1*a.  
  return assignment < T > (t); e7Sp?>-d  
} fTOGW`s^  
} ; $a01">q&y  
DFXHD,o  
j* ZU}Ss  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %/4_|.8u  
Op'&c0l  
  static holder _1; AI^!?nJ%'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j S4\;  
.6=;{h4cpB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IAHQT < ]  
而不用手动写一个函数对象。 hm\UqIt  
sXi~cfFaE  
Ox5Es  
L>Y3t1=  
四. 问题分析 GGs7]mhA  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Ygbyia|  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 j8G$,~v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A>ve|us$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I7#^'/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 oF~+L3&X  
LVNA`|>  
五. 问题1:一致性 <}p]0iA  
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?| Dv*d$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Pav W@  
wVq9t|V  
struct holder x*sDp3f[*  
  { ``-pjD(t  
  // 8wrO64_NO  
  template < typename T > _o T+x%i  
T &   operator ()( const T & r) const }BUm}.-{u,  
  { v:P=t2q  
  return (T & )r; %L|xmx!c  
} HUChg{[  
} ; iR!]&Oh  
zM(-f|wVI)  
这样的话assignment也必须相应改动: y`i?Qo3  
:}R,a=N  
template < typename Left, typename Right > m5o$Dus+?'  
class assignment /9A6"Z  
  { bzr QQQ  
Left l; X`(fJ',  
Right r; #~m 8zG  
public : ifNyVE Hy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T/.UMw  
template < typename T2 > .EReYZO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &Hyy .a  
} ; WH"'Ju5}  
0CvGpM,  
同时,holder的operator=也需要改动: UpPl-jeT  
|2=@8_am  
template < typename T > +\*b?x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \*&?o51 !e  
  { Vh1y]#w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %JH/|mA&|  
} X`3_ yeQc  
OFBEJacy  
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。 3 l}9'j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ACy}w?D<  
NJSbS<O  
return l(rhs) = r; $e2+O\.>  
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。 8f1M6GK?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $)nPj_h  
%wXj P`#  
template < typename Tp > spTz}p^\O  
class constant_t A|4om=MO  
  { E=CAWj\  
  const Tp t; j{'_sI{{  
public : Cn{v\Q~.4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HI{h>g T  
template < typename T > Lq$ig8V:O7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?A3u2-  
  { OSfT\8YA  
  return t; 5]up%.  
} ]l C2YD}  
} ; .vctuy&  
~-[!>1!%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F:d2;  
下面就可以修改holder的operator=了 $)$ r  
5|~nX8>  
template < typename T > mQ<4(qd)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A'rd1"K  
  { OjAdY\ ]1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d=meh4Y  
} {]cr.y]\  
rM^2yr7H  
同时也要修改assignment的operator() + kT ]qH  
,*dLE   
template < typename T2 > m?4hEwQxf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |/H?\]7  
现在代码看起来就很一致了。 g Oe!GnO  
J}[[tl  
六. 问题2:链式操作 ~Kt1%&3{a?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -.y1]4  
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。 Zj-U^6^L  
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。 k7Qs#L  
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。 `A%WCd60Tc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n?$c"}  
I|c!:4  
template < typename T > [*5]NNB  
struct result_1 ?}v/)hjp=?  
  { 99`w'Nlk  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (CRx'R  
} ; mv#hy  
9PA<g3z  
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: =R' O5J  
:N_]*>  
template < typename T > {|hg3R~A  
struct   ref $[Z~BfSQ  
  { MJqWc6{ n  
typedef T & reference; #) :.1Z?  
} ; 8C8S) ;  
template < typename T > EpNN!s=Q  
struct   ref < T &> [520!JhZY  
  { lct  
typedef T & reference; $/C1s"C@O  
} ; jc)7FE  
g hmn3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .4R.$`z4  
,pI9=e@O/z  
template < typename T > HUD0 @HQI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _J!&R:]$  
  { ?RS:I%bL  
  return l(t) = r(t); te2vv]W1  
} "FA. T7G  
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。 ,8Po _[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f$\ O:E=  
8ta @@h  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 zsQ|LwQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Sx QA*}N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c'tQA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +pme]V|<  
最后的布局是: 3m!tb)  
                Add ih/E,B"  
              /   \ 0&|0l>wy.  
            Divide   5 {eI'0==  
            /   \ 6];3h>c]N  
          _1     3 z9[TjTH^}T  
似乎一切都解决了?不。 6QY;t:/<  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 x1#>"z7  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 O 7 aLW  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 3~tu\TH6d  
qjhV/fsfb  
template < typename Right > '7el`Ff  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QHZ",1F  
Right & rt) const M yHv>  
  { cbyzZ#WRb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eIalcBY  
} CA0XcLiFt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 clV^Xg8D  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ]/1\.<uJId  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 =n"kgn  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 \ m~?yq8H  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 [z2UfHpt~  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? |K Rt$t  
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: C$6FI `J  
N$]er'`  
template < class Action > F!EiF&[\J  
class picker : public Action 2L1 ,;  
  { }Cu[x'J  
public : jW`JThoq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Icrnu}pl_  
  // all the operator overloaded 4)8VmCW  
} ; ( ~5 M{Xh  
:}v-+eIQ  
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。 5\bGCf  
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: u3+B/ 5x  
Pn">fWRCx  
template < typename Right > ":Tm6Nj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const YP_L~zZ  
  { &R<aRE:+R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K'r;#I|"J  
} E^F<"mL*  
/VT/KT{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +,>%Yb =EA  
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。 ,<tJ` ,0X  
$q@d.Z>;  
template < typename T >   struct picker_maker xrg?{*\  
  { ? x #K:a?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; KN|<yF   
} ; Yn }Gj'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0Xh_.PF  
  { ,O5X80'.g  
typedef picker < T > result; (4R(5t  
} ; ^)gyKl:E'  
o2ggHZe/=@  
下面总的结构就有了: #%p44%W  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 %Gh5!e:$SI  
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。 RtMI[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T(7`$<TQ  
至此链式操作完美实现。 w I_@  
f"5O'QHGQK  
lWId 0eNS  
七. 问题3 `sYFQ+D#O  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 [v"Z2F<.=  
I1E9E$m5\<  
template < typename T1, typename T2 > E?XaU~cpc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %f1%9YH  
  { (E0   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /IUu-/ D  
} Iy9hBAg\y  
elCYH9W^  
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 ;.-UXat  
ccuGM WG*  
template < typename T1, typename T2 > p,fV .5q  
struct result_2 }]vUr}Els  
  { K.)!qkW-%S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; crM5&L9zF  
} ; u-TT;k'  
,@ 8+%KqG  
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? X,|8Wpi=  
这个差事就留给了holder自己。 `$6o*g>:  
    Lj1l ]OD  
1VX3pkUET  
template < int Order > i?6&4  
class holder; uDDa >Ka#+  
template <> O^@8Drgc  
class holder < 1 > m@2E ~m  
  { q9/v\~m  
public : qk(Eyp  
template < typename T > c|Ivet>3  
  struct result_1 a$My6Qa#  
  { XQ]K,# i  
  typedef T & result; D|LO!,=b  
} ; JtL> mH  
template < typename T1, typename T2 > +lym8n~-O  
  struct result_2 QJ2]8K)+C  
  { @k?vbq  
  typedef T1 & result; Xsq@E#@S  
} ; &K9;GZS?  
template < typename T > }\"EI<$s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OsgPNy0  
  { ?*fa5=ql  
  return (T & )r; TrjyU  
} -N45ni87  
template < typename T1, typename T2 > 4era5=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5p0~AN)  
  { H bKE;N  
  return (T1 & )r1; cbzA`b'Mg  
} k"N>pjgd$  
} ; r6DLShP-Ur  
OdzeHpH3g  
template <> f@OH~4FG  
class holder < 2 > H5K Fm#  
  { #t+?eye~  
public : MpCPY"WLL  
template < typename T > Ln& pe(c  
  struct result_1 \`n(JV  
  { iGW|j>N  
  typedef T & result; E'AR.!  
} ; 8?yIixhw  
template < typename T1, typename T2 > 7H6Ts8^S  
  struct result_2 8Y`Lq$u  
  { F]$ Nu  
  typedef T2 & result; dAI^P/y%  
} ; `0d 0T~  
template < typename T > V*p[6{U0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y~9wxK  
  { ^h[6{F~J  
  return (T & )r; t 7Q$  
} jB LTEb  
template < typename T1, typename T2 > L AQ@y-K3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "Lp.*o  
  { 'n &p5%  
  return (T2 & )r2; EmNVQ1w  
} I,?NYIG"(  
} ; tr0b#4  
t~+M>Fjm?d  
=M\yh,s!  
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> >。 fv;Q*; oC&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V6g*"e/8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pzF_g- B  
(}A$4?  
return l(i, j) = r(i, j); vt EfH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) JX59n%$@  
d^v#x[1msZ  
  return ( int & )i; oC&}lp)q  
  return ( int & )j; JYdb^j2c  
最后执行i = j; *p{p.%Qs:  
可见,参数被正确的选择了。 |~9rak,  
%'2P4(  
j*%#~UFw  
,ri&zbB  
?^&ih:"  
八. 中期总结 iq;\},  
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: 9{pT)(Wnb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |_53So: g  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :5kDc" =Z|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a"(Ws]K  
1g;2e##)  
,N$Q']Td  
!r/i<~'Bx  
i\xs!QU  
rZUTBLZ`j  
九. 简化 *l7 `C)  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5hE#y]pfN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vn.5X   
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: R @\fqNq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "im5Fnu  
  +-*/&|^等 H I9/  
2. 返回引用。 Bc=(1ty)  
  =,各种复合赋值等 O"\4[HE^  
3. 返回固定类型。 VwR\"8r3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) PMQTcQ^  
4. 原样返回。 '/GB8L  
  operator, dsIbr"m  
5. 返回解引用的类型。 G4 7^xR  
  operator*(单目) > ?+Rtg|${  
6. 返回地址。 =Uk #7U"P  
  operator&(单目) Y{dSQ|xz^  
7. 下表访问返回类型。 AbNr]w&pXC  
  operator[] W6?=9].gc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 RE!WuLs0"  
  operator<<和operator>> Uw4iWcC  
eC/{c1C  
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。 qO@vXuul,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: EW$drY@  
O_ #++G  
template < typename Left > ZK4V-?/[6  
struct value_return AO<T6 VK  
  { l>*X+TpA,  
template < typename T > zlLZ8b+  
  struct result_1 SU%O\ 4Ty  
  { EWJB /iED  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DN^+"_:TB  
} ; \J:+Wl.9A  
@<K<"`~H  
template < typename T1, typename T2 > CC^D4]ug  
  struct result_2 s}JifY`  
  { Gza= 0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .XgY&5Qk  
} ; WrP+n  
} ; xWLZlUHEu  
QFTiE1mGH  
WvU[9ME^)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bfeTf66c  
9@1n:X  
下面我们来剥离functor中的operator() t %u0=V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o?]Q&,tO  
Qi\]='C  
return l(t) op r(t) oDS7do  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q]5_s{kiz  
return op l(t) Jk{SlH3'  
return op l(t1, t2) &._"rhz  
return l(t) op dpz@T>MS=  
return l(t1, t2) op pg5W`4-F  
return l(t)[r(t)] M8lw; (  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d/GSG%zB  
(6c/)MH  
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: T6y~iNd<  
单目: return f(l(t), r(t)); a[ ;L+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~v&Q\>'  
双目: return f(l(t)); uou "s9  
return f(l(t1, t2)); aVr(*s;/  
下面就是f的实现,以operator/为例 Xf ^_y(?  
/%&5Iq\:vA  
struct meta_divide ?u CL[  
  { y ;mk]  
template < typename T1, typename T2 > *X3wf`C?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /y1+aTiJ  
  { `C_qqf  
  return t1 / t2;  U :x;4  
} Y4YZM  
} ; 1.%|Er 4  
H8g 6ZCU~  
这个工作可以让宏来做: ebEI%8p g  
S9DXd]6q_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b1^wK"#  
template < typename T1, typename T2 > \ RaLV@>jPm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; g mWwlkf9  
以后可以直接用 3'p 1m`8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) y?cN  
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 ftmP dha%+  
(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。。。) &qY]W=9uK  
7r:&%?2:g  
RKzO$T  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 NPv.7,  
|WUM=g7PC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yC ?p,Ci,  
class unary_op : public Rettype r4cz?e |  
  { :}36;n<['  
    Left l; L~/L<Ms  
public : FD!8o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;\|GU@K{hC  
3AENY@*  
template < typename T > f>xi (0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {nM1$  
      { [$K8y&\L  
      return FuncType::execute(l(t)); (z;lNl(*C  
    } YXTV$A+lW  
Slo^tqbG  
    template < typename T1, typename T2 > t<c7%i#Od  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -vm1xp$  
      { An}RD73!w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;jx[  +  
    } byP<!p*  
} ; b IxH0=f  
P )oNNY6}  
5'DY)s-K  
同样还可以申明一个binary_op o6w8Y/VPu  
6n]jx:CZ,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6jm?d"9  
class binary_op : public Rettype vC1fKo\p  
  { yX*$PNL5w  
    Left l; <!G\%C  
Right r; !\VEUF,K?  
public : @x*xgf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L1+s0g>  
NKEmY-f;  
template < typename T > GL>YJ%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #?\(l%  
      { ml|FdQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); > jiez,  
    } >Mh\jt\  
^AI02`c.  
    template < typename T1, typename T2 > ,K@[+ R!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y4@gw.pt  
      { }M(xN6E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s5G`?/  
    } Uu*iL< `  
} ; IDf\! QGx  
aso8,mpZuA  
7jxx,#I:  
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 [f { qb\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~}{_/8'5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9 iJ$M!  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 B1FJAKI);  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p<\!{5:   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 / ~".GZ&29  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :81d~f7  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) F#L1~\7  
下面是修改过的unary_op %A3m%&(m&%  
{ 7DXSe4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w\D !e  
class unary_op 7f k)a  
  { (x\VGo  
Left l; %rhZH^2  
  f34/whD65  
public : 31 <0Nw;l  
?Bq^#i |m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "l-#v| 54  
3O-vO=D  
template < typename T > _OjZ>j<B.  
  struct result_1 J2 )h":2  
  { S:i# |T."  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &uc`w{,Zs  
} ; (_@]-   
:JX2GRL4  
template < typename T1, typename T2 > uD?G\"L i  
  struct result_2 =NY55t.  
  { X=1o$:7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WvArppANo  
} ; s I\-0og  
DrioBb@  
template < typename T1, typename T2 > &L+.5i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jDQ?b\^  
  { l"+8>Mm  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2ry@<88  
} :Cx|(+T  
<FU?^*~  
template < typename T > gd7r9yV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %GY'pQz  
  { a:l-cZ/!  
  return OpClass::execute(lt(t)); >EFWevT{  
} ilK*Xo  
+a N8l1  
} ; Z- a  
_A!Fp0}`  
Y-y yg4JH  
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 Nb9GrYIS  
好啦,现在才真正完美了。 VZr:yE  
现在在picker里面就可以这么添加了: flC%<V%'-  
li\=mH,Wr  
template < typename Right > e Bxm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l"}_+5  
  { &V~l(1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j-R*!i  
} 2IM 31 .  
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。 :8oJG8WH  
d,l?{ Ln  
WG6 0  
TvDC4tm-:  
9`N5$;NzY  
十. bind N2'aC} I  
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。 mgVYKZWL-i  
先来分析一下一段例子 $qYP|W  
6*>Lud  
7XyCl&Dc:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pk.\IKlG]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 , p~1fB-/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D@68_sn  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ,I5SAd|dX  
我们来写个简单的。 lTq"j?#E]m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :zKMw=  
对于函数对象类的版本: kUS]g r~i  
!*"fWahv  
template < typename Func > EI 35&7(  
struct functor_trait xR3$sA2  
  { bz#]>RD  
typedef typename Func::result_type result_type; 37jxl+  
} ; r*l3Hrho~K  
对于无参数函数的版本: ^O+(eA7E  
]"{8"+x  
template < typename Ret > JJtx `@Bc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n8F5z|/  
  { y{hy7w'd  
typedef Ret result_type; [ C0v -  
} ; \*e\MOp6  
对于单参数函数的版本: @lE'D":?  
6^'BTd  
template < typename Ret, typename V1 > I@9'd$YY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _;;Zz&c  
  { i}DS+~8v  
typedef Ret result_type; 9/(jY$Ar  
} ; ^ U mYW  
对于双参数函数的版本: '{jr9Vh  
PZusYeV8b  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _#:/ ~Jp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *|dr-e_j  
  { %?PFe}  
typedef Ret result_type; :NF4[c  
} ; 8\lh'8  
等等。。。 gk%@& TB/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @ps(3~?7  
\\FT.e6  
template < typename Func > /gZyl|kdy  
struct func_return R);Hd1G  
  { Fa )QDBz)  
template < typename T > z6Ob X  
  struct result_1 a^p#M  
  { rR#Ditn^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >SK:b/i  
} ; ;Nj9,Va(t  
r!2U#rz  
template < typename T1, typename T2 > z~ C8JY:  
  struct result_2 zOs}v{8"  
  { Zj_2>A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $mn0I69  
} ; h<Aq|*  
} ; Z]]Ur  
W}CM;~*L  
A#=TR_@:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 P"Al*{:J  
(h3L=  
template < typename Func, typename aPicker > 9RJF  
class binder_1 W#p7M[  
  { Cf2WBX$  
Func fn; 4KM-$h,4O  
aPicker pk; Mqr_w!8d  
public : -^xbd_'  
W[\6h Zv  
template < typename T > VLez<Id9(  
  struct result_1 }uZs)UQ|$  
  { RSp wU;o6z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `5IrV&a  
} ; vQljxRtW  
SeD}H=,@  
template < typename T1, typename T2 > &<PIm  
  struct result_2 Qq<@;4  
  { mn/)_1',  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  K& #il  
} ; 6c-/D.M  
<+QQiFj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :R Iz6Tz  
Ek_5% n  
template < typename T > _}R[mr/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s<s}6|Z  
  { fST.p|b7  
  return fn(pk(t)); 1!<t8,W4  
} r/j:A#6M]o  
template < typename T1, typename T2 > @NLcO}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AE0uBv  
  { +OE!Uqnt  
  return fn(pk(t1, t2)); bhqSqU}6~  
} h'y%TOob  
} ; cS;3,#$  
Ie.*x'b?y  
n)e2?  
一目了然不是么? D'g,<-ahl  
最后实现bind 3p0v  
?QOU9"@+B  
1<YoGm&  
template < typename Func, typename aPicker > 'hpOpIsHa  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qoO`)<  
  { TN(Vzs%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pU$k{^'UK  
} mmTpF]t ?`  
!dLu($P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Jo5Bmh0  
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。 !5`MiH  
t'n@yX_  
十一. phoenix jn<?,UABD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *f[ 5rr4  
+A| Bc~2!  
for_each(v.begin(), v.end(), EoAr}fI  
( 2q~ .,vpP  
do_ %{u@{uG0'3  
[ 7>N~l  
  cout << _1 <<   " , " 5,"c1[`-  
] A)f-r  
.while_( -- _1), m$T5lKn}U?  
cout << var( " \n " ) 4p:d#,?r  
) Qs&;MW4q  
); (dy(.4W\  
pbH!u+DF  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 'nCVjO7o  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor fAs b:P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;b<w'A_1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \ruQx)5M  
}`uyOgGg*  
nK>CPqB^(  
template < typename Cond, typename Actor > d?zSwLsl  
class do_while Gv-VDRS  
  { 0<,{poMM  
Cond cd; EXDDUqZ5\  
Actor act; Qg4D*r\|@  
public : W/Dd7 G#IC  
template < typename T > nu0pzq\6  
  struct result_1 "#1\uoH  
  { 19E(Hsz  
  typedef int result_type; bMO^}qR`  
} ; l6  G6H$  
)w7vE\n3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~; 9HGtg  
M\]lNQA  
template < typename T > 6/UOz V,[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4MgN  
  { roADC?@r  
  do B)0/kY7c  
    { 6jq*lnA%  
  act(t); ,P eR}E;c  
  } ;ku>_sG-  
  while (cd(t)); ~KK} $iM  
  return   0 ; %*D=ni#(sT  
} Y2`sL,'h  
} ; ?P kJG ,~  
m#_BF#  
IWv 9!lW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z@bgJL8 3  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Q]WBH_j  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 UqK.b}s  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,^/Wv!uPE  
下面就是产生这个functor的类: B/a gW  
iLy^U*yK  
=o#Z?Bn5  
template < typename Actor > ~+Wx\:TT  
class do_while_actor *C_A(n5"V  
  { =H{<}>W'  
Actor act; I}`pY3  
public : ~74Sq'j9Wt  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \{h_i FU!  
)D8op;Fn  
template < typename Cond > (0{Dn5MH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #-L0.z(  
} ; %1?t)Bg  
X=QX9Ux?^  
hek+zloB+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ufXWK3~\  
最后,是那个do_ \BHZRytQF  
6 H|SiO9  
2yfU]`qN  
class do_while_invoker 2S8;=x}/  
  { -P;3BHS$T  
public : $kUB%\`  
template < typename Actor > J!C \R5\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |"*P`C=  
  { ,Fn;*  
  return do_while_actor < Actor > (act); |8 ` }8vo)  
} ZF7n]LgSc&  
} do_; um9&f~M  
e{x>u(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #2]*qgA4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 e$9a9twl  
最后来说说怎么处理break和continue 9PB%v.t5 y  
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。 Oo|JIr7i  
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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