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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9]k @Q_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h{%nC>m;  
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, {j9{n  
j_K4;k#r  
2M.fLQ?  
y&6FybIz  
  class filler N4v~;;@(  
  { p*< 0"0  
public : aRj9E}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X3{G:H0\p  
} ; t)~"4]{*}D  
~5NXd)2+Ks  
z6U\axO6  
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: [A~y%bI"  
QX!-B  
=m!-m\B/  
X$HIVxyq2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (/z_Q{"N  
'9laa=H%8  
VrHv)lUr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,kiv>{  
/$i.0$L  
X.OD`.!>  
zZ7;jyD  
二. 战前分析 T5R-B=YWu  
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。 J*r*X.  
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 <lgYcdJ   
*T- <|zQ  
EMh7z7}Rr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IshKH -  
  /* --------------------------------------------- */ Vp#JS3Y  
vector < int *> vp( 10 ); 8hu<E4]L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |N4.u _hM  
/* --------------------------------------------- */ &TnS4O  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &b.=M>\9Q  
/* --------------------------------------------- */ - \ 5v^l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); zpzK>DH(  
  /* --------------------------------------------- */ :{PJI,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]q;Emy  
/* --------------------------------------------- */ x/NfZ5e0X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); SbND Y{5RO  
:yL] ;J  
Cw iKi^m  
]}Mj)J"m  
看了之后,我们可以思考一些问题: O_2pIbh  
1._1, _2是什么? DjCqh-&L  
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。 >NO[UX%yP  
2._1 = 1是在做什么? ~,d,#)VE2q  
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。 &c`nR<  
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。 ~xbe~$$Q@  
3]OE}[R  
&VhroHO  
三. 动工 + @A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7yG#Z)VE  
Nu0C;B66  
bh s5x  
T]R|qlZ  
template < typename T > 0m7Y>0wC6T  
class assignment OPetj.C/a  
  { qPWP&k  
T value; ;PF`Wj  
public : q YC;cKv  
assignment( const T & v) : value(v) {} >Y&N8PHD  
template < typename T2 > 6 +Sxr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GSY(  
} ; }wWKFX  
6~0$Z-);(  
j>*S5y.{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ot$-!Y;<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Av @b!iw+  
@v$Y7mw3D  
Hj'xAtx5  
#c!*</  
  class holder O1rvaOlr  
  { !5wIIS:FT  
public : 7WZrSC  
template < typename T > "HX<,l8f%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pny11C  
  { zUDg&-J3  
  return assignment < T > (t); "MxnFeLM#  
} =AsEZ)" _  
} ; osciZ'~  
TSA,WP\  
{ .n"Z  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: d]`CxI]  
32l3vv.j  
  static holder _1; pEw"8U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2^XGGB0  
ioa U*%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C#QpQg2  
而不用手动写一个函数对象。 {Z{75}  
s|@6S8E  
yhlFFbU  
T} `x-  
四. 问题分析 < |e,05aM  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~Xr=4V:a+  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 2C2fGYu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 liEPCWl&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -VZ-<\uH  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L%">iQOG#  
?m![Pg%  
五. 问题1:一致性 R[Ll59-  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %el"BSB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~L]|?d"  
YTAmgkF\4  
struct holder r[1i*b$  
  { <wZQc  
  // QS0:@.}$E)  
  template < typename T > ( W a  
T &   operator ()( const T & r) const l|xZk4@_uE  
  { @HT% n  
  return (T & )r; NHB4y/2  
} Yaj0;Lo[wt  
} ; OtSL*'7>  
hp8%.V$f  
这样的话assignment也必须相应改动: _\=`6`b)  
yphS'AG  
template < typename Left, typename Right > '"y|p+=j:  
class assignment D@G\7 KH@  
  {  R=.4  
Left l; ^ K|;~}P  
Right r; ]FD'5p{  
public : :z}MIuf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DQMHOd7g  
template < typename T2 > l6(-I Tb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } & +4gSr  
} ; Pa(^}n|  
pkP?i5 ,  
同时,holder的operator=也需要改动: (E/lIou  
-yR.<KnL  
template < typename T > [FK<96.nt  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Tq NadHQ  
  { dX\.t <  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); XIvn_&d;G  
} u4m,'XR  
Wf>zDW^"R  
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。 <$6QDfa#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gWrgnlq  
n$U#:aQE  
return l(rhs) = r; : m)   
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。 3VI4X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iP@ZM =&wz  
h\7fp.  
template < typename Tp > _tSAI  
class constant_t ;GVV~.7/  
  { .U"8mP=&  
  const Tp t; :,WtR  
public : ?gJOgsHJP  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %Rz&lh/  
template < typename T > ^F2b hXE  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !1n8vzs"c  
  { 6 }4'E  
  return t; qP2ekI:y  
} Dw=gs{8D  
} ; 3= DNb+D!  
WJNl5^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M~WijDj  
下面就可以修改holder的operator=了 k=4N(i/s  
A 6OGs/:&  
template < typename T > a^Tm u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const CSGz3uC2D  
  { g8Q5m=O*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); RletL)  
} <EPj$::  
rEHkw '  
同时也要修改assignment的operator() AtU v71D:  
lZyG)0t,g  
template < typename T2 > .Q@S #d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } W?0 lV5/  
现在代码看起来就很一致了。 6el;Erp  
P~s$EJL*  
六. 问题2:链式操作 &FH2fMLQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nl(WJKq'  
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。 nL$x|}XAcj  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 c1$ngH0  
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。 1z&Ly3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D\@m6=L  
CbPuoOl  
template < typename T > GuGOePV  
struct result_1 J 8M$k/"X  
  { KhCzD[tf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; QCH}-q)  
} ; Ypeiy `.  
2<`.#zIds  
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: {%VV\qaC  
yu6`66h)  
template < typename T > JJltPGT~Oa  
struct   ref |o2sbLp  
  { z >YFyu#LF  
typedef T & reference; ~by]xE1Eg  
} ; Xg=x7\V  
template < typename T > M t*6}Cl  
struct   ref < T &> 2$14q$eb  
  { &?uz`pv2  
typedef T & reference;  *[r!  
} ; `6[I^qG".  
K,6b3kk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =/u% c!  
 U3izvM  
template < typename T > o]ag"Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  6\u!E~zy  
  { EyI}{6~F  
  return l(t) = r(t); bn(`O1r[(  
} $`8Ar,Xz`  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 [U@ *1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tV_t6x_.  
CW)Z[<d8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &O)&k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /wxE1][.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :-iMdtm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rUlS'L;$"  
最后的布局是: b1gaj"]  
                Add g ^!C  
              /   \ C@Nv;;AlU  
            Divide   5 8 F2|  
            /   \ kWlAY%   
          _1     3 Gy,u^lkk:  
似乎一切都解决了?不。 Z2Zq'3*  
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。 /w8"=6Vv~  
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。 D?~8za`5  
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: uK ("<u|  
F( Ak  
template < typename Right > ~"lJ'&J}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R#n%cXc|  
Right & rt) const `gpQW~*R-;  
  { KQld YA|m  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rVtw-[p  
}  \dl ph  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7 uMd ZpD  
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。 dI*'!wK  
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。 `p0ypi3hn  
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。 <e)o1+[w  
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。 x1gx$P  
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? 6yu]GK} es  
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: 8ZcU[8r  
G\/"}B:(  
template < class Action > ?Pwx~[<1""  
class picker : public Action B/J&l  
  { EPX8Wwf  
public : sM\lO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y/? &pKH^  
  // all the operator overloaded ]h!`IX  
} ; BHj\G7,S  
E2AW7f(/  
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。 V (rr"K+  
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: maSgRf[g  
-6=<#9R  
template < typename Right > ~vgA7E/XV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Qn:kz*:  
  { a :HNg  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Nf9fb?  
} `nJu?5  
k_GP> b\"k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "Vd_CO  
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。 *Q}[ ]g  
 >0Ev#cX4  
template < typename T >   struct picker_maker E1Q0k5@  
  { T~gW3J  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9l+{OA  
} ; N;HIsOT}t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5V-jMB  
  { },+~F8B  
typedef picker < T > result; LH]CUfUrUE  
} ; ad n|N  
TSL9ax4j  
下面总的结构就有了: Nm]% }  
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。 vt]F U<  
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。 O.k \]'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 rUwE?Ekn/  
至此链式操作完美实现。 VY'Q|[  
Xt,X_o2m|]  
TYjA:d9YH  
七. 问题3 FfMnul  
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。 X)uDSI~  
gbOCR1PBg  
template < typename T1, typename T2 > FUeq \Wuo  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $W!]fcZlB  
  { oEzDMImJ5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #Ws 53mT  
} C|z%P}u#p  
w;yx<1f  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: H`<?<ak6'M  
9Z!lmfnJ  
template < typename T1, typename T2 > f =_^>>.  
struct result_2 6w#nkF  
  { 02 f9 wV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; aqQ o,5U>  
} ; p$!@I  
#q4*]qGHm  
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? W\ULUK  
这个差事就留给了holder自己。 zS% m_,t  
    sQk|I x  
(zah890//  
template < int Order > 0K3Hf^>m  
class holder;  *q"G }  
template <> fykI,!  
class holder < 1 > ;?im(9h"v!  
  { sX'U|)/pD  
public : :{CFTc5:A  
template < typename T > +Hy4s[_|  
  struct result_1 :Kay$r0+  
  { {a4xF2  
  typedef T & result; +#v4B?NR  
} ; :c;_a-69  
template < typename T1, typename T2 > 5!:._TcO  
  struct result_2 >6K4b/.5w  
  { ]N\6h(**wy  
  typedef T1 & result; fu>Qi)@6a1  
} ; eJf>"IF-  
template < typename T > r } 7:#XQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S_T  
  { FH -p!4+]  
  return (T & )r; CveWl$T12  
} ||gEs/6-  
template < typename T1, typename T2 > !d|8'^gc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B? TpBd  
  { +G\0L_B  
  return (T1 & )r1; %QE5<2k  
} qnTi_c  
} ; 0Q*-g}wXfS  
;E2~L  
template <> BGA%"b  
class holder < 2 > G* Ib^;$u  
  { )ys=+Pz  
public : =u[rOU{X"W  
template < typename T > v+7*R)/  
  struct result_1 ${0%tCE  
  { 6o9sR)c ?  
  typedef T & result; Ahd\TH  
} ; N7+#9S5fv  
template < typename T1, typename T2 > &V FjH W  
  struct result_2 q'fPNQg  
  { Yg|l?d"  
  typedef T2 & result; j`+0.Zlq  
} ; WkcH5[  
template < typename T > T!&jFy*W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1uY3[Z9S  
  { 2]?w~qjWm  
  return (T & )r; +3NlkN#  
} BUcaj.S  
template < typename T1, typename T2 > o+]Y=r2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2U=/<3;u  
  { ?7fQ1/emhO  
  return (T2 & )r2; y V 9]_k  
} )vEHLp.  
} ; (<d&BV-"  
@);!x41f  
J1gEjd   
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 t+W=2w&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: uv~qK:Nw(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A}t&-  
A;kw}!  
return l(i, j) = r(i, j); "2#-xOCO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +qh< Fj>  
p,[XT`q^  
  return ( int & )i; ?'ez.a}  
  return ( int & )j; O$<%z[  
最后执行i = j; @~!-a s7  
可见,参数被正确的选择了。 0]h8)EW  
 xnRp/I  
%X0NHta ~@  
]@ Sc}  
Wd^F%)(  
八. 中期总结  23(E3:.  
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: xtIehr0{$I  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 gvTOC F  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4B3irHs\Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cAKoPU>U  
)D" G3g.  
mNnw G);$  
\:q e3Q  
8~[C'+r  
  Tk v  
九. 简化 WFeMr%Zqh>  
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。 qm'C^ X?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f,`}hFD  
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: avxn}*:X.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5|~r{w)9  
  +-*/&|^等 4xAlaOw5M  
2. 返回引用。 C tC`:!Q  
  =,各种复合赋值等 \9|]  
3. 返回固定类型。 T956L'.+G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~&[P` Z$  
4. 原样返回。 n6!Ihip$  
  operator, Z1V'NJI+  
5. 返回解引用的类型。 Y?vm%t`K  
  operator*(单目) P8,{k  
6. 返回地址。 1$!RKqT  
  operator&(单目) q5\LdI2  
7. 下表访问返回类型。 9+is?Pj  
  operator[] Am0.c0h  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'd.@4 9  
  operator<<和operator>> y~A7pzBZ=  
P'~3WL4MKs  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 X5[sw;rk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?0Zw ^a  
xII!2.  
template < typename Left > ^umAfk5r?H  
struct value_return @7'gr>_E  
  { RUu'9#fq  
template < typename T > Njjeg9f  
  struct result_1 cn:VEF:l  
  { 69yyVu_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "O "@HVF@  
} ; B.#0kjA}  
(p!AX<=z  
template < typename T1, typename T2 >  t m?  
  struct result_2 B,T.bgp\  
  { xW~@V)OH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %xz02$k  
} ; 5Ncd1  
} ; U+ =q_ <  
=`H( `2  
^(:Rbsl  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lc7]=,qyF  
* =l9gv&  
下面我们来剥离functor中的operator() ZT#G:a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ' M!_k+e  
QCw<* Id+  
return l(t) op r(t) ?dYDfyFfB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 04t_  
return op l(t) FC#Q tu~J  
return op l(t1, t2) J4i0+u  
return l(t) op RI=B(0 A  
return l(t1, t2) op }f}&|Vap  
return l(t)[r(t)] e|P60cd /  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  M > <   
Fz% n!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: yrX]w3kr%  
单目: return f(l(t), r(t)); t JP(eaqZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n9^zAcUbAW  
双目: return f(l(t)); AdNsY/Y(  
return f(l(t1, t2)); 0% /M& N  
下面就是f的实现,以operator/为例 RZZB?vx  
vY6|V$  
struct meta_divide uu>g(q?4II  
  { 5tL6R3  
template < typename T1, typename T2 > /<@tbZJ*8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) tj3p71%  
  { ;b^@o,=  
  return t1 / t2; ]rS+v^@QH  
} 0Ju{6x(|  
} ; RjT[y: !  
^RyrUb  
这个工作可以让宏来做: `W9_LROD  
-Da_#_F  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !v-(O"a  
template < typename T1, typename T2 > \ ]%."  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \0$?r4A  
以后可以直接用 ?@nu]~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) e\89;)  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 0V^?~ex  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) AA66^/t  
U5klVl  
loZfzN&6A  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 it.l;L_nW  
,=mn*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =X`/.:%|[  
class unary_op : public Rettype olqHa5qn  
  { NY CkYI  
    Left l; cIgF]My*D@  
public : Po2YDj`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P=h2Z,2  
a^2?W  
template < typename T > s:jwwE2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8Hhe&B  
      { h\1_$ac  
      return FuncType::execute(l(t)); ?.T=(-  
    } V3jx{BXs2  
wj/r)rv E  
    template < typename T1, typename T2 > ,xGlWH wrY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .G^ .kg ,  
      { a9"Gg}h\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y A;S'dxY  
    } 4Ld0AApncy  
} ; XpM#0hm  
t+vn.X+&  
w_9:gprf  
同样还可以申明一个binary_op {&/q\UQ  
r+) A)a,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GE"#.J4z  
class binary_op : public Rettype s|q B;  
  { bJ9>,,D  
    Left l; 5H<rI?  
Right r; T IS}'c'C  
public : =6? 3c\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N 4Dyec\  
JK,k@RE y]  
template < typename T > 75{QBlf<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o\2#o5#  
      { 5^tL#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t + Fm?  
    } :)bm+xWFF  
2T iUo(MK  
    template < typename T1, typename T2 > DN!:Rm uc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z5\u9E"]  
      { WFy90*@Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jiz"`,-},O  
    } NO"=\Zn6  
} ; h@/c76}f6p  
><5tnBP|+L  
H$WuT;cTE  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 %J7 ;b<}To  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'Aai.PE:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,+%$vV .g\  
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。 Bxak[>/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rs'~' Y  
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。。。 ^#p S u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ho;Km  
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) vfm |?\  
下面是修改过的unary_op T/UhZ4(V  
<e)3 j6F!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \A Y7%>  
class unary_op cYq<.A(hVj  
  { 2t*@P"e!  
Left l; Fz~-m#Ts  
  Zm^4p{I%o*  
public : S~/zBFo-  
TnCN2#BO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Zw` Xg@;xP  
6m|j " m  
template < typename T > 3u3(BY{"\F  
  struct result_1 98x]x:mgI_  
  { m = "N4!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M9[Fx= qY  
} ; )E'iC  
8S"vRR  
template < typename T1, typename T2 > X~T"n<:a>  
  struct result_2 ~8o's`  
  { mvyqCOp 0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d:|X|0#\uH  
} ; eR4%4gW)  
TL U^ad#9E  
template < typename T1, typename T2 > 06|+ _  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9# IKb:9k  
  { 9s8B>(L  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); PqZMuUd  
} mx y>  
Py3Xvudv  
template < typename T > ,b%T[s7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .^6"nnfA#  
  { k4FxdX  
  return OpClass::execute(lt(t)); C0|<+3uND=  
} q90eB6G0g  
(,#Rj$W  
} ; jO)UK.H#  
7{e0^V,\k  
FIG3P))  
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 q{gt2OWqX  
好啦,现在才真正完美了。 mf ^=tZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: @0S3`[/U  
rnz9TmN:*1  
template < typename Right > 6Lk<VpAa  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Bvj-LT=)  
  { (\}>+qS[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mojD  
} ;3wj(o0  
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。 {1,]8!HBJ  
eY^;L_7}p  
mZDL=p  
bU9B2'%E  
28>PmH]7  
十. bind GP6-5Y"8  
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。 c |OIUc  
先来分析一下一段例子 JfS:K'  
\' (_r  
H)tnxD0)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +`4`OVE_#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HL-zuZa`Ju  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U9GmkXRix  
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。 R L&z\S  
我们来写个简单的。 4X,fb`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ov>Rvy  
对于函数对象类的版本: d1$3~Xl]  
O]rAo  
template < typename Func > \-3\lZ3qj  
struct functor_trait QB p`r#{I{  
  { qd\5S*Z1  
typedef typename Func::result_type result_type; "e.QiK  
} ; /c/t_xB  
对于无参数函数的版本: ?0k(wiF  
_q*4+x  
template < typename Ret > AY{#!RtV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O9y4.`a"  
  { ,Y 1&[  
typedef Ret result_type; ^3B)i=  
} ; F)P"UQ!\  
对于单参数函数的版本: 8`Wj 1 ,q  
M, qX  
template < typename Ret, typename V1 > r~ gjn`W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :C6  
  { $B6CLWB  
typedef Ret result_type; g=w,*68vuy  
} ; x;A"S  
对于双参数函数的版本: $50rj  
VxD_:USIF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h%'4V<V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Wr3j8"f/  
  { B&^WRM;7t  
typedef Ret result_type; e1Kxqw7  
} ; (eX9O4  
等等。。。 6{h+(|.(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy kO3{2$S6  
a^yBtb~,P  
template < typename Func > 3#fu; ??1.  
struct func_return D(3\m)  
  { [$; \1P/  
template < typename T > '[u=q -Lv  
  struct result_1 f8]Qn8  
  { $@m)8T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3f'dBn5  
} ; qk}(E#.>F\  
Cj).  
template < typename T1, typename T2 > P'o:Vhm_H  
  struct result_2 mKWfRx*UdG  
  { (hywT)#+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vCC}IDd  
} ; ]8,:E ]`O  
} ; .54E*V1  
Q _}i8p '  
[~&C6pR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 k~|nU  
a`}b'X:  
template < typename Func, typename aPicker > bkmW[w:M  
class binder_1 L||_Jsu  
  { T';<;6J**  
Func fn; nnBgTtsC]  
aPicker pk; u rGk_.f  
public : 2u9^ )6/  
_!FM^N}|  
template < typename T > )tQG5.to  
  struct result_1 1](5wK-Z  
  { ; n2|pC^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; UN`F|~@v  
} ; ZdQm& ?  
XQEGMaZ  
template < typename T1, typename T2 > KZ ezA4  
  struct result_2 \ iL&Aq}BO  
  {  & y1' J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $cO"1mu  
} ; #plwK-tPR  
o l 67x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} eqbxf#H!  
^G63GYh]y  
template < typename T > |(Zv g}c_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S=O/W(ZB  
  { m:TS .@p  
  return fn(pk(t)); )>LQ{ X.  
} ]Jj\**  
template < typename T1, typename T2 > ~CRr)(M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jY-i`rJN  
  { ,hK0F3?H>  
  return fn(pk(t1, t2)); L K9vvQz  
} = PldXw0  
} ; +MC>?rr_u  
c L*D_)?8  
&Pt|  
一目了然不是么? <\x/Y$jm0n  
最后实现bind /_rAy  
[!{*)4$6  
?8Cxt|o>  
template < typename Func, typename aPicker > );$Uf!v4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Oa~t&s  
  { aPB %6c=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); TQK>w'L  
} xc R  
wd*i~A3+?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q /|<>s  
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。 H;s0|KRgJ  
xk86?2b{)  
十一. phoenix [8Ub#<]]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~/[cZY @  
q=bJ9iJsq  
for_each(v.begin(), v.end(), -!">SY\  
( t=S94 ^g  
do_ F=B>0Q5   
[ 5gI@~h S  
  cout << _1 <<   " , " FH M^x2  
] \WouTn  
.while_( -- _1), 9`.b   
cout << var( " \n " ) gq[}/E0e  
) )rhKWg  
); J~ v<Z/gm  
-N5r[*>  
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: (W3R3>;  
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 x:;8U i"&B  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *|$s0ga C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?Pl>sCFm~  
,k{{ZP P  
/ c/!13|  
template < typename Cond, typename Actor > FO3!tJ\L  
class do_while p(nC9NGB  
  { RZ|s[b U  
Cond cd; D8`,PXtV  
Actor act; dSIMwu6u  
public : 0g]ABzTn  
template < typename T > sPkT>q  
  struct result_1 \C}tK,79  
  { Jd1eOeS  
  typedef int result_type; 9jaYmY]~  
} ; ,PRM(n-  
~<v`&Gm?"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o1zc`Ibd  
K+T`'J4  
template < typename T > .j7|;Ag  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zd#qBj]g  
  { a;*&q/{o  
  do B HZGQm  
    { .RJvu$U2j  
  act(t); e"^1- U\  
  } e yTYg  
  while (cd(t)); U0jq.]P  
  return   0 ; PK3T@Qv89  
} RG*Nw6A  
} ; #J2856bzS  
:Oq!.uO  
_?q\tyf3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4 D\_[(P  
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。 T^A:pL1  
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。 H7qda' %>  
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。 V7rcnk#  
下面就是产生这个functor的类: f+<-Jc  
^o?.Rph|i]  
HLk}E*.mC  
template < typename Actor > i7 p#%2  
class do_while_actor 9SAyU%mS:  
  { r T* :1  
Actor act; *"9b?`E  
public : $: Qi9N   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %j^=  
2d$hgR#v  
template < typename Cond > B*D`KA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zhN'@Wj'_  
} ; b;x^>(It  
Y/@4|9!  
4|++0=#D$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5vP*oD  
最后,是那个do_ 6x[gg !;85  
"F%cn@l  
PkG+`N  
class do_while_invoker rm"bplLZA  
  { `86 9XE  
public : ?"sk"{  
template < typename Actor > /ebYk-c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $,h*xb.  
  { #~p1\['|M  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~@sx}u  
} 0Y!Bb2 m  
} do_; {W0]0_mI(  
IS!B$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -{L[Wt{1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [ 8v)\lu  
最后来说说怎么处理break和continue Gm>8= =c  
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。 WVwNjQ2PM  
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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