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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g4YlG"O[~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o7WAH@g  
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, $M/1pZ  
4jGN:*kZ  
t0r0{:  
+@yU `  
  class filler g-B{K "z  
  { g^x=y  
public : ^2{6W6=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (h@!_qi9:  
} ; /y|ZAN  
2`j{n \/  
A{M7   
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: iOSt=-p  
gs=ok8w  
"C(yuVK1G  
>Vg [ A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <mj/P|P@  
lpS v  
6 VuyKt  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 m*CW3y{n)  
^fH)E"qq5  
/8nUecr  
z>iXNwz"?  
二. 战前分析 1P'A*`!K  
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。 'Bxj(LaV-  
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 0 f$96sl  
G 9 (*F  
JtsXMZz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l'@!'  
  /* --------------------------------------------- */ B3D}'<  
vector < int *> vp( 10 ); VBS}2>p  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nB5\ocJ  
/* --------------------------------------------- */ 5S_fvW;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]$ Nhy8-  
/* --------------------------------------------- */ i*$~uuY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =wW M\f`=  
  /* --------------------------------------------- */ |=0w_)Fa]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); </@5>hx/  
/* --------------------------------------------- */ x DN u'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j@^zK!mO  
c q[nqjC=  
-Eig#]Se3  
=:xX~,qmv  
看了之后,我们可以思考一些问题: UNwjx7usD  
1._1, _2是什么? BDzAmrO<  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 =S\^j"  
2._1 = 1是在做什么? 8F[ ;ma>Z8  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 4nP4F +  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Yw]$/oP`  
 8y  
nw,.I [  
三. 动工 >~]|o   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a5saN5)H  
{ dh,sbl  
H&%oHyK  
TwVkI<e0s?  
template < typename T > 8_G6X\q};  
class assignment 7SH3k=x  
  { &-p~UZy  
T value; nTGZ2C)c<'  
public : 9N{?J"ido  
assignment( const T & v) : value(v) {} hkm}oYW+  
template < typename T2 > %&VI-7+K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (n~fe-?}8  
} ; Y\WVkd(+G  
8~t8^eBg  
27+faR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0^nF : F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0Z]HH+Z;  
T3<1{"&  
CGlEc  
 H!hd0.  
  class holder Bq HqS  
  { | 4}Y:d  
public : %4F\#" A  
template < typename T > \`["IkSg7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X>Q44FV!  
  { K(PSGlI f  
  return assignment < T > (t); ]!P8{xmb@  
} Mzg P@tB  
} ; "S6";G^I  
V|B4lGS&  
64mD%URT  
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: G4P*U3&p  
K1A<m=If  
  static holder _1; tP*GYWI48  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <2%9O;bV[  
9W]OtSG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^b`-zFL7  
而不用手动写一个函数对象。 O9_1a=M  
8@(?E[&O>  
@_$$'XA7  
lF.kAEC  
四. 问题分析 V!Sm,S(  
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。 3{t[>O;  
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。 ^'M^0'_"v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6| o S 5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v<g~ EjzCf  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 febn?|@  
u/S>*E  
五. 问题1:一致性 w xte  
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?| 7B\NP`l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0gW{6BtPWm  
3h>L0  
struct holder H~vrCi~t"  
  { + jeOZ  
  // E@xrn+L>-  
  template < typename T > & fWC-|  
T &   operator ()( const T & r) const i^iu #WC  
  { 4k3pm&  
  return (T & )r; $oM>?h_ =  
} 1L'Q;?&2H,  
} ; 3RGmmX"?G  
Iy4%,8C]g  
这样的话assignment也必须相应改动: O$e"3^Pa  
EmrkaV-?k  
template < typename Left, typename Right > LL (TD&  
class assignment .zt&HI.F  
  { vk X+{n  
Left l; 0L8fpGJ  
Right r; k+?gWZ \  
public : GiM-8y~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Dt(D5A  
template < typename T2 > OaY89ko  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ){#INmsF  
} ; [)jNy_4  
SJh~4R\  
同时,holder的operator=也需要改动: Hd\oV^ >  
qwJp&6  
template < typename T > UjoA$A!Od;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (BxmV1  
  { w:deQ:k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  ^,ISz-4  
} D84&=EpVZ  
Q4LPi;{\  
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。 Y G8C<g6E7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (t V T&eO  
[:gg3Qzx  
return l(rhs) = r; {5X,xdzR  
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。 _4L6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /Mw;oP{&b  
&k_*Y- l7]  
template < typename Tp > 8UgogNR\  
class constant_t "]q xjs^3?  
  { ^< cJ;u*0  
  const Tp t; o/V T"cT  
public : %CvVu)tc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *w _o8!3-  
template < typename T > f sh9-iY8e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P;z\vq<h  
  { C"**>OGe  
  return t; + jwk4BU  
} `|Di?4+6%  
} ; \ HUDZ2 s  
j[A(@ w"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c?_7e9}2  
下面就可以修改holder的operator=了 1 /{~t[*.  
`Ji WS  
template < typename T > =Hd#"9-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0KgP'oWvY  
  { |,oLZC Na  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T!y 9v5  
} d^6-P  R_  
H,GjPIG  
同时也要修改assignment的operator() 9d/- +j'  
_L~ 3h  
template < typename T2 > lGR0-Gh2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bsU$$;  
现在代码看起来就很一致了。 Y %bb-|\W  
B&rNgG7~  
六. 问题2:链式操作 i?(cp["7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 SDE+"MjBY  
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。 hR7uAk_?  
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。 .$}z</#!  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &Lt$~}*&6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^L d5<  
gU|:Y&lFZg  
template < typename T > xcmg3:s  
struct result_1 z{w %pUn}  
  { :X'B K4EN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [[<TW}  
} ; uQdy  
=gJ{75tV3  
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: nyR<pnuC'  
62'9lriQ  
template < typename T > JmR2skoV,  
struct   ref >I~Q[  
  { Hqs-q4G$  
typedef T & reference; gAztdA sLM  
} ; P,)D0i  
template < typename T > ey[Z<i1  
struct   ref < T &> _wb]tE ~g  
  { l#^?sbG  
typedef T & reference; %regt{  
} ; `~=z0I  
w{[^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: FqbGT(QB0  
aBaiXv/*  
template < typename T > }F.k,2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^8 ,prxaok  
  { {vW0O&[  
  return l(t) = r(t); LFi* O&  
} ;DnUeE8  
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。 vI(LIfe;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }2RbX,0l9  
E+XS7':I  
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 LB]3-FsU+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: K O\HH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l"dXL"h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c\rP -"C  
最后的布局是: }UGSE2^1  
                Add 4<UAT|L^`  
              /   \ qCrpc=  
            Divide   5 &53,8r  
            /   \ T>(X`(  
          _1     3 v8 =#1YB;  
似乎一切都解决了?不。 vO9=CCxvq  
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。 Y0lLO0'  
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。 4V,p\$;  
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: hwe6@T.#  
7Rtjm  
template < typename Right > 6g#yzex  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7.G"U  
Right & rt) const SODHn9)  
  { .,qh,m\Fo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fOSk > gK  
} ]C"?xy  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4l*cX1!  
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。 o@360#njF  
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。 f!YlYk5  
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。 &P}t<;  
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。 |+HJ>xA4I  
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? Gq[5H(0/c  
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: !'# D~   
sDg1nKw(  
template < class Action > `0U\|I#  
class picker : public Action WO%pX+PoH  
  { d\3 %5Y  
public : "pK<d~Wu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2Uf/'  
  // all the operator overloaded %?+Lkj&  
} ; ! a\v)R  
zTMLE~w  
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。 T&6>Eb0{  
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: .Y7Kd+)s)L  
X0j>g^b8  
template < typename Right > W(ryL_#;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,jz~Np_2  
  { ~V?z!3r-)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]CcRI|g}  
} fATVAv  
@?]>4+Oa0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1@LUxU#Uu$  
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。 2<8l&2}7]  
s1[.L~;J  
template < typename T >   struct picker_maker ~e,l2 <  
  { ~cO iv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b1'849i'y=  
} ; `IBNBJy  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _0^>^he  
  { `q^qe>'  
typedef picker < T > result; k_u!E3{~  
} ; k&5T-\q  
)n9,?F#l  
下面总的结构就有了: NA0Z~Ug>  
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。 {0,6- dd5  
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。 u Uq= L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l-c:'n  
至此链式操作完美实现。 &D-z|ZjgHi  
U&*%KPy`  
9L-jlAo<  
七. 问题3 1]0;2THx  
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。 5Zhl@v,L%  
KCZ<#ca^  
template < typename T1, typename T2 > zXlerQWUv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,{(XT7hr  
  { {*8G<&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =6\^F i  
} rZB='(?  
x.pg3mVd>  
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: J1gnR  
$A,YQH+  
template < typename T1, typename T2 > WZ!zUUp}V  
struct result_2 ^a /q6{  
  { vA6onYjA  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ()Wu_Q  
} ; [P~7kNFOh  
UB>BVBCt  
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? 0x*|X@ 6\  
这个差事就留给了holder自己。 o>+mw|{  
    FY)]yz  
g<^A(zM  
template < int Order > |Axbx?  
class holder; ~bzac2Rp  
template <> *m>[\)  
class holder < 1 > ^gyI-S(;  
  { BaP'y8dVN  
public : tG9C(D`G  
template < typename T > &F7_0iA P(  
  struct result_1 =)jo}MB  
  { }|8^+V&  
  typedef T & result; 6~{'\Z  
} ; I} Q+{/?/  
template < typename T1, typename T2 > \AoqOC2u  
  struct result_2 )J+OyR=  
  { }#&[[}@th  
  typedef T1 & result; 9qGba=}Ey  
} ; :,$"Gk  
template < typename T > E^{!B]/oP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *+6iXMwe  
  { (5:pHX`P  
  return (T & )r; f9y+-GhaD  
} 92D~trn  
template < typename T1, typename T2 > L|s\IM1g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e87a9ZPm  
  { $7Z-Nn38  
  return (T1 & )r1; 6#jql  
} %B1TN#KoT  
} ; mv,a>Cvs[  
T <k;^iqR  
template <> ld|GY>rH  
class holder < 2 > 6,~ 1^g*  
  { 7l*vmF6Z  
public : U6H3T0#  
template < typename T > !vK0|eV3  
  struct result_1 >6WZSw/Hq  
  { ?D9iCP~~  
  typedef T & result; hG<[F@d  
} ; g;[t1~oF  
template < typename T1, typename T2 > SE i\H$ !  
  struct result_2 ?< yYm;B  
  { 8vR'<_>Q  
  typedef T2 & result; 5{DwD{Q  
} ; -U_,RMw~  
template < typename T > ~g#/q~UE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const suWO:]FR  
  { fY78  
  return (T & )r; 5efN5Kt  
} BOA7@Zaa$p  
template < typename T1, typename T2 > 7042?\\=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a ^juZ  
  { {(Mmv[y  
  return (T2 & )r2; `Z{s,!z  
} z_KCG2=5  
} ; 2Ir*}s2{  
e$Yvy>I'tS  
G^VOA4  
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> >。 bF,.6iKI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 't*]6^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: CZ$B2i6  
/yx)_x{  
return l(i, j) = r(i, j); &e*@:5Z:k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Hdd3n 6*  
'?_~{\9<  
  return ( int & )i; gzW{h0iRr  
  return ( int & )j; |tLD^`bt  
最后执行i = j; 7D 3-/_v  
可见,参数被正确的选择了。 DNqC*IvuzM  
./'d^9{  
SGy2&{\Z  
l1L8a I,8  
fshG ~L7S9  
八. 中期总结 T9kc(i'  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: s0x/2z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6 A#xFPYY{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1Q9Hs(s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K:AP 0Te  
Tj<B;f!u  
}ksp(.}G  
mtE+}b@(!&  
eq&QWxiD*  
_T8S4s8q  
九. 简化 Z8Vof~  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 C#)T$wl[E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +IjBeQ?  
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^05n$ tI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Vwjic2lGI  
  +-*/&|^等 4Xt`L"f  
2. 返回引用。 q.@% H}  
  =,各种复合赋值等 O?A%  
3. 返回固定类型。 ^si[L52BZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !V/7q'&t=  
4. 原样返回。 2:nI4S  
  operator, "f~OC<GdYs  
5. 返回解引用的类型。 s6_i>  
  operator*(单目) b9-3  
6. 返回地址。 Cp>y<C"  
  operator&(单目) CW/L(RQ  
7. 下表访问返回类型。 A9"!=/~  
  operator[] ^\J-LU|"B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 cc}#-HKR[  
  operator<<和operator>> 9zCuVUcd$.  
1 Qz@  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 G^dzE/ :  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z d@B6R  
[EZ=tk  
template < typename Left > Y(?SE< 4R  
struct value_return f4+wP/n&  
  { m^TN6/])  
template < typename T > ObS#aRq  
  struct result_1 &uBf sa$  
  { B8.}9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Iu >4+6  
} ; co^h2b  
zzW$F)X  
template < typename T1, typename T2 > l]&x~K}  
  struct result_2 rw gj]  
  { ^L7!lzyo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &1`Y&x:p  
} ; H/;AlN|!  
} ; <$25kb R5K  
Xrpvq(]  
j*4:4B%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5tLb o  
|Sua4~yL(  
下面我们来剥离functor中的operator() =#<bB)59  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X{6a  
ZBN,%P!P0  
return l(t) op r(t) +Kg }R5+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BD86t[${W  
return op l(t) asLrXGGyT  
return op l(t1, t2) `s Pk:cNz~  
return l(t) op |90X_6(  
return l(t1, t2) op du#f_|xG  
return l(t)[r(t)] Rr[Wka9[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <63TN`B  
aD_7^8>  
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: a1%}Ee  
单目: return f(l(t), r(t)); 8IBr#+0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ib!TXWq  
双目: return f(l(t)); 3#>%_@<  
return f(l(t1, t2)); Qc PU{#6  
下面就是f的实现,以operator/为例 "5sA&^_#_  
Y> }\'$\b  
struct meta_divide e+4Eiv  
  { ~%f$}{  
template < typename T1, typename T2 > k#8`996P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bw7gL\*  
  { u7Ix7`V  
  return t1 / t2; VEn3b  
} vX}w_Jj>  
} ; <8Nr;96IA  
7y)Ar 8!D  
这个工作可以让宏来做: fk>{  
;c DMcKKIA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2efdJ&eIV  
template < typename T1, typename T2 > \ BF;}9QebmS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /;1O9HJa  
以后可以直接用 Hz==,NR-W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #:/27  
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 ,&o^}TFkg  
(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。。。) -p>1:M <  
Q6e7Z-8  
Cg`lQY U  
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 1\Pjz Lj  
u^CL }t*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > - _6`0  
class unary_op : public Rettype .9,x_\|G*  
  { "bWx<  
    Left l; lQvgq  
public : T:H~Y+qnt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `YE= B{q  
S7#dyAX8  
template < typename T > j|N<6GSke  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a l6y=;\jZ  
      { [C<K~  
      return FuncType::execute(l(t)); M*Ej*#  
    } "+wkruC  
S?C.:  
    template < typename T1, typename T2 > iF837ng5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h{$k%YJ?  
      { 0( A  ?&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H{S+^'5Y.  
    } kS9;Tjcx  
} ; Fu5Y<*x  
T]zD+/=  
mU?~s7  
同样还可以申明一个binary_op uozq^sy  
7DoU7I\u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |0}7/^  
class binary_op : public Rettype WVOj ;c  
  { %iEdUV\$  
    Left l; ]7yxXg  
Right r; 3(,m(+J[S  
public : y,ub*-:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k`|E&+og  
'<uM\v^k  
template < typename T > o|c6=77043  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vf+z0df  
      { M"/Jn[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jX(${j<  
    } \)wch P_0  
vq+CW?*"  
    template < typename T1, typename T2 > o9]32l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rBi<Yy$z  
      { r `n|fD.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {#4a}:3  
    } H>;,r ,  
} ; G kG#+C0L  
[6JDS;MIN  
7 @}`1>97  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 q9j~|GE|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Dykh|"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D M+MBK  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 I9>vm]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &0%Z b~ts  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 F --b,,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 j%-Ems*H  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ~ho,bwJM[T  
下面是修改过的unary_op F8{gJaP x  
{Bk` Zlki  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3\ Mt+!1{  
class unary_op <HN+pi  
  { yI#qkl-  
Left l; p I8z.JD  
  Tj_K5uccU}  
public : UXdc'i g  
Qj_)^3`e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z uW4gJ  
HR8YPU5  
template < typename T > I *sT*;U  
  struct result_1 ,Ww}xmq1H  
  { Ax;?~v4Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4dCXBTT  
} ; .PVYYhrt  
Y9<[n)>+  
template < typename T1, typename T2 > +ZW>JjP*  
  struct result_2 iQ8{N:58DN  
  { -Pt E+R[A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RH _b  
} ; ) xa )$u  
24? _k]Y  
template < typename T1, typename T2 > FZ+2{wIV^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W,Q>3y*  
  { RMT9tXe*5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ('C)S)98C  
} ecz-jZ! `  
Y,Z$U| U  
template < typename T > stUv!   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xt pY*  
  { 1v.#ndk  
  return OpClass::execute(lt(t)); YtSYe%  
} 2\k!DF  
\y=28KKc:c  
} ; S|k@D2k=  
9ck"JMla  
Dbj?l;'1  
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 (Z?f eUxp  
好啦,现在才真正完美了。 nA(" cD[,  
现在在picker里面就可以这么添加了: qp6'n&^&  
H%U  
template < typename Right > U2<q dknB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @YH>|{S&  
  {  =5B5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [#Gu?L_W  
} @#t<!-8d  
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。 E=,5%>C0#%  
.`+~mQ Wn  
Sq_.RU  
]J!#"m-]  
{Hl(t$3V`  
十. bind U= f9b]Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 h~Z &L2V  
先来分析一下一段例子 zc;kNkV#1Y  
KO#kIM-  
k# Ho7rS&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} kJf0..J[#<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6c-'CW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hOZTD0  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Ezew@*(  
我们来写个简单的。 f:~G)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /N*<Fq7w~  
对于函数对象类的版本: Nh^I{%.x  
!9$}1_,is  
template < typename Func > db_?da;!`  
struct functor_trait R0*P,~L;|  
  { U9b[t  
typedef typename Func::result_type result_type; exiu;\+j  
} ; SUMfebW5  
对于无参数函数的版本: {[Ri:^nHgL  
T?!SEblP]  
template < typename Ret > "'Fvt-<^S7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > IO8 @u;&  
  { %u&Vt"6m=  
typedef Ret result_type; tyW[i8)O}  
} ; h'h8Mm  
对于单参数函数的版本: `V V >AA5  
iz/CC V L  
template < typename Ret, typename V1 > |&Mo Qxw@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TK' 5NM+4  
  { ll$mRC  
typedef Ret result_type; uuFQTx))  
} ; WeH_1$n5  
对于双参数函数的版本: W[)HFh(#  
hkb\ GcOj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }DjVZ48  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !\%JOf}  
  { oi7k#^  
typedef Ret result_type; = E_i  
} ; Y]`=cR`/"  
等等。。。 XZ@+aG_%q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (9aOET>GG  
3Q62H+MC  
template < typename Func > B\rY\  
struct func_return PZV>A!7C8n  
  { <HRPloVKo  
template < typename T > ,{q#U3  
  struct result_1 0.R3(O  
  { &XCd2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k&t.(r\  
} ; NkBvN\CQ  
[O_5`X9|  
template < typename T1, typename T2 > wAi7jCY%OY  
  struct result_2 sRcd{)|Cq  
  { EmUn&p%hI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [&&#~gz  
} ; oP56f"BE(  
} ; !L9|iC:8  
?OnL,y|  
m)<+?Bv y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~s'}_5;VY  
*.wj3' wV  
template < typename Func, typename aPicker > :EHk]Hkz  
class binder_1 DpmAB.  
  { oO?+2pTQV  
Func fn; Q!IqvmO  
aPicker pk; <`vXyPA6  
public : {e2ZW]  
MNe/H\  
template < typename T > ZyNgG9JL]  
  struct result_1 O_2o/  
  { m2(}$z3e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ucy=I$"  
} ; Q Rr9|p{  
lbovwj  
template < typename T1, typename T2 > $0$sDN6)x  
  struct result_2 :/][ n9J^  
  { 0~$9z+S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DcaKGjp  
} ; |;Jt * _  
sxF2ku4A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~e[qh+  
8b 7I\J`  
template < typename T > RfvvX$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kg<~Uf=1  
  { R7z @y o  
  return fn(pk(t)); N6_1iIM  
} SFuSM/Pf  
template < typename T1, typename T2 > Ei]Sks V>*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (Lz|o!>  
  { Q-R?y+| x  
  return fn(pk(t1, t2)); Oz(=%oS  
} m!<FlEkN  
} ; tuwlsBV  
'NjeF&#6  
&DYC3*)Jih  
一目了然不是么? '*`n"cC:  
最后实现bind .,S`VNU  
j&S.k  
16I[z+RG  
template < typename Func, typename aPicker > 9&^5!R8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yCkc3s|DA;  
  { -9+$z|K  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a $'U?%  
} p8.JJt^  
a|t{1]^w`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K`X'Hg#_P2  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 zD8$DG8  
n'pJl  
十一. phoenix ON!Fk:-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @ kv~2m  
0;`FS /[(f  
for_each(v.begin(), v.end(), %UooZO  
( # 7d vT=  
do_ wt@TR~a  
[ IR2Qc6+{  
  cout << _1 <<   " , " @0H0!9'  
] Bo ywgL|  
.while_( -- _1), 6f#Mi+"  
cout << var( " \n " ) Moi RAO  
) +Gy9K  
); FR'Nzi$  
ia /#`#.  
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: QjpJIw  
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 "BpDlTYM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "#8^":,4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?AxB0d9z  
9'|k@i:  
*&_A4)  
template < typename Cond, typename Actor > l&W:t9o  
class do_while ,:-^O#  
  { }>,%El/  
Cond cd; >N`, 3;Z  
Actor act; IJPyCi)  
public : OOnj(%g  
template < typename T > t^6ams$  
  struct result_1 cyjgi /Z  
  { i[.7 8K-s  
  typedef int result_type; SZtSUt(ss  
} ; EX W?)_pg  
Ty!V)i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J- l[dC  
2.{<C.BK{  
template < typename T > "<&o ;x<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #sv}%oV,F  
  { ib]<;t  
  do rfgsas{F  
    { i6;rh-M?.  
  act(t); /K+;HAUTn  
  } XCn;<$3w  
  while (cd(t)); 7:$dl #  
  return   0 ; 4RQ38%> >j  
} 3|3ad'  
} ; B<@a&QBTg  
MScUrW!TA  
qM^y@B2MO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0f+]I=1\  
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。 xTcY&   
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。 #^-'q`)  
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。 U&$I!80.  
下面就是产生这个functor的类: <A\g*ld  
f e^s`dsG  
= K`]cEL  
template < typename Actor > I;$tBgOWq  
class do_while_actor !+ UXu]kA  
  { eIP k$j{e  
Actor act; bgInIe  
public : Ia^/^>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )J[Ady^5  
.'-t>(}v  
template < typename Cond > ]8cD,NS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F?y C=  
} ; r|3u]rt  
VWCC(YRU|$  
;gRPTk$X3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >u .u#de  
最后,是那个do_ X0$?$ ta  
@ <'a0)n>  
zRau/1Y0  
class do_while_invoker %uP/v\l  
  { TUp%Cx  
public : jM'Fb.>~  
template < typename Actor > D2:ShyYAS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k5)IBO  
  { 3VQmo\li  
  return do_while_actor < Actor > (act); oye/tEMG  
} `soQp2h-  
} do_; *Hh*!ePp  
hH?ke(&=f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ) I.uqG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -fK_F6_\]  
最后来说说怎么处理break和continue $7Lcn9 ?G  
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。 8Tc:TaL  
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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