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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4OC ^IS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *i&ks> 4N  
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, e![n$/E3R  
vDqmD{%4N  
TU^UR}=lP  
eqg|bc[i!t  
  class filler &KT*rL  
  { REli`"bR  
public : yd'>Mw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5hg:@i',  
} ; ;3 O0O  
1o V\QK&  
r_F\]68  
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: %;~Vc{Xxt/  
n~@;[=o?5  
P|l62!m<   
I^emH+!MW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I& DEF*  
[}|x@ v9  
!Qy%sY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 nd}[X[ay  
w9G (^jS6  
=# <!s!  
JgEPzHgx  
二. 战前分析 TY"8.vd  
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。 K)QM xn  
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 0NL~2Qf_4  
*?:V)!.2z  
W9+H /T7!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >^=up f/  
  /* --------------------------------------------- */ 'pa[z5{k+  
vector < int *> vp( 10 ); &s-iie$"@x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !:]CKbG  
/* --------------------------------------------- */ &@<Z7))  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); GHWi,' mr  
/* --------------------------------------------- */ ~=67#&(R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bnIl@0Y  
  /* --------------------------------------------- */ &e0BL z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m&a.i B  
/* --------------------------------------------- */ W US[hx,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); H|JPqBNRh  
TF R8  
98'/yZ  
g 0O~5.f  
看了之后,我们可以思考一些问题: F>RL&i  
1._1, _2是什么? Q8. =w  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 q!iS Y  
2._1 = 1是在做什么? LDc?/ Z1  
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。 ~.7/o0'+  
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。 )31{.c/  
/N'0@ q  
iI.pxo s  
三. 动工 |Tv}leJF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Xt} 4B#  
H{hd1  
$lVR6|n  
W T~UEK'  
template < typename T > 79`OB##  
class assignment 1 etl:gcEC  
  { +-2o b90_m  
T value; : 8h\x  
public : -Y>,\VEK  
assignment( const T & v) : value(v) {} {G.W?  
template < typename T2 > UI2TW)^2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /o L& <e  
} ; pW5ch"HE  
#!?jxfsFa  
H?oBax:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 B! +rO~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ad)jw:n  
)SU\s+"M  
hQ7-m.UZw  
4*Uzomb?q  
  class holder fab. %$  
  { w}|XSJ!  
public : 5-*hAOThg  
template < typename T > qtrN=c3x  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const yM}~]aQ y  
  { X<8?>#  
  return assignment < T > (t); {#`O'F>  
} Y8v13"P6  
} ; {=I:K|&  
{'#1do}{  
 B_Ul&V  
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: +}VaQ8ti4  
OCW0$V6;D-  
  static holder _1; 11VtC)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `^v=*&   
|qs8( 5z0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *jR4OY|DXH  
而不用手动写一个函数对象。 [g<Y,0,J  
I|n? 32F  
I4XnJ[N%  
baQORU=X  
四. 问题分析 /Fk]>|*  
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。 O:E0htdWr  
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。 _"%hcCMw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d4~;!#<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 - f?8O6e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 XQ3"+M_KG  
]J1oY]2~  
五. 问题1:一致性 yopC <k  
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?| =cR"_Z[8X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ej,)< *  
&2,3R}B/  
struct holder .}9Lj  
  { CP'b,}Dd?I  
  // ' kOkwGf!  
  template < typename T > %1oB!+tv  
T &   operator ()( const T & r) const u4#YZOiY)A  
  { y'5`Uo?\",  
  return (T & )r; ,B~5;/ |  
} 57wHo[CJ  
} ; 4aP 96  
v!`:{)2C  
这样的话assignment也必须相应改动: &HQ_e$1  
$PstEL  
template < typename Left, typename Right > TMsc5E  
class assignment %lk^(@+ T  
  { jj&mRF0gCb  
Left l; I A%ZCdA;  
Right r; 3q W](  
public : B[ .$<$}G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nR]*RIp5  
template < typename T2 > v<@3&bot  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1oc@]0n  
} ; J@o_-\@  
\ 5.nr*5  
同时,holder的operator=也需要改动: )n6,uTlOw  
h2-v.Tjf  
template < typename T > }_Ci3|G>%D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6:~<L!`&  
  { Sse%~:FL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7@&mGUALO  
} g`z;:ao  
E~@&&d U8  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2qdc$I&$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sYhHh$mwA  
*sQ.y {  
return l(rhs) = r; GrUpATIx  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 bf=!\L$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Y\Z6u)  
U!{~L$S  
template < typename Tp > .-'_At4g  
class constant_t NCdDG  
  { -%Rw2@vU  
  const Tp t; KPVu-{_Fi  
public : 6FYL},.R  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =xQPg0g  
template < typename T > O{7rIy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7}I';>QH  
  { s#'Vasu  
  return t; 8BrC@L2E0  
} GEv x<:  
} ; 1s~rWnhVv  
\QQWhwE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &xt[w>/i  
下面就可以修改holder的operator=了 <:!E'WT#f  
7'OR ;b$  
template < typename T > g:O/~L0Xb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r$v \\^?2  
  { Wks zN h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *8Su:=*b  
} &zd@cr1  
[p' A?-  
同时也要修改assignment的operator() 7;c^*"Ud  
a"i(.(9$J  
template < typename T2 > <ne?;P1L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } CA1Jjm=  
现在代码看起来就很一致了。 S}fQis  
V?Q45t Ae  
六. 问题2:链式操作 4X",:B}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ])G| U A.  
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。 (t){o> 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。 # > I_  
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。 :@@`N_2?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =jKu=!QPq  
lI%RdA[  
template < typename T > Wy\^}  
struct result_1 BL~#-Mm<|l  
  { C =CZtjUt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; aS[y\9(**  
} ; ck%.D%=  
+1I 7K|M  
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: "Bv V89  
QOgGL1)7-  
template < typename T > r@zs4N0WP  
struct   ref 3-E-\5I  
  { ~+d{:WY  
typedef T & reference; @{U UB=}9  
} ; Tay$::V  
template < typename T > AOkG.u-k  
struct   ref < T &> TV0sxod6  
  { T{2)d]Y  
typedef T & reference; !Pz#czo  
} ; W}N7jPO}  
#6 ni~d&0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: g_n_Qlo  
J5{  
template < typename T > Wuo:PX'/9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const QgKR=GR6  
  { (&87 zk  
  return l(t) = r(t); *DvX|| `&  
} g-jg;Ri  
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。 oOc-1C y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 St(jrZb  
$&qLr KJ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么  *  ]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r\#nBoo(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZXL'R |?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 gG@4MXq.  
最后的布局是: e`U 6JzC  
                Add 5~Ek_B  
              /   \ %I9f_5BlT8  
            Divide   5 /_HTW\7,  
            /   \ :/%Y"0  
          _1     3 <KK.f9^o(  
似乎一切都解决了?不。 x_I*6?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 #_x5-?3  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Xn?.Od(  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: `1n^~  
Qd\='*:!  
template < typename Right > D"-Wo}"8O'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D5oYcGc  
Right & rt) const 9BpxbU+L;  
  { eub}+~_?[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z9NND  
} 3bXfR,U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Nd"IW${Kg  
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。 *!TQC6b$  
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。 @%*2\8}C!  
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。 !s^XWsb8  
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。 z. X hE \  
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? M9o/6  
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: oK-d58 sM  
u{va2n/  
template < class Action > wkPjMmW+!  
class picker : public Action  ^|zag  
  { K!qOO  
public : UCjx   
picker( const Action & act) : Action(act) {} JIw?]xa*  
  // all the operator overloaded iLJ@oM;2  
} ; yGNpx3H  
F!g1.49""  
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。 rNJU & .]  
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: 3uxf n=E  
%FM26^  
template < typename Right > ab2Cn|F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #"~\/sb   
  { G u_\ySV/y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &*'^uCna  
} P7zUf  
6M`gy|"(~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )eT>[['fm  
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。 ?H,f|nc  
vf@j d}?  
template < typename T >   struct picker_maker o?m1  
  { />}zB![(K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &4KUXn[F  
} ; ;,6C&|n]w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -0 <vmU  
  { sbX7VfAR`  
typedef picker < T > result; j;b>~_ U%  
} ; ~E((n  
[ dVBsi  
下面总的结构就有了: fCN+9!ljG`  
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。 kppi>!6  
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。 QEbf]U=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _b/zBFa%  
至此链式操作完美实现。 Jnd_cJ]a  
{4A,&pR  
gED|2%BXb  
七. 问题3 G/FDD{y  
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。 uq-`1m }  
CJCxL\  
template < typename T1, typename T2 > `JDZR:bMaT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZiQ<SSo:  
  { ?!jJxhK<h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Yq51+\d  
} IO9|o!&>  
j;E$7QH[  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &+@`Si=  
D iOd!8Y  
template < typename T1, typename T2 > H[nBNz)C  
struct result_2 z9OpMA  
  { %z1^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !ry+{v+A  
} ; T30fp  
s@"|o3BX  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? =bja\r{  
这个差事就留给了holder自己。 svDnw cl  
    "OYD9Q''  
|>xuH#Q  
template < int Order > 41d+z>a]  
class holder; <z2.A/L  
template <> 6'N_bNW  
class holder < 1 > gCPH>8JwS0  
  { 9O-~Ws ;  
public : M&hNkJK*G  
template < typename T > 'R'hRMD9o  
  struct result_1 ,aUbB8  
  { 0fBwy/:  
  typedef T & result; /3rNX}tOMH  
} ; 2jC:uk  
template < typename T1, typename T2 > KMkD6g  
  struct result_2 RD)Vb$.B:  
  { u0arJU_.)  
  typedef T1 & result; CUG"2K9  
} ; /bo=,%wJ[  
template < typename T > R31Z(vY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yb<:1?76L  
  { 0AffD:  
  return (T & )r; <F&XT@  
} o938!jML_  
template < typename T1, typename T2 > `Rfe*oAf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {_*G"A 9  
  { "&f|<g5  
  return (T1 & )r1; C{^I}p  
} R!"|~OO  
} ; ,9jk<)m]L  
"u4x#7n|  
template <> xrBM`Bj0@  
class holder < 2 > Kf[.@_TD<1  
  { q'+ARW48  
public : T-ST M"~%  
template < typename T > DMsqTB`  
  struct result_1 !e<2o2~.  
  { _<mY|  
  typedef T & result; w.J$(o(/  
} ; `W@jo~ y<  
template < typename T1, typename T2 > L-}Uj^yF  
  struct result_2 pGR3  
  { u&S0  
  typedef T2 & result; G;vj3#u?  
} ; y0T#Qq  
template < typename T > 65O 8?I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fUY05OMZ  
  { /%,aX [  
  return (T & )r; s:xJ }Ll  
} Z8ivw\|M8  
template < typename T1, typename T2 > tKe-Dk9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 286reeN/e  
  { <XDnAv0t  
  return (T2 & )r2; {.e+?V2>_  
} '/ \*l<  
} ; '&,p>aM  
,9I-3**W  
Twd*HH  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ?0KIM* .  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6la'\l#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V3cKdlu Na  
DBaZcO(U  
return l(i, j) = r(i, j); y>E:]#F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6QT&{|q=  
}ff^^7_  
  return ( int & )i; YRBJ(v"9  
  return ( int & )j; -R]~kGa6m<  
最后执行i = j; PIo@B|W-SX  
可见,参数被正确的选择了。 =8*ru\L:hr  
m='}t \=  
']\SX*z?  
t,/8U  
+L'Cbv="  
八. 中期总结 g)$KN,gGuO  
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: cU ?F D  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b3[!1i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6E1~dK0t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x;bA\b  
`w >D6K+  
v,QvCozOz  
l/nBin&YGv  
{`M \}(E  
e&T-GL  
九. 简化 3ww\Z8UeK  
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。 P/WGB~NH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @uV]7d"z(  
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: M1NdlAAf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6[R6P:v&'G  
  +-*/&|^等 4<PupJ  
2. 返回引用。 pRE^; 4}z  
  =,各种复合赋值等 ^`SEmYb;  
3. 返回固定类型。 }s'=w]m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jz=V*p}6  
4. 原样返回。 y*sVimx  
  operator, y!x[N!a  
5. 返回解引用的类型。 M"p%CbcI]  
  operator*(单目) Pke8RLg2A  
6. 返回地址。 Y-1K'VhT  
  operator&(单目) FMF  mn|  
7. 下表访问返回类型。 C|IHRw`[  
  operator[] "bRjY?D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?#&[1.= u  
  operator<<和operator>> (vD==n9Hd  
\P":V  
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。 `\"<%CCe  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *}#HBZe(9  
PbS1`8|4  
template < typename Left > *3={s"a.(  
struct value_return v_U/0 0  
  { (X5y%~;V5a  
template < typename T > {2Tu_2>  
  struct result_1 X|!@%wuGC  
  { _s0)Dl6K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ( [a$Z2m  
} ; Aep](je  
OMo/a%`  
template < typename T1, typename T2 > |k]]dP|:'  
  struct result_2 WwWOic2  
  { h~qvd--p0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (7! pc  
} ; toD!RE  
} ; ;3& wO~lW  
OIw[sum2  
Ce}m$k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait SD%3B!cpX  
q\jq9)  
下面我们来剥离functor中的operator() e2V;6N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ft@#[Bkx  
Y?K?*`Pkc1  
return l(t) op r(t) <1lB[:@%U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 37 ?X@@Z=  
return op l(t) >f^kp8`3{Y  
return op l(t1, t2) ) Kl@dj  
return l(t) op .L1[Rv3  
return l(t1, t2) op 1/ j >|  
return l(t)[r(t)] (gvnIoDl0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3"my!}03  
NW;_4g4qE  
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: >b0 Bvx-  
单目: return f(l(t), r(t)); />:$"+gKo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); N:pP@o  
双目: return f(l(t)); RZq_}-P,.c  
return f(l(t1, t2)); $K\e Pfk  
下面就是f的实现,以operator/为例 q2`mu4B  
W;!V_-:  
struct meta_divide :iE`=( o  
  { T 8 ]*bw  
template < typename T1, typename T2 > kt_O=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ! ,H6.IH;S  
  { 1\/vS$bi(  
  return t1 / t2; $ Fc}K+  
} pO N#r  
} ; -%>Tjo@B n  
qSD`S1'2;  
这个工作可以让宏来做: v5?)J91  
8 ks\-38n1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *'M+oi  
template < typename T1, typename T2 > \ ,d.5K*?aI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `{yI| Wf  
以后可以直接用 {`)o xzR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) m8b-\^eP7  
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 &jg>X+;  
(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。。。) n++ak\  
Unt]=S3u  
YB)I%5d;{  
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 M1 o@v0  
vF@|cTRR)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9Ou}8a?m"  
class unary_op : public Rettype fU%Mz\t  
  {  9[YnY~z)  
    Left l; &io+*  
public : Y![ i=/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N 5{w  
\>.[QQVI"l  
template < typename T > Abmi=]\bx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )`W|J%w+  
      { MX!N?k#KhP  
      return FuncType::execute(l(t)); ;<0~^,Xm  
    } #\xy,C'Y  
4v5qK  
    template < typename T1, typename T2 > SjA'<ZX>TM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QiVKaBS8  
      { +yk0ez  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); e&[~}f?  
    } w_QWTD 0  
} ; UIIsgNca  
]*)l_mut7  
i"DyXIrk2  
同样还可以申明一个binary_op td$RDtW[3  
# M3d=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _|MK0'+f  
class binary_op : public Rettype E2.!|u2  
  { $kR%G{j 4  
    Left l; 0R]'HA>  
Right r; [{`&a#Q  
public : ,%V%g!6{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y|/,*,u+  
r`+G9sj3U  
template < typename T > =&.9z 4A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7g oRj  
      { u-.nR}DM_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ].QzOV'  
    } `!ja0Sq]U  
y<v-,b*  
    template < typename T1, typename T2 > !@T~m1L eY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mpIR: Im  
      { mv$gL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {Ov{O,c 5  
    } ?g *.7Wc  
} ; }^n"t>Z8  
#&K}w 0}k  
&t6SI'  
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 4~nf~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gKWUHlQY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =|^R<#%/  
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。 2G:KaQ)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! FiXE0ZI$0q  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 'auYmX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zE}ry!{  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) <]`|HJoy  
下面是修改过的unary_op ,n>K$  
;__k*<+{.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dg(sRTi{  
class unary_op ^p%3@)&  
  { BGu<1$ G  
Left l; z<. 6jx@  
  uSxldc  
public : \x8'K  
f/,8sGkX;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qyY/:&E,Z  
n2'XWbMaL  
template < typename T > 9!Fg1 h=  
  struct result_1 I "R<XX  
  { d=g,s[FMm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !(j<Y0xo:  
} ; =C^4nP-  
[ zCKJR  
template < typename T1, typename T2 > A- #c1KU!  
  struct result_2 ^'b\OUty-  
  { g- INhzMu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7Mh!@Rd_V  
} ; R!x /,6,_  
PnI_W84z  
template < typename T1, typename T2 > +' .o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  bWZzb&  
  { eQ =6< ^KZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9A\\2Zz6F  
} AC?a:{ ./  
+KP&D.wIo  
template < typename T > 2>^jMln  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ).MV1@s  
  { oPF n`8dQ  
  return OpClass::execute(lt(t));  (S&D  
} +\cG{n*  
t6%zfm   
} ; R:44Gv7  
Te>m9Pav  
sA,2gbW  
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 "@jYZm8  
好啦,现在才真正完美了。 ~yRKNH*M  
现在在picker里面就可以这么添加了: _G^4KwYp  
-x>2Wb~%  
template < typename Right > CL!s #w1I\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0y;1D k!  
  { reNUIDt/c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !F$o$iq  
} 92/_!P>  
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。 G8b`>@rZ  
?ViU%t8J5  
[ofZ1hB4  
bW^{I,b<F  
X;dUlSi  
十. bind :*tFW~<*b  
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。 !WD^To  
先来分析一下一段例子 A=wh&X  
msZ 3%L  
~8lB#NuN  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I-/-k.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W3B:)<f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 p$XvVzW#<  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0P4g6t}e  
我们来写个简单的。 N8{ 8 a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M{XBmDfN  
对于函数对象类的版本: lMjeq.5nP  
U/{#~P5s  
template < typename Func > IG8I<+<o  
struct functor_trait c&#B1NN<  
  { >Qs{LEsLb  
typedef typename Func::result_type result_type; s)kr=zdyo  
} ; ~<3J9\z1  
对于无参数函数的版本: >\s+A2P  
~HUO$*U4<  
template < typename Ret > FBA th !E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *XG.?%x*|  
  { K'U=);W  
typedef Ret result_type; GrM`\MIO  
} ; }Y3*X: i7  
对于单参数函数的版本: JuR x>F4  
`t]8 [P5  
template < typename Ret, typename V1 > Lr(My3vF8q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *V@t]d$=#  
  { %$+bO/f  
typedef Ret result_type;  ]l=iKl  
} ; F%:o6mT  
对于双参数函数的版本: 6LzN#g  
g_(O7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w+{ o^ O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C ?aa)H  
  { #>">fs]  
typedef Ret result_type; N/8B@}@n  
} ; Oa' T$'  
等等。。。 f2i9UZ$=e!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eOUEhpE  
PED5>90  
template < typename Func > X[1w(dU[  
struct func_return ##yH*{/&  
  { zQsW*)L  
template < typename T > :gx]zxK  
  struct result_1 i [2bz+Z?  
  { :eR\0cn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Qs8Rb]%|  
} ; b'(Hwc\ t  
,o6,(jJU  
template < typename T1, typename T2 > xHuw ?4  
  struct result_2 $8NM[R.8^4  
  { `Wp& 'X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aj$&~-/ R  
} ; D4U<Rn6N_5  
} ; S1_):JvV  
a}kPc}n\  
3q0S}<h al  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #i-b|J+%  
U{8x.CJ]  
template < typename Func, typename aPicker > 7m;<b$  
class binder_1 )xYGJq4  
  { -;&-b>b  
Func fn; _5v]69C#  
aPicker pk; Jr,**,wA  
public : qE{L42  
k$ w#:Sx  
template < typename T > 0Q:l,\lY  
  struct result_1 Gs(;&fw  
  { /*m6-DC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mC!^`y)  
} ; fOz.kK[]  
p!+bn,?G  
template < typename T1, typename T2 > W$Z8AZ{E  
  struct result_2 .-.b:gdO(  
  { CWS]821;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  cjf_,x  
} ; LTnbBh*mc  
G5!!^p~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }ZfdjF8N!  
+Sg+% 8T  
template < typename T > -}"nb-RR\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l+<AM%U\ V  
  { >ToI$~84  
  return fn(pk(t)); Lv:;}  
} a]0hB:  
template < typename T1, typename T2 > {R5_=MG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5_4 =(?<  
  { eVGW4b  
  return fn(pk(t1, t2)); Poxoc-s  
} F|?}r3{aJ  
} ; C$`^(?iO/  
NdM \RD_R  
zl)r3#6hW  
一目了然不是么? w,;ox2  
最后实现bind ]nm(V  
lrK?&a9AB  
7O'u5 N  
template < typename Func, typename aPicker > 9K=K,6 b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /Ca M(^W   
  { 4'H)h'#C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); C@9K`N[*  
} "Q;Vy t  
e@g=wN"@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !+n'0{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 >,c'Z<TM  
OZ2faf  
十一. phoenix 6Q}>=R^h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;rt\  
Y|-:z@n6C  
for_each(v.begin(), v.end(), |uM(A~?  
( <P-AlHYV-  
do_ /_tN&[  
[ 6Bn}W ?  
  cout << _1 <<   " , " Dx.hM[  
] 8hZc#b;  
.while_( -- _1), 8FgF6ip  
cout << var( " \n " ) r ['zp=9  
) /F}dC/W  
); @Qd5a(5WM  
s"X0Jx}  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: X92I==-w  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor nC#SnyUO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {"\pMY'7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "QM2YJ55m`  
)H%Rw V#  
be>KG ZU0  
template < typename Cond, typename Actor > vw/GAljflu  
class do_while gg$:U  
  { *)Pb-c  
Cond cd; VoNk.h"T  
Actor act; K9S(Xip  
public : 4&H&zST//m  
template < typename T > |i- S}M  
  struct result_1 "_ON0._(/  
  { py9`q7F  
  typedef int result_type; >&)|fV&4  
} ; g7Z3GUCGL  
Hx ojxZwm  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @EUvx  
?nD]p!  
template < typename T > QMwV6cA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |S3wCG  
  { [V41 Gk  
  do l/56;f\IA  
    {  T_<:  
  act(t); p?x]|`M  
  } ^6 \@$   
  while (cd(t)); Uk4G9}I  
  return   0 ; x6 h53R  
} __ G=xf  
} ; M(W-\ L  
NeniQeR   
S,RC;D7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). VQn]"G( `  
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。 j15t8du&O  
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。 36yIfC,  
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。 FK;2u $:  
下面就是产生这个functor的类: M3H^s_  
v|2+7N:[;  
gO kum_  
template < typename Actor > 6jz~q~ I  
class do_while_actor &a";jO GB  
  { `5Em: 8 M  
Actor act; ]!cLFXa  
public : MG74,D.f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T@Th?  
BU=Ta$#BZ  
template < typename Cond > u$+nl~p[&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q$~_'I7~Mz  
} ; ?wMS[Kj  
)7a 4yTg!~  
mlbSs_LT^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "Fqrk>Q~  
最后,是那个do_ G_ 6!w//  
#=I5_u  
u7bji>j  
class do_while_invoker -<^3!C >  
  { kl#) 0yqN0  
public : oN Rp  
template < typename Actor > &p.7SPQ8/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const iL3k8:x  
  { T0K*!j}O  
  return do_while_actor < Actor > (act); p.!p6ve){  
} \w2X.2b.F  
} do_; {e83 A /{  
4m6%HV8{}[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~lH2# u>g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =p#:v  
最后来说说怎么处理break和continue ie<m)  
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。 Ve t<,;Te  
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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