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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /$j,p E=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fbkAu  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, +#6f)H(P]  
WPPD vB  
/`7G7pQ+  
M%5_~g2n'\  
  class filler [o.#$(   
  { X&A2:A 6\+  
public : F`.W 9H3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} BfQ#5  
} ; 0,6! 6>BOT  
wIF)(t-):  
\ (U|&  
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: X|y0pH:S  
<SRo2rjRa  
@`aPr26>?  
|pE ~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X rut[)H  
. Fm| $x  
q0@b d2}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }{.V^;  
\# 1p  
e?;  
:d@RN+U  
二. 战前分析 y4Nam87;/?  
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。 VA%4ssy  
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 6. vwK3\>~  
\4uj!LgTb  
8cj}9}k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ngzQVaB9  
  /* --------------------------------------------- */ dDl_Pyg4K  
vector < int *> vp( 10 ); @`HW0Y_:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); aQV?}  
/* --------------------------------------------- */ KD'}9{F,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^vTp.7o~5  
/* --------------------------------------------- */ ;kD Rm'(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $"3cN&  
  /* --------------------------------------------- */ MgH O WoF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;p:CrFv  
/* --------------------------------------------- */ ;z~j%L%b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c\rP"y|S};  
rC6EgWt<V  
wLo<gA6;  
IC-W[~  
看了之后,我们可以思考一些问题: BuS[(  
1._1, _2是什么? 3*eS<n[uG  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 E-#C#B  
2._1 = 1是在做什么? m4G))||9Q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 :PB W=W  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m2Wi "X(I_  
LKst QP!I  
B8zc#0!1  
三. 动工 ` bZgw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^C;ULUn3  
|43Oc:Ah+  
i \@a&tw  
 r^,"OM]  
template < typename T > #}[NleTVt  
class assignment U+ V yH4"  
  { y.::d9v  
T value; `=2p6<#z  
public : _: !7M ^IU  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;;Jx1Q  
template < typename T2 > Pe` jNiI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `Yyi;!+0  
} ;  `dIwBfg_  
aX.//T:':?  
tQ`|MO&o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H1$n6J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l <yYfGO  
Oki{)Ssy  
"fu@2y4^  
*4c5b'u  
  class holder =lx~tSiS  
  { c4}|a1R\=  
public : 6Z{(.'Be  
template < typename T > >&Y\g?Z6G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Lg|]|,%e  
  { iXqRX';F'}  
  return assignment < T > (t); kk}_AZ0eK  
} A1B%<$|pz  
} ; fiLlOr%r  
Bx|h)e9  
rf]x5%ij  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: rg I Z  
|]b,% ?,U  
  static holder _1; 2j$~lI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 WpC9(AX5g  
q<4{&omUJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }bnodb^.7  
而不用手动写一个函数对象。 4TSkm`iR  
8I0G%hD  
."ytBF  
}+K=>.  
四. 问题分析 k{cPiY^  
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。 dyB@qh~H  
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。 i$CF*%+t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;dTxQ_:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &5hs W1`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Uv!VzkPfo  
$5>m\wrl  
五. 问题1:一致性 f0*_& rP  
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?| =:\5*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 SA?1*dw)  
=D)ADZ\<r  
struct holder T2|os{U  
  { T/jxsIt3  
  // y8 dOx=c  
  template < typename T > wqgKs=y  
T &   operator ()( const T & r) const hbs /S  
  { hd)WdGJp  
  return (T & )r; otQ G6  
} 9G4os!x)  
} ; ^,` L!3  
'a"Uw"/p[  
这样的话assignment也必须相应改动: uYijzHQyD  
3!i{4/  
template < typename Left, typename Right > {"db1Gbfg  
class assignment kA9k^uR/  
  { w7f)v\p  
Left l; #p-\Y7f  
Right r; *pyC<4W  
public : ?5wsgP^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .p(r|5(b  
template < typename T2 > WZ UeW*#=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j_S3<wEJ  
} ; *E-MJCv  
3V<c4'O\W  
同时,holder的operator=也需要改动: 2m9qg-W  
V OT9cP^6  
template < typename T > /buj(/q^#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 38%"#T3#  
  { 7?\r9bD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9fsc>9  
} Z 4c^6v  
upFe{M@  
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。 L+0:'p=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9 7pnq1b  
$paE6X^  
return l(rhs) = r; +^*b]"[  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 m3XT8F*&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (Z8wMy&:  
ed#>q;jX  
template < typename Tp > }6*JX\'q  
class constant_t ri4:w_/{,Y  
  { qJR8fQ  
  const Tp t; ] ~ }~d(  
public : EF;B)y=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .ZM0cwF  
template < typename T > &"Fz)}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &LQfs4}a,  
  { qBZ;S3  
  return t; LN9.Q'@r?  
} m; PTO$--  
} ; AOx8OiqE:  
'Y]<1M>.g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /mwDVP<z /  
下面就可以修改holder的operator=了 S5~(3I )v  
GqgJ]m  
template < typename T > D3y4e8+Z'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MI~Q Xy,  
  { ]NKz5[9D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); EW/NH&{  
} 'lmjZ{k  
2L=(-CH9]  
同时也要修改assignment的operator() \!k\%j 9  
mFE7#OM  
template < typename T2 > >"Zn# FY  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &+GbklUB~  
现在代码看起来就很一致了。 ^$<:~qq !  
}{v0}-~@  
六. 问题2:链式操作 S4OOm[8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 J$-1odL0Z  
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。 jI$7vmO  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ZL9|/ PY  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 A$?o3--#]G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct TBgiA}|\D  
fqn;,!D?9  
template < typename T > N<QLvZh  
struct result_1 b)T6%2  
  { ~}Z{hs)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B&}lYo  
} ; <lWBhrz  
~u r}6T  
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: lLEEre  
8_3WCbe/  
template < typename T > h9 rrkV9  
struct   ref ,u14R]  
  { 9W j9=  
typedef T & reference; xww\L &y  
} ; OGW0lnQ/  
template < typename T > u2*."W\  
struct   ref < T &> $C8s  
  { q2M%AvR  
typedef T & reference; N]G`]  
} ; OO;I^`Yn  
kZ!&3G9>-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }mS+%w"j  
(R!.=95@  
template < typename T > )F6p+i="  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C6d#+  
  { $-gRD|oY  
  return l(t) = r(t); VC^QCuSq  
} &cf_?4  
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。 F^Mt}`O  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z@2nre  
<p[RhP  
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 M*F`s& vM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r6 kQMFA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 N Q }5'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +sXnC\  
最后的布局是: 07Oagq(  
                Add u<HJFGLzI  
              /   \ [LSs|f  
            Divide   5 ^_o:Ddz?l"  
            /   \ = Ru q  
          _1     3 !1P<A1K  
似乎一切都解决了?不。 t0)hd X  
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。 mm N $\2  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 5(y Q-/6C+  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ?#L5V'ZZ*  
4*Z>-<W=  
template < typename Right > 5NMju!/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X{qa|6S,F  
Right & rt) const 'WwD$e0=  
  { 7Y^2JlZu=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'zuA3$SR  
} dV"Kx  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?<soX8_1  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 L(BL_  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 AUR{O  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5ma~Pjt8}  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 hy@e(k|S]U  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? g+=f=5I3  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: @T{I;8S  
2X=*;r"{J  
template < class Action > m_UzmWF  
class picker : public Action &-|(q!jm  
  { a6g+"EcH#'  
public : r D|Bj(X8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} AaJz3oncJ  
  // all the operator overloaded OWmI$_L  
} ; $P Tl{  
1VG7[#Zy  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 do@BJWo  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: @FuX^Q.[  
_?9|,  
template < typename Right > J8h H#7WMS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const " R-Pe\W  
  { =z2g}X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]ov"&,J  
} RaB%N$.9s  
n^rzl6dy  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  !:|D[1m  
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。 S&~;l/  
@|9V]bk  
template < typename T >   struct picker_maker 7XiR)jYo*  
  { m# I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; fMZc_dsW9  
} ; YGkk"gFIA  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~)!vhdBe  
  { ](^BQc  
typedef picker < T > result; t8S,C4  
} ; S d]`)  
2@pEuB3$?!  
下面总的结构就有了: 2L?Pw   
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 B6]M\4v  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ]a\HgFp@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 uJ%XF*>_D  
至此链式操作完美实现。 oz\r0:  
%;YERO!  
@4j!M1} 4  
七. 问题3 ziD+% -  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 k0-,qM#p;X  
hkR Jqta)  
template < typename T1, typename T2 > q=uJ^N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mV'^4by  
  {  ?r(Bu  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wfBf&Z0{  
} (J\Qo9Il  
3AarRQWsn  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 1EA}[x  
Pqv9> N|  
template < typename T1, typename T2 > I i J%.U  
struct result_2 j*@EJ"Gm>  
  { /Wm3qlv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Dq~D4|  
} ; !\N|$-M  
mX QVL.P\  
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? iCZ1ARi  
这个差事就留给了holder自己。 W8s/"  
    OwG:+T_  
(Qz| N  
template < int Order > 8nHFNOv6  
class holder; .5?Md  
template <> >tVD[wVF0  
class holder < 1 > -nC!kpo  
  { |>AHc_:$$  
public : 3']=w@~ O[  
template < typename T > Lw #vHNf6  
  struct result_1 UNd+MHE74I  
  { St~a/L q6  
  typedef T & result; %%Z|6V74  
} ; >PK\bLEo  
template < typename T1, typename T2 > (%f2ZNen  
  struct result_2 (= ,w$  
  { rQD7ZN_ R  
  typedef T1 & result; ,#QLc  
} ; ~:lN("9OI  
template < typename T > }e0)=*;l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,daZ KxT  
  { tz"zQC$  
  return (T & )r; b>"=kN/  
} PEHaH"|([=  
template < typename T1, typename T2 > s9}VnNr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !JVpR]lWS  
  { dEM=U;  
  return (T1 & )r1; iWu^m+"k  
} .#$D\cwV  
} ; qECta'b&  
z2.ZxL"*  
template <> dzwto;  
class holder < 2 > ~V<62"G  
  { G9i?yd4n=B  
public : (3M7RpsL@  
template < typename T > U `<?~Bz  
  struct result_1 \%011I4  
  { S) [$F}  
  typedef T & result; tcU4$%H/  
} ; Af_yb`W?  
template < typename T1, typename T2 > - d(RK_  
  struct result_2  h2]gA_T`  
  { dJwE/s  
  typedef T2 & result; ![#>{Q4i  
} ; Rt10:9Kz$  
template < typename T > b(.,Ex]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const orzy &4  
  { o{wXq)b  
  return (T & )r; X:Z*7P/  
} 6t(I.>-  
template < typename T1, typename T2 > dY%>C75O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bp?4)C*R  
  { 7*&$-Hv  
  return (T2 & )r2; #GT4/Ej}W  
} Jv9yy~  
} ; W6[# q%o  
z?i{2Fz6  
~}fQ.F*7R  
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> >。 lwuslt*E/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \a}W{e=FNT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 51lN,VVD  
P1f@?R&t+  
return l(i, j) = r(i, j); Ue22,Pp6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8f0Ytfhw  
4?)-;Hx_X  
  return ( int & )i; t&99ZdE  
  return ( int & )j; &;O)Dw  
最后执行i = j; IrZ!.5%tV  
可见,参数被正确的选择了。 urK[v  
=-U8^e_Y  
YKT=0   
IJt8 * cw  
d*{NAq'9X  
八. 中期总结 V K)%Us-  
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: o1(?j}:c|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 nm597WeZp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8hx 3pvmk  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Rg?m$$X`  
~9KxvQzt  
1-M\K^F  
\P` mV9P  
aV'r oxM  
2PSt*(  
九. 简化 f^63<gqY  
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。 S=bdue  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^Gs=U[**  
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: %[9d1F 3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 56 raZC  
  +-*/&|^等 TQ\\/e:  
2. 返回引用。 x.OCE`  
  =,各种复合赋值等 .}.63T$h9  
3. 返回固定类型。 5, <:|/r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?Q XS?  
4. 原样返回。 ucVn `  
  operator, _(Qec?[^Ps  
5. 返回解引用的类型。 fq2t^c|$  
  operator*(单目) f\~OG#AaX  
6. 返回地址。 ZdP2}w  
  operator&(单目) ;%H/^b.c  
7. 下表访问返回类型。 ,:e##g~k  
  operator[] j>70AE3[8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~20O&2  
  operator<<和operator>> .;&1"b8G  
psHW(Z8G  
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。 oMj;9,WK'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JNYFu0  
5#SD$^  
template < typename Left > I2$.o0=3Y  
struct value_return ~J Xqyw}  
  { p+F{iMC  
template < typename T > s}pn5zMp:8  
  struct result_1 ,?Bo x  
  { ~A5MzrvIO2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; s$s]D\N  
} ; e viv,  
.jfkOt?2  
template < typename T1, typename T2 > _ IqUp Y  
  struct result_2 Jn>6y:s  
  { Jt3]'Nr04@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c88I"5@[bD  
} ; $O/@bh1@p  
} ; %;Dp~T`0  
7Q(5Nlfcz  
itmdY!;<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dsh S+d  
OEN!~-u  
下面我们来剥离functor中的operator() Y^Olcz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w/`I2uYu  
-m.SN>V  
return l(t) op r(t) f;k'dqlv  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *0 0K3  
return op l(t) ?1z." &  
return op l(t1, t2) Y0||>LX  
return l(t) op n' \poB?  
return l(t1, t2) op FD&"k=p+X  
return l(t)[r(t)] l }i .  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7;UUS1  
G:]w UC\  
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: cG"+n@ \  
单目: return f(l(t), r(t)); H ',Nt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fj`6v"h  
双目: return f(l(t)); (>E 70|T  
return f(l(t1, t2)); =psX2?%L  
下面就是f的实现,以operator/为例 HW)4#nLhh  
)4hb%U  
struct meta_divide )@ /!B`  
  { =3Y:DPMB  
template < typename T1, typename T2 > yX:*TK4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O+Zt*jN;  
  { 39w|2%(O.  
  return t1 / t2; ]0VjVU-  
} ?~;8Y=O  
} ; i9NUv3#  
` R;6]/I?  
这个工作可以让宏来做: /GK1}h  
*)V1Sd#m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d8|bO#a%9  
template < typename T1, typename T2 > \ (qDu|S3P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p#~Dq(Q  
以后可以直接用 `@acQs;0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Qg\OJmv  
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 JY+ N+c\  
(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。。。) tntQO!pM  
q&h&GZ  
=+T$1  
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 Qz+hS\yx  
pV>M, f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '\ $2+*  
class unary_op : public Rettype 4v"9I(  
  { <Ct b^4$  
    Left l; 3J2j5N:g  
public : _`/: gkZS  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1]L 0r  
?F@0"qi  
template < typename T > hcvWf\4'#q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >i>%@  
      { rpk )i:k\  
      return FuncType::execute(l(t)); U{2[n F  
    } ~ >af"<  
_]~gp.  
    template < typename T1, typename T2 > NArql  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %"2 ;i@  
      { M(l>^N8W8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >Cb[  
    } H1]An'qz,  
} ; q;dg,Om  
wt;7+  
w&eX)!  
同样还可以申明一个binary_op vjy59m  
yw|O,V<4N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3x=f}SO&  
class binary_op : public Rettype <+1d'VQ2  
  { 3|=9aM^x^  
    Left l; n+Ia@ $|m  
Right r; n M +(  
public : wic& $p/%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }n+#o!uEf  
eIz T(3(  
template < typename T > vZHm'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const de?Bn+mvi.  
      { ]]\\Y|0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3d qj:4[f  
    } ,k*g `OTW  
l2))StEm  
    template < typename T1, typename T2 > WUQlAsme  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YQyf:xJ  
      { ~ kdxJP"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2|xNT9RW  
    } r Z0+mS'/G  
} ; WD=#. $z$  
g1JBssw&m  
}B=`nbgIG7  
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 :G/T{87H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,&Iw5E[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) l.r i ]e  
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。 1epj/bB&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tta\.ic  
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。。。 O1+2Z\F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -r%3"C=m  
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) +I$ k_  
下面是修改过的unary_op xFU*,Y  
kY8aK8M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /Ulv/Thl  
class unary_op fVlTsc|e  
  { n\f8%z  
Left l; s2-`}LL  
  VKW9Rn9Qg  
public : wb@TYvDt  
d4Y8q1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |!VSed#FSn  
`GsFvxz  
template < typename T > Sm6hyZFy  
  struct result_1 1wX0x.4d  
  { R;2tb7o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }%K)R 5C  
} ; =-XI)JV#  
0{0|M8  
template < typename T1, typename T2 >  jpc bW  
  struct result_2 YK[PC]w  
  { r=Up-(j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PNwXZ/N%  
} ; Ob:}@jj  
N/ 7Q(^  
template < typename T1, typename T2 > E1(2wJ-3"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KkVFY+/)  
  { N"X;aVFs_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?[ n{M  
} }bQqln)#  
ku=o$I8K  
template < typename T > J7FCW^-`3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~)';[Ha  
  { 5l"/lGw  
  return OpClass::execute(lt(t)); W`}C0[%VW  
} @D<q=:k  
mJBvhK9%  
} ; s68&AB   
%E\&9,  
7,.Hj&'B  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ?}y{tav=  
好啦,现在才真正完美了。 y:6&P6`dx  
现在在picker里面就可以这么添加了: g`6_Ao8  
RrMC[2=  
template < typename Right > iGG;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MdzG2uZT  
  { /s91[n(d  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }pP<+U  
} 9G7lPK  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 +8tdAw  
9,h'cf`F  
O>Y Xvu  
OGgP~hd  
;J"b%~Gn  
十. bind 9|Z25_sS  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 1 J3h_z6/  
先来分析一下一段例子 gv7(-I  
k)VoDxMKK  
k5]M~"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J&%d(EJM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U%2[,c_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 K OZHz`1!  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 eGZ{%\PH<  
我们来写个简单的。 a@[y)xa$Z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  EAVB:gE  
对于函数对象类的版本: Tv d=EO  
oz!;sj{,D  
template < typename Func > R)s@2S  
struct functor_trait {1H3VSYq  
  { Q fI =  
typedef typename Func::result_type result_type; 8mM^wT  
} ; 1BQB8i-,  
对于无参数函数的版本: mlolSD;7  
lM1Y }  
template < typename Ret > ^4Ta0kDn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D8u_Z<6IjI  
  { V~rF`1+5N  
typedef Ret result_type; giU6f!%  
} ; ?n$;l-m[  
对于单参数函数的版本: Vz$X0C=W;H  
[cSoo+Mlx  
template < typename Ret, typename V1 > Vx1xULdY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }"?v=9.G  
  { F-MN%WD~  
typedef Ret result_type; q$[x*!~  
} ; Rk#@{_  
对于双参数函数的版本: F1skI _!  
oM`[&m.,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J%ym1A9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > uj@rv&  
  { ,z6&k   
typedef Ret result_type; ({/@=e x*  
} ; %M+ID['K9/  
等等。。。 YG<7Zv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _<?lP$Xr  
<^}{sdOyu  
template < typename Func > VH&6Tm1  
struct func_return V,=V   
  { 6 /T_+K.k  
template < typename T > YN Lc )  
  struct result_1 '5V2{k$4U  
  { qq0bIfF\4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _KSYt32N  
} ; N :E7rtT,M  
h(aF>a\Z  
template < typename T1, typename T2 > h#K863  
  struct result_2 K8 Y/sHl  
  { j(Tt-a("z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pVTx# rY  
} ; r"s <;  
} ; P$MAURFm  
Yrb[:;Y  
a =LjFpv/]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rYI9?q  
^:Vwblv(  
template < typename Func, typename aPicker > t\2Lo7[Pu  
class binder_1 1n7tmRl  
  { q5il9*)d (  
Func fn; V!=1 !"}OG  
aPicker pk; AhOvI {  
public : rSU%!E+|<  
; qT~81  
template < typename T > `$|!h-"  
  struct result_1 vJg|}]h>L  
  { +'qzk>B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :( A5 ,$  
} ; mZ9+.lm  
%;0Llxf"  
template < typename T1, typename T2 > /JPyADi  
  struct result_2 "g7`Ytln  
  { .@{W6 /I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 't3/< h<  
} ; -P+( =U  
Yn ZV.&4{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \ ]  
1=C>S2q  
template < typename T > 3| 5Af  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lx&2)  
  { (Sc]dH  
  return fn(pk(t)); ]wLHe2bE u  
} U#v??Sl  
template < typename T1, typename T2 > [bH5UTA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %h;~@-$  
  { Bfw]#"N`  
  return fn(pk(t1, t2)); =8`,,=P^  
} *RKYdwnb  
} ; A-:58Qau+  
ZgCG'SU  
$Oa} U3  
一目了然不是么?  k?|l;6  
最后实现bind ;c"T#CH.  
eaQ)r?M  
Y2i:ZP  
template < typename Func, typename aPicker > o@[yF<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;j]0GD,c$  
  { F$Q( 2:w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F)4Y;;#  
} &mj98  
_uL{@(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )+2GF0%  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?[Xv(60]  
j["b*X`8G  
十一. phoenix d[ql7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )24r^21.q  
!K;\{/8  
for_each(v.begin(), v.end(), +5(#~  
( B5"(NJ;  
do_ ^]}UyrOn  
[ [>xwwm  
  cout << _1 <<   " , " 2<Lnfc<^k  
] M{$EJS\d=  
.while_( -- _1), d *ch.((-  
cout << var( " \n " ) )F;`07  
) L~fx VdUz  
); w[Ee#Yaj.-  
zrYhx!@  
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: } y@pAeS,  
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 8"R; axeD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \nM$qr'`B  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  6jFc'  
t-gg,ttnA  
p b:mw$XQ7  
template < typename Cond, typename Actor > YX38*Ml+V  
class do_while dXgj  
  { zk8 s?$  
Cond cd; o|lEF+  
Actor act; [eI{vH{  
public : Y3G$(+i8  
template < typename T > ]MJyBz+k  
  struct result_1 HIP6L,$  
  { [xiZkV([  
  typedef int result_type; 0,*clvH\;  
} ; p$dVGvM(  
T% J;~|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }MAvEaUd  
a]^hcKo4  
template < typename T > K@lZuQ.1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nsWenf  
  { Gqvnc8V&  
  do |FS,Av  
    { t?H.M  
  act(t); kBYZNjSz  
  } UD6D![e  
  while (cd(t)); 7r,'a{Rcn  
  return   0 ; vKYdYa\  
} z6e)|*cA$  
} ; "X~ayn'@w,  
D@"g0SW4  
pfS?:f<+6"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). HlEp Dph%  
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。 e<s56<3j  
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。 1'tagv?  
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。 '3S S%W  
下面就是产生这个functor的类: u*u>F@C8  
8%OS ,Z  
p@`rBzGp  
template < typename Actor > gzDH~'8W  
class do_while_actor hXr`S4aJ  
  { e6n1/TtqM  
Actor act; ~_v?M%5i  
public : |&vQ1o|}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $!P(Q  
(as'(+B  
template < typename Cond > &>kklP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~7aBli=  
} ; ~#3h-|]*  
UO(B>Abp  
MJ^NRT0?b  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 i-oi?x<u&(  
最后,是那个do_ KfpDPwP@  
OU+oS,  
m[S6pqz  
class do_while_invoker WbZ{) i  
  { -kY7~yS7  
public : G!},jO*"  
template < typename Actor > WS6pm6@A*!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z[:UPPbW  
  { ;n?72&h  
  return do_while_actor < Actor > (act); yIC.Jm D*  
} R=ddQ:W6g  
} do_; P~n I6/r1  
]eA<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? sXm8KV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -FA]%Pl<'  
最后来说说怎么处理break和continue M,1Yce%+}  
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。 ]Hk8XT@Q+  
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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