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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }py6H[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $x_6 .AOZ,  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, x\HHu]  
t\YN\`XD  
d:KUJ Y.  
.1F(-mLd  
  class filler Tc{r;:'G<  
  { UG)J4ZX  
public : zQY|=4NP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N~I2~f  
} ; % H"A%  
1O" Mo  
yL =*yC  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ]WZ_~8  
YbS$D  
2 de[ yz  
3a#X:?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fwvPh&U&  
N^i<A2'6S;  
}~gBnq_DDU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S0X %IG  
E+XpgR5  
8)I,WWj  
rKZ1 c,y  
二. 战前分析 Bl,rvk2  
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。 Fqtgw8  
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 c*0pF=3  
T(UdV]~]"  
96W!~w2xx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xDRNtLj<u  
  /* --------------------------------------------- */ ;Y:_}kN8_  
vector < int *> vp( 10 ); cW+6Emh  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZM)Y Rdh  
/* --------------------------------------------- */ #is1y3yh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); LR:Qb]|"  
/* --------------------------------------------- */ :^ 9sy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &{#4^.Q  
  /* --------------------------------------------- */ Sw##C l#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f"^G\  
/* --------------------------------------------- */ Y6LoPJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?~G D^F  
'EsN{.l?  
n,KOQI;  
bj6-0`  
看了之后,我们可以思考一些问题: .}KY*y  
1._1, _2是什么? 8J60+2Wa  
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。 5p9zl=mT  
2._1 = 1是在做什么? f<!3vAh  
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。 fBgW0o.Bu  
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。 ^T}6o Ud  
&zVF!xNy&  
8u+FWbOl]  
三. 动工 B o@B9/ABv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wSrq?U5q  
 VlGg?  
zj G>=2  
We^! (G  
template < typename T > dV{N,;z  
class assignment Rg/*)SKj  
  { :H}a/ x*ur  
T value; D9OI ",h  
public : kbij Zj{  
assignment( const T & v) : value(v) {} `1I@tz|  
template < typename T2 > &[]0yNG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q/e$Ttt4J  
} ; OKDBzl  
Vq7L:,N9  
&r0b~RwUv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~N</;{}fL4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L%D:gy9o  
eBZ^YY<*g  
hdFIriE3  
m%8idjnG  
  class holder -#yLH  
  { UNc!6Q-.  
public : vfW  
template < typename T > P%Fkd3e+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o)NQE?  
  { V?{[IMRC  
  return assignment < T > (t); -49z.(@ki  
} J{98x zb  
} ; xRZ9.Agv_  
:5/P{Co (  
.A;D-"!  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Z,'#=K  
,TuDG*YA  
  static holder _1; nF0V`O \T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3`9H  
D;@*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eQBR*@x  
而不用手动写一个函数对象。 I+ZK \?Rs  
XY(3!>/eQ[  
5w:   
-Fcg}\9  
四. 问题分析 Y6(I %hE`  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 X2 {n&K  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &@E{0ZD  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5<-_"/_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]ZkhQ%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f<.43kv@  
d ]LF5*i  
五. 问题1:一致性 5B+>28G%  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| h-rPLU;Bw  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w6F'rsko]  
Y..   
struct holder ,X Zo0 !  
  { ,Lt+*!;m  
  // Fv n:V\eb  
  template < typename T > g(d9=xq@k  
T &   operator ()( const T & r) const /rsr|`#  
  { =*Z=My}3~  
  return (T & )r; WBS~e  
} yRQR@  
} ; PZn[Yb:  
i?R+Ul`Q  
这样的话assignment也必须相应改动: xpo<1Sr>S  
= ;sEi:HC  
template < typename Left, typename Right > r3a$n$Qw  
class assignment 4@6!E^  
  { *%JncK '  
Left l; ,o(7z^1Pe;  
Right r; kz]vXJ  
public : 0i}4T:J@`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K9v@L6pY=  
template < typename T2 > hX#s3)87  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -!E))|A  
} ; 74*1|S <  
}]w/`TF  
同时,holder的operator=也需要改动: e|:#Y^  
J8|F8dcz  
template < typename T > W@NM~+)e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k/+-Tq;  
  { u|m>h(O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A^+G w\  
} (17%/80-J  
ZKKz?reM'  
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。 G{*m] 0Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fuM+{1}/E  
l"%|VWZ{iq  
return l(rhs) = r; -^=sxi,V  
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。 b&.j>=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !a&@y#x  
V|.3Z\(  
template < typename Tp > rM6^pzxe  
class constant_t (g2?&b iuz  
  { p8<Y5:`  
  const Tp t; G)28#aH  
public : $YvT* T$_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ajIgL<x  
template < typename T > zNT~-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y(&JE^GfX  
  { V>}@--$c-r  
  return t; a`5ODW+  
} D`]Lm24_]  
} ; f$a%&X6"-  
2`(-l{3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q1j<p)(  
下面就可以修改holder的operator=了 tjZ.p.IlG  
'0_Z:\ laU  
template < typename T > M/GQQG;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const olPV"<;+pO  
  { `+17 x<N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); S -j<O&h~C  
} +(/?$dRH  
Vx_ lI #3  
同时也要修改assignment的operator() YH33E~f  
XWvT(+J  
template < typename T2 > 9tmYrhb$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <b!ieK?\F3  
现在代码看起来就很一致了。 WN9 <  
%=x|.e@J  
六. 问题2:链式操作 Y%9S4be  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }5gAxR,  
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。 z)Xf6&  
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。 *z4n2"<l  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Dt,b\6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct & f7{3BK  
yoTbIQ  
template < typename T > ?29zcuRaru  
struct result_1 WjZJQK  
  { t1p}   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6zK8-V?9F  
} ; BCB"& :}  
zAEq)9Y"l'  
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: `<IT LT  
9"_JiX~3  
template < typename T > Ws?BAfP  
struct   ref i:`ur  
  { <{@?c  
typedef T & reference; zmkqqiDp_  
} ; v(^{ P  
template < typename T > U JG)-x  
struct   ref < T &> Pxu!,Mi[d  
  { xZjl_ b J  
typedef T & reference; 7|3Qcn7P)@  
} ; jR7 , b5  
<N"t[N70;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p D!IB`cA4  
{<~0nLyJS  
template < typename T > d;&'uiS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g~_cYy  
  { A+%oE  
  return l(t) = r(t); F\ !;}z  
} =W)Fa6P3j(  
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。 hGi"=Oud2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MfUG@  
K[RlR+j  
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 xP 3_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S/-[OA>N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 b Jt397  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !cnunLc`  
最后的布局是: }h<\qvCcU  
                Add 8[(eV.  
              /   \ E> Ukxi1  
            Divide   5 ]k Ls2? \  
            /   \ 0-"ps]X  
          _1     3 R`ajll1  
似乎一切都解决了?不。 =O~1L m;  
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。 2%0z PflT  
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。 v :]y#y  
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: 7uJy<O  
?RGL0`Lg  
template < typename Right > GutH}Kz"&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yA*~O$~Y  
Right & rt) const 2|F.JG^  
  { dT8m$}h9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VVeO>jd  
} X5U.8qI3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L>$yslH; b  
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。 (8o~ XL  
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。 B1m@  
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。 \~:Kp Kq  
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。 3:jKuOX  
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? z<c^<hE:l  
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: %Rv&VFg  
BDZB;DPb  
template < class Action > F.c`0u;=  
class picker : public Action bTZ/$7pp9  
  { #C,M8~Q7  
public : 4xhV +Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )hj77~{ +  
  // all the operator overloaded 6gwjrGje\  
} ; NylN-X7[#  
/s& xI  
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。 I9N?zmH  
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: =Z_\8qc  
_Hi;Y  
template < typename Right >  =IV_yor  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  ])}{GW  
  { 9'3%%o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q a#Fa)g*  
} 6FG h=~{3,  
t ),~w,7(J  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +Y(cs&V*  
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。 t3u"2B7oG  
bO1J#bcZ  
template < typename T >   struct picker_maker raY5 nc{  
  { dgpo4'c}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s`xp6\$  
} ; E-_)w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > VaQ>g*(I  
  { '#xxjhF^  
typedef picker < T > result; Rct|"k_"Ys  
} ; UBuk-tq  
,WA7Kp9  
下面总的结构就有了: UTKS<.q  
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。 ,e( |,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。 S6,AY(V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 85Q2c   
至此链式操作完美实现。 KL# F5\ E  
jV8mn{<  
+`9 ]L]J]4  
七. 问题3 2<>n8K  
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。 g 'c4&Do  
#)q}Jw4]j  
template < typename T1, typename T2 > _CAW D;P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /A}3kTp  
  { f7{E(,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2G:)27Q-  
} >8Zz<S&z  
67%eAS  
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: Mcc774'*9  
+mhYr]Z  
template < typename T1, typename T2 > </tiNc  
struct result_2 Gnp,~F"  
  { TYWajcch  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Dk|S`3  
} ; (~xFd^W9o  
^ $Q',  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? <F+S}!q  
这个差事就留给了holder自己。 mfFC@~|g  
    %75|+((fC  
znhe]&Fw  
template < int Order > D/:~# )  
class holder; QR2J;Oj_  
template <> " jn@S-  
class holder < 1 > mm/U9hbp%  
  { I? dh"*Js&  
public : rtv\Pf|  
template < typename T > xb0hJ~e  
  struct result_1 ^tsIgK^9H  
  { X<\^*{  
  typedef T & result; vi@a87w>  
} ; 3!Zd]1$  
template < typename T1, typename T2 > ^~-i>gTD  
  struct result_2 I !9u](\0  
  { bB3Mpaw@  
  typedef T1 & result; /@R|*7K;9  
} ; _o~<f)E[9  
template < typename T > <8Nh dCO6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GBtBmV/`  
  { '@2pOq  
  return (T & )r; NSHWs%Zc  
} NLw#b?%  
template < typename T1, typename T2 > 9X,dV7 yW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y oNg3  
  { T nAd!  
  return (T1 & )r1; d]VL( &  
} s#;|8_L M  
} ; #<0%_Ca  
c.m ' %4  
template <> +N"A5U  
class holder < 2 > 5Ft bZ1L  
  { zCL/^^#  
public : [%YA42_`LD  
template < typename T > y`:}~nUdT  
  struct result_1 T9KzVxHp5  
  { '[I_Iu#,  
  typedef T & result; -q&VV,  
} ; 6AqHzeh  
template < typename T1, typename T2 > [|d:QFx  
  struct result_2 tS#EqMf&o  
  { LkMhS0?(T  
  typedef T2 & result; gsI"G  
} ;  }XaO~]  
template < typename T > 5g&.P\c{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PP/M-Jql)  
  { AnU,2[(  
  return (T & )r; WG NuB9R  
} ~ 6 1?nu  
template < typename T1, typename T2 > jU)r~QhN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _zI9 5  
  { e{:P!r aM  
  return (T2 & )r2; tq}sXt  
} dc5w_98o  
} ; @JT9utct  
3qiE#+dC  
a-4'jT:  
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> >。 _xI'p6C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +Qt=N6>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: />Tyiy]2uu  
i]Lt8DiRq  
return l(i, j) = r(i, j); `/f9 mn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) C 6Bh[:V&  
j*x8K,fN  
  return ( int & )i; b9)%,3-  
  return ( int & )j; UAnq|NJO  
最后执行i = j; WSn^P~vC  
可见,参数被正确的选择了。 h/5n+*x(  
Fo3[KW)8I  
8;P8CKe  
'M|W nR  
SWD v\Vr  
八. 中期总结 S h=E.!  
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: ,]i ^/fT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [5:,+i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zKe&*tZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }C/u>89%q  
C#emmg!a\  
f*Xonb  
i?z3!`m  
@z#;O2  
@SDsd^N{2P  
九. 简化 ElZ'/l*\  
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。 /v: g' #n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 DOaEz?2)  
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: Vs]+MAL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Pg-~^"?y  
  +-*/&|^等 1HskY| X  
2. 返回引用。 lInq=  
  =,各种复合赋值等 ro6|N?'  
3. 返回固定类型。 |0U"#xkf  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $B7<1{<=W  
4. 原样返回。 5UVQ48aT  
  operator, #57nm]?  
5. 返回解引用的类型。 oylY1~~}0K  
  operator*(单目) ^uW](2  
6. 返回地址。 _ YWw7q  
  operator&(单目) yX,2`&c  
7. 下表访问返回类型。 l\- 1W2  
  operator[] 3uwu}aw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z_QSVH68A  
  operator<<和operator>> 9hHQWv7TgK  
!.zUY6  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ?O8NyCeb7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  02Ur'|  
ME[Wg\  
template < typename Left > w (W+Y+up  
struct value_return gAhCNOp  
  { %RL\t5 TV  
template < typename T > Nm--h$G  
  struct result_1 Kf76./  
  { LZMdW #,[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3%/]y=rA  
} ; .6 !IO^`[  
r) T^ Td1  
template < typename T1, typename T2 > <GF)5QB  
  struct result_2 <^U B@'lCm  
  { 9U>ID{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; TYw0#ZXo  
} ; g^NdN46%  
} ; 5~<> h~yJ  
)-Zpr1kD  
DifRpj I-0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N;>>HN[bBP  
fGcAkEstT!  
下面我们来剥离functor中的operator() d@b0z$<s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tE]g*]o  
,ZJI]Q=!  
return l(t) op r(t) 3I^KJ/)A  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Dj;h!8t.  
return op l(t) jZ7/p^c5R  
return op l(t1, t2) V`TXn[7  
return l(t) op /R8>f  
return l(t1, t2) op KunK.m  
return l(t)[r(t)] 'd]9u9u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4\pi<#X  
gd_w;{WP  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: NZ e3 m  
单目: return f(l(t), r(t)); xB68RQe)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !3DWz6u  
双目: return f(l(t)); U; ?%rM6  
return f(l(t1, t2)); LbJ tU !  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~q?IG5s*Z  
0Tp?ED_  
struct meta_divide Bg-C:Ok 2'  
  { =w?-R\  
template < typename T1, typename T2 > qRJg/~_h{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "z69jxXo  
  { M/5/Tp  
  return t1 / t2; owCQ71Q  
} aP!a?xq  
} ; A]Zp1XEG  
ndOPD]A'  
这个工作可以让宏来做: @?!/Pl49R  
7 ZET@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "monuErg&  
template < typename T1, typename T2 > \ 1T%Y:0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; kN`[Q$B  
以后可以直接用 0(Vbji  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z9i,#/  
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 L4zSro:Si  
(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。。。) &s"&rFFO[  
3Ym5SrKK  
w^ui%9 &6H  
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 0Q;T <% U  
5hB&]6n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~B:Lai4"  
class unary_op : public Rettype DvG.G+mo#  
  { W2wDSP-   
    Left l; ?f1%)]>   
public : YZ7rs] A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} MKJ9PcVi  
e=%7tK*  
template < typename T > (gNI6;P;}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %\}|&z6  
      { DHbLS3-  
      return FuncType::execute(l(t)); j+*VP  
    } q5BJsw  
TIW6v4  
    template < typename T1, typename T2 > KA`1IW;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #v:<\-MjN  
      { 90k|W >  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); MEI]N0L3  
    } x1/Usupi  
} ; 4.,e3  
37ll8  
LOX[h$  
同样还可以申明一个binary_op vPi\ v U{  
( ]AErz+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T?) U|  
class binary_op : public Rettype ~r]ZD)  
  { x-nwo:OA  
    Left l; 9'3bzhT$  
Right r; +DF<o U~  
public : |}es+<P  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -v&Q 'a  
MCurKT<pQ  
template < typename T > 1ScfX\ F=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BNyDEFd  
      { T)3#U8sT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); MQQiQ 2  
    } $B~a*zZ7  
S"|D!}@-  
    template < typename T1, typename T2 > ' hO+b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z Rz#0  
      { 8!3+Obj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @IB8(TZ5I  
    } To]WCFp6@  
} ; j6/ 3p|E  
k5w+{iOh  
|QAmN> 7U  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 8<^[xe  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zO2<Igb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3Nr8H.u&q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 *gMuo6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y;e@ `.(  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 4-E9a_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 GE Xz)4[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) sG}}a}U1  
下面是修改过的unary_op 2a5yJeaIv*  
*W(b=u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > iFF/[P  
class unary_op ~SV;"e2N.  
  { 6:v8J1G(<  
Left l; i/C#fIB2  
  O~">-'f  
public : bTA<AoW9="  
aMm`G}9n  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2YuaPq/  
2EG"xA5%  
template < typename T > ] X%bU*4  
  struct result_1 )09_CC!a  
  { ksu:RJ-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `WWf?g  
} ; 4yQ4lU,r  
W;~^3Hz6  
template < typename T1, typename T2 > %- %/3  
  struct result_2 9rn!U2  
  { @F=ZGmq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8}xU]N#EV  
} ; EIEwrC  
{4}Sl^kn*  
template < typename T1, typename T2 > V *S|Qy!p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @a%,0Wn  
  { [DGq{(O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A"vI6ud>  
} - CM;sXq  
TCmWn$LeE  
template < typename T > N%y%)MI8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x~Se-#$  
  { 4z#CkT  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?B@hCd)  
} 9tl Fbu  
n0 !S;HH-  
} ; ai#EFo+#  
`'0opoQRe  
Y)BKRS~  
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 5kC#uk  
好啦,现在才真正完美了。 t,k9:p  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0AR4/5.  
5Tn4iyg;B  
template < typename Right > !RiPr(m@y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :".!6~:2  
  { tHJ1MDw'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h2=zvD;  
} Qksw+ZjY#{  
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。 jG)>{D  
_'2r=a#`  
A<>W^ow  
o }Tv^>L  
d[TcA2nF  
十. bind [USXNe/  
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。 7:bqh$3!s  
先来分析一下一段例子 (9Hc`gd)p  
/V7u0y  
{7(h%]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} yQou8P=%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 t9 &O0tpe  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }pTw$B  
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。 dN\pe@#lKP  
我们来写个简单的。 $PrzJc  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: '\_ic=&u  
对于函数对象类的版本: 2"BlV *\lS  
yv$MQ~]  
template < typename Func > Hsp|<;Yg  
struct functor_trait Qf=%%5+?8  
  { Wz=ZhE9g  
typedef typename Func::result_type result_type; >z[d ~  
} ; 2GZUMXK  
对于无参数函数的版本: HL88  
m#8}!u&  
template < typename Ret > xl# j_d,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K VQZ  
  { I,  
typedef Ret result_type; !Y\hF|[z  
} ; QL|Vke:N4  
对于单参数函数的版本: w`!Yr:dU  
ORfA]I-u  
template < typename Ret, typename V1 > Kl+*Sp!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UAcABL^2  
  { 0;k3  
typedef Ret result_type; ZQ~?  
} ; $1Xg[>1g5  
对于双参数函数的版本: b[*d i{?-  
Nk=M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d^lA52X6P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F},JP'\X  
  { RKj A`cJ  
typedef Ret result_type; -09<; U  
} ; |/p ^e  
等等。。。 3%cNePlr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy x;b'y4kH  
sjaG%f&h  
template < typename Func >  1XHGW=n  
struct func_return 9oGsrC lH  
  { sM?DNE^BvW  
template < typename T > Y61E|:fV!  
  struct result_1 F." L{g  
  { $&a`zffG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kV(?u_ R  
} ; SKcAZC  
q=[0`--cd  
template < typename T1, typename T2 > #p_ ~L4iW  
  struct result_2 `8'|g8,wb0  
  { Ge97e/ CY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /CX<k gz@  
} ; j?.VJ^Ff/u  
} ; }F1^gN&QF  
zA+ ^4/M  
?cpID8Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !).D  
3}N:oJI$z  
template < typename Func, typename aPicker > Kt`0vwkjvI  
class binder_1 E~N}m7kTl/  
  { =)y=M!T2  
Func fn; ;)cl Cm46  
aPicker pk; yq&]>ox  
public : @Z|cUHo  
A Ys<IMQ  
template < typename T > h|jsi*4NnL  
  struct result_1 7J')o^MG  
  { IHB{US1G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?;i6eg17<  
} ; RS$:]hxd>_  
hVR=g!e#X  
template < typename T1, typename T2 > Ad`; O+/;  
  struct result_2 szKs9er&  
  { 'X[3y^q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \ wnQ[UNjP  
} ; p\!+j@H:  
+  1v@L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} UQhfR}(  
Hi|Oeu  
template < typename T > Ag?@fuk$J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]54V9l:  
  { `Th!bk  
  return fn(pk(t)); 98V9AOgk  
} ~rKo5#D  
template < typename T1, typename T2 > |yqx ]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J6f;dF^  
  { YZmD:P  
  return fn(pk(t1, t2)); GMiWS:`;v`  
} _#-(XQa  
} ; ?)JW}3<.  
.@xwl}o$OL  
Zcf?4{Kd?  
一目了然不是么? O'j;"l~H|  
最后实现bind @AWKEo<7.I  
$TR[SMj  
tq1h1  
template < typename Func, typename aPicker > 0p~:fm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #V~r@,  
  { Eb#0 -I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); C' ny 2>uA  
} `Y$LXF~,Om  
o/9 V1"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W\X51DrEx  
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。 9C`Fd S   
]@Zj-n8  
十一. phoenix B"8^5#t4s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: iD{;!dUZ  
FK+jfr [  
for_each(v.begin(), v.end(), F"9q Bl~  
( :%;K`w  
do_ 69CH W&  
[ V! ~uGf  
  cout << _1 <<   " , " A;{8\e  
] #&Biu }4D  
.while_( -- _1), BQ".$(c q  
cout << var( " \n " ) s8 3_Bd  
) m]&d TZV  
); >JnEhVRQJ9  
8R-?x/:  
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: tl0_as  
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 \N7 E!82  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Yuh t<:`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5 {'%trDEy  
P\w.:.2  
jJg 'Y:K9q  
template < typename Cond, typename Actor > HnU}Lhjzj  
class do_while m&o&XVC  
  { PcJ,Y\"[  
Cond cd; szWh#O5=  
Actor act; #d__  
public : +tlTHK  
template < typename T > m"jqHGFV  
  struct result_1 >Rx^@yQ!+z  
  { hOw7"'# !  
  typedef int result_type; uVIs5IZzIi  
} ; QT?fp >'  
ZJI|762,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} d}IVYI  
gK`6 NUj  
template < typename T > $yhQ)@#1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,AACE7%l  
  { ")cdY) 14"  
  do {:'e H  
    {  27w]Q_C  
  act(t); 8n1Sy7K!;  
  } He&dVP  
  while (cd(t)); /sC$;l  
  return   0 ; epz2d~;  
} mltN$b%G=d  
} ; oIX]9~  
t'FY*|xk  
eK4\v:oG1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fWF\ V[  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Q9?/)&3Bu  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 A1Rt  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 :`oYD  
下面就是产生这个functor的类: Hz*!c#  
1R1J/Z*V/  
S9-K  
template < typename Actor > [V}I34UN  
class do_while_actor Mg-Kh}U  
  { ^tae (}  
Actor act; h6la+l?x  
public : }U%2)M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jjEkz 5  
/]iv9e{uh(  
template < typename Cond > Rq9v+Xq2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; UiF?Nx~  
} ; 1JJQ(b  
RLecKw&1{3  
VA.:'yQtJ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vM|?;QM  
最后,是那个do_ n%W~+  
EKq9m=Ua@o  
VO[s:e9L  
class do_while_invoker 3*XX@>|o  
  { }-YD_Pm K-  
public : vsHY;[  
template < typename Actor > pA4oy  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;lnh;0B  
  { ;R 'OdQ$o  
  return do_while_actor < Actor > (act); w6v P a  
} p\1[cz)B  
} do_; om9fg66  
pH'#v]"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bU(t5 [  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W1U r~x`  
最后来说说怎么处理break和continue Kh'/Ne?  
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。 5;C+K~Y  
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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