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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }VWUcALJV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 US's`Ehx  
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, C_ ;nlG6  
VNz? e&>  
_ZJQE>]nWu  
Nz"K`C>/  
  class filler %c$|.TkX  
  { `o9:6X?RA  
public : @ZYJY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9;n*u9<  
} ; rkh%[o 9"/  
.`u8(S+  
Bk~lM'  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: %H_-`A`  
qfAnMBM1@  
O,+9r_Gh  
o3GZcH?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Nv0a]Am  
PGZe'r1E9  
SH"<f_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {&Rz>JK  
r.u\qPT&  
2u0B=0x  
ETX>wZ  
二. 战前分析 AL&<SxuP  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :%28*fl  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 jL)Y'  
5Uhxl^c  
GaJE(N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VqD_FS;E  
  /* --------------------------------------------- */ f]sR4mhO  
vector < int *> vp( 10 ); iz[IK%K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); | "b|Q  
/* --------------------------------------------- */ M/xm6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WcXNc`x  
/* --------------------------------------------- */ ,\\=f#c=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); < )_#6)z:  
  /* --------------------------------------------- */ %PPy0RZ^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k ^KpQ&n  
/* --------------------------------------------- */ D;48VK/Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >#;_Ebl@  
2w~Vb0  
8"LM:0x  
[EVyCIcY,h  
看了之后,我们可以思考一些问题: C>-}BeY!  
1._1, _2是什么? S,,Wb &A$  
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。 W?N+7_%'  
2._1 = 1是在做什么? _TJk Yz$  
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。 uHZjpMoM  
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。 'm<L}d  
VD!PF'  
xudZ7   
三. 动工 .'l3NV^{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C=K{;.  
1n*"C!q  
bz,"TG[  
=_6 Q26  
template < typename T > yk^2<?z>2  
class assignment 64y9.PY  
  { gC%$)4-:  
T value; cdI"=B+C\  
public : c>r~pY~$  
assignment( const T & v) : value(v) {} b; vVlIG  
template < typename T2 > 2>J;P C[;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XfEp_.~JM  
} ; y+7+({w<  
R +U*]5~R  
U(~Nmo'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *y+K{ fM1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m<;MOS  
ulEtZ#O{_  
3+ C;zDKa  
+,i_G?eX  
  class holder QD-Bt=S7l  
  { { q&`B  
public : 6aAN8wO;b  
template < typename T > $fPiR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3EA_-?  
  { Oz xiT +  
  return assignment < T > (t); Un+-  T  
} w8KxEV=  
} ; ;?-{Uk  
plzwk>b_  
Hg\H>Z  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: xkkG#n)  
hPKutx  
  static holder _1; 0G'v4Vj0'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sAK&^g  
dJb7d`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l{kacfk#  
而不用手动写一个函数对象。 i4SWFa``  
M%!j\}2A  
mkgL/h*  
K|;L{[[yH  
四. 问题分析 .Rb4zLYL*w  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 AO7X-,  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7 lq$PsC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J|z' <W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 x;4m@)Mu  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g ZES}]N  
xKT;1(Mk  
五. 问题1:一致性 ILHn~d IC  
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?| o 7V&HJ[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5["n] i  
((BdT:T\_  
struct holder pC&i!la{o}  
  { 09iD| $~  
  // [eDRghK  
  template < typename T > g)<[-Q1  
T &   operator ()( const T & r) const /pGx !  
  { i-sm9K'ns  
  return (T & )r; k6;pi=sYNW  
} $7Tj<;TV  
} ; @3I?T Q1  
4LJOT_  
这样的话assignment也必须相应改动: a=[|"J<M  
1u* (=!  
template < typename Left, typename Right > X(]J\?n'  
class assignment 6fT^t!<i  
  { I(9+F  
Left l; |A H@W#7j  
Right r; \J6e/ G  
public : AUaupNN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $BOIa  
template < typename T2 > 25;`yB$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } X(>aW*q  
} ; D6P/39}W  
Z~"8C Kz  
同时,holder的operator=也需要改动: 7P52r  
'f.5hX(Y  
template < typename T > u/`x@u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const NE@P8pQ>  
  { 9H%ixBnM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =mxj2>,&  
} "W"r0"4  
*MN("<A_  
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。 t\ 9Y)d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }sfv zw_  
M !rw!,g  
return l(rhs) = r; gf,[GbZ  
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。 ZZ].h2= K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G;AV~1i:~  
! j0iLYo(*  
template < typename Tp > &Qv%~dvW  
class constant_t u z:@  
  { )Mw 3ZE92  
  const Tp t; 7$:Jea  
public : MV?sr[V-oP  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +AOpB L'  
template < typename T > <)gTi759h)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const & y7~  
  { dQAo~] B  
  return t; M[&p[P@  
} 2AjP2  
} ; x=44ITe1n[  
p"NuR4   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;BEX|w xn  
下面就可以修改holder的operator=了 CWE^:kr6  
0h"uJco,  
template < typename T > i# Fe`Z ~J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const fR lJ`\ t  
  { CSE!Abg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9/5 EyV  
} tkhEjTZ  
-k3WY&9,  
同时也要修改assignment的operator() ]8XIw`:f  
zS}!87r)  
template < typename T2 > @<p9 O0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3T@`V FbE  
现在代码看起来就很一致了。 J2$ =H1-  
I,?!NzB  
六. 问题2:链式操作 7FP @ vng  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +|spC  
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。 ; 5!8LmZ0#  
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。 ;:ocU?  
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。 + oNr c.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^|%7}=e  
vP/sG5$x  
template < typename T > +D#.u^  
struct result_1 wafws*b%  
  { `>{S?t<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yTU'voE.|  
} ; SQf.R%cg$  
a~`,zQ -@  
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: %A;s 3 ]V  
BKW%/y"  
template < typename T > S L~5[f  
struct   ref Z4PAdT  
  { 7e<\11uI]a  
typedef T & reference; ~ePtK~,dv  
} ; _v=zFpR  
template < typename T > \1#!% I=.  
struct   ref < T &> AKKVd% P(  
  { [{rne2sA  
typedef T & reference; q&EwD(k  
} ; N+ei)-  
LwEc*79  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]4&B*]j  
A,GJ6qp3  
template < typename T > z_9q T"vF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^p #bxN")  
  {  1O@ cev;  
  return l(t) = r(t); hHqsI`7c  
} ~=pyA#VVJ"  
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。 A-qpuI;f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W:=CpbwENX  
ZY> u4v.  
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 ;F>I+l_X  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Y]HtO^T2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0:k MnHn\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0XrOOYmx  
最后的布局是: ))#_@CwRr  
                Add [wjH;f>SQ  
              /   \ *", BP]]  
            Divide   5 kv?j]<WN  
            /   \ 3x~AaC.j  
          _1     3 15`,kJSK  
似乎一切都解决了?不。 }zV#?;}  
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。 Ty"=3AvRLV  
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。 k.w}}78N2N  
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: Xw9"wAj  
9 kS;_(DB  
template < typename Right > <<9Y=%C+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3 p9LVa  
Right & rt) const I}7= \S/@  
  { wi-{&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qt#4i.Iu+  
} %p.hwgvnp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0i9C\'W`  
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。 7)+%;|~  
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。 >R8eAR$N  
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。 qy~@cPT  
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。 9mH+Ol#(  
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? l j*J|%~  
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: O(f&0h !  
cdsF<tpy  
template < class Action > "]{"4qV1=  
class picker : public Action 8\ WOss)al  
  { ^Dhu8C(  
public : G,b1u"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} e.^Y4(  
  // all the operator overloaded DM@&=c  
} ; $ *^E  
Q\<^ih51  
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。 wPU<jAQyp  
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:  |{@_J  
-)ag9{*  
template < typename Right > ='|HUxFi  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VNLggeX'U  
  { n`)wD~mk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Zr@G  
} PyfOBse}r  
`` mi9E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1f`=U 0  
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。 #>byP?)n  
{^n\ r^5  
template < typename T >   struct picker_maker 0NWtu]9QC  
  { cxQ8/0^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; p~THliwd  
} ; 6 bnuC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &OSyU4r  
  { tpi>$:e  
typedef picker < T > result; spt='!)4  
} ; Ev;ocb,  
Yl6\}_h`  
下面总的结构就有了: ~_Mz05J-\_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 :-kXZe  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 IW'2+EGc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 f@a@R$y  
至此链式操作完美实现。 R9z^=QKcH  
)vFZl]  
(e;9 ,~u)  
七. 问题3 P>t[35/1  
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。 U)N_/  
6|D,`dk3U  
template < typename T1, typename T2 > VX;tg lu2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %Sdzr!I7*  
  { b(~ gQM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h}_1cev?  
} 8oj-5|ct  
H-,RzL/  
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: ){oVVLs  
W}5H'D  
template < typename T1, typename T2 > _(8HK  
struct result_2 vYNh0)$%F  
  { r. :H`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8\^[@9g3\3  
} ; =Gq 'sy:h  
k(;c<Z{?1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ^f,('0p- >  
这个差事就留给了holder自己。 XHlx89v7  
    +$+'|w  
n'#(iW)f  
template < int Order > L. xzI-I@D  
class holder; L_rKVoKjt  
template <> 7^J-5lY3S  
class holder < 1 > i%~4>k  
  { WM}bM] oe  
public : x6ig,N~AO  
template < typename T > f9FsZD  
  struct result_1 hsQrHs'k  
  { ?eb2T`\0Q  
  typedef T & result; a]465FY  
} ; "]nbM}>  
template < typename T1, typename T2 > ~qiSkG  
  struct result_2 F62arDA  
  { S{NfU/: dL  
  typedef T1 & result; U!-|.N,  
} ; pAV}hB  
template < typename T > <L__;j1Wx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1b'1vp  
  { WQ]~TGW  
  return (T & )r; 8<t?o'9I  
} <&o `T4  
template < typename T1, typename T2 > .O'gD.|^N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <)]B$~(a  
  { Nky%v+r  
  return (T1 & )r1; 5}R /C{fs  
} BcT|TX+ct  
} ; d%9r"=/  
NdQXQa?,  
template <> G2kr~FG  
class holder < 2 > 4\?I4|{pC  
  { ujcNSX*  
public : PL8eM]XS  
template < typename T > 6!i0ioZzi0  
  struct result_1 ~`MGXd"o  
  { `\&qk)ZP  
  typedef T & result; HPT9B?^  
} ; h.QKbbDj  
template < typename T1, typename T2 > ,7pO-:*g  
  struct result_2 1GW=QbO 6  
  { XQk9 U  
  typedef T2 & result; 0X)'8N  
} ; %+G/oF |  
template < typename T > hSD)|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8jjJ/Mz`  
  { -{ZTp8P>  
  return (T & )r; AdB5D_ Ir  
} .l*]W!L]  
template < typename T1, typename T2 > CPGXwM=   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e@L'H)w,  
  { h2KXW}y"4  
  return (T2 & )r2; 6kjBd3  
} Gr#p QE2;  
} ; Us YH#?|O  
5RTAM  
o"v> BhpC  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 LIVVb"V|,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /PIU@$DV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A"C%.InZ  
Xig+[2zS  
return l(i, j) = r(i, j); 7BF't!-2F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^$_a_ft#  
9\Mesf1$o  
  return ( int & )i; FQ?H%UcW  
  return ( int & )j; xN}P0  
最后执行i = j; g=[ F W@z  
可见,参数被正确的选择了。 q!<`ci,uS  
DSy,#yA  
&tQ,2RT  
'mug,jM  
,I@4)RSAH|  
八. 中期总结 "^<:7_Y  
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: Qkk~{OuC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :H\6wJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z0HCmj9T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor mw`%xID*  
8R:H{)o~s}  
`/]8C &u  
=X>3C"]  
+&a2aEXF  
ygUvO3Z  
九. 简化 rP;Fh|w#  
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。 3 T Q#3h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,vW.vq<{q3  
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: =YZp,{T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Sd^e!? bp  
  +-*/&|^等 $z{HNY* 2  
2. 返回引用。 *u7C){)gr[  
  =,各种复合赋值等 8+ B.x  
3. 返回固定类型。 bg_Zf7{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) UY{ Uo@k9x  
4. 原样返回。 {*t'h?b  
  operator, Fm,A<+l@u  
5. 返回解引用的类型。 xwT"Q=|kW  
  operator*(单目) .rG Rdb  
6. 返回地址。 Ua V9T:)x  
  operator&(单目) Nf0b?jn-  
7. 下表访问返回类型。 /n?5J`6  
  operator[] **-%5 ~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v2EM| Q xp  
  operator<<和operator>> w>H!H6Q  
\ fU{$  
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。 x7Ly,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I LF"m;  
MJV&%E6{:{  
template < typename Left > c 2?(.UV  
struct value_return yKOf]m>#  
  { 5&2=;?EO  
template < typename T > m]N 4.J  
  struct result_1 9qQ_#$Vv  
  { t wtGkkC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A0O$B7ylQ  
} ; ;-^WUf |  
%'4dg k  
template < typename T1, typename T2 > jDgiH}  
  struct result_2 ^bL.|vB  
  { !j%)nU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @/anJrt  
} ; 0gO2^m)W  
} ; mkj`z  
f>ED  
^o:0 Y}v=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *M+:GH/5  
8xg:ItJaA0  
下面我们来剥离functor中的operator() bMkn(_H)\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <LZvG IMl  
3 {on$\  
return l(t) op r(t) IH[/fd0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8dIgw  
return op l(t) i]hFiX  
return op l(t1, t2) Yq`r>g  
return l(t) op #5G!lbH  
return l(t1, t2) op [ "J  
return l(t)[r(t)] l+R-lsj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] uA:;OM}  
N<Y-]xS  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: :7:Nx`D8  
单目: return f(l(t), r(t)); 4(u+YW GX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); a/L?R Uu  
双目: return f(l(t)); ?@_3B]Fs  
return f(l(t1, t2)); 39"8Nq|e  
下面就是f的实现,以operator/为例 6=A ++H @  
rx_'(  
struct meta_divide N[aK#o,  
  { O~fRcf:Q  
template < typename T1, typename T2 > vj?9X5A_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I7BfA,mZ7  
  { q+gqa<kM  
  return t1 / t2; L\y,7@1%AT  
} HX+'{zm]  
} ; SRM[IU  
_u{D#mmO  
这个工作可以让宏来做: 2lAuO!%  
!ybEv | =  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ h5Qxa$Oq  
template < typename T1, typename T2 > \ HOykmx6$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; lP9a*>=a  
以后可以直接用 :Nc~rOC _  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mtmBL 2?  
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.vQdJ  
(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。。。) #0G9{./C  
f_D1zU^  
/,E%)K;  
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 6sQ"go$}  
QnaMjDh$6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I|Z5*iXqCm  
class unary_op : public Rettype fB  
  { @f*/V e0.  
    Left l; 5IdmKP|  
public : nV:.-JR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3eI:$1"Q  
{v;Y}o-p  
template < typename T > 7OC ,KgJ3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qG=`'%,m  
      { 2R2Z6}  
      return FuncType::execute(l(t)); PcUi+[s;x  
    } Fo?2nQ<  
[uAfE3  
    template < typename T1, typename T2 > a}jaxGy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LsV!Sd  
      { ;K$E;ZhPN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]0m4esK`  
    } PJA 1/"  
} ; c/T]=S[  
Z33w A?9  
?F?!QrL  
同样还可以申明一个binary_op ua4QtDSs  
"28x-F+J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3.R?=npA  
class binary_op : public Rettype NwT3e&u%|  
  { dVO|q9 /  
    Left l; tV# x{DN  
Right r; I!# 42~\  
public : .]v8W51Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lpSM p  
;"joebZ/  
template < typename T > E@ t~juF!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O^U{I?gQ  
      { wk8XD(&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T!v%NZj3  
    } \P{VJ^) 0  
1C.<@IZ  
    template < typename T1, typename T2 > m{R`1cN=Hg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ae`K 9  
      { m:p1O3[R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _h@e.BtDs  
    } p@r~L(>+3  
} ; $stJ+uh  
J tYnBg?[E  
#@y4/JS&2  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^P&y9dC.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p(U' c}@2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?LvZEiJ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 h7*fjw-Xz[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Dyt}"r\  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 D}\% Q #  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5 ^f>L2  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) /A <L  
下面是修改过的unary_op 2,NQ(c_c$  
6PvV X*5T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]'T-6  
class unary_op 'H*S-d6V  
  { 6AZ/whn#  
Left l; Pfi '+I`s  
  BS+N   
public : E>SnH  
3&3S*1b-H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `;QpPSw+  
|3"'>* J  
template < typename T > BhdJ/C^  
  struct result_1 FeSe^^dW  
  { wCn W]<+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~p8-#A)X,)  
} ; L6 hTz'  
nuKjp Ap!  
template < typename T1, typename T2 >  b.C!4^  
  struct result_2 ;uDH&3W  
  { }v@w(*)h:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #,!.e  
} ; =AZ>2P  
9{xP~0g  
template < typename T1, typename T2 > |910xd`Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }1d 6d3b  
  { HAN#_B1.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `C] t2^  
} R2t5T-8`c  
rf]]I#C7  
template < typename T > oD~VK,.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >,32~C  
  { I^\YD9~=x  
  return OpClass::execute(lt(t)); ] hL 1qS  
} "'II~/9  
\f@PEiARG7  
} ; -i?!em'J  
6^UeEmjc  
).-B@&Eu%  
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 1 ,[T;pdDd  
好啦,现在才真正完美了。 [y=k}W}z  
现在在picker里面就可以这么添加了: .w[]Q;K_[)  
,Iwri\  
template < typename Right > Tv~<W4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A[=)Zw "  
  { S37Bl5W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >!`T=(u!  
} /g@.1z1w  
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。 OYy%aA}h  
BE}lzn=sF  
uK}k]x\z  
duT2:~H2  
ihf5`mk/$  
十. bind 0=L:8&m  
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。 V0ulIKck  
先来分析一下一段例子 ]rC6fNhQ  
q9icj  
'$q'Wl)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8Ay#6o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YG"P:d;s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &xrm;pO  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 rK}*Uwut  
我们来写个简单的。 q;t T*B W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ok2k; +l  
对于函数对象类的版本: D|`[ [  
lj'c0k8  
template < typename Func > OHM.xw*?.  
struct functor_trait &{/ `Q ,  
  { @6}c\z@AxM  
typedef typename Func::result_type result_type; yxLGseD  
} ; osPX%k!yw  
对于无参数函数的版本: 7GWPsaPn  
VU}UK$JN  
template < typename Ret > AEOo]b*&d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Aj SIM.  
  { ~*THL0]~  
typedef Ret result_type; ,? <jue/bd  
} ; ;:8_H0X'K  
对于单参数函数的版本: 'hf-)\Ylf  
yi r#G""7  
template < typename Ret, typename V1 > r3_@ L>;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lNls8@  
  { jO<K0c c  
typedef Ret result_type; BLuILE:$  
} ; s1:UCv-%  
对于双参数函数的版本: $zyY"yWRZ  
W&TPrB  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rsOon2|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > i2)rDek3]T  
  { c*HS#C7'2  
typedef Ret result_type; o24` 5Jdh  
} ; X.%Xi'H  
等等。。。 z#8GF^U:T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tJbOn$]2"  
>bEH&7+@_'  
template < typename Func > 2 os&d|  
struct func_return I6{}S6  
  { M+ 8!#n  
template < typename T > ATk>:^n  
  struct result_1 `c(,_o a{  
  { .e"De-u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b4S7 Q"g  
} ; ) m%ghpX  
J$j&j`  
template < typename T1, typename T2 > !gW$A-XD  
  struct result_2 c^Rz?2x  
  { gB71~A{J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Xe:B*  
} ; ;BejFcb  
} ; VKS:d!}3E  
DU({Ncge  
?R;5ErZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #Z98D9Pv`o  
M)V z9,  
template < typename Func, typename aPicker > TM[Z~n(wt  
class binder_1 Ep.,2H  
  { #xm<|s   
Func fn; IP-CN  
aPicker pk; _ZC4O&fL  
public : D0~WK stl  
?b^VEp.;}  
template < typename T > t`Mm  
  struct result_1 yQM7QLbTk  
  { 8y/YX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {ZY^tTsY  
} ; $/Zsy6q:  
2fFNJ  
template < typename T1, typename T2 > Q^b_+M  
  struct result_2 9Rb-QI  
  { lWd)(9K j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =}Bq"m  
} ; 7.hVbjy'-  
}8fxCW*|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} N@58R9P<p  
`IFt;Ja\6  
template < typename T > 0$":W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j<R,}nmD3\  
  { J,4]d u$  
  return fn(pk(t)); ?G* XZ0u~  
} HJ !)D~M{  
template < typename T1, typename T2 > zVGjXuNa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 42Tjbten_u  
  { zi:GvTG  
  return fn(pk(t1, t2)); \G#Qe*"'K  
} #- z*c  
} ; /Fk LZm  
`(_cR@\  
&:S_ewJK7  
一目了然不是么? N+"Y@X yg  
最后实现bind "5synfO  
jE&kN$.7j  
|Rhx&/  
template < typename Func, typename aPicker > .%U~ r2Y(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ( X)$8y  
  { 9bMM-~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !jU<(eY  
} rf@/<Wu  
<{[AG3/Zj4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h<Yn0(.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &oWWc$  
Hm-+1Wx  
十一. phoenix 2 t< dCw  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f"k?Ix\ e  
lqF{Y<l  
for_each(v.begin(), v.end(), y$r9Y!?s  
( U^+9l?ol  
do_ ?" {+m  
[ ga4 gH>4  
  cout << _1 <<   " , " 83412@&  
] )XnG.T{0|  
.while_( -- _1), mB"zyL-  
cout << var( " \n " ) 2^ ^;Q:  
) P>)-uLc~W  
); _ZzN}!Mye  
Q= + Frsk  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1 _fFbb"  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor o!q9pt  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /JEH%)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (|' w$  
xp)#a_}  
8!VjXj"  
template < typename Cond, typename Actor > p0qQ(  
class do_while L}XERO TR  
  { "<v_fF<Y  
Cond cd; }<2F]UuR  
Actor act; ![7v_l\Q  
public : 6zRJ5uI,/  
template < typename T > YUT"A{L  
  struct result_1 ,h #!!j\j6  
  { $- =aqUU  
  typedef int result_type; HoH3.AY X  
} ; @Sq=#f/=  
7@fd[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \#LKsQa  
,*E%D _  
template < typename T > J}._v\Q7P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @tEVgyN  
  { E;VBoN [  
  do "sAR< 5b  
    { thipfS  
  act(t); %f6l"~y  
  } w?jmi~6  
  while (cd(t));  7z<!2  
  return   0 ; /nv1 .c)k  
} Yo| H`m,  
} ; mH;Z_ME"  
u8+<uWB  
iUS379wM}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). v 0rX/ mj  
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。 9'8OGCN  
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。 *VHBTO9  
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。 EOtrrfT&  
下面就是产生这个functor的类: u%XFFt5  
Ct}"o  
K8|6r|x  
template < typename Actor > g?`D8  
class do_while_actor II>X6  
  { 5CU< ?  
Actor act; '3+S5p8  
public : R#Bt!RNZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D.*JG7;=Z  
P%ZWm=lg  
template < typename Cond > ?z:xQ*#X  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VZAdc*X  
} ; OUI}jJw+  
ry~3YYEMI0  
M8KfC!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 / sH*if  
最后,是那个do_ jvu,W4  
YLSG 5vF+  
3qpk Mu3  
class do_while_invoker _JR4 PKtx  
  { hZ2PP ^  
public : YgM6z K~  
template < typename Actor > O])/kS`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y*uL,WH  
  { nJ*NI)  
  return do_while_actor < Actor > (act); HS(<wI  
} oC4rL\d{  
} do_; (/k,q  
9sYX(Fl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f1=8I_>=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uUc[s"\  
最后来说说怎么处理break和continue -F8%U:2a  
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。 HowlJ[km%  
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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