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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -v"\WmcS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l,5<g-r V  
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, g$+u;ER5  
v%N/mL+5L  
:KY920/,  
)*< =:  
  class filler x|C[yu^c  
  { 49. @Uzo  
public : GPP{"6q5'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XwWp4`Fd  
} ; &s m7R i  
HRP4"#9R  
]r++YIg!j  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: |KEq-  
 =d07c  
Zq wxi1  
C/AqAW1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fNjxdG{a  
{@j0?s  
N0A PX4j  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ukM11LD5x  
F~j U;L  
fT)u`voE,  
ia=eFWt.  
二. 战前分析 V^Gz7`^  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Th1/Bxb:  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 15PFnk6E|  
l"9.zPvT<  
qbu>YTj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S-)mv'Al'F  
  /* --------------------------------------------- */ [X>\!mt  
vector < int *> vp( 10 ); w D|p'N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); pbg[\UJyd  
/* --------------------------------------------- */ v,6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0V{a{>+  
/* --------------------------------------------- */ MZ" yjQA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %N}O Mc.W  
  /* --------------------------------------------- */ yVds2J'w-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); QUa_gYp0v  
/* --------------------------------------------- */ qm30,$\c`~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `>M;f%s  
o#(z*v@  
ki/xo^Y2<  
ERSo&8  
看了之后,我们可以思考一些问题: jY^wqQls  
1._1, _2是什么? 88c-K{} 3  
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。 7)Zk:53]  
2._1 = 1是在做什么? /58]{MfrJ  
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。 q:Lw!'Z h  
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。 :|%dV}j  
BN!N_r  
)Rhy^<xH  
三. 动工 o)w8 ]H /  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _3_d;j#G U  
rKZ1 c,y  
Yr9>ATR  
Fqtgw8  
template < typename T > S 6e<2G=O  
class assignment Z.9 ?u;  
  { +RIG8w]  
T value; ziFg+i%s  
public : B^4D`0G[4  
assignment( const T & v) : value(v) {} j9)WInYc:  
template < typename T2 > 3@u<Sa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GE+ %V7  
} ; L`"PaIMz  
<PBrW#:'  
3&*_5<t\X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '2`MT-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \;"$Z 9W  
Bvbv~7g (  
i1ph{;C  
&V. ps1  
  class holder F_8 < tA6  
  { DK2m(9/`3  
public : +(>!nsf  
template < typename T > !@ERAPuk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;Dl< GW3<  
  { "T>74bj_|Q  
  return assignment < T > (t); k+*DPo@)  
} V*an0@  
} ; SSi-Z  
r >%reS  
Dx<">4   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: gQ]WNJ~>  
P(z#Wk  
  static holder _1; 8;'fWV? U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {+Rf?'JZH  
YS$?Wz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R-xWZRl>  
而不用手动写一个函数对象。 O0`k6$=6r  
lTNfTO^  
B~p` 3rC  
gQpF(P  
四. 问题分析 eUiJl6^x  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Z1V%pg>]*  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 x --buO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q~/TqG U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >s\j/yM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 KEfn$\  
ujF*'*@\  
五. 问题1:一致性 TF)OBN~/  
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?| &?.k-:iN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 E_VLI'Hn?  
4J lB\8rc  
struct holder l.tNq$3pS  
  { yHvF"4]  
  // 7_$Xt)Y{  
  template < typename T > H^Th]-Zl  
T &   operator ()( const T & r) const E1,Sr?'  
  { .gPE Qc+D  
  return (T & )r; #N`~. 96  
} zP\n<L5  
} ; r[P5 ufy2]  
G]q1_q4P1?  
这样的话assignment也必须相应改动: W/dl`UDY  
<OG rC .k}  
template < typename Left, typename Right > }m6zu'CV  
class assignment FB<#N+L\  
  { 'B;aXy/JC  
Left l; >BC?% |l  
Right r; *W()|-[V3  
public : W_z2Fs"A  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} + V:P-D  
template < typename T2 > 5l"EQ9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [qhQj\cK  
} ; +J`EBoIo  
\ Y[  
同时,holder的operator=也需要改动: $4yv)6G  
#&+0hS  
template < typename T > {Mt4QA5iZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;g[C=yhK`C  
  { Qz*!jwg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H ]BH  
} Yh%a7K   
\k?uh+xl  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 wRwTN"Yg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 vfG4PJ 6  
_C` cO  
return l(rhs) = r; xFZA1 8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 PCl@Ff  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Vmj7`w&  
aL\vQ(1zO  
template < typename Tp > xpo<1Sr>S  
class constant_t = ;sEi:HC  
  { (;1FhIi&  
  const Tp t; !mFx= +  
public : imcq H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cU\Er{ k  
template < typename T > <{rRcFR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kz]vXJ  
  { z@E-pYV  
  return t; pDr%uL  
} 57/9i> @  
} ; x\qS|q\N  
3e UTV<!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _D9` L&X}  
下面就可以修改holder的operator=了 ^4@~\#$z  
vywd&7gK  
template < typename T > 7.4Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \VL[,z=q.  
  { i~\fpay  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -uZ bVd  
} +QNFu){G  
$~UQKv>  
同时也要修改assignment的operator() %JBFG.+  
+hdD*}qauC  
template < typename T2 >  |*079v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \VmqK&9   
现在代码看起来就很一致了。 8D[8(5  
sW)C6 #  
六. 问题2:链式操作 j-2`yR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @=o1q=5@8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Q9X7- \n  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 bSmF"H0cP  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 FY%v \`@1*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct i3I'n*  
S4]}/Imn)  
template < typename T > M7"I]$|\  
struct result_1 V>}@--$c-r  
  { ]PVPt,c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'LZF^m _<<  
} ;  j I  
Ui6f>0?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: (uG.s%I  
QF/A-[V  
template < typename T > 3nt&Sf  
struct   ref wCiDvHF5+C  
  { wD>tR SW  
typedef T & reference; SX)giQLU  
} ; c)8V^7=Q  
template < typename T > &0*l=!:G^  
struct   ref < T &> }J}a;P4  
  { c-z 2[a8  
typedef T & reference; -L>\58`  
} ; |B&KT  
G5W6P7-<X  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: UeB8|z  
}5gAxR,  
template < typename T > z)Xf6&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const usiv`.  
  { sGIY\%  
  return l(t) = r(t); 6|U0"C#]  
} *_d+cG  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Y(IT#x?p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Vm.&JVb  
UF)rBAv(/  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Zd@'s.,J  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <VV./W8e9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xq_%|p}y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hNB;29r~  
最后的布局是: .$b]rx7$ ~  
                Add %zE_Q  
              /   \ lcgT9 m#  
            Divide   5 96;17h$  
            /   \ :+ksmyW  
          _1     3 Tj@}O:q7:  
似乎一切都解决了?不。 GF5WR e(E  
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。 !=C4=xv  
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。 <)y44x|S'  
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: (g,lDU[=  
Q\G8R^9j p  
template < typename Right > Izq]nR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const " 6 /`  
Right & rt) const &T?>Kx  
  { HM%n`1ZU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P_+S;(QQ~d  
} 24{!j[,q@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7"F w8;k  
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。 {= Dtajz  
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。 lJ@2N$w  
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。 L%`~`3%n-  
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。 jI@0jxF  
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? SeAokz>  
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: $Ch!]lJA  
lbrob' '+  
template < class Action > \FN"0P(G  
class picker : public Action X0 &1ICZ  
  { u2K{3+r`'  
public : QytqO {B^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FH}n]T  
  // all the operator overloaded ]g-(|X~>  
} ; x8%Q TTY  
}xTTz,Oj$  
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。 kXS_:f;M  
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: lZCvH1&"  
,p\^n`A32  
template < typename Right > 2|F.JG^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dT8m$}h9  
  { M= !Fb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X5U.8qI3  
} L>$yslH; b  
#(3w6 l2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B1m@  
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。 \~:Kp Kq  
i_ws*7B<  
template < typename T >   struct picker_maker V1Dwh@iS  
  { (:E_m|00;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PCnE-$QH  
} ; K^tM$l\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x|*v(,7b]!  
  { *A2J[,?c  
typedef picker < T > result; gWA)V*}f  
} ; I z~#G6]M  
a`(6hL3IT  
下面总的结构就有了: Woa5Ov!n0  
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。 $s.:wc^  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 L~A"%T,/h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T[>h6d  
至此链式操作完美实现。 N( E\  
;RZ@t6^  
W3* BdpTw  
七. 问题3 <.( IJ  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Yo;/7gG>  
OQaM47"  
template < typename T1, typename T2 > c#nFm&}dm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .:Bjs*  
  { wl2rw93  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6~?7CK  
} /S1EQ%_  
r<V]MwO=  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: > C{^{?~u  
mbv\Gn#>  
template < typename T1, typename T2 > x*}j$n(Oa  
struct result_2 {YWj`K  
  { S%uH*&`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sR,]eo<p&  
} ; '#$% f  
*3WK:0  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? {%. _cR2  
这个差事就留给了holder自己。 <`5>;Xn=  
    K"VphKvR  
G/_#zIN`8M  
template < int Order > s4P8PDhz  
class holder; n l Xg8t^G  
template <> & S_gNa  
class holder < 1 > ,kuJWaUC@  
  { {"!V&}  
public : +l@H[r;$  
template < typename T > 3  8pw  
  struct result_1 m9Gyjr'L  
  { 2H;&E1:  
  typedef T & result; 7&XU]I  
} ; %!%3jo0t  
template < typename T1, typename T2 > ?{%P9I  
  struct result_2 meu\jg  
  { "RuJlp  
  typedef T1 & result; OP]=MZP|  
} ; fJLlz$H  
template < typename T > -(~Tu>KaH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &>0=v  
  { 5^cPG" 4@  
  return (T & )r; 'x<gC"0A  
} W=}l=o!G.  
template < typename T1, typename T2 > p.TR1BHw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \$ ^z.  
  { \lCr~D5  
  return (T1 & )r1; &}32X-~y  
} ^i_mGeu  
} ; ?;> s<  
rtv\Pf|  
template <> xb0hJ~e  
class holder < 2 > Ks@S5:9sp  
  { X<\^*{  
public : vi@a87w>  
template < typename T > Ttn=VX{ \  
  struct result_1 yxQxc5/X)  
  { #9EpQc[4  
  typedef T & result; GV6!`@<  
} ; W*;~(hDz  
template < typename T1, typename T2 > 'IP'g,o++  
  struct result_2 suj? e6  
  { GBtBmV/`  
  typedef T2 & result; '@2pOq  
} ; 5[`!\vCiZ  
template < typename T > \6)l(b;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5fv eQI~!  
  { g[*+R9'  
  return (T & )r; #tN)OZA  
} (S0MqX*  
template < typename T1, typename T2 > s#;|8_L M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ncb?iJ/b^  
  { \    
  return (T2 & )r2; +N"A5U  
} 5Ft bZ1L  
} ; ':!w%& \  
6hXL`A&},  
y`:}~nUdT  
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> >。 T9KzVxHp5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: '[I_Iu#,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8HX(1nNj}  
)+wBS3BC  
return l(i, j) = r(i, j); 4LtFv)i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K6@QZc5.!  
=#^%; 66z  
  return ( int & )i; iOPv % [  
  return ( int & )j; L{bcmo\U  
最后执行i = j; Nz#T)MGO`  
可见,参数被正确的选择了。 Dk&cIZ43  
gQ.yNe  
CY)/1 # J  
If\u^c  
_zI9 5  
八. 中期总结 QOlm#S  
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: " ^ydoRZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H!4!1J.=xw  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;TF(opW:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Bt[`p\p@  
z!)_'A  
SW UHHl  
wg^#S  
&fdH HN  
m;WUp{'  
九. 简化 {CR~G2Z  
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。 BZQ98"Fz*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,G e7 9(  
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: cn v4!c0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gH Q[D|zu  
  +-*/&|^等 djS?$WBpU  
2. 返回引用。 -_ .f&l8  
  =,各种复合赋值等 bRJYw6oA<  
3. 返回固定类型。 SOE#@{IXBa  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <_uLf9j a  
4. 原样返回。 dI5Z*"`R9  
  operator, lu`\6  
5. 返回解引用的类型。 mG7Wu{~=U  
  operator*(单目) 1}tZ,w>  
6. 返回地址。 y AU[A  
  operator&(单目) |rH;}t|un  
7. 下表访问返回类型。 :t?9$ dL  
  operator[] %Xh/16X${  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 chQt8Ar3  
  operator<<和operator>> S6h=} V )  
e-,U@_B  
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。 xM9EO(u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: F}DdErd!f  
sVZb[|zSri  
template < typename Left > >"f,'S5*  
struct value_return BXO(B'1)]  
  { VE& ?Zd~  
template < typename T > >{~W"  
  struct result_1 =<_xUh.  
  { Ra'0 ^4t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K0@2>nR  
} ; G`ZpFg0Y  
ve.iyr  
template < typename T1, typename T2 > n }7DL8  
  struct result_2 V=VL@=  
  { k.rP}76  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s!~M,zsQN  
} ; sT[)r]`T  
} ; xoTS?7  
!oLrN/-  
R,C)|*ef  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0J_ AX  
5znLpBX<N  
下面我们来剥离functor中的operator() S59!+V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {W3%n*q  
$7a| 9s0  
return l(t) op r(t) >T%Jlj3ZG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~cz] Rhq  
return op l(t) Dn) =V.  
return op l(t1, t2) &9$0v"`H  
return l(t) op fa=#S  
return l(t1, t2) op B~cq T/\?  
return l(t)[r(t)] p.n]y=o.)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F:%= u =  
j2cLb  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: <P'^olQ  
单目: return f(l(t), r(t)); df nmUE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); DIB Az s  
双目: return f(l(t)); =$}P'[V  
return f(l(t1, t2)); b=9(gZ 9  
下面就是f的实现,以operator/为例 _U1~^ucV  
`)`_G!a  
struct meta_divide D%LqLLD  
  { 6dV@.(][a  
template < typename T1, typename T2 > xrA(#\}f$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  .LEQ r)  
  { j1N1c~2  
  return t1 / t2; *qAF#  
} }; +'  
} ; >Gk<[0U  
+Q_X,gZ  
这个工作可以让宏来做: DdJxb{y7  
RV.z xPw>>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]cc4+}L~  
template < typename T1, typename T2 > \ ;*:d)'A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I}p uN!  
以后可以直接用 ;wbQTp2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) b+'G^!JR  
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 RecA?-0  
(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。。。) QBR9BR  
}zj w\  
iv?'&IUfK  
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 aj20, w  
R)I 8 )  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X8ev uN  
class unary_op : public Rettype 'AF2:T\  
  { #~Lh#@h  
    Left l; rnIv|q6@  
public : <.HHV91  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kN`[Q$B  
0(Vbji  
template < typename T > Z9i,#/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L4zSro:Si  
      { jm =E_86_  
      return FuncType::execute(l(t)); \_!FOUPz(  
    } 0Q;T <% U  
)*G3q/l1u6  
    template < typename T1, typename T2 > M`FsKK`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [])M2_  
      { }yLdU|'W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;QR|v  
    } prlnK  
} ; 5u:+hB  
Gu V -[  
doFp53NhV  
同样还可以申明一个binary_op %Wom]/&,'  
3LG}x/l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EX>>-D7L  
class binary_op : public Rettype rzDqfecOmW  
  { [{Fr{La`D'  
    Left l; $.QnM  
Right r; )"WImf:*  
public : T5z %X:VD(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Bt Bo%t&  
"ltvD\  
template < typename T > 8q)2 )p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `-\4Dx1!q  
      { Z%`} `(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Q[i;I bY  
    } x&l?Cfvv=  
GLwL'C'591  
    template < typename T1, typename T2 > BXa1 [7Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UIL5K   
      { 8.o[K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Al3Hu-Hf;`  
    } st{:] yTRk  
} ; DA]!ndJD  
ve1jLjsB  
XEfTAW#7  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 j*I0]!-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J6hWcA6 g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]gI XG`  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 , ZD!Qb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! YM 7P!8Gc  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 U @|{RP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8hQ"rrj+  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) #Q^mdv?  
下面是修改过的unary_op dDi 1{s  
PP.k>zsx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > '$ s:cS`=  
class unary_op (dpBGt@  
  { (+Gd)iO  
Left l; -njxc{b  
  vO]gj/SaT  
public : R{#-IH="  
oFoG+H"&7\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~NpnRIt  
n j; KnZ  
template < typename T > n >xhT r<  
  struct result_1 V3yO_Iqa  
  { )Si`>o3T-.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; JGn@)!$+/  
} ; dWR?1sV|e  
n-Dr/c4  
template < typename T1, typename T2 > SQvicZAN)`  
  struct result_2 y3 LWh}~E  
  { 4J!1$   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cC"7Vt9b  
} ; j+_g37$:  
&4O"Xs`ka  
template < typename T1, typename T2 > OMJr.u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ] X%bU*4  
  { )09_CC!a  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ksu:RJ-  
} /iy2j8: z  
/J/r62  
template < typename T > HZ[&ZNTa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const twf;{lZ(  
  { \Vm{5[:SA  
  return OpClass::execute(lt(t)); xdYjl.f  
} QdUl-(  
M[<O]p6  
} ; t^8#~o!%  
hh+GW*'~  
~>>o'H6  
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 tI.(+-q  
好啦,现在才真正完美了。 g|)e3q{M  
现在在picker里面就可以这么添加了: (niZN_qv  
Qyt6+xL  
template < typename Right > dam.D.o"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #xYkG5`lm  
  { qbqJ1^!6R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); gJs~kQU  
} ~+l%}4RZ  
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。 u>k;P UH4  
&bBp`h  
h=`rZC  
lba*&j]w=  
j|lg&kN  
十. bind eC[g"Ef  
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。 o|^0DYb  
先来分析一下一段例子 '? yZ,t  
}!n<L:njX  
{sX*SbJt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J)'6 z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :JW~$4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O~'1)k>  
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。 HFo}r~  
我们来写个简单的。 [USXNe/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7:bqh$3!s  
对于函数对象类的版本: BOt\"N  
/V7u0y  
template < typename Func > {7(h%]  
struct functor_trait H{yPi7 P  
  { hzKfYJcQ|  
typedef typename Func::result_type result_type; b <=K@I.=  
} ; n[ba  
对于无参数函数的版本: v^,A~oe`t  
_NA]= #J  
template < typename Ret > Ta9;;B?$  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  ~ikTo -  
  { I62Yg p$K  
typedef Ret result_type; P-+^YN,  
} ; ;R 2(Gb  
对于单参数函数的版本: C$,S#n@  
nr s!e  
template < typename Ret, typename V1 > E62*J$wN@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TuaT-Z~U{  
  { u6(7#n02  
typedef Ret result_type; Z>CFH9  
} ; oL VtP  
对于双参数函数的版本: azE>uEsE  
&<tji8Dj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zQ)[re)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > K =7(=Y{  
  { 1$xt=*.u|  
typedef Ret result_type; *qz]vUb/0  
} ; Ln`c DZSM  
等等。。。 ^.-P]I]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy rWbL_1Eq  
?I7H ):  
template < typename Func > SxOM@A  
struct func_return 3FX` dZ  
  { N>]u;HjH  
template < typename T > q!O~*   
  struct result_1 W@UHqHr:\  
  { WZFV8'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fl)Oto7  
} ; \>YXPMIk  
j$8 ~M  
template < typename T1, typename T2 > Gi{1u}-0  
  struct result_2 J+.t \R  
  { hp>me*vzr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0 _&oMPY  
} ; `bH Eu"(,  
} ; uQ8]j.0  
}bB_[+YV`{  
f(##P|3>R  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &VQwuO  
6fkL@It  
template < typename Func, typename aPicker > `8'|g8,wb0  
class binder_1 Ge97e/ CY  
  { 2t(E+^~  
Func fn; > }:6m  
aPicker pk; }F1^gN&QF  
public : zA+ ^4/M  
?cpID8Z  
template < typename T > '4O1Y0K  
  struct result_1 3}N:oJI$z  
  { Kt`0vwkjvI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E~N}m7kTl/  
} ; =)y=M!T2  
;)cl Cm46  
template < typename T1, typename T2 > ,u\M7,a^  
  struct result_2 @Z|cUHo  
  { A Ys<IMQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h|jsi*4NnL  
} ; 7J')o^MG  
IHB{US1G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?;i6eg17<  
RS$:]hxd>_  
template < typename T > l'o'q7&=z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  =v8#@$  
  { nE/T)[1|  
  return fn(pk(t)); H"n"Q:Yp  
} E%40u.0  
template < typename T1, typename T2 > {v2Q7ZO-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sRYFu%  
  { K}a[~  
  return fn(pk(t1, t2)); l(<o,Uv[`  
} UY|nB hL  
} ; dc:|)bK M  
Ag?@fuk$J  
y~W6DL}  
一目了然不是么? -4V1s;QUZ  
最后实现bind ?MN?.O9-  
/Wzic+v<>  
SM@1<OCc  
template < typename Func, typename aPicker > O(!wDnhc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Os[^ch  
  { .}z&$:U9[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5[;p<GqGN  
} JEBx|U$'Y  
VT-&"Jn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 KDCq::P<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &z,w0FOre  
fe&K2C%bm  
十一. phoenix lRentNg0b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Kh%9Oy  
tAaFIIvY  
for_each(v.begin(), v.end(), @BBqH&<`  
( p-zLi!  
do_ kw1PIuz4&  
[ < FN[{YsA  
  cout << _1 <<   " , " ! .!qJ%  
] C96|T>bk  
.while_( -- _1), <.=   
cout << var( " \n " ) rK"$@ tc  
) F lbL`@4M  
); JQ0KXS Nr  
YK_a37E{F  
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: LQR9S/?Ld  
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 p+yU!Qj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tn:9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 69CH W&  
V! ~uGf  
W;,Jte<'Nm  
template < typename Cond, typename Actor > #&Biu }4D  
class do_while K);:+s-  
  {  "X}!j>-  
Cond cd; j!jZJD  
Actor act; dNbN]gHC  
public : .dl1sv U  
template < typename T > V4xZC\)Gk  
  struct result_1 x?f3XEA_  
  { R$cg\DD  
  typedef int result_type; {n |Ra[9_  
} ; ^oPf>\),C  
~|fd=E%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g.&&=T  
|J~;yO SD  
template < typename T > >#xpg&2x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tb~(?nY5  
  { &Du!*V4A  
  do 1C'lT,twl  
    { ZJI|762,  
  act(t); {TlS)i`  
  } r;}kw(ukC  
  while (cd(t));  ^d4#  
  return   0 ; ;|}6\=(  
} |W{z,e01x  
} ; ^Cpvh}1#  
z\Qg 3BS  
2NI3 &;{4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). idGM%Faur  
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。 UB(Q &U_  
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。 ! QP~#a%  
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。 o;-)84Aa  
下面就是产生这个functor的类: TRX; m|   
@cSz!E}  
-1Tws|4gc  
template < typename Actor > Q%q_  
class do_while_actor a?&oOQd-iP  
  { jC<<S  
Actor act; glPOW  
public : ym<G.3%1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Z2hRTJJ[A  
NDCZc_  
template < typename Cond > Bd)Qz(>rw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?%B%[u  
} ; ZZ?=^g  
e9"<.:&  
d-39G*;1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \jZvP`.2  
最后,是那个do_ ^!N_Nx/M  
6z!?U:bT  
1JJQ(b  
class do_while_invoker RLecKw&1{3  
  { VA.:'yQtJ  
public : El]Rrku  
template < typename Actor > n%W~+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const EKq9m=Ua@o  
  { VO[s:e9L  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3*XX@>|o  
} qdNYY&6>?u  
} do_; 'Pr(7^  
C6:<.`iD87  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !x|OgvJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 h7kGs^pP  
最后来说说怎么处理break和continue Y <Ta2H  
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。 WX]kez{<uP  
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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