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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p5*i d5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AVi|JY)>  
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, 4'{j'kuv  
k -SUp8}g  
TPkm~>zD.  
z_zr3XR9  
  class filler 4Q$\hO3b  
  { mFvw s  
public : 5!AzEB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} t+vn.X+&  
} ; 7_JK2  
0n1y$*I4  
 @]A4{  
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: ;1BbRnCr  
u~G,=n  
xbIxtZm  
c=ZX7U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QutQG  
%N!Y}$y  
39u!j|VH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Jk`A}  
g6N{Z e Wg  
N 4Dyec\  
{4#'`Eejj  
二. 战前分析 byd[pnI$H  
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。 x5{ zGv.j  
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 L!5%;!>.P  
S9mj/GpL3  
Z,ag5 w`]L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NK d8XQ=%  
  /* --------------------------------------------- */ xHI>CNC,  
vector < int *> vp( 10 ); ]` 3;8,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); n- p|7N  
/* --------------------------------------------- */ Y0U:i.)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); c>I^SY(r%  
/* --------------------------------------------- */ 3 bGpK9M~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); aWW|.#L  
  /* --------------------------------------------- */ E_-CsL%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2TY|)ltsF  
/* --------------------------------------------- */ 1[dza5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :)bm+xWFF  
y\Zx {A[  
AOeptv^k3}  
> `u} G1T\  
看了之后,我们可以思考一些问题: Dk8" H >*  
1._1, _2是什么? Z5\u9E"]  
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。 \Z<' u;  
2._1 = 1是在做什么? RBiDU}j  
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。 #m|AQr|  
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。 )j!22tlL  
*YYm;J'  
_v<EFal  
三. 动工 /O+,vRw\A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^O4.$4t|  
"<NQ2Vr]5  
N }Z"$4  
FjVC&+c  
template < typename T > Fn$EP:>  
class assignment i9uJ%nd:  
  { b=.Ikt+y  
T value; =p:D_b  
public : umK~K!i  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3-srt^>w*  
template < typename T2 > Fb VtyQz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Kp8!^os  
} ; ]uj6-0q){W  
_=8x?fC:rl  
$ ^m_M.1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 79=w]y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V6Z2!Ht  
r( :"BQ  
4Rp2  
b$H{|[  
  class holder PO ]z'LD  
  { 6 O!&!  
public : u-yQP@^H  
template < typename T > "\U$aaF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RT4ns+J1  
  { &Nt4dp`qj  
  return assignment < T > (t); +hqsIx  
} aB+Ux< -  
} ; Mq8jPjL  
{w1sv=$+  
]8<;,}#  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: m:.ywiw=  
98x]x:mgI_  
  static holder _1; b<~\IPY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a$l  
-tlRe12  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bT2b)nf  
而不用手动写一个函数对象。 hqmKUlo  
V \,Z (  
{Ug?k<h7|  
Nl"< $/  
四. 问题分析 D4?5 %s  
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。 rp (nGiI  
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。 RU|{'zC\v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }PTYNidlR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a= +qR:wT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 OEnJ".&V  
TW8E^k7  
五. 问题1:一致性 qCi6kEr  
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?| w(zlHj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $WI=a-;_e  
~q 0)+'  
struct holder |$`)d87,  
  { G'{$$+U^K  
  // Q-k{Lqa-  
  template < typename T > Fc% @  
T &   operator ()( const T & r) const {L$]NQdz  
  { :,X,!0pWRp  
  return (T & )r; 6hv4D`d;o  
} Z?kLAhy!  
} ; V\^3I7F  
&'uFy0d,  
这样的话assignment也必须相应改动: q$(@  
Mhc!v, D$  
template < typename Left, typename Right > 7aUk?Hf  
class assignment '8R5?9"  
  { id="\12Bw  
Left l; 7{e0^V,\k  
Right r; M^JRHpTn  
public : 4mq+{c0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uO%G,b  
template < typename T2 > 2| $  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } })rJU/  
} ; 0!!b(X(  
_h", ,"p#o  
同时,holder的operator=也需要改动: g .ty#Z=:  
+YVnA?r?  
template < typename T > }J"}5O2,b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gDU~hv  
  { #05#@v8.f  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n>T1KC%  
} x2(!r3a  
TO7%TW{L  
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。 !*_5 B'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `OO=^.-u  
~0aWjMc(>  
return l(rhs) = r; m{4e+&S|  
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。 AQ:cim `  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E$"( :%'v  
!$P +hX`  
template < typename Tp > UE33e(Q<  
class constant_t ;gfY_MXnF  
  { (;T$[ru`  
  const Tp t; m`l3@ Z  
public : =LEKFXqM  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 28J ; 9  
template < typename T > JfS:K'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const FjYih>  
  { ij i<+oul  
  return t; H. UwM  
} 9t:P1  
} ; lX$6U| !  
W&23M26"{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jsL\{I^>  
下面就可以修改holder的operator=了 b<o Uy  
p_T>"v  
template < typename T > $Ay j4|_-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 02OL-bv}HS  
  { M il ![A1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \W$bOp  
} <20rxOEnf  
iy_'D  
同时也要修改assignment的operator() ^c",!Lp}{  
_X5@%/Vz  
template < typename T2 > QB p`r#{I{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mGR}hsQpn  
现在代码看起来就很一致了。 c^0Yu Bps[  
}? j>V  
六. 问题2:链式操作 oo sbf#V  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 " '/:Tp)  
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。 ." 9t<<!  
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。 FRa@T N/Ic  
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。 _q*4+x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k{_ Op/k}V  
Esh3 cn4  
template < typename T > pMZKF=  
struct result_1 pGEYke NU  
  { \7M+0Ul1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (`h$+p^-y  
} ; P{2V@ <}  
M =Pn8<h~  
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: _cra_(b  
{.c(Sw}Eo  
template < typename T > M JJ]8:%  
struct   ref wc z|Zy  
  { oL?(; `"&  
typedef T & reference; R'bmE:nL  
} ; X :2%U  
template < typename T > YNV!(>\GE  
struct   ref < T &> 34S|[PX d  
  { g=w,*68vuy  
typedef T & reference; HsrIw  
} ; Pp-\#WJ  
U^jxKBq^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3exv k  
f+>l-6M+p  
template < typename T > zO#{qF+~;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l(X8 cHAi  
  { ];BGJ5^j  
  return l(t) = r(t); vd>K=! J  
} %JmRJpCvR  
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。 VA4>!t)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -"J6 |Y#8  
:B(F ?9qK  
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 p<>x qU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jtqH3xfy  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jIY    
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .XPcH(q  
最后的布局是: jwsl"zL  
                Add HU[a b  
              /   \ ,#=ykg*~/  
            Divide   5 'u@_4wWp  
            /   \ /*g9drwaa  
          _1     3 ~AbnksR  
似乎一切都解决了?不。 ?v-Y1j  
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。 7P3PQ%:  
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。 J6x#c`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: G dZ_  
z@!zQ Vp  
template < typename Right > '[u=q -Lv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :eaqUW!Y  
Right & rt) const OO%< ~H  
  { $Pa7B]A,Ae  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  ?39B(T  
} ,(aOTFQS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7U=|>)Q0s  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 R Wa4O#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Be"Swz(n  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 3{e7j6u\  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Qd~M;L O"i  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? +<p?i]3CHe  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: X4<!E#  
!3~VoNh,  
template < class Action > +uR|0Jo8X  
class picker : public Action rNzsc|a:  
  { {"<6'2T3  
public : g=eYl_P6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L #'N  
  // all the operator overloaded "=~P&Mi_  
} ; D>& ;K{!  
cG%ttfq\  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 qGndh  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: xEK+NKTeV  
_n9+(X3  
template < typename Right > ?VM#Nf\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6;/>asf  
  { SB5DL_q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Zf~ [4Eeb  
} q|PB[*T  
]:* 8 Mb#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n^QOGT.s6`  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 AF{k^^|H  
}qUNXE@  
template < typename T >   struct picker_maker b XcDsP$.  
  { bS 'a)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]h (TZu  
} ; Sz0M8fYT]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ks&~VU  
  { UA4Q9<>~  
typedef picker < T > result; @Z$`c{V<  
} ; T!6H5>zA  
hjiU{@q  
下面总的结构就有了: v4L#^Jw(^p  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 #plwK-tPR  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 k*bfq?E a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !O$*/7  
至此链式操作完美实现。 yjvH)t/!.  
t+0&B"  
yI9~LTlA3  
七. 问题3 9kPwUAw  
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。 cmDskQ:  
NLDmZra  
template < typename T1, typename T2 > TQ&%SMCn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iKB8V<[\T  
  { I`h9P2~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); bhXH<=  
} .vRLK  
1E Lzzn  
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: 02X~' To"  
v _Bu  
template < typename T1, typename T2 > "Kk3#  
struct result_2 8F0+\40  
  { Auhw(b>}TW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; b2 ~~ !C  
} ; bo&!oY#  
[KkLpZG  
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? 5YIi O7@4  
这个差事就留给了holder自己。 [|UW_Bz  
    ).eT~e Gj  
5EIhCbA  
template < int Order > G8`q-B}q  
class holder; EWN$ILdD  
template <> (]0$^!YK  
class holder < 1 > /vPh_1  
  { L>{E8qv>w  
public : i;^ e6A>  
template < typename T > CAY^ `K!  
  struct result_1 ~BCSm]j  
  { 7\^b+*  
  typedef T & result; y]=v+Q*+  
} ; .LafP}%  
template < typename T1, typename T2 > sSOI5W3A  
  struct result_2 ZZTPAmIr  
  { _,b%t1v  
  typedef T1 & result; ?n/:1LN,  
} ; ro37H2^Ty  
template < typename T > </<_e0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v%> ?~`Y  
  { :c,\8n  
  return (T & )r; '9GHmtdO,  
} VS^%PM#:/  
template < typename T1, typename T2 > lfu1PCe5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )8&Q.? T  
  { ~!]FF}6  
  return (T1 & )r1; #e&j]Q$Eh  
} %Ua*}C   
} ; ?7G?uk]3,@  
r4NI(\gU  
template <> [w~teX0!  
class holder < 2 > ~/[cZY @  
  { z>k6T4(  
public : pw:<a2.  
template < typename T > '2zo  
  struct result_1 U*/  
  { .eXIbd<C  
  typedef T & result; 6fPuTQ}fY>  
} ; xN2M| E]  
template < typename T1, typename T2 > >;o^qi_$  
  struct result_2 xpFu$2T6P.  
  { VYf$0oo\4  
  typedef T2 & result; u4$d#0sA  
} ; KK]AX;  
template < typename T > JU<<,0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -O~WHi5}  
  { (T n*;Xjq  
  return (T & )r; )rhKWg  
} bEbO){Fe  
template < typename T1, typename T2 > >?M:oUVDU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i1vBg}WHN  
  { /.05rTpp  
  return (T2 & )r2;  A`#v-  
} 9|jIrS%/~  
} ; "rc}mq  
S3hJL:3c  
|Uy hH^  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 <3HW!7Ad1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: l/LRr.x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'n4zFj+S  
[ $.oyjd  
return l(i, j) = r(i, j); ]ZO^@sH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &z{oVU+mA  
g_>)Q  
  return ( int & )i; LLgN%!&  
  return ( int & )j; +?MjY[8j  
最后执行i = j; 1$@k@*u\  
可见,参数被正确的选择了。 (' `) m  
E3,Z(dpX!  
}'kk}2ej`  
ICq;jfML  
 +aP %H  
八. 中期总结 Js^ADUy  
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: OD>-^W t;%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <6p{eGAQV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 N Ja]UZx  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9jaYmY]~  
`{F8#    
o,bV.O.W  
yuFuYo&[?v  
~DqNA%Mb  
}kL% l  
九. 简化 &xH>U*c  
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。 SL%4w<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .j7|;Ag  
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: |[!xLqG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FD_0FMZ9,  
  +-*/&|^等 Vl^jTX5N  
2. 返回引用。 S)g5Tu)  
  =,各种复合赋值等 \jq1F9,  
3. 返回固定类型。 Y0|~]J(B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~ D3'-,n[  
4. 原样返回。 qcQ`WU{  
  operator, '-w G  
5. 返回解引用的类型。 q#sMew\{  
  operator*(单目) W'gCFX  
6. 返回地址。 Duptles  
  operator&(单目) N@Slc 0  
7. 下表访问返回类型。 Q:_pW<^  
  operator[] ,vg8iR a  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ku,Efr  
  operator<<和operator>> [`ttNW(_  
&e,xN;  
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。 B TcxBh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7 hnTHL  
u#J5M&#  
template < typename Left > '|Q=J)  
struct value_return -fUz$Df/R  
  { 0" R|lTYq  
template < typename T > VJ_E]}H  
  struct result_1 Mqw&%dz'_  
  { 8VMq>-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; oVC~RKA*  
} ; )}WG`  
#B+2qD>E  
template < typename T1, typename T2 > %K ]u"  
  struct result_2 i7 p#%2  
  { ) 3Y E$,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <PV @JJ"  
} ; fVf.u'.8  
} ; x( mY$l,il  
>2VB.f  
CUxSmN2[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =9pFb!KX  
#XJYkaL  
下面我们来剥离functor中的operator() cE]tvL:g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zI7-xqZ  
i"w$D{N  
return l(t) op r(t) %gw0^^A  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qQpR gzw  
return op l(t) :O//A6 v  
return op l(t1, t2) 1Ll@ ocE  
return l(t) op GVEjB;  
return l(t1, t2) op P?TFX.p7  
return l(t)[r(t)] lfj>]om$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] zhN'@Wj'_  
Z71"d"  
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: ?c>j^}A/N  
单目: return f(l(t), r(t)); 5[/ *UtB  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~=0zZTG  
双目: return f(l(t)); ^lf;Lc  
return f(l(t1, t2)); $fn Fi|-  
下面就是f的实现,以operator/为例 |L`w4;  
1Ete;r%5=  
struct meta_divide H3a}`3}U  
  { N@j|I* y|  
template < typename T1, typename T2 > ?'h@!F%R'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fep#Kb%"e  
  { Ns1u0$fg  
  return t1 / t2; rm"bplLZA  
} nH T2M{R  
} ; lZ_i~;u4@v  
1YM04*H  
这个工作可以让宏来做: CiPD+I  
dnNc,l&g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ pazFVzT  
template < typename T1, typename T2 > \ KtV_DjH:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #~p1\['|M  
以后可以直接用 umls=iz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) i 3?zYaT  
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 #;^.&2Lt  
(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。。。) O'idS`   
Sm,%>  
Uyi_B.:`  
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 !vett4C* K  
vQIoj31  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $f C=v  
class unary_op : public Rettype ld2 \/9+n  
  { Gm>8= =c  
    Left l; Sf*VkH  
public : :5"|iRP'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OkFq>;{a  
g<.VW 0  
template < typename T > Q) FL|   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =|?w<qc  
      { zo]7#  
      return FuncType::execute(l(t)); _Thc\{aV#  
    } 9"<)DS  
a(BC(^1!  
    template < typename T1, typename T2 > k`TEA?RfQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const # <&=ZLN  
      { //6m2a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L'[ '7  
    } L2K4nTA  
} ; WJJ!No P  
YHeB <v  
B>~E6j7[Mp  
同样还可以申明一个binary_op .GS|H d  
[0IeEjL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n}?kQOg0/  
class binary_op : public Rettype Vr5a:u'  
  { ;%U`lE0  
    Left l; qe\j$Cjy  
Right r; Vwv O@G7A  
public : `CHgTkv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  '5[L []A  
^s24f?3  
template < typename T > x{ZcF=4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?f&*mp  
      { Q$RP2&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1` 9/[2z  
    } kv5D=0r  
#UGbSOoCtn  
    template < typename T1, typename T2 > cJH7zumM)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I98wMV8  
      { !)&-\!M>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); GU"MuW`u2  
    } tpCEWdn5  
} ; c"0CHrd  
I#9K/[  
r{Fu|aoa;5  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 \>jK\j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8I~H1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }*0%wP  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 LFh(. }  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l sUQ7%f  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 A 7TP1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 TmUn/  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Q>z0?%B  
下面是修改过的unary_op oM< &4F  
~[,E i k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8@Y@5)Oc  
class unary_op /=-E`%R}!  
  { +/UInAM  
Left l; XvdK;  
  4V[+6EV  
public : n){\KIU/O  
tU?lfU[7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  r5F#q  
U>:p`@  
template < typename T > 1M<'^(t3d  
  struct result_1 4#=^YuKaF1  
  { G.(9I~!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0 J ANj  
} ; 'RG`DzuF  
}*+ca>K  
template < typename T1, typename T2 > [ 9$>N  
  struct result_2 >Axe7<l  
  { wdp 4-*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?{^T&<18t  
} ; mWka!lT  
Ho\z ^w+T`  
template < typename T1, typename T2 > &uk?1Z#j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6i&WF<%D  
  { $R"~BZbt;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ..n-&(c32  
} iaPY>EP1  
_YbHnb  
template < typename T > I-+D+DhRx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9BHl 2<&V  
  { 3 vE;s"/  
  return OpClass::execute(lt(t)); WRD^S:`BH  
} dyg1.n#M}  
y+X%qTB  
} ; Q@l3XNH|c  
T\2cAW5  
3pl.<;9r  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug +fKLCzj  
好啦,现在才真正完美了。 b/<n:*$   
现在在picker里面就可以这么添加了: <4Ujk8Zj  
KqB(W ,$  
template < typename Right > )%UO@4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YMm Fpy  
  { gKBcD\F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); QvqX3FU  
} K4oLb"gB1  
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。 c)lMi}/  
*y.KD4@{  
QDSB <0j  
zJtYy4jI)  
u,/PJg-(!  
十. bind ]k>S0  
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。 6B|IbQ^  
先来分析一下一段例子 }X}fX#[  
$g#%  
P^.L0T5g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j63w(Jv/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 GndF!#?N(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C+2*m=r  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 et)A$'Q  
我们来写个简单的。 4. R >mN[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -_A0<A.  
对于函数对象类的版本: t[0gN:s  
@YV-8;hO  
template < typename Func > }JvyjE  
struct functor_trait @u$4{sjgf\  
  { 1oodw!hW  
typedef typename Func::result_type result_type; -YRF^72+  
} ; opdi5 e)jK  
对于无参数函数的版本: Jfo#IRC  
+FyG{1?<  
template < typename Ret > kM@8RAxA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > / 1E6U6  
  { !a4pKN`qLY  
typedef Ret result_type; iQs(Dh=*  
} ; yg/.=M  
对于单参数函数的版本: 5f}wQ  
%0=|WnF-  
template < typename Ret, typename V1 > |<9 R%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \>M3E  
  { :8\z 0  
typedef Ret result_type; \$GlB+ iCx  
} ; LXfDXXF  
对于双参数函数的版本: &o:wSe  
1 ^Ci$ra  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =][[TH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;/ WtO2  
  { @k ~Xem%<  
typedef Ret result_type; YV 2T$#7u  
} ; Tig`4d-%  
等等。。。 (t fADaJM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy So,EPB+  
k q_B5L?  
template < typename Func > *|ubH?71%Y  
struct func_return B0nkHm.Sj  
  { AfFF u\  
template < typename T > 7n}J}8Y*U2  
  struct result_1 M|7xI  
  { pz#oRuujY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]KLj Qpd  
} ; O~l WFaW  
d#Ql>PrY  
template < typename T1, typename T2 > @My-O@C>  
  struct result_2 $oe:km1-D  
  { !fZ{ =  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mGwB bY+5n  
} ; A0 x*feK?  
} ; EL5gMs  
Rw=g g >\  
Wyw/imr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :a nUr<  
j^mAJ5  
template < typename Func, typename aPicker > ,o*x\jrGw  
class binder_1 [f&ja[m q  
  { M7BJ$fA0E  
Func fn; 7S(5\9  
aPicker pk; xW!2[.O5H  
public : GUJx?V/[  
[N'YFb3"O  
template < typename T > H Y\-sl^  
  struct result_1 %N=-i]+Id  
  { fu"#C}{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I?EtU/AD  
} ; OpW4@le_r  
x?y)a9&Hm  
template < typename T1, typename T2 > 3g0[( ;  
  struct result_2 pa`"f&JO  
  { oZQ% P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oGu-:X=`9  
} ; :Fm;0R@/k  
ofC=S$wX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =hjff/ X  
.m9s+D]fI  
template < typename T > Akb#1Ww4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4w<U%57  
  { ncuqo'r  
  return fn(pk(t)); [daUtKz  
} U\*}}   
template < typename T1, typename T2 > ,Tvfn`;(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^M0e0  
  { &O/;YGEAB  
  return fn(pk(t1, t2)); 5RrzRAxq  
} |$f.Qs~?  
} ; < HlS0J9  
6F(;=iY8  
&Egw94l  
一目了然不是么? V\5ZRLawP  
最后实现bind fzT|{vG8  
AvfSR p  
]DHB'NOh,  
template < typename Func, typename aPicker > g\[?U9qN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2_'{f1bVxz  
  { :70[zo7n'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); VJ8cls<  
} 7k.=_Tl  
airg[dK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wJ,l"bnq  
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。 omisfu_~E  
b1>zGC^|  
十一. phoenix e%Rg,dX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yr8 b?m.x  
(S3\O `5  
for_each(v.begin(), v.end(), 5?9K%x'b  
( /@h)IuW  
do_ efW<  
[ $Y& 8@/L  
  cout << _1 <<   " , " J$Uj@M  
] [CTE"@A  
.while_( -- _1), >c %*:a  
cout << var( " \n " ) U.g7'`Z<  
) Tk\?$n  
); 2_k2t ?   
jrJ!A(<)  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: YflM*F`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor -9W)|toWb"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #29m <f_n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "jS @ug  
v/gxQy+l  
,Q:Ylc8  
template < typename Cond, typename Actor > hA 1_zKZ  
class do_while `>'%!E9G  
  { WD.td  
Cond cd; T rK-XTev  
Actor act; StZ GKY[Q  
public : jNV)=s^ed[  
template < typename T > Esx"nex  
  struct result_1 X0G6W p  
  { E "9`  
  typedef int result_type; ~nLE?>x|Z  
} ; b{4@ ~>i  
CNU,\>J@$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} sKD sps^$  
dA4DW  
template < typename T > ?D[9-K4Vn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lh`B5  
  { 5A Fy6Ab  
  do A><w1-X&=o  
    { "L ,)4v/J  
  act(t); N(ov.l;  
  } < KB V  
  while (cd(t)); GS_+KR\  
  return   0 ; &=ZVU\o:  
} e"g=A=S  
} ; 9W5~I9%  
gu:8+/W8L  
ArK%?*`5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SrVo0$5)  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 k9Pwf"m|](  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Y8l 8B>  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ~| CWy  
下面就是产生这个functor的类: 7# !RX3  
ZRCm'p3  
dC,a~`%O  
template < typename Actor > V7~tIhuJH  
class do_while_actor +q<G%PwbV  
  { YL[n85l>1  
Actor act; WZh%iuI{C  
public : -/)>DOgUq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} H<N$z 3k  
cJ^{iOQ+  
template < typename Cond > cpLlkR O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VA D9mS^~  
} ; } X|*+<  
~(v7:?  
ZsnFuk#W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U=ek_FO  
最后,是那个do_ "/ 9EUbca  
Po B-:G6  
'GyO  
class do_while_invoker h&|PHI  
  { b aO ^Z  
public : Z(h.)$yH*=  
template < typename Actor > \5 S^~(iL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !vfbgK  
  { #S4lRVt5  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,;D$d#\"  
} GBg~NkC7.  
} do_; .m gm1zz  
@yImR+^.7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? iY[+BI:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v w  
最后来说说怎么处理break和continue 5 *R{N ~>  
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。 v}`{OE:-J  
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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