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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jh0``{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +?Vj}p;  
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, PnkJ Wl<S  
<0T5W#H`D  
4$.$j=Ct."  
GTL gj'B  
  class filler "<ua G?:  
  { g"aWt% P  
public : ^F2 OTz4n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $51M' Qu  
} ; 6t/nM  
L[o;@+32  
/ RU'~(  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: qpzzk9ba[  
GSo&$T;B6  
2(M^8Bl  
S`g:z b_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d5h]yIz^  
3<.]+ukm  
(?R;u>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TP7'tb  
q-kMqnQ  
IX@g].)C  
"~-H]9  
二. 战前分析 QP/%+[E.  
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。 /orpQUHA  
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 `2N&{(  
@a-u_|3q  
8w1TX [b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pa4,W!t  
  /* --------------------------------------------- */ zY_xJ"/9  
vector < int *> vp( 10 ); "c5C0 pK0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZI.;7G@|  
/* --------------------------------------------- */ ZS&>%G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f}{ lRk  
/* --------------------------------------------- */ W,<L/ZKJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4Ufx,]  
  /* --------------------------------------------- */ ?4>uGaU\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); '](4g/%  
/* --------------------------------------------- */ T,N"8N{K"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rHe*/nN%*  
4CAV)  
4Uz1~AuNxb  
0-Z sV3I&  
看了之后,我们可以思考一些问题: )Dn~e#  
1._1, _2是什么? V)x(\ls]SX  
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。 &%J+d"n(  
2._1 = 1是在做什么? +LBDn"5  
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。 ,K4*0!TXP  
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。 `"~s<+  
Xc)V;1  
%f??O|O3  
三. 动工 Cwo(%Wc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9 {&APxm  
},1**_#<Br  
vn oI.;H,  
dLA'cQId  
template < typename T > hv" 'DP  
class assignment [f`^+,U  
  { F:$Dz?F0v  
T value; 'zYKG5A  
public : Ve/"9 ?Y_  
assignment( const T & v) : value(v) {} w\(LG_n|  
template < typename T2 > V[E7 mhqy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6 0C;J!D  
} ; n =SY66  
jC_7cAsl  
bOIVe  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %Xm3m0nsv{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment VrG4wLpLs  
DGfhS`X  
*qx<bY@F  
*Nfn6lVB  
  class holder %cIF()  
  { +a'QHtg  
public : .-kqt^Gc  
template < typename T > E>_?9~8Mf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *7`N^e  
  { O_ }ZSB8"  
  return assignment < T > (t); - 0t  
} XD1 x*#  
} ; iC U [X&  
wLa^pI4p ^  
bXN-q!  
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: *~p~IX{  
[w iI  
  static holder _1; y&y(<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5fh@nR  
]>utLi5dX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZqI.n4:9  
而不用手动写一个函数对象。 x.>E7 +  
 84PD`A  
bYzBe\^3q3  
{d|R67~V  
四. 问题分析 .aRL'1xHl  
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。 U3ygFW%  
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。 OL+!,Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6~g:"}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7ko7)"N  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >.R6\>N%  
3YY<2<  
五. 问题1:一致性 WIwbf|\  
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?| ;bt@wgY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?$O5w*  
":,HY)z  
struct holder o]NL_SM_  
  { K;2]c3T  
  // ^$][ah  
  template < typename T > 0m5Q;|mH  
T &   operator ()( const T & r) const -25#Vh  
  { d6lhA7  
  return (T & )r; eO,  
} /)8 0@  
} ; ] =Js5  
`I$qMw,@  
这样的话assignment也必须相应改动: ;qI5GQ {  
l+'1>T.I  
template < typename Left, typename Right > #vO3*-hs  
class assignment o3H+.u$  
  { Xco$ yF%  
Left l; qa![oMKc  
Right r; l<<G". ?  
public : 1B3,lYBM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mB(*)PwZ  
template < typename T2 > 0XlX7Sk+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i '!M<>7  
} ; .?SClTqg  
>l$vu-k)~4  
同时,holder的operator=也需要改动: ~L(_q]  
c ;3bX6RD*  
template < typename T > oH+UuP2a-J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v9~Hl   
  { >J=x";,D|~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); YtQKsM  
} LvpHR#K)F5  
T0_9:I`&  
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。 .}fc*2.'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MCma3^/1  
H+zn:j@~L  
return l(rhs) = r; h3;Ij'  
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。 PMZdz>>T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: VGcl)fIqw?  
Q}jbk9gM5  
template < typename Tp > f}4c#x  
class constant_t 'Rfvr7G/?  
  { ;U<) $5  
  const Tp t; }\u~He%  
public : TJY$<:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 98C~%+  
template < typename T > |D^Q}uT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const , IUMH]D  
  { U]sU b3  
  return t; hvBuQuk)  
} -b@E@uAX /  
} ; SX}GKu  
;hs:wLVa"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6\86E$f=h  
下面就可以修改holder的operator=了 2h&pm   
;J\{r$q  
template < typename T > BN4dr9T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )<.S 3  
  { wrG*1+r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #)R;6"  
} {CH\TmSz  
HkvCQH  
同时也要修改assignment的operator() c7\bA7.  
!U`T;\,v5  
template < typename T2 > [v-?MS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6@2p@eYo  
现在代码看起来就很一致了。 af{;4Cr  
!W$3p'8Tu  
六. 问题2:链式操作 ~s^&*KaA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  1 ,PFz  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 mC~W/KReA  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 c%~'[W04\  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {yyg=AMz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C>68$wd>  
! # tRl  
template < typename T > ECkfFE`  
struct result_1 |0f\>X I  
  { @7lZ{jV$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jZv8X 5i  
} ; 8zj09T[  
l^`!:BOtR  
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: k9 *0xukJ  
>mF`XbS  
template < typename T > 8KWT d  
struct   ref |[34<tIN  
  { C,PCU<q  
typedef T & reference; Rl5}W\&  
} ; M/V >25`  
template < typename T > +G/~v`Bv  
struct   ref < T &> 3"[ KXzn  
  { s* 9tWSd  
typedef T & reference; LR)is  
} ; bf;IJ|v^  
4kXx(FE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1Y9Ye?~jd  
>Dtw^1i  
template < typename T > zm8m J2s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %aw/Y5  
  { r~s03g0  
  return l(t) = r(t); l"*>>/U k  
} &I(|aZx?J  
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。 )%j)*Ymz;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ==FzkRA)  
BC$In!  
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 /v!H{Zw=c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: D"x~bs?V\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 q }z,C{Wq<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zx'`'t4~  
最后的布局是: iBUf1v  
                Add T[Gz  
              /   \ 6  09=o+  
            Divide   5 c7rYG]  
            /   \ RTl7vzG  
          _1     3 NZlJ_[\$C  
似乎一切都解决了?不。 q',a7Tf:  
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。 8%xtb6#7M  
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。 #kb(2Td  
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: !-MG"\#Wq  
Rkm7"dO0  
template < typename Right > 19# )# n^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]ipVN  
Right & rt) const O_iX 1@SW  
  { Osy5|Ts  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *<0g/AL  
} |d`?wm-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2!6Kzq  
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。 y mE`V  
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。 VR:b1XWX  
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。 shn-Es*  
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。 +?@qu x!  
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? v<c Hx/  
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: S i>TG  
U73`HDJ  
template < class Action > 73<iK]*c  
class picker : public Action qJ!oH&/cD  
  { e5XikL u  
public : [&`>&u@MK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ah<f&2f  
  // all the operator overloaded r2Z`4tN:  
} ; Ol-'2l  
h">X!I  
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。 h=U 4  
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: uBMNkN8  
<1LuYEDq  
template < typename Right > qnm9L w#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3}gK`1Nq1  
  { AN1bfF:C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~w*ojI  
} ``z="oD  
0,3 ':Df  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $?GO|.59  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 7> ]C2!  
~ dk1fh  
template < typename T >   struct picker_maker S8cFD):q  
  { He*L"VpWv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'Hia6 <m3  
} ; "nefRz%j+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ge?ymaU$a  
  { R 1b`(  
typedef picker < T > result; VsMNi#?  
} ; Arv8P P^'  
!'MD8  
下面总的结构就有了: nc{ <v  
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。 hWu)0t  
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。 1&As:kv5I  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $G}Q}f  
至此链式操作完美实现。 CyU>S}t  
"|%fA E  
E4.IS =4S  
七. 问题3 UmuFzw^  
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。 CKur$$B  
bDNd m-  
template < typename T1, typename T2 > w#$k$T)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J|q_&MX/  
  { mNY z7N  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); CYu8J@(\~g  
} %G SSy_c  
wz#n$W3mGf  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: R{B~Now3  
U,S286  
template < typename T1, typename T2 > |Wgab5D>V  
struct result_2 ?C{N0?[P-  
  { ZM.g +-9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f$'D2o, O  
} ; }>:X|4]  
TK>}$.c%+  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 2fk   
这个差事就留给了holder自己。 T{M:)}V  
    F&~vD  
pp`U]Q5"gX  
template < int Order > *~L]n4-  
class holder; t*#&y:RG  
template <> I$LO0avvH2  
class holder < 1 > mx4*zj  
  { <i6MbCB  
public : ]>o2P cb;  
template < typename T > 3Cl9,Z"&6$  
  struct result_1 ZIl<y{  
  {  gk#rA/x  
  typedef T & result; f+Go8Lg=M  
} ; a40BisrD~6  
template < typename T1, typename T2 > >KFJ1}b|3  
  struct result_2 "LWuN>   
  { 8IH gsW";  
  typedef T1 & result; ?0a 0 R  
} ; hdL2`5RFF  
template < typename T > VLN3x.BY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g-}sVvM  
  { hzb|:  
  return (T & )r; ~dLZ[6Z  
} nSiNSLv  
template < typename T1, typename T2 > H%N+V r3O,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }"Cn kg  
  { v],DBw9  
  return (T1 & )r1; 6zWvd  
} WXU6 J?tIm  
} ; 6f!mk:\T.  
"tARJW  
template <> eV0S:mit  
class holder < 2 > {[?|RC;\Y  
  { HWBom8u0  
public : 5aNDW'z`f  
template < typename T > lg+g:o  
  struct result_1 Sq,ty{j2%  
  { Qg!*=<b  
  typedef T & result; zY+Et.lg]^  
} ; 3(&F.&C$$  
template < typename T1, typename T2 > EYG E#C; d  
  struct result_2 B_2>Yt"  
  { 9a%@j ]  
  typedef T2 & result; nW_  
} ; ~2431<YV  
template < typename T > PEIr-qs%D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dDbC0} x/  
  { eb\`)MI/  
  return (T & )r; uek3Y[n  
} G |^X:+  
template < typename T1, typename T2 > Q8oo5vqQ#C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |plo65  
  { *Mc\7D  
  return (T2 & )r2; :t^})%  
} nj`q V  
} ; F4%[R)  
Wp3l>:  
y3]"H(  
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> >。 A5ID I<a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Uc0'XPo3I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8v 1%H8  
Z-a(3&  
return l(i, j) = r(i, j); yZ$;O0f&&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?/MXcI(  
~[q:y|3b  
  return ( int & )i; `&zobbwq  
  return ( int & )j; 1I_q3{  
最后执行i = j; B31-<w  
可见,参数被正确的选择了。 q"<-  
y(h(mr  
nF$)F?||  
~|C1$.-  
;_5 =g  
八. 中期总结 ~HRWKPb  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 3y B6]U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 SVh4)}.x  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 86F+N_>Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 12xP)*:$  
>8O=^7  
kw ^ Sbxm  
5yi q#  
^X%4@,AE  
d}cJ5 !d  
九. 简化 ldvxYq<:  
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。 K0=E4>z,`q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Jjh!/pWZ4  
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: &"%|`gE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1/+r?F 3  
  +-*/&|^等 R6mJFE*6T9  
2. 返回引用。 r~_ /Jj  
  =,各种复合赋值等 Yj/nzTVJ[  
3. 返回固定类型。 !DL53DQ#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) nY-9 1q?Y  
4. 原样返回。 Ytwv=;h-  
  operator, 'OW"*b  
5. 返回解引用的类型。 ]u ~Fn2  
  operator*(单目)  m+{: ^  
6. 返回地址。 U2lC !j%K  
  operator&(单目) @M^Qh Hs  
7. 下表访问返回类型。 PVc|y.  
  operator[] YPDsE&,J)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7d8qs%nA  
  operator<<和operator>> T)tHN#6I  
pbxcsA\  
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。 Lj-&TO}OZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: aq/Y}s?  
@<yc .>  
template < typename Left > :wmf{c  
struct value_return Y6? mY!  
  { SSbK[aR  
template < typename T > /1#Q=T  
  struct result_1 xWe1F2nY  
  { vP)~j1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Rn_W|"  
} ; lT!$\E$1   
x&oBO{LNK,  
template < typename T1, typename T2 > :fKz^@mY4  
  struct result_2 YkAWKCOni  
  { Bp{`%86S E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4U;XqUY /  
} ; MGKeD+=5  
} ; 8Pr7aT:,  
#L= eK8^e  
[d~bZS|(T(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (Cd{#j<  
z "$d5XR  
下面我们来剥离functor中的operator() !Fg4Au  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c1AG3Nb  
z<vO#  
return l(t) op r(t) =/QU$[7X(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -hFyqIJW  
return op l(t) (s@tU>4U  
return op l(t1, t2) ! }?jCpp  
return l(t) op x`6^+>y^  
return l(t1, t2) op _u|FJTk  
return l(t)[r(t)] c ^bk:=uj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a(DZGQ-as  
Y{2d4VoW6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: XL/o y'_  
单目: return f(l(t), r(t)); rbuL@= S@*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j484b2uj1  
双目: return f(l(t)); bb/?02*)H  
return f(l(t1, t2)); ytV)!xe  
下面就是f的实现,以operator/为例 J1Ki2I=  
S O:V|Tfj  
struct meta_divide ^N2M/B|0  
  { ._MAHBx+G  
template < typename T1, typename T2 > dGD^op,6g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) DEQE7.]3q  
  { CL'Xip')T  
  return t1 / t2; x gT~b9  
} /`O]etr`d  
} ; 3JZWhxkf[$  
{+ 6D-rDw  
这个工作可以让宏来做: V>jhGf  
PSf5p\<5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 71/m.w  
template < typename T1, typename T2 > \ [kuVQ$)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YyJ{  
以后可以直接用 Z'*Z@u3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7kX$wQZ_  
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 YaNH.$.:  
(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。。。) ;y~{+{{Ow  
vG<pc_ak  
?9gTk \s?R  
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 %V(N U_o  
uJam $V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~l*?D7[o  
class unary_op : public Rettype hUT^V(  
  { z1'FmwT  
    Left l; ~@4ZV  
public : 4o4 =  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4`U0">gY  
?cs]#6^  
template < typename T > ,s><kHJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'uKkl(==%  
      { %t`SSW7I  
      return FuncType::execute(l(t)); Gkv~e?Kc~^  
    } \SiHrr5  
S2 "=B&,}  
    template < typename T1, typename T2 > Y%0d\{@a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :`Uyn!w  
      { oO#xx)b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mo;)0Vq2l  
    } p>:ef<.i  
} ; G=Hf&l  
t `Y!"l  
8@ %mnyQ  
同样还可以申明一个binary_op N=T.l*8  
 &(1H!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5K ,#4EOV  
class binary_op : public Rettype IObx^N_K  
  { _}e7L7B7g  
    Left l; fzS`dL5,W  
Right r; mGe|8In  
public : GjeUUmr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ki/'Ic1  
2sqm7th  
template < typename T > bbNU\r5%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]dHB}  
      { ^.D}k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); p`:*mf  
    } $Ei o$TI  
JYwyR++uo  
    template < typename T1, typename T2 > >sQ2@"y)s2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `s`C{|wv  
      { /}w#Jk4pD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <8rgtu!VU  
    } G` ,u40a  
} ; 3$c(M99r  
ok`]:gf  
LZM,QQ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 n1*&%d'7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 aUW/1nQHa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) l]_b;iux  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 SPkKiEdM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .!(,$'(@=  
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。。。 Z&FkLww  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x" 'KW (  
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) K DYYB6|  
下面是修改过的unary_op J]}FC{CD!  
2yln7[a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6ORY`Pe7P|  
class unary_op c[VrC+e m  
  { ?&znUoB  
Left l; ,Z>wbMJig  
  M[aT2A  
public : 7L=T]W  
xfq]9<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z,{e]MB)M  
N5nvL)a~  
template < typename T > >dpbCPJ9[  
  struct result_1 y(bsCsV&  
  { yjEI/9_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $ph0ag+  
} ; $]@O/[  
gbm0H-A:*  
template < typename T1, typename T2 > ],8;eq%W)  
  struct result_2 `gBD_0<T7  
  { _QR g7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8> UKIdp  
} ; Fr-[UZ~V  
:GQ UM6  
template < typename T1, typename T2 > I4)Nb WQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?75\>NiR  
  { dQ:?<zZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K7IyCcdB  
} T yU&QXb  
q0&Wk"X%rr  
template < typename T > /7bw: h;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NQ? x8h3  
  { n0_B(997*  
  return OpClass::execute(lt(t)); : *ERRSL)  
} D" L|"qJ  
cV-i*L4X  
} ; P7z:3o.  
-#Np7/  
I(pb-oY3!I  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug jOs H2^  
好啦,现在才真正完美了。 BBcj=]"_  
现在在picker里面就可以这么添加了: '/k^C9~m r  
],n%Xp  
template < typename Right > i 'qMi~{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8QV t, 'I  
  { < CDA"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z^r |3;  
} |K%}}g[<e;  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Rab#7Q16Q8  
'9qn*H`'  
2G?$X?  
Vu}806kB  
7Yuk  
十. bind XdpF&B&K7Q  
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。 [4p=X=B  
先来分析一下一段例子 (Akd8}nf~  
`)6>nPr7P  
?cJY B)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~z5@V5 z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 F) ?o,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \/!ZA[D|E\  
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。 <P1rqM9^  
我们来写个简单的。 <"?*zx&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qU#$2  
对于函数对象类的版本: 8x9Rm  
4IZlUJ?j+c  
template < typename Func > /|?F)%v\  
struct functor_trait |H 8^  
  { I~)cYl:|G  
typedef typename Func::result_type result_type; &&WDo(r3  
} ; 5:UyUB  
对于无参数函数的版本: > @+#  
X(]Zr  
template < typename Ret > [B,'=,Hbs  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %swR:Bv  
  { <s_=-" il  
typedef Ret result_type; ?4 qkDtm  
} ; BEWro|]cM  
对于单参数函数的版本: l7z 6i*R  
pYt/378w  
template < typename Ret, typename V1 > QQFf5^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > SG:bM7*1'  
  { e2c1pgs&+  
typedef Ret result_type; {b1UX9y  
} ; c` , 2h#  
对于双参数函数的版本: FI8k;4|V  
}p=g*Zo*C;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > MAnp{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %(`#A.yaE  
  { bg}+\/78#  
typedef Ret result_type; jq(qo4~;  
} ; r,4lqar;E  
等等。。。 Rn-G @}f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1}}>Un`U5,  
t,h{+lYU  
template < typename Func > Cp^g'&  
struct func_return ]9*;;4M g  
  { `XW*kxpm  
template < typename T > KXf<$\+zO  
  struct result_1 NG" yPn  
  { Bd5+/G=m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Fnb2.R'+  
} ; 1CkdpYjsj  
mibpG9+d  
template < typename T1, typename T2 > VYaSB?`/  
  struct result_2 j)Y[4 ^k^  
  { \5TxE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FW#P*}#  
} ; cwe1^SJ6y  
} ; F\:(*1C  
,3HcCuT  
f@@s1gdb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 J R$r!hX  
R^%e1 KO]  
template < typename Func, typename aPicker > +}a C-&  
class binder_1 /syVGmS'M  
  { D. Kqc  
Func fn; 6;+jIkkD)  
aPicker pk; DI1(`y  
public : __I/F6{ 9V  
^:u?ye;  
template < typename T > *5OCqU+g  
  struct result_1 Cqx v"NN  
  { +@<KC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zN{JJ3-  
} ; RJ~ %0  
gg^1b77hT  
template < typename T1, typename T2 > !VP %v&jKm  
  struct result_2 # ??%B  
  { PB9/m-\H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uP@\#/4u  
} ; 2r&R"B1`(  
_w(ln9   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xx)-d,S  
pBp #a  
template < typename T > 9o0!m Cq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >MG(qi  
  { 2(M6(xH>  
  return fn(pk(t)); A}5fCx.{  
} "e6|"w@8  
template < typename T1, typename T2 > iiG f'@/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8K{[2O7i)  
  { 1A<,TFg  
  return fn(pk(t1, t2)); q; ji w#_  
} ~n?>[88"  
} ; (GcT(~Gq)D  
zhblLBpeE\  
qAY%nA>jO  
一目了然不是么? /nZ;v4  
最后实现bind vq!uD!lr  
7dOyxr"H-  
zt=0o| k  
template < typename Func, typename aPicker > %Dig)<yx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <>Y?v C  
  { &dR=?bz-A  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); iv&v8;B  
} Q_p[k KH  
?_g1*@pA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hhI)' $  
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。 jrMe G.e=D  
:+rUBYWx  
十一. phoenix O+~ 7l?o  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 'ZP)cI:+X  
=ll=)"O  
for_each(v.begin(), v.end(), EU-]sTJLF  
( o)Z=m:t,lK  
do_ OGO ~f;7  
[ d s:->+o  
  cout << _1 <<   " , " 9GLb"6+PK  
] 7KjUW\mN2Z  
.while_( -- _1), hBU\'.x  
cout << var( " \n " ) > \Sr{p5KR  
) 0N:XIGFa  
); ]; Wx  
o<i,*y88  
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: fc_2D|  
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 z=7|{G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fJAnKUF)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \qh *E#j  
^aZAw%K  
!j:`7PT\  
template < typename Cond, typename Actor > g I]GUD-  
class do_while qe$^q  
  { EZDy+6b  
Cond cd; S9| a$3K'  
Actor act; 6Jz^  
public : 9uk<&nqx  
template < typename T > \]4v_!  
  struct result_1 *QGm/ /b  
  { 1O/ g&u  
  typedef int result_type; t.Nb? /  
} ; {eS|j=  
%?Y[Bk3p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} PU<PhuMd  
Z{6kWA3Kk  
template < typename T > E#wS_[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gJ$K\[+  
  { I@#;nyAj"  
  do Dnf*7)X  
    { LOy0hN-$b  
  act(t); = u[#2!  
  } hr05L<?H  
  while (cd(t)); *f%>YxF  
  return   0 ; txgQ"MGA%  
} aGZi9O7G}  
} ; 3r+.N  
X0(tboj#  
Y?J"wdWJNB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /4\wn?f  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 7R4z}2F2  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 mEyK1h1G @  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 4QOEw-~w&s  
下面就是产生这个functor的类: An*~-u9m  
`Z"Q^  
~@ jY[_  
template < typename Actor > \b=Pj!^gwb  
class do_while_actor wI B`%V  
  { I pzJ#  
Actor act; (6l+lru[  
public : Cqii}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RwI[R)k  
gD`>Twa&6  
template < typename Cond > Fs_]RfG  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uc7Eq45  
} ; Z/;Xl~  
XW{>-PBg:  
0& >H^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 SP*fv`  
最后,是那个do_ v3d&*I  
".^VI2T  
G7!W{;@I  
class do_while_invoker m %;D  
  { DGW+>\G  
public : 2d%}- nw  
template < typename Actor > k3?rp`V1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mE`kjmX{E  
  { RlT3Iz;  
  return do_while_actor < Actor > (act); ML;*e"$  
} OU5*9_7.  
} do_; ,)PiP/3B  
;9o;r)9~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [/s&K{+c  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #U8rO;$  
最后来说说怎么处理break和continue yz8mP3"c:o  
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。 fXI:Y8T  
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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