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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vQLYWRXiA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |Jn|GnM  
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, w"?Q0bhV9y  
86)2\uan  
~g/"p`2-N  
ywJ [WfCY  
  class filler #epbc K  
  { J-tqEK*  
public : Mu>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~BuzI9~7P  
} ; w{aGH/LN  
%CHw+wT&  
Cd)g8<  
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: } doAeTZ  
3GF67]  
2>9\o]ac4  
.4^+q9M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %urvX$r4K  
\85%d0@3  
9k ~8n9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'r7[9[  
:@i+yN cV  
~'%d]s+q  
^g*Sy, A  
二. 战前分析 ={%'tv`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )iw-l~y;  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  B`e/ /  
Ck )W=  
Kj4BVs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7FoX)54"  
  /* --------------------------------------------- */ Oq~{HJ{  
vector < int *> vp( 10 ); Qw2`@P8W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Gw3+TvwU+Q  
/* --------------------------------------------- */ QIMd`c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6:G&x<{  
/* --------------------------------------------- */ GKIzU^f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n7bVL#Sq[  
  /* --------------------------------------------- */ 76rv$z{g^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X1(ds*'Kv  
/* --------------------------------------------- */ Gt#r$.]W?o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N62;@Z\7  
]|g2V a~-  
~|Vq v{  
qI9j=4s.  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6ioj!w<N  
1._1, _2是什么? Zzjx; SF  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ;)FvTm'"\.  
2._1 = 1是在做什么? uSR%6=$  
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。 bs|gQZG  
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。 Eh8GqFEM  
DQY1oM)D !  
.zZfP+Q]8  
三. 动工 *d C|X  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5 NYS@76o7  
5Jo'h]  
s?}qia\~m  
5z0Sns  
template < typename T >  #B~ ;j5  
class assignment W,[ RB  
  { HD KF>S_S  
T value; EM@|^47$  
public : 0bh 6ay4  
assignment( const T & v) : value(v) {} THq}>QI  
template < typename T2 > -Ct+W;2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } c9[{P~y  
} ; T3oFgzoO  
e=VSO!(rY  
A x8>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >I@&"&d  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q.$8>)  
R?)Yh.vi=t  
5/P. 4<c7  
D Z*c.|W  
  class holder Vwp>:'Pu  
  { 9e`};DE   
public : ,]0BmlD  
template < typename T > d3rjj4N"z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const aU;X&g+_)  
  { _UTN4z2aTG  
  return assignment < T > (t); E|9`J00  
} =)+^y}xb  
} ; (.N n|lY<i  
12#yHsk  
O:GPuVb\  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: n>u_>2Ikkj  
9<rs3 84  
  static holder _1; <7`k[~)VB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O<p=&=TD7  
p+iNi4y@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9`92 >  
而不用手动写一个函数对象。 EgG3XhfS  
00;SK!+$  
_"p(/H  
q(~jP0pj%  
四. 问题分析 /F.<Gz;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。 ?cWwt~N9  
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。 tF,`v{-up  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;Lfn&2G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 392(N(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 UUz{Qm%  
?wkT=mv  
五. 问题1:一致性 G!VEV3zT  
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?| &V axv$v}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !j7mY9x+  
p,z>:3M  
struct holder uzQj+Po  
  { VOj7Tz9UD  
  // 5GAW3j{  
  template < typename T > )kjQ W&)g  
T &   operator ()( const T & r) const bJPKe]spJ=  
  { fPTLPcPP  
  return (T & )r; TqN@l\  
} >{Ayzz>v  
} ; 1^]IuPxq  
#7H0I8  
这样的话assignment也必须相应改动: }0<2n~3P  
pWE(?d_M{G  
template < typename Left, typename Right > uG'S&8i_  
class assignment a\m=E#G  
  { =4+2y '  
Left l; 'J*'{  
Right r; +(x(Ybl#  
public : U^[AW$WzU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i;~.kgtq4  
template < typename T2 > :-59~8&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7p'pz8n`X  
} ; 5+{oQs_  
/NB|N*}O)  
同时,holder的operator=也需要改动: KU "+i8"  
Il\{m?Y  
template < typename T > Tr>_R%bK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Zt41fPQ  
  { ? Lxc1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z~(X[Zl :  
} VG7#C@>Z  
19R~&E's  
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。 &to~#.qc  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b"o\-iUioe  
1h`F*:nva  
return l(rhs) = r; fif'ptK  
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。 a'HHUii=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3bGU;2~}  
/AX)n:,  
template < typename Tp > CEkf0%YJ  
class constant_t p);[;S  
  { d\Up6F  
  const Tp t; <}&J|()  
public : !b0A %1W;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yo_zc<  
template < typename T > gZ>&cju  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const n=DmdQ}  
  { #(}{*d R  
  return t; p:tp |/  
} 'Kmf6iK>[  
} ; i\ 7JQZ  
cfBl HeYE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #Q_Scxf  
下面就可以修改holder的operator=了 !j  #8zN  
u*\QVOF  
template < typename T > =saRh)EM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  fZap\  
  { =j w?*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zvnd@y{[  
} +`S_Gy  
evE:FiDm(j  
同时也要修改assignment的operator() ]n1#8T&<*z  
8:I-?z;S  
template < typename T2 > StNA(+rT  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +Y+fM  
现在代码看起来就很一致了。 0%rE*h9+  
wmbG$T%k  
六. 问题2:链式操作 Mf5*Wjz.Mc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4Af7x6a;  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 DcRoW  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 }`0=\cKqn  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 6L~5qbQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b:O_PS5h  
\qW^AD(it<  
template < typename T > T|$tQgY^  
struct result_1 5 <KBMCn  
  { b H5lLcdf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u1'l4VgT  
} ; Wxj(3lg/  
Sd I>  
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: jv29,46K  
bB/fU7<{)u  
template < typename T > 66W J=? JV  
struct   ref BUL<FTg  
  { @Z""|H"0  
typedef T & reference; F` gK6;zp  
} ; ER!s  
template < typename T > jX$U)O  
struct   ref < T &> 2S@Cj{R(  
  { nYC S %\"  
typedef T & reference; E_D@ 7a  
} ; T-s[na(/L  
`P|V&;}K  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4e[ 0.2?  
_w <6o<@  
template < typename T > w2!5TKZ`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <gvgr4@^yR  
  { ~O /B  
  return l(t) = r(t); ? R[GSS1  
} >A L^y( G  
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=Q ?d]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @&E7Pg5  
$ JCOL  
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 qMqf7 .  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 44B9JA7u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [--] ?Dr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @[$q1Nm  
最后的布局是: n#P?JyGm1g  
                Add TuwSJS7  
              /   \ ZQ\O| n8  
            Divide   5 Z2]\k|%<Fa  
            /   \ ZOJ7 ^g  
          _1     3 ,/p .!+  
似乎一切都解决了?不。 7bM H  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 v~!_DD au  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 CfOhk  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .'1]2/ad  
O~Dm|hP  
template < typename Right > (iO/@iw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const n5#9o},oK  
Right & rt) const S U P  
  { u69G #  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :N4?W}r.  
} ,{RWs^W2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %LL?'&&  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 I'R|B\  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 )4 w 3$Q  
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。 90Z4saSUw  
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。 y8di-d3_  
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? ;ejtP #$  
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: j{%'A  
8;,(D# p  
template < class Action > `C*psS  
class picker : public Action ARB^]  
  { <5c^DA  
public : @7Nc*-SM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'yAHB* rQR  
  // all the operator overloaded Ve\!:,(Y_  
} ; v`"BXSmp{  
<3{ >;^|e  
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。 #|cr\\2*  
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: G'_5UP!  
s(Fxi|v;  
template < typename Right > S#ud<=@!9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2cJ3b 0Xx  
  { N!af1zj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HqA~q  
} ?trqe/  
W^9=z~-h  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (=D^BXtH|  
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。 kkV* #IZ  
K./L'Me  
template < typename T >   struct picker_maker .|J-(J<>[.  
  { >D$NEO^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ozG!OiRW  
} ; lJ4&kF=t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B}ASZYpW>  
  { 3%V VG~[  
typedef picker < T > result; 1GgG9I  
} ; z]Mu8  
6Y= MW{=F  
下面总的结构就有了: p~t5PU*(  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 sC RmLUD  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 b@N*W]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bdyE9t   
至此链式操作完美实现。 HNL;s5gq  
[JX=<a)U  
mr#XN&e  
七. 问题3 'y:+w{I2o  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 /{\mV(F(  
( |Xc_nC  
template < typename T1, typename T2 > pH!8vnoA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -*"Q-GO  
  { q+Qrc]>-f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); JKYkS*.a}  
} F,$ypGr  
|^kfa_d  
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: m"8Gh `Fo  
GH6ozWA  
template < typename T1, typename T2 > DWar3+u&0  
struct result_2 0%hOB :  
  { 1ml{oqNj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bp(X\:zAy  
} ; "+ 8Y{T  
7TGLt z  
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? ^U@E rc#d  
这个差事就留给了holder自己。 0 8 aZU  
    wWUt44:0O  
;Quk%6;[N  
template < int Order > y@Ga9bI7  
class holder; YumHECej  
template <> tcS7 @^'  
class holder < 1 > x[H9<&)D  
  { r081.<  
public : &o*f*(C2  
template < typename T > w 7 j hS  
  struct result_1 g6T /k7a  
  { 1W2hd!J7C  
  typedef T & result; SAw. 6<Wy-  
} ; l?LP:;S  
template < typename T1, typename T2 > _0]{kB.$_  
  struct result_2 :f58JLX  
  { M%Dv-D{  
  typedef T1 & result; ZA/:\6gm  
} ; xp"5L8:C  
template < typename T > N|L Ey  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hb{G RG70  
  { s+yX82Y  
  return (T & )r; J$Nc9 ?|ZZ  
} O E56J-*}x  
template < typename T1, typename T2 > 7|eD}=jy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1k! xG$g0  
  { _; ].  
  return (T1 & )r1; ^qlfdf  
} |LNAd:0  
} ; j?rq%rQd  
,k5b,}tN  
template <> B^u qu  
class holder < 2 > 9&uWj'%ia  
  { (VzabO  
public : `^7ARr/  
template < typename T > LlfD>cN  
  struct result_1 DsP FB q  
  { ?~>#(Q  
  typedef T & result; (qM(~4|`  
} ; =W~K_jE5lo  
template < typename T1, typename T2 > w %sHA  
  struct result_2 /_G^d1T1?L  
  { #RwqEZ  
  typedef T2 & result; ?u]%T]W  
} ; Z#lZn!EbK  
template < typename T > 4-:TQp(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s&7,gWy}BE  
  { =5sUpP V(  
  return (T & )r; tu6Q7CjW8  
} Q]}aZ4L  
template < typename T1, typename T2 > #YMU}4=:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N6BFs(  
  { | D jgm7$*  
  return (T2 & )r2; Kqt,sJ  
} _,JdL'[d  
} ; KvrcO#-sL  
^SouA[  
1Goju ey  
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> >。 y-iuOzq4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \y G//  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: HFL(t]  
w Kq-|yf,  
return l(i, j) = r(i, j); iX{Lc+u3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) P`K?k<  
nUL8*#p-  
  return ( int & )i; s2-p -n  
  return ( int & )j; Iw0Q1bK(  
最后执行i = j; cH!w;U b]  
可见,参数被正确的选择了。 {)QSxO  
*MEDV1l_T  
n"1LVJN7  
? }2]G'7?  
;*Cu >f7  
八. 中期总结 0{P Rv./`  
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: p/a)vN+*x'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 V@xlm h,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Nuw_,-h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y4 Y;xK"  
:u7y k@  
uZ-yu|1  
t9zF WdW  
j'V# =vH  
9Xg+$/  
九. 简化 m};Qng]  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 'o#ve72z1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <XV\8Y+n  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: d+Vx:`tT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :{d?B$  
  +-*/&|^等 nSL x1Q  
2. 返回引用。 _[,oP s:+  
  =,各种复合赋值等 'Zdjd]  
3. 返回固定类型。 xi]qdiA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I3A@0'Vm;L  
4. 原样返回。 4q`$nI Bi  
  operator, (\ze T5  
5. 返回解引用的类型。 P-?ya!@"  
  operator*(单目) y/ #{pyJ  
6. 返回地址。 *jps}uk<  
  operator&(单目) Vn`-w  
7. 下表访问返回类型。 etEm#3  
  operator[] {:VUu?5-t;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 szY=N7\S*  
  operator<<和operator>> k{op,n#  
j#TtY|Po  
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。 +K3SAGm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /=zzym~<>  
S?bG U8R5  
template < typename Left > Zjz< Q-  
struct value_return do2~LmeW  
  { N|v3a>;*l  
template < typename T > n_Ht{2I  
  struct result_1 7[wHNJ7)r  
  { 3%<Uq%pJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L,&R0gxi  
} ; H*DWDJxmV  
:RsO $@0G  
template < typename T1, typename T2 > l@8UL</W  
  struct result_2 F j_r n  
  { H1(Zz n1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; XCNfogl  
} ; K +oFu%  
} ; S+Aq0B<  
5YlY=J  
Dl kHE8r\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait m]yt6b4  
Y~qv 0O6K  
下面我们来剥离functor中的operator() KKR@u(+"a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: km; M!}D  
?NZKu6  
return l(t) op r(t) P&@:''  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }*{@-v|_R  
return op l(t) "#4p#dM0e  
return op l(t1, t2) 8KioL{h  
return l(t) op N`tBDl"ld  
return l(t1, t2) op c$)Y$@D  
return l(t)[r(t)] Jl^Rz;bQ-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x(/KHpSWK  
h)EHaaf  
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: SCClD6k=V  
单目: return f(l(t), r(t)); [b: $sR;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y"G U"n~  
双目: return f(l(t)); I*/?*p/I  
return f(l(t1, t2)); ?j^[7  
下面就是f的实现,以operator/为例 IR(6  
o0Z(BTO  
struct meta_divide nR7 usL  
  { a1;P2ikuK  
template < typename T1, typename T2 > qc}r.'p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) x&6SjlDb$K  
  { (vCMff/ Y1  
  return t1 / t2; B/S~Jn  
} \bze-|C  
} ; r7z8ICX'q  
,~ D_T  
这个工作可以让宏来做: ,?"cKdiZ  
pKf]&?FX  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |kwBb>V  
template < typename T1, typename T2 > \ 5cbtMNP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6&p I{  
以后可以直接用 V6.xp{[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3:Aw.-,i\  
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 pA(B~9WQ  
(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。。。) ~429sT(   
<#U9ih 2  
Y<U"}}  
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 ew(CfW2  
~{,U%B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |wASeZMO2  
class unary_op : public Rettype MB9tnGO-Q  
  { \atztC{-L>  
    Left l; =yv_i]9AN  
public : s? /#8 `  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =HT:p:S  
Ys@M1o  
template < typename T > L-}>;M$Y)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const box(FjrZE  
      {  (f DA  
      return FuncType::execute(l(t)); E|ce[|2  
    } 60KhwD1  
Tu Q@b  
    template < typename T1, typename T2 > xtef18i>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1Ih.?7}  
      { I\JJ7/S`t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5!2^|y4r  
    } *Mf;  
} ; oVPtA@  
Oj<.3U[C  
 8+no>%L  
同样还可以申明一个binary_op GE`:bC3  
,f`435R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k r0PL)$  
class binary_op : public Rettype VvuwgJX  
  { +.N3kH  
    Left l; 0MK|spc  
Right r; G1 ?."  
public : rixP[`!]x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h+e Oe}  
si.A"\bm  
template < typename T > i)nb^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3,~M`~B  
      { }`g:) g J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7 jq?zS|  
    } t+'|&b][Qi  
c@RMy$RTF  
    template < typename T1, typename T2 > $x,?+N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i>!7/o  
      { [6@{^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); sY4sq5'!  
    } i"=6n>\  
} ; 1O bxQ_x  
Sa!r ,l  
]3@6o*R;  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 pkjf5DWp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bWzv7#dd=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z=TaB^-)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 }m Rus<Ax  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! > Y <in/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 `ReTfz;o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QJc3@  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ~b+TkPU   
下面是修改过的unary_op Qq;` 9-&j  
H`/Q hE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W=T3sp V  
class unary_op KlMrM% ;y  
  { %} WSw~X  
Left l; y2k '^zE  
  H=E`4E#k  
public : [%(}e1T(  
]M AB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,-PzUR4_Kj  
Fw!wSzsk3  
template < typename T > Qmxe*@{`  
  struct result_1 70,V>=aJ  
  { `oP<mLxle  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^|^ek  
} ; :34#z.O  
;seD{y7!  
template < typename T1, typename T2 > %4#,y(dO  
  struct result_2 rj[2XIO  
  { L(a&,cdh  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P( >*gp  
} ; w=EUwt  
aEr<(x !|"  
template < typename T1, typename T2 > h8;B+#f`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6~8A$:  
  { 1{N73]-M:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `YTagUq7  
} < aeBhg%  
g z!q  
template < typename T > y+f@8]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1@Dp<Q  
  { 12 HBq8o  
  return OpClass::execute(lt(t)); `]^0lD=eI  
} ~m^.&mv3/  
~ZeF5  
} ; (9:MIP  
' uvTOgP,  
7'wt/9  
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 &7* |rshZ  
好啦,现在才真正完美了。 )i8Hdtn  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;AV[bjRE\  
Va^Y3/  
template < typename Right > Z;kRQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )1Rn;(j9Re  
  { QC7Ceeh]4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xU$A/!oK  
} Wbo{v r[2+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 % 1Y!|306  
( ON n{12Q  
L[\m{gN  
n1OxT"tD  
pG?AwB~@n  
十. bind `N$:QWJ  
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。 3nb&Z_/e  
先来分析一下一段例子 VW^6qf/,  
ConXP\M-  
)N[9r{3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]v=*WK  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  X._skq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 FqQqjA  
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。 2e_ssBbb  
我们来写个简单的。 WP)r5;Hv`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 06@^knm  
对于函数对象类的版本: oBZ\mk L  
.?7u'%6x?{  
template < typename Func > O@;;GJ  
struct functor_trait b&:>v9U  
  { 4yhan/zA  
typedef typename Func::result_type result_type; ^LfN6{  
} ; H/8H`9S$  
对于无参数函数的版本: N@D]Q&;+(T  
8S2sNpLi-g  
template < typename Ret > b-pZrnZ!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '6l4MR$j&m  
  { ^z&eD,  
typedef Ret result_type; -2NXQ+m ;  
} ; ~WH4D+  
对于单参数函数的版本: 8:9m< ^4S(  
2xBIfmR^y  
template < typename Ret, typename V1 > 2=Sv#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +<5q8{]Pk  
  { ,&>LBdG`  
typedef Ret result_type; %LBa;M  
} ; S/ YT V  
对于双参数函数的版本: D$C>ZF  
D^cv 8 8<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > N$1ZA)M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  lJaR,,  
  { j`JY3RDD  
typedef Ret result_type; /.1c <!  
} ; Dqss/vwV  
等等。。。 %@/"BF;r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy v&t~0jX,  
YyOPgF] M  
template < typename Func > h`O"]2  
struct func_return Q]j [+e  
  { IXE`MLc  
template < typename T > ?f@g1jJP  
  struct result_1 DONXq]f:,"  
  { rG7E[kii  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;pk4Voo$  
} ; p,_,o3@~  
2tz%A~}4  
template < typename T1, typename T2 > p;;4b@  
  struct result_2 USF9sF0l  
  { Lhg4fuos@)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ckR>ps[u  
} ; L$R"?O7  
} ; { +d](+$  
+NML>g#F~z  
ra87~kj<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8 xfn$  
Y0nnn  
template < typename Func, typename aPicker > ITcgp K6k  
class binder_1 MBy0Ky  
  { k'O^HMAn!  
Func fn; *nb `DR  
aPicker pk; <2b&AF{En  
public : r6 k/QZT  
m]C|8b7Y  
template < typename T > OIi8x? .~]  
  struct result_1 6T-h("t  
  { X`/3X}<$7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [bE-Uu7q5P  
} ;  Y j[M>v  
L`sg60z  
template < typename T1, typename T2 > Po(Y',xI[  
  struct result_2 ug?gVK  
  { UoD S)(i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A0mj!P9  
} ; 6"3-8orj   
p~(+4uA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m Acny$u  
NC]]`O2r@  
template < typename T > g.L~Z1-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^\<nOzU?  
  { \X3Q,\H @  
  return fn(pk(t)); JONfNb+  
} X#;n Gq)5  
template < typename T1, typename T2 > 4XL$I*;4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U.XvS''E  
  { G =`-w  
  return fn(pk(t1, t2)); k2bjBAT  
} O|Sbe%[*wW  
} ; KGM9 b  
ALcin))+B  
+0,'B5 (E  
一目了然不是么? UCu0Xqf  
最后实现bind .AB n$ml]  
8'K~+L=}  
u^6@!M  
template < typename Func, typename aPicker > Q#kSp8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *}F>c3x]  
  { (Dat`:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3H^0v$S  
} F747K);_  
=g.R?H8cj5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 o7gYj\  
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。 w\V1pu^6@  
h#hx(5"6  
十一. phoenix T]er_n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0H$6_YX4 A  
ON(OYXj  
for_each(v.begin(), v.end(), -FOn%7r#Y  
( RB\ Hl  
do_ %fbV\@jDCX  
[ <K g=?wb  
  cout << _1 <<   " , " <v=$A]K  
] vl`Qz"Xy  
.while_( -- _1), i2+r#Hw#5R  
cout << var( " \n " ) ;C ^!T  
) .j et0w  
); $ol]G`+  
?xa70Pb{;  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: eeVDU$*e=  
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 /"+CH\) E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8ln{!,j;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N F$k~r  
QJ i5 H  
(6}[y\a+  
template < typename Cond, typename Actor > h 8%(,$*  
class do_while &9+]{jXF  
  { Z Zs@P#]  
Cond cd; hqXp>.W  
Actor act; g 2LY~  
public : 2Kkm-#p7  
template < typename T > !Y8+ Z&^2  
  struct result_1 "h@=O c  
  { #r|qi tL3  
  typedef int result_type; R\a6 #u3  
} ; ._E 6?  
=,B Dd$e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {})d}dEC  
]Cc3}+(s  
template < typename T > qix$ }(P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lGlh/B%  
  { qnu<"$   
  do /IxoS  
    { L[s`8u<_)z  
  act(t); Z5j\ M  
  } [S~/lm  
  while (cd(t)); $+k|\+iJ  
  return   0 ; z|F38(%JJN  
} Af" p:;^z  
} ; v~*Co}0OB  
q"48U.}T  
l`bl^~xRo  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %jE0Z4\  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 k/Z]zZC  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 NR>&1aRbyb  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 SeV`RUO  
下面就是产生这个functor的类: 8aqH;|fG}  
K/YXLR +  
_4f=\  
template < typename Actor > UVd ^tg  
class do_while_actor HJi FlL3  
  { WaPuJ 5;e  
Actor act; {X\%7Zef+  
public : Zg*XbX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a'%eyN  
en_W4\7^  
template < typename Cond > &At9@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8I}ATc  
} ; "X(9.6$_  
y$}o{VE{x  
|2Y/l~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Gw$Y`]ipy  
最后,是那个do_ 4wkmgS  
mP] a}[  
cq`!17"k  
class do_while_invoker uv&4 A,h  
  { qOTo p-  
public : j5gL 67B  
template < typename Actor > `Hx JE"/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _ea|E  8  
  { x MFo  
  return do_while_actor < Actor > (act); U>i}C_7g  
} /u&7!>,  
} do_; *`_ 2uBz  
BM o2t'L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :anR/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $qR<_6j  
最后来说说怎么处理break和continue Z?<&@YQS  
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。 uhm3}mWv  
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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