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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  |7ga9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VxlK:*t`  
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, M7$ h  
Mn<G9KR  
^qs{Cf$  
)X8?m <cG  
  class filler 3ug|H  
  { W%/lBkP  
public : ! 11x&Db  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y:FxX8S$'e  
} ; ER z@o_  
w"-'  
q\PHA  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: DXbzl +R  
eSV_.uvsb  
*b{C`[ =V  
q>$[<TsE&}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I'23$IzPA  
n@3(bl5{  
XIv{jzgF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GCw <jHw  
"E? 8. `T  
2u0dn?9\  
C'iJFf gR  
二. 战前分析 (9;qV:0`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Gi<ik~  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6 (:^>@  
X >i`z  
Ch`nDIne  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (<u3<40[YN  
  /* --------------------------------------------- */ s_(%1/{  
vector < int *> vp( 10 ); uYh6q1@"~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,bv?c@  
/* --------------------------------------------- */ 3 cd5 g  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d+9T}? T:*  
/* --------------------------------------------- */ ,zCrix 3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u )'l|Y  
  /* --------------------------------------------- */ l\vvM>#S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); njz:7]>e  
/* --------------------------------------------- */ Tk9/1C{8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M4;A4V=W  
^7l.!s#$b  
[+=h[DC  
V;b^b5yZ>  
看了之后,我们可以思考一些问题: _g%Wx?K9  
1._1, _2是什么? T>"GH M  
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。 Ek!$Ary  
2._1 = 1是在做什么? 4r@dV%:%<  
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。 \O]1QM94Y  
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。 <K8$00lm  
` ,B&oV>  
kg2?IL  
三. 动工 ?}QHEk:H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8&AHu  
bLx70$  
GN36:>VWb  
sFR'y.  
template < typename T > [zO    
class assignment HJY_l  
  { {J:ZM"GS  
T value; uUAib<wdPL  
public : UX-l`ygl  
assignment( const T & v) : value(v) {} G\ twx ;  
template < typename T2 > V24i8Qx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !ul)e;a  
} ; |51z&dG  
)^&,[Q=i  
M2[ywab  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 b";w\H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment RI#C r+/  
4|+6a6  
D`r^2(WW  
a8?Zb^  
  class holder H}}]Gh.T  
  { sje}E+{[  
public :  E%g_O_  
template < typename T > 'ADaz75`*r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E' p5  
  { %@<}z|.4  
  return assignment < T > (t); :#!m(s`  
} Ga\E`J$c  
} ; / jI>=:z  
%eoO3"//  
4m%RD&ZN  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: H79|%@F"  
=1o_:VOG  
  static holder _1; )t G`a ;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =,D3e+P'  
(h0i2>K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8aw'Q?  
而不用手动写一个函数对象。 <De29'},y  
xACAtJ'gc  
~+VIELU<%  
(r cH\   
四. 问题分析 Ez^U1KKOE7  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 /*Z ,i&eC  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 xbex6i"ZE  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )j6VROt  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 DUg  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ffGiNXCM  
Sqw.p#  
五. 问题1:一致性 4|fI9.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Rv=(D^F,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N|eus3\E  
~4th;#'  
struct holder @?_<A%hz  
  { qyMR0ai-  
  // ZHxdrX)  
  template < typename T > \WD}@6) ~  
T &   operator ()( const T & r) const 3n']\V  
  { |F36^  
  return (T & )r; q#Y%Y  
} 6 2&E]>A(i  
} ; .bbl-a/ 3  
wU_e/+0h  
这样的话assignment也必须相应改动: pg69mKZ$  
Qcu1&t\C  
template < typename Left, typename Right > Xj.Tg1^K"  
class assignment hV_eb6aj}P  
  { #$(F&>pj  
Left l; s OD>mc#%Y  
Right r; _yT Gv-  
public : ' }rUbJo  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8D eRs#  
template < typename T2 > z65|NO6JW.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SP9_s7LL  
} ; x72bufd  
f>nj9a5  
同时,holder的operator=也需要改动: _X{i hf  
wm|{@z  
template < typename T > }<w/2<T[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rmc0dm&l]  
  { ^B2>lx\n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); E1:{5F5/  
} b,YTw  
sW 7R&t!G  
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。 ]Y;E In  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 79<{cexP  
L.bR\fE   
return l(rhs) = r; 2.O;  
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。 i'|rx2]e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xtL_,ug  
Z^9;sb,x  
template < typename Tp > :(,uaX> {  
class constant_t ny17(Y =  
  { xd\k;nq  
  const Tp t; hA6!F#1  
public : uJ,>Y# ?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} XoM+"R"  
template < typename T > %^xY7!{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F*hOa|7/  
  { O-6848iCX  
  return t; \I; lgz2  
} |cL'4I>b9  
} ; )BudV zg  
$O,$KAC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xuQ$67F`;z  
下面就可以修改holder的operator=了 AQ 3n=Lr   
WlU^+ctS  
template < typename T > j}Lt"r2F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vMKmHq  
  { 1Qui.],c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B e"D0=<  
} x/47e8/  
|lAu6d !  
同时也要修改assignment的operator() HMJx[ yD  
qsn6i%VH  
template < typename T2 > #4_'%~-e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;>Y,b4B;  
现在代码看起来就很一致了。 l)GV&V  
Az[Yvu'<  
六. 问题2:链式操作 H cwqVU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L=ZKY  
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。 |,L_d2lb  
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。 v|`f8M2  
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。 AB40WCu]*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {\ vj":  
L31B:t^  
template < typename T > =8[4gM+  
struct result_1 Alaq![7MDP  
  { Se+sgw_"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Rok` }t  
} ; `sOCJ|rc5  
Au,xIe!t  
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: 7k}[x|u  
2,?4'0Z@R  
template < typename T > j#r|t+{"C  
struct   ref 74hGkf^S  
  { 0TK+R43_  
typedef T & reference; CsG1HR@  
} ; /PF X1hSu  
template < typename T > $EHAHNL?Lx  
struct   ref < T &> d-nqV5  
  { JaP2Q} &B  
typedef T & reference; X(kyu,w  
} ; O0Y/y2d  
K0_/;a] |  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &NiDv   
Dz;^'   
template < typename T > K*jV=lG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7sZVN  
  { 0<75G6wd  
  return l(t) = r(t); ,\ zp&P"p  
} +"rZ<i  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 LM }0QL m?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *&{M ,  
eU?SLIof[{  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 H~JPsS;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 91|=D \8aE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 is?H1V~8`$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k ]C+/  
最后的布局是: V}(snG,  
                Add pH5"g"e1  
              /   \ vk:@rOpl  
            Divide   5 rCqcl  
            /   \ M0g!"0?  
          _1     3 ~E&drl\  
似乎一切都解决了?不。 Wo&10S w  
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。 f@&C \  
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。 ZOvMA]Rf  
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: F M:ax{  
9^l_\:4  
template < typename Right > 8 &:  *<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bv ,_7UOG  
Right & rt) const ?<VahDBS+A  
  { A7SBm`XJ)p  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L9[? qFp  
} ] )D\ws)a9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $[txZN  
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。 Ld6j;ZJ';  
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。 uSp=,2)  
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。 gK7j~.bb"  
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。 C*Avu  
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? ~jMdM~}  
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: wZN<Og+;  
J'B6l#N  
template < class Action > j4RM'_*G  
class picker : public Action rf1Us2vp  
  { K~8;wDN`b  
public : Rr+Y::E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KY$6=/?U_  
  // all the operator overloaded mwLp~z%OX  
} ; Kt3/C'zu  
*L> gZ`Q  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 `~Nd4EA)2  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: =;Gy"F1 dp  
"pTyQT9P  
template < typename Right > "Wd?U[[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const C'3/B)u}l  
  { 4jEPh{q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j&)"a,f  
} 6KP"F[8I  
6-C9[[g<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zn|~{9>y  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Z|+SC \Y  
[P`t8  
template < typename T >   struct picker_maker 3l"7$B  
  { u1 d{|fF  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |Q2H^dU'rQ  
} ; &z;F'>"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h7mJXS)t|  
  { bAv>?Xqa  
typedef picker < T > result; (@Q@B%!!K  
} ; 3#vhQ*xU  
bj^YB,iSM  
下面总的结构就有了: z OkUR9  
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。 tj@IrwC^e"  
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。 5at\!17TY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;i|V++$_  
至此链式操作完美实现。 6Ouy%]0$I3  
TGx:#x*k  
|pk1pV |  
七. 问题3 D(6d#c  
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。 ]l.y/pRP5[  
:=x-b3U  
template < typename T1, typename T2 > n)$T zND  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ) 9h5a+Z  
  { ':6!f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gHc0n0ZV  
} 5]n5nqz  
c%Ht; sK`*  
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: JI-q4L|  
AK%2#}k.  
template < typename T1, typename T2 > FaO1?.  
struct result_2 f6n'g:&.W  
  { ]0<T,m Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sLh9= Kh`  
} ; BhC.#u/   
++ !BSQ e  
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? )HWf`;VQ  
这个差事就留给了holder自己。 @mM'V5_#  
    ek6PMZF:'  
VE{[52  
template < int Order > EJ&[I%jU  
class holder; X=]FVHV;  
template <> )+T\LU  
class holder < 1 > 'ms&ty*T  
  { Dl hb'*@  
public : f%ude@E3  
template < typename T > 2VaQxctk  
  struct result_1 =y.!Ny5A  
  { & xOEp  
  typedef T & result; GQ~wx1jj1  
} ; $OU,| D  
template < typename T1, typename T2 > td{M%D,R"  
  struct result_2 .T0w2Dv/  
  { lN"%~n?  
  typedef T1 & result;   )z#  
} ; qTFktJZw  
template < typename T > 3>%oGbo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4kZX$ct}  
  { Z^w11}  
  return (T & )r; U6V+jD}L]  
} #M$Gj>E%4  
template < typename T1, typename T2 > / *=1hF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gB1w,96J  
  { H(bR@Qok  
  return (T1 & )r1; ab4(?-'-  
} %:rct  
} ; 4L}i`)CmB  
1j7^2Y|UT`  
template <> 7u/_3x1  
class holder < 2 > 5*QNE!  
  { w yi n  
public : @C7if lo6  
template < typename T > b z3 &  
  struct result_1 `BA wef  
  { K cI'P(  
  typedef T & result; PScq-*^  
} ; t.'|[pOV  
template < typename T1, typename T2 > |E:q!4?0  
  struct result_2 #;ez MRKM"  
  { []R`h*#  
  typedef T2 & result; Yg_;Eu0'?  
} ; tNf?pV77  
template < typename T > f S-(Kmh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PMPB}-d  
  { .{U@Hva_K  
  return (T & )r; ?CSc5b`eo  
} gaeMcL_^a  
template < typename T1, typename T2 > 8!87p?Mz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R_iQLBrd  
  { f4F13n_0X  
  return (T2 & )r2; 6^ UQ{P1;  
} 6;rJIk@Fx=  
} ; z 3RD*3b  
U1zcJ l^  
m]t`;lr<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 P~Ss\PT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 20glz(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t# cm |  
.ET@J`"M  
return l(i, j) = r(i, j); LRNgpjE}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &|rh~;:jUX  
Y"J' 'K  
  return ( int & )i; q)S70M_1  
  return ( int & )j; x;d*?69f]  
最后执行i = j; UuDs  
可见,参数被正确的选择了。 [k)xn3[  
AWkXW l}  
dN'2;X  
Jo%5NXts4  
.~J}80a/  
八. 中期总结 dUAZDoLi  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: :oRR1k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c s0;:H*N*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 09FHE/L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,khB*h14;h  
t+C9QXY  
72J@Dc  
Y`$dtg {  
A UCk]  
!*Hgl\t6a  
九. 简化 M=vRy|TL  
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。 ~zdHJ8tYp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $$my,:nH  
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: <_X`D4g]XO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !V|%n(O"  
  +-*/&|^等 v X=zqV  
2. 返回引用。 JIeKp7;^  
  =,各种复合赋值等 >,JLYz|</  
3. 返回固定类型。 xqV>m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uCX+Lw+As  
4. 原样返回。 Skm$:`u;  
  operator, HoA[U T  
5. 返回解引用的类型。 rof&O   
  operator*(单目) #Av6BGM|,  
6. 返回地址。 QuEfV?)_4  
  operator&(单目) CUz1 q*):  
7. 下表访问返回类型。 Snm m (.  
  operator[] R.KqTEs<k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <zmtVE*>g  
  operator<<和operator>> 3awh>1N2 W  
jkz .qo-%  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 :)/%*<vq,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?9jl8r>  
`$V7AqX(  
template < typename Left > V4c$V]7  
struct value_return cRt[{ HE  
  { )"Ef* /+  
template < typename T > oSGx7dj+  
  struct result_1 cT8b$P5w  
  { R4xoc;b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rLt`=bl&&U  
} ; ED9uKp<Wbv  
rgth2y]  
template < typename T1, typename T2 > _oOE MQb  
  struct result_2 9wR-0E )  
  { vkFfHzR$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ww(($e!  
} ; @|yRo8|  
} ; ']'H8Y-M  
ZHA6BVVT  
.QwwGm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g~zz[F 8U  
z&a%_ ]Q*  
下面我们来剥离functor中的operator() !rmXeN]-r  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ] qT\z<}  
N#C"@,}Y  
return l(t) op r(t) eVRFb#EU0e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h>s|MZQ:*  
return op l(t) Q i&!Ub]  
return op l(t1, t2) `S&(J2KV  
return l(t) op z5~{WAAI  
return l(t1, t2) op <:v2 N/i  
return l(t)[r(t)] jt({@;sU[<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hXxgKi%  
q]1HCWde  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: /jBjqE;_  
单目: return f(l(t), r(t)); wI\ n%#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YX||\  
双目: return f(l(t)); axf4N@  
return f(l(t1, t2)); /CpU.^V  
下面就是f的实现,以operator/为例 DA>_9o/l  
L;wfTZa  
struct meta_divide SZGeF;N  
  { D{b*,F:&@)  
template < typename T1, typename T2 > N$Pi4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) d E0 `tX  
  { Oa[G #  
  return t1 / t2; U g 'y  
} wi{qN___  
} ; yrp;G_  
Tt,<@U[/}  
这个工作可以让宏来做: x3X^\ Ig  
RTHe#`t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %Se@8d8  
template < typename T1, typename T2 > \ D%tcYI(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; aT v  
以后可以直接用 XynDo^+ru  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LyEM^d]  
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 .}AzkKdd@  
(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。。。) 'Q R @G  
^TC<_]7  
-ahSFBZlg  
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 l4 @  
:/F=j;o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O26'|w@$  
class unary_op : public Rettype ]_8bX}_n  
  { u`%Kh_  
    Left l; (A\X+S(  
public : 2WKYf0t  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0+a-l[!p  
#>I*c _-  
template < typename T > ~Ibq,9i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vDG AC'  
      { '\v mm>  
      return FuncType::execute(l(t)); v() wngn  
    } qs96($  
.X D.'S  
    template < typename T1, typename T2 > u@( z(P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s-\.j-Sa  
      { Dd1\$RBo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i|- 6  
    } ^A4bsoW  
} ; Ro&s\T+d  
&rdz({  
v#. %eF m  
同样还可以申明一个binary_op 4G:?U6  
J%_m`?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9Ai e$=  
class binary_op : public Rettype 3ID 1>  
  { R)p+#F(s  
    Left l; pzkl;"gK  
Right r; >";I3S-t  
public : |4=Du-e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h92'~X36  
;IN!H@bq  
template < typename T > )# ^5$5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v/W\k.?q/  
      { .7h:/d Y:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7Ya4>*B  
    } Ya%-/u  
[Pn(d[$z  
    template < typename T1, typename T2 > \!+sL JP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x WZ87  
      { tWBfIHiha  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &, =Z  
    } COV8=E~  
} ; |)"`v'8>  
bO)voJ<  
**oa 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 7W)*IJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ukf4Q\@w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X?2ub/Nr#Y  
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。 E%A] 8y7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .u+ZrA#  
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~6Gk92A  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,'7 X|z/_>  
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) scXY~l]I*  
下面是修改过的unary_op TSgfIE|  
<BUKTRq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;9WS#>o  
class unary_op s{"}!y=]  
  { td}%reH  
Left l; LSX;|#AI  
  }^ g6Y3\  
public : #:UP'v=w  
vz\^Aa #fv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ng1{ NI+S  
SxAZ2|/-  
template < typename T > jrF#DDH?I  
  struct result_1 IB'gY0*  
  { |a>W9Ym  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +7`7cOqXg  
} ; '@jP$6T&  
a9+l :c@  
template < typename T1, typename T2 > <Mt>v2a3Y  
  struct result_2 r5k{mV+  
  { EF Z]|Z7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L0sb[:'luz  
} ; ^ UB*Q  
ZxDh94w/  
template < typename T1, typename T2 > B7y^)/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oqXs2F  
  { >Y3ZK{b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &8w MGahp  
} j'2:z#  
q_J)68BR  
template < typename T >  qHU=X"rn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4!l%@R>O2  
  { x{o&nhuk[S  
  return OpClass::execute(lt(t)); %^zGM^PD  
} IP#?$X  
u0s25JY.%  
} ; ,MmX(O0  
v` G[6Z  
ees^j4  
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 w~}*MsB  
好啦,现在才真正完美了。 :iKk"r,2P[  
现在在picker里面就可以这么添加了: xE0'eC5n^  
l-~ o&n  
template < typename Right > #9's^}i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const eeix-Wt*E  
  { oP%'8%tk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?Dr_WFNjO  
} :!cNkJa  
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。 x_k @hGSC  
Omkpjr(1  
aR c2#:~;  
@hz~9AII9  
/'g/yBY  
十. bind `P(Otr[6  
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。 2k}8`P;  
先来分析一下一段例子 <,X?+hr  
+~ZFao qf  
oiKY2.yW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n[`KhRN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #_U[ T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?gGmJl  
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。 HW"';M%  
我们来写个简单的。 u3VSS4RG%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^! r<-J  
对于函数对象类的版本: Z~s"=kF,  
W "}Cfv  
template < typename Func > &B c$8ZR  
struct functor_trait ;_TPJy  
  { xnp5XhU  
typedef typename Func::result_type result_type; c]OK)i-{l  
} ; 8b!-2d:*  
对于无参数函数的版本: :wcv,YoSG  
V\=QAN^  
template < typename Ret > k2@|fe  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /W @k:  
  { 0CtPq`!  
typedef Ret result_type; 1|Q-|jq`  
} ; aN,.pLe;  
对于单参数函数的版本: ;q ;}2  
K7jz*|2  
template < typename Ret, typename V1 > j 56Dt_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \0'0)@uziQ  
  { |GqKa  
typedef Ret result_type; 0DR:qw  
} ; g"P!KPrf1p  
对于双参数函数的版本: 4Ww.CkRG  
j3kcNb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4w)aAXK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q!&@aKl  
  { qz]g4hS  
typedef Ret result_type; T=- $ok`G  
} ; V]fsjpvlmr  
等等。。。 )RZ:\:c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy X v2u7T\  
\5ZDP3I  
template < typename Func > ,!{/Y7PmJ  
struct func_return 6Y 4I $[  
  { k >aWI  
template < typename T > o$[alh;c+W  
  struct result_1 t(sQw '>  
  { '_`O&rbT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &|j^?ro6  
} ; tXu_o6]  
OqW (C  
template < typename T1, typename T2 > d7)EzW|I;  
  struct result_2 PRpW*#"EI  
  { So^;5tG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l A1l  
} ; `VzjXJw  
} ; ybNy"2Wk  
017(I:V?(:  
6%8,OOS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B+w< 0No  
b+DBz}L4  
template < typename Func, typename aPicker > `N,q~@gL  
class binder_1 1TIP23:  
  { 99]&Xj  
Func fn; CKau\N7T  
aPicker pk; k5X& |L/  
public : rERHfr`OU  
ySXQn#}-,  
template < typename T > `dpm{s n  
  struct result_1 }0(.HMiGj  
  { h,u?3}Knnb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zwEZ?m!  
} ; +_E\Omcw  
}-8ZSWog6f  
template < typename T1, typename T2 > #y4+O;{  
  struct result_2 Ki_8g  
  { cf7UV6D g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hCX_^%  
} ; < `/22S"  
fZ6"DJZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1p%75VW  
Vr1yj  
template < typename T > ra[*E4P9L*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S7fX1y[  
  { rgOc+[X  
  return fn(pk(t)); [fjP.kw;J  
} ( ;(DI^Un8  
template < typename T1, typename T2 > dRXEF6G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FWJhi$\:D]  
  { .dvOUt I[  
  return fn(pk(t1, t2)); E2Jmo5yJR  
} S~+er{,ht4  
} ; zQNkjQ{mx  
$QB~ x{v@n  
%x2_njDd  
一目了然不是么? #3WKm*T/  
最后实现bind F=qG +T  
&P,z$H{o@  
ZNX=]]HM<n  
template < typename Func, typename aPicker > 6k@(7Mw8A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e71dNL'$  
  { bWe_<'N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m\];.Da  
} ~t` uq  
]LE  
2个以上参数的bind可以同理实现。 HLYTt)f}  
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。 }bZcVc2  
!eH9LRp  
十一. phoenix 2[; 4D/`*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: GqT 0SP  
jLy3c@Dp  
for_each(v.begin(), v.end(), Y>l92=G  
( z|5Sy.H>  
do_ s?g`ufF.t  
[ {@7{!I|eD  
  cout << _1 <<   " , " 0kp#+&)+  
] Q-qM"8I  
.while_( -- _1), P t)Ni  
cout << var( " \n " ) y_F{C 9KE  
) {f9jK@%Gy  
); E Pgn2[z  
W_sAk~uK/  
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: |~y>R#u8pm  
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 9AGf4tuy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *co=<g]4KY  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ktu{I  
}0 BKKU+  
-x)zyq6  
template < typename Cond, typename Actor > 7Y?=ijXXx\  
class do_while 3S97hn{|=  
  { M]RbaXZ9  
Cond cd; 9t1aR*b&@  
Actor act; E<|p9,M  
public : "kHQ}#6r  
template < typename T > rphfW:  
  struct result_1 ]sbj8  
  { rz  
  typedef int result_type; b;;C><  
} ; AusCU~:>  
Xaca=tsO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =(-oQ<@v  
A{3?G -]*  
template < typename T > ju AUeGT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _W3>Km-A=/  
  { -ST[!W V  
  do Y5Ub[o  
    { c~0hu*&  
  act(t); &QoV(%:]  
  } ~G;lEp  
  while (cd(t)); Rpi@^~aPE  
  return   0 ; *_aeK~du.  
} x2KIGG ^  
} ; O$2'$44HX  
b\dzB\,&  
etPb^&#$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). EzXGb  
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。 )225ee>  
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。 bi^Xdu  
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。 k!^Au8Up?  
下面就是产生这个functor的类: BM@:=>ypQ  
NFEF{|}BM  
-S ASn  
template < typename Actor > $GR 3tLzK:  
class do_while_actor RJz$$,RU  
  { $jL{l8x  
Actor act; 6^Q Bol  
public : ks=l Nz9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vuOixAkw  
SR4cR)Iz  
template < typename Cond > "K7{y4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4]VoIUIuN  
} ; 3miEF0x[  
CflGj0oy8  
7<ZP(I5X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 RkrZncBgV<  
最后,是那个do_ z&3in  
cr&sI=i  
SXA`o<Ma  
class do_while_invoker EEU)eltI  
  { +8rG Stv  
public : ";&5@H|  
template < typename Actor > \KGi54&Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^Ia:e ?)W  
  { ~BS Ip .  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;~2RWj=-  
} w=UFj  
} do_; h7}D//~p  
aBH!K   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &at^~ o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }i"\?M  
最后来说说怎么处理break和continue S#kA$yO  
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。 h=fzX .dt  
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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