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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T!N v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =fK6P6'B  
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, v,d'SR.  
/wU4^8Hz  
M`p[ Zq  
 w\y)  
  class filler <op|yh3Jkk  
  { w7Ij=!)  
public : 11?d,6Jl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #oJ%i+V  
} ; =[LUOOR*]  
8 `}I]  
Ru@ { b`  
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: -8Hv3J'=  
n!&F%|o^^  
vP'#x  
nrKir  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +g&M@8XO&  
Vp1Ff  
s'/ZtH6>C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RC!9@H5S#  
cs?IzIQ  
ET;-'vd  
''H;/&nDX  
二. 战前分析 t5k=ngA  
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。 p4vX3?&1W  
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 <Yn-sH  
l7#2 e ORm  
5xhYOwQBo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R5=M{  
  /* --------------------------------------------- */ 6"yIk4u:  
vector < int *> vp( 10 ); Y2$xlqQd"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $S/EINc  
/* --------------------------------------------- */ ZuT5}XxF  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7)*q@  
/* --------------------------------------------- */ #|K5ma  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |O{kv}Y Z  
  /* --------------------------------------------- */ xE- _Fv9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); '?1g_C QsS  
/* --------------------------------------------- */ LoW}!,|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <Aqo[']  
e\.  
r*UE>_3J  
`t>:i!s/  
看了之后,我们可以思考一些问题: X*t2h3 "}  
1._1, _2是什么? -nqq;|%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 <3laNk  
2._1 = 1是在做什么? ]/7#[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 auAwZi/  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 [D2<)  
2}rYH;Mx  
:{%~L4$HI  
三. 动工 ('+C $  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: BBa!l e9P  
{R?VB!dR  
")9jt^  
H3+P;2 {  
template < typename T > A`*Sx"~jdx  
class assignment :@~mN7O*  
  { byPqPSY  
T value; \?vn0;R4  
public : !d&SVS^mo  
assignment( const T & v) : value(v) {} y>0Gmr  
template < typename T2 > FiKGB\_]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |Q$Dj!!1P  
} ; bzh:  
)!Zm*(  
Mp06A.j[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z6#(83G4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4A)_D{(SH  
_Uhl4Mh  
rC6@ ]  
L,sFwOWY  
  class holder !-4VGt&c,  
  { o @nsv&i  
public : 0(Hzh?t_  
template < typename T > <sG}[:v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dst!VO: M  
  { *2 ~"%"C  
  return assignment < T > (t); p21li}Iu  
} n( zzH  
} ; t@jke  
q^6l`JJ  
x!fgZr{  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Esf\Bo"  
EP{/]T  
  static holder _1; (#nB90E{*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M:oZk&cs  
f=- R<l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /|@~:5R5H  
而不用手动写一个函数对象。 "Fz1:VV&  
1ezBn ZJg  
T3PwM2em_`  
d?aZk-|c  
四. 问题分析 tNljv >vI  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ])?[9c  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ZUS06# t}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m}'!W`<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ppnl bL^*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 + aWcK6  
P?+ VR=t  
五. 问题1:一致性 r%%@~ \z  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| @ssT$#)$!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /]2I%Q  
|d=GAW v  
struct holder ut.tf \c  
  { 95Q^7oI  
  // l_pf9 !z  
  template < typename T > #lF 2q w  
T &   operator ()( const T & r) const G4uA&"OE  
  { ,; n[_f  
  return (T & )r; 4jC7>mE  
} >XW-W  
} ; B^C 5?  
mt4X  
这样的话assignment也必须相应改动: czH# ~  
4c<\_\\ck  
template < typename Left, typename Right > )\ J~KB4  
class assignment T1;>qgp4b  
  { NMESGNa)z  
Left l; 9]:F!d/  
Right r; eQ<G Nvm  
public : .M0pb^M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bSa]={}L(  
template < typename T2 > dw%g9DT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @#yl_r%  
} ; 0@RVM|  
=b>e4I@  
同时,holder的operator=也需要改动: w@H@[x  
K;]Dh?  
template < typename T > 9&{HD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PNH>LT^  
  { M6y|;lh''c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'rrnTd c  
} AI-ZZ6lzR  
VP*B<u  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 kNX8y--  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b^"mQ   
qyjVB/ko  
return l(rhs) = r; g|M>C:ZT  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 q s iV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z&z5EtFUTh  
e^v\K[  
template < typename Tp > #JR$RH  
class constant_t `bWc<4T  
  { iYGa4@/uM  
  const Tp t; r|y\FL  
public : B?ipo,2~{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Nzb=h/;  
template < typename T > umt(e:3f5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -/_hO$|W  
  { le6eorK8  
  return t; 8L[\(~Zf  
} #4V->I  
} ; 7A{Z1[7  
f;!L\$yKy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .Dy2O*`  
下面就可以修改holder的operator=了 o1H6E1$=  
B/B`=%~5_^  
template < typename T > H %ScrJ#V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Nx!7sE*b$1  
  { ,My'_"S?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  p4P"U  
} MR zY<MD  
yO@@-)$[y  
同时也要修改assignment的operator() &D&U!3~(  
Rp>%umDyL  
template < typename T2 > j{@li1W@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~xcU6@/  
现在代码看起来就很一致了。 h<7@3Ur  
zr wzI+4  
六. 问题2:链式操作 zuF]E+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lU`t~|>r+  
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。 ,M :j5  
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。 p{&o{+c  
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。 K14v6d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +9M";'\c  
%K0Wm#)  
template < typename T > jVna;o)  
struct result_1 7?8+h  
  { Ym 2Ac>I4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )Jh:~9L%='  
} ; tO3#kV\,  
IV%Rph>d  
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: z}Vg4\x&  
0|,Ij $  
template < typename T > 67U6`9d  
struct   ref lInf,Q7W  
  { [buLo*C4:  
typedef T & reference; +kq+x6&  
} ; fFXnD  
template < typename T > 9&s>RJ  
struct   ref < T &> J 2k4k  
  { sIRfC< /P  
typedef T & reference; vZPBjloT!.  
} ; =+H,}  
Dy{lgT0k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :W$- b  
-4obX  
template < typename T > 2`Ihrz6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k|$?b7)"@  
  { bpa'`sf  
  return l(t) = r(t); 6cOlY= bn  
} m14'u GC  
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。 <VhD>4f{]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 wWM[Hus  
/$9We8  
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 W *2P+H%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "YVr/u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Y4[oa?G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k h6n(B\  
最后的布局是: &,* ILz  
                Add @0%[4  
              /   \ k&npC8oA  
            Divide   5 3;AJp_;  
            /   \ I~nz~U:ak  
          _1     3 77'@U(  
似乎一切都解决了?不。 V?~!Dp  
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。 |Z8Eu0RSb  
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。 (IIZvCek  
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]s@S|%  
HE0m#  
template < typename Right > I/u>Gt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const B?4Iu)bCxI  
Right & rt) const 5>hXqNjP2  
  { @QE&D+NS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VFKFO9  
} vi` VK&+r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6_K7!?YG7  
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。 AB<%GzW0(  
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。 NHe[,nIV  
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。 U#{(*)qr  
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。 WwUHHm<v  
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? ,o}CBB! k  
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: Lz!H@)-mr  
h+Y>\Cxg  
template < class Action > 2SlI5+u  
class picker : public Action u(8dsg R  
  { 6#ktw)e  
public : MjK<n[.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4~2 9,  
  // all the operator overloaded t_+owiF)M  
} ; B_RF)meux  
&ViK9  
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。 V7B%o:FZo  
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: "*:?m{w5  
.vd*~U"  
template < typename Right > %AA -G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5Ha(i [d  
  { c=aZ[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E&)o.l<h|  
} uH#X:Vne  
V{X/yN.u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =Z..&H5i  
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。 H|/"'t OZ  
VO /b&%  
template < typename T >   struct picker_maker +wZ|g6vMct  
  { =&~ K;=:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a%`L+b5-$  
} ; @9l$j Z~x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \Qq YH^M  
  { X]dN1/_  
typedef picker < T > result; ""IPaNHQ  
} ; w=^~M[%w  
aO 2zD<d  
下面总的结构就有了: )k]{FM  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 I1JL`\;4  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 =L`PP>"rW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !e+Sa{X  
至此链式操作完美实现。 M~)iiKw~MY  
%v UUx+  
8"rK  
七. 问题3 -![{Zb@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 5acC4v!T  
#TcX5  
template < typename T1, typename T2 > B]  Koi1B  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const % .8(R &  
  { ;u<F,o(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Swgvj(y;!A  
} 4L r,}t A  
X^i3(N  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: .=) *Qx+  
ONUa7  
template < typename T1, typename T2 > }%<cF i &  
struct result_2 -s ^cy+jd  
  { D;OPsNQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NOf{Xx<#k  
} ; N:EljzvP}  
O%<+&Q7  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ReGT*+UN  
这个差事就留给了holder自己。 '-#gQxIpD  
    *z]P|_:&G  
hl2|Ec  
template < int Order > @KJmNM1]V  
class holder; 3wQ\L=  
template <> ;CuL1N#I  
class holder < 1 > M #%V%<  
  { pV1 ;gqXNS  
public : SQN{/")T  
template < typename T > <~e*YrJ?-  
  struct result_1 SCjVzvG$yg  
  { 2o 7o~r  
  typedef T & result; xXJzE|)1h!  
} ; M >i *e  
template < typename T1, typename T2 > `W7;-  
  struct result_2 (l/i#  
  { sosIu  
  typedef T1 & result; .!'rI7Kz'i  
} ; )&-n-m@E  
template < typename T > 3%u: c]-wF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c~d*SDca  
  { yr)e."#S  
  return (T & )r; ZIc-^&`r=  
} $?9u;+jIR  
template < typename T1, typename T2 > ]SN5 &S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const COD^osM@  
  { 2\gbciJ[{(  
  return (T1 & )r1; z_). -  
} 5G z~,_  
} ; PGb}Y {  
0:x+;R<P*w  
template <> $U2Jq@G*  
class holder < 2 > @f-rS{  
  { X.rbJyKe  
public : 6!){-IV  
template < typename T > J+`gr_&  
  struct result_1 TC ;Aj|)N  
  { [7[$P.MS{  
  typedef T & result; ]ed7Q3lq  
} ; \\ZhM  
template < typename T1, typename T2 > r%LG>c`^  
  struct result_2 [p )2!]y  
  { y }h2  
  typedef T2 & result; 7e{w,.ny!  
} ; 2(GLc*B>  
template < typename T > 7j"B-k#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T<RWz  
  { =4Jg6JKYg  
  return (T & )r; {s?hXB  
} D~TK'&  
template < typename T1, typename T2 > (e<p^T J]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ])WIw'L!  
  { 9y)}-TcSpY  
  return (T2 & )r2; l%`~aVGJ  
} x o72JJ  
} ; :m("oC@}  
l_(4CimOZ  
g$8a B{)  
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> >。 ^{g+HFTA@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S7CD#Y[s  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: aQ)g7C  
_3gF~qr  
return l(i, j) = r(i, j); a0  w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,Ne v7X[0  
v2mqM5Z  
  return ( int & )i; ?=?9a  
  return ( int & )j; o5NrDDH  
最后执行i = j; !i=k=l=  
可见,参数被正确的选择了。 ,q Bu5t  
yn{U/+  
iLFhm4.PO  
m RtE~~p  
AdRt\H<  
八. 中期总结 |CjdmQ u  
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: `Y7&}/OM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 VHU,G+ms  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JZcW?Or  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &E!-~'|z  
B 6,X)  
Q__1QUu  
i)d'l<RA  
hC2Ra "te)  
/?:]f  
九. 简化 p5=VGKp  
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。 eadY(-4|I-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5W?r04  
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: +' ?axv6e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _ "[O=h:  
  +-*/&|^等 fkr; a`<W  
2. 返回引用。 <1E* wPm8  
  =,各种复合赋值等 Gt?ckMB  
3. 返回固定类型。 $e![^I]`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dp>LhTLc  
4. 原样返回。 j [y+'O  
  operator, (8.|q6Nww  
5. 返回解引用的类型。 oJEjg>%n  
  operator*(单目) t8b,@J`R  
6. 返回地址。 cBnB(t%  
  operator&(单目) ]i:O+t/U  
7. 下表访问返回类型。 C)Hb=  
  operator[] ~r>N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1)=sbFtS  
  operator<<和operator>> w1|YR  
KP!ctlP~  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 3`m n#RM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9Vv&\m!0  
8I=migaxP  
template < typename Left > |;P9S  
struct value_return ?QCHkhU  
  { Y<-dd"\  
template < typename T > 0@8EIQxK"  
  struct result_1 _}wy|T&7k&  
  { 4 5\%2un  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _zj}i1!E"  
} ; LP:C9 Ol\  
'm+)n08[  
template < typename T1, typename T2 > q9c:,k  
  struct result_2 t5pf4M7  
  { ~4+=C\r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {EGm6WSQ^  
} ; w`J s "_\  
} ; 9:l>FoXS  
QK%6Ncv  
*.0#cP7 "  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `l95I7  
A?*_14&  
下面我们来剥离functor中的operator() .pQ4#AJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &llp*< i7  
9rsty{J8  
return l(t) op r(t) Af>Ho"i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `$D2w|  
return op l(t) X6]eQ PN2  
return op l(t1, t2) gyW##M@{  
return l(t) op 2@S{e$YK`  
return l(t1, t2) op CvtG  
return l(t)[r(t)] q@x{6zj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -?WhJ.U  
we&g9j'  
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: 9L'R;H?L  
单目: return f(l(t), r(t)); Y8 a![  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =<,AzuV  
双目: return f(l(t)); k;pTOj  
return f(l(t1, t2)); SD^6ib/]b  
下面就是f的实现,以operator/为例 xI7; (o"  
$=GZ"%ED  
struct meta_divide #:?vpV#i  
  { :kDHwYv$  
template < typename T1, typename T2 > RHGs(d7-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QNH5Cq;Y  
  { tA2I_W Cl  
  return t1 / t2; -\!"Kz/  
} +;Jb)8  
} ; V{[vIt*  
 w|>O!]K]  
这个工作可以让宏来做: &dkjT8L$  
|:i``gFj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @^$Xy<x  
template < typename T1, typename T2 > \ 6 2r%q^r`i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QX'/PO  
以后可以直接用 NQ@."8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3%<xM/#  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 JYB<};,  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) vH+QI  
6 ztM(2[  
<Vk^fV  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 T&=1IoOg  
fr%}|7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z\d7dbv  
class unary_op : public Rettype E,nC}f  
  { 3!0Eh8ncI  
    Left l; . 4"9o%  
public : gNO<`9q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c"3 a,&  
t/K<fy 6  
template < typename T > shwKB 5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?+S&`%?  
      { Y zXL8  
      return FuncType::execute(l(t)); "|S \J5-%  
    } 5Y 4W:S  
c_]$UM[7L  
    template < typename T1, typename T2 > \ qc 8;"@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _W4i?Bde  
      { I#D{6%~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); is%qG?,P  
    } -bK#&o,  
} ; x)wIGo  
N?H;fK4v  
>8~+[e  
同样还可以申明一个binary_op `J^J_s  
`5;O|qRq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y(B~)T~e@  
class binary_op : public Rettype i8w(G<Y=  
  { c xdhG"  
    Left l; u2^ oXl  
Right r; $WvI%r  
public : rp.S4;=Q9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |lIkmW{  
qx<`Kc4  
template < typename T > lztPexyXZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lcij}-z:%e  
      { 3ryIXC\v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2>#Pt^R:C  
    } wHk4BWg-  
2f>lgZ!  
    template < typename T1, typename T2 > ^u#!Yo.!(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EN()dCQHr  
      { BclZsU=xn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E27wxMU  
    } N\Bygjw|  
} ; o;mXk2  
B2%)G$B  
 ;uNcrv0J  
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 t<9oEjk["  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0 ]U ;5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &"fMiK3  
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。 b#R3=TQS8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! PIn'tV  
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。。。 A5tY4?|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n 8Jx;j  
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) ?@l9T)fF  
下面是修改过的unary_op EXg\a#4['  
s,N%sO;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > to^ &:  
class unary_op 3@?#4]D{'  
  { Ob?>zsx  
Left l; "[(_C&Ot4  
  )h,+>U@  
public : `!DrB08A  
9j:t}HV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <wxI>T}b  
@D-l_[  
template < typename T > H=z@!rJc.  
  struct result_1  mQBq-;  
  { 3Ec5:Caz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M~;mamTP  
} ; Ck2O?Ne  
uh%%MhTjv  
template < typename T1, typename T2 > ,IxAt&kN  
  struct result_2 q"'^W<i  
  { zuWj@YG\.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xj)*K%re  
} ; ,:G.V  
3k5OYUk  
template < typename T1, typename T2 > "8J$7g@n@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  |X`xJL  
  { :#"gQ^YNp  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /}r%DND'  
} \y{Bnp5h  
9M:wUYHT  
template < typename T > HQK%Y2S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gAC}  
  { !E,$@mvd  
  return OpClass::execute(lt(t)); B cd6 ~  
} g1JD8~a  
NTuS(7m  
} ; BQmg$N,F  
zht^gOs  
U2=5Nt5  
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 wt[MzpRP  
好啦,现在才真正完美了。 U5z^R>k  
现在在picker里面就可以这么添加了: g4&zBn  
s<H0ka@  
template < typename Right > WZ'8{XY8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;#P@(ZVT  
  { FEw51a+V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C[gCwDwl  
} 5Y#yz>B@ ]  
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。 muo(bR8  
bdk"7N  
vUR{!`14  
^q_0(Vf  
1]aM)},  
十. bind mQtGE[  
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。 `MlQPLH  
先来分析一下一段例子 kB_GL>fc  
(]^9>3{|  
$)vljM<<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FF6[qSV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =Bi>$Ly  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rV)mcfw:Z  
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。 4K[E3aA  
我们来写个简单的。 YwQxN"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Cy4@\X%W  
对于函数对象类的版本: {=PO`1H  
thDQ44<#)  
template < typename Func > 6A;V[3  
struct functor_trait 2HoTj|  
  { %N7b XKDP  
typedef typename Func::result_type result_type; >K1)XP  
} ; } I>68dS[  
对于无参数函数的版本: LNp{lC  
\ vn!SO7  
template < typename Ret > GsIVx!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -V g(aD  
  { B@cC'F#G  
typedef Ret result_type; ,ZGU\t  
} ; f~Y;ZvB  
对于单参数函数的版本: fat;5XL@  
?3lA ogB  
template < typename Ret, typename V1 >  qJ sH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Eug RC  
  { 6Df*wi!jI  
typedef Ret result_type; `Of D^Q=  
} ; ,-hbwd~M  
对于双参数函数的版本: ,{mv6?_  
J/fnSy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~4pP( JP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y)DAR83  
  { L2+cVR  
typedef Ret result_type; OLPY<ax  
} ; PW|=IPS  
等等。。。 ~Th,<w*o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `!t-$i  
WQ 2{`'z  
template < typename Func > )=sbrCl,C/  
struct func_return (8aj`> y  
  { ,#FP]$FK  
template < typename T > %59uR}\  
  struct result_1 5@%.wb4  
  { 4uzMO<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;1[Z&Uv8  
} ; 8q%y(e  
"!D y[J  
template < typename T1, typename T2 > ^~I@]5Pq  
  struct result_2 +}N'Xa/Jt  
  { $,2T~1tE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PcEE`.  
} ; Nf^<pT [*  
} ; W^H3=hZ  
!b7"K|  
zxx\jpBBk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yw$4Hlj5  
D/f 4kkd  
template < typename Func, typename aPicker > MW6z&+Z  
class binder_1 u1L^INo/  
  { }rI:pp^KS  
Func fn; p09p/  
aPicker pk; 'Gqv`rq&  
public : ;RJ 8h x  
7]xDMu'^&f  
template < typename T > V0v,s^\H  
  struct result_1 ^e_LnJ+  
  { {='Bd6_=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \OA{&G.  
} ; J6n>{iE  
~<f[7dBv  
template < typename T1, typename T2 > #'q7 x  
  struct result_2 q6)fP4MQ]  
  { 6ki2/ Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J _;H  
} ; 2^=.j2  
?}Zt&(#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Bj1%}B  
H #_Zv]  
template < typename T > <;S$4tux  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OQ&N]P2p  
  { \jtA8o%n  
  return fn(pk(t)); s:}? rSI  
} T:$^1"\  
template < typename T1, typename T2 > "0PrdZMx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :rUMmO-  
  { :.,9}\LK  
  return fn(pk(t1, t2)); b& +zAt.  
} );h(D!D,  
} ; aX^T[  
p0bWzIH  
4u 6 FvN  
一目了然不是么? cK+TE8ao  
最后实现bind (QiA5!wg  
;Z d_2CZ  
qT@h/Y  
template < typename Func, typename aPicker > |nZ^RCHog  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 25)9R^  
  { TC?B_;a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P9bM+@5e  
} X ha9x,  
I "AjYv4R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^m w]u"5\  
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。 ,Y/B49  
V:kRr cX  
十一. phoenix B-Jd|UE`u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a/j;1xcc<  
=\oH= f  
for_each(v.begin(), v.end(), Y[6T7eZ0g  
( D*%am|QL  
do_ bQt:=>  
[ ?{S>%P A_B  
  cout << _1 <<   " , " m1X7zUCy  
] b_31 \  
.while_( -- _1), <?nIO  
cout << var( " \n " ) :5NMgR.d  
) 4!/JN J  
); lGd'_~'=  
KNx/1 lf  
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: -F~DOG%  
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 ZRagM'K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !g|O.mt  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c@t?R$c  
.11l(M  
y&NqVR=   
template < typename Cond, typename Actor > P8d  
class do_while rwF$aR>9  
  {  )d2Z g  
Cond cd; rOSov"7  
Actor act; {@InOo!4w]  
public : -tg|y  
template < typename T > u\*9\ G  
  struct result_1 v~nKO?{   
  { QL/KY G  
  typedef int result_type; 6 8tyWd}  
} ; +U o NJ   
C*Vm}|)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I=0c\ U}  
Fz7t84g(  
template < typename T > *()['c#CC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;I>nA6A  
  { #A/OGi  
  do aCG rS{  
    { [6!k:-t+  
  act(t); `OfhzOp  
  } .zO^"mXjS  
  while (cd(t)); N<)CG,/w[M  
  return   0 ; S#/BWNz|  
} %ih\|jR t  
} ; r[L.TX3Ah=  
>XgoN\w  
.(@=L1C<}J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). FZ- Wgh 0z  
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。 z$1RD)TQB  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 g NI1W@)  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ]es|%j 2  
下面就是产生这个functor的类: n8,%<!F^  
!1$x4 qxS  
IK -vcG  
template < typename Actor > AzU:Dxr>.G  
class do_while_actor ' @!&{N  
  { AwJg/VBo)  
Actor act; fQoAdw  
public : ;As~TGiT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZdW+=;/#  
Igo`\JY  
template < typename Cond > [+[ W\6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c~T {;  
} ; v^C\ GDH  
7?fgcb3  
().C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?'V78N sA  
最后,是那个do_ <exCK*G  
neEqw +#Z  
`gl?y;xC  
class do_while_invoker OS[ s Qo5  
  { i;HXz`vT7  
public : tY_=[6?Zu  
template < typename Actor > xM_#FxJb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #A>*pF  
  { ckX8eg!f  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7] y3<t  
} ,.Gp_BI  
} do_; 0hS&4nW  
lr&2,p<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?"b __(3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2[w9#6ly  
最后来说说怎么处理break和continue . r/s.g  
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。 }%KQrlbHJl  
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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