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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zEukEA^9`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >s0![coz  
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'S5F@ln  
BNI)y@E^X  
`r~3Pf).4  
9 Qa_3+.B  
  class filler dh&> E  
  { [+ xsX*+  
public : S9r+Nsn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v_WQ<G?  
} ; U/|JAg #  
D>HbJCG4^  
]yZ%wU9!  
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: *)6\ V}`  
;^E_BJm  
J.M&Vj:  
s;* UP   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -V[x q  
5/7(>ivn  
mw;4/ /R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0(:SEiz6s  
|5X[/Q*K`W  
[;sTl~gC  
=adHP|S  
二. 战前分析 IAq o(Qm  
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。  Y#~A":A  
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 d%-/U!z?  
%d(= >  
iemp%~UZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $gD8[NAIx=  
  /* --------------------------------------------- */ z0SF2L H  
vector < int *> vp( 10 ); |g!d[ct]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N2duhI6  
/* --------------------------------------------- */ u#Jr_ze  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 32%Fdz1S  
/* --------------------------------------------- */ ,c{ckm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?h%Jb^#9  
  /* --------------------------------------------- */ 150-'Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N fG9a~  
/* --------------------------------------------- */ $uyx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); '=#fELMW  
>8=lX`9f{  
0.w7S6v|&  
9:-7.^`P  
看了之后,我们可以思考一些问题: }f?[m&<  
1._1, _2是什么? E]GbLU;TH  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 A~<!@`NjB  
2._1 = 1是在做什么? f% )9!qeW  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 BK6 X)1R  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 } e+`Kxy  
>0<n%V#s:r  
5Pn.c!  
三. 动工 %DXBl:!Y`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K%x]:|,>M  
IM/xBP  
x-X~'p'f  
t H.L_< N  
template < typename T > QeuM',6R  
class assignment =|ODa/2 p  
  { @p WN5VL  
T value; {B4qeG5  
public : g3>>gu#0DC  
assignment( const T & v) : value(v) {} *vuI'EbM  
template < typename T2 > 5rdB>8W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Dd pcov  
} ; ,p#B5Dif/  
,I x>.^|  
dM= &?g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 s- PS]l@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W0~G`A(:;  
>V27#L2:J  
bp=r]nO  
Mb 4"bDBsl  
  class holder p^RX<L/\=_  
  { !|H,g wqU  
public : #fns3=/ H  
template < typename T > 'hs4k|B  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const aK@ Y) Ju'  
  { 4Yi kC  
  return assignment < T > (t); }^&f {   
} PgT8 1u  
} ; WGUw`sc\  
51Y%"v t  
2HN*j~>i~  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Bps%>P~.  
'g,h  
  static holder _1; ^4^N}7>5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lMvOYv  
:,Y1#_\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~i>DF`w$  
而不用手动写一个函数对象。 ~o"=4q`>  
8{2  
pa+'0Y]71  
-kMw[Y  
四. 问题分析 1*dN. v:5  
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。 p8%qU>~+4  
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。 n-" (~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 nk%v|ZxoFv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 52tc|j6~#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 O=RS</01!  
L#byYB;E{  
五. 问题1:一致性 T[k$[  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| |yeQz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 f?)7MR=  
<;PKec  
struct holder J*$%d1  
  { /[FDiJH2  
  // Zdqm|_R[  
  template < typename T > *kFd#b+xB  
T &   operator ()( const T & r) const aPEI_P+Ls  
  { J~]@#=,v  
  return (T & )r; ?1JY6v]h4  
} ^?+[yvq  
} ; I\k<PglRA  
jL"V0M]c  
这样的话assignment也必须相应改动: s!/lQo5/  
`M6"=)twu  
template < typename Left, typename Right > bkDVW  
class assignment :QGo -,6-  
  { K%\r[NF  
Left l; yT@Aj;X0v  
Right r; a- rR`  
public : @`4T6eL5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Mp|Jt  
template < typename T2 > cE 'LE1DK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [_(J8~ va  
} ; @NRN#~S,_]  
aX;>XL4  
同时,holder的operator=也需要改动: N knS:r&2  
]wU/yc)e  
template < typename T > 6Lq`zU^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const nZ(]WPIN"  
  { CE`]X;#y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .s*N1 U?h  
} F8?2+w@P  
x'x5tg  
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。 xj>P5\mW#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bt)C+|i  
nwKp8mfP  
return l(rhs) = r; (6ga*5<  
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。 h2Nt@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `5?0yXK  
`z(o01y  
template < typename Tp > }h45j84)  
class constant_t <WZ{<'ajI  
  { ?Te#lp;`~  
  const Tp t; iF^qbh%%E  
public : ^:{8z;w!(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yogavCD9b/  
template < typename T > \(i'iC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N<rq}^qo  
  { lfHN_fE>Mq  
  return t; 7s?#y=M  
} ?uSoJM`wa!  
} ; FAdTm#tgW]  
2j%=o?me^p  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 wBXa;.  
下面就可以修改holder的operator=了 M\m:H3[  
)Ri!  
template < typename T > Lxp}o7>K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const GLtWo+g0  
  { ,6;n[p"h|r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *pwkv7Z h  
} 6^LXctW.  
):G%o  
同时也要修改assignment的operator() O3o ^%0  
Xs052c|s  
template < typename T2 > metn&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mxgT}L0i  
现在代码看起来就很一致了。 i#*[, P~  
UF!qp  
六. 问题2:链式操作 d*d:-f~q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  \nEMj,)  
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。 /=p[k^A  
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。 ] H !ru  
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。 !~vK[G(R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct PG63{  
_gqqPny4$  
template < typename T > c1k[)O~  
struct result_1 ;Yee0O!d4  
  { a*5KUj6/TL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }9"'' Z  
} ; )&1v[]%S  
Tx PFl7,r  
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: ) 1AAL0F\B  
F9j@KC(yg  
template < typename T > GfELL `yz  
struct   ref =6dAF"b)  
  { ck{S  
typedef T & reference; }?,?2U,8:  
} ; Q^f{H.  
template < typename T > ^5E9p@d"J  
struct   ref < T &> N4+Cg t(  
  { (SRY(q  
typedef T & reference; ~6i'V?>  
} ; Q<V(#)*  
g&  e u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: DSwb8q  
X=whZ\EZ  
template < typename T > J]TqH`MA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _l7_!Il_  
  { `Jc/ o=]  
  return l(t) = r(t); X+]>pA  
} lZ-U/$od  
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。 S3Y.+. 0U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,N(Yjq"R  
nnj<k5  
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 H7tv iSTd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jvB[bS`<H  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -SM_JR3<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $$m0mK  
最后的布局是: P5?VrZy  
                Add > mO*.'Gm  
              /   \ pRun5 )7  
            Divide   5 Qa_V  
            /   \ Vr},+Rj  
          _1     3 I*N"_uKU  
似乎一切都解决了?不。 csW\Q][  
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。 9s"st\u 4  
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。 Z>`\$1CI  
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: FJZ'P;3  
|;US)B8}*Z  
template < typename Right > Dq<la+VlO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Csuasi3]1d  
Right & rt) const n!z!fh  
  { J1}\H$*X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7zH2dqrj  
} o^~ZXF}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @[J6JT*E  
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。 *,Bm:F<m  
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。 U}jGr=tu  
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。 R0INpF';  
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。 Z}$sY>E  
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? YjDQ`f/  
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: gF p3=s0~  
{ze69 h  
template < class Action > G~1;_'  
class picker : public Action !-OZ/^l|O`  
  { !=:>yWQ  
public : ^Q`5+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} aPelt`  
  // all the operator overloaded +4%~.,<_to  
} ; L-w3A:jk  
!s-A`} s+  
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。 ndLEIqOY  
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:  ,RR{Y-  
N] sbI)Z@  
template < typename Right > A8&@Vxdz  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;=,-C ;`  
  { #$BFTlm|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Cw(e7K7&  
} 72Bc0Wg  
^!S4?<v  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,pD sU@  
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。 X6 BIZ  
sR9$=91`  
template < typename T >   struct picker_maker i)e6 U(H  
  { FXBmatBck  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "v:k5a(  
} ; I4N7wnBp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Jt5V{9:('  
  { <=n;5hv:  
typedef picker < T > result; /=;,lC  
} ; ;9j ]P56  
tAN!LI+w  
下面总的结构就有了: oUnb-,8n  
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。 9$$  Ijf  
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。 VkJ">0k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~Yd[&vpQ  
至此链式操作完美实现。 /FN:yCf  
~JT2el2W7p  
8~O#@hB~3  
七. 问题3 Ll=G+cw6P  
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。 *}89.kCBF  
$Xwk8<  
template < typename T1, typename T2 > _\d|`3RM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z~h?"'  
  { Q(f0S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Dh`&B   
} H"/ J R  
B7uK:J:c*H  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ]z'L1vQl7  
\L(jNN0_R  
template < typename T1, typename T2 > }SWfP5D@  
struct result_2 T@ESMPeU:X  
  { k4$zM/ob  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  d\ #yWY  
} ; AVjRhe   
f0 g/`j@Up  
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? FBl,Mky  
这个差事就留给了holder自己。  {8K  
    bji#ID2]%  
HVA:|Z19  
template < int Order > 7=N%$]DKZ  
class holder; '|]}f}Go  
template <> 75;RAKGi  
class holder < 1 > 0\!Bh^++1  
  { Mi.2 >  
public : I?D=Q $s  
template < typename T >  ="]r{  
  struct result_1 1L::Qu%E  
  { +>C26Q  
  typedef T & result; Y[L,rc/j  
} ; sP^:*B0  
template < typename T1, typename T2 > Jy:*GW6  
  struct result_2 %6(\Ki6I  
  { 2T*kmDp  
  typedef T1 & result; "*#f^/LS  
} ; --y,ky#  
template < typename T > Pa{DB?P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g"sb0d9  
  { /ZiMD;4@y  
  return (T & )r; m)6 6g]F+  
} &]a(5  
template < typename T1, typename T2 > 8US35t:M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?&0CEfa?  
  { FMCA~N  
  return (T1 & )r1; W2XWb<QSEV  
} /{buFX2"}  
} ; yI8 O#  
TkTGYh  
template <> fASklcQ  
class holder < 2 > !KXcg9e  
  { -}TP)/ !,*  
public : [cDDZ+6  
template < typename T > (zsmJe  
  struct result_1 aW:*!d#  
  { >AV9 K  
  typedef T & result; 3q/"4D  
} ; g.Ur~5r  
template < typename T1, typename T2 > G0: <#?<5  
  struct result_2 w@2NXcmw  
  { w +UB XW  
  typedef T2 & result; D A=LR  
} ; ww %c+O/  
template < typename T > DOtz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H$?MPA-c  
  { W:<2" &7  
  return (T & )r; ,+BFpN'  
} |goBIp[  
template < typename T1, typename T2 > Ow?~+) 4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a?Fz&BE  
  { 1y[~xxgE  
  return (T2 & )r2; R|Bi%q|4P  
} N@0/=B[n  
} ; c%G~HOE=B  
rYPuo  
n.N0Nhd  
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> >。 Kc] GE#~g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G :+D1J]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fATnza  
xM)P=y_!M+  
return l(i, j) = r(i, j); @&HLm^j2O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zfUj%N  
|C./gdq  
  return ( int & )i; 7h/Mkim$5  
  return ( int & )j; d>J +7ex+  
最后执行i = j; KDg%sgRu}  
可见,参数被正确的选择了。 /FXb,)1t  
T^8`ji  
68~]_r.a  
0@' -g^PS  
M&Q&be84  
八. 中期总结 tWZ8(E$  
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: ow (YgM>t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 lnl>!z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8}oe))b  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f~?5;f:E  
Yc[vH=gV}  
Tw/7P~*  
}5" Rj<  
]\ZJaU80I~  
}cW8B"_"  
九. 简化 hHEn  
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,et9zDJ3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R90chl   
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:  CU\r I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Rwj 3o  
  +-*/&|^等 1N]-WCxQ  
2. 返回引用。 \ Ho VS  
  =,各种复合赋值等 N}z]OvnZH  
3. 返回固定类型。 Xhyc2DKa_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &_QD1 TT  
4. 原样返回。 Nsy>qa7  
  operator, ,uO?f1  
5. 返回解引用的类型。 |.~2C1 4[  
  operator*(单目) 2sBYy 8.r  
6. 返回地址。 o 8^!wGY  
  operator&(单目) 4. %/u@rAi  
7. 下表访问返回类型。 z2.OR,R}]  
  operator[] ODCN~7-@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \ 511?ik  
  operator<<和operator>> k fOd|-  
vKbGG   
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。 :d<F7`k H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }i;!p Ue$  
i[vN3`*B  
template < typename Left > 'Um\m  
struct value_return <ihJp^kgQ  
  { BW`Tw^j  
template < typename T > coXm*X>z  
  struct result_1 A8nf"mRD:  
  { k~Y_%#_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /ubGa6N  
} ; 0Z AtBq.s  
\ o?  
template < typename T1, typename T2 > )Zyw^KN^  
  struct result_2 &~)1mnv.  
  { pR:cnkVF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S`spUq1o  
} ; 8 =3#S'n  
} ; [HRP&jr  
SsL>K*t5  
r)w]~)8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait L~M6 ca"  
}WNgKw  
下面我们来剥离functor中的operator() ]waCYrG<sY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <ot%>\C  
#Nv0d|0\  
return l(t) op r(t) G;msq=9|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !E/%Hv1  
return op l(t) U,2\ TBz  
return op l(t1, t2) b\"2O4K,)  
return l(t) op 40LA G  
return l(t1, t2) op rYA4(rYq  
return l(t)[r(t)] xe1xP@e?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m,]h7xx  
^@q $c  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: V/DdV}n!  
单目: return f(l(t), r(t)); `ucr;P  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `{@?O%UB  
双目: return f(l(t)); pc_$,RkN  
return f(l(t1, t2)); s9YP =)I  
下面就是f的实现,以operator/为例 !8%{(;(  
FU(s jB  
struct meta_divide h,Tsb:Q"M  
  { 1QDAfRx  
template < typename T1, typename T2 > wW;!L =j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )Chx,pcx<  
  { /aMeKM[L`  
  return t1 / t2; TCO^9RP<  
} "IsDL^)A9  
} ; NB/ wJ3 F  
A!5)$>!o  
这个工作可以让宏来做: Z}6H529[  
}"9jCxXL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [hXU$Y>"0  
template < typename T1, typename T2 > \ /&'rQ`nd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cd*F;h  
以后可以直接用 ,W<mz7Z(@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \Mod4tQ  
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 tB{O6=q  
(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。。。) LMte,zs>  
a@WSIcX*W  
8h7z  
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 itIzs99j  
:~]ha  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9G}Crp  
class unary_op : public Rettype J\kv}v  
  { "(#]H;!W  
    Left l; v.I>B3bEg  
public : lo!_;`v=U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W 7Y5~%@  
 ^'c[HVJ  
template < typename T > {p(.ck ze+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const liq9P,(  
      { 'Sjcm@ILm  
      return FuncType::execute(l(t)); ~I)\d/7o  
    } Vg4N7i  
Y)4&PN~[  
    template < typename T1, typename T2 > /\M3O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0 /JusQ  
      { cO !2|v8i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j_*#"}Lcp  
    } e|ngnkf(G  
} ; x5}Ru0Z  
m48m5>  
5*pCb,z>q  
同样还可以申明一个binary_op J$D#)w!$j  
;M"JN:J8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J Covk1  
class binary_op : public Rettype 5rpTR  
  {  cUz7F  
    Left l; q.>{d%?  
Right r; pTlNJ!U>  
public : Ey!+rq}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k:0HsN!F9  
*L.+w-g&&  
template < typename T > <M|kOi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ca1A9fvo  
      { mmG+"g$|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^SKuX?f\  
    } HW(cA}$  
Q<V?rPAcx  
    template < typename T1, typename T2 >  *w538Vb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V '4sOn  
      { D?3^>h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Yvu!Q  
    } \j]i"LpWb  
} ; }?=$?3W  
.* xaI+:  
-&* 4~  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 SablF2doa  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 BVX6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &i,xod6$  
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。 gzthM8A  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?HBNd&gZ1G  
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。。。 0;j)rmt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~P85Or  
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) hYMo5?  
下面是修改过的unary_op V!F# ek:  
<m#ov G6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "$*&bC#dE  
class unary_op xFt[:G`\}u  
  { 2n] Br  
Left l; d tw4cG  
   ((}T^  
public : }0Qex=vkO  
Wi Mi0?$.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p#UrZKR  
_>8ZL)NQQ  
template < typename T > ~e5hfZv|w  
  struct result_1 ew# t4~hh  
  { WCc,RI0   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %># VhK  
} ; 1o. O]>  
oZkjg3  
template < typename T1, typename T2 > YzqUOMAt"V  
  struct result_2 I65W^b4y  
  { ]E\o<"#t/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ao]Dm#HiO  
} ; -lL(:drn  
WKib$(%f6  
template < typename T1, typename T2 > @Q;%hb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Q"j^4   
  { zU;%s<(p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %- W3F5NK  
} "/e:V-W   
z  %Ty;  
template < typename T > *E0dCY$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /*)zQ?N  
  { -s5j^U{h|  
  return OpClass::execute(lt(t)); [eebIJs  
} [%M=nJ{8  
Wm{Lg0Nr  
} ; :nZVP_d+  
?8AchbK; N  
@7Oqp-  
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 7cTDbc!E-  
好啦,现在才真正完美了。 !=7 (3< ?  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]_6w(>A@3#  
gJEm  
template < typename Right > );o2e V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~)X yrKw  
  { PT7-_r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *w> dT  
} E-Nc|A  
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。 Cku#[?G  
tA2Py  
fk5xIW  
1 PL2[_2:  
.v?x>iV  
十. bind \wR $_X&  
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。 !2-f%x]tO  
先来分析一下一段例子 A dNQS  
^=f<WKn  
WC6yQSnY&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I d6H~;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 OIpkXM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 zPzy 0lx  
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。 jlvh'y`  
我们来写个简单的。 ' U]\]Wp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x3j)'`=15  
对于函数对象类的版本: J:<mq5[  
.E H&GX  
template < typename Func > 'MLp*3djF,  
struct functor_trait Y.XNA]|  
  {  n7g}u  
typedef typename Func::result_type result_type; Hd*e9;z  
} ; 5G$N  
对于无参数函数的版本: #NU@7Q[4  
P%VEJ5,]b  
template < typename Ret > 6 V{Sf9V|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 77KB-l2  
  { a8D7n Ea  
typedef Ret result_type; *3.K; Ic;  
} ; kiYHJ\a  
对于单参数函数的版本:  GtR!a  
!=(OvX_<  
template < typename Ret, typename V1 > HSXv_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S$~T8_m^U  
  { #0HZ"n  
typedef Ret result_type; S T#9auw  
} ; ,X+LJe$  
对于双参数函数的版本: tB S+?N  
BlwAD  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +,7nsWV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > * 0vq+C  
  { O;zq(/,-l  
typedef Ret result_type; I5#KLZVg  
} ; t zn1|  
等等。。。 ]ySm|&aU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4= 7#=F1  
\9 ,a"g  
template < typename Func > WP5cC@x  
struct func_return W|X=R?*ZK  
  { J,iS<lV_  
template < typename T > Q]/ZVcoqo  
  struct result_1 C K#^`w  
  { S vTd#>ke  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~Up5+7k@  
} ; .r ,wc*SF  
Pz\4#E]  
template < typename T1, typename T2 > |ry![\  
  struct result_2 ZhqGUb  
  { (,nQ7,2EX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k4N_Pa$}\  
} ; ` nd/N#  
} ; Q$Q>pV;uH  
`$PdI4~J  
azhilUD8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v11Uw?CM  
~F [V  
template < typename Func, typename aPicker > %C[#:>'+  
class binder_1 mafnkQU  
  { Z "mqH  
Func fn; V^* ];`^  
aPicker pk; YR'dl_  
public : ,xSNTOJ  
e1<9:h+  
template < typename T > PiwMl)E|!  
  struct result_1 Ew< sK9[o  
  { 8'>yB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8}M-b6R V  
} ; MnL o{G]  
fA$2jbGW  
template < typename T1, typename T2 > ltWEA  
  struct result_2 3<XP/c";  
  { b6%[?k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $.Ia;YBf  
} ; eoj(zY3  
$~3?nib"j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O*SJx.  
'G1~ A +  
template < typename T > (X?HuWTm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "cZ){w  
  {  *KV^ X(/  
  return fn(pk(t)); >sm~te$5  
} R+*-i+]Q#7  
template < typename T1, typename T2 > R@df~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uv|RpIve:  
  { sB@9L L]&|  
  return fn(pk(t1, t2)); q _INGCJ  
} ~0@ uR  
} ; $x/VO\Z{-  
A3Xfu$[u  
<B Vx%  
一目了然不是么? :R'={0Jg  
最后实现bind n-he|u  
t5aX9WIW  
pP-L{bT  
template < typename Func, typename aPicker > (VM.]B<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G_QV'zQ  
  { 6ys|'<?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  .: Zw6  
} lyS`X  
Fy*t[>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `t7z LC^c  
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。 K_Pbzj4(P  
:u,Ji9 u  
十一. phoenix h1~/zM/`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7](aPm8  
:IX_|8e ^  
for_each(v.begin(), v.end(), F2>W{-H+  
(  \4j(el  
do_ kp-`_sDg  
[ g_3Ozy  
  cout << _1 <<   " , " 84_Y+_9  
] *kt|CXxAS8  
.while_( -- _1), *qA:%m3  
cout << var( " \n " ) <lZVEg  
) w5+(A_  
); :sS4T&@1=  
Z5V_?bm$  
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: a"{b}UP  
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 OI,F,4e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ok1w4#%,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _ G$21=  
J 1R5_b  
2"QcjFW%  
template < typename Cond, typename Actor > }vb.>hy  
class do_while z%;_h-  
  { lMmP]{.>$  
Cond cd; C';Dc4j  
Actor act; 2c'<rkA  
public : *&z !y/  
template < typename T > RGLJaEl !  
  struct result_1 7sU+:a  
  { qL?$u07<9'  
  typedef int result_type; FMtg7+Q|>  
} ; sk5B} -  
zWrynJ}s  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L0R$T=~%)  
9JqT"zj  
template < typename T > ]*X z~Ox2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #h#_xh'  
  { bt"5.nm  
  do  Xb~i?T;f  
    { Elt" tJ  
  act(t); 9+b){W  
  } j|>^wB  
  while (cd(t)); #bS}?fj  
  return   0 ; !y862oKD  
} a`D`v5G t  
} ; 7ju^B/ 7  
w5vzj%6i  
DH"_.j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q>6RO2,  
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。 $T_>WUiK  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 +Mb}70^  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 jItVAmC=i  
下面就是产生这个functor的类: )m I i.  
,va2:V  
~uG/F?= Q:  
template < typename Actor > q#F+^)DD [  
class do_while_actor Jv8VM\ *  
  { VHLt, ?G  
Actor act; yuhY )T  
public : xJin %:O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <r)5jf  
Zul@aS !  
template < typename Cond > gX`C76P!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {*"\6 8e  
} ; N"7BV  
(_Th4'(@Y  
M}`T-"qf  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %Q=rm!Syv  
最后,是那个do_ ]l"9B'XR  
SB:z[kfz|  
)K]<\Q[  
class do_while_invoker od^o9(.W^  
  { Z?qc4Cg  
public : lpjby[S  
template < typename Actor > k&:~l@?O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @W=: r/  
  { I5]58Ohx  
  return do_while_actor < Actor > (act); \0)2 u[7  
} }+giQw4  
} do_; ;<=z^1X9  
BnG{) \s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d>0 j!+s  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 HP=5 a.  
最后来说说怎么处理break和continue YXg^t$  
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。 !{!(yP_  
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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