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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $@z77td3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sq'm)g  
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, H~j@n!)  
;"MChk  
7%^G ]AFi  
<Q|\mUS6  
  class filler SxRJ{m~  
  { ]\M{Abqd{  
public : b9j}QK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =2p?_.|'  
} ; c]9gf\WW  
.RxTz9(  
*wTX  
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: Nn05me"X  
O\=Z;}<N  
1bV G%N  
^Hn}\5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); f+ r>ur}\)  
\ja6g  
5eTA]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x/s:/YN'  
|Rf j 0+  
i<ES/U\  
Cv,WG]E7(  
二. 战前分析 Dmh$@Uu#F  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 | xB`cSu(  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 rp@:i _]  
wC{sP"D  
lD0p=`.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "uBnK!  
  /* --------------------------------------------- */ fV"Y/9}(  
vector < int *> vp( 10 ); &[d'g0pF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j e\!0{  
/* --------------------------------------------- */ iWt%Boyi  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B /;(#{U;  
/* --------------------------------------------- */ \Tz|COG5h\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \:m~ +o$<-  
  /* --------------------------------------------- */ j3sz"(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?AFb&  
/* --------------------------------------------- */ gT8(LDJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =zn'0g, J4  
s\d3u`G  
LW<Lg N"L-  
VN)WBv  
看了之后,我们可以思考一些问题: P`Zon  
1._1, _2是什么? 'dj3y/ k%  
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。 .<t{saToU  
2._1 = 1是在做什么? 6/;YS[jX  
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。 I{$suPk  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 +`F(wk["m  
sPK]:i C  
mu B Y  
三. 动工 dC6>&@ VX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1:eWZ]B5"  
.w4|$.H  
j)@W1I]2#  
~|KqG  
template < typename T > }d5]N  
class assignment 6Jgl"Jw8  
  { HK[%'OQ  
T value; s $(%]~P  
public : r8(oTx  
assignment( const T & v) : value(v) {} $@VJ@JAe  
template < typename T2 > <);j5)/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =)bOteWM  
} ; XB'rh F8rl  
)nHMXZ>Td  
HP*)^`6X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \B')2phE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y5 E0n(Z  
bAt!S  
`pbCPa{Y  
(U5XB [r_P  
  class holder Z( :\Vj"  
  { 7UBW3{d/u5  
public : zDYJe_m ~  
template < typename T > E `N`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R.|h<bur  
  { A#$l;M.3R  
  return assignment < T > (t); 86%k2~L  
} 7_Vd%<:  
} ; G,A?yM'Vw  
70avr)OM  
e|A=sCN-  
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: GGHMpQ   
8k{XUn  
  static holder _1; #p"F$@N   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5@.8O VPz  
fwtsr>SV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h9S f  
而不用手动写一个函数对象。 (6[<+j&.  
2;:]Q.g  
G} [$M"}  
x^3K=l;N  
四. 问题分析 J{Ij  
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。 f[zKA{R  
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。 %.[AZ>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =[4C[s  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7<jr0)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3 } $9./+  
Of| e]GR  
五. 问题1:一致性 !_{2\ &  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| jn+NX)9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qucw%hJr  
[5&zyIi  
struct holder =X6+}YQ"  
  { NXhQdf  
  // [H#*#v  
  template < typename T > "]BefvE  
T &   operator ()( const T & r) const &=SP"@D  
  { d~[^D<5,D  
  return (T & )r; pPztUz/.  
} BaSNr6 YW  
} ; ,,+ ~./)  
H]:z:AAvX  
这样的话assignment也必须相应改动: ~i)O^CKq  
# L\t)W  
template < typename Left, typename Right > Iq&S6l <0  
class assignment !6:q#B*  
  { Pw4j?pv2  
Left l; !ra CpL9;  
Right r; F+e J9  
public : C#]%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I0\}S [+ H  
template < typename T2 >  o^59kQT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +cAN4  
} ; B"O5P>  
 )]2yTG[  
同时,holder的operator=也需要改动: &JoMrcEZ  
)2Gp3oD?  
template < typename T > Gmcx#?|Tx  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0 `X%&  
  { ,j~ R ^j  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -C$Z%I7 0  
} WWF#&)ti  
*"E?n>b  
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。 qlUYu"`i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g;(r@>U.r  
v |/IN  
return l(rhs) = r; M%7H-^{  
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。 aE^tc'h~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s(7'*`G"h  
lj"L Q(^  
template < typename Tp > nLq7J:  
class constant_t an3HKfv  
  { t" 1'B!4  
  const Tp t; &/ lJ7=Nq  
public : n5_r 3{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^o't &  
template < typename T > )>,b>7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 78tWzO  
  {  l;>#O  
  return t; Yt*M|0bL  
} w <]7:/  
} ; -"5x? \.{m  
w_^&X;0^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $X5~9s1Wl  
下面就可以修改holder的operator=了 #ITx[X89|  
!mL,Ue3/  
template < typename T > G;Y,C<)0k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (~pcPGUG  
  { 4:cbasy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y{ 90A  
} 6f=/vRAh$  
VO(Ck\i}  
同时也要修改assignment的operator() FStE/2?  
>4\V/ I  
template < typename T2 > cFUYT$8>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?9vBn  
现在代码看起来就很一致了。 <Xy8}Z`s  
z$G?J+?J  
六. 问题2:链式操作 W _b $E =  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 o;Zoj}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 sNvT0  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 g)$Pvfc  
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。 d5A!kU _.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =[{Pw8['  
#2ZXYH}  
template < typename T > +nuv?QB/  
struct result_1 a\}|ikiE  
  { d(wqKiGwe  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (53dl(L?  
} ; PR|Trnd&D  
* {4cc  
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: Pms3X  
S$+ v?Y`)  
template < typename T > #j-,#P@  
struct   ref (dMFYL>YP  
  { a #@Q.wL  
typedef T & reference; ZX'{o9+w5  
} ; +ZRsa`'^  
template < typename T > 20?i4h_  
struct   ref < T &> %\~;I73  
  { sF+0v p  
typedef T & reference; mApn(&  
} ; "fpj"lf-  
1r~lh#_8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ys#M* {?  
Ka_UVKwMro  
template < typename T > <;=Y4$y[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sx]?^KR:  
  { j%p~.kW5  
  return l(t) = r(t); ~|uCZ.;o  
} N7oMtlvL[w  
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。 6km u'vw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l*v([@A\  
k5/nAaiVE  
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 =fsaJ@q ,R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :W1,s53  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 NWAF4i&$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {Y0I A97,  
最后的布局是: 5ef&Ih.3  
                Add +XpRkX&-  
              /   \ chd${ j  
            Divide   5 4|2$b:t  
            /   \ 3LXpe8$lJ  
          _1     3 o[v`Am?v  
似乎一切都解决了?不。 dX$])b_Uw  
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。 6U&Uyd)  
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。 <rC#1wR4  
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: 3P6'*pZ  
i*^K)SI8  
template < typename Right > <oXsn.'\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }oN(nPxv9  
Right & rt) const |E~X]_Y  
  { /7lkbL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1|nB\xgu  
} +.N;h-'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z5vryhX_Z  
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。 Hug{9Hr3.  
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。 Tb)x8-0  
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。 6)3eB{$;  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 =#^dG ''*"  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? L|Ydd!m  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: E{6}'FG+A  
>WDpBn:  
template < class Action > 5 rWRE-  
class picker : public Action !6%G%ZG@3-  
  { +>3c+h,%.  
public : ]OrFW4tiE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 62 _$O"  
  // all the operator overloaded v8@dvT<  
} ; M[{Cy[ta  
 qN QsU  
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。 .Ep3~9TBW  
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: amSyGQ2  
yJL"uleRT  
template < typename Right > {S}@P~H =  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1CM1u+<iZ  
  { y2U:( H:l!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b910Z?B^L  
} UZ!hk*PF  
=_H39)|T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V[mQ;:=  
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。 OKqpc;y:D  
Ih7Eq/iu  
template < typename T >   struct picker_maker )QE_+H}p  
  { mr1}e VM~!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [GP( r  
} ; (FaT{W{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #~+#72+x7  
  { Pc7: hu  
typedef picker < T > result; V~_nyjrJM  
} ; 7'lZg<z{~j  
yxWO [ Z  
下面总的结构就有了: Ond'R'3\E  
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。 PoSpkJH  
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。 SU.ythU2,c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,  X{>  
至此链式操作完美实现。 )Kd%\PP  
%;xOB^H^  
#]Y>KX2HG  
七. 问题3 7:E!b=o#  
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。 .ic:`1  
cmwPuK$  
template < typename T1, typename T2 > \;X+X,M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V ~{fB~  
  { ?Bi*1V<R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V@-)\RZm  
} )?! [}t  
ay )/q5  
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: 7V7zGx+Z7  
[^YA=K hu  
template < typename T1, typename T2 > ,M5}4E7L%s  
struct result_2 pc]J[ S?P  
  { 8jlLUG:g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i yesD  
} ; tz NlJ~E  
*XOJnyC_H  
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? W!Gdf^Yy<  
这个差事就留给了holder自己。 R\3VB NX.g  
    bPK Ow<  
'bGX-C  
template < int Order > zsU=sTsL  
class holder; `~eX55W  
template <> 4nH*Ui!T  
class holder < 1 > C 3hv*  
  { RCTQhTy=  
public : J89Dul l  
template < typename T > & gJV{V5Ay  
  struct result_1 M<SdPC(+  
  { F/m^?{==~*  
  typedef T & result; G$'jEa<:u  
} ; cYx4~V^  
template < typename T1, typename T2 > W3vi@kb]  
  struct result_2 4k/V BZB  
  { PiV7*F4qI.  
  typedef T1 & result; E_F5(x SA  
} ; Eca\fkj  
template < typename T > -yGDh+-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n .!Ym X4  
  { O3N0YGhJ  
  return (T & )r; I -Xlx<  
} (>mI'!4d  
template < typename T1, typename T2 > x}U8zt)yD3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i{!T&8  
  { cJM:  
  return (T1 & )r1; |/g W_;(  
} t1VH doNN  
} ; pA{ 5V9  
)$w*V9d  
template <> &U+ _ -Ph  
class holder < 2 > QbYc[8-[  
  { 4X NxI1w)  
public : N132sN2   
template < typename T > jdeva t,&u  
  struct result_1 OH<?DcfeL  
  { _i}wK?n  
  typedef T & result; >KG E-Yzj  
} ; JU0]Wq<^[  
template < typename T1, typename T2 > 8OWmzY_=  
  struct result_2 8YY|;\F)J~  
  { Hv#q:R8  
  typedef T2 & result; Q/_[--0&#  
} ; x )5V.q  
template < typename T > Hr;h4J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bC@k>yC-  
  { 5/ecaAB2  
  return (T & )r; ~>ME'D~  
} f<[jwhCWV  
template < typename T1, typename T2 > bv?0.{Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t[.W$1=  
  { ~pP0|B*%  
  return (T2 & )r2; |oKu=/[K  
} g;F"7 ^sg  
} ; M\/XP| 7  
^. X[)U  
cErI%v}v0  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 q/@dR{-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 74vmt<Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H;_yRUY9  
K6\` __mLf  
return l(i, j) = r(i, j); Uku5wPS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X\GM/A  
f %fa{  
  return ( int & )i;  o sdOw8  
  return ( int & )j; ~P1_BD(  
最后执行i = j; pD`/_-=^h  
可见,参数被正确的选择了。 euRss#;  
H~+xB1  
1 0N,?a  
?_4^le[;  
f>iuHR*EXB  
八. 中期总结 c;!g  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: E1q%gi4Q%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z}Cqd?_')  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 VZxTx0: ,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor mVf.sA8  
8Pmwzpk02  
N)OCSeh  
s"mFt{Y  
]S /G\z  
@@pq 'iRn  
九. 简化 ?iSGH'[u  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 r#h {$iW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G\rj?%  
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: N=fz/CD)I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OhWC}s  
  +-*/&|^等 XL"=vbD  
2. 返回引用。 |'w^n  
  =,各种复合赋值等 pDDG_4E>  
3. 返回固定类型。 qzdaN5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,?=KgG1i  
4. 原样返回。 /Dd\PjIH{  
  operator, sco uO$K  
5. 返回解引用的类型。 gduxA/aT  
  operator*(单目) u~Lu<3v  
6. 返回地址。 f)gGH'yOQ  
  operator&(单目) /RF%1!M K  
7. 下表访问返回类型。 NG-`ag`s  
  operator[] x-~-nn\O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~= 9V v  
  operator<<和operator>> 9/46%=&]  
Y@:3 B:m#  
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。 g\J)= ,ju,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  z\$;'  
'wE\{1~_[+  
template < typename Left > `i4I!E  
struct value_return PJwEA  
  { 6aSM*S)  
template < typename T > $~hdm$  
  struct result_1 {{zua- F  
  { :|($,3*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2mOfsn d@  
} ; W9jNUZVXE#  
8l?w=)Qy  
template < typename T1, typename T2 > 3:O+GQ*  
  struct result_2 G;9|%yvd8  
  { % &+|==-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }wG|%Y#+r  
} ; e@+v9Bs]q  
} ; G4);/#  
Ctj8tK$D  
6NSO>/E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a[JZ5D  
?:JdRnH\  
下面我们来剥离functor中的operator() C&FN#B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *|CLO|B)  
q|/!0MU"  
return l(t) op r(t) F]Pul|.l  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B~4mk  
return op l(t) SE-} XI\  
return op l(t1, t2) |'@V<^GR  
return l(t) op +E)e1 :8  
return l(t1, t2) op u4C1W|x  
return l(t)[r(t)] 5bF5~D(E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v(k*A:  
L&rO  6  
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: Hq79/ wKj  
单目: return f(l(t), r(t)); 6O]Xhe0d@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &F9OZMK=  
双目: return f(l(t)); {MA@ A5  
return f(l(t1, t2)); -^y1iN'D  
下面就是f的实现,以operator/为例 ScsWnZ  
0-&s J  
struct meta_divide f-f\}G&G  
  { $.3CiM }~  
template < typename T1, typename T2 >  \3y=0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9q0,K" x)  
  { .>gU 9A(Nk  
  return t1 / t2; :;hBq4h  
} 5@%=LPV  
} ; <g|nmu)o$  
v_1JH<GJ-  
这个工作可以让宏来做: R2H\;N  
~_l: b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U0|j^.)  
template < typename T1, typename T2 > \ 2sd=G'7!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I!0$% ]F  
以后可以直接用 ~V$5m j   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n.H`1@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 a\.OL}"   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Zkb,v!l  
*i]Z=  
abk:_  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 '$L= sH5  
)>A%FL9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  V\7u  
class unary_op : public Rettype bl=*3qB  
  { /RULPd PH  
    Left l; [Xo J7  
public : AdN= y8T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $, @ rKRY  
~zOU/8n ,F  
template < typename T > Rx"VscB6z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K v>#  
      { 7QL) }b.H  
      return FuncType::execute(l(t)); m5Laq'~0_  
    } );.<Yf{c  
zm^p7&ak$  
    template < typename T1, typename T2 > 6V_5BpXt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M+&eh*:z:  
      { Z_ *ZUN?B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j~j V`>A  
    } l=OC?d*m  
} ; 1ZH8/1gWI  
f*H}eu3/j  
++RmaZ  
同样还可以申明一个binary_op lV*&^Q8.  
W;x LuKIG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q^5 t]HKn  
class binary_op : public Rettype Y?SJQhN6W  
  { KB-#):'  
    Left l; Wv'B[;[)  
Right r; )t 7HioQ  
public : $G([#N<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VQJ5$4a&  
v?'k)B  
template < typename T > sy#j+gZ   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;."{0gq  
      { 4'eVFu+62  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j3'/jk]\  
    } K?<Odw'k  
H_$f v_  
    template < typename T1, typename T2 > GnHf9 JrR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *>H'@gS  
      { .TU15AAc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F>{uB!!L4  
    } 6E%k{ r  
} ; e/~<\  
ep1Ajz.l  
R1%T>2"~&  
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 \FX3=WW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z>#$#:Z4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5 `mVe0uI  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 d`*vJ#$> 2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KUV{]?'  
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。。。 J\},o|WI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m/c~2?-;  
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) _E-GHj>k z  
下面是修改过的unary_op C/#/F#C  
N^j''siB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > o{,(`o.1O  
class unary_op Gs?sO?j  
  { nsn,8a38  
Left l; 6/C  
  FZ/l T-"  
public : ?fEX&t,'  
gH0B[w ]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?Ib/}JST  
aM9St!i  
template < typename T >  v|Tg %  
  struct result_1 AAdRuO{l1  
  { k[ Iwxl;/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; morI'6N  
} ; <5(8LMF  
Co19^g*  
template < typename T1, typename T2 > j78xMGKO  
  struct result_2 -i'T!Qg1  
  { *ma/_rjK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )B*?se]LJ  
} ; Prhq ~oI4  
KX)xCR~  
template < typename T1, typename T2 > ]+ ':=&+:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4ij`   
  { &U xN.vl  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }]zmp/;a  
} BPrA*u }T  
H8K<.RY  
template < typename T > `CK;,>i   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bw*z4qb{yH  
  { MQY1he2M  
  return OpClass::execute(lt(t)); Lx?bO`=qg7  
} vEzzdDwi6  
OqBw&zm  
} ; yK?~X V:  
h;4g#|,  
6ddkUPTF  
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 ITc/aX  
好啦,现在才真正完美了。 &OhKx  
现在在picker里面就可以这么添加了: `6mHt6"h  
r$v?[x>+K  
template < typename Right > iW"L!t#\|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const EJWMr`zdn  
  { N@MeaO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4nl>&AV  
} ~#a1]w  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 f6L_u k`{  
eF8`an5S  
5h:SH]tn8]  
o@>c[knJ  
U[A*A^$c}  
十. bind u=E?N:I~F  
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。 a ^)Mx9  
先来分析一下一段例子 uCu,'F,6Y  
P/I{q s  
y9*H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} MW`a>'0t?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %UQ?k:aWp|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <,E*,&0W  
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。 2 !;4mij,  
我们来写个简单的。 :x{Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d(@A  
对于函数对象类的版本: <;6])  
GVl u4  
template < typename Func > @Qs-A^.  
struct functor_trait G wW#Ww;Oc  
  { }a9C /t3  
typedef typename Func::result_type result_type; (j~V  
} ; 7&At _l_  
对于无参数函数的版本: MtYP3:  
dJLJh*=AG  
template < typename Ret > +uLo~GdbE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > } )e`0)  
  { 13QCM0#  
typedef Ret result_type; zJnVO$A'  
} ; c"YK+2  
对于单参数函数的版本: n21$57`4  
ob00(?;H  
template < typename Ret, typename V1 > J7\q #]?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9#(QS+q~  
  { <=inogf  
typedef Ret result_type; /J+)P<_A  
} ; 9/$P_Q:3  
对于双参数函数的版本: >o} ati  
;Bb5KD  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5HbTgNI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 'i(p@m<'  
  { _Y|kX2l S@  
typedef Ret result_type; 2wBU@T1  
} ; d>`(.qvxR  
等等。。。 {^f0RGJg9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ->hxHr`!%a  
NNE,| :  
template < typename Func > ,jnRt%W  
struct func_return spx;QLo  
  { '&QT}B  
template < typename T > 4:@|q:DR  
  struct result_1  7q:bBS  
  { D%idlL2%J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5 WppV3;  
} ; +2}(]J=-  
? 03Zy3 /  
template < typename T1, typename T2 > V 3]p3  
  struct result_2 mG~y8nUtp  
  { a1`cI5n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zzQH@D1  
} ; 9`v:$(I  
} ; % 9/)  
V3W85_*  
W-PZE|<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mY 8=qkZE  
)Zf}V0!?+  
template < typename Func, typename aPicker > C55n  
class binder_1 NoAb}1uae  
  { e-cb?.WU?  
Func fn; c '+r[rSn1  
aPicker pk; b2=Q~=Wc  
public : &E &iaw!  
fF>qU-  
template < typename T > C)96/k  
  struct result_1 '(pd k  
  { K2rS[Kdfaq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j'*p  
} ; .(1j!B4^  
[a)~Dui0@\  
template < typename T1, typename T2 > a61eH )a  
  struct result_2 !$xEX,vj|W  
  { 3d'ikkXK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w52HN;Jm  
} ; D^s0EW-E  
Mr NOcx&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9;Pu9s[q2  
) .-(-6=R  
template < typename T > (bFWT_CChz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vx5o k1UY  
  { KvJP(!{  
  return fn(pk(t)); :y-0qz D?  
} qv*uM0G6i  
template < typename T1, typename T2 > !+45=d 5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1xdESorX(  
  { )|h;J4V  
  return fn(pk(t1, t2)); LYy:IBI7_  
} g. Caapy  
} ; 88np/jvC{  
t6%xit+  
9 /Ai(  
一目了然不是么? mf]( 3ZL  
最后实现bind rI^~9Rz  
!Zyx$2K  
Nzi/3r7m  
template < typename Func, typename aPicker > enbN0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `/wq3+?  
  { k|$"TFXx;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6KCCbg/  
} "'}v0*[  
ngkeJ)M0$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ss<_K>wk  
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。 61+pryW%g  
! F;<xgw  
十一. phoenix ,+NE:_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ycl>git]  
X6Nm!od'  
for_each(v.begin(), v.end(), Xc9p;B>^Ts  
( viV-e$s`.  
do_ =|JKu'  
[ C yf]`*  
  cout << _1 <<   " , " <2)v9c  
] rC rr"O#j  
.while_( -- _1), W-XN4:,qI  
cout << var( " \n " ) me$$he  
) 4K #^dJnC  
); 0 r3N^_}  
rgn|24x  
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: Gx|Dql  
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 k>-'AWH^v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =U_ @zDD@V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9/H^t* 5t  
2K~tDNv7  
d!!3"{'  
template < typename Cond, typename Actor > ASM1Y]'Z  
class do_while skSNzF7'  
  { yh$ ~*UV  
Cond cd; FJlsWh4,6=  
Actor act; Oo$%Yh51~  
public : dcR6KG8  
template < typename T > 1W7 iip,  
  struct result_1 v6(,Ax&  
  {  l58l  
  typedef int result_type; C }bPv +t  
} ; rl41# 6  
i&5!9m`Cw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Qvs(Rt3?y  
:.C)7( 8S  
template < typename T > ]X4RnV55Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U(8I+xZ  
  { 81cv:|"  
  do ,Zr  YJ<  
    { ),)Q{~&`  
  act(t); +-",2 d+g  
  } vLD:(qTi  
  while (cd(t)); F ^[M  
  return   0 ; ^M"HSewo  
} =7H.F:BBG  
} ; &<#/&Pq/i  
U8U/?zW/&  
dcM+ylB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). EgCp:L{  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 aB7d(  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 +}`p"<'u  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 J@ktj(  
下面就是产生这个functor的类: 5?3Isw`v2  
nIV.9#~&  
Evr2|4|O~  
template < typename Actor > UzU-eyA  
class do_while_actor QIij>!c4  
  { `z3|M#r\;  
Actor act; 8S.')<-f  
public : ?jNF6z*M6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (XbMrPKG  
?JXBWB4  
template < typename Cond > ";)r*UgR{B  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _&; ZmNNhc  
} ; o{{:|%m3Q  
0NL :z1N-h  
}.fL$,7a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 DL'd&;6  
最后,是那个do_ %rM-"6Q  
u;+%Qh  
(MgL"8TS  
class do_while_invoker ov\Ct%]  
  { e Z@Gu  
public : lQh E]m>+  
template < typename Actor > ; @ 7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $"Y3mD}?L  
  { /Y;+PAy  
  return do_while_actor < Actor > (act); Nl~Z,hT$*  
} a);O3N/*I  
} do_; `j"4:  
u{g]gA8s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5*JV )[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D-Bv(/Pz]$  
最后来说说怎么处理break和continue =:4 '  
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。 'is,^q:@  
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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