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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *A2D}X3s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z1-JoZ  
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, 2|LgUA?<  
|#y+iXTJ   
Ju0W  
8PR1RC J  
  class filler 4iXB`@k  
  { 3gUGfe di  
public : 'b?Px}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )IFzal}o  
} ; d x/NY1  
jjT|@\-u  
ai3wSUYJi  
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: ?hz9]I/8  
f  _ O  
ySS kw7  
Cwb }$=p'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?qdZ]M4e  
$aY*1UVq  
Po ,zTz   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 F!LVyY"w  
7sC8|+  
X-Yy1"6m1  
8 [z<gxP`?  
二. 战前分析 j06Xz\c  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 &!adW@y  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 q=_&izmE'7  
ug|'}\LY  
^GyGh{@,f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZRK1 UpP  
  /* --------------------------------------------- */ AP2BND9  
vector < int *> vp( 10 ); 5D~>Ed;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 'ot,6@~x>  
/* --------------------------------------------- */ ]]InD N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cNd;qO0$  
/* --------------------------------------------- */ l6AG!8H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wG, "ZN  
  /* --------------------------------------------- */ |?kZfr&9q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kW 7 $  
/* --------------------------------------------- */ NIzxSGk|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "F$0NYb]I  
OLl?1  
RfZZqe U  
-kv'C6gB  
看了之后,我们可以思考一些问题: t$*V*gK{  
1._1, _2是什么?  .L vg $d  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 U,Duq^l~s  
2._1 = 1是在做什么? }gfs  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 DNh{J^S"}w  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 A18&9gY  
W{{{c2 .  
!Q0aKkMfL  
三. 动工 :.K#=ROP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {e3XmVAI  
uPp9 UW  
fG^#G/n2  
IIrXI8'}  
template < typename T > UP*\p79oO  
class assignment gOE3x^X*{  
  { DH5]Kzb/  
T value; pFUW7jE  
public : dp&bcR&#)  
assignment( const T & v) : value(v) {} =N +Ou5D  
template < typename T2 > ^LO`6,   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W$l%= /  
} ; ,z*-93H1  
EJbFo682  
] VN4;R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 X5M{No>z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e/h2E dY  
t]j4PNzn  
xz#.3|_('  
e2onR~Cf  
  class holder `D#3  
  { $?dAO}f3O)  
public : -quWnn/  
template < typename T > Tt0:rQ.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const vE9M2[TJA  
  { @\!9dK-W  
  return assignment < T > (t); 0>E0}AvkT  
} I>]t% YKj  
} ; LEUD6 M+~t  
Rilr)$  
pO~VI$7  
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: CkJU5D  
w'Kc#2  
  static holder _1; hKT]M[Pv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6Wos6_  
~+y0UEtq7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6iozb~!Rr  
而不用手动写一个函数对象。 )< 6zbG  
'k9?n)<DW  
$rZ:$d.C  
.Y.{j4[LQ  
四. 问题分析 %7_c|G1  
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。 .?TPoqs7Z  
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。 `q ;79t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H& #Od?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  9"@P.8_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U#B,Q6~  
$Qm-p?f  
五. 问题1:一致性 5X7kZ!r  
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?| [7gyF}*;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,tEvz  
sFEkxZi<  
struct holder I6]|dA3G  
  { bb6 ~H  
  // ~IHjj1s  
  template < typename T > xHml" Y1  
T &   operator ()( const T & r) const cx]O#b6B.  
  { Oc;/'d2  
  return (T & )r; QK5y%bTSA  
} '~-Lxvf'  
} ; `ag7xd!  
\ B~9Ue!  
这样的话assignment也必须相应改动: {__Z\D2I  
x M1>kbo|  
template < typename Left, typename Right > LE_1H >  
class assignment ;Yrg4/Ipa  
  { wz*QB6QtU  
Left l; n6gYZd  
Right r; nL}bCX{  
public : W{OlJRX8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U~8.uldnF  
template < typename T2 > fhu- YYJt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &bx;GG\<4  
} ; -aiQp@^/J  
1#AdEd[  
同时,holder的operator=也需要改动: 29"eu#-Qj  
yQ4]LyS  
template < typename T > |Xblz1>DF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L~1u?-zu  
  { EXDtVa Ot  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @GGzah#  
} $]CZ]EWts  
5_+vjV;5  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。  6h N~<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6Q,-ZM=Z_p  
b 2n.v.$G  
return l(rhs) = r; (NUk{MTX  
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。 BRP9j y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 09"C&X~  
\4wM8j  
template < typename Tp > Lj"~6l`)  
class constant_t w:Fi 2aJ  
  { A~Eu_m  
  const Tp t; YzU(U_g$  
public : Q3#- q> ;7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} GzK{. xf  
template < typename T > OpY2Z7_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u~yJFIo  
  { wKhuUZj{  
  return t; }cyHR1K  
} PIo/|1  
} ; ll {jE  
St&xe_:^<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]#N2:ych  
下面就可以修改holder的operator=了 `G\uTCpk  
]{V q;  
template < typename T > WO$PW`k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cu|gM[  
  { KzZ! CB\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9iWDEk  
} c&2ZjM  
,#&lNQ'I  
同时也要修改assignment的operator() vpx8GiV  
DF'-dh</*  
template < typename T2 > AJSe +1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } F"j0;}+N  
现在代码看起来就很一致了。 Mn$TWhg'  
tfj6#{M5  
六. 问题2:链式操作 #EAP<h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .pQH>;k]K  
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。 6 k+FTDL  
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。 Z}.N4 /  
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。 8Wid.o-U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j$^3  
/j./  
template < typename T > oC>e'_6_b  
struct result_1 Rj9z '?a9  
  { =C 8 t5BZ"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R9D< lX0%  
} ; S*],18z?  
cu(2BDfiL  
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: R6] /g  
`GS!$9j  
template < typename T > I\PhgFt@O  
struct   ref G!k&'{2  
  { 8I$B^,N  
typedef T & reference; LYNd^}  
} ; {<iIL3\mC  
template < typename T > x)l}d3   
struct   ref < T &> CL|t!+wU/  
  { $n& alcU  
typedef T & reference; ii0AhQ  
} ; (%"M% Qko  
d*Dq=.F(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: YvE$fX=  
LGKkT?fcSC  
template < typename T > S*Scf~Qp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mm\Jf  
  { dG}fpQ3&  
  return l(t) = r(t); |/C>xunzz  
} 1.!rq,+>1  
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。 +Sv`23G@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \ }>1$kH;  
+r *f2\S  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 RS!~5nk5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pbKDtqSn z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LF* 7;a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z6S N  
最后的布局是: >/nS<y>  
                Add G*2bYsnhX  
              /   \ x:b 0G  
            Divide   5 )Xg,;^  
            /   \ Q7UFF  
          _1     3 ==`K$rM  
似乎一切都解决了?不。 B5*{85p(u  
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。 !/ TeTmo  
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。 &10vdAnBRC  
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: X+;Ivx  
%@3AA<  
template < typename Right > 'm}K$h(U  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [5,aBf) X  
Right & rt) const #P=rP=  
  { H`C DfTy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9V`/zq?  
} o $oW-U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7kx)/Rw\B  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 [ \ LA  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 {ER! 0w/  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ]?S\So+  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 xK9"t;!C&  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? )Q9m,/F  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: jhrmQS  
t%ye :  
template < class Action > K,bv\j;f  
class picker : public Action &1YqPk  
  { *T$o" *}  
public : )9MmL-7K  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wV-1B\m  
  // all the operator overloaded _7#Ng@#\  
} ; (f^WC,  
vBx*bZ  
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。 i`)bn 1Xm  
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: _ fha9`  
]+;1)  
template < typename Right >  }tv%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2ikY.Xi6  
  { dqO!p6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $, 4;_4t  
} |E-/b6G  
y`wTw/5N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r,X5@/  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 k v1q \  
xZW6Hk _  
template < typename T >   struct picker_maker (iM"ug2  
  { IXNcn@tN  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8rwkux >  
} ; ?9xaBWf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S/G6NBnbS  
  { PhW< )B]  
typedef picker < T > result; eWzD'3h^  
} ; q+f]E&':  
l{F^"_U  
下面总的结构就有了: ;SoKX?up5  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 O^ZOc0<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 _Qg^>}]A1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jjbBv~vs  
至此链式操作完美实现。  /B)ZB})z  
DqyJ]}|  
rU<NHFGj4  
七. 问题3 ga&l.:lo  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 p>4$&-  
c=]qUhnH  
template < typename T1, typename T2 > x'kwk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P5/K?I~/So  
  { d!kiWmw,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wEL$QOu$  
} #TZf\0\!  
RNGTSz  
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: G6K;3B  
N|hNh$J[  
template < typename T1, typename T2 > 'WK}T)o  
struct result_2 Y,EReamp  
  { sW!pMkd_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Su`LBz"  
} ; wjh[}rTV*  
x)0g31 4 9  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? q<` YJ,  
这个差事就留给了holder自己。 u4TU"r("A  
    9Axk-c  
T P'  
template < int Order > p48M7OV  
class holder; "&?F 6Pi  
template <> Qj: D=j8  
class holder < 1 > eq.K77El{J  
  { *O-1zIlp  
public : Qr]xj7\@i  
template < typename T > >m='#x0>Y  
  struct result_1 W5,e;4/hL  
  { p\I,P2on  
  typedef T & result; :e>y= s>  
} ; ETvn$ Jdp  
template < typename T1, typename T2 > -=BQVJ_dK{  
  struct result_2 nIdB,  
  { Cj31>k1  
  typedef T1 & result; *0zdI<Oe  
} ; ']1\nJP[=X  
template < typename T > #<d f!)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [1Pw2MC<  
  { &!> )EHGV  
  return (T & )r; .),ql_sXr  
} M{I8b<hY  
template < typename T1, typename T2 > rlG& wX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;u`zZb=,[  
  { %^){Z,}M}  
  return (T1 & )r1; *,q W9z  
} I;iJa@HWQ  
} ; ,'[L6=#  
fw aq  
template <> @IL_  
class holder < 2 > iXt1{VP'K  
  { F<SMU4]YdG  
public : vi?{H*H4c  
template < typename T > :SFcnYv0  
  struct result_1 $s$j</.q  
  { [1{#a {4  
  typedef T & result; "e]1|~  
} ; } :U'aa  
template < typename T1, typename T2 > qr>:meJy4  
  struct result_2 lx9tUTaus/  
  { ~=HrD?-99p  
  typedef T2 & result; R T/T+Q!  
} ; ^M?O  
template < typename T > LASR*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8W' ,T  
  { \uxDMKy  
  return (T & )r; ]pUf[^4  
} L"|4 v  
template < typename T1, typename T2 > pqmb&"l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .xJW=G{/  
  { [@ExR*  
  return (T2 & )r2; 4o7(cP  
} ^rF{%1DT  
} ; 3I0=^ >A  
}.md$N_F  
["4sCB@Tr  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 R.n:W;^`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: E"LSM]^^<f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tbz?th\#  
Rou$`<{H  
return l(i, j) = r(i, j); D0T0Km/"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _86pbr9  
aXi5~,Ks_  
  return ( int & )i; Nb.AsIR^  
  return ( int & )j; /8V#6d_  
最后执行i = j; 6=ukR=]v  
可见,参数被正确的选择了。 SQ*dC  
3SbtN3  
?xTM mm  
 Fa  
S $wx>715  
八. 中期总结 QWt ?` h=  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ~ Iin|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G$X+g{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .j*muDVQn  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ` VL`8  
j$Ttoo  
|&JCf =  
 _N`:NOM  
S}=d74(/n  
J%|!KQl  
九. 简化 ~*-(_<FH  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @ 2r9JqR[=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 sGx"j a +  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: #:rywz+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }?f%cRT$  
  +-*/&|^等 [kf$8 2  
2. 返回引用。 #R_IF&7  
  =,各种复合赋值等 nic7RN?F<  
3. 返回固定类型。 \A gPkW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X"V,3gDG  
4. 原样返回。 RS&l68[6  
  operator, rCGyr}(NC  
5. 返回解引用的类型。 9|yn{4E  
  operator*(单目) GX4HW \>a  
6. 返回地址。 1+;Z0$edxz  
  operator&(单目) 56i9V9{2  
7. 下表访问返回类型。 QdaYP  
  operator[] m`(5B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r+8%oWj  
  operator<<和operator>> YVy+1q[  
zyNg?_SM  
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。 lp`raN No  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <"I#lib  
|G.|ocj;  
template < typename Left > -)%l{@Mr  
struct value_return Y{P0?`  
  { n6T@A;_g  
template < typename T > Y`@:L'j  
  struct result_1 a4gJ-FE  
  { %";bgU2Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0 rbMT`Hy  
} ; <ptZY.8N  
{"< D$*K~  
template < typename T1, typename T2 > BLzl XhHn  
  struct result_2 @y,pf Wh`  
  { ~(4;P%L:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2y6 e]D  
} ; U_ j\UQC  
} ; tHez S~t_  
W0GDn  
?1\rf$l8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xij`Mr  
<=;#I_E#E  
下面我们来剥离functor中的operator() ^8p=g -U\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'l,ym~R  
3ZO\P u  
return l(t) op r(t) y; LL^:rq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ttlFb]zZh  
return op l(t) z;? 3 2K  
return op l(t1, t2) #l kv&.)x  
return l(t) op 1"pvrX}  
return l(t1, t2) op G:'hT=8  
return l(t)[r(t)] 6CoDn(+z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] eEvE3=,hg  
EqW/Wxv7b  
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: QMUmPx&  
单目: return f(l(t), r(t)); M`6rI  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {OA2';3  
双目: return f(l(t)); \.m"u14[b  
return f(l(t1, t2)); +6dq+8msF  
下面就是f的实现,以operator/为例 ifyWhS++  
hfUN~89;  
struct meta_divide Yyl(<,Yi  
  { -:mT8'.F-  
template < typename T1, typename T2 > Pc"g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8_yhV{  
  { =Kf]ZKj)  
  return t1 / t2; K"lZwU\:On  
} QtM9G@%  
} ; tGq0f"}'J  
lOk'stLNa&  
这个工作可以让宏来做: -+9,RtHR7  
.d}7c!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z=YHRS  
template < typename T1, typename T2 > \ ;3~+M:{2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QLr.5Wcg>  
以后可以直接用 ;;r}=0V*=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) PH6!T/2[  
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 fpESuVKr  
(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。。。) bq+ Q$#F2X  
t|/{oAj  
C"X; ,F<  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 S5a?KU  
/EW1&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _ML`Vh]  
class unary_op : public Rettype J0%e6{C1  
  { (P=q&]l[  
    Left l; m]XG7:}V0  
public : o \r6 iO  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `dp]N0nz  
w-2?|XvDmf  
template < typename T > k;)t}7(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5;:P^[cH9  
      { 7Pb: z4j  
      return FuncType::execute(l(t)); g`NJ `  
    } Hi V7  
9/LnO'&-  
    template < typename T1, typename T2 > N^Bjw?3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5Xe1a'n5]  
      { vC j, aSW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mmf}6ABYT  
    } G]NnGL<xk  
} ; #YEOY#  
ke~S[bL%-  
0P?\eoB@8  
同样还可以申明一个binary_op A7eF.V&  
PF6w'T 5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !%8|R]d  
class binary_op : public Rettype IN{ 1itE  
  { =x QLf4>  
    Left l; 3M@!?=| U  
Right r; \H6[6*JuB  
public : h3udS{9 '8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _,G^#$pH  
_--kK+rU  
template < typename T > |^&j'k+A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $t1XoL  
      { 76'vsg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); df'xx)kW  
    } =xf7lN'  
){_D  
    template < typename T1, typename T2 > 8Ev,9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S2!$  
      { Y +[Z,   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); kN'.e*  
    } 8B|qNf `Yi  
} ; ,'FdUq)i  
9^AfT>b~f  
kr=&x)Wy!  
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 Gv$}>YJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -weCdTY`X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !.^%*6f  
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。 W/?\8AE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fN h0?/3)  
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。。。 }2X"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +OTNn@!9  
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) .=u8`,sO  
下面是修改过的unary_op ar!`8"  
.dr-I7&!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ry Kc7<  
class unary_op U> @st="  
  { QL{^  
Left l; HpQuro'Qh  
   55<f  
public : $Qc`4x;N  
-9(9LU2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} AD=qB5:  
u ]!ZW&  
template < typename T > m%[Ul@!V  
  struct result_1 RqenPM k  
  { LKx<hl$O  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T*'?;u  
} ; 1X7tN2tQ  
M|l`2Hpe  
template < typename T1, typename T2 > $!Pm*s  
  struct result_2 7w_cKR1;  
  { "PI]k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ='p&T|&  
} ; RdtF5#\z  
B,f4<  
template < typename T1, typename T2 > kg@Okz N%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1J tt\yq  
  { a'U}.w}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); SBNeN]  
} %( tu<  
82z\^a  
template < typename T > B_u1FWc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3a_=e B  
  { 0j-- X?-  
  return OpClass::execute(lt(t)); .>.B  
} :zW I"  
z3\WcW7|  
} ; ?)# qBE ]  
e{*-_j "I  
04u^Q  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug .h0@Vs  
好啦,现在才真正完美了。 }K8W%h<3S  
现在在picker里面就可以这么添加了: +Ui @3Q  
I>(3\z4s  
template < typename Right > a fOix"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const XlPi)3m4/S  
  { cU+% zk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sFvu@Wm'7W  
} ]rpU3 3  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6BnP"R.  
m7|}PH" 7  
WaaF;| ,(  
feI%QnK)U  
Hw(_l,Xf  
十. bind gHB*u!w7Z  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 e)#O-y  
先来分析一下一段例子 f<$>?o&y  
91Fx0(  
H;eGBVi  
int foo( int x, int y) { return x - y;} jgz}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T@S\:P  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t,f)!D$  
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。 4=Wtv/ 3  
我们来写个简单的。 uaX#nn?ws  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lVw77bZ  
对于函数对象类的版本: npj_i /&g  
['*{f(AI  
template < typename Func > G[pDKELL  
struct functor_trait vZ rE9C }  
  { p H5iv>H  
typedef typename Func::result_type result_type; |\ZsoA  
} ; Ub(8ko:8$  
对于无参数函数的版本: GW29Rj1  
5Dhpcgq<<  
template < typename Ret > } ^}fx [  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X:un4B}O  
  { HkP')= sa  
typedef Ret result_type; n0nvp@?7bJ  
} ; >BDK?YMx  
对于单参数函数的版本: P?zPb'UVqa  
e13{G @  
template < typename Ret, typename V1 > 9L"Z ~CUL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hZ#ydI|  
  { 0L ^WTq  
typedef Ret result_type; Y/3CB  
} ; ;x|E}XD  
对于双参数函数的版本: t7t?xk!2  
tR! !Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aZk/\&=6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  Xf4   
  { $,/;QP}  
typedef Ret result_type; )r9l T*z  
} ; yU e7o4Zm  
等等。。。 F7FUoew<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O!,WH?r  
Ew&pwsQ  
template < typename Func > e(5 :XHe  
struct func_return f>*D@TrU  
  { eaG_)y  
template < typename T > !4"!PrZDB  
  struct result_1 J'Z!`R|  
  { ];3]/b)&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; < wI z8V  
} ; t#fbagTON  
#><P28m  
template < typename T1, typename T2 > i gyTvt!  
  struct result_2 E8Rk b}  
  { PNSV?RT*pG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fP:n=A{  
} ; dGNg[  
} ; H}nPaw]G  
EAdr}io  
FLb Q#c\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &B3[:nS2  
rt _k }  
template < typename Func, typename aPicker > O/?Lk*r  
class binder_1 fcim4dfP  
  { J&B>"s,  
Func fn; 0xSWoz[i6~  
aPicker pk; +K@wh  
public : z;V Ai=m q  
"-WEUz  
template < typename T > 4YT d  
  struct result_1 <r8sZrY  
  { 1-h"1UN2E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =vpXYj  
} ; $*KM%M6  
&ody[k?'  
template < typename T1, typename T2 > f4b`*KGf  
  struct result_2 Z{MR#.I  
  { h&k*i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3YFbT Z  
} ; Im<i.a <`  
|e]2 >NjQa  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8Hf:yG,  
v J_1VW  
template < typename T > Y*KP1=Md  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {SQ#n@Q&$  
  { d:_3V rRZ  
  return fn(pk(t)); >k)zd-  
} fx"~WeVcO  
template < typename T1, typename T2 > BJL*Dih m[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2qN|<S&  
  { C<T)'^7z  
  return fn(pk(t1, t2)); w.:fl4V  
} /Cl=;^)  
} ; d~>d\K%v  
hd'JXKMy  
D2@J4;UW*W  
一目了然不是么? 8M_p'AR\,y  
最后实现bind u> @ Yoyc  
CZ~%qPwDw  
$3BH82  
template < typename Func, typename aPicker > p bT sn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) zG|#__=T  
  {  d.)%C]W{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); QrX 5Kwq  
} *=KX0%3  
G|LJOq7QB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hk7kg/"  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 !e0OGf  
p_Yx"nO7  
十一. phoenix F s{}bQyQ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zQt"i`{U  
#K4lnC2qz  
for_each(v.begin(), v.end(), Wb;x eG  
( +YNN$i  
do_ 50?5xSEM0_  
[ (pud`@D;[  
  cout << _1 <<   " , " y?}R,5k  
] !ot$Q  
.while_( -- _1), h=7eOK]  
cout << var( " \n " ) 1k:s~m?!  
) _ l$1@  
); A $GiO  
/5s,< 0Kz  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: G^6\OOSy  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor M6MtE_E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (e~vrSk+)~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J=OWXL!<a  
qbunP!  
gT=RJB  
template < typename Cond, typename Actor > nWzGb2Y  
class do_while @9}SHS  
  { J_tI]?jrU  
Cond cd; c8=@ s#  
Actor act; t%'0uB#v1  
public : Q*c |!< &e  
template < typename T > oKlOcws}  
  struct result_1 q*36/I  
  { 6j{O/  
  typedef int result_type; B;6N.X(K  
} ; !arTR.b\  
noLb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +P//p$pE  
*K}j>A  
template < typename T > d O'apey  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HbUadPr  
  { [ ]LiL;A&  
  do tc%0yr9  
    { F87aIJ.pGN  
  act(t); /[|ODfY  
  } 0s%rd>3  
  while (cd(t)); MY$-D+#/`  
  return   0 ; A8by5qU  
} zV<vwIUrr  
} ; 5uJ{#Zd  
Om/mpU/U  
e52y}'L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *?Pbk+}%  
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。 h+!   
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。 k"V@9q;*  
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。 3"pl="[*  
下面就是产生这个functor的类: k.d Q;v}  
>FRJvZ6  
?7:?OX  
template < typename Actor > ly)b=ph&  
class do_while_actor eK]$8l|LI  
  { nG dEJ  
Actor act; 01-n_ $b  
public : \XUG-\$p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N+[ |"v  
n~wNee  
template < typename Cond > 1Z+\>~8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8UANB]@Y}  
} ; >10pk  
}?vc1%w  
mAFVjSa2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q6r!=yOEY  
最后,是那个do_ ]DaC??%w  
jP-=x(  
@fVCGV?'  
class do_while_invoker b[MdA|C%j  
  { _%`<V!RT\  
public : *Y@)t* -a  
template < typename Actor > fy(i<L Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H3?HQ>&O7  
  { 8#S}.|"?F  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9b0M'x'W5  
} Nd"Rt  
} do_; y.LJ 5K$&a  
LcA~a<_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? OEkx}.w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 XgfaTX*  
最后来说说怎么处理break和continue fnUR]5\tc  
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。 9J$8=UuxWG  
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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