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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,%y /kS]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +`15le`R  
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, kxCSs7J/  
a9Vi];  
Y0> @vTUX  
n"8Yv~v*2j  
  class filler EX"yxZ~  
  { K NOIZj   
public : n{jGOfc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "  1tH  
} ; >mkFV@`  
jWgX_//!  
H/Jbk*Q  
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: +|f@^-  
?A0)L27UE&  
O0:q;<>z  
|BYRe1l6l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ykJ>*z  
$Kd>:f=A  
7$#u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 UZ";a453r  
xx $cnG  
BLFdHB.$T  
8,|kao:  
二. 战前分析 I 6O  
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。 ';"VDLb3  
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 MOC/KNb  
YZ7.1`8  
=lSNs   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j1Ezf=N6`  
  /* --------------------------------------------- */ 4z)]@:`}z  
vector < int *> vp( 10 ); {[F A#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); a.Vuu)+Quw  
/* --------------------------------------------- */ h`KU\X ) A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <naz+QK'  
/* --------------------------------------------- */ [B3RfCV{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SWLo|)@[/  
  /* --------------------------------------------- */ ZC8wA;!z^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,u m|1dh  
/* --------------------------------------------- */ DNi+"[~&P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kT=8e;K  
lxi<F  
[hs ds\  
8k79&|  
看了之后,我们可以思考一些问题: M%#e1"n  
1._1, _2是什么? 2qp#N%  
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。 P2Y^d#jO  
2._1 = 1是在做什么? d5d@k  
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。 `h;[TtIX4  
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。 h];I{crh  
2SLU:=<3  
=c7;r]Ol  
三. 动工 [-&Zl(9&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >dT*rH3w  
kVL.PY\K  
}WV:erg`  
`X8F`5&U\f  
template < typename T > V.Mry`9-  
class assignment p[cX O=  
  { 05[SC}MCA  
T value; \v/[6&|X0s  
public : Ss`LLq0LO  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^}r1;W?n  
template < typename T2 > T0 {Lq:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } r*Xuj=  
} ; 28nFRr  
F[0]/  
~ K=b\xc^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hOeRd#AQK  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pJ{Y lS{  
<vP=zk  
?# fQ~ s  
f!"w5qC^  
  class holder gFh*eCo   
  { @XVTU  
public : ;G!q Y  
template < typename T > cZ06Kx..  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W8<%[-r  
  { %$mA03[MQ  
  return assignment < T > (t); ZB{EmB0W  
} s@C}P  
} ; =Sv/IXX\di  
YK\X+"lB  
])!*_  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7 d vnupLh  
`x|?&Ytmf9  
  static holder _1; p#Bi>/C6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O@P"MXEG  
t^L]/$q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5X+A"X ;C  
而不用手动写一个函数对象。 g+l CMW\  
0aAoV0fMDz  
2?x4vI np;  
H#&00Q[  
四. 问题分析 Lr<cMK<  
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。 U~8g_*  
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。 `2snz1>!j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 u&NV,6Fj2[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y)pk6d   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n|;Im&,  
6wxs1G  
五. 问题1:一致性 *8Z32c+C  
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?| ;bG>ZqJCVA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +d>IHpt  
.u:GjL'$  
struct holder a =QCp4^  
  { z:;CX@)*  
  // $^ P0F9~0  
  template < typename T > ZW}_DT0  
T &   operator ()( const T & r) const l ,8##7  
  { MPV5P^@X  
  return (T & )r; #F#%`Rv1  
} nK,w]{<wG!  
} ; hQ i2U  
RZ7@cQY  
这样的话assignment也必须相应改动: >/|*DI-HJ  
Uv.)?YeGh  
template < typename Left, typename Right > 40/Y\  
class assignment TNth   
  { +0~YP*I`/  
Left l; d5.4l&\u  
Right r; pFXEu= $3  
public : PdCEUh\>y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9my^ Y9B  
template < typename T2 > q7!{?\T%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ] @'!lhLi  
} ; Z7#+pPt!  
99S ^f:t  
同时,holder的operator=也需要改动: eJSxn1GW  
j F>[?L  
template < typename T > . ^u,.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;I*o@x_  
  { Ei|\3Kx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `g,..Ns-r  
} Ngwb Q7)  
WM{=CD  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 xmX 4qtAL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 p[-O( 3Y  
rZF*q2?  
return l(rhs) = r; :t[_:3@  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 KP"+e:a%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Rv=YFo[B  
;,TFr}p`  
template < typename Tp > \8 ":]EU  
class constant_t Tk>#G{Wb-  
  { @oNXZRg6  
  const Tp t; GmG 5[?)  
public : U(Zq= M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9z0p5)]n>  
template < typename T > Z.WW(C.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4JEpl'5^Q  
  { TV:9bn?r)  
  return t; ),)lzN%!  
} !W\+#ez  
} ; m[$_7a5  
Bwrx*J  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /{[o ~:'p  
下面就可以修改holder的operator=了 mR~&)QBP.  
[Zrr)8A  
template < typename T > XG?8s &  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j+!v}*I![  
  { omFz@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~[ F`"  
} )1z@  
pw#-_  
同时也要修改assignment的operator() @L`jk+Y0vF  
K'xV;r7Nt  
template < typename T2 > G B^Br6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9$Y=orpWxr  
现在代码看起来就很一致了。 fOHxtHM  
~>G^=0LT  
六. 问题2:链式操作 pdMc}=K  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @d_M@\r=j  
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。 KXrjqqXs  
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。 i@q&5;%%  
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。 k!^{eOM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct K@2),(z  
Fcx&hj1gQ  
template < typename T > }qUX=s GG  
struct result_1 $j~RWfw-  
  { 3'Rx=G'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t:S+%u U  
} ; gr{ DWCK  
z{543~Og59  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: So6x"1B  
IgzQr >  
template < typename T > 3R/bz0 V>  
struct   ref Zfw,7am/  
  { KoRV %@I  
typedef T & reference;  \*da6Am  
} ; 0_/[k*Re  
template < typename T > y} '@R$  
struct   ref < T &> 2!\D PX  
  { iCoX& "lb  
typedef T & reference; "tZe>>I  
} ; K:M8h{Ua  
=D(j)<9$A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m~|40)   
0J|3kY-n>  
template < typename T > cK@wsA^4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <v2;p}A  
  { +_!QSU,@  
  return l(t) = r(t); ~Ei<Z`3}7"  
} h;Kx!5)y  
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。 TpaInXR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 RCrCs  
;a/E42eN;  
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 !Cs_F&l"j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f<_Cq <q"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]GS bjHsO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hP h-+Hb  
最后的布局是: \['Cj*ek  
                Add nTas~~Q  
              /   \ #_1`)VS  
            Divide   5 )BE1Q*= n  
            /   \ Qrv<lE1V;  
          _1     3 t1".0  
似乎一切都解决了?不。 baasGa3}s  
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。 kstIgcI  
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。 b>|6t~}M  
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: W^Yxny  
l} /F*  
template < typename Right > hxx.9x>ow  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K9[UB  
Right & rt) const "Q0@/bYq  
  { EnR}IY&sI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _t$sgz&  
} ! if   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pmM9,6P4@  
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。 !1k_PY5)  
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。 SBpL6~NW  
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。 \zY!qpX<  
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。 w xH7?tsf  
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? 4 5e~6",  
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: \m,PA'nd/  
LLo;\WGZ  
template < class Action > dG{A~Z z  
class picker : public Action Y*^[P,+J*}  
  { 0@(&eH=  
public : *|0 -~u%q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vd ZW%-A&\  
  // all the operator overloaded d$RIS+V  
} ; ]lbuy7xj63  
}6#  
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。 . vV|hSc  
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: |=w@H]r  
f 2.HF@  
template < typename Right > q'DW~!>qX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^#$n~]s  
  { Wri<h:1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b sX[UF  
} pkzaNY/q  
DrR@n~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ZH8,K Y"  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ?}0,o.  
|N2#ItBbW  
template < typename T >   struct picker_maker >j/w@Fj  
  { tYS06P^<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; KHme&yMq  
} ; ]`K2 N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > vgPCQO([  
  { sT)CxOV  
typedef picker < T > result; m@c)Xci  
} ; rH-23S  
NOva'qk  
下面总的结构就有了: /7kC<  
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。 p'%s=TGwv  
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。 WE?5ehEme  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 29Ki uP  
至此链式操作完美实现。 fex@,I&  
f8~_E  
Tbq;h ?D  
七. 问题3 <YY14p  
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。 >Ry01G]_/h  
*pq\MiD/  
template < typename T1, typename T2 > !a`&O-ye  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a9gLg &  
  { CrLrw T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^sw?gH*  
} ";F'~}bDA  
i@yC-))bY  
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: s_Sk0}e  
;TYBx24vD'  
template < typename T1, typename T2 > Dtk=[;"k2a  
struct result_2 p+eh%2Jm  
  { se)TzI^]b@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /x hKd]Q  
} ; 1#x0q:6  
F%|h;+5  
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? D~m*!w*  
这个差事就留给了holder自己。 aUp g u"  
    ]9CFIh  
^!d3=}:0  
template < int Order > vN:Ng  
class holder; @C$]//;  
template <> s<Ziegmw|g  
class holder < 1 > d=(mw_-?  
  { LoV<:|GTI  
public : 3BI1fXT4=j  
template < typename T > s!J9|]o  
  struct result_1 R_C)  
  { _f83-':W6  
  typedef T & result; ^('wy};  
} ; %EH)&k  
template < typename T1, typename T2 > XSR 4iu  
  struct result_2 V0@=^Bls  
  { e+WNk 2  
  typedef T1 & result; Vr}'.\$  
} ; l#o ~W`  
template < typename T > aN?zmkPpov  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )5, v!X)  
  { =bOW~0Z1  
  return (T & )r; )`:UP~)H  
} ]Ze1s02(  
template < typename T1, typename T2 > \e*]Ls#jS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0kh6@y3  
  { %J(:ADu]  
  return (T1 & )r1; I9Xuok!0>=  
} nlP;nlW  
} ; ~ljXzD93Z  
0J9x9j`&j  
template <> jcOcWB|  
class holder < 2 > 1}x%%RD_  
  { HJ"GnZp<  
public : uRvP hkqm  
template < typename T > ,+k\p5P  
  struct result_1 [y(MCf19  
  { @gblW*Zhk  
  typedef T & result; )A6<c%d =x  
} ; 6P3*Z  
template < typename T1, typename T2 > Z.,MVcd  
  struct result_2 oA 1yIp  
  { y[;>#j$  
  typedef T2 & result; l?e.9o2-  
} ; I7onX,U+  
template < typename T > ="+#W6bZT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z/-=%g >HA  
  { d]9z@Pd   
  return (T & )r; 2/?|&[  
} ch]IzdD  
template < typename T1, typename T2 > Q &8-\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }j Xfb@`K  
  { O- wzz  
  return (T2 & )r2; -7ep{p-  
} sJZ iI}Xc  
} ; G|Ti4_w  
9up3[F$  
t@(HF-4~=  
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> >。 %{W6PrY{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1 MFbQs^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: - ).C  
)0`C@um  
return l(i, j) = r(i, j); hN_]6,<\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X|dlt{Gf   
yi[x}ffdE  
  return ( int & )i; Rq-ZL{LR7  
  return ( int & )j; -"x$ZnHU  
最后执行i = j; E .h*g8bXe  
可见,参数被正确的选择了。 0GwR~Z}Z  
5xiEPh  
).O)p9  
KNl$3nX  
0GLM(JmK  
八. 中期总结 ~%oR[B7=|  
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: 0-gAyiKx?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @7 }W=HB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >P(.:_ ^p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kh<2BOV  
F4QVAOM]U  
:jf3HG  
&{:-]g\  
 " bG2:  
u8^lB7!e/  
九. 简化 `[A];]  
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。 V`5 O{Gg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +@UV?"d  
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: t20K!}D_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TeQV?ZQ#}  
  +-*/&|^等 xdPx{"C 3  
2. 返回引用。 DU^loB+  
  =,各种复合赋值等 P?<y%c<  
3. 返回固定类型。 , gHDx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _1^'(5f$  
4. 原样返回。 /v}`l  
  operator, cQ|NJ_F{1  
5. 返回解引用的类型。 @EAbF>>  
  operator*(单目) P>T"cv  
6. 返回地址。 NK+o1   
  operator&(单目) KvS G;  
7. 下表访问返回类型。 HW|IILFB  
  operator[] K3C<{#r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kfNWI#'9  
  operator<<和operator>> \e_O4  
M|-)GvR$J  
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。 ICCc./l|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M5B# TAybC  
MD]>g>  
template < typename Left > [QTV9  
struct value_return CTK;dM'uQ  
  { *Ex|9FCt$  
template < typename T > 1YA% -~  
  struct result_1 =a!=2VN9y  
  { Vl]>u+YqE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :&Nbw  
} ; ,Q B<7a+I  
G3]4A&h9v~  
template < typename T1, typename T2 > E7hhew  
  struct result_2 zDp2g)  
  { Z)!C'cb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J4utIGF  
} ; b6[j%(   
} ; qR.Q,(b|  
N!32 wJ  
C~[,z.FvO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )"LJ hLg  
m|# y >4  
下面我们来剥离functor中的operator() ivPg9J1S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jpOp.  
E]6 6]+;0_  
return l(t) op r(t) Bx!-"e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _@g;8CA  
return op l(t) tkhCw/  
return op l(t1, t2) !wNO8;(  
return l(t) op l2d{ 73h  
return l(t1, t2) op ToQ"Iy?  
return l(t)[r(t)] 4 :=]<sc,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a?.=V  
@;kSx":b  
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: |}1dFp  
单目: return f(l(t), r(t)); kT?J5u _o  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v<;Md-<  
双目: return f(l(t)); Jwp7gYZ  
return f(l(t1, t2)); 'S~5"6r  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~ 1pr~  
S'14hk<  
struct meta_divide Qd6FH2Pl  
  { WHI`/FM  
template < typename T1, typename T2 > =xrv~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E9}C  #  
  { % nIf)/2g  
  return t1 / t2; AS,%RN^.  
} ;=@0'xPEa-  
} ; -8Xf0_  
+#By*;BJ  
这个工作可以让宏来做: vy/-wP|1  
]9X DS[<2`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +RXoi2"-q@  
template < typename T1, typename T2 > \ Wm|lSisY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eFAnFJ][L  
以后可以直接用 "j-CZ\]U|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r/sNrB1U"y  
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 HThcn1u~^b  
(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。。。) ~Z+%d9ode  
KG@8RtHsQ  
8f7>?BUS,  
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 | 3%8&@ho  
7|D+Ihy;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {[(h[MW#  
class unary_op : public Rettype !c-*O<Y  
  { fV:83|eQ  
    Left l; .o8t+X'G  
public : &R siVBA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q =Il|Nb>  
':}\4j&{E  
template < typename T > .l|$dE/E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ExM,g'7  
      { !+njS  
      return FuncType::execute(l(t)); OH"XrCX7n  
    } e%6QTg5#  
&?vgP!d&M  
    template < typename T1, typename T2 > i&k7-<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Iw\c  
      { TKjFp%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  9a kH  
    } |M_UQQAB|  
} ; 8D].MI^  
bi:8(Q$w:`  
iOdpM{~*  
同样还可以申明一个binary_op fQ98(+6  
+O5hH8<&b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7Qsgys#/=  
class binary_op : public Rettype or]IZ2^n  
  { SzRmF1<  
    Left l; zT[!o j7  
Right r; y?0nI<}}HK  
public : &0f,~ /%Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dTtSUA|V7"  
2JFpZU"1  
template < typename T > 2-b6gc7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =mGez )T5\  
      { uGt-l4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <,(,jU)j  
    } 4fzZ;2sl}  
akT6^cP^  
    template < typename T1, typename T2 > >3_Gw4S*H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B ZxvJQ  
      { kW (Bkuc)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j7c3(*Pl  
    } wPl%20t  
} ; pmilrZmm]  
0;ji65  
C-[1iW'  
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 cAc@n6[`3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N&pCx&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) NCx%L-GPi  
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。 L6LZC2N+2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]~nKK@Rw  
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。。。 :aQt;C6Z>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m6djeOl  
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) Wm3X[?V  
下面是修改过的unary_op 9,tej  
p$>l7?h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @o6L6Y0Naa  
class unary_op T#)P`q  
  { A9JdU&  
Left l; }T$p)"  
  f {"?%Ku#  
public : 0L KRN|@  
s0_nLbWwO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} aA TA9V  
"Pf~iwfw  
template < typename T > PuO&wI]:  
  struct result_1 hL5|69E  
  { nLiY%x`S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; IMfqiH)  
} ; )/EO&F  
'ah[(F<*@e  
template < typename T1, typename T2 > \G3rX9xG  
  struct result_2 X|8c>_}  
  { 3&/Ixm:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ${)b[22":  
} ; #=v~8  
9M9?%N:ra  
template < typename T1, typename T2 > F:l%O#V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t_suF$  
  { ujucZ9}yd  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +'@Dz9:>  
} AFfAtu  
)tpL#J  
template < typename T > N&V`K0FU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6i*sm.SDw  
  { Q dp)cT  
  return OpClass::execute(lt(t)); Y5d\d\e/  
} }#E[vRf  
-o.:P>/  
} ; +t:0SRSt  
{vO9p tR;  
&yol_%C  
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 TNr :pE<  
好啦,现在才真正完美了。 F*K_+ ?m  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^<-+@v*  
Cs ifKHI  
template < typename Right > Z87|Zl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L z1ME(  
  { N{~Y J$!8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H]jhAf<h  
} 13=.H5  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 I15{)o(8$  
O s.4)  
XEZF{lP  
D{~fDRR  
$"&{aa  
十. bind '!a'ZjYyi  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 RlDn0s  
先来分析一下一段例子 -8rjgB~."/  
\K<QmK  
!1Cy$}w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q=qcm`ce  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Sa`Xf\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 az|N-?u  
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。 m<qJcZk  
我们来写个简单的。 y {<9]'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [bNx^VP*  
对于函数对象类的版本: _aMPa+D=P  
k/gZ,  
template < typename Func > JOim3(5?s  
struct functor_trait _8)*]-  
  { A^EE32kbm  
typedef typename Func::result_type result_type; :+|Z@KB  
} ; g]yBA7/S"  
对于无参数函数的版本: %O;bAC_M  
M b1s F  
template < typename Ret > ;Nj7qt  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }HePZ{PLM  
  { W$ 2C47i  
typedef Ret result_type; b e^6i:  
} ; xDoC(  
对于单参数函数的版本: FA3~|Zg  
pKrN:ExB"\  
template < typename Ret, typename V1 > -JjM y X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Jh[UtYb5  
  { \:ak ''  
typedef Ret result_type; |:<f-j7t~  
} ; W= qVc  
对于双参数函数的版本: k<{{*  
~-J]W-n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z(^]J`+\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,.1Psz^U  
  { 0h\smqm  
typedef Ret result_type; zZ323pq  
} ; 2M'[,Xe  
等等。。。 4 bH^":i(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zvH8^1yzG  
o-OHjFfB  
template < typename Func > }$Tl ?BRpU  
struct func_return m~d]a$KQ5-  
  { QKN+>X  
template < typename T > d]6#m'U  
  struct result_1 H>B&|BO_[  
  { 8Sh54H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |O9 O )o  
} ; q):5JXql~  
CtAwBQO  
template < typename T1, typename T2 > 4$S;(  
  struct result_2 (#RHB`h5  
  { >kp?vK;'B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hB>oJC  
} ; #32"=MfQn  
} ; SY^t} A7:/  
7KL v6]b  
kDN:ep{/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N@1+O,o  
oxkoA  
template < typename Func, typename aPicker > 1Y@Aixx  
class binder_1 Qqvihd  
  { a8iQ4   
Func fn; =&2 Lb  
aPicker pk; ^, _w$H  
public : Md2>3-  
khrb-IY@  
template < typename T > s,=i_gyPQ  
  struct result_1 G]i/nB  
  { C=It* j55  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }w<7.I  
} ; CcFn.omA  
o .G!7  
template < typename T1, typename T2 > $yYO_ZBiy  
  struct result_2 e<h~o!z a  
  { An"</;HU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yXF?H"h(  
} ; %i-c0|,T4  
^1aAjYFn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MIoEauf  
)Es"LP]  
template < typename T > DRgTe&+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CS-uNG6  
  { pxf$ 1  
  return fn(pk(t)); !l 1fIc  
} lM{ +!-G,  
template < typename T1, typename T2 > (B_\TdQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M8Z2Pg\0  
  { )'%$V%9  
  return fn(pk(t1, t2)); z3M6V}s4  
} T{Uc:Z  
} ; okv1K  
Jesjtcy<*  
ICkp$u^  
一目了然不是么? aZ'Lx:)R  
最后实现bind ]=";IN:SU  
5qoSEI-m  
F>[,zN  
template < typename Func, typename aPicker > `Ru3L#@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3*)ig@e6  
  { 7{qy7,Gp  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e0@Y#7N62  
} eI:C{0p=  
+d!v}aJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ez!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。 ' n$ %Ls}S  
h!:~f-@j4  
十一. phoenix snnbb0J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ] Ww?QhJ  
tl'9IGlc  
for_each(v.begin(), v.end(), 'hv k  
( :`2=@.  
do_ ZRVT2VfN  
[ 15o?{=b[  
  cout << _1 <<   " , " R@#G>4  
] z,bQQ;z9  
.while_( -- _1), w MP  
cout << var( " \n " ) ' dx1x6  
) nn9wdt@.]  
); O Wj@< N  
pBP.x#|  
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: FEW_bP/4  
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 z2hc.29t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \$OF1i@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: BQ2wnGc  
BC;:  
,b;{emX h  
template < typename Cond, typename Actor > _#}n~}d  
class do_while F. =Bnw/-  
  { 7ei|XfR  
Cond cd; xOHgp=#D  
Actor act; j$Je6zq0x  
public : ee#): -p  
template < typename T > ]a3iEA2 (  
  struct result_1 t 6^l`6:p  
  { ;/*6U  
  typedef int result_type; f5==";eP  
} ; FSb Hn{@  
)Cw`"n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g@Qgxsyk>  
D^;*U[F?  
template < typename T > zb Z4|_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .pvV1JA'  
  { V)i5=bHC  
  do Z0>DNmH*  
    { #vqo -y7@  
  act(t); EmT`YNuc  
  } [ dE.[  
  while (cd(t)); 3TZ*RPmFRm  
  return   0 ; k%op> &  
} Ep4Hqx $  
} ; eV cANP  
aRJ>6Q}  
7RvUH-S[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A[YpcG'9  
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。 T4;T6 9j;,  
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。 WmQ 01v  
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。 A;u"<KG?  
下面就是产生这个functor的类: $.489x+'Z  
<p?&udqD  
8g >b  
template < typename Actor > y9|K|xO[  
class do_while_actor 1Fi86  
  { Z_1*YRBY;  
Actor act; (:+>#V)pZ  
public : T^}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X+n`qiwq  
zK+52jhi  
template < typename Cond > OW(&s,|6x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %AnW~v  
} ; +"g~"<  
sF+=KH  
#DkD!dW(l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;bX4(CMe &  
最后,是那个do_ H2-28XGc  
\ U-vI:J_  
il:nXpM!  
class do_while_invoker @oG)LT  
  { ~H}en6Rc  
public : H_IGFZCh  
template < typename Actor > )hj|{h7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const GW2')}g  
  { 1[;@AE2Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); YO:&;K%  
} wn11\j&  
} do_; 2PSTGG8JV  
7> Pgc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? K$REZe  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )DUL)S  
最后来说说怎么处理break和continue y/@iT8$rp  
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。  !=*.$4  
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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