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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "?W8 o[c+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lH@goh  
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, [a}Idi` K  
F[0~{*/|G  
_F^NX%  
oz[G'[\}F  
  class filler ; TwqZw[.  
  { m5HMtoU  
public : O'.{6H;t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S&k/Pc  
} ; oYJ<.Yxeb  
cf*~G x_l  
JS<w43/j  
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.E{s*z>  
qzLD  
xgM\6e  
g2 mq?q(g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zzh7 "M3Qn  
7uF @Xh  
w !<-e>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 knb0_nA  
Mii&doU  
9y} J|z  
> %Hw008  
二. 战前分析 v:>sS_^  
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。 [biz[ fm  
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 Zw%:mZN  
wqap~X  
S@~ReRew2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f}ch1u>  
  /* --------------------------------------------- */ Nd@/U c  
vector < int *> vp( 10 ); 02(Ob  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c|(Q[=   
/* --------------------------------------------- */ ra_TN ;(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <;jg/  
/* --------------------------------------------- */ 3vQVk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +Q[SddI  
  /* --------------------------------------------- */ M-F{I%Vx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :6m"}8*q8  
/* --------------------------------------------- */ AI,E9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 300[2}Y]  
Gf9O\wrs  
W3^^aD-  
o"A?Aq  
看了之后,我们可以思考一些问题: Fta=yH }  
1._1, _2是什么? Wg8*;dvtM  
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。 %N\8!aXnf  
2._1 = 1是在做什么? ) :Px`] 5  
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。 ?nE9@G5Gc  
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。 _(8N*q*w  
RmO kb~  
?#nk}=;g8  
三. 动工 ~*~aFf5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %j{*`}  
rTJ;s  
oL!C(\ERh  
4Yt'I#*  
template < typename T > }?O>.W,/  
class assignment W*n|T{n  
  { /R6\_oM  
T value; M~Er6Zg  
public : _=cuOo"!  
assignment( const T & v) : value(v) {} Z]5xy_La  
template < typename T2 > `>lY$EBG@[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "{~^EQq,  
} ; J'L6^-gV  
SaRn>n\  
d4A:XNKB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q#&6J=}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B&EUvY '  
?f!&M  
e. E$Ej]w  
Kv#Q$$)r  
  class holder `nc=@" 1  
  { n*#HokX  
public : TIF  =fQ  
template < typename T > Wi~?2-!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'I>geW?{QK  
  { 1p<*11  
  return assignment < T > (t); li#ep?5h^  
} gnf4H V~  
} ; :01B)~^  
@Yw42`> !s  
e{^lD.E  
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: *h pS/g/3\  
>]Dn,*R  
  static holder _1; BXytAz3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /NuO>kQa  
k? ,/om1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6.|[;>Km  
而不用手动写一个函数对象。 .5A .[ZY)  
NZ+TTMv  
"od 2i\  
RS2uk 7MB  
四. 问题分析 bY~V?yNgKM  
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。 I y5)SZ'  
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。 I-Am9\   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 w.+G+ r=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  KcpQ[6\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S&Hgr_/}c  
gTd r  
五. 问题1:一致性 ]L3MIaO2T  
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?| {Z>Mnw"R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Odw9]`,T  
}1.'2.<Y  
struct holder ~;t/VsgGW  
  { ^5k~ 7F.  
  // X2YBZA  
  template < typename T > Ak3V< =gx  
T &   operator ()( const T & r) const  Qr-,J_  
  {  / w[Tu  
  return (T & )r; yEkwdx5!(  
} FyChH7  
} ;  7b8y  
/U0,%  
这样的话assignment也必须相应改动: FvD/z ;N  
D23 c/8K  
template < typename Left, typename Right > g ?@fHFct  
class assignment wb39s^n  
  { |>wGl  
Left l; QM7B FS;  
Right r; *{O[}  
public : xgvwH?<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U@53VmrOy  
template < typename T2 > Sj v iH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  e `K{  
} ; Ve xxdg  
yMpZ-b$*~  
同时,holder的operator=也需要改动: Qn;,OB k  
ghTue*A  
template < typename T >  LYyud  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &fE2zTz  
  { %kP=VUXj  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); F><ficT  
} ` :Oje  
Ian+0 ?`e  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 L08lkq,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mgb+HNH%q\  
h:KEhj\d?  
return l(rhs) = r; F4IU2_CnPD  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 )`mBvS.}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Sf2xI'  
%Y9CZRY 9  
template < typename Tp > vX&W;&  
class constant_t /*t H$\6*  
  { 8/lgM'Eux  
  const Tp t; {/qQ=$t  
public : O .jCDAP  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z:&/O&?  
template < typename T > -Q|]C{r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~"8r=8|  
  { X,}(MW  
  return t; Q!r` G  
} Zb:Z,O(vn  
} ; WYIv&h<h"  
+fQJ#?N2n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 dZ4c!3'F  
下面就可以修改holder的operator=了 Q 87'zf  
eYevj[c;  
template < typename T > h-DHIk3/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const beNy5~M$  
  { ~y,m7%L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1Vs>G  
} 3^-\=taN<m  
7;pQ'FmZJ  
同时也要修改assignment的operator() pm[+xM9PB  
@gw8r[  
template < typename T2 > I__ a}|T%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } aj<r=  
现在代码看起来就很一致了。 e%IbM E]x  
jsP+,brO  
六. 问题2:链式操作 m^w{:\p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 w: mm@8N  
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。 ZKM@U?PK  
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。 RYdI$&]  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {]$)dz5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )_6W@s  
,hm&]  
template < typename T > as@? Kv  
struct result_1 %AmyT  
  { i1*0'x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~ e a K]|  
} ; yJ ;Qe_up  
$#(j2sL1  
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: o'8nQ Tao  
 R*r"};  
template < typename T > Pc<0kQg  
struct   ref uQ7lC~  
  { YPA$38  
typedef T & reference; $V F$Ok>  
} ; 5=R]1YI~$  
template < typename T >  GInw7  
struct   ref < T &> ZZi|0dG4;  
  { &y7xL-xP  
typedef T & reference; +k[w)7Q  
} ; ls~9qkAyLx  
#)3 B  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "2p\/VfA  
~YByyJG   
template < typename T > p|@#IoA/e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N|3#pHm@  
  { }Kn l  
  return l(t) = r(t); ae](=OQ  
} /Z[HU{4  
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。 c e; zn\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lQy-&d|=#^  
|kTq &^$  
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 WBb*2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !Uv>>MCr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l]gW_wUQd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q([{WZ:6Oq  
最后的布局是: =^\?{oV  
                Add %jHe_8=o  
              /   \ 1U?5/Ja  
            Divide   5 H!>>|6OPF  
            /   \ v["_t/_  
          _1     3 !~V^GlY  
似乎一切都解决了?不。 h4+*ssnYV  
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。 d24_,o\_  
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。 ?'tRu !~  
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: lD-2 5~YV  
^Ai QNL}  
template < typename Right > 6ud<U#\b&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >0uj\5h)I]  
Right & rt) const `6;$Z)=.  
  { ]2 $T 6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X4Pm&ol  
} lxr;AJ(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 j(k}NWPH  
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。 b*/Mco 9O  
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。 #=;vg  
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。 /Gn0|]KI  
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。 X{<taD2~  
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? ]Qa|9G,b  
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: WW2hwB (  
i0J`{PbI  
template < class Action > %wI)uJ2  
class picker : public Action ;8^(Z  
  { u?H.Z  
public : U3` ?Z`i(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Eggu-i(rD  
  // all the operator overloaded Pn6~66a6  
} ; %(W8W Lz}  
*)Cr1d k  
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。 [;4;. V  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: M'F<1(  
c{KJNH%7  
template < typename Right > s|`wi}"x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6> z{xYat  
  { l(}MM|ka  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pOh<I {r1  
} |I29m`  
7(a1@VH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WW>m`RU`  
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。 Tj{3#?]Ho  
.wyuB;:  
template < typename T >   struct picker_maker $G5:/,Q  
  { .U44p*I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S#r|?GYua  
} ; x 4sIZe+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0L1sF'ZN  
  { )!caOGvhJ  
typedef picker < T > result; r-*6# "  
} ; < (B|g&A  
t`R{N1  
下面总的结构就有了: ]!~?j3-k Q  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Q'JK *.l  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 V|[NL4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +|7N89l  
至此链式操作完美实现。 +!!G0Zj/  
 K+XUC  
%5DM ew  
七. 问题3 d3S Me  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 .\&k]}0qA?  
\=]`X2Ld  
template < typename T1, typename T2 > !pkIaCxs  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <;O^3_'  
  { "v( pluN|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '$EyVu!  
} 0:<Y@#L  
oif|X7H;  
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: :K"~PrHm  
~fb#/%SV  
template < typename T1, typename T2 > ZoSyc--Bv  
struct result_2 :FfEjNil  
  { f}p`<z   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~!Nw]lb!  
} ; RqP_^tB  
RyG6_ G}  
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? B]: |;d  
这个差事就留给了holder自己。 ?6hd(^  
    q\|RI;W  
x[&<e<6  
template < int Order > iyd$_CJz  
class holder; N)AlQ'Lwx  
template <> VZ =:`)  
class holder < 1 > \E<Qi3W>*  
  { i/H;4#Bz  
public : H(P]Z~et  
template < typename T > Yf~Kzv1]*  
  struct result_1 `]]<.>R  
  { 4Orq;8!BW  
  typedef T & result; Y:L[Iz95o  
} ; ]8DTk!  
template < typename T1, typename T2 > s2wDJ|  
  struct result_2 F:q8.^HTJ  
  { bt_c$TN  
  typedef T1 & result; :]]x^wony~  
} ; )S 4RR2Q>  
template < typename T > :z&kbG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ir>h3Zk   
  { II|;_j  
  return (T & )r; HLG5SS7  
} %7P]:G+Y\  
template < typename T1, typename T2 > .P/0 `A{&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ui"{0%  
  { _q4O2Fx0  
  return (T1 & )r1; jZPGUoRLg  
} 5pe)CjE:  
} ; WZPj?ou`G  
cs.t#C  
template <> xW*Lceb  
class holder < 2 > g,!.`[e'ex  
  { H.E=m0 np  
public : n%#3xo a  
template < typename T > lS7L|  
  struct result_1 cNxxX!P/  
  { sxph#E%  
  typedef T & result; ,Xfu?Yan  
} ; ]1Wxa?  
template < typename T1, typename T2 > bhIShk[  
  struct result_2 czpu^BT;;T  
  { }2"W0ZdWD  
  typedef T2 & result; R=D}([pi  
} ; oH?:(S(  
template < typename T > u)I\R\N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PpBptsb^|J  
  { EPH" 5$8  
  return (T & )r; P5 oS 1iu*  
} +6P[TqR  
template < typename T1, typename T2 > ab%I&B<b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~%g,Uypi  
  { B5vLV@>]  
  return (T2 & )r2; j~K(xf  
} njg0MZBqA  
} ; `[(XZhN  
g3&nxZ  
:q*w_*w  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 R6o  D  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o5DT1>h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jOrfI-&.G  
1/w8'Kf'u  
return l(i, j) = r(i, j); h]t v+\0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2|& S2uq  
{ +w.Z,D"  
  return ( int & )i; w9VwZow  
  return ( int & )j; .'_}:~  
最后执行i = j; : slO0  
可见,参数被正确的选择了。 9?hZf$z  
B= ~y(Mb  
$w{d4")  
.R"VLE|  
T)7U+~nQ"  
八. 中期总结 .Y]0gi8z  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: UE"v+GH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ksOsJ~3)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qve'Gm)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor La9}JvQoX  
[BJzZ>cY  
/KF@Un_Ow  
BlU&=;#r5>  
J8r8#Zz  
=RD>#'sUK  
九. 简化 !Md6Lh%-w  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 }EkL[H!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J( XDwt  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: (?R!y -  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M(K7xx+G  
  +-*/&|^等 P658 XKE  
2. 返回引用。 -sKtT 9o  
  =,各种复合赋值等 {cOx0=  
3. 返回固定类型。 7`t"fS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >| ,`E  
4. 原样返回。 gveJ1P  
  operator, k89N}MA   
5. 返回解引用的类型。 `14@dk  
  operator*(单目) }BI6dZ~2A  
6. 返回地址。 m!w|~ Rk  
  operator&(单目) ' *a}*(0OA  
7. 下表访问返回类型。 W-#DEU 7_  
  operator[] 'q$Y m0nL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .#SgU<Wq  
  operator<<和operator>> MJ?t{=  
vbeE}7 *2  
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。 z{ V;bi;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1_q!E~)  
T5zS3O  
template < typename Left > K=JDl-#!  
struct value_return Q;y5E`G  
  { .-M5.1mo\(  
template < typename T > xcWR#z{z  
  struct result_1 ]-{ fr+  
  { e( @< /W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; xO>z )3A  
} ; %|}*xMQ  
Oj_]`  
template < typename T1, typename T2 > qna!j|90Lp  
  struct result_2  dV :}  
  { \u[}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7AT8QC`u  
} ; R3_OCM_*  
} ; [.xY>\e  
*w(n%f  
t :YZua  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GLecBF+>F  
 2hF^U+I}  
下面我们来剥离functor中的operator() 4>V@+#Ec5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q#mL-3OQ  
YAT@xZs-  
return l(t) op r(t) EniV-Uj\D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H i8V=+  
return op l(t) sGhw23  
return op l(t1, t2) !nkIXgWz  
return l(t) op J(d+EjC  
return l(t1, t2) op ^;a .;wR  
return l(t)[r(t)] hDB(y4/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3WQa^'u  
Sxc)~y  
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: %\48hSe  
单目: return f(l(t), r(t)); Fy<:iv0>t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8\P,2RSnt  
双目: return f(l(t)); WJONk_WAc  
return f(l(t1, t2)); \h#aPG<yo  
下面就是f的实现,以operator/为例 W7uX  
5U7,,oyh  
struct meta_divide BT8)t.+pv  
  { :s_.K'4?a  
template < typename T1, typename T2 > +&VY6(Zj+*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m0ra  
  { H%Vf$1/TF  
  return t1 / t2; vA_,TS#Bo  
} mm +V*L{x  
} ; KMy"DVqE  
ynM~&]fk#k  
这个工作可以让宏来做: ohKoX$|p~  
JYw?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _ncBq;j{  
template < typename T1, typename T2 > \ DKfpap}8u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; IKP_%R8.  
以后可以直接用 uoE+:,P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )r{Wj*u  
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 B7'#8heDh  
(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。。。) $%bd`d*S  
kEC^_sO"  
"*<vE7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 "}xIt)n%;  
5\h 6"/6Df  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lBFKfLp&  
class unary_op : public Rettype %8u9:Cl):  
  { #2U#h-vI  
    Left l; n4dNGp7\`  
public : H}~K51  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SF; \*]["f  
zW#5 /*@  
template < typename T > fn 'n'X|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EoPvF`T  
      { ^$'z#ZN1  
      return FuncType::execute(l(t)); AA^K /y  
    } 9;6)b 0=$  
M| Gl&   
    template < typename T1, typename T2 > hR|xUp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WZ6{9/%:  
      { SS%Bde&<{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q7KHx b  
    } c]x-mj =  
} ; L:Rg3eo  
kJuG haO  
CtN\-E-  
同样还可以申明一个binary_op wg)Bx#>\L:  
7Ji'7$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )C?H m^ #  
class binary_op : public Rettype a+lNXlh=  
  { %$zak@3%'  
    Left l; ;5X~"#%U_  
Right r; ({Md({|  
public : };rp25i  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _ s}aF  
NbU4|O i  
template < typename T > )=}qAVO8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &aIFtlC  
      { aE)1LP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `)8~/G%  
    } [>dDRsZ  
``g  
    template < typename T1, typename T2 > AP>n-Z|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V*rLGY#  
      { {,Vvm*L/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  q%d'pF  
    } R- >~MLeK]  
} ; 08jk~$%  
u `xQC /  
g$e|y#Ic$  
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 Cx~;oWZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9a=:e=q3#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7WSP0Xyz  
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。 C=oeRc'r1W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~tfd9,t  
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。。。 C;:=r:bth  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "aKlvK:77  
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) >CrrxiG  
下面是修改过的unary_op FXT^r3  
+p>h` fc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BhAT@%  
class unary_op 2 ^"j]g>mj  
  { ,(h -  
Left l; -?#iPvk6  
  IfB .2e`  
public : Z}0{FwW"4  
M .6BFC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qZ>_{b0f  
-!7Z  
template < typename T > HTiLA%%6  
  struct result_1 Zl9  
  { d`V.i6u  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; MXl_{8  
} ; fCNQUK{Gs5  
e}{#VB<  
template < typename T1, typename T2 > xPm{'J+b~  
  struct result_2 }XUI1H]jk  
  { e^@ZN9qQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Bt")RG  
} ; pe,y'w{  
'C7R* P  
template < typename T1, typename T2 > aO}hE 2]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <L8FI78[*  
  { i75\<X  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e%ro7~  
} 8dx 7@y?z  
b/oNQQM#Dk  
template < typename T > ^zT=qB l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |9 5K  
  { w2b(,w  
  return OpClass::execute(lt(t)); (5Q<xJ  
} RgH 6l2  
v9@_ DlV\  
} ; Lbrn8,G\  
V!. Y M)B  
onmkg}&_  
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 E71H=C 4  
好啦,现在才真正完美了。 @^ta)Ev  
现在在picker里面就可以这么添加了: $A5O>  
hunlKIg  
template < typename Right > !!ZGNZ_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U9PI#TX &O  
  { uAnL`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W!" $g  
} v~AshmP  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;,]4A{|  
k9H}nP$F  
rIB./,  
X7K{P_5l  
ktfxb <%  
十. bind J3oUtu  
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。 Ux^ue9  
先来分析一下一段例子 4IOqSB|  
&x*l{s[  
J80&npsO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n?6^j8i  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _?felxG[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %LHt{:9.  
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。 njJTEUd">  
我们来写个简单的。 ,@ p4HN*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7~1Fy{tc  
对于函数对象类的版本: CaED(0  
R86i2',  
template < typename Func > Z3wdk6%:}  
struct functor_trait ^FNju/b  
  { yRQ1Szbjli  
typedef typename Func::result_type result_type; qh}+b^Wi  
} ; Z;+;_Cw  
对于无参数函数的版本: LdiNXyyzet  
O+'k4  
template < typename Ret > @Jd eOL;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > s+ *LVfau  
  { mV"F<G; H  
typedef Ret result_type; v#g:]T  
} ; U . <c#S  
对于单参数函数的版本: RFe># o  
Y@UW\d*'%I  
template < typename Ret, typename V1 > &09~ D8f'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O:,Gmft+  
  { ?G9DSk?6%Z  
typedef Ret result_type; gL| 9hvHr[  
} ; 01 +#2~S  
对于双参数函数的版本: @$p6w  
h0 %M+g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .8'uIA{_2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > w0yzC0yBk  
  { Xe`$SNM  
typedef Ret result_type; ^f(El(w  
} ; 4R01QSbd  
等等。。。 ebL0cK?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 75P!`9bE  
-; d{}F  
template < typename Func > 96!2 @c{  
struct func_return XF3lS#pt  
  { tycVcr \(  
template < typename T > 1 Cz}|#U  
  struct result_1 !p36OEx  
  { X H!n{Of  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d{WOO)j  
} ; .}!.: |  
MfI+o<{r  
template < typename T1, typename T2 > .VmRk9Z  
  struct result_2 J1M9) ,  
  { 9}K K]m6u}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h3\(660>$  
} ; &'i.W}Ib!  
} ; 3WGOftLzt  
5Em.sz;:8  
gm:Y@6W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u  XZ;K.  
8 f~M6  
template < typename Func, typename aPicker > ':\bn:;  
class binder_1 $K\;sn; |:  
  { $S?xB$  
Func fn; |a\,([aU  
aPicker pk; 4/SltWU  
public : E.*wNah"U  
V^ ;l g[:  
template < typename T > 'wBOnGi6  
  struct result_1 =b6G' O[  
  { uE,T Ea9;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j\B taC  
} ; `X&d:!}F  
-@'RYY=  
template < typename T1, typename T2 > %vG;'_gM B  
  struct result_2 YD~(l-?"  
  { ^h`rA"F\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hp(41Eb,  
} ; :q2RgZE  
5Ktll~+:#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} - ikq#L){  
:de4Fje/4y  
template < typename T > n34d "l3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?^8.Sa{  
  { 0+_;6  
  return fn(pk(t)); {FC<vx{42  
} _39VL  
template < typename T1, typename T2 > F Zt;D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7=wQ#bq"1P  
  { #aP;a-Q|k  
  return fn(pk(t1, t2)); Ym-mfWo^#  
} !;k ^  
} ; [[4!b E  
3)^ 2X  
0J5$ Yw1'F  
一目了然不是么? 8l?@ o  
最后实现bind PIsXX#`7;  
4!M0)Nix  
VdL }$CX$  
template < typename Func, typename aPicker > 0V2~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Us>n`Lj@  
  { ]h=y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :`@W`V?6-  
} W3MH8z   
V<n#%!M5gV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JJ_KfnH  
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。 <V8=*n"mR  
qV$0 ";d  
十一. phoenix %we! J%'Y]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;O .;i,#Z  
=NRiro  
for_each(v.begin(), v.end(), Tkh?F5l  
( dTU`@!f  
do_ (b.Mtd  
[ lqoVfj'6M  
  cout << _1 <<   " , " AX{yfL  
] Ojp|/yd^YL  
.while_( -- _1), iA"H*0  
cout << var( " \n " ) /'>ck2drjk  
) SR/ "{\C  
); s*>B"#En  
DK%@ [D  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: -K5u5l}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor QP6a,^];  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  A1jA$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Aacj?   
lI[O!Vu Kc  
,z$ U=u o  
template < typename Cond, typename Actor > z&|sks7  
class do_while '&y+,2?;Y[  
  { rAu@`H?  
Cond cd; \#'m([<e  
Actor act; hl+ T  
public : 1~*JenV-  
template < typename T > wA%,_s/U  
  struct result_1 dM5N1$1,  
  { QnH~' k  
  typedef int result_type; I9cZZ`vs  
} ; 8{-bG8L> 5  
B o[aiT  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G4f%=Z  
`]l[p+DO  
template < typename T > {/qq*0wa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cvnRd.&  
  { ^0"[l {  
  do /gLi(Uw  
    { Zu^J X/um  
  act(t); EMS$?"K  
  } ARid   
  while (cd(t)); kc"SUiy/  
  return   0 ; _ 3jY,*  
} `vrLFPdO  
} ; ZOHGGO]1M  
`S/;S<';  
a#P{[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ey[+"6Awne  
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。 d ?OsVT; U  
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。 {(`xA,El  
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。 '.tg\]|  
下面就是产生这个functor的类: +dK;\wT  
VQ`a-DL  
nnnq6Z}  
template < typename Actor > 3C;nC?]K  
class do_while_actor ->U9u lTC  
  { Yg3emn|a  
Actor act; m[?gN&%nc  
public : Vg? 1&8>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8Jf4" ;  
-$kA WP8P4  
template < typename Cond > ^$F1U,oi  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %3 $EV}dp  
} ; #j${R ={  
C?VNkBJ>\  
F%q}N,W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *Q2}Qbu  
最后,是那个do_ Ceak8#|4  
|jyoT%SQ  
=(>pv,  
class do_while_invoker p3{ 3[fDx  
  { Q.L.B7'e7  
public : z] teQaUZ  
template < typename Actor > Z"'tJ3Y.~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const LO M-i>  
  { c{K[bppJ*  
  return do_while_actor < Actor > (act); $<s 3;>t  
} %C(^v)"  
} do_; [cf!%3>53  
I> z0)pB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? i6D66E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q"sszz  
最后来说说怎么处理break和continue 4BAG GD2  
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。 RL3G7;X  
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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