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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KL~AzLI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -7 L  
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, F G _,  
{9{J^@@  
$O]^Xm3{@  
g 2#F_  
  class filler M\jB)@)  
  {  3se$,QmN  
public : H oS|f0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5%qH 7[dx  
} ; \!7*(&yly  
C$ hQN  
nr<.YeJ  
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: M/)B" q  
*s36O F!  
J;HkTT   
, #Ln/;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F#^L9  
M)tv;!eQ  
Bpas[2gYC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +yIL[D  
P09,P  
hqWbp*  
/[L)tj7B  
二. 战前分析 lG < yJ~{  
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。 ` Rsl] GB  
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 hJ4S3b  
r?]%d!   
#O><A&FrF`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s%bUgO%&  
  /* --------------------------------------------- */ ~RCg.&[ou  
vector < int *> vp( 10 ); M0 L-u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7>KQRLw  
/* --------------------------------------------- */ Fi/jR0]e2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [{/$9k-aF?  
/* --------------------------------------------- */ )ZeLaaP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @Z"?^2  
  /* --------------------------------------------- */ ofl'G]/$+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `+Xe'ey  
/* --------------------------------------------- */ YVJ+' A=|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *H?t;,\  
`TkbF9N+  
67fIIXk&  
2$  
看了之后,我们可以思考一些问题: -2z,cj&E{  
1._1, _2是什么? "C& Jwm?  
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。 -@#Pc#  
2._1 = 1是在做什么? !&\meS{  
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。 a.1`\ $]d  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 <(Tiazg  
+!G4tA$g  
p ^](3Vi(  
三. 动工 mUiOD$rO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8Y7 @D$=w  
srhFEmgN7)  
-S7RRh'p  
` -yhl3si  
template < typename T > cJ2y)`  
class assignment c'xUJhEL  
  { +fkP+RVY  
T value; >b3@>W  
public : \y@ eBW  
assignment( const T & v) : value(v) {} (26Bs':M~  
template < typename T2 > qih6me8C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .$UTH@;7  
} ; 4YBf ~Pp  
~.FnpMDY  
j_(?=7Y3g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S'|lU@P Cl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :82?'aR  
\3L$I-]m  
N:twq&[Y  
oO8]lHS?@  
  class holder Z0{f  
  { G]at{(^Vz  
public : EgFl="0  
template < typename T > }Z^FEd"y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Zb}`sk#  
  { _dJp 3D  
  return assignment < T > (t); w<btv]X1  
} MkkA{p  
} ; F{kG  
rA[nUJ,  
JThk Wx  
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: |}:e+?{o  
yY'gx|\  
  static holder _1; pb~Ps#"Zg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PkjT&e)  
is64)2F](  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #)Ep(2  
而不用手动写一个函数对象。 PpW A f\  
)~1.<((<  
nR(#F9  
mi*:S%;h  
四. 问题分析 XSD"/_xD  
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。 Fp wlV}:  
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。 ZCj>MA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *oKgP8CF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IvPA|8(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (MZ A  
6'S5sRA  
五. 问题1:一致性 YCtIeq%  
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?| `MN&(!&C*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]kyle3#-~  
pHq{S;R2G  
struct holder YhEiN. ~  
  { =c :lS&B  
  // Rc$=+K#  
  template < typename T > "(9=h@@Y"  
T &   operator ()( const T & r) const wa9'2a1?  
  { Ej-=y2j{g  
  return (T & )r; Sn;/;^@(\  
} n%7A;l!{  
} ; ?,.HA@T%  
B)_!F`9  
这样的话assignment也必须相应改动: E|KLK4 ]  
BnY\FQ)K  
template < typename Left, typename Right > mABwM$_  
class assignment ?FkQe~FN{  
  { N:m@D][/sW  
Left l; JrY"J]/  
Right r; 9{au leu R  
public : BiVd ka  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s@*,r@<  
template < typename T2 > $}^Rsv(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } CUAg{]  
} ; KfJ c  
l:>qR/|m  
同时,holder的operator=也需要改动: |;x fe"]  
(:tTx>V#  
template < typename T > ~ex~(AWh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S-H-tFy\\  
  { S jC)6mo  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yHa:?u6  
} 7J #g1  
eH"qI2A  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 5$ (b3]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 'fp<FeTg  
NgDZ4&L  
return l(rhs) = r; T%N~oa  
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。 \@iOnRuHn9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [| c@Yw  
-f-O2G=  
template < typename Tp > t-?KKU8  
class constant_t uIVTs9\  
  { 8`R +y  
  const Tp t; '<*CD_2t-  
public : .:#_5K  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C[Y%=\6'0  
template < typename T > Q"l"p:n%n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I_jM-/3b  
  { mmpr]cT@'k  
  return t; hIE%-gZ/  
} $?CBX27AV  
} ; qr<-eJf  
UH1S_:6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &deZ  
下面就可以修改holder的operator=了 0|K/=dh5+  
4EaS g#  
template < typename T > .O@q5G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {7ZtOe  
  { o|p;6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =+SVzK,+3  
} ~%8Q75tn.  
_k"&EW{ Ii  
同时也要修改assignment的operator() /: \VwH  
X*c_^g{  
template < typename T2 > #buV;!_!E?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6x (L&>F  
现在代码看起来就很一致了。 buxI-wv  
%O4}i@Fe  
六. 问题2:链式操作 n '0 $>Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5pKvNLy.t  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Tvksf!ba  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 kL2Zr  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  '!r+Tz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Jfixm=.6  
} K hq  
template < typename T > jU3;jm.)  
struct result_1 |4?}W ,  
  { I!soV0V U]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; b[&,%Sm+6  
} ; Gn2bZ%l  
&ttv4BC^r  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ^! v}  
XYxm8ee"j  
template < typename T > 4/-))F&s  
struct   ref "JQt#[9l  
  { r%m7YwXo  
typedef T & reference; kS\.  
} ; 4, *^QK  
template < typename T > bN7UO  
struct   ref < T &> aJa^~*N/Aa  
  { =p&'_a^$  
typedef T & reference; zb~MF_&gE  
} ; >`rNT|rg  
"o5gQTwb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _ \y0 mc4  
!>Qc2&ZV  
template < typename T > vxilQp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L->f= 8L  
  { z kX-"}$8  
  return l(t) = r(t); _ c(C;s3o  
} N|Cy!E=d  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。   L@k;L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *|,ykb>  
w;SH>Ax:  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 |q.:hWYFpM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2dd:5L,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Jn <^Q7N  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7)(`  
最后的布局是: fj t_9-.  
                Add ^]lwd"$  
              /   \ ]Re~V{uh  
            Divide   5 sG1]A:_<C  
            /   \ ap$ tu3j  
          _1     3 (HrkUkw  
似乎一切都解决了?不。 N5rG.6K  
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。 i\Q"a B"r  
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。 c] >&6-;rf  
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: &6^W% r  
:2UC{_  
template < typename Right > `d|bH; w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &fd4IO/O  
Right & rt) const FskJyB[  
  { >eG&gc@$1$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8$<AxNR  
} @gqs4cg{f  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )D@n?qbG  
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。 `F+x]<m!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ssJDaf79  
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。 sc $QbOc  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 zyp"*0zUr  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 72`/xryY  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [ls ?IFg  
xm10  
template < class Action > /E4}d =5L  
class picker : public Action L5k>;|SA  
  { 2eR+dT  
public : 0-~6} r$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} o? O,nD 6  
  // all the operator overloaded ^B!?;\4IM  
} ; C8W`Oly:]  
u g:G9vjQ  
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(f;'fb*  
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: 6[h$r/GXh"  
f~"V  
template < typename Right > FvNSu"O~K1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v.LUK  
  { =E~5&W7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V&+$V q  
} eeJt4DV8v  
g\{! 21M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :k )<1ua  
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。 eZod}~J8  
ocuVDC  
template < typename T >   struct picker_maker |o=\9:wV  
  { !>2\OSp!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; v{{2<,l  
} ; hYUV9k:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 73z|'0.  
  { vwH7/+  
typedef picker < T > result; .q9|XDqQc  
} ; $E,DxDT  
Ee\-q  
下面总的结构就有了: )4_6\VaM  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 .yfqS|(  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 <&0*5|rR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q%VR@[`\  
至此链式操作完美实现。 2au(8IWu  
m3xj5]#^$  
?M-8Fp3 +  
七. 问题3 j _9<=Vu  
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。 >.wd)  
#M^Yh?~%w  
template < typename T1, typename T2 > ;6 qdOD6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x(zZqOed  
  { pL/.JzB  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9PGR#!!F$  
} Cbg#Yz~/  
2-c0/?_4  
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: *^+xcG  
[5eT|uy  
template < typename T1, typename T2 > Hh;6B!zb+  
struct result_2 v_h*:c  
  { R|$`MX}'z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A}Dpw[Q2@8  
} ; 5YH mp7c-z  
wVJFA1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? J'c9577$  
这个差事就留给了holder自己。 5"~^;O  
    HgATH  
]bE?n.NwZ  
template < int Order > MV d 3*  
class holder; |< FCt-U  
template <> [_hhC  
class holder < 1 > `DllW{l  
  { Bg0cC  
public : _";pk  _  
template < typename T > xy3%z  
  struct result_1 b{>dOI*.}  
  { `srZ#F5  
  typedef T & result; .) ;:K  
} ; O:p649A  
template < typename T1, typename T2 > AX RNV  
  struct result_2 }/r%~cZ  
  { _:p_#3s$  
  typedef T1 & result; }Y ];ccT  
} ; B]F7t4Y!  
template < typename T > "I FGW4FnL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $cU/Im`  
  { R,+(JgJ  
  return (T & )r; Byj~\QMD|  
} -?1J+}?  
template < typename T1, typename T2 > pP,bW~rk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~WXxVm*@  
  { }V;]c~Q/H  
  return (T1 & )r1; K.1yncS^  
} slfVQ809  
} ; (b}7Yb]#c  
H^:|`T|,  
template <> T5_Cu9>ax  
class holder < 2 > RAbq_^Q  
  { bu&y w~  
public : X2?_lZ[\  
template < typename T > a`iAA1HJ  
  struct result_1 W(4?#lA2W  
  { " z'!il#  
  typedef T & result; BQ0\+  
} ; R >&/n/l  
template < typename T1, typename T2 > M F: Eu  
  struct result_2 0w. _}C z  
  { {~I_rlo n  
  typedef T2 & result; }3y\cv0ct  
} ; 4yv31QG$  
template < typename T > 4PM`hc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q#3X*!)  
  { ^(vd8&71  
  return (T & )r; ?+=|{{l  
} yvisoZX  
template < typename T1, typename T2 > j1+Y=@MA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1u+ (rVQN  
  { (r\h dLX  
  return (T2 & )r2; MXV4bgltT  
} 3~xOO*`o  
} ; =W*`HV-w  
@0'|Uygn  
*7ro [  
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> >。 ?} tQaj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JhIK$Ti  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: p;=(-4\V}  
(k&aD2PH  
return l(i, j) = r(i, j); 0*@S-Lj^c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) D+""o"%  
jloyJ@ck  
  return ( int & )i; M[_I16s  
  return ( int & )j; BmX Gk  
最后执行i = j; n$l]+[>  
可见,参数被正确的选择了。 %([H*sLX  
ZS_f',kE  
Z"+!ayA7D  
oF xVK  
k"{U}Y/}  
八. 中期总结 CHI(\DXNs  
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: ;g]+MLV9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r^^C9"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1Di&vpn0u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uK5x[m  
oH"N>@Vl  
0+pJv0u  
.9Fm>e+!C  
q:.BY}X9  
LWV`xCr8R  
九. 简化 -;"l 5oX  
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。 J[wXG6M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1_lL?S3,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: w,9F riW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3vU (4}@  
  +-*/&|^等 P$I\)Q H  
2. 返回引用。 =C)1NJx&~  
  =,各种复合赋值等 HCK4h DKo}  
3. 返回固定类型。 `Cxe`w4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o w[qpP[  
4. 原样返回。 p]4 sN  
  operator, 3IFU{0a`  
5. 返回解引用的类型。 UI;{3Bn  
  operator*(单目) Lai"D[N  
6. 返回地址。 Shz;)0To  
  operator&(单目) m@~x*+Iz  
7. 下表访问返回类型。  U2$T}/@  
  operator[] I r~X#$Upc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Q,`kfxA`O  
  operator<<和operator>> 2_X0Og8s[  
GNOC5 E$I  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 |3m%d2V*hF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uL F55:`<  
oVW?d]R  
template < typename Left > mM.&c5U  
struct value_return 9G~P)Z!0  
  { [dMxr9M  
template < typename T > 9MxGyGz$  
  struct result_1 hgGcUpJy?  
  { mGvP9E"&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4>*`26  
} ; 8t%1x|!  
K>y+3HN[6  
template < typename T1, typename T2 > <H6Uo#ao  
  struct result_2 %R"Fx$tQ  
  { K#r` ^aUc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I]X<L2  
} ; _8 J (;7  
} ; M.xEiHz  
cqudF=q  
4NV1v&"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait S# #W_OlrI  
fF%r$`2  
下面我们来剥离functor中的operator() jQ*Qh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rej[G!  
t ,$)PV  
return l(t) op r(t) *Y Ox`z!R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \`C3;}o:"P  
return op l(t) Ek3O{<  
return op l(t1, t2) "Q1hP9xV  
return l(t) op s3J$+1M >  
return l(t1, t2) op FhGbQJ?[3  
return l(t)[r(t)] Q*: Ow]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *F0N'*  
iQF93:#  
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: d yd_dK/  
单目: return f(l(t), r(t)); 7(H/|2;-d8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zYgLGwi{  
双目: return f(l(t)); GcuZPIN%D  
return f(l(t1, t2)); D#0}/  
下面就是f的实现,以operator/为例 xX ZN<<f59  
X*KT=q^?n  
struct meta_divide |4vk@0L  
  { 0W> ",2|z  
template < typename T1, typename T2 > ;q Z2V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K#jm6Xh?E  
  { t&_lpffv  
  return t1 / t2; ^^#A9AM  
} vs~*=d27Pf  
} ; o=ex{g(3  
k:sh:G+=$d  
这个工作可以让宏来做: J3=jC5=J4  
R)/w   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v;S JgZK  
template < typename T1, typename T2 > \ 8J} J;Ga  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; M4| L  
以后可以直接用 Sc&_6} K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *3|KbCX  
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 X`&E,;bIb  
(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。。。) 2;/hFwm  
4y 'REC  
":OXs9Yg  
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 SPBXI[[-  
=B 9U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x)*[>d2yd  
class unary_op : public Rettype rlD@O~P4  
  { Ch3##-  
    Left l; U/>5C:  
public :  l}JVRU{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Jy9&=Qh   
3I]5DW %-  
template < typename T > ]#`bYh^y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [{YV<kN  
      { ~F WmT(S  
      return FuncType::execute(l(t)); y^ohns5{  
    } ec|IT0;  
BtspnVB ez  
    template < typename T1, typename T2 > q6q= ,<T%S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7 UR)4dYA  
      { q07>FW R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;RXv%ML  
    } ]Sh&8 #  
} ; R0Qp*&AL  
q_!3<.sf  
>a,w8^7  
同样还可以申明一个binary_op q+<TD#xoL  
Gv`PCA@/d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fI6F};I5}T  
class binary_op : public Rettype *N7\d9y  
  { "xWC49   
    Left l; di"*K*~y  
Right r; [X|P(&\hQd  
public : @uc%]V<:k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m|!sY[!  
;kY=}=9  
template < typename T > TWy1)30x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const il: ""x7^y  
      { N3,EF1%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qFay]V(O|  
    } &kP>qTI^p~  
 M`bK   
    template < typename T1, typename T2 > Q,>AT$|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mWZV O,t$  
      {  A/9 wr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7JbN WN  
    } #VLTx!5o  
} ; 'SC`->F4D  
#]9yzyb_y  
.NjOaK)\  
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.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Xs4`bbap  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -50|r;a  
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。 nF=h|rN  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! co: W!  
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。。。 U@H SU%H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Q.x3_+CX  
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) x,n;GR  
下面是修改过的unary_op 8E D6C"6  
wuPx6hCl  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > STO6cNi  
class unary_op T3\Q<  
  { @hk~8y]rz  
Left l; 6b@:La  
  !y6 D+<k*]  
public : Rt+s\MC^r  
1g *4e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J 9z\ qTI  
bEM-^SR  
template < typename T > h 9No'!'!  
  struct result_1 O`*}N1No[  
  { *edB3!!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ondF  
} ; nP] ~8ViS  
'En6h"{  
template < typename T1, typename T2 > u\50,N9Wp{  
  struct result_2 >xT8[  
  { -e30!A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tv5SQ+AI3  
} ; L.>`;`dmY  
ZZ#S\*  
template < typename T1, typename T2 > g^=p)h3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [^#6.xH  
  {  IS!sJc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); TeQpmhN  
} geua8;  
^MuO;<<,.  
template < typename T > H.*XoktC]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _E3*;  
  { *U8Pjb1  
  return OpClass::execute(lt(t)); (,[Oy6o  
} sk 9*3d5I  
q* +}wP  
} ; Ve<l7U;  
f Vw+8[d0  
phd,Jg[  
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 5EM(3eY^q  
好啦,现在才真正完美了。 g$~ktr+%  
现在在picker里面就可以这么添加了: K%.\@l2Cp  
]JbGP{UiN  
template < typename Right > Dr&2q X!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c5pF?kFaD  
  { &0~E+ 9b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _dj_+<Y?  
} LNtBYdB`pK  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 iCnKQG  
Ovh[qm?Z  
VD,g  
I!~5.  
k68\ _NUL  
十. bind -b8Vz}Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ckS.j)@.c  
先来分析一下一段例子 -m3 O\X  
V^[o{'+  
hIE$ut +  
int foo( int x, int y) { return x - y;} oIN!3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \}Z5}~S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IZ/+ROn  
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。  [td)v,  
我们来写个简单的。 ~J)_S' #  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <`}Oi 5nW  
对于函数对象类的版本: 1Jjay#  
E)7vuWO O  
template < typename Func > 9t9x&.A  
struct functor_trait /^SIJS@^`>  
  { (]>= y  
typedef typename Func::result_type result_type; CNwIM6t  
} ; ;N#d'E\  
对于无参数函数的版本: N*y09?/h  
E0[ec6^qwY  
template < typename Ret > q,(U8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v'mRch)d  
  { B agO0#  
typedef Ret result_type; a"@k11  
} ; UiO%y  
对于单参数函数的版本: jhl9  
iv*`.9TK-  
template < typename Ret, typename V1 > (R5n ND  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @m[q0G}  
  {  Y[#EFM  
typedef Ret result_type; xEb+sE6Z  
} ; MOi.bHCQJP  
对于双参数函数的版本: .SzP ig  
',$Uw|N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -PPH]?],  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c6VfFt6p  
  { V(u#8M  
typedef Ret result_type; a\;Vly;  
} ; +uZ,}J  
等等。。。 {}RE;5n\['  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fyaiRn9/  
/%fBkA#n  
template < typename Func > X:PB }  
struct func_return Y">m g=B  
  { 1j"_@?H[  
template < typename T > /P { Zo  
  struct result_1 2O;Lw@W  
  { 8` ~M$5!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Jas=D  
} ; ?tx%K U\3  
>U .  
template < typename T1, typename T2 > Ad$CHx-  
  struct result_2 ZFYv|2l  
  { .LMOmc=(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RrB)u?  
} ; e1ts/@V  
} ; DO6Tz -%o  
!D#wSeJ  
q=Xda0c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 742 sqHx  
a_}k^zw(  
template < typename Func, typename aPicker > =)QtE|p,77  
class binder_1 {<$ D|<S  
  { %8C,9q  
Func fn; d^b(Uo=$  
aPicker pk; z 3((L  
public : d+DdDr  
+pMa-{  
template < typename T > Zfwhg4G~  
  struct result_1 vfBIQfH  
  { v_=xN^R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }#'I,?_k  
} ; ^jY/w>UdH  
FVY$A =G  
template < typename T1, typename T2 > w(/#isC  
  struct result_2 CVxqNR*DN  
  { - QPM$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DpA"5RV  
} ; }7Lo}}  
B:5NIa  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {p.D E  
3QM;K^$  
template < typename T > w2 %u;D%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V/N:Of:\R  
  { m 0jm$> :Z  
  return fn(pk(t)); ''. P=  
} Q#gzk%jL@  
template < typename T1, typename T2 > '2LK(uaU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0 $Ygt0d  
  { "p Rr>Fa  
  return fn(pk(t1, t2)); `3wzOMgJ  
} WC0gJy  
} ; ]\TYVv)  
KH=4A-e,0  
hKx*V"7/#\  
一目了然不是么? _.}1 Y,Q  
最后实现bind :2v^pg|  
c qWX*&2_  
S<Rl?El<=  
template < typename Func, typename aPicker > 'J[ n}r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rHSA5.[1P  
  { %1JN%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @'5*u~M  
} p*LG Y+  
l(Y U9dp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4k7 LM]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 fS@V`"O6  
owR`Z`^h)  
十一. phoenix Uj/m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T{A 5,85  
27"M]17)  
for_each(v.begin(), v.end(), @Yzdq\FI  
( >0XB7sC  
do_ U-]Rm}X\M  
[ 9sQ #v-+Yx  
  cout << _1 <<   " , " E: 7R>.g  
] mQ$a^28=qR  
.while_( -- _1), EdC^L`::  
cout << var( " \n " ) Jm#mC  
) r0Cc0TMdj  
); r}>q*yx:  
Tr\6 AN?o  
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: BdMmeM2h  
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 V eD<1<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'c[|\M!u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #E'aa'P}  
(9!/bX<  
%B#(d)T*-  
template < typename Cond, typename Actor > <i1.W !%  
class do_while  <u=k X  
  { XT "-   
Cond cd; LK>J]p  
Actor act; u*h+ c8|zI  
public : {e/6iSpT  
template < typename T > U=Hx&g  
  struct result_1 Hyn*O)q!  
  { K|a^<| S  
  typedef int result_type; ;:`0:Ao.  
} ; X:/Y^Xu  
6he (v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C@P4}X0,=  
H?H(=  
template < typename T > bP+b~!3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L_~vPp  
  { ' K\ $B_  
  do d*cAm$  
    { .[Hv/?L  
  act(t); H)@f_pfj(  
  } qX_( M2oLU  
  while (cd(t)); $D%[}[2  
  return   0 ; ,suC`)R  
} #P,C9OQD  
} ; +`(,1L1  
$qp,7RW  
_v\L'`bif  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (\qO~)[0  
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。 wOg?.6<Kxa  
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。 vR*TW   
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。 sM  _m  
下面就是产生这个functor的类: CS\ E]f  
=Z~nzyaN  
A}h`%b  
template < typename Actor > _Pe,84Ro  
class do_while_actor }i\U,mH0_&  
  { bdBFDg  
Actor act; WF&?OHf2  
public : IPTEOA<M[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7%7 \2!0J}  
y]YUuJ9a  
template < typename Cond > jn:9Cr,o;g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 15)y]N={^  
} ; s.{nxk.  
^ALR.N+<  
6~O9|s^38w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /l.ox.4z#  
最后,是那个do_ x[m&ILr  
&X%vp?p  
F-&=N {+  
class do_while_invoker muZ6}&4  
  { !J/fJW>m6  
public : i^I U)\   
template < typename Actor > fEgwQ-]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8~6H\.0Q  
  { h!4jl0 oX]  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2 g`<*u*  
} Kc,=J?Ob  
} do_; ,T<q"d7-#  
#ts;s\!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )^q7s&p/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KJQW))%e  
最后来说说怎么处理break和continue (7k}ysc  
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。 Q"VS;uh.v  
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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