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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Q%o ]&Hdn  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 NS6#od ZeV  
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, \S[:  
rtS(iD@B"  
!`hiXDk*2  
nmn$$=~)  
  class filler >:4}OylhM  
  { +_|M*%  
public : bmr.EB/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9w[7X"#n  
} ; k|F<?:C  
.t.H(Q9  
/k|y\'<  
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: , ?WTX  
- U!:.  
(Gf1#,/3~  
vg&Dr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~=aD*v<3d  
dms R>Q  
W&q]bi@C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i=OPl  
4ZrX= e,  
"1$OPt5  
AYeA)jk  
二. 战前分析 DlC`GZEtqh  
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。 `YVdIDl]  
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 "X4OUk  
_Isju S  
cod__.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,-myR1}  
  /* --------------------------------------------- */ U+CZv1  
vector < int *> vp( 10 ); 1q0DOf]!T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5, R\tJCK  
/* --------------------------------------------- */ {Lwgj7|~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !*HH5qh6  
/* --------------------------------------------- */ \`}Rdr!p%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~McmlJzJG  
  /* --------------------------------------------- */ Qz2Y w `  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J3KY?,g3O_  
/* --------------------------------------------- */ lM`M70~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); GGo)k1T|)  
_W'>?e0i  
qL.1N~$2  
<^snS,06  
看了之后,我们可以思考一些问题: j|gQe .,1  
1._1, _2是什么? @GDe{GG+  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 :akEl7/&  
2._1 = 1是在做什么? p \A^kX^5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 };6[Byf  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 vh5`R/<3  
A;7p  
uCO-f<b  
三. 动工 [y-0w.V=oE  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zs|R#?a=  
64 9{\;*4  
O32p8AxEz  
s kC*  
template < typename T > by!1L1[JTt  
class assignment ,e$]jC<sv2  
  { EvSo|}JA[  
T value; 4XpW#>  
public : R#gt~]x6k  
assignment( const T & v) : value(v) {} $*w]]b$Dn  
template < typename T2 > c<-F_+[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tkX7yg>`  
} ; kDI(Y=Fg  
{:BAh 5e|  
Lf0Y|^!S_u  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]D_"tQ?i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f'&30lF  
2L"$p?  
J&Ig%&/  
WO$9Svh8  
  class holder =j#1H I=Fe  
  { K"4m)B~@Y  
public : qd$Y"~Mco  
template < typename T > gS{hfDpk,h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4UwXrEQp  
  { mU0j K@^&M  
  return assignment < T > (t); v0uDL7  
} !qGER.  
} ; kS_oj  
u'Ja9m1  
KFQ4vavNh  
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: v:/+Oz Y  
,@I_b  
  static holder _1; @ 3n;>oi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  uP|Py.+  
6&,n\EXF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;QYUiR  
而不用手动写一个函数对象。 *B<Ig^c  
RNa59b  
U|tUX)9O  
3B*b d  
四. 问题分析 4wLN#dpeEy  
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。 %{M_\Ae#  
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。 w5/`_m!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $y%X#:eLJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Vo1,{"k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K|n%8hRy  
~nQ=iB  
五. 问题1:一致性 g2?kC^=z=  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| q47>RWMh%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u.\FNa  
p2m@0ou  
struct holder qDSZ:36  
  { V$ 8go#5  
  // FYwMmb ~3  
  template < typename T > 2EO WbN}M  
T &   operator ()( const T & r) const [p&n]T  
  { uGXN ciEp`  
  return (T & )r; 'gBGZ?^N!U  
} V_'!#  
} ; 11"- taWj  
4lM)ZDg  
这样的话assignment也必须相应改动: qS8p)pw  
T[?wbYfW  
template < typename Left, typename Right > aNt+;M7g`  
class assignment :| s  
  { ;+ -@AYl  
Left l; 9\dpJ\  
Right r; i}tBB~]  
public : wOMrUWB0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ym% $!#  
template < typename T2 > {th=MldJ?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^uWPbW&/q  
} ; k?bIu  
Kl\g{>{Uz  
同时,holder的operator=也需要改动: )7aUDsu>4  
k^H&IS!  
template < typename T > TmS-w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &g;&=<#I  
  { 9 HiH6f^5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =%)Y, )"  
}  =8o$  
]\JLlQ}#H  
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。 hR4\:s+[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .S_7R/2(?  
VxP cC+  
return l(rhs) = r; t6,bA1*5y  
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。 8mm]>u$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #NyfE|MKBC  
%#jW  
template < typename Tp > x]Pp|rHj  
class constant_t > eC>sTPQ{  
  { \PzJ66DL!  
  const Tp t; *HONA>u   
public : UR|Au'iu  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sk%Xf,  
template < typename T > f 0|wN\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?~:4O}5Ax  
  { uGc0Lv4i/  
  return t; ;],Js1 m  
} ke)}JU^"  
} ; @zC p/fo3  
d:vuRK4+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S{Q2KD  
下面就可以修改holder的operator=了 94}y,\S~  
-u$U~?|`  
template < typename T > {aVRvZH4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Nd h  
  { 6/3oW}O o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); W]W[oTJ5  
} si,)!%b  
?on EqH>  
同时也要修改assignment的operator() 5$?)f&M  
rJM/.;Ag  
template < typename T2 > b|DiU}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v,L@nlD]  
现在代码看起来就很一致了。 (&KBYiwr  
fq[1|Q  
六. 问题2:链式操作 b[2 #t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r [E4/?_  
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。 'Ul^V  
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。 lD#S:HX  
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。 g7;OZ#\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XOoz.GSQ  
]~@uStHn  
template < typename T > VeipM  
struct result_1 R xA:>yOPn  
  { v8y !zo'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; VZ]}9k  
} ; A7I{Le  
;U&~tpd  
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: B; ^1W{%J  
vNQ|tmn  
template < typename T > .O&[9`"'  
struct   ref xdgbs-a)  
  { '!"rE1e  
typedef T & reference; 2w;Cw~<=d  
} ; H1d2WNr[  
template < typename T > *AG01# ZF  
struct   ref < T &> J(Fk@{!F.*  
  { C({r1l4[D  
typedef T & reference; hEA;5-m  
} ; {rzvZ0-j}  
B.4Or]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: FM"[:&>  
717OzrF}A?  
template < typename T > }1mkX\wWP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {yFMY?6rf  
  { c{3P|O&.  
  return l(t) = r(t); .1f!w!ltVR  
} E^B3MyS^^  
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。 J6mUU3F9f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HBm(l@#.  
jG%J.u^k  
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 ()ww9L2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T}jW,Ost  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 MP p    
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |)OC1=As  
最后的布局是: #!C|~=  
                Add 5^N y6t  
              /   \ OyQ[}w3o|  
            Divide   5 s{:Thgv,9  
            /   \ |*g\-2j{  
          _1     3 tN;^{O-(V  
似乎一切都解决了?不。 `0`#Uf_/$  
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。 iSNbbu#  
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。 e8&7W3 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: bQ-n<Lx  
`-g$ 0lm7  
template < typename Right > XPLm`Q|1#t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const : cPV08i  
Right & rt) const fS3%  
  { XCT3:db  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %3yrX>Js  
} ~xJ ^YkyH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `o0ISJeKp  
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。 |\RN%w7E8  
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。 XO5E-Nh  
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。 \Rw^&;\1  
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。 D7Y?$=0ycb  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? t$PJ*F67M  
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: lNMJcl3  
2RdpVNx\y  
template < class Action > wj8\eK)]L  
class picker : public Action BkB9u&s^  
  { OKA6S*  
public : ]YY4{E(9d  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r-Oz k$  
  // all the operator overloaded w+{{4<+cd  
} ; .uB[zJc  
hVdGxT]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。 gX(8V*os^  
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: x[R?hS,0 t  
X;v{,P=J  
template < typename Right > 4M;S&LA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Pr,C)uch  
  { _MTvNs  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q)PSHr=Z  
} yMOYTN@]  
D >kkA|>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > UMH~Q`"  
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。 tPDB'S:&3  
]j.!   
template < typename T >   struct picker_maker I#xhmsF  
  { GYonb) F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ok phbAX  
} ; h1#l12k^'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U+ uIuhz  
  { OA7=kH@3c  
typedef picker < T > result; %5;kNeD\Fq  
} ; Up>,~bs]  
:(I=z6  
下面总的结构就有了:  LNvkC4  
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。 R(2MI}T  
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。 T{ lm z<g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^.M_1$-  
至此链式操作完美实现。 w_YY~Af  
nZ`=Up p)  
z.W1Za  
七. 问题3 7KtgR=-Lb  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 4-\4G"4  
/sVmQqVY  
template < typename T1, typename T2 > K,*IfHi6[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k,y#|bf,Y  
  { ">s0B5F7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kEg~yN  
} :0Fwaw9PH"  
lb]k"L%KU7  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Lya?b  
:$QwOz^N*  
template < typename T1, typename T2 > "H{#ib_c_  
struct result_2 `~@}f"c`u  
  { }J=zO8OL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }Ub "Vb  
} ; n4zns,:)/  
N mN:x&/  
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? 6uFGq)4p@  
这个差事就留给了holder自己。 ND5E`Va5R  
    /PkOF ((  
lqKwjJ tX  
template < int Order > Y C}$O2  
class holder; B^hK  
template <> 73M;-qnU  
class holder < 1 > EKT"pL-EY  
  { b;I!Cy D  
public : Bc#6mO-  
template < typename T > +Jc-9Ko\c;  
  struct result_1 '`p0T%w  
  { vaZ?>94  
  typedef T & result; BimM)4g  
} ; U3w*z6OG  
template < typename T1, typename T2 > |nO }YU\E  
  struct result_2 I q47^  
  { D7$xY\0r  
  typedef T1 & result; ;<`  
} ; iainl@3Qj  
template < typename T > uMP&.Y(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OZh+x`' #  
  { Xg97[I8/  
  return (T & )r; < YuI}d~'  
} \y/+H  
template < typename T1, typename T2 > t{/ EN)J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 14\!FCe)!  
  { o-t!z'\lO  
  return (T1 & )r1; yDw^xGws  
} "?sLi  
} ; E9[8th,t  
'?!2h'  
template <> j! cB  
class holder < 2 > vGPaWYV  
  { )5bdWJ>l  
public :  ,#-^  
template < typename T > fKT(.VN q5  
  struct result_1 GgjBLe=C  
  { gClDVO  
  typedef T & result; [h2V9>4:  
} ; HjN )~<j  
template < typename T1, typename T2 > 6_a.`ehtj<  
  struct result_2 5(OF~mX#  
  { uO-R:MC  
  typedef T2 & result; /h%MWCZWm^  
} ; oDas~0<oh  
template < typename T > AjANuyUaP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FZmYv%J  
  { h?YjG^'9  
  return (T & )r; j'J*QK&Q  
} V!<#E)-?<  
template < typename T1, typename T2 > ]VYl Eqe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 610k#$  
  { ^&rb I,D  
  return (T2 & )r2; z:G9Uu3H(  
} 0\~Zg  
} ; =W|Q0|U  
: }IS=A  
sTqB%$K}  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 "DN`@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3CHte*NL=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e#OU {2X  
[1UqMkXtf  
return l(i, j) = r(i, j); 6kuSkd$.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $WPN.,7  
Mk9 kGP%  
  return ( int & )i; T+ t-0k  
  return ( int & )j; L wu;y@[  
最后执行i = j; Q8~pIv  
可见,参数被正确的选择了。 /&dt!.WY^  
/(0d{  
E37@BfpO3  
&L?Dogo  
&sRJ'oc  
八. 中期总结 \~H"!vj  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: :ZIcWIV-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 QE}@|H9xs  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W[m_IY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor yN o8R[M  
X>6a@$MxP  
_# F'rl6'  
uR%H"f  
<FK><aA_i*  
By_Ui6:D  
九. 简化  e.GzGX  
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。 D?'y)](  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 h5gXYmk  
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: 9 $S,P|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tVcs r  
  +-*/&|^等 mN*P 2 *  
2. 返回引用。 X m3t xp#  
  =,各种复合赋值等 mC7Y *  
3. 返回固定类型。 Wd}mC<rv1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )pLq^j  
4. 原样返回。 >`uSNY"tO  
  operator, 8#Z5-",iw  
5. 返回解引用的类型。 HKkf+)%)x  
  operator*(单目) VfwD{+ 5  
6. 返回地址。 V"ZbKV +[  
  operator&(单目) Nw2 bn  
7. 下表访问返回类型。 $OD5t5eTsM  
  operator[] ezvaAhd{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |Q;o538  
  operator<<和operator>> GXRjR\Ch  
\d+HYLAJn  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 >cNXB7]E>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: f)x}_dw%  
NHF?73:  
template < typename Left > *La =7y:  
struct value_return M::iU_  
  {  o %%fO  
template < typename T > k I~]u  
  struct result_1 \G@6jn1G(  
  { SA1/U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G~L?q~b  
} ; kU/=Du  
3>" h*U#  
template < typename T1, typename T2 > U;GoC$b}|  
  struct result_2 (<Xdj^v  
  { C(|5,P#5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h12wk2@P/]  
} ; U08?*{  
} ; vWH>k+9&X  
^BX@0"&-  
`yZZP   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %6'D!H?d  
)1}g7:  
下面我们来剥离functor中的operator() u&XkbPZ%4c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |q2lTbJ  
{UBQ?7.jE  
return l(t) op r(t) %},G(>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \2xBOe-a]  
return op l(t) J\'5CG  
return op l(t1, t2) rb'GveW[  
return l(t) op jSYg\ Z5!  
return l(t1, t2) op Ib8i#DV  
return l(t)[r(t)] }GDG$QI]K&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F^z8+W  
NCFV  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: >}{-!  
单目: return f(l(t), r(t)); Q; /F0JDH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zD;] sk4  
双目: return f(l(t)); d %W}w.  
return f(l(t1, t2)); E$Pjp oQTf  
下面就是f的实现,以operator/为例 AsLjU#jn  
M%s$F@  
struct meta_divide 5I1J)K;  
  { \{zAX~k6  
template < typename T1, typename T2 > bV*zMoD#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) A9Wqz"[  
  { vfUfrk@D~  
  return t1 / t2; t=rAc yNM  
} U/!&KsnT  
} ; _|B&v  
m`IQ+, e  
这个工作可以让宏来做: gQ[^gPWP"  
IW o~s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BemkCj2  
template < typename T1, typename T2 > \ "%Ana=cc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m%c0#=D  
以后可以直接用 G5#}Ed4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #pQ"+X  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 @1?]$?u&  
(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。。。) [Cqqjv;_  
L?27q  
u?;Vxh3@|  
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 rHgdvDc  
`]P5,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +`zi>=  
class unary_op : public Rettype +c8AbEewg  
  { 0nn]]B@l  
    Left l; yCCw<?  
public : J.mewD!%z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ioNa~F&  
pJIE@Q|hi  
template < typename T > _*ou o<x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NTXL>Q*e  
      { g~c|~u(W  
      return FuncType::execute(l(t)); Tj21YK.mk  
    } ~]W[ {3 ;  
O| J`~Lk  
    template < typename T1, typename T2 > )6:]o&bZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lv5X 'yM  
      { aZjef  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); OZ'.}((?n  
    } M2E87w  
} ; vk)0n=  
0 \Yx.\X,  
,0uo&/Y4L  
同样还可以申明一个binary_op [AX"ne# M*  
[TK? P0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /witDu7  
class binary_op : public Rettype I\rZk9F  
  { 8| e$  
    Left l; 9;]wF8h  
Right r; 5Z6-R}uXk  
public : MkW1FjdP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,+/9K)X  
HIX=MprL<  
template < typename T > *$L z2 ]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z-t}6c'Kg  
      { :-u-hO5*8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <L/M`(:=k  
    } XK%W^a*x  
}or2 $\>m  
    template < typename T1, typename T2 > J[!x%8m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )y`TymM[F  
      { oB0 8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ] `B,L*m6  
    } N$%61GiulT  
} ; >{ECyh;  
&7($kj  
}*.:Hv"  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6mBDd>`0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 umm\r&]A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *"ykTqa  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 L8:]`M Q0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! chO'Q+pw  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 hg&w=l  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Q)G!Y (g\  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) b ~/Wnp5  
下面是修改过的unary_op AJ\VY;m7F  
(L y%{ Y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i<#h]o C}  
class unary_op  nOoKGT  
  { .>kccLr:z  
Left l; t}]9VD9  
  c>S"`r  
public : >G<\1R  
N a. nA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} KP=D! l&q  
t&R!5^R  
template < typename T > C|4 U78f{  
  struct result_1 &@4.;u  
  { NokXE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U~{Sa+  
} ; gb=80s0  
YER:ICQ  
template < typename T1, typename T2 > ZI58XS+  
  struct result_2 DYo<5^0  
  { wi\z>'R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #)_J)/h  
} ; _8[UtZYG  
^e?$ ]JiA!  
template < typename T1, typename T2 > F2bm+0vOJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e86Aqehle  
  { 'bB>$E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v9E+(4I9_  
} 5jn$7iE`  
7$+P|U  
template < typename T > K08 iPIkQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0rku4T  
  { .Lojzx  
  return OpClass::execute(lt(t)); yy1>r }L  
} <G\ <QV8W  
6sYV7w,'@  
} ; 7o;x (9  
>"cr-LB  
s.^c..e75C  
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 *nYB o\@g  
好啦,现在才真正完美了。 K4j@j}zK9I  
现在在picker里面就可以这么添加了: /:#j ?c  
PM~bM3Ei  
template < typename Right > OlEpid'Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2;~KL-h0TK  
  { $42Au2Jg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E7rX1YdR  
} z@!^ow)`J  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Y*Y&)k6 t  
lq1[r~  
tgO+*q5B  
LKqRvPnh  
cJP'ShnCh  
十. bind `aO.=:O_  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 >65 TkAp  
先来分析一下一段例子 X$BXT  
`Uz s+k-]  
rW:iBq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ab*] dn`z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]@*tfz\YaH  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 xe(MHNrj  
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。 oz%h)#;  
我们来写个简单的。 /"(b.&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]KsGkAG  
对于函数对象类的版本: mYjf5  
'To<T  
template < typename Func > 3QCMK^#Z:  
struct functor_trait j: <t  
  { q^u1z|'Z  
typedef typename Func::result_type result_type; clHM8$  
} ; BwJNi6,  
对于无参数函数的版本: PPN q:,  
 \C|;F  
template < typename Ret > v-ThdE$G#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^[en3aQ  
  { 6/|U  
typedef Ret result_type; c2/FHI0J;  
} ; rW[SU:  
对于单参数函数的版本: 'yE*|Sx  
`/c7h16  
template < typename Ret, typename V1 > -dg}BM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u-lrTa""z  
  { *7\W=-  
typedef Ret result_type; @|^jq  
} ; Z%Vr+)!4  
对于双参数函数的版本: ?hKm&B;d  
6%>/og\%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _~ v-:w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > w-lrnjs  
  { ^Ss<X}es-  
typedef Ret result_type; !@( M_Z'  
} ; 77``8,  
等等。。。 {&uT3*V1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9 >%+bA(  
\ZqK\=  
template < typename Func > }gCG&7C  
struct func_return U%L -NMe  
  { vsH3{:&;"P  
template < typename T > [4Y[?)7  
  struct result_1 n9DbiL1{  
  { \F[n`C"Is  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?k"0w)8  
} ; 7 xUE,)?  
3Mw}R6g@#  
template < typename T1, typename T2 > .M8=^,h^K  
  struct result_2 B0v|{C   
  { fO #?k<p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t7&Dwmck9  
} ; sqT^t!  
} ; 6Hda]y  
#aa1<-&H  
rxs8De  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A hR0zg  
=w6}\ 'X  
template < typename Func, typename aPicker > L/)B}8m\  
class binder_1 *y{+W   
  { V+46R ]  
Func fn; `6P?G|'   
aPicker pk; J8J!#j.  
public : w3d34*0$  
(oF-O{  
template < typename T > oQ{cSThj  
  struct result_1 o'96ON0  
  { b9y)wBC%`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G,B?&gFX  
} ; r4EoJyt  
Gh'X.?3   
template < typename T1, typename T2 > |<1M&\oaQ'  
  struct result_2 BO"qD[S  
  { nz[ m3]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zMr&1*CDX  
} ; [NL -!  
$5x]%1 R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [$;,Ua-mt  
W=3? x  
template < typename T > V;k#})_-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z#RuwB+  
  { w]F!2b!  
  return fn(pk(t)); GoazH?%  
} "ct58Y@   
template < typename T1, typename T2 > pUGN!3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^( DL+r,  
  { J B(<.E 2  
  return fn(pk(t1, t2)); 5~QT g  
} 1) 'Iu`k/  
} ; [EER4@_  
Wa<-AZnh  
9ZhDZ~)p,  
一目了然不是么? 2Y$  
最后实现bind a}dw9wU!:  
**n y!  
}Bi@?Sb  
template < typename Func, typename aPicker > K_Re}\D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :mP9^Do2;  
  { T=>vh*J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \OT6L'l],  
} i\  "{#  
Bh,Q8%\6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kf'=%]9#_T  
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>S2}y  
/e(W8aszi  
十一. phoenix G1/Gq.<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *{4 ETr7  
S}b~_}  
for_each(v.begin(), v.end(), ` jyKCm.$#  
( ##GY<\",;  
do_ ?9Ma^C;}  
[ u-:MVEm  
  cout << _1 <<   " , " \ FXp*FbQ  
] n$xszuNJ`  
.while_( -- _1), fdLBhe#9M  
cout << var( " \n " ) UBIIo'u  
) 7DZTQUb"  
); [4: Yi{>  
# M>wH`Q#  
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: =+\$e1Mb*  
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 FB_NkXR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (kY@7)d'e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: tpGCrn2w>  
.`+yo0O:  
7D9]R#-K  
template < typename Cond, typename Actor > 6+e4<sy[E  
class do_while -yl;3K]l  
  { zofx+g\(W  
Cond cd; h1-Gp3#  
Actor act; hkF^?AJ  
public : s [T{c.F  
template < typename T > QF&6?e06p0  
  struct result_1 6n,xH!7  
  { _#vGs:-x&  
  typedef int result_type; `2e_ L  
} ; JqSr[q  
_r5wF(Y?7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q:8\ e  
B\0t&dai|'  
template < typename T > Qsji0ikG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z7k$0&  
  { TzY *;  
  do v2=/[E@  
    { ~ k<SbFp  
  act(t); ,Z5Fea  
  } 3.FR C  
  while (cd(t)); 7UDq/:}Fo  
  return   0 ; :q;R6-|.  
} *m&%vj.Kc  
} ; \HD-vINV;  
^Et ,TF\  
b!,ja?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). x=vK EyS@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 &~ y{'zoL  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 .l=p[BI  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 l?<q YjI  
下面就是产生这个functor的类: H0+:XF\M  
B%mtp;) P  
b}}y=zO|$  
template < typename Actor > :~er h}~ps  
class do_while_actor 1lsLG+Rpxi  
  { \ j:AR4  
Actor act; bs P6\'\4  
public : F^miq^K=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -!~vA+jw1  
m/{Y]D{2  
template < typename Cond > q}s K  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; lz}llLb1  
} ; NnP.k7m)  
s6/cL|Ex  
D$$3fN.iEL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mt I MW9  
最后,是那个do_ 7j T#BWt  
|,{+;:  
oSmjs  
class do_while_invoker &urb!tQ>&  
  { -F1P2 8<?  
public : NZfd_? 3  
template < typename Actor > v4D!7 t&v"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =EWD |<  
  { U1jSUkqb  
  return do_while_actor < Actor > (act); K#@K"N =  
} #r(a~  
} do_; XHZLW h"gS  
%]!?{U\*k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?;fv!'?%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )%BT*)x  
最后来说说怎么处理break和continue ]o `4Z"  
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。 s<,"Hsh^CR  
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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