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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1rLK1X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -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, m#.N  
iu+r=s p  
z+(V2?xcvt  
J70r`   
  class filler .L#U^H|  
  { iVe"iH  
public : ?|NMJ Qsa7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j}fu|-  
} ; 9H#;i]t&  
J':x]_;  
O-jpS?@  
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: 3JJEj1O  
@zGz8IF  
=)mA.j}E2  
O=E?m=FR"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xg8$ <Ut  
x>TIQU=\  
cWS 0B $$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `+0K~k|DC  
EYXHxo  
Yw_^]:~  
mo()l8  
二. 战前分析 /fDXO;tN  
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。 f~?4  
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 !}pvrBS  
ews{0  
A$o7<Hx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0wnC"2GUX  
  /* --------------------------------------------- */ 7Z[6_WD3  
vector < int *> vp( 10 ); h51)kN:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O@-|_N*;K  
/* --------------------------------------------- */ Sxzt|{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); { d|lN:B  
/* --------------------------------------------- */ W|-<ekH_u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); p%ZOLoc)Y  
  /* --------------------------------------------- */ %  db  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); V3v/h V:  
/* --------------------------------------------- */ m:x<maP# E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mP[ZlS~"  
/JbO$A  
q)rxv7Iu\  
]7DS>%m Y(  
看了之后,我们可以思考一些问题: K zWqHq  
1._1, _2是什么? M>g%wg7Ah  
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。 i8|0zI  
2._1 = 1是在做什么? bTepTWv  
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。 .6HHUy  
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。  O3~7  
@T@lHc  
q:ah%x[  
三. 动工 s)9d\{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wT@{=s,  
}>$3B5}  
sX[k}=HCK  
u%b.#!  
template < typename T > PSREQK@}E  
class assignment -?vII~a9y  
  { Bm4fdf#A]  
T value;  SodYb  
public : U#>K(  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'Hv=\p4$1  
template < typename T2 > teX)!N [  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y^[?F>wB  
} ; :[d *  
L<W2a(  
&<oJw TC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ywY[g{4+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |!hN!j*)  
+ C'<*  
%Rm`+  
!cNw 8"SIU  
  class holder N.F //n  
  { ]o2jS D  
public : 5-2#H?:U  
template < typename T > ,,+iPGa<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Wi<g  
  { Yc p<N>)  
  return assignment < T > (t); WWjc.A$  
} v\3$$T)  
} ; J7FzOwd1h  
f=paa/k0  
KybrSa  
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: _;'<}a  
hF`Qs  
  static holder _1; [5i }C K_=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q/]t $  
RG e2N |  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,%d?gi"&  
而不用手动写一个函数对象。 R4g;-Ci->  
bvF-F$n%F  
u#)ARCx,w  
6Ij'z9nJw  
四. 问题分析 AR3v,eOs  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 w42=tN+ B  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 I4(z'C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 EZJ[+ -Q;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O)%s_/UX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >SHP,><H/  
X[J?  
五. 问题1:一致性 vM?jm! nd  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "1z#6vw5a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [ XBVES8  
Lhmb= @  
struct holder pE381Cw  
  { |3P dlIbO  
  // 0P l>k'9  
  template < typename T > )QAS7w#k  
T &   operator ()( const T & r) const l|sC\;S  
  { jg\FD51$  
  return (T & )r; ZW%;"5uVm)  
} |"aop|  
} ; BI6]{ZC"  
"@(Sw>*o  
这样的话assignment也必须相应改动: \\Te\l|L  
-(JBgM"  
template < typename Left, typename Right > g27)$0&0  
class assignment RYZM_@ 5$t  
  { bsv!z\}  
Left l; ]S7>=S  
Right r; '#NDR:J"  
public : ,;)_$%bHc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qQp;i{X  
template < typename T2 > bY}:!aR<mK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bj ,cU)t0  
} ; -9; XNp  
"5@\"L  
同时,holder的operator=也需要改动: se*!OiOt  
2Dw}o;1'  
template < typename T > e'T|5I0K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (w1$m8`=  
  { % 8P8h%%Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C`["4  
} &f-x+y  
vVf%wei^#  
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。 TpRI+*\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dh V6r  
bkS-[rW  
return l(rhs) = r; e/R$Sfj]  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _g%,/y 9y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _<u>? Qt  
]N{jF$  
template < typename Tp > :&J1#% t  
class constant_t ,'%*z  
  { pM}n)Q!{3"  
  const Tp t; 4u E|$  
public : iC4rzgq  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0aa&13!5  
template < typename T > ` M!'PMX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;4k/h/o1#  
  { 'Esz #@R  
  return t; JnPwqIF1  
} F4$9r^21r  
} ; 85vyt/.,k  
,:xses*7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,SH^L|I  
下面就可以修改holder的operator=了 u?SxaGEa  
'}9 %12\^h  
template < typename T > Q .g44>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R c  
  { 7Cx-yv  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t/J|<Ooj?  
} r#NR3_@9  
sI`oz|$  
同时也要修改assignment的operator() j>A=Wa7  
l*b0uF  
template < typename T2 > @me ( pnD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } B8>3GZi  
现在代码看起来就很一致了。 bKQ_{cR  
BHpj_LB-P  
六. 问题2:链式操作 r#B{j$Rw   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >6gduD!6I  
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。 lyw)4;wt\  
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。 gg@Ew4L&  
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。 s&M#]8x;x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r#(*x 2~,  
4[rX\?^e  
template < typename T > M3s:B& /  
struct result_1 ,U.|+i{  
  { <~  ?LU^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #Yx /ubg6  
} ; c/}-pZn<  
nU/x,W[}  
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: |?\2F   
H8h,JBg5<F  
template < typename T > grE'ySX0  
struct   ref Ygc.0VKMR  
  { (r/))I9^  
typedef T & reference; Q1RUmIe_&  
} ; KouIzWf.  
template < typename T > H]( TSt<Q"  
struct   ref < T &> 2#@-t{\3-p  
  { 3j\Py'};  
typedef T & reference; /! M%9gu  
} ; uOJso2Mx  
i2?TMM!Fe  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >S@><[C  
D<lVWP  
template < typename T > &:#"APX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )JOo|pr-K  
  { WD|pG;Gq  
  return l(t) = r(t); *~^M_wej  
} wp<f{^ et  
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。 y<m }dW6[\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {cmV{ 4Yx  
\Wb3JQ)  
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 TE-(Zil\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v,c;dlg_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }i52MI1-XP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n!L}4Nmp  
最后的布局是: @wh-.M D  
                Add 1 }_"2  
              /   \ yH(%*-S  
            Divide   5 e/zz.cd){  
            /   \ $u, ~183  
          _1     3 < ;fI*km  
似乎一切都解决了?不。 +@MG$*}Oz  
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([|@Y=  
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。 sPRs;to-  
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: QLb!e"C  
95*=& d  
template < typename Right > t]+h.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vlPViHF.  
Right & rt) const UxvT|~"  
  { =W"9a\m  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +GT"n$)+  
}  ?S'Wd=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .x_F4#Ka  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 }T"&4Rvs2R  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 v\-7sgZR  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 KA elq*  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 >+Y@rj2  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? RC^k#+  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: yK w.69.  
_FzAf5DO  
template < class Action > \1oN't.  
class picker : public Action O[ug7\cl+  
  { B1o*phM g  
public : W"H(HA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &'c&B0j  
  // all the operator overloaded F+/#ugI  
} ; 4]no#lVRJ  
w5q'M  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 FLQ>,=O  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 4^k+wQU  
 dQI6.$?  
template < typename Right > moE!~IroG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gCaxZ~o  
  { ~y1k2n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gqDSHFm:  
} ZQ[s/  
S{UEV7d:n0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M+WN\.2pX  
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。 c> ":g~w  
R RnT.MU  
template < typename T >   struct picker_maker yAu .=Eo7  
  { `A$zLqz)Vm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T<U_Iq  
} ; 2Jqr"|sw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 66HxwY3a  
  { u=ZZ;%Rvd  
typedef picker < T > result; xvW# ~T]  
} ; URMxCL^"  
>uJU25)|  
下面总的结构就有了: S~V?Qe@&Z  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Im@Yx^gc   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 W@61rT} c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ) -@Dh6F  
至此链式操作完美实现。 #g]eDU-[  
 Qo+Y  
wcW}Sv[r  
七. 问题3 9Qn*frdY,  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 vn^*  
qwYq9A$+  
template < typename T1, typename T2 > 9KMtPBZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dwVo"_Yr  
  { <Gz*2i  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +{cCKRm  
} V(OD^GU  
nOK1Wc%/'  
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: ^o Q^/v~  
RT"JAJTi/  
template < typename T1, typename T2 > '|nAGkA  
struct result_2 K4^mG  
  { )gNVJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fi'\{!!3m^  
} ; VX e7b  
0yL%Pjn6  
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? #w;%{C[D  
这个差事就留给了holder自己。 fU'[lZ  
    B)s%B'  
Env_??xq  
template < int Order > i 8:^1rHp)  
class holder; @<B$LJ|jdG  
template <> &\<?7Qj3U|  
class holder < 1 > L!^^3vn  
  { "\"sM{x  
public : I1!m;5-c9k  
template < typename T > .%_=(C< E  
  struct result_1 rG{,8*  
  { pR3K~bx^  
  typedef T & result; [+b&)jN*2  
} ; %^bN^Sq -  
template < typename T1, typename T2 > DaqpveKa  
  struct result_2 F,JqHa9  
  { 89J7hnJC  
  typedef T1 & result;  o*xft6U  
} ; o<7'(Pz  
template < typename T > d? 4-"9Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Fy^MI*}BZ  
  { en29<#8TO  
  return (T & )r; {r1}ACw{  
} |.LE`  
template < typename T1, typename T2 > ?xtP\~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xU'% 6/G  
  { 7DIFJJE'  
  return (T1 & )r1; Mgg m~|9)  
} ^qV6 khg  
} ; S3?U-R^`  
9/6=[)  
template <> I|)U>bV  
class holder < 2 > AHn Yfxv_  
  { z:JJ>mxV  
public : SHN'$f0Mb  
template < typename T > YfVZ59l4y6  
  struct result_1 bw OG|\  
  { I5w> *F   
  typedef T & result; <@+{EK'`q  
} ; ~P!%i9e_  
template < typename T1, typename T2 > w~WW2 w  
  struct result_2 (r"2XXR  
  { {'[S.r`  
  typedef T2 & result; fk(h*L|sI  
} ; YFs!,fw'  
template < typename T > {S5j;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,\D* =5  
  { h3P^W(=&  
  return (T & )r; C7_#D O6"  
} 8o!LgT5  
template < typename T1, typename T2 > "%K[kA6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FuFA/R=x/  
  { *hkNJ  
  return (T2 & )r2; zl@hg<n  
} "[\),7&03  
} ; I=K|1  
6|]e}I@<2  
WXCZ }l  
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> >。 | gP%8nh'C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +%LR1+/%b  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G*rlU  
1g_Dkv|D  
return l(i, j) = r(i, j); y!jq!faqt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) D' oy% 1Q}  
ZG Qz@H5  
  return ( int & )i; ;7N~d TBQ  
  return ( int & )j; "$PX [:  
最后执行i = j; @JpkG%eK  
可见,参数被正确的选择了。 E>k!d'+tb  
\Culf'iX  
,2lH*=m;  
aYcc2N%C  
:U/x(  
八. 中期总结 Oq*=oz^~1  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )cYbE1=u8>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2G)q?_Q4S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &HJ'//bv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B"2#}HM  
qp55U*  
(sx,Ol  
 El |Y]f  
]?(_}""1  
*&~wl(+O=  
九. 简化 ?7R&=B1g  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 eT Z2f  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {Zrf>ST  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Gw?$.@L'I6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e6uVUzP4  
  +-*/&|^等 ^ /7L(  
2. 返回引用。 d@>1m:p  
  =,各种复合赋值等 0'~Iv\s  
3. 返回固定类型。 !r`/vQ #  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  R]"3^k*  
4. 原样返回。 vJ0Zv> n-  
  operator, fkJElO-F  
5. 返回解引用的类型。 TtP2>eh-  
  operator*(单目) <,I]=+A  
6. 返回地址。 L3y`*&e>  
  operator&(单目) i=X B0-  
7. 下表访问返回类型。 ::2(pgH  
  operator[] !Yu|au  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !MQVtn^C#  
  operator<<和operator>> F]6$4o[  
y rmi:=N(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 n+:}p D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .0iHI3i^  
b]Z>P{ j  
template < typename Left > q ,*([yX  
struct value_return p _q]Rt  
  { [?nM)4d  
template < typename T > s[#ww =T\  
  struct result_1 C !6d`|  
  { RzN9pAe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?$Ii_.  
} ; zM!2JC  
-VkPy<)  
template < typename T1, typename T2 > v `7`'  
  struct result_2 % n~ 'UA  
  { )_\q)t"=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vDcYz,  
} ; JFh_3r'  
} ; KIYs[0*k  
#Iwxt3K  
#Hi$squJ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QV9 z81[  
jRNDi_u?Wb  
下面我们来剥离functor中的operator() )jHH-=JM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: eD?f|bif  
Ff{dOV.i  
return l(t) op r(t) _"G./X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U['|t<^uf  
return op l(t) hLF;MH@  
return op l(t1, t2) B):hm  
return l(t) op {`=k$1  
return l(t1, t2) op D) ;w)`  
return l(t)[r(t)] J3,m{%EtNM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &~sirxR p  
5;q{9wvqO  
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: 0. mS^g,M-  
单目: return f(l(t), r(t)); v5dLjy5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V3q[#.o  
双目: return f(l(t)); feG#*m2g  
return f(l(t1, t2)); ^~K[bFbW  
下面就是f的实现,以operator/为例 j-9Zzgr  
a/dq+  
struct meta_divide se&Q\!&M  
  { )Rr0f 8  
template < typename T1, typename T2 > p~f=0K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >S'IrnH'!  
  { k`h#.B J  
  return t1 / t2; ^!sIEL  
} .vWwYG  
} ; YK%rTbB(  
,#Mt10e{  
这个工作可以让宏来做: `e^sQ>rDI  
$ uqB.f$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'o%6TWl9s  
template < typename T1, typename T2 > \ 67T=ku  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YG J)_y  
以后可以直接用 {{@*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G*%:"qleT$  
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 ~NG+DyGa=  
(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。。。) `PS>"-AY2  
w'7=CzfYn  
5Sx.'o$  
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 l' 2C/#8F  
tzrvIVD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V2LvE.Kj  
class unary_op : public Rettype }0idFotck  
  { |ZtNCB5{^j  
    Left l; rceX|i>9n  
public : Zgt(zh_l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} TeNPuY~WP  
17F<vo>l%  
template < typename T > ")@#B=8+3^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e"&QQ-q  
      { njckPpyb@  
      return FuncType::execute(l(t)); M$UZn  
    } OU'm0Jlk  
v:?l C<,  
    template < typename T1, typename T2 > yZkS   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ppzQh1  
      { y85R"d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6|Xe ],u  
    } s"B2Whe  
} ;  D`3`5.b  
FA!!S`{\  
()e|BFL.  
同样还可以申明一个binary_op RAj>{/E#W  
h]pz12Yf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vW4n>h}]  
class binary_op : public Rettype AL;4-(KH  
  { vp(ow]Q  
    Left l; >)+N$EN  
Right r; wEC,Mbn  
public : FaQc@4%o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uYC1}Y5N  
nYE%@Up  
template < typename T > OXI>`$we  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;b!qt-;.<  
      { }/2M?W0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (9Q@I8}Iy  
    } %"^8$A?>,k  
e%C_>  
    template < typename T1, typename T2 > $[\\{XJ.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nXw98;  
      { Z):Nd9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }CL7h;5N 3  
    } oS^KC}X  
} ; |=AaGJx  
]94`7@  
`IT]ZAem`/  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 v UhgM'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 GglGFXOL-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 45rG\$%#  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 t~|J2*9l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8QMib3p  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 VS@e[,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %~L"TK`?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ~z)JO'Z$  
下面是修改过的unary_op #mkf2Z=t-  
MUSsanCA  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > qP]1}-  
class unary_op FG^lh  
  { sE&1ZJ]7  
Left l; HI7w@V8Ed  
  -5JN`  
public : ["[v  
)]kxLf#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Whe-()pG{  
9g]%}+D  
template < typename T > _@W1?;yD  
  struct result_1 yK-DzAv  
  { &x7iEbRs  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; F^81?F i.  
} ; 1) 5$,+~lL  
tAsap}(  
template < typename T1, typename T2 > N'i)s{'  
  struct result_2 S%aup(wu6  
  { Ph8@V}80"Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2M=h:::W  
} ; :C2 @!W z  
 1D_&n@  
template < typename T1, typename T2 > SP/'4m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &8?O ~X=/  
  { G"w [>m  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [:uHe#L  
} kc(m.k!|f\  
hfw+n<  
template < typename T > QiK-|hFj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F?[1 m2  
  { !o1IpTN  
  return OpClass::execute(lt(t)); 83 <CDjD  
} HQ]mDo  
c0Pj})-  
} ; qsQ{`E0  
sC0u4w>Y  
Ho =vdB  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug fvk(eWB  
好啦,现在才真正完美了。 6%}`!_N<Mc  
现在在picker里面就可以这么添加了: U p6OCF  
) J.xQ}g  
template < typename Right > "=1gA~T  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const VXW*LEk  
  { ==Xy'n9'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Q-rG~O9-  
} g9fYt&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \Y>b#*m(4  
D<|$ZuB4  
XRO(p`OE-  
R:$E'PSx  
b b.UtoPz  
十. bind ~(8fUob  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 >lKu[nq;  
先来分析一下一段例子 d%.|MAE  
6VVxpDAi:  
(Gw*x sn1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qYJ<I'Ux O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +Gg|BTTL/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 / g{8  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 _VVq&t}  
我们来写个简单的。 r-go921  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6<T:B[a-  
对于函数对象类的版本: Il Qk W<  
g?Tev^D  
template < typename Func > /_})7I52  
struct functor_trait 0KTO )K  
  { j#~~_VA~  
typedef typename Func::result_type result_type; /Ry% K4$  
} ; ]E$NJq|  
对于无参数函数的版本: v bn=ywz  
T~k@Z  
template < typename Ret > Qrt\bz h/}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > T A0(U$ 4  
  { A]TEs)#*7)  
typedef Ret result_type; !y B4;f$  
} ; Li]96+C$}  
对于单参数函数的版本: (' 7$K  
R?{xs  
template < typename Ret, typename V1 > kmX9)TMVO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2]I l:>n,  
  { tcT =a@  
typedef Ret result_type; '(rD8 pc  
} ; r7oFG!.?  
对于双参数函数的版本: }8" |q3k  
a6j& po  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b>VV/j4!/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]J'TebP=L5  
  { i%[gNh  
typedef Ret result_type; *asv^aFpS  
} ; iiQ q112`  
等等。。。 ?&;_>0P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =PciLh  
c8YbBdk'  
template < typename Func > qFwt^w  
struct func_return n@xQ-v  
  { C1e@{>  
template < typename T > ]95VM yN  
  struct result_1 `BKb60  
  { "gJ.mhHX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NIVR;gm  
} ; [K$5 Rm5  
 $8rnf  
template < typename T1, typename T2 > '(FC  
  struct result_2 IycZ\^5*-  
  { [#mk TY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v}N\z2A  
} ; |(Mxbprz  
} ; {'tfU  
$BMXjXd}  
mjWU0.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y|Q(JX  
E`I(x&_  
template < typename Func, typename aPicker > n)"JMzjQ<  
class binder_1 $] "M`h  
  {  ?bVIH?  
Func fn; l[c '%M|N  
aPicker pk; 0t%]z!  
public : e}1Q+h\  
w(&EZDe  
template < typename T > \.}T_,I  
  struct result_1 " Q?~LB  
  { wR@>U.XT@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >fzyD(>  
} ; j!>P7 8  
OyVP_Yx,V  
template < typename T1, typename T2 > Lo1ySLo$G  
  struct result_2 ;W|NG3_y  
  { pT->qQ3;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A~PR  
} ; TT/H"Ri}Jp  
tngB;9c+w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n}.e(z_"  
zP%s]>hH  
template < typename T > K~vJ/9"|R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e' o2PW  
  { `6)Qi*Z  
  return fn(pk(t)); %S;AM\o4  
} < ,0D|O ,Y  
template < typename T1, typename T2 >  x)Bbo9J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;&O?4?@4  
  { p"p~Bx  
  return fn(pk(t1, t2)); s{Qae=$Q  
} h8asj0  
} ; wpM2{NTP  
6wh PW .  
?iP7Ki  
一目了然不是么? 4F|79U #  
最后实现bind @d0f+9d  
7/IL" D  
Q}@t'  
template < typename Func, typename aPicker > kZz'&xdv'.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {WrEe7dLy  
  { 0fXMY-$I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); NUYKMo1ze  
} G-T^1?  
* ) <+u~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8F8?1  
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。 o'$"MC+  
e9{0hw7  
十一. phoenix 8xO   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: PiKP.  
o@zxzZWg  
for_each(v.begin(), v.end(), :TU|:2+  
( ZQE1]ht  
do_ z qq  
[ VQHB}Y@^  
  cout << _1 <<   " , " vd[7Pxe  
] Sc[#]2 }  
.while_( -- _1), s) ]j X  
cout << var( " \n " ) qX-ptsQ  
) tJ6@Ot  
); J;>epM ;*  
CVa>5 vt  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1z8"Gk6  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor z9ADF(J?0'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]@Zv94Z(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6i[Ts0H%<!  
>NBc-DX^  
losqc *|  
template < typename Cond, typename Actor > [ @eA o>  
class do_while P0.cF]<m  
  { eZPeyYX  
Cond cd; )*]A$\Oc[  
Actor act; R7Y_ 7@p  
public : '%rT]u3U  
template < typename T > pr#%VM[':R  
  struct result_1 WT ;2aS:  
  { SUUNC06V  
  typedef int result_type; o4kLgY !Q  
} ; =%7drBoD  
nXRa_M(z8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L5FOlzn  
[_'A(.  
template < typename T > 6#+&/ "*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9Y,JYc#  
  { GP%V(HhN  
  do 2xLtJR4L  
    { 1X2j%q I&  
  act(t); U9:)qvMXe  
  } t`H1]`c?  
  while (cd(t)); _U^[h!  
  return   0 ; ~9+01UU^  
} d^}p#7mB\  
} ; O%T?+1E  
" !EnQB=  
M_ukG~/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). o0R?vnA=  
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。 !vgY3S0?rq  
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。 ;0 B1P|7zK  
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。 _&/`-"3y  
下面就是产生这个functor的类: /^.S nqk  
 8${n}}  
 1c0' i  
template < typename Actor > X,v.1#[  
class do_while_actor +^Xf:r` G  
  { ^w^e~0 S  
Actor act; eG,x\  
public : C(XV YND3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t<Acq07  
e3 v^j$  
template < typename Cond > 72s qt5C]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rC-E+%y  
} ; oPmz$]_Z  
2&4nf/sE  
1VgGF^cYR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +\T8`iCFB  
最后,是那个do_ 3<^Up1CaZ  
xQFY/Z  
{^dq7!  
class do_while_invoker U4!KO;Jc  
  { dS6 $  
public : >.Gmu  
template < typename Actor > uBRlvNJ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _c>ww<*3  
  { B r#{  
  return do_while_actor < Actor > (act); b e8T<F  
} 0/su`  
} do_; yI: ;+K  
' 4FH9J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z}MxMx c4h  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xT+_JT65  
最后来说说怎么处理break和continue iM<$ n2t  
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。 B5z'Tq1  
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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