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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a7}O.NDf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dCA! R"HD  
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, X#k:J  
g `(3r  
c<ORmg6  
dwqR,|  
  class filler \IP 9EFA  
  { PY MofQaZ  
public : P?hB`5X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +-:o+S`q~  
} ; ?k^~qlye  
b8LA|#]i  
b ;>?m  
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: Kz"&:&R"  
r1BL?&X-  
9~{,Hj1xE  
zG)vmysJf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k] A(nr  
lkW5<s_  
)I"I[jDw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 PYiO l  
%.WW-S3  
T|-llhJ8  
)fl+3!tq  
二. 战前分析 @^.o8+Pp  
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。 DN;|?oNZ  
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 WOQ>]Z  
E?FUr?-[  
TPn#cIPG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PsM8J  
  /* --------------------------------------------- */ 3qkPe_<I  
vector < int *> vp( 10 ); & zv!cf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?4#UW7I  
/* --------------------------------------------- */ p"0Dl9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dVSQG947i:  
/* --------------------------------------------- */ Pq, iR J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ue*o>iohB  
  /* --------------------------------------------- */ H 3so&_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $;rvKco)%  
/* --------------------------------------------- */ W[:CCCDL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c{j)beaS  
uann'ho?q  
* !9=?  
L=dQ,yA  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^<3{0g-"AW  
1._1, _2是什么? 2B"tT"f  
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。 *j<{3$6Ii  
2._1 = 1是在做什么? ?}U?Q7vx@@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 w:ASB>,!  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ZgfhNI\  
O1 !YHo  
J7HY(7Nx  
三. 动工 pV O{7I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Y+h ?HS  
&F8*>F^7  
v]#[bqB.b  
2({|LQqk  
template < typename T > n~ZZX={a  
class assignment ]xGpN ]u  
  {  niyI$OC  
T value; "m`}J*s"  
public : X\kWJQ:  
assignment( const T & v) : value(v) {} S9[Y1qH>K  
template < typename T2 > 1a mEQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~UHjc0  
} ; = |E8z u%  
\,#;gS "  
;Sfe.ky @6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 BIEq(/-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment h; 6G~D  
fw5+eTQ^  
vSR5F9  
mkq246<D~  
  class holder ' g d=\gV  
  { UOyM=#ipY  
public : UW1i%u k  
template < typename T > 51-'*Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -f*5lkO  
  { aQ-SrxmO8  
  return assignment < T > (t); p W@Yr  
} 86>@.:d  
} ; sN K^.0  
r4d#;S9{o  
y t7>,  
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: M9G?^mW1sT  
4 !m'9  
  static holder _1; 4I9Yr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $y{.fjy3  
ke k/C`7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S$gLL kD1  
而不用手动写一个函数对象。 JXHf$k  
P/xE n_*v  
 uAs!5h  
(b.4&P"0  
四. 问题分析 8@b`a]lgrd  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]L2b|a3  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 !MVf(y$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 < {h \Msx%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 eJ6 #x$I,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >f4[OBc  
hAs ReZ?  
五. 问题1:一致性 '<QFf  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| N 'n0I^Y1A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Cm]\5}Py  
BLAF{vVaf  
struct holder ^rd%{ 6m  
  { GQjwr(  
  // Vl3-cW@p  
  template < typename T > z]KJ4  
T &   operator ()( const T & r) const X"9N<)C  
  { *U}-Y*  
  return (T & )r; #U4 f9.FY*  
} {|<yZ,,p  
} ; 7rYBFSp  
=oM#]M'G+(  
这样的话assignment也必须相应改动: 'h^Ya?g  
L)4~:f)B  
template < typename Left, typename Right > Kz z/]  
class assignment l-Ha*>gX[j  
  { ysPm4am$  
Left l; l*{Bz5hc  
Right r; zhbSiw  
public : S}cR+d1}h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X{(?p=]  
template < typename T2 > MPKrr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } YQyI{  
} ; `,]_r 4~ ~  
irvd>^&jDC  
同时,holder的operator=也需要改动: \ueCbfV!Z4  
w`D$W&3>  
template < typename T > r)Vpt fg;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fwmXIpteK  
  { o5sw]R5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .R#-u/6g(  
} U#bmMH  
sAPQbTSM  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 R NQq"c\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^>>9?  
T 1R~^x1  
return l(rhs) = r; ~]].i~EV(  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Onh R`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]*gf$D  
3ZI:EZ5  
template < typename Tp > cNN0-<#c  
class constant_t UG_ PrZd  
  { h?$J;xn  
  const Tp t; E 0l&d  
public : 2(x| %  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X @pm!c#  
template < typename T > c##tP*(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `.dwG3R  
  { Ujlbcv6+  
  return t; 6!?] (  
} Ekik_!aB  
} ; FFcIOn  
+'+ Nr<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 X y`2ux+>/  
下面就可以修改holder的operator=了 XR 3 dG:  
>I<}:=   
template < typename T > KeB??1S  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /9,'.  
  { .'$8Hj;@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _ker,;{9C  
} 7&/1K%x9;  
Q`NdsS2  
同时也要修改assignment的operator() :WsHP\r  
/Oi(5?Jn  
template < typename T2 > [8q`~S%-]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } XT*/aa-1'  
现在代码看起来就很一致了。 )_n(u3'  
wnK6jMjkSf  
六. 问题2:链式操作 cui%r!D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7ku=roPoF  
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。 x!vyjp  
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。 %#PWD7a\  
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。 ^TjC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :475FPy]  
k Jw Pd;%  
template < typename T > Aqz $WTHW+  
struct result_1 Q'!'+;&%  
  { MM*~X"A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YJ-<t6  
} ; + !" Y C  
xpCZlOld  
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: 7[uN;B#V  
'r ^ .Ao5  
template < typename T > 2VUN  
struct   ref r%WHYhD  
  { Q`6hJgyL  
typedef T & reference; $tXW/  
} ; N$v_z>6Z  
template < typename T > ,fTC}>s4  
struct   ref < T &> >mpNn  
  { mPqK k  
typedef T & reference; :-<30LS $  
} ; N` $F>E,T%  
63_#*6Pv28  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ayv:Pv@  
V6_5v+n  
template < typename T > cH$( *k9%M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const dtTfV.y4w  
  { 7cWeB5 e?O  
  return l(t) = r(t); [i.c;'Wy/  
} e=p_qhBt  
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。 6rWq hIaI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N6p0`  
)V+/@4  
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 \ykA7Y%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6d6Dk>(V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Q4*{+$A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &/2+'wCp5  
最后的布局是: Gc*=n*@^K  
                Add DfU= i'R  
              /   \ nk_X_y  
            Divide   5 GA` bWl  
            /   \ 64 'QTF{D  
          _1     3 =qoOr~  
似乎一切都解决了?不。 ;($xAAR  
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。 9z{g3m70@  
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。 tS5J{j>T  
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: #G?#ot2o  
/ueOc<[8"  
template < typename Right > (UhJ Pco"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %.wR@9?  
Right & rt) const Q9h=1G\K  
  { O"kb*//  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZR0 OqSp]  
} |uz\XK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ` ~^My~f  
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。 w-$iKtb.  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 (x@J@ GP*  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 TuPD5-wB&  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 _ G t;=  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? i `p1e5$  
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: :;hX$Qz  
1Z;cb0:  
template < class Action > f x4#R(N  
class picker : public Action g:xg ~H2  
  { [{#T N  
public : _ W#Km  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3djw  
  // all the operator overloaded trjeGSt&  
} ; n[qnrk*3 %  
@jjxgd'%&  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 92R,o'#  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: }.U(Gxu$  
OC-d5P  
template < typename Right > wu11)HFL|z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7J`v#  
  { ;;rx)|\<R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .HGK  3  
}  t5S|0/f  
uHbbPtk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > VPuo!H  
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。 p\#;(pf}s  
5 8L@:>"  
template < typename T >   struct picker_maker ]TUoXU2<x  
  { &e3}Vop  
typedef picker < constant_t < T >   > result; yw%E S  
} ; L0H^S)g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '/Vm[L$d  
  { ;"e55|d9I  
typedef picker < T > result; ]5:[6;wS  
} ; IG;= |  
"\rO}(gC;`  
下面总的结构就有了: {M=B5-  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 B-L@ 0gH  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 "R-j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 oRcP4k;d=  
至此链式操作完美实现。 n ~&ssFC  
wv\"(e7(  
r4gLoHD)  
七. 问题3 y?3u6q++  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 `('Up?  
EG &me  
template < typename T1, typename T2 > W>?aZv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mr_NArF  
  { "Wk K1u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4AvIU!0w  
} Z\QN n  
=>Z4vWX*  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Sx Bo%  
 ;0$qT$,  
template < typename T1, typename T2 > 9^C6ZgNS  
struct result_2 f*hnzj  
  { *!Gb_!98  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;[g~h |{6  
} ; A,4} $-7  
4\ )WMP  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? MIZ!+[At  
这个差事就留给了holder自己。 [xGL0Z%)t  
    e$Y7V  
RLLL=?W@  
template < int Order > tBwPB#:W  
class holder; DAtAc(05)  
template <> |pU>^  
class holder < 1 > p&`I#6{  
  { ZD$I-33W  
public : B tJF1#f  
template < typename T > ~"wnlG-:  
  struct result_1 [{T/2IGq  
  { }095U(@  
  typedef T & result; ov\%*z2=  
} ; h]|2b0  
template < typename T1, typename T2 > i1b3>H*3  
  struct result_2 ,y/m5-D!  
  { u V'C_H  
  typedef T1 & result; ,g|ht%"  
} ; eUgKwu;  
template < typename T > M3GFKWQI,`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6OQ\f,h@  
  { h4ghMBo%  
  return (T & )r; AI9=?X<kh  
} ^;\6ju2  
template < typename T1, typename T2 > z|S4\Ae  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7-9HCP  
  {  Bv%dy[I  
  return (T1 & )r1; jlUT9Zp  
} s <$*A;t  
} ; s>>lf&7  
,d=Dicaz  
template <> RzLeR%O  
class holder < 2 > Z%r8oj\n  
  { : 9zEne4  
public : k9\n='OI  
template < typename T >  f|yq~3x)  
  struct result_1 3zM>2)T-  
  { WS@8Z0@RD  
  typedef T & result; Dl}va  
} ; S|IDFDn  
template < typename T1, typename T2 > 1gYvp9Ma  
  struct result_2 :ZM=P3QZ  
  { @Hp=xC9V  
  typedef T2 & result; + J}h  
} ; #so"p<7 R  
template < typename T > J+hifO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]ddL'>$c$  
  { L'>0E(D  
  return (T & )r; ^c sOXP=Yp  
} 8Y;>3z th7  
template < typename T1, typename T2 > kh>i#9Ie  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '}P$hP_d  
  { R_:-Z .  
  return (T2 & )r2; h#|Ac>fz  
} sNC~S%[  
} ; gkx<<)y l  
-N2m|%B  
-PiZvge  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ZQ#AEVI,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cW^u4%f't'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3 +D4$Y"  
~~WX#Od*$  
return l(i, j) = r(i, j); %BRll  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6b4]dvl_  
elP#s5l4  
  return ( int & )i; %Vsg4DRy  
  return ( int & )j; H<`7){iG  
最后执行i = j; M;@/697G  
可见,参数被正确的选择了。 `{J(S'a`  
>9Y0t^Fl  
_#o75*42tT  
*eUxarI  
&+pp;1ls  
八. 中期总结 +n<;);h  
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: 45Q#6Bt E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2|8$@*-\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 k jR-p=}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _qS4Ns/4s  
.OF2O}  
uF-Rl## >  
UTuOean ]'  
62/tg*)  
sRGIHT#  
九. 简化 V"sm+0J  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5U JMiwP{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k=5v J72U  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: t$U eks  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +r__>V,  
  +-*/&|^等 5cC)&}I  
2. 返回引用。 |DoD.?v  
  =,各种复合赋值等 ,#80`&\%  
3. 返回固定类型。 _,|N`BBqd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) a[V4EX1E  
4. 原样返回。 6 Zv~c(   
  operator, LGC3"z\=  
5. 返回解引用的类型。 AjO|@6  
  operator*(单目) ot,e?lF  
6. 返回地址。 f1/i f:~6  
  operator&(单目) At8^yF   
7. 下表访问返回类型。 6b=7{nLF  
  operator[] >zcp(M98  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,6^V)F  
  operator<<和operator>> ]4-t*Em  
~2U5Wt  
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。 )%(H'omvl  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: T Z@S?r>^  
uB3Yl =P  
template < typename Left > @>hXh +!2h  
struct value_return >U[YSsFt6  
  { u]QG^1.qYe  
template < typename T > JztSP?  
  struct result_1 T#R*]  
  { UL\gcZ Zkl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Vb8{OD3PK  
} ; :.NCS`z_  
hc5iIJ]  
template < typename T1, typename T2 > se]QEd7]7  
  struct result_2 ln=:E$jX  
  { YU%U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L)/^%/!  
} ; WEugm603  
} ; ,[ M^rv  
e5.sqft  
FKu^{'Y6E0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1FmqNf:V7I  
ST^{?Q  
下面我们来剥离functor中的operator() o^& nkR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cP(is!  
tY $4k26  
return l(t) op r(t) }h_= n>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) LDq(WPI1#  
return op l(t) nM&UdKf3  
return op l(t1, t2)  ,L7:3W  
return l(t) op /c-%+Xd  
return l(t1, t2) op Y^J/jA0\B  
return l(t)[r(t)] q#!c6lG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &Kc'g H  
u}IQ)Ma  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Hqm1[G)  
单目: return f(l(t), r(t)); BvV!?DY4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )qV&sru.$  
双目: return f(l(t)); LDv>hzo  
return f(l(t1, t2)); )1S"D~j-  
下面就是f的实现,以operator/为例 `?xE-S ;Pn  
5Gsjt+ o  
struct meta_divide [+Y;w`;Fq  
  { SB2Ij',  
template < typename T1, typename T2 > `z!?!"=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _i+7O^=d6X  
  { qx\P(dOUf  
  return t1 / t2; ;tu2}1#r  
} ?>o|H-R~5Z  
} ; QF`o%mI  
uNRT@@oCq  
这个工作可以让宏来做: /:@X<  
Luu.p<   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #sp8 !8|y  
template < typename T1, typename T2 > \ 2XGbqZj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $ACD6u6  
以后可以直接用 0}y-DCuQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |F^h >^ x  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 _a~-B@2g  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) x$\w^h\F  
~`Xu 6+1o  
xKC{P{:  
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 u9R:2ah&K  
4Z<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /C)FS?=  
class unary_op : public Rettype X mX .)h'Y  
  { $y&1.caMa  
    Left l; PFnq:G^L  
public : qQ "O;_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ai lfeHG  
N: Zf4  
template < typename T > gR:21*&cz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Zrkk>GW:  
      { R~&i8n.  
      return FuncType::execute(l(t)); d8Kxtg Y  
    } =C.WM*='  
=3Hv  
    template < typename T1, typename T2 > Um'r6ty  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !4l\*L  
      { !~~j&+hK\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gC qQ~lWZ  
    } Jf=$h20x  
} ; nzK"eNDN.  
3?R QPP  
:},/ D*v  
同样还可以申明一个binary_op .JkF{&=B  
|]9Z#lv+I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uuMHD{}?}  
class binary_op : public Rettype S0<m><|kl  
  { Vz,2_QJ  
    Left l; hu+% X.F4  
Right r; lm;G8IP`  
public : ~ U,a?LR/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CAD:ifV  
X@n\~[.B  
template < typename T > AE"E($S`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L/R ES  
      { kbkq.fYr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |r=.}9 -  
    } ib%x&?||  
t,yzqn  
    template < typename T1, typename T2 > 2i3& 3oz]O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pD>^Dfd  
      { Ma`Goi\vFk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?hQ,'M2  
    } WaRYrTDv64  
} ; 1"82JN|!  
M%NapK  
GI:$(<  
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 *jF VYg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *t+E8)qL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) CxOBH89(  
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。 HBFuA.",  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0w_2E  
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。。。 _~ipO1*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U@$=0*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) mrfc.{`[  
下面是修改过的unary_op >%D=#}8l@  
_Vq7Gxy$R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > > WW5A py[  
class unary_op =abth6#)  
  { )*Qa 9+ :  
Left l; d^w*!<8  
  : a4FO  
public : :tA|g  
Um$a9S8b&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ymsqJ   
Mwdw7MZ"S  
template < typename T > 69v[* InSd  
  struct result_1 m9Uoq[1  
  { E+&]96*Lby  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ew n/@;E  
} ; |UO1vA@  
,A>i)brc  
template < typename T1, typename T2 > /e5Fx  
  struct result_2 (qP !x 2j  
  { 0P_Y6w+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QJG]z'c+  
} ; 63$ R')  
>)N}V'9  
template < typename T1, typename T2 > Lz VvUVk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RhJL`>W`  
  { 2,>q(M6,EA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qKL_1 ~  
} %V$ujun`  
N!fp;jvG  
template < typename T > TLL.Ch|#Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e< Ee2pGX  
  { C3%,pDh  
  return OpClass::execute(lt(t)); Te{L@sj  
} ^j2:fJOU#  
IpxFME%!  
} ; 7<=7RPWmD  
i#jCf3%+ h  
^saJfr x  
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  5m+:GiI  
好啦,现在才真正完美了。 / N@0qQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: pg~`NN  
R $cO`L*s  
template < typename Right > Pc]c8~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Kg@9kJB  
  { n#N<zC/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;e0>.7m  
} dBG]J18  
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。 'Ph4(Yg  
K@{jY\AZNx  
!UUh7'W4u  
T T0O %  
IEzZ$9,A5  
十. bind <MN+2^ed&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 e<^tY0rR&  
先来分析一下一段例子 0nAeeVz|  
,>(M5\Z/c  
H[x9 7r  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ji( S ?^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 D0QXvrf  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .)Se-'  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 r _r$nl  
我们来写个简单的。 nX Qz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ej<z]{`05  
对于函数对象类的版本: Smk]G))o{  
xiRTp:>  
template < typename Func > 6x@-<{L  
struct functor_trait 1&YP}sg)  
  { cf@#a@7m9  
typedef typename Func::result_type result_type; qRB7I:m-Wi  
} ; 7k3":2 :  
对于无参数函数的版本: B0Z~L){i  
V!KtF  
template < typename Ret > v *:m|wl  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TF^]^XS'  
  { 3iWLo Qm  
typedef Ret result_type; c_^H;~^rL  
} ; `p^M\!h*O  
对于单参数函数的版本: 7<.f&1MgI  
=GR Em5  
template < typename Ret, typename V1 > '~ ]b;nA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ijhMJ?3  
  { {/7'uD\ H  
typedef Ret result_type; Mdwh-Cis/  
} ; !s)2H/KM8  
对于双参数函数的版本: $ ]81s`  
Q)a*bPz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *pasI.2s#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N=+Up\h  
  { 1*-58N*  
typedef Ret result_type; vJq`l3&  
} ; T  |j^  
等等。。。 OClY ,@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Eun%uah6c  
q>omCk%h  
template < typename Func > |J}~a8o  
struct func_return 5 ?vIkf  
  { j#p3c  
template < typename T > G#% =R`k/  
  struct result_1 U |4% ydG  
  { K->p&6s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hcaH   
} ; eB]ZnJ2^=  
E 0oJ|My  
template < typename T1, typename T2 > ^$#Q_Y|  
  struct result_2 Y66 vJ<lM  
  { o!H"~5Trv!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y2$ % %@  
} ; 3]VTQl{P  
} ;  b'{D4/  
P7Y[?='v  
.HtDcGp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2C8M1^0:Z  
vOP[ND=T  
template < typename Func, typename aPicker > *@Qt*f  
class binder_1 OQsH,'  
  { cA Lu  
Func fn; Ahebr{u  
aPicker pk; X>wQYIi  
public : ss2:8up 99  
6% ,Q  
template < typename T > Y.C*|p#  
  struct result_1 LQQhn{[D  
  { }M~AkJL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (?3( =+t  
} ; dvj`%?=  
,,iQG' *  
template < typename T1, typename T2 > "M*\,IH  
  struct result_2 '/p5tw8  
  { I%s/h4x^B[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E|fPI u  
} ; $ `ho+  
. }1!MK5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jf2E{48P  
3~S~)quwP  
template < typename T > Yp;x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [j/-(?+  
  { (nzzX?`nY  
  return fn(pk(t)); ~p 1y+  
} r:o!w7C:a  
template < typename T1, typename T2 > v]1rH$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6RtpB\hq  
  { ~\_E%NR yA  
  return fn(pk(t1, t2)); :dj@i6  
} bVrvb`0  
} ; d8K^`k+x  
& 3a+6!L[  
l%:_#1?isf  
一目了然不是么? >pYgF =J  
最后实现bind /za,&7sf  
BdYh:  
oc?VAF  
template < typename Func, typename aPicker > &KB{,:)?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >9klh-f  
  { = G_6D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j?,$*Fi  
} 0jyokER  
2,fB$5+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 R3<+z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 xphqgOc12,  
qnlj~]NV  
十一. phoenix npF[J x[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f0uiNy(r$  
^m7PXY  
for_each(v.begin(), v.end(), YUH/ tl  
( AX)zSrXn  
do_ BOG )JaDW  
[ x{- caOH  
  cout << _1 <<   " , " kDKpuA!  
] *SW,pHYnLb  
.while_( -- _1), @PI\.y_w  
cout << var( " \n " ) (/Mc$V  
) t>[r88v  
); h Na<LZ  
wVVe L$28  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: jL8zH  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor /IC' R"V a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Zry>s0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :8ZxOwwv  
Y `{U45  
^/+sl-6/F  
template < typename Cond, typename Actor > 7-dwr?j7  
class do_while j0GI[#  
  { p#kC#{<nE  
Cond cd; @K/I a!Lw  
Actor act; g DhwJks  
public : A"'MRYT`  
template < typename T > { nV zN(  
  struct result_1 >&VL2xLy  
  { =~h54/#[I  
  typedef int result_type; s*IfXv  
} ; 6~}H3rvO}  
EDo (  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^ WNJQg'  
A=$oYBB  
template < typename T > W)#`4a^xj7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5c"kLq6r  
  { ? Z=v&d[o)  
  do VC.?]'OqD  
    { qEAF!iB]L  
  act(t); -: ,h8JyMP  
  } r>Ln*R,9D  
  while (cd(t)); I?>#neHc6  
  return   0 ; <%z/6I Af|  
} B4}XK =)  
} ; Y[!a82MTzn  
]Q3Gj@6  
8VZ-`?p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zCHr  
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。 p{rS -`I  
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。 xeI{i{8  
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。 "YL-!P  
下面就是产生这个functor的类: :3B\,inJ  
$c}0L0  
}$-VI\96  
template < typename Actor > a%dx\&K  
class do_while_actor pd#/;LT  
  { b5DrwX{Ff  
Actor act; AJT0)FCpR  
public : v\Ljm,+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |=LkV"_v  
FT~^$)8=  
template < typename Cond > Ro<kp8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; aW"!bAdx`,  
} ;  zjA/Z(  
c #kV+n<  
*3$,f>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。 mV,R0olF  
最后,是那个do_ ^aXBt  
X2cR+Ha0  
"b 0cj  
class do_while_invoker x/=j$oA  
  { j;)6uia*A  
public : qedGBl&  
template < typename Actor > rHlF& ET  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const IMza 2  
  { C~qhwwh  
  return do_while_actor < Actor > (act); {0 ~0  
} vgj^-  
} do_; O@iW?9C+  
CWp1)% 0=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yUO|3ONT  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 { ZX C%(u  
最后来说说怎么处理break和continue oui!fTy  
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。 L2'd sOn  
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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