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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;-T%sRI:|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 i6h , Aw3  
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, _ ;_NM5  
E&RK My)  
'B4j=K*  
 fj])  
  class filler {\f`s^;8{  
  { K3^N_^H  
public : zi}dQsy6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -|xyj2M  
} ; fmj-&6  
]i@VIvYq  
Flzl,3rW4  
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: *a4nd_!  
Y$?<y   
slMWk;fmD}  
`ynD-_fTN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y: XxTa*  
`l95I7  
A?*_14&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .pQ4#AJ  
&llp*< i7  
9rsty{J8  
h $}&N  
二. 战前分析 j*jO809%^  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 I 0}+}{M:  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 E6d0YgfD  
t,K_!-HX+  
HLcK d`$/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &Q"Ox{~W  
  /* --------------------------------------------- */ '\X<+Sm'  
vector < int *> vp( 10 ); Q2[D|{Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !&D&Gs  
/* --------------------------------------------- */ wA<#E6^vG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); niV=Ijt{5  
/* --------------------------------------------- */ fu95-)M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0@ 9em~  
  /* --------------------------------------------- */ 64OgE!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Vee`q.  
/* --------------------------------------------- */ D=nuK25  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7$7Y)&\5 w  
[/ E_v gZ  
wDV%.Cc  
Yg6 f  
看了之后,我们可以思考一些问题: g2WDa'{L  
1._1, _2是什么? wZm=h8d  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 )_nc;&%w  
2._1 = 1是在做什么? n1xN:A  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ?qt>;o|Ue  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8j} CP  
4W9#z~'  
5? `*i"  
三. 动工 'i|z>si[*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: iVt*N$iZ  
nx >PZb  
+SSF=]4+  
}pa@qZXh  
template < typename T > t F<|Eja *  
class assignment q|. X[~e|  
  { FU|c[u|z  
T value; h@"dpmpe  
public : 6* /o  
assignment( const T & v) : value(v) {} H`$s63  
template < typename T2 > {%5tqF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C{ {DZ*  
} ; L+PrV y  
;w,g|=RQ  
f`?Y+nu}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d aIt `}s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L s=2!  
SPxgIP;IR  
F.b;O :  
Oi=>Usd  
  class holder 0k5;Qf6A  
  { sW B;?7P  
public : )} y1  
template < typename T > !'No5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const vb-L "S?kC  
  { /u }AgIb  
  return assignment < T > (t); f_r1(o 5:Y  
} a(Bo.T<2@  
} ; Wm nsD!  
mB.kV Ve0  
xGq,hCQHV  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 88 *K  
QUp()B1  
  static holder _1; xoD5z<<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e}?#vTRI}  
# k1%}k=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `}KK@(Y  
而不用手动写一个函数对象。 gd6We)&  
m?G}%u  
EAcJ>  
iO;q]  
四. 问题分析 QW.VAF\6*  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 k, )7v  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ANy=f-V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h5G>FPM-=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 SxYX`NQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +!6C^G  
Y B@\"|}  
五. 问题1:一致性 O&=?,zLO[  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| sAIL+O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6|m1z  
nKJJ7'$'3  
struct holder N0GID-W!/~  
  { 2P8JLT*Tj  
  // lM C4j  
  template < typename T > u2^ oXl  
T &   operator ()( const T & r) const ]BU,*YaB  
  { ik77i?Hg  
  return (T & )r; O^I~d{M 5I  
} ,qak_bP  
} ; &E$jAqc  
6>)]7(B<d  
这样的话assignment也必须相应改动: YBN. waL  
pO$`(+q[  
template < typename Left, typename Right > 0s:MEX6w|  
class assignment dZm>LVjG  
  { nJny9g  
Left l; FS r`Y  
Right r; ^9o;=!D!9  
public : K3&v6 #]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pr.Vfb  
template < typename T2 > m,v"N%k,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } G6xdGUM  
} ; EN()dCQHr  
*TA${$K  
同时,holder的operator=也需要改动: FfN==2:b  
~wIVw}  
template < typename T > ehI*cf({  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B2%)G$B  
  {  ;uNcrv0J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4_J* 0=U  
} M ]W'>g)G  
u4NMJnX  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 WEUr;f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |Sy |E  
g>x2[//pk  
return l(rhs) = r; ZVJbpn<lo)  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 /] ce?PPC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _CP e  
{Q?AIp6u|  
template < typename Tp > za'Eom-<u  
class constant_t 7rc^-!k  
  { `h( JD$w  
  const Tp t; dC_L~ }=  
public : 'Zf_/ y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} e|+U7=CK  
template < typename T > f .rz2)o  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;RW!l pGjP  
  { Mi9A%ZmP  
  return t; Q2PY( #  
} 8HdmG{7.  
} ; oJR0sbikP  
}8p;w T!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~" B0P>7  
下面就可以修改holder的operator=了 xA#B1qbw  
4hg]/X"H#  
template < typename T > (1%u`#5n-N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,2DKphh  
  { eCMcr !.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :#"gQ^YNp  
} /}r%DND'  
=;0#F&  
同时也要修改assignment的operator() s%>>E!Qi_  
T.GY  
template < typename T2 > :^71,An >E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *f$mSI=  
现在代码看起来就很一致了。 f GE+DjeA  
/K:M ,q  
六. 问题2:链式操作 Wu<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 97e fWYj  
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。 B%Dy;zdWd/  
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。 lz EF^6I  
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。 $:s1x\ol  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |[}YM %e  
g}@_ @  
template < typename T > |! i3Y=X  
struct result_1 41mg:xW(J  
  { b[? 6/#N  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /d9I2~}B  
} ; [#kfl  
#QQ\xj  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: RtGETiA\b  
'N)&;ADx-G  
template < typename T > cfMj^*I  
struct   ref z9U<Z^4z+  
  { Vc$x?=  
typedef T & reference; _+N*4  
} ; Ku*@4#<L6h  
template < typename T > ! ]&a/$U  
struct   ref < T &> OljUK,I]  
  { 6 9ia #  
typedef T & reference; *qj @y'1\  
} ; 4Z"D F)+}  
!m^;Apuy  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '0GCaL*Sd  
pvQw+jX  
template < typename T > WmP"u7I4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :h=];^/E  
  { 2)h i(  
  return l(t) = r(t); X{P_HCd  
} ez&v"J  
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。 Kjc"K36{L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \$T  
)TFaG[tj  
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 VZ'[\3J  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mEv<r6qDT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 f}0(qN/G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?P ,z^  
最后的布局是: f%` =>l  
                Add )&+j#:  
              /   \ UGj!I  
            Divide   5 ZK1d3  
            /   \ $FZ~]Ef  
          _1     3 %RG kXOgp  
似乎一切都解决了?不。 iUFS1SN \  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 LoSblV  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 z J93EtlF  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: d5fnJ*a>l  
E#v}//  
template < typename Right > z4b2t}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rQ(Aj  
Right & rt) const B/:q  
  { !JzM<hyg3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fchsn*R%-  
} Ii%^z?'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B BbGq8p  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 A&jkc'  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 E'j>[C:U  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。  #8MA+  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 U748$%}]  
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? 8{#W F#  
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: YD H!N l  
*9y)B|P^  
template < class Action > #wK {G)J  
class picker : public Action >N62t9Ll[  
  { ST5L O#5  
public : [^ $nt  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5,})x]'x  
  // all the operator overloaded Fm_^7|  
} ; t>N~PXr  
+w[vYKSZm  
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。 7"@^JxYN  
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: E^rKS&P  
}pdn-#  
template < typename Right > X0Y1I}gD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,Md8A`7x~  
  { $wg5q\Rv  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N4I`6uDgD  
} B>rz<bPT  
zsFzF`[k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xHq"1Vs=  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 U(P^-J<n1  
FkY}6  
template < typename T >   struct picker_maker Xyy;BO:  
  { i'OFun+-,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; px8988X  
} ; 1)pwR3(^Fz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r&oR|-2hRk  
  { .A<G$ db ?  
typedef picker < T > result; /2l&D~d"  
} ; k\BJs@-  
EudX^L5U<d  
下面总的结构就有了: g"ha1<y<  
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*HbglB  
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。 #%N v\ g;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p4GhT~)l:  
至此链式操作完美实现。 7aRtw:PQn  
fqrQ1{%UH  
V 6I77z  
七. 问题3 fI"sdzu^  
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。 O2;FaASF  
_;!7:'J  
template < typename T1, typename T2 > J9eOBom8e<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iGB1f*K%x  
  { *;t\!XDgp  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U;`C%vHff  
} J|,Uu^7`  
V[ju7\>$Z  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \~ m\pf?  
dp#JvZb  
template < typename T1, typename T2 > 7f|8SB  
struct result_2 F] e` -;  
  { bCMo8Xh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3}aKok"k  
} ; 2?P H||  
%jk7JDvl  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? K+MSjQS"  
这个差事就留给了holder自己。 r5 tn'  
    X)oxNxZ[A  
H3-(.l[!b)  
template < int Order > ^Ej$o@PH  
class holder; jq%%|J.x  
template <> %"-bG'Yc  
class holder < 1 > <G|i!Pm  
  { j5m KJC  
public : $inlI_  
template < typename T > fwQVxJe  
  struct result_1 YBh|\  
  { ,]`|2j  
  typedef T & result; ~_Q~AOFM  
} ; =~zsah6N  
template < typename T1, typename T2 > hr$Wt ?B  
  struct result_2 z]_2lx2e  
  { 5~D(jHY;  
  typedef T1 & result; yPY}b_W  
} ; '8%jA$o\g  
template < typename T > ;)~}/nR<a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =LXjq~p  
  { 8tfM,.]_i  
  return (T & )r; '41'Gn  
} OQW%nF9~  
template < typename T1, typename T2 > Kzwbr?&z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "DaE(S&  
  { "&Hr)yyWG  
  return (T1 & )r1; a-e_q  
} Q$ +6f,m#W  
} ; u7&q(Z&&O  
+YZ*>ki  
template <> F m?j-'  
class holder < 2 > b@QCdi,u  
  { q QcQnd2K  
public : mR["xDHD  
template < typename T > ^'9.VVyz  
  struct result_1 w*?SGW  
  { %xt;&HE  
  typedef T & result; Q,nJz*AJ  
} ; +3uPHpMB-  
template < typename T1, typename T2 > T@wgWE<0y_  
  struct result_2 5{/uHscwLa  
  { 'oKen!?A  
  typedef T2 & result; Q XSS  
} ; |I[/Fl:  
template < typename T > "; 1@f"kw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P~ : N  
  { \?v?%}x  
  return (T & )r; (+yH   
} 8 Y4mTW  
template < typename T1, typename T2 > IR2=dQS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BP4xXdG  
  { @C-03`JWuK  
  return (T2 & )r2; c@3mfc{  
} =yF]#>Ah  
} ; :V3z`}Rl  
za%gD  
8)lrQvZ  
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> >。 apOXcZ   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y5CDdn  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dI%?uk  
6k_Uq.<X  
return l(i, j) = r(i, j); i0:1+^3^U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7s0\`eXo/  
y'aK92pF:  
  return ( int & )i; cX!C/`ew>  
  return ( int & )j; WNY:HH  
最后执行i = j; NnH]c+  
可见,参数被正确的选择了。 NSa6\.W)  
zO`4W!x&  
h1t~hrq  
3k3 C\Cw  
6r|=^3{  
八. 中期总结 W#)X@TlE  
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: F r!FV4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -MRX@a^1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &szYa-K*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V408u y-M  
]]0Yh  
PYBE?td  
Fc#Sn2p*  
A XhP3B]  
@9eN\b%I^H  
九. 简化 cYp/? \  
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。 zauDwV=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6P3h955c  
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: I8a3:)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lE gjv,  
  +-*/&|^等 h@E7wp1'~  
2. 返回引用。 HfZ^ED"}  
  =,各种复合赋值等 0 N"N$f  
3. 返回固定类型。 'W,*mfB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) IyI0|&r2A  
4. 原样返回。 q{&\nCy  
  operator, 0-~s0R89A  
5. 返回解引用的类型。 =A!r ZG  
  operator*(单目) ta6>St7.  
6. 返回地址。 "~=-Q#xO  
  operator&(单目) Nm !~h|3  
7. 下表访问返回类型。 RIQ-mpg~(k  
  operator[] eF]8Ar1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R# T 6]  
  operator<<和operator>> `Xz!apA  
G^N@ r:RS  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 4Q/{lqG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OP<N!y?[  
*Y?oAVkz  
template < typename Left > 4(*PM&'R  
struct value_return )Gavjj&uJ  
  { DuNindo 8  
template < typename T > `m#-J;la  
  struct result_1 Vpne-PW  
  { Jz=|-F(Sy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N8pV[\f  
} ; .X qeO@z  
81"` B2  
template < typename T1, typename T2 > Pz34a@%"  
  struct result_2 =[8K#PZ$w  
  { _P=+\ [|y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tAE(`ow/Ur  
} ; 5JhvYsf3_  
} ; !ej]'>V,X  
O2\(:tvw  
~Th,<w*o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e pp04~  
7*j!ZUzp  
下面我们来剥离functor中的operator() F)KR8 (  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I 1n,c d[  
(BFwE@1"  
return l(t) op r(t) ~;?<OOt|wG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tu Y+n 2  
return op l(t)  od{\z  
return op l(t1, t2) 4d%0a%Z  
return l(t) op q\}+]|nGs  
return l(t1, t2) op ,cL;,YN  
return l(t)[r(t)] 4w~%MZA^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A+!,{G  
;}iB9 Tl  
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: ff5 gE'  
单目: return f(l(t), r(t)); z~X/.>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ymyzbE  
双目: return f(l(t)); g9q}D-  
return f(l(t1, t2)); O >pv/Ns  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^ZO! (  
Nf^<pT [*  
struct meta_divide %s"& |32  
  { C+uW]]~I)  
template < typename T1, typename T2 > 9sT5l"?g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $:%E<j 4Dn  
  { }04mJY[  
  return t1 / t2; JLnv O  
} w8>h6x "  
} ; OtoM  
hiBsksZRnk  
这个工作可以让宏来做: G~o!u8^;  
(bQ3:%nD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ njf\fw_  
template < typename T1, typename T2 > \ 'Gqv`rq&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;RJ 8h x  
以后可以直接用 ?*yyne  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n Syq}Y3  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 {@ vnKyf^K  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,bXZ<RY$  
C=V2Y_j  
1Vdi5;dn  
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 F'b%D  
,#UZp\zZ*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z,4mg6gt  
class unary_op : public Rettype ' {UKO7   
  { ] re=8s6  
    Left l; E#!!tH`lgg  
public : _ Lb"yug  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fE+zA)KX  
7n6g;8xE  
template < typename T > k1q/L|')  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oDV6[e  
      { ;o3gR4u_L  
      return FuncType::execute(l(t)); @]vY[O!&;  
    } c%C6d97q  
>i,_qe?V:w  
    template < typename T1, typename T2 > 1*9.K'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &K\80wGK  
      { :${tts2g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); # G 77q$  
    } UMR?q0J  
} ;  vUJ; D  
8Rwk o6x  
/@k#tdj  
同样还可以申明一个binary_op M&j|5UH%.  
<mE`<-$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X n$ZA-  
class binary_op : public Rettype R,G*]/r`  
  { 9Q%lS  
    Left l; s:}? rSI  
Right r; 'ZW(Hjrd  
public : }I&.xzJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZrTB%  
X+aQ 7^"s  
template < typename T > \]V:>=ry>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C~B ]@xxK)  
      { ^;RK-)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 80*hi)ux[  
    } b& +zAt.  
\~l_w ,Poo  
    template < typename T1, typename T2 > `SFeln{1B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <ToBVG X  
      { t\K (zE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PlGif)  
    }  /ooGyF  
} ; 4u 6 FvN  
\;)g<TwL  
k0e}`#t  
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 %hsCB .r>|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'd+fGx7i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =Z  
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。 V ql4*OJW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qT@h/Y  
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。。。 |nZ^RCHog  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aDK b78 1d  
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) </{Zb.  
下面是修改过的unary_op cjEqN8  
$V(]z`b&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TU0-L35P1  
class unary_op vd4@jZ5  
  { {*7MT}{(  
Left l; V:kRr cX  
  f1MRmp-f'  
public : TVD~Ix  
'w+]kt-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'dwT&v]@  
-I|xW  
template < typename T > %+(AKZu:  
  struct result_1 t]LiFpy2IC  
  { a:)FWdp?9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R ZY=c  
} ;  vmqa_gU\  
@'R)$:I%L  
template < typename T1, typename T2 > {Yj5Mj|#  
  struct result_2 OoSk^U)  
  { &u.{]Yjx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \)6glAtN  
} ; x%}D+2ro-t  
u#@/^h;  
template < typename T1, typename T2 > W%!(kN&d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kh W.  
  { zeHF-_{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U>E: Ub0r  
} fwFJe(.  
xol%\$|  
template < typename T > <k:I2LF_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I\. |\^  
  { 5naFnm7%  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1Z# $X`  
} gJ6`Kl985O  
LTWkHy x  
} ; V)^Xz8H_  
:\OSHs<M  
q-JTGCFl  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug E=s,-  
好啦,现在才真正完美了。 o+a=  
现在在picker里面就可以这么添加了: H#TkIFo]  
+` Md5.w  
template < typename Right > ?F"o+]i+^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G(&[1V%x  
  { ,9P-<P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U**8^:*y#:  
} uY& 1[(Pb  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 /f3/}x!po  
{@InOo!4w]  
KZppQ0  
?"x4u#x  
C}8#yAS9M  
十. bind "\b>JV5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 RQ,#TbAe  
先来分析一下一段例子 D\Ak-$kJ^  
QL/KY G  
A[Mke  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~:a1ELqVw  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UM7@c7B?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u"v7shRp:  
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。 / FcRp,"  
我们来写个简单的。 9{u8fDm!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {*yvvb  
对于函数对象类的版本: 0JlNUO5Nt  
3(BL  
template < typename Func > X0.H(p#s  
struct functor_trait g*V.u]U!i  
  { (T%F^s5D  
typedef typename Func::result_type result_type; pR S!  
} ; a"vzC$Hxd  
对于无参数函数的版本: v)5;~.+%  
[6!k:-t+  
template < typename Ret > }t)+eSUA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > jx}&%p X  
  { P<]U  
typedef Ret result_type; .WF"vUp  
} ; kKyU?/aj  
对于单参数函数的版本: b"I#\;Ym  
M)bQvjj  
template < typename Ret, typename V1 > cgb>Naa<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h.\I tK{)  
  { Tv``\<   
typedef Ret result_type; !nBbt?*  
} ; c!Hz'W  
对于双参数函数的版本: Bz]tKJ  
<o(;~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t<!m4Yd|#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fd)8lK[KJ"  
  { R]"Zv'M(AM  
typedef Ret result_type; qed_PsI  
} ; 7 Lm9I  
等等。。。 (?qCtLZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !l'nX  
N^;lp<{6?  
template < typename Func > HWjJ.;k}a  
struct func_return ^z *0  
  { !<w6j-S  
template < typename T > S@qPf0dL<  
  struct result_1 :\;9y3  
  { \Id8X`,eD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b<a3Ue%  
} ; AwJg/VBo)  
xQFRM aQE  
template < typename T1, typename T2 > 5{! fa  
  struct result_2 r^,_m,s'<  
  { b<u\THy#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n_QuuUB  
} ; TK5$-6k  
} ; K$S0h-?9]O  
M^kaik  
qYoW8e   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c~T {;  
:w^:Z$-hf  
template < typename Func, typename aPicker > :|j[{;asY  
class binder_1 ~?/7: S  
  { DI0& _,  
Func fn; SgU@`Pb  
aPicker pk; 534pX7dg  
public : 8{4'G$6  
!@z9n\Yj  
template < typename T > fk}Raej g  
  struct result_1 &GH [$(  
  { [<B,6nAl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Sm/8VSY  
} ; BbB3#/g  
0]>bNbLB"  
template < typename T1, typename T2 > ~A0AB `7  
  struct result_2 =-dnniKW4  
  { DFr$2Y3H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +k=*AQt^8  
} ; ]@U?hD  
SqAz((  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nDkG}Jk B!  
(Q{JI~P  
template < typename T > +:Zwo+\kSN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rxy|Ag/I;V  
  { kHK<~srB  
  return fn(pk(t)); $ DN.  
} U`*we43  
template < typename T1, typename T2 > ,.Gp_BI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ir^d7CV,   
  { 'bfxQ76@sa  
  return fn(pk(t1, t2)); m0G"Aj  
} xbiprhdv  
} ; ?"b __(3  
jnV#Q ;  
ca=MUm=B  
一目了然不是么? <(E)M@2  
最后实现bind uz8eS'8  
i?_Q@uA~<:  
mLq0;uGL|  
template < typename Func, typename aPicker > rbf5~sw&8+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mpYBMSLM  
  { L' y0$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6F^/k,(k4  
} l"8g9z  
8 8u[s@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1XS~b-St  
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。 MKtI 3vi?  
51}C`j|V3{  
十一. phoenix *42KLns  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `_ ^I 2  
P#pb48^-  
for_each(v.begin(), v.end(), d^'_H>x  
( ygTfQtN  
do_ Z@q1&}D!  
[ )+FnwW  
  cout << _1 <<   " , " <_/etw86Z  
] /:!sn-(  
.while_( -- _1), Mx}r! Q  
cout << var( " \n " ) 0o/;cBH  
) z7fX!'3V  
); p&}m')  
Va[&~lA)  
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: 7gtaI3   
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 #W:.Fsq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &'\-M6GW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #cR5k@  
41R~.?  
X>dQK4!R  
template < typename Cond, typename Actor > 8\il~IFyi  
class do_while Ds=d~sNu  
  { w[2E:Nj  
Cond cd; 1sUgjyGQ  
Actor act; zRh)q,Dt  
public : $zz4A~   
template < typename T > "P5,p"k:)  
  struct result_1 :Nz TEK  
  { %m|BXyf]_B  
  typedef int result_type; B{#Fm6  
} ; CS%ut-K<5M  
ZrYRLg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /p-k'387  
@V4nc 'o.  
template < typename T > JA >&$h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *h?*RUQ  
  { e23&d  
  do B4OFhtYE  
    { }T%E;m-  
  act(t); 1% @i4  
  } gC6Gm':c  
  while (cd(t)); yFo8 x[  
  return   0 ; TGpdl`k\T  
} =)#XZ[#F  
} ; B"7~[,he  
a#0*#&?7@  
&w_8E+Y Z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y=GDuU%  
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。 BAqwYWdS  
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。 jp-(n z\  
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。 9aID&b +  
下面就是产生这个functor的类: z#5qI',L  
rl"yE=  
/0L]Pf;  
template < typename Actor > .ErR-p=-  
class do_while_actor lfoPFJ Z  
  { 8yr-X!eF  
Actor act; tjZS:@3 Z  
public : %*L8W*V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,[n=PJVw/  
q:_-#u  
template < typename Cond > s_u! RrC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; gd)VL}k  
} ; 5"#xbvRS0H  
j97c@  
CJ;D&qo  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~N2 [j  
最后,是那个do_ i;2V   
B(@uJ^N  
q!d7Ms{q  
class do_while_invoker ]VVx2ERs  
  { iA2TvP#  
public : ]:6IW:  
template < typename Actor > Kt#X'!9/<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,=6;dT  
  { neWx-O  
  return do_while_actor < Actor > (act); Dk~ JH9#  
} `C:J{`  
} do_; )q7!CG'oY  
f+Bv8 g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1 RyvPP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 o<S(ODOfi  
最后来说说怎么处理break和continue BBoVn^Z*R  
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。 !O,`Z`T?  
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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