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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?!` /m|"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]?!mS[X  
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, K1M%!JKh)x  
TA4!$7b$  
E>D_V@,/  
uC(V  
  class filler %-1O.Q|f  
  { Y2~nBb  
public : .oeX"6K  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} oU.R2\Q  
} ; zd >t-?g  
l4uMG]m  
(2$p{Uf  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: HK2[]G  
?gt l)q  
M 0U 0;QJ  
ZzJ?L4J5v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +l<5#pazx  
V<T9&8l+:  
<h:x=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P&*2pX:  
@emK1iwm  
RwpdRBb  
D$I5z.a  
二. 战前分析 b?tB(if!I  
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。 j}.\]$J  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 CDK 5  
>JFO@O5  
#."-#"0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CTq&-l:f  
  /* --------------------------------------------- */ :&V h?  
vector < int *> vp( 10 ); ?kbiMs1;u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c7x~{V8  
/* --------------------------------------------- */ e#$]Y?,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); l 3ko?k  
/* --------------------------------------------- */ @1o/0y"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _x(o*v[Pt  
  /* --------------------------------------------- */ Ch <[l8;K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "&G/T ?4  
/* --------------------------------------------- */ pZqq]mHK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  KY$)#i  
#P0&ewy  
r\'A i6  
o$jLzE"  
看了之后,我们可以思考一些问题: uKUiV%p!  
1._1, _2是什么? Y 5- 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。 $5aV:Z3P  
2._1 = 1是在做什么? z[L8$7L  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 N"Zt47(  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 0"  
Nfrw0b  
1WxK#c-)  
三. 动工 3Q.#c,`jV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PNgY >=Y  
l rlgz[  
C zs8!S  
1\ o59Y  
template < typename T > DgId_\Ze  
class assignment sBvzAVBL  
  { ;- ~B)M_S`  
T value; qr"3y  
public : x[ ~b2o  
assignment( const T & v) : value(v) {} PUp6Q;AdQ  
template < typename T2 > EE&K0<?T|:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,8U &?8l  
} ; @\0ez<.p}  
H1|?t+oP  
`VA"vwz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _n0CfH.v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xHv ZV<#  
_S<3\%(0  
*+Ek0M  
9-&Ttbb4)0  
  class holder LG{,c.Qj*  
  { k]F[>26k  
public : q9KHmhUD  
template < typename T > N)uSG&S:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n{n52][J]  
  { 4Tb #fH%  
  return assignment < T > (t); lA| 5E?  
} JU1~e@/'%  
} ; #xsE3Wj-X  
eVjBGJ=2e  
3 oF45`3FV  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: gX@HO|.t  
w1EXh  
  static holder _1; !"?#6-,Xn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #^u$  
@Q)OGjaq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ` 06;   
而不用手动写一个函数对象。 B3pCy~*5  
~ (|5/ p7t  
(5$!MUS~9  
%". HaI]  
四. 问题分析 %<\vGqsM  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 x[FJgI'r  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 nsu@h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dP9qSwTa  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?ZV/U!y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 gh/EU/~d  
hQ,ch[j'  
五. 问题1:一致性 pNG:0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 'F+C4QAq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 NW~N}5T  
)Kc<j!8-[  
struct holder j$M h + 5  
  { Z^bQ^zk-  
  // ,;EIh}  
  template < typename T >  :|>h7v  
T &   operator ()( const T & r) const G)EU_UE 9  
  { 8zZvht*  
  return (T & )r; 3@etRd;]Kr  
} \\iQEy<i  
} ; &PR5q 7  
rN<0 R`4sE  
这样的话assignment也必须相应改动: R3 -n>V5o  
lUOF4U&r  
template < typename Left, typename Right > [T8WThs  
class assignment E-T)*`e  
  { 1T"`v tR  
Left l; `!ob GMTQ<  
Right r; Y z<3JRw  
public : u0JB\)(-/h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UFXaEl}R   
template < typename T2 > v"y-0$M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0z`a1 %U  
} ; \ ZgE  
/Wi[OT14  
同时,holder的operator=也需要改动: E(*0jAvO[z  
vNyf64)  
template < typename T > m]'#t)B_m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7BE>RE=)  
  { ux=w!y;}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'j`=if  
} !O\82d1P  
vDp8__^  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 G"r1+#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _~'=C#XI)  
hCi60%g/n  
return l(rhs) = r; 1$xNUsD2  
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。 h1j!IG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ty8q11[8  
"Bh}}!13  
template < typename Tp > T-'OwCB1q  
class constant_t )MtF23k)g  
  { w^\52  
  const Tp t; T`9lV2x*P  
public : .iYJr;9`d  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @KXV%a'  
template < typename T > {0L1X6eg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .eS<Dbku<  
  { YX!{P=Ua  
  return t; NpE*fR')  
} IB(6+n,6s  
} ; d?y4GkK  
3(="YbZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 qz"}g/;?  
下面就可以修改holder的operator=了 xipU8'ac/  
Jz\%%C  
template < typename T > '*Z1tDFS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `XJG(Oas\  
  { R   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); MR;1 2*p  
} 6]&OrS[  
.6ylZ  
同时也要修改assignment的operator() evya7^,F  
3$jT*OyG#  
template < typename T2 > nXaC 3W:"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +vw\y  
现在代码看起来就很一致了。 \S"isz  
.r|tSfm6  
六. 问题2:链式操作 &pP;Neh;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 034iK[ib"  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |T<_5Ik  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [meO[otb  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ])[[ V!1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct OyStqi  
rF3wx.  
template < typename T > !eGC6o}f  
struct result_1 E:,/!9n  
  { sv2A-Dld  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e|g5=2(Pr&  
} ; 2A']y D  
+=>,Pto<  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: M=8.Bp|Ye  
ZFi ee|,q  
template < typename T > ](Xb _xMf  
struct   ref %@<8<6&q  
  { fnpYT:%fG  
typedef T & reference; Y@NNrGDkT*  
} ; \e:7)R2<!x  
template < typename T > w VvF^VHV^  
struct   ref < T &> %h hfU6[  
  { O;+ maY^l  
typedef T & reference; !`M,XSp(  
} ; aE Bu *`-j  
DMAIM|h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1Rt33\1J0  
6{@w="VT  
template < typename T > nB_?ckj,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <!&[4-;fU  
  { [NF'oRRD9s  
  return l(t) = r(t); ~jWn4 \  
} L{#IT.  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 %gInje  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /RG:W0=K  
!-g{[19\  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 99]R$eT8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \/93Dz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0^v`T%|fTX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 KsddA  
最后的布局是: l.(v^3:X  
                Add "0$a)4]  
              /   \  FK^p")i  
            Divide   5 3(``#7  
            /   \ `b?R#:G  
          _1     3 Av$]|b  
似乎一切都解决了?不。 Vk` h2BV  
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。 4%{,] q\p  
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。 zp6C3RG(  
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: af6M,{F  
|e=,oV"  
template < typename Right > \0A3]l  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :v YYfs&  
Right & rt) const seba9 y  
  { c|f<u{'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LY+@o<>  
} ov|d^)'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 adlV!k7RG  
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。 ke!?BZx  
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。 XUrXnz|>  
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。 &`h{i K7  
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。 e*sfPHt  
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? dLH(D: `  
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: |O3q@  
1kz\IQ{  
template < class Action > wDw[RW3  
class picker : public Action 3\AU 72-  
  { Z~GL5]S  
public : %]\kgRr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,yC-+VL  
  // all the operator overloaded f}6s Q5  
} ; 5sdn[Tt##  
5CuuG<0  
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。 !H#bJTXB  
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: Id*Ce2B  
Y y5h"r  
template < typename Right > w!#tTyk`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6e(Qwt  
  { rW<KKGsRWQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ysJQb~2q  
} 4Xgg%@C  
C,wL0Yj[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > phQU D  
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。 Uq[>_"}  
s:?SF.  
template < typename T >   struct picker_maker GC<l#3+  
  { Q}`0W[a ~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dW_KU}  
} ; i 6R~`0>Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )(A]Ln4  
  { ]5mnew  
typedef picker < T > result; 9"NF/)_  
} ; wYd b*"R  
.rO]M:UY  
下面总的结构就有了: 7z/|\D_{  
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。 5:\},n+VE  
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。 %]F d[pzF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >i_ 2OV  
至此链式操作完美实现。 &[_g6OL  
wHzEMwY_  
;"KJ7p  
七. 问题3 . kQkC:~9  
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。 f}aL-N~  
Z"Zmo>cV4  
template < typename T1, typename T2 > +:8fC$vVfC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r/4``shg  
  { O&vVv _zh  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nv GF2(;l  
} J cPtwa;q@  
J{'>uD.@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *Tas`WA  
!\"EFVH  
template < typename T1, typename T2 > vY4\59]P  
struct result_2 dpJ_r>NI  
  { 6{x(.=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qT ,Te  
} ; 1cxrH+N  
5G::wuxk  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? gaQdG=G8$  
这个差事就留给了holder自己。 |P[w==AAf  
     RwKdxK+;  
t'?.8}?)I&  
template < int Order > 34z"Pm  
class holder; T3~k>"W  
template <> mIurA?&7!  
class holder < 1 > AZ0;3<FfLp  
  { &wi e]  
public : 7"aN#;&  
template < typename T > `rgn<I"  
  struct result_1 +s(HOq)b  
  { p rYs $j  
  typedef T & result; 0":ib0=  
} ; z,Medw6[  
template < typename T1, typename T2 > C3*gn}[  
  struct result_2 %oq{L]C(rf  
  { 1|RANy  
  typedef T1 & result; cimp/n"  
} ; IT(lF  
template < typename T > '3_]Gu-D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ozAS[B6  
  { ~5_Ad\n9  
  return (T & )r; Q?e*4ba  
} j:5=s%S  
template < typename T1, typename T2 > g,}_G3[j0m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;-9=RI0  
  { K#EvFs`s;  
  return (T1 & )r1; E^QlJ8  
} t?q@H8  
} ; !+1<E*NQ S  
ZNf6;%oGG  
template <> @{YS}&Q/  
class holder < 2 > q;QbUO  
  { e}Cif2#d~  
public : L%BNz3:Dt  
template < typename T > b vS(@  
  struct result_1 B-.gI4xa  
  { M:-.o  
  typedef T & result; z*kutZ:6Y  
} ; 3^R&:|,  
template < typename T1, typename T2 > :|_'fNd+!  
  struct result_2 *+-}P|S:  
  { {p;zuCF1  
  typedef T2 & result; (5R?#vj  
} ; ;ado0-VQi'  
template < typename T > lL{ 5SH<Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VTG9$rQZ  
  { K%"5ImM  
  return (T & )r; MOsl_^c  
} cc#gEm)3C  
template < typename T1, typename T2 > ,=tD8@a<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KHgBo}6  
  { 2ggdWg7z  
  return (T2 & )r2; ZkAU17f  
} ? %`@ub$  
} ; twP,cyR  
c/zJv*}x ?  
!OBEM1~ 1  
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> >。 ,17hGKM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V>R8GSx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %1O;fQL  
nx8a$vI-TY  
return l(i, j) = r(i, j); |55N?=8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v1%uxthW  
D&}3$ 7>  
  return ( int & )i; :|Ad:fEs  
  return ( int & )j; D+]a.& {p  
最后执行i = j; Svc|0Ad&  
可见,参数被正确的选择了。 HRiL.DS  
7Garnd b  
Xb{ [c+.  
o'W5|Gy  
%,D<O,N  
八. 中期总结 NR -!VJQ  
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: % !du,2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O [i#9)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rb1`UG"h$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor epU:  
ow_djv:,  
{@tv>!WW  
r6&5 4f  
~$p2#AqX  
B x (uRj  
九. 简化 \/1<E?Q f  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 \hhmVt@@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b@S Cn9  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: =li|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q($Z%1S  
  +-*/&|^等 i K12 pw  
2. 返回引用。 # m[|2R  
  =,各种复合赋值等 rFC" Jx  
3. 返回固定类型。 J41G&$j(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) < V\I~;  
4. 原样返回。 ]p;FZ4-T  
  operator, xA9:*>+>  
5. 返回解引用的类型。 z}{afEb  
  operator*(单目) lWqrU1Sjl  
6. 返回地址。 RB+N IoQQ|  
  operator&(单目) 2Sh  
7. 下表访问返回类型。 vP !{",>  
  operator[] 8Goh4T H  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *Mw_0Y  
  operator<<和operator>> *&d<yJM`b  
Oi:<~E[kz.  
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。 S-YM%8A[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: A?`jnRo=\  
KyzFnVH3)  
template < typename Left > *P#WDXRwd  
struct value_return ?}m']4p  
  { Q4*fc^?u  
template < typename T > jq+A-T}@  
  struct result_1 $d,0=Ci  
  { lhtZaU~V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c wOJy >  
} ; $*kxTiG!7  
6<$Odd  
template < typename T1, typename T2 > "h|'}7p  
  struct result_2 9Ffp2NW`;  
  { _z54Ycr4H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C#H:-Q&  
} ; \TF!S"V  
} ; cZ<A0  
YSj+\Z$(  
h68]=KyK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .58qL-iC  
4WE6fJ2X  
下面我们来剥离functor中的operator() m\ddp_l  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a\%xB >LX  
|gsE2vV  
return l(t) op r(t) ]>+PnP35G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z*])6=2Q  
return op l(t) 8Th` ]tI  
return op l(t1, t2) tqy@iEz+  
return l(t) op eYC^4g%l(  
return l(t1, t2) op o,xxh  
return l(t)[r(t)] h(F<h_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =i(?deR  
QMsHC%l3b  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: (%U@3._  
单目: return f(l(t), r(t)); E"L2&.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1Jj Y!  
双目: return f(l(t)); CEC nq3  
return f(l(t1, t2)); YFTjPBV  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;r6jx"i  
t w(JZDc  
struct meta_divide 9{$'S 4  
  { HFqm6|  
template < typename T1, typename T2 > 4<x'ocKlD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /'hCi]b@v  
  { \T;\XAGr  
  return t1 / t2;  ru`U'  
} 9W8]8sUeG  
} ; nN~~cV  
gN>2xnh'm  
这个工作可以让宏来做: r@{~ 5&L  
^+ wD43  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r)T:7zy  
template < typename T1, typename T2 > \ W;1|+6x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q0\0f  
以后可以直接用 Qjnd6uv{I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;P;((2_X9  
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 Hk7q{`:N  
(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。。。) zz^F k&  
k64."*X  
JMCW}bA  
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 qiZO _=0  
NWd<+-pC6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4Td{;Y="yF  
class unary_op : public Rettype :aG#~-Q  
  { 3&x-}y~sg  
    Left l; af |5n><~A  
public : ]7Fs$y.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NO] 3*  
siTX_`0  
template < typename T > St<mDTi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vm'5s]kdh  
      { ;r /;m\V  
      return FuncType::execute(l(t)); 0oh]61g C  
    } i%{3W:!4t  
vfNAs>Xg"  
    template < typename T1, typename T2 > UYA_jpIP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e;GU T:  
      { 2..,Sk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); I2 a6w<b  
    } ?go:e#  
} ; c!hwmy;  
O}[PJfvBHo  
[I:KpAd/  
同样还可以申明一个binary_op y}v+c%d  
m>}8'N)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /cK%n4l.y  
class binary_op : public Rettype IG?'zppjd6  
  { JxjI]SF02  
    Left l; " v}pdUW  
Right r; cV-1?h63  
public : &3Zy|p4V<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \*\R1_+  
Gd+ET  
template < typename T > 1shBY@mlq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WU4UZpz  
      { \ j.x0/;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zKFp5H1!%+  
    } eh*6cQ.0  
Eh| .  
    template < typename T1, typename T2 > K\^ 0_F K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l/y]nw  
      { IZ3{>N V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I5AO?BzJ  
    } `O^G5 0  
} ; 8SmnMt  
7B3w\  
<?0~1o\Ur  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0lM{l?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )c/Fasfg[P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8wH.et25k  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 NDO\B,7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K1?Gmue#I  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 -S%x wJKM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +fKtG]$  
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) )R_E|@"  
下面是修改过的unary_op K~RoUE<3[  
._z 'g_c(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QMo}W{D  
class unary_op  qW_u  
  { X~ Rl 6/,  
Left l; S>q>K"j^!  
  HftxS  
public : !5}l&7:(MN  
?@6/Alk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |DF9cd^  
i v(5&'[p  
template < typename T > 2eQdQwX  
  struct result_1 w> xV  
  { ]+DI.%   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .w6eJ4 ]  
} ; 4*Z6}"  
uqyB5V0gh  
template < typename T1, typename T2 > f DgD@YCD  
  struct result_2 >yJ-4lgZ  
  { aH_6s4+:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hbOnlj4  
} ; rAdacnZV  
Gi^Ha=?J%  
template < typename T1, typename T2 > .wrL3z_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $\a5&1rl  
  { T:asm1BC[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \nrP$  
} 1+y"i<3)  
Zt3}Z4d  
template < typename T > ?lCd{14Mkh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N?4q  
  { RAs0]K  
  return OpClass::execute(lt(t)); io4A>>W==/  
} ALd;$fd qf  
Fs/?  
} ; Ix DWJ#k  
zGcqzYbuA  
(3,.3)%`  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug &B{8uge1  
好啦,现在才真正完美了。 |-2}j2'  
现在在picker里面就可以这么添加了: IF k  
&217l2X /  
template < typename Right > `BZ&~vJ_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |I[7,`C~  
  { '3l$al:H^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $<?X7n^  
} @=]8^?$t 0  
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。 KT*:F(4`  
X}4}&  
nw'-`*'rj  
~bA,GfSn0  
_.18z+  
十. bind SjcL#S($&Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 BZ+-p5]-  
先来分析一下一段例子 ? S=W&  
Sj 3oV  
i&+w _hD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >N`6;gn*l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _94s(~g:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IvBGpT"(I  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 *8g<R  
我们来写个简单的。 ]Nk!4"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s'a=_cN  
对于函数对象类的版本: q{4|Kpx@  
fJ80tt?r  
template < typename Func > %EbiMo ]3B  
struct functor_trait d}0qJoH4  
  { &y_? rH  
typedef typename Func::result_type result_type; W5DbFSgB  
} ; Fq,N  
对于无参数函数的版本: ddpl Pzm#  
Fb Sa~uN  
template < typename Ret > )q?$p9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /r$&]C:Fi  
  { .{rbw9  
typedef Ret result_type; }B!cv{{  
} ; X}JWf<=q  
对于单参数函数的版本: 9k2,3It  
Q^h5">P  
template < typename Ret, typename V1 > mb\t/p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'wQy]zm$  
  { ] V G?+  
typedef Ret result_type; saK;[&I*  
} ; (ppoW  
对于双参数函数的版本: ;( K MGir  
b&t[S[P.V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2>y:N.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $Lq:=7&LRn  
  { J1 tDO?  
typedef Ret result_type; 6mG3fMih.  
} ; 71iRG*O  
等等。。。 @&R1wr1>I5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1i?=JAFfM  
m4**>!I  
template < typename Func > O2#S: ~h  
struct func_return :I/  
  { W%8+t)  
template < typename T > kV^?p  
  struct result_1 X5E '*W  
  { ,Aa|Bd]b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !UNNjBBP7  
} ; ^8742.  
?V+wjw  
template < typename T1, typename T2 > P>htQ  
  struct result_2 V/H@vKN2  
  { wc[c N+p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T Oy7?;|=  
} ; E%*AXkJ'dZ  
} ; dq 8+m(7k  
~/c5 hyTx  
~zMKVM1Q.,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @ M[Q$:  
PNmF}"  
template < typename Func, typename aPicker > #S?c ;3-  
class binder_1 'Oy5e@G+?  
  { |3@=CE7G  
Func fn; i[=C_+2  
aPicker pk; .~<]HAwq  
public : y&rY0bm  
<9 },M  
template < typename T > F$ {4X /9n  
  struct result_1 SI_?~Pf3k  
  { nVTM3Cz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; V4?Oc2mS  
} ; ,8`O7V{W  
#:W%,$ 9\P  
template < typename T1, typename T2 > |Y{PO&-?r  
  struct result_2 B!`\L!  
  { 3/tJDb5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q!2<=:f  
} ; `E;)`J8b  
AQn[*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E4m:1=Nd~]  
.;Z.F7{q  
template < typename T > bA+[{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w{P6i<J  
  { 62NkU)u  
  return fn(pk(t)); ;&`:|Hf*  
} NEg>lIu<~  
template < typename T1, typename T2 > 4 m $sJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SY8U"Qc;9  
  { R9E6uz.j  
  return fn(pk(t1, t2)); J" wKRy  
} &G=0  
} ; 0%;M VMH  
W^|J/Y48  
#XL`S  
一目了然不是么? - #Jj-t_Fe  
最后实现bind ]c,l5u}A$  
s<#N]mp'   
4]u,x`6C  
template < typename Func, typename aPicker > w=$'Lt!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) JP_kQ  
  { q-uLA&4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #-dK0<:  
} .r*#OUC  
>gGil|I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j #es2;  
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。 #rq?f  
X=#It&m%s  
十一. phoenix ywe5tU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2moIgJ   
5"e+& zU~f  
for_each(v.begin(), v.end(), Wa{%0inZ  
( hJ4S3b  
do_ r?]%d!   
[ #O><A&FrF`  
  cout << _1 <<   " , " s%bUgO%&  
] cyHhy_~R  
.while_( -- _1), M0 L-u  
cout << var( " \n " ) 7>KQRLw  
) [DL|Ht>  
); tUrNp~ve,  
?0m?7{  
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: u<C $'V  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor h/{8bC@bi  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Bf+^O)Ns^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: YjL t&D:IZ  
W`5a:"Vg  
[Q=4P*G}X  
template < typename Cond, typename Actor > m"q/,}DR  
class do_while }eI`Qg  
  { CCn/ udp@  
Cond cd; lf;~5/%wMG  
Actor act; b<8q 92F  
public : >0 7shNX  
template < typename T > dGa@<hg  
  struct result_1 %/X2 l  
  { }oV3EIH  
  typedef int result_type; M-vC>u3Y  
} ; bbO+%-(X  
dUZ$wbV%h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =}"R5  
"W3W:vl!  
template < typename T > &6Ns7w6*z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q< b"M$  
  { HmFNE$k  
  do l-Fmn/V  
    { q'by;g*m  
  act(t); ([1=>Jw"  
  } aDXpkG0E  
  while (cd(t)); i{P%{hVb  
  return   0 ; kO jEY  
} [:Xn6)qz  
} ; ` v>/  
eC.w?(RB  
i>WOYI9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0}6QO  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 1x8(I&i  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 U>bP}[&S  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 g&q^.7c}  
下面就是产生这个functor的类: \3L$I-]m  
iY}QgB< M  
|^>u<E5  
template < typename Actor > IC\E,m  
class do_while_actor V;P1nL4L  
  { "Jf4N  
Actor act; ?{?Vy9'B  
public : d8D yv#gT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /(y4V  
_d/GdeLs  
template < typename Cond > rtcJ=`)0`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uF+);ig  
} ; m\l51}xz  
%C6|-?TAd  
7xz#D4[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fmtuFr^a1  
最后,是那个do_ yY'gx|\  
%f_FGh  
tP&{ J^G  
class do_while_invoker 7 FEzak'  
  { )iT.A  
public : )~1.<((<  
template < typename Actor > nR(#F9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mi*:S%;h  
  { XSD"/_xD  
  return do_while_actor < Actor > (act); Fp wlV}:  
} [SKP|`I>I  
} do_; $_ST:h&C  
"vv$%^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? B8`R(vu;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -Mr{+pf  
最后来说说怎么处理break和continue -$xKv4  
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。 D WsCYo  
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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