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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ( yLu=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +*OAClt+]  
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, auI`'O`/  
s<*+=aIfu  
e;v7!X  
WOPIF~1v  
  class filler , S^y>  
  { #-%D(=&I  
public : M|nLD+d~8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} OcB&6!1u  
} ; ;$tdn?|  
@de  ZZ  
j6s j2D  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Z71_D  
{~&]  
V 2Xv)  
Zl[EpXlZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "tT4Cb3  
PU%Zay  
S))B^).0-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *vQ 6LF;y  
1G A.c:  
!- [ ZQ  
z<Z0/a2'1  
二. 战前分析 J"#6m&R_q  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 uj;iE 9  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 rHk(@T.]  
~LI}   
A}! A*z<9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H-t$A, [  
  /* --------------------------------------------- */ /#5rt&q  
vector < int *> vp( 10 ); 75>%!mhM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); / 1TK+E$  
/* --------------------------------------------- */ vEjf|-Mb9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )4o8SF7lz  
/* --------------------------------------------- */ shGUG;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _I)TO_L;  
  /* --------------------------------------------- */ b73}|4v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q'fOlq  
/* --------------------------------------------- */ RJ'za1@z;b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "r`2V-E  
c}v8j2{  
NI/'SMj%  
@Y,t]  
看了之后,我们可以思考一些问题: =Crl{Ax  
1._1, _2是什么? %#fjtbeB  
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。 ka=A:biz  
2._1 = 1是在做什么? 1/bTwzR.g  
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。 ZYY`f/qi  
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。 qAp <OJ  
};r EN`L  
gWro])3  
三. 动工 m, +E5^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K}q5,P(  
3hkEjR  
r}Vr_  
Ww~C[8q  
template < typename T > +dCR$<e9r  
class assignment uJ|,-"~F  
  { j*?E~M.'1K  
T value; ?gu!P:lZS  
public : Na]ITCVR  
assignment( const T & v) : value(v) {} Tb^1#O  
template < typename T2 > ?AO=)XV2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zgS)j9q}  
} ; ys)  
X'.l h#&  
qi^kf  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3f>9tUWhTy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -5os0G80  
Ur[ai6LNG  
(^T}6t3+4  
ZCK#=:ln  
  class holder ^-Ks_4  
  { ; p+C0!B2  
public : \k$cg~  
template < typename T > )4o k@^.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const { zL4dJw  
  { F:Vl\YZ  
  return assignment < T > (t); I(>_as\1  
} ]c\`EHN  
} ; Hl}m*9<9us  
g \+!+!"~  
7h. [eMLPB  
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: <}mA>c'k  
U_9|ED:  
  static holder _1; <%4pvn8d?&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sj+ )   
TJcHqzcUc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SA"4|#3>7  
而不用手动写一个函数对象。 PTpfa*t  
"T8b.ng  
ko{&~   
yqJ>Z%)hf  
四. 问题分析 .K_50 %s  
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。 Y3V2}  
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。 dF|n)+C~R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #BEXj<m+J  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Vs>e"czfm/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 EE9eG31|r  
yp hd'Pu"  
五. 问题1:一致性 q@mZ0D-  
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?| @Us#c 7/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 uw>y*OLU+  
mmC MsBfL  
struct holder _0&U'/cs  
  { #pD=TMefC  
  // uYE"O UNWL  
  template < typename T > hZ>1n&[ @  
T &   operator ()( const T & r) const ju.`c->k"  
  { x {R j2~KC  
  return (T & )r; ? _[ q{i{  
} [8b{Yba z  
} ; s2tNQtq 0W  
25vq#sS]  
这样的话assignment也必须相应改动: m9'bDyyK  
^MWp{E  
template < typename Left, typename Right > * P12d  
class assignment Ch=jt*0  
  { +nYF9z2  
Left l; 3cH^ ,F  
Right r; 5uM`4xkj  
public : `'rvDaP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gE23C*!'&:  
template < typename T2 > H'@@%nO (  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } khP Ub,  
} ; Qoz4(~I  
uY&t9L8  
同时,holder的operator=也需要改动: 'Urx83  
e9F+R@8  
template < typename T > ypvz&SzIh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /p|L.&`U  
  { B I>r'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L>`inrpz=w  
} q ) e* eN  
) Cm95,Y  
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。 {ZUgyGE{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7%|HtBXv^  
X-yS9E  
return l(rhs) = r; fHF*#  
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。 u~'j?K.^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O V^?cA  
tHJahK:"k  
template < typename Tp > ;3 =RM\  
class constant_t A2nL=9~   
  { O2~Q(q'   
  const Tp t; T#YJ5Xw  
public : F@xKL;'N74  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dsZ-|C  
template < typename T > KctbNMU]k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2 o5u02x  
  { `$] ZT>&  
  return t; \uOR1z  
} _BND{MsX  
} ; jq[Q>"f  
.|LY /q\A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9'O@8KB_  
下面就可以修改holder的operator=了 *kNXju  
y#J8Yv8  
template < typename T > kI~; 'M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const kznm$2 b  
  { mN" g~o*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y-y}gc_L  
} _lw:lZM?  
wEix8Ow*  
同时也要修改assignment的operator() JIMi~mEiN  
k|rbh.Q  
template < typename T2 > )tx!BJiZ[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } p v*f]Yzx  
现在代码看起来就很一致了。 9,wU[=.0  
ov Wm}!r  
六. 问题2:链式操作 FQB6` M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t|59/R  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 97^)B4  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 `G>BvS5h  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !h+VbZ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #PMi6q~Z  
Gr|102  
template < typename T > K1*V\WRW5  
struct result_1 _lZWy$rm%  
  { ghaO#kI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6M6r&,yRu  
} ; \x~},!l  
T:VFyby\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: _sqV@ J  
$_u)~O4$  
template < typename T > bSk)GZyH\d  
struct   ref $G#)D^-5G  
  { M~*o =t  
typedef T & reference; Y#oY'S .;y  
} ; L@~0`z:>iP  
template < typename T > #D Oui]  
struct   ref < T &> M~djX} #\  
  { ,z|g b]\  
typedef T & reference; ,Y27uey{wa  
} ; &BRi& &f  
=R||c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }b]z+4U a(  
~ =c[?:  
template < typename T > N'M+Z=!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const '8"$:y  
  { hWiBLip,z  
  return l(t) = r(t); \aGTi pB  
} x|A{|oFC  
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。 6iJ\7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'n7Ld6%1  
7HEUmKb"  
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 Kw&t\},8@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lm(k[]@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \']_y\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >?^_JE C6  
最后的布局是: ),U>AiF]  
                Add $w ,^q+  
              /   \ E3 aj  
            Divide   5 m 3"|$0C~  
            /   \ ??? ;H  
          _1     3 +IbQVU~/  
似乎一切都解决了?不。 M>|R&v  
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。 eW;0{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。 p7]V1w:  
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: sEEyN3 N  
 z-;{pPZ  
template < typename Right > 5VK.Zs\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r( 8!SVX  
Right & rt) const 1zJ)x?  
  { "' ]|o~B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8G|kKpX  
} = ^_4u%}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 </) HcRj'e  
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。 M%1wT9  
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。 (b;*8  
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。 "1>48Z-UC  
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。 hd_<J]C  
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? FKk.BA957h  
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: nY50dFA,  
"/$2oYNy+  
template < class Action > #'oGtFCd`  
class picker : public Action H 5'Ke+4.e  
  { "DU1k6XC  
public : okQ<_1e{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5!iBKOl#D  
  // all the operator overloaded a X:,1^  
} ; /nVGr]t_pj  
|lVoL.Z,0  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 rnS&^  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: VL| q`n  
- DE?L,9X9  
template < typename Right > ;n;bap  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hScC< =W  
  { .{ r %C4q9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @_C?M5v  
} p2uZ*sY(D  
oTLpq:9J  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > y-#01Z  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 5BB: .  
1_6oM/?'  
template < typename T >   struct picker_maker [mA\,ny9  
  { y#)ad\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?S~j2 J]  
} ; .%T.sQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p1B~F  
  { 2s<uT  
typedef picker < T > result; Zsx\GeE%:  
} ; {~+o+LV  
C`r{B.t`GT  
下面总的结构就有了: K%RjWX=H  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 pkT26)aW  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 \9T /%[r#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~Rk ~Zn  
至此链式操作完美实现。 yZw5?{g@  
VDy\2-b8d  
'fr~1pmx#3  
七. 问题3 t p<wMrq<  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。  mPS27z(  
\O(~:KN  
template < typename T1, typename T2 > .<kbYo:MV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P QA}_o  
  { k*uLjU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6Dz N.fz  
} )HJ#|JpxC  
u5E\wRn  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &_ W~d0  
n|AV7c  
template < typename T1, typename T2 > `T(T]^C98  
struct result_2 ,)%$Zxng  
  { vG'I|OWg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +X|^ ~)tMJ  
} ;  "DsL$D2e  
8q_"aa,`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? /7jb&f   
这个差事就留给了holder自己。 m%)Cw)t 7  
    wC`+^>WFo  
%+0V0.  
template < int Order > nX|]JW  
class holder; 9A!B|s  
template <> =dDr:Y<@*  
class holder < 1 > r0(*]K:.  
  { ]o3K  
public : \zx$]|AQ  
template < typename T > |cIv&\ x  
  struct result_1 ?:+sjHzXT  
  { QP:|D_k  
  typedef T & result; "1|\V.>>;  
} ; O"V;otlC  
template < typename T1, typename T2 > Zj5B}[,l\  
  struct result_2 Ge+T[  
  { ibn(eu<uW  
  typedef T1 & result; ^SC2k LI  
} ; q!4eVg*  
template < typename T > ;<N%D=;}@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `|WEzW~  
  { p`/c&}  
  return (T & )r; L. DD  
} +\)a p  
template < typename T1, typename T2 > cT(=pMt8>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KuJNKuHa.  
  { :jr`}Z%;y  
  return (T1 & )r1; +Hk r\  
} 5VjO:>  
} ; $~)YI/b  
W@FSQ8b>$m  
template <> 0AD8X+M{P  
class holder < 2 > ,jq:%Y[KZ  
  { gi #dSd1\&  
public : I#PhzGC@  
template < typename T > $L"h|>b\o  
  struct result_1 (C.<H6]=  
  { #6*20w_u  
  typedef T & result; iOJ5KXrAO  
} ; 7^W(es  
template < typename T1, typename T2 > OAo;vC:^  
  struct result_2 ;DX g  
  { e6gLYhf&  
  typedef T2 & result; OWT|F0.1$k  
} ; P "%f8C~r  
template < typename T > za!8:(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zyP9 n[eZ  
  { &>P<Zw-  
  return (T & )r; \- 8S"  
} _o7t| pl~  
template < typename T1, typename T2 > zEk /15  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const , {X}C  
  { qT~a`ou:  
  return (T2 & )r2; \wF- [']N  
} W5,&*mo  
} ; t W}"PKv  
MFQyB+Z  
IxaF *4JG  
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> >。 u~7fK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: E<sd\~~A:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: JA~q}C7A7o  
Y49&EQ  
return l(i, j) = r(i, j); N;gY5;0m  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $i@I|y/  
Y.kgJ #2  
  return ( int & )i; M;9s  
  return ( int & )j; *Gul|Lp$<I  
最后执行i = j; ]-;MY@  
可见,参数被正确的选择了。 V{UY_ e8W  
x;{Hd;<YF  
K5!OvqzG  
dngG=  
M $f6. j  
八. 中期总结 !<>*|a  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: eZBC@y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \,ne7G21j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  0*E_D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q^bYx (r5w  
J`[gE`d  
83J6 3Xa  
SHT`  
![9$ru  
-&l%CR,U  
九. 简化 {gh<SZsE  
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。 +kN,OK~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Zc'^iDAY  
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: ,b4oV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 uS5G(}[  
  +-*/&|^等 25 cJA4  
2. 返回引用。 (hEg&@  
  =,各种复合赋值等 _y&XFdp  
3. 返回固定类型。 \q\"=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f,x;t-o+R  
4. 原样返回。 z*B?Hw),  
  operator, Xdf4%/Op  
5. 返回解引用的类型。 hn~btu 9h  
  operator*(单目) N\|BaZ%>|  
6. 返回地址。 V!l?FOSZ  
  operator&(单目) jZD)c_'U  
7. 下表访问返回类型。 /DjsnU~3  
  operator[] $[Q;{Q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v*OV\h.  
  operator<<和operator>> %o 5'M^U  
iI>7I<_  
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。 =3ovaP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e_"m\e#N  
$01csj  
template < typename Left > &u~Pp=kv  
struct value_return y)"rh/;  
  { #0PZa$kM(o  
template < typename T > n =WH=:&  
  struct result_1 2Z5_@Y  
  { )|_L?q#w!'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a?yU;IKJ  
} ; r.lHlHl  
Wm}gnNwA  
template < typename T1, typename T2 > \E[6wB>uN%  
  struct result_2 pKno~jja  
  { r@/@b{=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q :.i[  
} ; _a f $0!  
} ; cUr!U\X[  
na|sKE;{  
?4oP=.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait c/igw+L()  
7377g'jL  
下面我们来剥离functor中的operator() BeN]D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: DJ*mWi.  
 "iR:KW@  
return l(t) op r(t) &_u.q/~   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) a#k7 aOT0  
return op l(t) c& I  
return op l(t1, t2) e`:^7$  
return l(t) op ,@/O\fit)  
return l(t1, t2) op YWs?2I  
return l(t)[r(t)] :Nv7Wt!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `a!9_%|8  
Rj4C-X 4=  
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: vQ]d?Tp  
单目: return f(l(t), r(t)); _9JFlBx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hO&_VCk  
双目: return f(l(t)); TEh.?  
return f(l(t1, t2)); #4lIna%VX  
下面就是f的实现,以operator/为例 {z\K!=X/  
uT'l.*W6i  
struct meta_divide ];lZ:gT  
  { e#,(a  
template < typename T1, typename T2 > C<3<,~gI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #UhH  
  { Q4hY\\Hi  
  return t1 / t2; R :(-"GW'  
} 6M. |W;  
} ; \=7jp|{Yl  
Mm(#N/  
这个工作可以让宏来做: %1:caa@_p  
-- FzRO{D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #\ `kg#&  
template < typename T1, typename T2 > \ ZX64kk+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )UM^#<-  
以后可以直接用 _Z!@#y@j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8#V D u(  
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 2aX*|DGpw  
(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。。。) f*B-aj#  
dJ m9''T')  
~D>pu%F  
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 KX]!yA  
g&y^r/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %T\hL\L?  
class unary_op : public Rettype 8*@{}O##  
  { huS*1xl  
    Left l; \ ZE[7Ae  
public : pA8As  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W>i"p~!  
/.<v,CR  
template < typename T > Y#XRn _2D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~mARgv  
      { AB`.K{h  
      return FuncType::execute(l(t)); ~r!(V;k{  
    } CUYA:R<)  
3V?x&qlP>  
    template < typename T1, typename T2 > aY#?QjL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [5& nH@og  
      { #MlpOk*G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y}v3J(l  
    } DrkTM<  
} ; uBa<5YDF  
N{S) b  
8"9&x} tl-  
同样还可以申明一个binary_op uT4|43< G  
nAEyL+6U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M@{#yEP  
class binary_op : public Rettype P|bow+4  
  { -]HZ?@  
    Left l; * l1*zaE  
Right r; ;_)~h$1%=  
public : >*8V]{f9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SXZ9+<\  
m]!hP^^  
template < typename T > )/%5f{+}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P+}~6}wJE  
      { ft6)n T/"&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8zD>t~N2C  
    } !43 !JfD  
l^9gFp~I  
    template < typename T1, typename T2 > z'_Fg0kR{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qrYbc~jI7  
      { uW(-?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^ls@Gr7`P  
    } v62_VT2v  
} ; Ze eV-  
+h4W<YnW  
c\1X NPGG  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 @%R4V[Lo.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ERV]N:(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p@su:B2Rl  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 2CO/K_Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KU/r"lMNlU  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 o5tCbsHj-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 MhD'  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) fw jo?  
下面是修改过的unary_op oNAnJ+_  
igfQ,LWe!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |(z{)yWbC[  
class unary_op b4e~Z  
  { %-540V{q  
Left l; &sWr)>vs  
  p8~lGuH  
public : !%,7*F(  
jU j\<aW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P3&s<mh  
ORs :S$Nt$  
template < typename T > A _zCSRF,  
  struct result_1 BB/wL_=:  
  { i D IY|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tF`L]1r>  
} ; F,wB6Cw  
'F/oR/4,  
template < typename T1, typename T2 > h#hr'3bI1  
  struct result_2 B>^6tdz  
  { n[iwi   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^?`fN'!p  
} ; K=[7<b,:3  
\5r^D|Rp}  
template < typename T1, typename T2 > 9:USxFM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 't5ufAT  
  { #cfiN b}GX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;\mX=S|a  
} $v;WmYTJ  
#c^]p/  
template < typename T > x|rc[e%k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lmzHE8MUNu  
  { Q"XDxa'7"  
  return OpClass::execute(lt(t)); gu(:'5cX  
} Svn7.Ivep  
|q*yuK/  
} ; L1SKOM$  
c,~uurVi  
bkV<ZUW|;  
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 >zW2w2O3  
好啦,现在才真正完美了。 j ~-N2b6z  
现在在picker里面就可以这么添加了: xSmG,}3mF  
k4K. ml IO  
template < typename Right > rFg$7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const cAW}a  
  { Vke<; k-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *(OG+OkC  
} dw"Es;^  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 @Z~YFnEJi  
`q*[fd1u.  
=OH X5:Z  
5~[7|Y  
_ nMd  
十. bind 9Y:I)^ek  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3x+lf4"  
先来分析一下一段例子 ZbYC3_7w  
|2j,  
}HoCfiE=X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} e'3V4iU]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ="voJgvw  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Tz @=N]D  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 J?8Mo=UZz  
我们来写个简单的。 BIWe Hx  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v76Gwu$ d  
对于函数对象类的版本: W@T \i2r$z  
{cXr!N^K  
template < typename Func > &>JP.//spi  
struct functor_trait o P`l)`  
  { GTP'js  
typedef typename Func::result_type result_type; 6'Q{xJe?  
} ; <L-F3Buu  
对于无参数函数的版本: x6UXd~ L e  
Z}+}X|  
template < typename Ret > z\]Z/Bz:6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NU=ru/  
  { HOP*QX8C%  
typedef Ret result_type; g< j)  
} ; Z =+Z96  
对于单参数函数的版本: xe!bfzU  
JsJP%'^/R  
template < typename Ret, typename V1 > MGR:IOTa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Dkz/hg:q  
  { YRu@; `  
typedef Ret result_type; kB 8^v7o  
} ; 9J3fiA_  
对于双参数函数的版本: ?\V#^q-  
f{P1.?a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Jl{ 0q7b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nI*.(+h  
  { <fUo@]Lv  
typedef Ret result_type; S^rf^%  
} ; `8!9Fp  
等等。。。 h=#w< @  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ` B)@  
_,J+b R+b  
template < typename Func > w2DC5ei'  
struct func_return b#_RZ  
  { 2ioHhcYdJU  
template < typename T > ~>CvZ 7K  
  struct result_1 G}nJ3  
  { 7:jLZ!mgi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7f>=-sv  
} ; B>53+GyMV  
ok:uTeJI  
template < typename T1, typename T2 > S1QMS  
  struct result_2 uM2@&)u  
  { ot}erC2~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mku@n;Hl_  
} ; v;]rFc#Px[  
} ; $mQ0w~:@  
up5f]:!  
A=<7*E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2HeX( rB  
&hYgu3O  
template < typename Func, typename aPicker > |:eTo<  
class binder_1 < z<>E1ZLI  
  { M"3"6U/e  
Func fn; =[( 34#  
aPicker pk; &QHJ%c  
public : j, 0`k  
gb_Y]U  
template < typename T > ,X@o@W+L  
  struct result_1 Uy?jVPL  
  { j?K$w`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yK*vn]}  
} ; _ Sr}3  
Ge q]wv8  
template < typename T1, typename T2 > l2 .S^S  
  struct result_2 `2.c=,S{  
  { 1VJ${\H]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pD<w@2K  
} ; $.`o  
Pq /5Dy  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (0 T!- hsP  
\L Q+ n+  
template < typename T > $bTtD<a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [IYVrT&C'  
  { c1f"z1Z  
  return fn(pk(t)); :33@y%>L  
} @Xo*TJB  
template < typename T1, typename T2 > PT/Nz+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CF bNv9GZj  
  { c -+NWC  
  return fn(pk(t1, t2)); }A3/(  
} <`nShP>vl  
} ; "Rj PTRe:  
 YSD G!  
y7HFmGM  
一目了然不是么? x%mRDm~-  
最后实现bind (y9KO56.V&  
dFz"wvu` o  
9?l a5  
template < typename Func, typename aPicker > dtTn]}J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3TwjC:Yhv2  
  { VF?H0}YSHb  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h@%Xy(/m'  
} 6 >kULp  
"^]gIQc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 D+7xMT8pqH  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 CS[]T9|_  
{++ EX2  
十一. phoenix a/J<(sak~X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :c*"Dx'D  
2-4N)q  
for_each(v.begin(), v.end(), rq%]CsRY5  
( Ju+3}  
do_ |*bUcS<S  
[ tq L(H25z  
  cout << _1 <<   " , " "to!&@I| 4  
] {nmG/dn {  
.while_( -- _1), # -'A =j  
cout << var( " \n " ) MLDzWZ~}ef  
) =KPmZ,/w  
); w"R<8e=  
%-n) L  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Xh"9Bcjf  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor o#qdgZ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <F9-$_m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: x{R440"  
? }HK!feU  
j yHa}OT  
template < typename Cond, typename Actor >  S!?T0c?>  
class do_while :;%Jm  
  { BE?]P?r?  
Cond cd; pCKP{c=6Q  
Actor act; /2K"Mpf8  
public : K6v~!iiK$  
template < typename T > I5"wa:Z  
  struct result_1 ^+(5[z  
  { %vmd2}dA  
  typedef int result_type; A?YYR%o%'  
} ; 3BM z{ny=  
rNN>tpZ}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8Ths"zwn  
5:@bNNX'j  
template < typename T > ?mH=3 :~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y:\msq1xp  
  { mEY#QN[eq  
  do pBqf+}g4  
    { H oQb.Z  
  act(t); YIe1AF}   
  } ZF7@b/-me  
  while (cd(t)); k3Yu"GY^  
  return   0 ; do" m=y  
} vj?{={Y  
} ; 1< !P:@(  
!U`4  
Jn hdZa  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {~apY,3  
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。 r5j$FwY  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 G$C2?|V)=  
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。 S1=P-Ao  
下面就是产生这个functor的类: _T)y5/[  
<F3{-f'Rx  
,6+j oKe-  
template < typename Actor > dgVGP_~  
class do_while_actor DAw1S$dM  
  { BK!Yl\I<  
Actor act; _ZRmD\_t  
public : J^8j|%h%e  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Dl>tF?=  
J4qk^1m.  
template < typename Cond > 5o6IpF 0V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hb3n- rO  
} ; *f+s  
uEgR>X>  
o)I)I/v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YJ~<pH  
最后,是那个do_ H; `F}qQ3  
l,|Llb  
CPZ{  
class do_while_invoker SK}jhm"y  
  { Fo3*PcUv  
public : *~8F.c x  
template < typename Actor > O?vh]o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z83v J*.  
  { MZ3 8=nJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); !*l/Pr^8  
} }Y-V!z5z!  
} do_; s#7"ZN  
#IH9S5B [  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NDRD PD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |lhnCShw  
最后来说说怎么处理break和continue 99OZK  
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。 *<\ `"C;  
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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