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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9P-I)ZqL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D^H4]7wG@  
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, fSm|anuKZe  
X0]5I0YP  
'# J/e0o@  
yxy~N\ 0  
  class filler g;</|Z  
  { pIvr*UzY  
public : {9h`h08?z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _I #a `G  
} ; yJHFo[wGMJ  
(!diPwcv  
,mD{4 >7  
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: (fC U+  
!;&{Q^}  
MZ <BCRB  
(L7%V !  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +C`zI~8  
ID$%4jl  
EceD\}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '<hg c  
jsIT{a*]  
SHUn<+/e  
jRSY`MU}t+  
二. 战前分析 zFO#oW,D  
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。 ]*yUb-xY  
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 Xwk_QFv3  
N5@l[F7I  
sFonc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <FU1|  
  /* --------------------------------------------- */ Gq;!g(  
vector < int *> vp( 10 ); t p3 !6I6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $or8z2d1  
/* --------------------------------------------- */ G:!'hadw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :LX (9f   
/* --------------------------------------------- */ fTV}IP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?8@EBPpC  
  /* --------------------------------------------- */ kk7M$)>d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); E'F87P^>  
/* --------------------------------------------- */ HmVpxD+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5?C) v}w+  
P#ot$@1v  
sn:wLc/GAd  
>$N ?\\#  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2vX!j!_  
1._1, _2是什么? &s_)|K  
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。 eR:!1z_h  
2._1 = 1是在做什么? "|K D$CY  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 DzG$\%G2R}  
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。 \kVi&X=q:  
R\n*O@E v3  
> R2o7~  
三. 动工 gjex;h  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1A;f[Rze  
cR/z;*wr7  
OE_A$8L  
];au! _o  
template < typename T > $Rv (v%  
class assignment y,vrMWDy  
  { q b7ur;  
T value; E0<$zP}V}F  
public : QB#rf='  
assignment( const T & v) : value(v) {} |s*tRag  
template < typename T2 > ~YCZvJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o_&*?k*  
} ; XXZ<r  
xC.Tipn>  
"*0h=x$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zT"W(3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "gGv>]3  
eU m,=s  
WxI_wRKx  
dI$M9;  
  class holder rQ287y{  
  { cXG$zwS\  
public : Q[.HoqWK  
template < typename T > ?cD2EX%(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r@]iy78 j  
  { .3< sv  
  return assignment < T > (t); ?D`h[ai  
} I 7s}{pG  
} ; t{Xf3.  
g~Agy  
,)7y? *D}  
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: C9%2}E3Z$)  
P`!31P#]L  
  static holder _1; kC4}@{4i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m #}%l3$  
(SGU]@)g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s2Hx ?~  
而不用手动写一个函数对象。 6F4OISy%3  
VLs%;|`5D  
;$$.L bb8  
9a lMC  
四. 问题分析 \?rBtD(  
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。 &WAJ;7f  
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。 %P tdFz$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i2(lqhaP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l!YjDm{E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T9=55tpG9  
m*Q*{M_e  
五. 问题1:一致性 bf1EMai"  
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?| "fX9bh^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P gK> Z,  
(n3MbVi3LU  
struct holder RYem(%jq  
  { Z/w "zCd  
  // BARs1^pR4  
  template < typename T > tX *}l|;(  
T &   operator ()( const T & r) const S, %BhQ[  
  { =[T_`*s&  
  return (T & )r; ZVX!=3VT  
} 5zR9N>!c  
} ; f+iM_MI  
Vv3{jn6%  
这样的话assignment也必须相应改动: +U];  
9 9S-P}xd  
template < typename Left, typename Right > `U[s d*C"  
class assignment ?ta(`+"  
  { '2BE"e  
Left l; ( 17=|s  
Right r; {Mx3G*hr  
public : 8O0E;6b  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 60r4%> d  
template < typename T2 > =& .KKr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zOzobd   
} ; ^ H )nQ  
re;^,  
同时,holder的operator=也需要改动: HHU0Nku@ho  
Q1?09  
template < typename T > x]%'^7#v)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const KaGG4?=V  
  { ^~Dmb2h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5$w`m3>i(  
} leSR2os  
NHjZ`=J s  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 C/L+gU&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7xr@$-U  
w;Jby  
return l(rhs) = r; ;)nV  
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。 fXJbC+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [TFd|ywn  
7(oX 1hN  
template < typename Tp > vOKWi:-U  
class constant_t Ug1n4X3FKn  
  { hwR_<'!  
  const Tp t; p2Fff4nQ   
public : {j{H@rHuy  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} a.O pxd  
template < typename T > p^uX{!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !uwZ%Ux z  
  { jR[3{ Reo  
  return t; :s5wFumD  
} tUPdq0%t[  
} ; >|S&@<  
(+^z9p7/!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C%l+<wpXO  
下面就可以修改holder的operator=了 S[zX@3eZV  
wmQT$`$b  
template < typename T > ~7}aW#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wxx3']:  
  { _'"whZ)2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zj9)vr`7  
} /\0 rRT  
,fa'  
同时也要修改assignment的operator() 2[8C?7_K0?  
}KZt7)  
template < typename T2 > Gec?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^[]@dk9  
现在代码看起来就很一致了。 ~dFdO7  
d@?++z  
六. 问题2:链式操作 v.Y?<=E+<d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  ~;#OQ[  
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。 RMfKM! vE  
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。 )=vQrMyB  
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。 'q_^28rK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bI_T\Eft  
R rtr\ a  
template < typename T > AsOkOS3  
struct result_1 5UgxuuP4  
  { 8 o SNnT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ipThw p9  
} ; ,sqx xq  
#S*`7MvM  
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: ?"o7x[  
;`f14Fb  
template < typename T > % >\v6ea  
struct   ref >&z=ktB  
  { =5v=<, ]  
typedef T & reference; */7+pk(  
} ; \69h>h  
template < typename T > {Hu@|Q\ ~&  
struct   ref < T &> <V~B8C!)  
  { oY K(=j  
typedef T & reference; 'Cv>V"X: `  
} ; Uf ?._&:  
&I|\AG"X}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h'tb  
&O:IRR7p  
template < typename T > Yi5^# G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P~H?[ ;  
  { lI<Q=gd  
  return l(t) = r(t); nbMxQOD k  
} ; m]KKB  
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。 hN5?u:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 m 3 Y@p$i5  
fQkfU;5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 t6+c"=P#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]"2;x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !pqfx93R*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 XDtMFig  
最后的布局是: fK %${   
                Add uSl&d  
              /   \ L^{1dVGWNa  
            Divide   5 6Kbc:wlR  
            /   \ *:+&Sx L  
          _1     3 X^td`}F/=V  
似乎一切都解决了?不。 ^]cl:m=*  
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。 =,])xzG%  
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。 T{"[Ih3Mbl  
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: E0s|eA&  
(T9Q6 \sa  
template < typename Right > DT Cwf  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \{8?HjJEM  
Right & rt) const e}u68|\EC  
  { Hrk]6*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \|gE=5!Am=  
} ]27  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )43\qIu\  
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。 0{q>'dv  
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。 ,dR<O.{ 0  
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。 l@irA tg4  
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。 +&*D7A>~p  
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? ILU7Yhk  
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: Tx19\\r  
n?[JPG2X  
template < class Action > <?>1eU%  
class picker : public Action (\8~W*ej"  
  { RXD*;B$v  
public : ~\oF}7l$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p|gzU$FWbk  
  // all the operator overloaded :Rftn6!  
} ; J\@W+/#dF  
!2o1c  
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。 MP3Vo|}3  
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: i!a. 6Gq  
)/y7Fh  
template < typename Right > $0mR_pA\fW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .DX-biX,  
  { `B A'a" $  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F{*h~7D-|  
} 'nMj<:0wlD  
6L!/#d0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \2c 3Nsra  
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。 x_+-TC4IXn  
k',#T932x1  
template < typename T >   struct picker_maker Ov-Y.+L:  
  { Hh1]\4D,4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ixY[ HDPq  
} ; /=(PMoZu  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sOyL  
  { ^cnTZzT#Q  
typedef picker < T > result; 3-PqUJT$   
} ; CiNOGSlDj  
#>ob1b|  
下面总的结构就有了:  81}JX  
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。 +L,V_z  
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。 +7KRoF|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 * @=ZzL  
至此链式操作完美实现。 x##0s5Qn  
GiK4LJ~cH)  
E~y( @72)  
七. 问题3 hjgB[ &U>  
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。  W<@9ndvH  
ib\_MNIb  
template < typename T1, typename T2 > \:m1{+l  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KPrH1 [VU  
  { &|K9qa~)Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `6:B0-r  
} {zTnE?(o`  
YZ k.{#^c  
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: XkhGU?={  
=G9I7Y@  
template < typename T1, typename T2 > FX1H2N(  
struct result_2 EvKzpxCh  
  { X=KC +1e  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OfK>-8  
} ; idNra#  
&e6!/y&  
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? 4Jf9N'  
这个差事就留给了holder自己。 x:6c@2  
    5~[m]   
eev-";c  
template < int Order > B2,c_[UZ.  
class holder; q|g>;_  
template <> {ldt/dl~  
class holder < 1 > bP Q=88*  
  { ^m/7T wD  
public : ^~;"$=Wf  
template < typename T > agkGUK/  
  struct result_1 +^DDWVp  
  { QnA~,z/ .w  
  typedef T & result; }n( ?|  
} ; .>a [  
template < typename T1, typename T2 > {SkE`u4Sz  
  struct result_2 = inp>L  
  { o/6VOX  
  typedef T1 & result; #\8"d  
} ; k2O3{xIjc  
template < typename T > #,9s\T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \c}pzBFd  
  { ifcp!l+8  
  return (T & )r; \iP5.3C  
} $Jo4n>/  
template < typename T1, typename T2 > ph$ vP;}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &/n*>%2  
  { 1Ror1%Q"?  
  return (T1 & )r1; 3yrb7Rn3  
} neQ~h4U"  
} ; [DZ|Ltv  
@'9m()%-]g  
template <> G}Ko*:fWS  
class holder < 2 > ?C`r3  
  { *XOLuPL>6)  
public : X;1yQ |su  
template < typename T > 8'"=y}]H~  
  struct result_1 tZG l^mA"g  
  { EsS$th)d  
  typedef T & result; P1R5}i  
} ; 2){O&8A  
template < typename T1, typename T2 > PJ YUD5  
  struct result_2 wF9L<<&B  
  { ?<` ;lu/eL  
  typedef T2 & result; ~F^tLi!5  
} ; M1icj~Jr  
template < typename T > !zfKj0^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ed2r<H$  
  { !QpOrg  
  return (T & )r; }xry  
} NBL%5!'  
template < typename T1, typename T2 > H:)_;k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @^R l{p  
  { UM/!dt}DnF  
  return (T2 & )r2; y 2)W"PuG  
} 6e8 gFQ"w2  
} ; .DI?-=p|_#  
osl\j]U8  
2qot(Zs1i  
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> >。 ,+ 5:}hR+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d'"|Qg_'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  wX5q=I  
$A`m8?bY  
return l(i, j) = r(i, j); dVUe!S`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W4,'?o  
('{aOiSH  
  return ( int & )i; _, E/HAX  
  return ( int & )j; Cs(sar:7  
最后执行i = j; Ze[,0Y!u&  
可见,参数被正确的选择了。 ?;y-skh  
HB{'MBs  
z-qbe97  
*7E#=xb  
XF+4*),  
八. 中期总结 I(Z\$  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: zu.B>INe  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Wb>;L@jB7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dr(-k3ex  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 14"+ctq  
7{]dh+)  
i)'tt9f$  
p="0Y<2l  
J?dLI_{ <  
! Sw=ns7  
九. 简化 e_|Z&  
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。 4i PVpro  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~8yh,U  
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: tXqX[Td`0g  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2n$Wey[  
  +-*/&|^等 peF)U !`D  
2. 返回引用。 1yZA_x15:  
  =,各种复合赋值等 eXMIRus(  
3. 返回固定类型。 [_nOo`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7nPcm;Er  
4. 原样返回。 @gfW*PNjlP  
  operator, lKB9n}P  
5. 返回解引用的类型。 ,zdGY]$  
  operator*(单目) i!RfUod  
6. 返回地址。 lm 96:S  
  operator&(单目) S2e3d  
7. 下表访问返回类型。 _3:%b6&Pz  
  operator[] ]'"Sa<->  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 641P)  
  operator<<和operator>> bU}v@Uk  
l -xc*lC  
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。 x1?mE)n]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _U}vKm  
K2yu}F^}  
template < typename Left > hHhDs>tB  
struct value_return p#{y9s4h  
  { J8!2Tt  
template < typename T > {x?qz~W  
  struct result_1 p0WUF\"  
  { ccrWk*tr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ) $_1U!z  
} ; ol*,&C:{  
D;NL*4zt  
template < typename T1, typename T2 > *g,ls(r\[  
  struct result_2 +8C }%6aX  
  { Z[OX {_2]K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; PMpq>$6b7  
} ; v\5O\ I ^  
} ; W} i6{ Vh  
F_(~b  
s*[ I"iE  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q~b# ml2QS  
":8\2Qp  
下面我们来剥离functor中的operator() ]c~yMA+]FZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Uffwzd!  
#|ts1lD#ah  
return l(t) op r(t) ",.f   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D>[Sib/@  
return op l(t) "qNFDr(WM  
return op l(t1, t2) Jz~:  
return l(t) op |~e"i<G#  
return l(t1, t2) op 4hy -M>!D|  
return l(t)[r(t)] ;_vhKU)%J#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9e=}P L  
-R]0cefC<f  
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: Bd <0}  
单目: return f(l(t), r(t)); P*A+k"DU1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Yu\$Y0 {]  
双目: return f(l(t)); fJ[ ^_,O  
return f(l(t1, t2)); m~5 unB9  
下面就是f的实现,以operator/为例 Cd_@<  
Ai1"UYk\\Y  
struct meta_divide (<r)xkn  
  { tg@61V?>  
template < typename T1, typename T2 > >jsY'Bm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) U?sHh2*  
  { -n&&d8G^s  
  return t1 / t2; :31_WJ^  
} ()IZ7#kL?  
} ; Ik$$Tn&;  
J`U]Ux/L  
这个工作可以让宏来做: !:!(=(4$P  
pE&G]ZC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V ml 6\X  
template < typename T1, typename T2 > \ >) u;X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; D{6 y^@/  
以后可以直接用 ?"mZb#%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }bv+^#  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 PPB/-F]rr  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) (s,&,I=@  
KU,SAcfR7  
(vO3vCYeQ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ]]PNYa  
7b[s W|{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SG)Fk *1  
class unary_op : public Rettype C '( Y  
  { <#h,_WP*  
    Left l; z3uR1vF'  
public : S-S%IdL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C P}fxDW  
bO\++zOF  
template < typename T > ^x\VMd3*w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P+o"]/7U  
      { G0UaE1n  
      return FuncType::execute(l(t)); /AD&z?My+E  
    } j~k,d.17M  
/e0B$UymFu  
    template < typename T1, typename T2 > bgi_QB#k\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const no3yzF3Hi  
      { k~8-E u1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ik(Du/  
    } /P*XB%y  
} ; k sv]  
o~~;I  
.jCGtR )%  
同样还可以申明一个binary_op X[o+Y@bc  
!0,q[|m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'Gn>~m  
class binary_op : public Rettype T]De{nHu  
  { SA +d4P_T  
    Left l; +c))fPuV  
Right r; O`~#X w  
public : OJcS%-~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /aI@2]|~  
yjjq&Cn  
template < typename T > +>#SNZ[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2T&MVl!%  
      { PY5&Fwjc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); uCDe>Q4@/  
    } jsN[Drra  
{ LvD\4h"  
    template < typename T1, typename T2 > N:<$]x>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '5BD%#[  
      { 3J#LxYK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ty,oj33  
    } 1,wcf,  
} ; ddfGR/1X  
^aSb~lce  
.yj@hpJM  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4/b.;$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,W}:vdC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ( V4Ppg  
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。 y0d=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! eA4D.7HDK  
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。。。 ,m=G9QcN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 EB[T 5{  
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) N(7 XILC  
下面是修改过的unary_op Z\nDR|3  
pN[WYM?[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vh a9,5_  
class unary_op xsH1)  
  { #dZs[R7h  
Left l; 1C<cwd;9  
  CeYhn\m5K0  
public : 4-yK!LR  
4H#-2LV`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x(Bt[=,K3  
ZM.'W}J{ *  
template < typename T > PQ 4mNjXN  
  struct result_1 RsZj  
  { ,&_H  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2`4m"DtA  
} ; FgH7YkKrD  
{XOl &  
template < typename T1, typename T2 > ;:6\w!fc  
  struct result_2 N{v)pu.  
  { =LaEEL  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TF8#I28AD  
} ; ^p3 GT6  
"W7|Xp  
template < typename T1, typename T2 > `WayR^9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4C*ywP  
  { KnG7w^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); } k2 Q  
} Vf cIR(  
LCB-ewy#E  
template < typename T > MNu0t\`p4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -uYxc=4Lh  
  { :*Wq%Y=  
  return OpClass::execute(lt(t)); sM-,95H  
} s)E  \  
}X)vktE+|  
} ; 296}LW  
["3dr@T9Z  
&&&-P\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 4,)9@-|0R  
好啦,现在才真正完美了。 1$&@wG  
现在在picker里面就可以这么添加了: L_Ok?9$  
D>7a0p784  
template < typename Right > "/'3I/}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (7R?T}  
  { y#GHmHeh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Cy;UyZ  
} OH t)z.  
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。 i\sBey ND"  
>bW=oTFz  
T-] {gc  
+hN>Q $E  
%66="1z0@  
十. bind t /+;#-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *{ rorir  
先来分析一下一段例子 +bznKy!  
1=)M15  
ZwUBeyxS=c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} tpJA~!mG3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q4u.v,sE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?AyxRbk  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 d>p' A_  
我们来写个简单的。 ` s7pM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r07u6OA  
对于函数对象类的版本: DB|1Sqjsn  
^ptybVo  
template < typename Func > JN wI{  
struct functor_trait PeJ#9hI~rQ  
  { nj s:  
typedef typename Func::result_type result_type; dxX`\{E  
} ; ]h S:0QE  
对于无参数函数的版本: ! 6(3Y  
qZd*'ki<  
template < typename Ret > `Z;Z^c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '[ #y|  
  { TE Z%|5(]  
typedef Ret result_type; F vkyp"W3  
} ; S`kOtZ_N n  
对于单参数函数的版本: Pxr/*X  
>PA*L(Dh%  
template < typename Ret, typename V1 > 3F;C{P!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G&*P*f1 S  
  { !UoA6C:  
typedef Ret result_type; nm5DNpHk  
} ; ;I4vPh5Q  
对于双参数函数的版本: *V2;ds.~  
<st<oR'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > roQI;gq^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kSz+UMC-7:  
  { [^"*I.Z_  
typedef Ret result_type; ^C'S-2nGH  
} ; KqG b+N-@  
等等。。。 ~[Tcl  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D kWp  
J+P<zC  
template < typename Func > t W UI?\  
struct func_return <wS J K  
  { 9 5,]86  
template < typename T > V#ELn[k  
  struct result_1 &Gt{9#  
  { 5&n:i,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uRb48Qy2  
} ; ]yPK}u  
:BPgDLL,  
template < typename T1, typename T2 > kPX+n+$  
  struct result_2 (%B{=w}8  
  { `H! (hMMV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?, pwYT0g  
} ; q=X<QhK  
} ; j=O+U _w  
T1d@=&0"  
vFk@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lAN&d;NU6Z  
Jx+6Kq(  
template < typename Func, typename aPicker > 9Vt ^q%DC  
class binder_1 3'uXU<W!  
  { pbx*Y`v  
Func fn; 63 oe0T&  
aPicker pk; .) Ej#mk  
public : k?fz @H8D(  
j#//U2VdN  
template < typename T > TQ(q [:>  
  struct result_1 %tVU Rj  
  { (,I:m[0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 21v--wZ  
} ; sx#O3*'>1  
76w[X=Fv  
template < typename T1, typename T2 > TDo)8+.2 z  
  struct result_2 ) h]+cGM  
  { 7z;2J;u`n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <W0(!<U  
} ; ??/bI~Sd  
zx$YNjeV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Jq0sZ0j  
M+&~sX*a  
template < typename T > RnH?95n?{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6(QfD](2}  
  { p(RF   
  return fn(pk(t)); B!+c74  
} GN|"RuQ  
template < typename T1, typename T2 > |.c4y*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -- %XkO  
  { fS"u"]j*e  
  return fn(pk(t1, t2)); Nw. )O  
} ] 0R*F30]  
} ; Y!M0JSaM  
I7U/={[J  
3 P0z$jh"H  
一目了然不是么? \ aJ>?   
最后实现bind Osqk#Oh  
Vo"G@W)lZ  
"e-Y?_S7R8  
template < typename Func, typename aPicker > .JKH=?~\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fn<dr(Dx  
  { JzEg`Sn^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E{V?[HcWq  
} T9c7cp[  
U '{PpZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 iM8Cw/DS  
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。 V=ll 9M  
9y7hJib  
十一. phoenix q_[y|ETJ]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]+e zg(C}  
(3N/DY1/  
for_each(v.begin(), v.end(), 3f5YPf2u  
( .f$2-5q  
do_ XuP%/\  
[ 3N >V sl  
  cout << _1 <<   " , " W"%n5)  
] .gy:Pl]w  
.while_( -- _1), {m U%.5  
cout << var( " \n " ) @]Vcl"t  
) jga; q  
); |}d^lQ9  
B*G]Dr)e  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: cWQJ9.:7  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 9po=[{Bp  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {e&fBX6;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B9"d7E#wHF  
Sv#MlS>  
le^Fik   
template < typename Cond, typename Actor > 7NJl+*u  
class do_while d>Tv?'o`q  
  { \8#[AD*@s2  
Cond cd; IS8 sJ6")  
Actor act; V~PGmn[V  
public : ]n4PM=hz  
template < typename T > ?*V\ -7jg  
  struct result_1 uVgA <*0  
  { FtJaX])b  
  typedef int result_type; !Mw/j`*  
} ; ,xU#uyB  
S(3h{Y"#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E0qJ.v  
3sV$#l P  
template < typename T > &7'=t6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F+Kju2  
  { HxK'u4I  
  do ;8#6da,  
    { 3z0Bg  
  act(t); \2u7>fU!  
  } 9z4F/tUq  
  while (cd(t)); 9(fh+  
  return   0 ; \r aP  
} 8T"L'{ggWB  
} ; >yc),]1~  
(w-"1(  
K cex%.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *ssw`}yE'  
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。 D;JZ0."  
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。 kQU4s)J  
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。 ~ tR!hc}  
下面就是产生这个functor的类: HCr}|DxyK  
Ip{hg,>  
skeeec\V  
template < typename Actor > ]+G\1SN~  
class do_while_actor ]|F`;}7  
  { Eet/l]e#a  
Actor act;  @mw1__?  
public : n%h00 9 -5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z~Zm1tZs  
e| C2/U-  
template < typename Cond > $Ud9v4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "u^2!d  
} ; 8]&Fu3M^  
>CG;df<~  
>#dLT~[\a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z3o HOy  
最后,是那个do_ x=0Ak'1M  
q h bagw~  
.\H-?6R^  
class do_while_invoker C=;}7g  
  { w*'DlP<7  
public : gD%o0 jt"  
template < typename Actor > .z CkB86  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;xq;c\N  
  { =l2 @'YQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); W\Il@Je;  
} 9Cd=^Im5  
} do_; Qv,ORm h5  
E>@]"O)=M,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tM@%EO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KdiJ'K.  
最后来说说怎么处理break和continue E5gt_,j>  
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。 NjS<DzKhK  
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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