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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E]~ #EFc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |khFQ(  
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, >qy62:co  
/7S g/d%c  
{ /!ryOA65  
N~v<8vJq`  
  class filler a] c03$fK  
  { >wqWIw.w>  
public : OjffN'a+N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D]iyr>V6'  
} ; P|ibUxSA~,  
[AFR \{  
q/*veL  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: [g"nu0sOK  
Dj=$Q44  
<e 9d5-2  
qm_r~j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <^> nR3E  
Da[#X`Kp$  
s~(`~Y4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |a7Kn/[`,  
)g8Kicox5  
ZZkc) @  
%?V~7tHm>  
二. 战前分析 PyI"B96gz  
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。 a6h+?Q7uF  
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 Zp{K_ec{  
,tZL"  
E Y !o#m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "+O/OKfR0  
  /* --------------------------------------------- */ ,\+N}F^  
vector < int *> vp( 10 ); t; #@t/`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); AwuhF PG  
/* --------------------------------------------- */ (0y!{ (a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WaX!y$/z  
/* --------------------------------------------- */ ;=P!fvHk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Ed0}$ b  
  /* --------------------------------------------- */ g*_n|7pB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8]#J_|A6Z  
/* --------------------------------------------- */ "tJ[M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $P8AU81  
73u97oe>1  
w?*79 u  
Ht}?=ZzW  
看了之后,我们可以思考一些问题:  Uv<nJM  
1._1, _2是什么? ,bM):  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 k]-Q3 V  
2._1 = 1是在做什么? 7zN7PHT=$t  
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。 Y0Tw:1a  
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。 C %j%>X`  
:! $+dr(d  
EcytNYn  
三. 动工 58mpW`Q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !YO'u'4<aK  
x@)cj  
{ktwX\z  
8ZjRMr}  
template < typename T > mss.\  
class assignment >bmdu \j5R  
  { ;2 ?fz@KZ  
T value; f*xv#G  
public : *(wxNsK  
assignment( const T & v) : value(v) {} fV6ddh  
template < typename T2 > F4V) 0)G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2*gB~Jn4  
} ; PN J&{4wY  
yP` K [/  
C(>g4.-p8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }2c&ARQ.m>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e6 <9`Xg  
<dXeP/1w`  
9G7Brs:  
@0tX ,Z9  
  class holder j}J=ZLr/V"  
  { 5w~J"P6jg  
public : heWQPM|s  
template < typename T > aehB,l0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |,H 2ge  
  { -~_|ZnuM9  
  return assignment < T > (t); %SCt_9u  
} r1=j$G  
} ; z'O+B}  
?y  "M>#  
:7Uv)@iUk  
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: sC2NFb-+&  
XW2ZQMos1  
  static holder _1; G%!i="/9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +RiI5.$=Z  
 VS7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q TN24 q4  
而不用手动写一个函数对象。 Gv#bd05X  
m9D Tz$S.  
i ;Kax4k  
a>d`g  
四. 问题分析 SY@;u<Pd   
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。 yVKl%GO  
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。 |S<!'rY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *<"{(sAvk  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 79o=HiOF99  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 RHbbj}B  
(_3'nFg  
五. 问题1:一致性 cc1M9kVi  
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?| sint":1FC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sK/ymEfRv  
qM2m!  
struct holder c&h8Qk3  
  { 4? rEO(SZ  
  // 0 xvSi9  
  template < typename T > xwHE,ykE  
T &   operator ()( const T & r) const :hWG:`  
  { d6??OO=~>M  
  return (T & )r; VP~%,=  
} z_A\\  
} ; zF? 6"  
[ `_sH\  
这样的话assignment也必须相应改动: 4v{Ye,2  
k;SKQN  
template < typename Left, typename Right > pu ?CO A  
class assignment jJ'NYG  
  { m*i,|{UZ  
Left l; ,4-],~T  
Right r; JP^x]t:  
public : C}L2'l,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i3$G)W  
template < typename T2 > Es\J%*\u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +Ll29Buyi  
} ; 9U )9u["DH  
$DnR[V}rR!  
同时,holder的operator=也需要改动: nT}i&t!q8@  
1L?W+zMO  
template < typename T > 6O0aGJ,H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Z}SqiT  
  { p`52  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g1l:k1\Ht  
} $kkL)O*"]  
j|p=JrCJ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 {FILt3f;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i2[8^o`_  
J?4dafkw  
return l(rhs) = r; Of9 gS-m  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 4((p?jb C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (b"q(:5oX  
;Cty"H,  
template < typename Tp > R-mn8N&  
class constant_t V<PH5'^$j  
  { iVmy|ewd  
  const Tp t; K&"X7fQ  
public : mW,b#'hy  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +-5YmN'  
template < typename T > =k1sF3.V'c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `ooHABC  
  { CqU^bVs  
  return t; _?I*:: I  
} \E05qk_;K  
} ; aQ&K a  
XCXX(8To0=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @s,kx.S  
下面就可以修改holder的operator=了 Y\4B2:Qd9  
0]nveC$  
template < typename T > N'pYz0_H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qHd7C3  
  { - _ %~b  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); lJx5scN [  
} 6%wlz%Fp  
yDRi  
同时也要修改assignment的operator() 8;f5;7M n  
g{2~G6%;0  
template < typename T2 > n(SeJk%>9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q{f (T\  
现在代码看起来就很一致了。 ^E+fmY2a  
Np$ue }yr  
六. 问题2:链式操作 Y'+K U/H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 HoeW6UV  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 /o}i,i$  
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。 H"?Ndl:  
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。 4#ikdjB;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2j ]uB0  
kcMg`pJ4<  
template < typename T > d(KK7SQg  
struct result_1 )gAqWbkB  
  { K7i@7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xNLgcb@v>  
} ; e :T9f('  
;r.#|b  
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: zp``e;gY  
{)Shc;Qh  
template < typename T > BD]o+96qP  
struct   ref K@:t6  
  { ,,7hVw  
typedef T & reference; 4jjo%N  
} ; Ies` !W^  
template < typename T > .VohW=D3  
struct   ref < T &> bPV;"  
  { gebL6oc%  
typedef T & reference; {L7+lz  
} ; 4Bt)t#0  
S?c<Lf~W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Wy /5Qw~s  
10N0?K"  
template < typename T > u Qg$hS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z2#k /3%o=  
  { aO bp"  
  return l(t) = r(t); 7d+0'3%  
} J]Rh+@r.  
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。 <KI>:@|Sc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^}J,;Zhu5  
O2U}jHsd  
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 ,)VAKrSg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iDltN]zS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Il#ST  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 bh3yH>Zns  
最后的布局是: ]c]^(C  
                Add TFz k5  
              /   \ RRl`;w?  
            Divide   5 b.9[Vf_G  
            /   \ 9`KFJx6D  
          _1     3 bHXoZix  
似乎一切都解决了?不。 0vMKyT3 c  
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。 r-Y7wM`TZ  
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。 as!P`*@  
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: "EE (O9q  
|C0!mU  
template < typename Right > :u)Qs#'29  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l j+p}dt  
Right & rt) const b~<:k\EE  
  { ~3%aEj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %:sP#BQM  
} gtqtFrleG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Oh,Xjel  
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。 ~n(LBA  
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。 !\'HKk~V  
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。 p Ohjq#}  
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。 lAGntYv  
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? C 7YS>?^]  
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: q%,y66pFr  
P:5vS:s?  
template < class Action > 7loWqZ  
class picker : public Action 7;Vmbt9  
  { kUr/*an  
public : kxmsrQ>av  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $I<\Yuy-M9  
  // all the operator overloaded _lC0XDZ  
} ; ^),;`YXZ  
h8;H<Y;yQ  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 R0G!5>1i  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ih |&q  
"I@akM$x  
template < typename Right > GgE 38~A4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (nYGN$qC9  
  { Xo6zeLHO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZmJ<FF4  
} E?VOst&  
D r"PS >.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |:SIyXGbY  
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。 w{4#Q[  
LCe6](Z  
template < typename T >   struct picker_maker !FvL2L  
  { ^Cj3\G4,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; WHu[A/##']  
} ; zy|h1 .gd  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8~O0P=  
  { #eF k  
typedef picker < T > result; $&i8/pD  
} ; =NWzsRl,  
D8{f7{nY  
下面总的结构就有了: Dv4 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。 X+ /^s)  
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。 b=SCyGxlZ5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^S(QvoaQ  
至此链式操作完美实现。 mApl;D X  
AXv-%k};  
BHU=TK@GR  
七. 问题3 V@\u<LO0G  
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。 ]H<}6}Gd  
h dqr~9  
template < typename T1, typename T2 > OU*skc>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c@KNyBy2  
  { E/gfX   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zXkq2\GHA  
} F| P?|  
AdzdYZiM_  
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: ?!3u ?Kd  
zKh<zj  
template < typename T1, typename T2 > vOl3utu7  
struct result_2 t7*F,  
  { ET%F+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FS*J8)  
} ; iEbW[sX[ 4  
UgOhx- 8  
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? vorb?iVf>  
这个差事就留给了holder自己。 G\(*z4@Gz  
    '}q/;}ih  
hb>uHUb&  
template < int Order > *g4Uo{  
class holder; Bm6t f}8  
template <> +KOhDtLMG  
class holder < 1 > th5UzpB4  
  { .s|5AC[  
public : /sqfw,h@  
template < typename T > Qz$Wp*  
  struct result_1 :j`XU  
  { M" $g*j  
  typedef T & result; Zj0h0Vt  
} ; +^.xLTX`$  
template < typename T1, typename T2 > EEvi_Z932  
  struct result_2 C\0,D9  
  { sGa "  
  typedef T1 & result; <1`MjP*w  
} ; c57`mOe/b  
template < typename T > rY$ wC%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V3/OKI\o  
  { oq (W|  
  return (T & )r; ;x/. 8fA  
} ler$HA%F]  
template < typename T1, typename T2 > 0;w84>M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bvT$/ (7  
  { zY].ZS=7  
  return (T1 & )r1; \#gguq?[  
} <irr .O  
} ; -1ci.4F&  
eUD 5 V  
template <> "J `#  
class holder < 2 > DP!8c  
  { Ia:M+20n  
public : `'pfBVBz  
template < typename T > A^4#6],%v  
  struct result_1 Ol;"}3*Z*  
  { I~-sBMm(w  
  typedef T & result; gU?M/i2  
} ; :1~4X  
template < typename T1, typename T2 > +Edq4QYwR  
  struct result_2 H8E#r*"-m  
  { yXf+dMv  
  typedef T2 & result; 7b R[.|T  
} ; Z,>owoP4  
template < typename T > 1TgD;qX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @J6V ,  
  { yEVnG` 1  
  return (T & )r; Seq ^o=  
} "a<:fEsSE  
template < typename T1, typename T2 > 1([?EfC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^vI`#}?  
  { S=$ \S9  
  return (T2 & )r2; 5K =>x<  
} LfvRH?<W  
} ; .la_u8A]  
O44Fj)  
1WI^R lWd(  
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> >。 <V|\yH9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %htwq]rZd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k40`,;}9  
R l)g[s  
return l(i, j) = r(i, j); j<h0`v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^[q/w<_j~  
!{A#\~,  
  return ( int & )i; [6nN]U~Y  
  return ( int & )j; iq5-eJmq  
最后执行i = j; M2A_T.F=H  
可见,参数被正确的选择了。 GwmYhG<{  
%KR2Vlh0  
ayLINpL  
F*y7 4j,  
1Q$/L+uJ5  
八. 中期总结 _ujhD  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ra1_XR}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 v/,,z+%-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 so@ijl4{Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YOY2K%o  
w1+ %+x  
xBE}/F$ 45  
%'Z`425a  
pwNF\ ={  
9ol&p>  
九. 简化 2rM/kF >g  
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。 k%;oc$0G-3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {7EpljH@  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 48.4GwL7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 es\Fn#?O  
  +-*/&|^等 I@(3~ Ab  
2. 返回引用。 h<g2aL21?F  
  =,各种复合赋值等 OK \9`  
3. 返回固定类型。 7_L$XIa  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 43!E>mq  
4. 原样返回。 HzAw rC  
  operator, 3O|2Z~>3  
5. 返回解引用的类型。 $IJ"fs  
  operator*(单目) {-hu""x>  
6. 返回地址。 Lv>OBHD  
  operator&(单目) pzT`.#N:M  
7. 下表访问返回类型。 |Pv)&'B"  
  operator[] q( %)^C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L$@qEsO  
  operator<<和operator>> zw0u|q;#  
?:+p#&I  
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。 GGsAisF"N  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9dva]$^:*1  
`X(H,Q}*;  
template < typename Left > jEL"Q?#  
struct value_return x}OJ~Yk]  
  { EU'P U  
template < typename T > $|I hO  
  struct result_1 X#ud_+6x  
  { p &i+i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~bgM*4GW  
} ; l=<},_]{  
Tzfk_h3hE  
template < typename T1, typename T2 > }wC=p>zA  
  struct result_2 ^$y`Q@-9  
  { pV$A?b"?*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +9.GNu  
} ; S>d7q  
} ; #r@>.S=U]  
%]o/p_<  
Qa"4^s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )4n]n:FjN  
MTn}]blH  
下面我们来剥离functor中的operator() dlwOmO'Bm)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 72= 4#  
[=>[2Ty  
return l(t) op r(t) 8TYoa:pZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e_3B\59k  
return op l(t) ozl>Au  
return op l(t1, t2) g+-^6UG  
return l(t) op m(CsO|pz  
return l(t1, t2) op '2SZ]   
return l(t)[r(t)] CUj$ <ay=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5qkyi]/U8  
 y)3OQ24  
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: 2>m"CG  
单目: return f(l(t), r(t)); nE4rB\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (Vt5@25JW  
双目: return f(l(t)); 8L*#zaSAf  
return f(l(t1, t2)); WPPD vB  
下面就是f的实现,以operator/为例 DK|/|C}6  
M[L@ej  
struct meta_divide 9!6u Yf+  
  { z\Z+>A  
template < typename T1, typename T2 > _OB^ywHn.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ' ?EG+o8  
  { X|y0pH:S  
  return t1 / t2; /1.gv~`+  
} ^CB@4$!   
} ; Iz&<rL;s  
#_zj5B38E  
这个工作可以让宏来做: sfsK[c5bm  
E>F6!qYm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ GQ*or>R1  
template < typename T1, typename T2 > \ }U**)"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |lh&l<=(f  
以后可以直接用 )b,FE}YX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >dwY( a  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 |Rb8 / WX  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) @ZtvpL}e  
pK)!o  
v5.KCc}"  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _ FN#Vq2  
f_IsY+@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;z~j%L%b  
class unary_op : public Rettype +<WNAmh   
  { 'acCnn'  
    Left l; cZAf?,>u  
public : isz-MP$:K5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y>ePCDR3  
jr^btVOI#\  
template < typename T > !)FKF7'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HyIyrUrYW  
      { :v^OdW  
      return FuncType::execute(l(t)); \Lm`jU(:l  
    } |43Oc:Ah+  
SI7r `'7A'  
    template < typename T1, typename T2 > EHrr}&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MkM`)g 5  
      { ?qbq\t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3/8<dc  
    } ~P"o_b6,k  
} ; H )Ze{N  
iT</  
KuMH,rXF  
同样还可以申明一个binary_op ,m5tO  
24 RD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Uq.hCb`:  
class binary_op : public Rettype eU\_m5xl"  
  { <6C:\{eo  
    Left l; fj[Kbo 7!h  
Right r; E*QLw* H  
public : ME*A6/h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @R;&PR#5  
|q Pu*vR  
template < typename T > W?du ]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5)ooE   
      { 0*6Q 8`I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $rPQ%2eF4  
    } ~ F>'+9?Sn  
2j$~lI  
    template < typename T1, typename T2 > '|G8yojz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?B<.d8i  
      { rW`l1yi*$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -f"{%<Q  
    } 1tlqw  
} ; <>V~  
UtHloq(r  
40 zO4  
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 rGay~\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }l_8~/9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 54oJ MW9  
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。 xxOhGA)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L),bP fz  
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。。。 Ei89Ngp\}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?h,.1Tb  
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) C{,Vk/D-0  
下面是修改过的unary_op ul!q)cPb{  
#{J+BWP\o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 'a>D+A:  
class unary_op c-4z8T#M^  
  { 6Y9<| .  
Left l; <|hrmwk|  
  NosOd*S  
public : c,#Nd@  
m",G;VN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +R"n_6N  
WZ UeW*#=  
template < typename T > R#s_pW{op  
  struct result_1 3A\Z ]L  
  { 3V<c4'O\W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h;~NA}>  
} ; _WI~b  
"e/"$z'ca  
template < typename T1, typename T2 > >S%}HSPKq  
  struct result_2 Z 4c^6v  
  { zo@,>'m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9 7pnq1b  
} ; juxAyds  
.`oKd@I*"  
template < typename T1, typename T2 > W >|'4y)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }d@;]cps  
  { ^}lL@Bd|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?i}wm`  
} o%K1!'  
MI~Q Xy,  
template < typename T > <80M$a g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V=c?V/pl  
  { epcvwM/A  
  return OpClass::execute(lt(t)); c$_}   
} +y][s{A  
jEK{47i v  
} ; =.,XJIw&  
Ld=6'C8ud  
:^]Fp UY  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug T;i+az{N:V  
好啦,现在才真正完美了。 xFyBF[c  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3w! NTvp  
?yA 2N;  
template < typename Right > 5"D\n B%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~}Z{hs)  
  { D c]J3r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); iu{QHjZK(  
} 51'V[tI;8  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 P5'VLnE R{  
vb`:   
!0cb f&^:  
Q|f)Awe$  
{3 >`k.w  
十. bind 1119YeL  
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。 3) XS^WG  
先来分析一下一段例子 g5 y*-t  
wL&[Vi_j{  
e(9K.3 @{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} KCn#*[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 C6d#+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 UO-,A j*wW  
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。 pzU:AUW  
我们来写个简单的。 y <P1VES  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d)0 hAdh  
对于函数对象类的版本: DhG{hQ[[  
DMT2~mh  
template < typename Func > _F jax  
struct functor_trait %i&\ X[  
  { ^!SwY_>  
typedef typename Func::result_type result_type; {tnhP^C3>  
} ; dz?Ey~;M  
对于无参数函数的版本: U"K%ip:Wd  
C3; d.KlV  
template < typename Ret > 5%" 0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &y~GTEP  
  { ?)4c!3#  
typedef Ret result_type; |tO.@+[uqP  
} ; lV?OYS|4i  
对于单参数函数的版本: ET|4a(x  
>  !WFY  
template < typename Ret, typename V1 > JwUz4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > > Cx;h=  
  { S#|5&SR  
typedef Ret result_type; i\\,Z L  
} ; 9bD ER  
对于双参数函数的版本: -yY]0  
AaJz3oncJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _u;34H&/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =`wnng5m  
  { o [nr)  
typedef Ret result_type; n Ayyjd3!S  
} ; J8h H#7WMS  
等等。。。 lAx8m't}6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =UF mN"  
Yd<q4VJR  
template < typename Func > _({K6adb  
struct func_return :UDe\zcd "  
  { 9K#U<Q0b'  
template < typename T > y;tX`5(fe  
  struct result_1 .p\<niu7  
  { y-vB C3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T28Q(\C:}  
} ; Fx@@.O6  
$-_@MT~  
template < typename T1, typename T2 > }U$p[Gi<  
  struct result_2 8MCSU'uQ  
  { ]a\HgFp@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I)f54AX  
} ; %;YERO!  
} ; P\.1w>X  
YDiru  
%2rUJaOgy$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o%?~9rf]]  
[214b=  
template < typename Func, typename aPicker > YN5p@b=FX  
class binder_1 3AarRQWsn  
  { \ dZD2e4  
Func fn; I i J%.U  
aPicker pk; "?Xb$V7  
public : REKv&^FLN  
aZYs?b>Gm  
template < typename T > 0D_{LBO6LU  
  struct result_1 >[TJ-%V>oR  
  { (Qz| N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <}^l MBa  
} ; >tVD[wVF0  
\d"M&-O  
template < typename T1, typename T2 > 3']=w@~ O[  
  struct result_2 &oqzQ+H  
  { <LOas$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %%Z|6V74  
} ; Rac4a@hZ  
(= ,w$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} FVS@z5A8<=  
[[9XqD]  
template < typename T > ,daZ KxT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ys$X!Ep  
  { B3iU#   
  return fn(pk(t)); %4HpTx  
} 5_ioJ   
template < typename T1, typename T2 > $Xr9<)?,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6?(vXPpT$  
  { z2.ZxL"*  
  return fn(pk(t1, t2)); 8t Ef>  
} 5Rec~&v  
} ; ^J$?[@qD  
\3v}:E+3  
ITu5Y"x  
一目了然不是么? %O_Ed {G4t  
最后实现bind q(cSHHv+  
h$eVhN &Vv  
G%RhNwm  
template < typename Func, typename aPicker > 8q#Be1u<s2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _f5n t:-  
  { QnNddCiu=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Y>: e4Q  
} 6t(I.>-  
@G;\gJT*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &lYe  
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。 -THU5AB  
> : ;*3  
十一. phoenix z?i{2Fz6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T1Y_Jf*KJ  
lGAKHCs  
for_each(v.begin(), v.end(), `;fk,\8t%  
( *yxn*B_xZ  
do_ my^2}>wi  
[ $"G=r(MW  
  cout << _1 <<   " , " $5n6C7  
] gr y]!4Hy  
.while_( -- _1), #b?)fqRJL  
cout << var( " \n " ) #XJ`/\E]  
) ;_vo2zl1  
); Ei[>%Ah  
o1(?j}:c|  
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: $-:j'e:j  
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 /Sag_[i  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?pJUbZ#J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: j\S}TaH0e  
@ s2<y@  
)Cm7v@B   
template < typename Cond, typename Actor > j >wT-s  
class do_while $rG~0  
  { )m7 Yo  
Cond cd; )D1=jD(  
Actor act; :UgCP ~Y  
public : 5, <:|/r  
template < typename T > *?GV(/Q  
  struct result_1 9M&uQccY  
  { lB Y"@N  
  typedef int result_type; _PR> <L_  
} ; ;^K4kK&f  
.%rB-vO:g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &CEZ+\bA  
v3vQfcxR  
template < typename T > Kq*D_Rh2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *&VqAc%qD  
  {  %wYGI  
  do OYsG#  
    { I2$.o0=3Y  
  act(t); ))qOsphN  
  } 3:;2Av2(X.  
  while (cd(t)); SqF9#&F  
  return   0 ; H[a1n' "<:  
} V!Q1o!J  
} ; Mk-Rl  
Jn>6y:s  
RI q9wD}4(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). cF7efs8u  
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。 _m+64qG_8'  
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。 wSMP^kG  
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。 ?u`TX_OsB  
下面就是产生这个functor的类: >,Zf3M  
b:,S  
h* to%N  
template < typename Actor > Z,~EH  
class do_while_actor Q'ok%9q!p  
  { k>8,/ AZd  
Actor act; g`}+K U  
public : ]i3 1@O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %S<0l@=5`l  
CqRG !J  
template < typename Cond > A{ :PpYs  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]y:ez8RFPU  
} ; V _&>0P{q  
h7( R/Rf  
[a&|c%h  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F|3 =Cl  
最后,是那个do_ u H}cvshv  
GJLlMi  
_dT,%q  
class do_while_invoker bk**% ]  
  { 3}@!TI  
public : [HKTXF{n  
template < typename Actor > 1Fado$# 7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .."=  
  { R(?g+:eCpM  
  return do_while_actor < Actor > (act); @c<*l+Qc  
} ?3Ytn+Py  
} do_; VPB,8zb ]  
HbRDa  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +[MzF EE[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0$-N  
最后来说说怎么处理break和continue ?]`kc  
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。 &ggS!y'n  
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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