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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =nsY[ s<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E,rPM  
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, rf~Ss<  
'e&4#VLH^  
t5_`q(:  
<Z&gAqj 2  
  class filler uJWX7UGuz  
  { -or9!:8  
public : &Ls0!dWC  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $xl*P#  
} ; 4?&=H *H:  
/Iskjcc60W  
KGJB.<Be  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: b,'./{c0  
Txxc-$z  
F 6Ol5  
X bg7mj9c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |amEuKJ  
81g&WQ'  
<omz9d1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %>bwpN  
|joGrWv4  
:Cuae?O,  
J h"]iN  
二. 战前分析 &sRyM'XI  
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。 w\M_3}  
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 #B?7{#.1  
(tz! "K  
4[#.N 3Y4*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CV6H~t'1  
  /* --------------------------------------------- */ GZ e )QH  
vector < int *> vp( 10 ); lC2xl(#!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]uZH  0  
/* --------------------------------------------- */ |EApKxaKD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HaSH0eTw  
/* --------------------------------------------- */ H^s SHj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T;%SB&  
  /* --------------------------------------------- */ ff0B*0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 07#!b~N  
/* --------------------------------------------- */ l>]M^=,&7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3ty){#:  
}_;nl n?t(  
\<8!b {F  
cnsGP*w  
看了之后,我们可以思考一些问题: c1/x,1LnMf  
1._1, _2是什么? h;lnc| Hw  
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。 HlO+^(eX  
2._1 = 1是在做什么? Pv'x|p*  
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。 '71btd1  
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。 '*k\IM{h  
`3OGCy  
s6egd%r  
三. 动工 0(kp>%mbB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5YCbFk^  
|RmBa'.)z  
@|@43}M]C-  
1-n0"lP~4  
template < typename T > d?K8Ygz  
class assignment usA!MMH4  
  { Gl:AS PZ6  
T value; N7_Co;#(zK  
public : RoTT%c P_  
assignment( const T & v) : value(v) {} kel {9b=i  
template < typename T2 > c1^3lgPv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %F~ dmA#:  
} ; ox6rR  
A3n"zxU  
L:<'TXsRA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U]acm\^Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .EdV36$n  
tu'MYY  
D.!4i.)8}  
8vo} .JIl  
  class holder !8g y)2  
  { |`nVr>QF&  
public : *E]\l+]J  
template < typename T > b$`O|S  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &<V~s/n=6?  
  { <'-me09C*  
  return assignment < T > (t); }dz(DP d  
} iCS/~[  
} ; NEk [0  
|#wz)=mD  
S6mmk&n  
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: 5*AKl< Jl  
?KN_J  
  static holder _1; f/y K|[g~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +[ zo2lBx  
F'I6aE%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0"`skYJ@  
而不用手动写一个函数对象。 UwU]l17~  
A=K1T]o  
#k)\e;,X  
N,|oV|i  
四. 问题分析 .yPx'_e  
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。 ;j=1 oW  
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。 WQx;tX  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 RHbwq]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vknFtpx  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $b} +5  
;[9Is\  
五. 问题1:一致性 %a `dO EO  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| bSLj-vp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gwJu&HA/  
#4M0%rN  
struct holder Q_.Fw\l$`  
  { SfUUo9R(sm  
  // Ysu/7o4  
  template < typename T > 1tW:(~ =a;  
T &   operator ()( const T & r) const Z&,}Fgl!F  
  { )v~]lk,o  
  return (T & )r; LS'=>s"  
} ?W_U{=anl  
} ; JuSS5_&  
`'WLGQG  
这样的话assignment也必须相应改动: #cS,5(BM  
W+?[SnHL/  
template < typename Left, typename Right > mC`! \"w  
class assignment ISew]R2  
  { LnS >3$t*  
Left l; fx:KH:q3  
Right r; .Er/t"Qs;  
public : ->=++  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VsEAo  
template < typename T2 > u,:`5*al{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6/ipdi[ _  
} ; yan[{h]EZ  
C&kl*nO  
同时,holder的operator=也需要改动: :'~ gLW>j  
<t% A)L%  
template < typename T > yXg1N N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [t{ #@X  
  { :n9~H+!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ( y*X8  
} GK?R76d  
%+ a@|Z   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 4uAafQ`@H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [[h)4H{T  
=pyZ^/}P  
return l(rhs) = r; 'hw@l>1\9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @H0%N53nE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2EwWV 0BS  
KxmPL  
template < typename Tp > jDXGm[U  
class constant_t j%jd@z ]@  
  { 5dw@g4N %^  
  const Tp t; o~_>p/7;  
public : A>%UYA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T,2Dr;  
template < typename T > }, &,Dt  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u%T$XG  
  { 8:?Q(M7  
  return t; {JCz^0DV  
} y6jmn1K  
} ; GtJ*&=(  
u;ooDIq@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m_02"'  
下面就可以修改holder的operator=了 m$mY<Q  
}9udo,RWu  
template < typename T > }_(^/pnk  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?En| _E_C  
  { G4%M$LJ h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Po11EZa$a  
} I= h4s(  
s8Ry}{  
同时也要修改assignment的operator() e$+f~~K  
D4O5@KfL  
template < typename T2 > k.xv+^b9Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =>}.W:=  
现在代码看起来就很一致了。 }42qMOi#w1  
f@Rpb}zg+C  
六. 问题2:链式操作 pebx#}]p-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y:!/4GF  
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。 ?V)C9@bp  
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。 |8qK%n f}  
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。 JlDDM %  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t#pqXY/;D  
+V);'"L  
template < typename T > w^rb|mKo  
struct result_1 :7Z\3_D/  
  { B?lBO V4v4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J={OOj  
} ; /=YqjZTCq  
;Ma/b=Y  
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: ' MS!ss=r  
;;w6b:}-c  
template < typename T > }y-;>i#m=g  
struct   ref }]g95xT  
  { Ld}(*-1i  
typedef T & reference; '6.>Wdd  
} ; ?dKa;0\  
template < typename T > ua$k^m7m5  
struct   ref < T &> A |taP$ %  
  { 9!xD~(Kr  
typedef T & reference; [Zt# c C+  
} ; gN, k/U8  
Ck3QrfM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z.aLk4QO@  
vTMP&a'5L  
template < typename T > i{|lsd(+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o!s%h!%L  
  { ~X~xE]1o|U  
  return l(t) = r(t); 8_<&f%/  
} _z<Y#mik  
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。 z{`6#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 + U+aWk  
'Vm5Cs$  
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 OAW=Pozr9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?z5ne??  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 CQBT::  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ZTh?^}/  
最后的布局是: Z:UgozdC  
                Add qab) 1ft  
              /   \ MK-a $~<  
            Divide   5 5Cc6 , ]  
            /   \ .K|P&  
          _1     3 QIij>!c4  
似乎一切都解决了?不。 ~']&.  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 !B [1zE  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 QmH/yy3.%  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: f.b8ZBNj>  
zdLVxL>87  
template < typename Right > Pn'`Q S?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |'U,/  
Right & rt) const 7y>Tn`V8G  
  { B^i mG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ilDJwZg#  
} 0)A=+zSS1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 mD D4_E2*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 U;x1}eFT  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 oF%^QT"R  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 q3c*<n g#  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 (MgL"8TS  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ov\Ct%]  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: y\F`B0#$  
dr| | !{\  
template < class Action > vQ:x% =]  
class picker : public Action -@%t"8  
  { \3%W_vU_  
public : *C4~}4WT\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NniX/fk  
  // all the operator overloaded ,pDp>-vI%  
} ; lp:_H-sG  
?*CRa$_I|  
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<V+d^qX\w  
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: /Qr A8  
/\TQc-k?2  
template < typename Right > W.yV/fu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ..??O^   
  { |9+bSH9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^D9 /  
} -`-ACWeNV  
 AGh~8[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > CHPL>'NJzc  
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。 lP}od  
{udrT"h  
template < typename T >   struct picker_maker ,"@w>WL<9  
  { |*%/ovg+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; MP jr_yc]  
} ; B1y<.1k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sk#9x`Rw  
  { v]66.-  
typedef picker < T > result; nA>*IU[  
} ; k |^vCZ<(x  
Xf6fH O  
下面总的结构就有了: La\Q'0  
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。 {VBR/M(q  
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。 =ZG<BG_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $ b4*/vMr  
至此链式操作完美实现。 0o;k?4aP.c  
~@xT]D!BQ  
~q{\;  
七. 问题3 Dz,uS nnm  
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。 DD2adu^  
<H<!ht%q3  
template < typename T1, typename T2 > ,r@xPZPz:e  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dp^"J85}   
  { '-`O. 4u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +IvNyj|  
} R_maNfS]Z  
aZP 2R"  
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: pV8[l)J  
eUYZxe :6  
template < typename T1, typename T2 > ,cLH*@  
struct result_2 sD{ j@WEZ  
  { miwf&b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yXkt:O,i  
} ; SK?I.  
%yeu"  
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? ^#2xQ5h  
这个差事就留给了holder自己。 >xZ5 ac I  
    </,.K`''W  
U4]30B{;H  
template < int Order > >Dxe>Q'df  
class holder; L,#^&9bHa#  
template <> z23#G>I&  
class holder < 1 > 2bkJ /u`i  
  { V5~fMsse  
public : ~H7!MC~K  
template < typename T > <&`:&7  
  struct result_1 N=q#y@L  
  { emA.{cVr!  
  typedef T & result; [M`=HhJ4  
} ; C1 tb`  
template < typename T1, typename T2 > pKq]X}[^c  
  struct result_2 p:Oz<P  
  { ,'u*ZB;  
  typedef T1 & result; (nq^\ZdF  
} ; 5 5^tfu   
template < typename T > >:A<"wZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y|_O8[  
  { JwB"\&'1ZS  
  return (T & )r; pziq0  
} Vu%n&uF  
template < typename T1, typename T2 > G?R_aPP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5\xr?`VZ  
  { (#If1[L  
  return (T1 & )r1; &~'S)Nun  
} 0Q`&inwh  
} ; 07FT)QTE  
Ia#"/`||  
template <> G0Hs,B@5?  
class holder < 2 > nZxSMN0]  
  { Ch t%uzb,  
public : Y([d;_#P  
template < typename T > 2$ tQ @r  
  struct result_1 hXc}r6<B  
  { 7*/J4MN  
  typedef T & result; tvGlp)?.  
} ; J0sGvj{  
template < typename T1, typename T2 > V 9Hl1\j^  
  struct result_2 F\-Si!~oOz  
  { e^8BV;+c  
  typedef T2 & result; WFem#hq   
} ; gHZqA_*T8U  
template < typename T > \2>3Opt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W~yLl%  
  { Im+ 7<3Z  
  return (T & )r; )b0];&hw]  
} oqYt/4^Q  
template < typename T1, typename T2 > [S0mY["  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d8o ewkiR  
  { _C$X04bU3V  
  return (T2 & )r2; q/x/N5HU  
} ]Jn2Ra"j  
} ; c]NN'9G!{  
>Nh`rkR2[  
zSXA=   
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /NU103F yt  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `XgFga)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |IN[uQ  
96}eR,  
return l(i, j) = r(i, j); Du!._  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O:YJ%;w  
I .P6l*$  
  return ( int & )i; Y{+3}drJE  
  return ( int & )j; ;MPKJS68@  
最后执行i = j; V{ |[oIp  
可见,参数被正确的选择了。 O|e}   
OaaH$B  
`tVy_/3(9  
U=QA  e  
 :,~K]G  
八. 中期总结 t^U^Tr  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: J>h;_jA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2Wl{Br.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 12OlrU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (w$'o*z;(  
`0@z"D5c  
zJC EA  
fGarUV  
iRve)   
_ZyT3P&  
九. 简化 +|&0fGv;d9  
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。 ;4kT?3$l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $^h?:L:1n  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 1Es qQz*$u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J\A8qh8  
  +-*/&|^等 t$I|E  
2. 返回引用。 X"<|Z]w  
  =,各种复合赋值等 m&/=&S  
3. 返回固定类型。 %{'4. ,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vpLMhf`  
4. 原样返回。 ir&.Z5=  
  operator, h<NRE0-  
5. 返回解引用的类型。 J-XTN"O  
  operator*(单目) '[ 0YIn  
6. 返回地址。 (STx$cya  
  operator&(单目) 9rcI+q=E  
7. 下表访问返回类型。 mi^hvks<  
  operator[] ]sL45k2W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s|2}2<+  
  operator<<和operator>> e U;jP]FA  
M-Sv1ZLh  
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。 n9] ~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9o_- =>(  
sfI N)jh  
template < typename Left > '[f Zt#  
struct value_return [cpNiw4e  
  {  SFpQ#  
template < typename T > [{cC  
  struct result_1 e{!vNJ0`  
  { v3-?CQb(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R|Y~u*D  
} ; &t_h'JX&  
ug&92Hdvy3  
template < typename T1, typename T2 > o;QZe&  
  struct result_2 )`Ed_F}k  
  { 'C~9]Y].  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; t.U{Bu P  
} ; %g w{[ /[A  
} ; hk;bk?:m  
a D|Yo  
D9o*8h2$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait KB+]eI-h  
8*Zvr&B,G  
下面我们来剥离functor中的operator() `%y5\!X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: F$yeF^\g  
!01i%W'  
return l(t) op r(t) , N 344y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _}ele+  
return op l(t) A.U'Q|  
return op l(t1, t2) K7RKF$Z\  
return l(t) op ]o*$h$?s  
return l(t1, t2) op }n[Bq#  
return l(t)[r(t)] 38wq (  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &7Kb]Ti  
3 Gd|YRtk  
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: SqqDV)Uih1  
单目: return f(l(t), r(t)); Fu##'#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u[EK#%  
双目: return f(l(t)); xA-jvu9@  
return f(l(t1, t2)); j^ I!6j=ZX  
下面就是f的实现,以operator/为例 %?dE{ir  
0b++ 17aV  
struct meta_divide {US>)I  
  { 8\_*1h40s  
template < typename T1, typename T2 > `M]BhW)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) JqEb;NiP)5  
  { #(dhBEXPW;  
  return t1 / t2; sam[s4@eQ  
} tN!Bvj:C[M  
} ; ZIW7_Y>_  
1eiw3WU;  
这个工作可以让宏来做: [q"NU&SX  
L*^ V5^-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ pVz*ZQ[]  
template < typename T1, typename T2 > \ BS.=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; H:MUNc8i  
以后可以直接用 {aIZFe}B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Pz1G<eh#{g  
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 b9#m m  
(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。。。) ^U{P3 %uZ  
JWWInuH  
A^L?_\e6  
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 DaDUK?  
' &N20w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DaCblX  
class unary_op : public Rettype y#e ?iE@  
  { |0]YA  
    Left l; #[(gIOrNn8  
public : ;-Ado8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?FDJqJM  
y($EK(cb  
template < typename T > wPQ&Di*X}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6VFirLd  
      { NfqJ=9  
      return FuncType::execute(l(t)); 23k)X"5  
    } %2YN,a4  
C (U  
    template < typename T1, typename T2 > f-&ATTx`J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :mn(0 R~  
      { C$_G'XI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F {/>u(@3  
    } R. O  
} ; $r):d  
XD 5n]AL  
Z,SY N?@  
同样还可以申明一个binary_op <OIUyZS  
i)[kubM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !YY 6o V  
class binary_op : public Rettype  d~sJ=)  
  { "&Gw1.p  
    Left l; `ReGnT[  
Right r;  M$F{N  
public : ]d^ k4 d  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _tA7=*@8  
D/cg7  
template < typename T > blUY.{NN3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m[W/j/$A+x  
      { :q(D(mK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "% SX@  
    } JBvk)ogM  
WX ,p`>n  
    template < typename T1, typename T2 > }\>+H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const */4tJ G1U  
      { JV&Zwbu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); WejyYqr34-  
    } Jb7iBQ2%  
} ; We\KDU\n  
iQu^|,tHEM  
\|blRm;  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Qg[heND  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :MK:TJV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xC'mPcU8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 (VfwLo>#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j{)fC]8H  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 7,f:Qi@g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Wux0RF&  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 4C6=77Jr  
下面是修改过的unary_op 9U&~(;  
0T(O'v}.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @51z-T  
class unary_op N`f!D>b:dn  
  { DE'Xq6#PK  
Left l; Ih(:HFRMq6  
  fn3*2  
public : DE5d]3B  
"pOqd8>]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?Y%}(3y  
uFz/PDOZ@  
template < typename T > BO[+E' 2  
  struct result_1 "&@gX_%  
  { &Q2NU$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~(stA3]k  
} ; 2TE\4j  
bh{E&1sLh  
template < typename T1, typename T2 > lB=(8.  
  struct result_2 TViBCed40  
  { ~u};XhZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; eH ;Wfs2f  
} ; EV:_Kx8fP  
th5 X?so  
template < typename T1, typename T2 > (irk$d %  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 65'`uuPx  
  { {k kAqJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); eVJ= .?r  
} 7ESN!  
,jAx%]@,I  
template < typename T > %=laY_y G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R 4DM_ u  
  { -kWO2  
  return OpClass::execute(lt(t)); F~tm`n8Z  
} s;vWR^Ll  
R1I I k  
} ; d-9uv|SJ  
,Y`'myL8W  
<E D8"~_  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ,O$Z,J4VL  
好啦,现在才真正完美了。 "2*G$\  
现在在picker里面就可以这么添加了: elN{7:  
1_N~1Ik  
template < typename Right > (J6" ;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D=jS h  
  { *rS9eej  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A M>Yj  
} l[tY,Y:4qO  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 <9Lv4`]GU5  
it(LphB8  
}wvwZ`5t  
3$GY,B  
SZCF3m&pz  
十. bind 1"8Z y6t  
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。 clh3  
先来分析一下一段例子 2#>$%[   
KC@k9e  
cp E25  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >wz;}9v  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6Cz7A  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }"F ?H:\  
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。  ioE66-n  
我们来写个简单的。 tebWj>+1c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !!?+M @  
对于函数对象类的版本: (|yRo  
$=e&q  
template < typename Func > +=|hMQ;  
struct functor_trait  ET >S  
  { Z! C`f/h9  
typedef typename Func::result_type result_type; :FX'[7;p  
} ; k#1`  
对于无参数函数的版本: MgJ%26TZ  
\iFMU#  
template < typename Ret > :z izca4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Hs:4I  
  { ?z\q Mu  
typedef Ret result_type; '1>g=Ic0  
} ; tnQR<  
对于单参数函数的版本: 5}.,"Fbr  
4 7)+'`  
template < typename Ret, typename V1 > oso1uAOfp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > JcvHJ0X~a  
  { J~_L4* Jw  
typedef Ret result_type; QLn5#x~xb  
} ; R9b/?*%=9  
对于双参数函数的版本: }};j2  
d1srV`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Hrd5p+j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C:'WX*W  
  { ?~VWW<lR  
typedef Ret result_type; 2.fyP"P L  
} ; rd&*j^?  
等等。。。 gmF_~"^34  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy hYP6z^  
f"5lOzj`C  
template < typename Func > X_-Hrp!h  
struct func_return (uuEjM$3%  
  { ! /|0:QQi  
template < typename T > ,(@Y%UW:  
  struct result_1 Ct =E;v7}  
  { rQd1Ch  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \j2 : 6]Hm  
} ; 'NQMZfz  
x[GFX8h(k6  
template < typename T1, typename T2 > }AMYU>YE=  
  struct result_2 ;X*K*q  
  { 7':5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OEy:#9<'  
} ; u):%5F/  
} ; E>l#0Zw  
#K<=xP  
haEZp6Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?{@!!te@3v  
bBeFL~  
template < typename Func, typename aPicker > b.mjQ  
class binder_1 2HvTM8  
  { eLDL  "L  
Func fn; :w {M6mM>  
aPicker pk; dN$D6*  
public : 4t +/  
n3HCd- z  
template < typename T > J]=aI>Ow  
  struct result_1 ;9!yh\\   
  { T(sG.%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gNEzlx8A  
} ;  |(J ?#?  
^huBqEs  
template < typename T1, typename T2 > oSu|Yn  
  struct result_2 Sq?6R}q%  
  { +e\:C~2f28  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k"DQbUy0L  
} ; DMK"Q#Vw  
43}&w.AS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lk+=2 6>  
 eo<~1w  
template < typename T > %CsTB0Y7n,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xy z\;3  
  { {R1Cxt}  
  return fn(pk(t)); 8,H#t@+MT  
} T_oW)G  
template < typename T1, typename T2 > dp//p)B>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `3>)BV<P  
  { "u,~yxYWl  
  return fn(pk(t1, t2)); 6&OonYsP  
} 3*2&Fw!B  
} ; J<5vs3[9  
zM8/ s96h  
bb O;AiHD  
一目了然不是么? ZAnO$pA  
最后实现bind K&Wv.}=V  
Me K\eZ\  
UQji7K }  
template < typename Func, typename aPicker > +}G>M=t::  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) AVevYbucB  
  { $CQwBsYb=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k+m_L{#m5  
} ,rl <ye*&  
0R%uVJG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8w@W8(3B  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 \'^Z_6{w  
.}hZ7>4-  
十一. phoenix uy*x~v*I]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {'wU&!  
`bt)'ERO%#  
for_each(v.begin(), v.end(), d8BK/b  
( L&gEQDPgq|  
do_ x_H7=\pX]  
[ >G3 J3P(  
  cout << _1 <<   " , " _^2[(<Gmv  
] S>ylAU;N  
.while_( -- _1),  9jzLXym  
cout << var( " \n " ) fPk9(X;G!p  
) WCfe!P?g  
); Q]?J%P.  
vM4`u5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: PK`(qK9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor pt|$bU7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0R^(rE"2#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: U+}9X^  
C2,cyhr  
_ L:w;Oy9T  
template < typename Cond, typename Actor > ;0X|*w1JO  
class do_while Ef*.}gcU  
  { @XG`D>%k  
Cond cd; mBgx17K/-_  
Actor act; 6pz:Lfd80  
public : xY}j8~k  
template < typename T > {R8P $  
  struct result_1 7Caap/L:  
  { Nwu Be:"@  
  typedef int result_type; Ky~~Cd$  
} ; ,c %gwzU  
 AQNx%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  yURh4@  
]3# @t:>  
template < typename T > P;91C'T-x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,'{B+CHoS  
  { A kQFb2|ir  
  do >5},qs:lZ  
    { r_<i*l.  
  act(t); )xy{[ K|M(  
  } J2k'Ke97o  
  while (cd(t)); EsxTBg  
  return   0 ; V'hz1roe  
} W oG  
} ; TV>R(D3T/  
oW1olmpp=  
Uo)<_nG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^p%+rB.j[  
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。 ]T$w7puaJ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 K>JU/(  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 \yizIo.Y`  
下面就是产生这个functor的类: f! Nc+  
>oYwzK0&  
Vw@x  
template < typename Actor > L#MxB|fcr  
class do_while_actor JM9Q]#'t  
  { ]1$AAmQH  
Actor act; UHszOl  
public : }nERQq&A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {$=%5  
R,Uy3N  
template < typename Cond > ptL}F~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (&x\,19U$  
} ; F9%VyQf  
J-?(sjIX  
=umS^fJ5`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Mo r-$a8  
最后,是那个do_ %cjav  
D"aQbQP  
z]_CFo1'l  
class do_while_invoker 5 : >  
  { D)$k{v#~  
public : _ L6>4  
template < typename Actor > ;] o^u.PC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9:5NX3"p  
  { <xz-7EqbwX  
  return do_while_actor < Actor > (act); OtqLigt&l  
} v xZUtyJfe  
} do_; 45JLx?rN_  
780MSFV8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? AU\!5+RDB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9Dkgu ^`  
最后来说说怎么处理break和continue W]]2Uo.  
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。 +6E<+-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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