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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]#eh&jw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Zr/r2  
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, /'&;Q7!)  
pO/%N94s  
RXSf,O  
__N.#c/l{  
  class filler wq0aF"k  
  { N+Sq}hI  
public : s;.=5wcvi?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XAic9SNu;  
} ; R{}qK r  
:=.*I  
$[CA&Y.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: wyQb5n2`;~  
H'Qo\L4H  
wK5_t[[  
}[=YU%[o:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NPU^) B  
W'$kZ/%[  
Uene=Q6>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9%,;XQ  
&9B_/m3  
@)0 Y~A )  
uH{'gd,q8  
二. 战前分析 5w3Fqu>39?  
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。 78Y@OL_$  
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 h8v>zNf'  
rG6\ ynBX%  
X0i3_RVa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h}Ygb-uZ  
  /* --------------------------------------------- */ mnQ'X-q3iO  
vector < int *> vp( 10 ); 4F#%f#"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); R } %8s*  
/* --------------------------------------------- */ 8F6h#%9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^#SBpLw  
/* --------------------------------------------- */ zy)i1d  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _w u*M  
  /* --------------------------------------------- */ P[i\e7mR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2P}I'4C-  
/* --------------------------------------------- */ |rPAC![=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `BT^a =5  
 )U98  
aqL<v94wX  
YKx 1NC  
看了之后,我们可以思考一些问题: Jt=>-Spj  
1._1, _2是什么? Bymny>.M  
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。 5' \)`  
2._1 = 1是在做什么? Y3o Mh,  
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。 i?>Hr|  
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。 *\q8BZ  
rg)h 5G  
#+G`!<7/@f  
三. 动工 }~zO+Wf2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Uf2:gLrF  
c E76L%O  
xqWj|jA  
i^/54  
template < typename T > K` (#K#n  
class assignment ^KH%mSX>  
  { 42@a(#z(U  
T value; <Jwo?[a  
public : L8P 36]>  
assignment( const T & v) : value(v) {} #v/ry)2Y=  
template < typename T2 > l>Av5g)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K-@bwB7~s  
} ; M,..Kw/ }~  
l%PnB )F  
%$9:e J?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o;;,iHu*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (,tHL  
chLeq  
w%u5<  
(j N]OE^  
  class holder Wem?{kx0  
  { [=~!w_  
public : iS-K ~qa  
template < typename T > 4A  o{M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ND,`QjmZ  
  { _LLshV3  
  return assignment < T > (t); 3^~Zj95M  
} Czh8zB+r  
} ; "::9aYd!  
~d+O/:=K_  
|[WL2<  
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: Q X):T#^V  
?!m m a\W  
  static holder _1; /Sj_y*x1e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;Jo*|pju  
$jcz?vH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k~|ZO/X@l%  
而不用手动写一个函数对象。 ;tr)=)q &  
Rp4FXR jC  
gV`S%   
<G9<"{  
四. 问题分析 pn*d[M|k  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 dqz1xQ1  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Sj1r s#@1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 swt\Ru6,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4k*qVOBa6R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 k+txb?  
*-7fa0<  
五. 问题1:一致性 E7 L bSZ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| B$`d&7I;D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @>Ek'~m  
+gNX7xuY  
struct holder @?M; 'xMbB  
  { 3Tw%W0q  
  // "c EvFY  
  template < typename T > 8J^d7uC  
T &   operator ()( const T & r) const +7^w9G  
  { i&pMF O  
  return (T & )r; Ej5^Y ?-6  
} #:I^&~:  
} ; N.vG]%1"  
d3(+ztmG!  
这样的话assignment也必须相应改动: w'XSb.\)_m  
x{j+}'9  
template < typename Left, typename Right > T7s+9CE  
class assignment 2_I+mQ  
  { -G!6U2*#  
Left l; o[imNy~~  
Right r; 4V>vg2 d  
public : K"I{\/x@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GJ>ypEWo  
template < typename T2 > l`qP~ k#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s)Gb!-``  
} ; 1"d\ mE  
kp.|gzA6  
同时,holder的operator=也需要改动: i _8zjj7  
_rG-#BKW8L  
template < typename T > 3U>S]#5}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $Uy#/MX  
  { H! #5!m&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A` =]RJ  
} %'kX"}N/  
epYj+T  
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。 sI4QI\*4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ho>p ^p  
QdirE4W  
return l(rhs) = r; #yX^?+Rc  
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。 do*Wx2:R  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: y]MWd#U  
[ns&Y0Y`t  
template < typename Tp > ^Jn|*?+l  
class constant_t @X|ok*v`  
  { <BQ%8}  
  const Tp t; %{Xm5#m  
public : Lq%[A*`^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 65uZ LsQ  
template < typename T > -z&9 DWH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const EJv!tyJ\[  
  { ;+r0 O0;9  
  return t; tI `w;e%HN  
} 2,+@# q  
} ; -5o?#%  
Hc>([?P%t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :^K~t!@  
下面就可以修改holder的operator=了 %odw+PhO  
xL|?(pQ/BK  
template < typename T > z=u~]:.1O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^NcTWbs-T  
  { $`ON!,oa  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); FU^Y{sbDg  
} /Ql6]8.P  
"[Yip5  
同时也要修改assignment的operator() 1o(+rR<h9  
,I("x2  
template < typename T2 > <.: 5Vx(Aw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }1l}-w`F  
现在代码看起来就很一致了。 #3YdjU3w  
w"yK\OE  
六. 问题2:链式操作 Ni&,g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 So0`c,D  
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。 _Wq7U1v`  
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。 4;08n|C  
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。 ='KPT1dW*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct CzK%x?~]  
:u,2" ]  
template < typename T > -DA;KWYS  
struct result_1 4GEjW4E  
  { jBT*~DyN z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o@Dk%LxP  
} ; 5/*)+  
%`bLmfm  
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: ;<86P3S  
<?{ SU   
template < typename T > ~_ (!}V  
struct   ref _.u~)Q`6  
  {  GE{8I<7c  
typedef T & reference; % E<FB;h  
} ; 3L%Y"4(mm  
template < typename T > w;@`Yi.WQ  
struct   ref < T &> ^XtHF|%0T  
  { M|5^':Y  
typedef T & reference; ^w.k^U=B  
} ; lv*Wnn@k  
4KN0i  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A;K{&x  
s9^"wN YQ  
template < typename T > xKRfl1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ZKVp[A  
  { ,"4X&>_f  
  return l(t) = r(t); OFJJ-4[_3  
} c }g$1of87  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 \mqhugy  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @Z"QA!OK~c  
vbW\~xf  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 **"zDY*?W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :FEd:0TS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Lqy|DJ%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,Gf+U7'K  
最后的布局是: I$rW[l2  
                Add "i;*\+x  
              /   \ j(wY/Hl  
            Divide   5 "Wzij&WkQ  
            /   \ Z3&XTsq  
          _1     3 F>hVrUD8  
似乎一切都解决了?不。 vLVSZX  
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。 Ktj(&/~}  
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。 T1Ln)CS?9  
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: 1KfJl S+  
#$9U=^Z[  
template < typename Right > 2nOe^X!*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9 &?tQ"@x  
Right & rt) const q{N lF$X  
  { B{=,VwaP_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6'3Ey'drH  
} 6EW"8RG`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >B|ofwm*  
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。 ulJ+:zwq$  
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。 / r`Y'rm  
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。 ZVCv(J  
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。 y0W`E/1t  
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? ?Vb=4B{~  
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: ^^U)WB  
@DjG? yLK$  
template < class Action > YQlpk@X`2  
class picker : public Action )[a?J,  
  { zXA= se0U  
public : [bQ8A(u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^+YGSg7  
  // all the operator overloaded [xH2n\7  
} ; IWSEssP  
av$\@4I  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 2g`uC}  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:  @=^jpSnZ  
vCrWA-q#  
template < typename Right > .-gm"lB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LQuYCfj|  
  { o>!~*b';g,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (rCPr,@0  
} pD)/- Dgdm  
G!fE'B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s`dkEaS  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 w^vK7Z 1$  
8I|1P l  
template < typename T >   struct picker_maker *8(t y%5F0  
  { TO8\4p*tE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P7^TRrMF  
} ; iz$v8;w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `^@g2c+d  
  { 6 I>xd  
typedef picker < T > result; G=0}IPfp  
} ; ?7uStqa  
YV>VA<c  
下面总的结构就有了: ce-m)o/  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 IT{.^rP  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 iKCTYXN1(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .,(uoK{  
至此链式操作完美实现。 S -mzxj  
+RKE|*y  
o Q!g!xz  
七. 问题3 7cQHRM+1  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 R&d_ WB4w  
}@t'rK[  
template < typename T1, typename T2 > N NXwT0t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pu m9x)y1  
  {  s`{#[&[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +BTNm66Z  
} )l81R  
M@z_Z+q 9  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: HhT8YH  
Y_TL4  
template < typename T1, typename T2 > "#"Fp&Z7  
struct result_2 e&VR>VJEA  
  { ;gw!;!T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f%{ ag  
} ; WG!;,~f>o  
Tef3 Z6  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ^?l-YnQqm?  
这个差事就留给了holder自己。 "=0 lcb C  
    .$T:n[@  
Yk*57&QI  
template < int Order > 0OoO cc  
class holder; DG%%]  
template <> 2ucsTh@  
class holder < 1 > APOU&Wd  
  { \Q BpgMi(  
public : g{f>j d  
template < typename T > [OToz~=)  
  struct result_1 M#gGD-  
  { `E1_S  
  typedef T & result; gpTF^.(  
} ; %2FCpre;  
template < typename T1, typename T2 > I}CA-8  
  struct result_2 0jx~_zq-j  
  { fgz'C?  
  typedef T1 & result; uvc{RP  
} ; <38@b ]+  
template < typename T > 7ump:|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #j ~FA3O  
  { jH#^O ;A  
  return (T & )r; NX #/1=  
} 9G\3hL]  
template < typename T1, typename T2 > b "3T(#2<*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $5 p'+bE  
  { oVZ8p-  
  return (T1 & )r1; C%7,#}[U/  
} 9/qS*Zdh)  
} ; uL{~(?U$  
?@ye*%w_  
template <> XQoT},C  
class holder < 2 > ?9ho|  
  { ^T J   
public : ("@V{<7(t  
template < typename T > Xcpm?aTo  
  struct result_1 6}FDLBA  
  { x@R A1&c  
  typedef T & result; CjukD%>sde  
} ; oL/^[TXjH  
template < typename T1, typename T2 > WT? U~.U  
  struct result_2 jQBdS. }'v  
  { %'g-%2C?  
  typedef T2 & result; |~vQ0D  
} ; GZ>% &^E  
template < typename T > 8QgL7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .2-JV0  
  { 8@*|T?r  
  return (T & )r; 9^h%}>  
} VX@G}3Ck  
template < typename T1, typename T2 > qc4 "0Ap'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B*?PB]  
  { >+LgJo R  
  return (T2 & )r2; v\tbf  
} 7 QJcRZ[lU  
} ; :^L]Da3  
SG o:FG  
j24  
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> >。 KO;61y:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wg~`Md  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .*ovIU8  
Yt<PKs#E  
return l(i, j) = r(i, j); Y>m=cqR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0mi[|~x=  
lTd2~_  
  return ( int & )i; ,^Srd20  
  return ( int & )j; %H~gN9Vn#@  
最后执行i = j; #\;w::  
可见,参数被正确的选择了。 HPH{{p  
NB#*`|qt  
2cL )sP}  
VYQbyD{V w  
1KR|i"  
八. 中期总结 &>b1ES.>  
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: ;l4 \^E1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9{#|sABGD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'i-O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor n\p\*wb  
491I  
WQC6{^/4[1  
qiryC7.E  
P&^7wud-sb  
e[dRHl  
九. 简化 F|K4zhK  
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。 A)\DPLAG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0qUap*fvC  
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: 1}M.}G2u/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 vaZZzv{H  
  +-*/&|^等 `v{X@x  
2. 返回引用。 =eLb"7C#0  
  =,各种复合赋值等 E,:pIw  
3. 返回固定类型。 'U0I.x(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3 pH` ]m2  
4. 原样返回。 {xoo9jq-  
  operator, xA E@cwg  
5. 返回解引用的类型。 -d)n0)9  
  operator*(单目) !QspmCo+  
6. 返回地址。 dkp[?f)x  
  operator&(单目) -{%''(G  
7. 下表访问返回类型。 tP{$}cEY  
  operator[] 291|KG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y"%o\DS*  
  operator<<和operator>> \ \}/2#1=c  
`\0a5UFR  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 K! j*:{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qE:DJy <  
a$O]'}]`  
template < typename Left > {\zr_v`g  
struct value_return Y@Y(;C"SW  
  { ;O11)u?/s|  
template < typename T > u.FDe2|[)  
  struct result_1 3:#rFb  
  { r2'rf pQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n"Vd"}sU.  
} ; T$;XJx  
Q0_W<+`  
template < typename T1, typename T2 > c/U6K yiK  
  struct result_2 @v=q,A8_  
  { fMaNv6(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; NyLnE  
} ; BAHx7x#(  
} ; y]9U FL"  
R  |%  
d vxEXy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wCmv/m  
jtY~- @*  
下面我们来剥离functor中的operator() VAt9JE;#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: H12@12v  
8E[`H  
return l(t) op r(t) V,5}hQJ F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x&vD,|V!  
return op l(t) LL [>Uu?Y  
return op l(t1, t2) e6'O,\  
return l(t) op TMsoQ82  
return l(t1, t2) op  e5]AB  
return l(t)[r(t)] LS;anNk@.}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] sdD[`#  
\TlUC<urP  
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: &Z!2xfQy>  
单目: return f(l(t), r(t)); s+- aHn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?!oa15  
双目: return f(l(t)); 1?\Y,+  
return f(l(t1, t2)); >cL2PN_y  
下面就是f的实现,以operator/为例 7k|(5P;  
@~3c;9LkY  
struct meta_divide 3wl>a#f  
  { i@L2W>{P  
template < typename T1, typename T2 > /)TEx}wk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }}1Q<puM  
  { V}-o): dI|  
  return t1 / t2; -~fI|A^  
} ~\,6 C1M  
} ; _6 `4_<c=  
yRkMR$5&  
这个工作可以让宏来做: QGy=JHb  
Am4(WXVQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2,0F8=L  
template < typename T1, typename T2 > \ (=rv `1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UUqj?'Nv  
以后可以直接用  Jx w<*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YYW70k:  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 aM!#  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) G - WJlu  
I_7EfAqg(  
It-*CD9  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 q2vz#\A?  
He3zV\X[Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KL]!E ~i  
class unary_op : public Rettype 'bPo 5V|  
  { RC%r7K f  
    Left l; 'O9=*L) X  
public : O]eJQ4XN<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ; bE6Y]"Rz  
B$EP'5@b  
template < typename T > \'*`te:{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,c l<74d  
      { [{$0E=&0  
      return FuncType::execute(l(t)); i]pG}SJ  
    } "~ stZ.  
*'-^R9dN.S  
    template < typename T1, typename T2 > +to9].O7y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8 GN{*Hg  
      { F9r*ZyNlx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c\MDOD%9  
    } \-ws[  
} ; V.:A'!$#  
)W|jt/  
I xBO$ 2  
同样还可以申明一个binary_op n4y6Ua9m{  
%;$Y|RbmqE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _B FX5ifK  
class binary_op : public Rettype HH@xn d  
  { K9'*q3z  
    Left l; 8-YrmP2k  
Right r; WEAXqDjM  
public : +Ob#3PRy  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} );H[lKy  
4+,Z'J%\[7  
template < typename T > T]-~?;Jh8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [)vwg`]   
      { Cq;d2u0)o$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); J?fh3RW9  
    } l}c2l'  
mXj Ljgc}  
    template < typename T1, typename T2 > 5N<v'6&=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z"Ni Y  
      { i]%"s_l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); olxP`iK  
    } S'p`ECfVMA  
} ; KBA%  
@A'1D@f#  
e/jM+%  
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 rd4'y~#S  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yt: V+qdv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =XlIe{  
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。 ODA#vAc!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q.km>XRk~  
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。。。 wJ*-K-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [ {LnE:  
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) { BL1j  
下面是修改过的unary_op de{YgN  
N2s%p6RMPD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )^f Q@C8  
class unary_op R9G)X]  
  { u@u.N2H.%  
Left l; )uuEOF"w  
  L b;vrh;A  
public : u(WQWsN  
>ImM~SR)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5?0gC&WfN  
aZGDtzNG5h  
template < typename T > ) '`AX\  
  struct result_1 f<p4Pkv  
  { <>Ddxmw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Al=? j#J6p  
} ; y@\Q@ 9  
i9k]Q(o  
template < typename T1, typename T2 > }_l -'t  
  struct result_2 ?$4R <  
  { E wsq0D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zb}+ m#q  
} ; Sb4PCt  
810<1NP  
template < typename T1, typename T2 > 3N0X?* (x|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E?4@C"Na  
  { Mr,y|   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <;E[)tv  
} m{dyVE  
- zw{<+;  
template < typename T > ^J~A+CEf"W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TM}'XZ&  
  { ?i EXFYJG  
  return OpClass::execute(lt(t)); dN/ "1%9)  
} l~!fQ$~  
yx w27~  
} ; rnv7L^9^A  
^H6d; n  
#IGoz|m  
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 vcJb\LW  
好啦,现在才真正完美了。 PeUd  
现在在picker里面就可以这么添加了: j*~dFGl)  
OK?3,<x  
template < typename Right > J$9xC{L4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const AKC foJ  
  { K0RYI69_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Dq%r !)  
} ^!p<zZ  
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。 +[8Kl=]L  
Y!1^@;)^  
Q] yT  
C6V&R1"s  
0"qim0%|DF  
十. bind /\a]S:V-j  
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。 )cqDvH  
先来分析一下一段例子 2]aZe4H.  
&*]{"^  
cov#Z ux  
int foo( int x, int y) { return x - y;} H;*a:tbxO+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h$7Fe +#I#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 q?-3^z%u  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ncJFB,4  
我们来写个简单的。 {q tc \O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <+-Yh_D  
对于函数对象类的版本: l^UJes!  
7?!Z+r  
template < typename Func > %][$y 7  
struct functor_trait IgiF,{KE,  
  { H (NT|  
typedef typename Func::result_type result_type; 5hH6G  
} ; AXh3LA  
对于无参数函数的版本: L740s[,`o#  
Jm (&G  
template < typename Ret > Q f+p0E;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }EedHS  
  { Ng'ZAG;O  
typedef Ret result_type; _L4<^Etfm  
} ; ]oas  
对于单参数函数的版本: X=p3KzzX  
&J^4Y!gt  
template < typename Ret, typename V1 > ^/DII`A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {NY~JFM  
  { yXTK(<'  
typedef Ret result_type; -q&7J' N  
} ; U%^eIXV|  
对于双参数函数的版本: I)XOAf$6  
;]&~D +XH  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2l)9Lz=;L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7edPH3  
  { G_^iR-  
typedef Ret result_type; ^YG7dd_  
} ; )zW%\s*'  
等等。。。 n-hvh-ZO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [<Os~bfOv  
ia^%Wg7  
template < typename Func > 5qd_>UHp  
struct func_return XYb^C s;  
  { ksu}+i,a  
template < typename T > '6o`^u>  
  struct result_1 hEv=T'*,K)  
  { CP]S-o}yd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k'@7ZH  
} ; z;y^t4 ^9  
YXX36  
template < typename T1, typename T2 > aVppOxA  
  struct result_2 -3G 4vRIo  
  { 97(Xu=tX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S$jV|xK B  
} ; BSfm?ku"!  
} ; tM^;?HL]  
*gd?>P7\0  
2JiAd*WK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ! EX?m }7  
QY~<~<d+G  
template < typename Func, typename aPicker > U/X|i /  
class binder_1 ePq13!FC/  
  { ceb s.sF:  
Func fn; MegE--h  
aPicker pk; =f4[=C$&`  
public : <G~} N  
&2io^A P  
template < typename T > TvunjTpaj  
  struct result_1 ceFsGdS  
  { (odR'#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r zMFof  
} ; Ew %{ i(d  
CxbSj,  
template < typename T1, typename T2 > Uvjdx(fY[a  
  struct result_2 3Q'[Ee2-3  
  { }W:*aU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \7Gg2;TA6o  
} ; V#'26@@  
e2AN[Ar  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} I 1b  
$J QWfGwR  
template < typename T > Q_&}^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -}{%Q?rYj  
  { Em e'Gk  
  return fn(pk(t)); Sl3KpZ  
} Gb(C#,xbK  
template < typename T1, typename T2 > nG"tO'J6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @+'c+  
  { k}-yOP{  
  return fn(pk(t1, t2)); 1~}m.ER  
} yZYK wKG  
} ; (jU/Wj!q  
\Fj5v$J-  
-VS9`7k  
一目了然不是么? C#MF pT  
最后实现bind M{`/f@z(  
V bg10pV0  
q} ]'Q -  
template < typename Func, typename aPicker > j/)"QiS*?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r<;l{7lY_  
  { k? 3S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;i<$7MR.e  
} ic%?uWN  
;mDM5.iF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 i 8l./Yt/  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 XB0a dp  
j?EskT6  
十一. phoenix h ?uqLsRl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 06 QU  
5Z/yhF.{  
for_each(v.begin(), v.end(), 5]jx5!N  
( M]}l^ m>L  
do_ 2Y400  
[ >(hSW~i~  
  cout << _1 <<   " , " N>+P WE$  
] 8g\wVKkTQp  
.while_( -- _1), pv$mZi4i  
cout << var( " \n " ) uxWFM $  
) V,V*30K5  
); a%Uw;6|{  
41u*w2j  
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: 1hl]W+9  
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 B\\6#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Lp_$?MCD.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B?+ .2  
{jvOHu  
EE+`i%  
template < typename Cond, typename Actor > UQ/qBbn  
class do_while 6SE6AL<b  
  { $:Rn;  
Cond cd; FY$fV"s  
Actor act; gX[|;IZ0o  
public : 4|`Yz%'  
template < typename T > )h#]iGVN}  
  struct result_1 h@=7R  
  { wZ#Rlv,3Wa  
  typedef int result_type; ~A6"sb=  
} ; _@Y"$V]=Vt  
MR`:5e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1%%'6cWWu  
8O>}k  
template < typename T > !<&m]K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *n8%F9F  
  { 7W"/ N#G  
  do x<)G( Xe*  
    {  >1A*MP4  
  act(t); l71 gf.4g  
  } 9Gca6e3  
  while (cd(t)); - a y5  
  return   0 ; O`WIkBV!  
} oh6B3>>+  
} ; :- ?Ct  
Z,K7Ot0  
qz9tr  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~3gru>qI&  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Y$g}XN*)E  
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。 `-_N@E1'>  
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。 !YiuwFt  
下面就是产生这个functor的类: 98fu>>*G{  
petW M@  
P"1 S$oc  
template < typename Actor > [8"ojhdV  
class do_while_actor #Z\ O}<  
  { Cp#)wxi6[y  
Actor act; FXV`9uq}Z  
public : $J.T$0pFa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k@V#HC{t  
,_D" ?o  
template < typename Cond > h>alGLN>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'CXRG$D  
} ; %K(0W8&  
1j0-9Kg'  
z>;$im   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 JQ@fuo %  
最后,是那个do_ Gih[i\%Q  
_tAQ=eBO  
&-%X:~|:X  
class do_while_invoker P}V=*g  
  { k;I  &.H  
public : + E/y ~s  
template < typename Actor > Q6IQV0{p  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,LZX@'5  
  { =p@8z /u  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;Wc4qJ.@  
} H2;X   
} do_; HSN8O@dy  
8!mc@$Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >`'O7.R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 e}0:"R%E  
最后来说说怎么处理break和continue )4R:)-"f  
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。 k6"KB  
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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