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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N?;5%pG <  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hFWK^]~ a  
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, 1)f~OL8o  
,\ RxKSU  
yS:1F PA$_  
:,(ZMx\  
  class filler ZIrJ"*QO=  
  { j;b<oQH  
public : ';bovh@*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pu*vFwZ  
} ; 4?^t=7N  
j?n:"@!G/  
Bswd20(w  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: hq^@t6!C\m  
<\cH9D`dE  
|.Pl[y  
: Gz#4k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /RmHG H!  
1$Pn;jg:  
~:%rg H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Uwqm?]  
sR. ecs+  
#}A >B  
afMIqQ?  
二. 战前分析 zSi SZMP"  
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。 *?+maK{5+  
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 X;ZR"YgT  
#)BdN  
,{{uRs/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %8V/QimHU  
  /* --------------------------------------------- */ GBZx@B[TY  
vector < int *> vp( 10 ); -vfV;+3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Cu\A[6g,  
/* --------------------------------------------- */ EO;f`s)t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); iM Xl}3  
/* --------------------------------------------- */ M9@#W"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @:. 6'ji,`  
  /* --------------------------------------------- */ P~0d'Oi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); M,Px.@tw.  
/* --------------------------------------------- */ 8P3EQY -  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); T@]vjXd![  
1b'1vp  
g'`J'6Pn  
K`@GN T&  
看了之后,我们可以思考一些问题: q*ZjOqj  
1._1, _2是什么? OwQ 9y<v  
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。 :!1B6Mc  
2._1 = 1是在做什么? e3wFi,/@  
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。 y)v'0q  
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。 NDRk%_Eu(  
Z8=4cWI~;  
'sm+3d  
三. 动工 I@ch 5vl4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~`{HWmah  
,h1r6&MEY  
n\ma5"n0=\  
1GW=QbO 6  
template < typename T > %t\`20-1<  
class assignment sf?D4UdIH  
  { vbQo8GFp}  
T value; fj 19U9R  
public : b=QO^  
assignment( const T & v) : value(v) {} j~"X`:=  
template < typename T2 > COj50t/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6kjBd3  
} ; ;X\>oV3#  
^G# =>&,  
a'Qy]P}'Ug  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F#iLMO&Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @-;-DB]j  
Gz!72H  
jo<[|ZD  
C did*hxJ  
  class holder xN}P0  
  { K I$?0O  
public : (^9q7)n  
template < typename T > \x x<\8Qr_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A A<9 XC  
  { "^<:7_Y  
  return assignment < T > (t); i2$U##-ro]  
} _hMVv&$  
} ; ,q/K&'0`  
=X>3C"]  
A@_F ;4X  
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: rP;Fh|w#  
4\2p8__  
  static holder _1; =YZp,{T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rEdr8qw  
Roy`HU ;0a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8+ B.x  
而不用手动写一个函数对象。 Iu(T@",Q#  
{*t'h?b  
0tn5>Dsk  
.rG Rdb  
四. 问题分析 F!`.y7hY@  
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。 /n?5J`6  
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。 G+b$WQn2t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cGsxfwD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \E?1bc{\f  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zmf5!77  
XOgX0cRC4  
五. 问题1:一致性 N iNZh;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Tr/wG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `W?aq]4x5  
Ej'a G   
struct holder A0O$B7ylQ  
  { ( rZq0*  
  // in#qV  
  template < typename T > %~^R Iwm  
T &   operator ()( const T & r) const )@1_Dm@0b  
  { IOTHk+w  
  return (T & )r; !pw%l4]/t  
} S][: b  
} ; ]ueq&|  
Lkk'y})/  
这样的话assignment也必须相应改动: <LZvG IMl  
t ~U&a9&Z  
template < typename Left, typename Right > r]BB$^@@V  
class assignment }Ss#0Gee  
  { 4^70r9hV9  
Left l; RS<c&{?  
Right r; 7F\U|kx_  
public : RXl52#:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \)y5~te*  
template < typename T2 > X[NsdD?w1+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .__X[Mzth3  
} ; \+Qx}bS{  
q* Ns]f'a  
同时,holder的operator=也需要改动: {U^mL6=&v  
,a^_ ~(C  
template < typename T > kc~Z1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  `U(A 5  
  { ttZ!P:H2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }Ax$}#  
} s( Kf%ZoE  
u4z]6?,"e  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 w{2V7*+l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G-M!I`P  
#0G9{./C  
return l(rhs) = r; K Qub%`n  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 6sQ"go$}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: quGb;)3  
-BQM i0  
template < typename Tp > Qkr'C n  
class constant_t nV:.-JR  
  { \vFkhm  
  const Tp t; Am  kHVg  
public : bB)EJCPq>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *RxbqB-  
template < typename T > wAkoX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >L&>B5)9  
  { L8R|\Bx  
  return t; zq{L:.#ha  
} C+y:<oo)  
} ; AU-/-h=Mr  
ua4QtDSs  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Qo;$iLt  
下面就可以修改holder的operator=了 NwT3e&u%|  
V)N9V|O'  
template < typename T > ) I-8 .  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w? !@fu  
  { #FuOTBNvB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  U]e;=T:3  
} V\ARe=IWM  
Eg  w?  
同时也要修改assignment的operator() 3TtnLay.k  
/:U\U_j  
template < typename T2 > *(o~pxFTR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x]y~KbdeB  
现在代码看起来就很一致了。 dLQ!hKD~  
}4eSB  
六. 问题2:链式操作 /x$O6gi  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 42# rhgW  
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。 tgg *6lc  
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。 [[[p@d/Y  
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。 \n:'>:0X!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B[cZEFo\  
Nv #vfh9}P  
template < typename T > aQinR"o  
struct result_1 e7vPi QCc  
  { bS* "C,b~s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; AbLOq@lrK  
} ; LG&~#x  
?N$  
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: a#j0N5<Nl  
]_F%{8|  
template < typename T > Xv=n+uo  
struct   ref <A"}Krq?  
  { WI}P(!h\J  
typedef T & reference; LA"`8  
} ; Et`z7Q*e  
template < typename T > 0[9A*  
struct   ref < T &> (y#8z6\dx  
  { _~5{l_v|I  
typedef T & reference; lh8`.sWk4V  
} ; >,32~C  
x*bM C&Ea  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m:Z=: -x  
oDM}h +  
template < typename T > Ojie.+'SB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a.wRJ  
  { "E 8-76n  
  return l(t) = r(t); hD # Yz<  
} M<g>z6   
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。 S37Bl5W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ",`fGu )  
7(Y!w8q&^  
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 3H@TvV/;f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N<Ti]G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e l7P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l"b78n  
最后的布局是: bWUo(B#*I  
                Add '$q'Wl)  
              /   \ c?>Q!sC  
            Divide   5 KuE 2a,E4  
            /   \ sT'wps2  
          _1     3 q;t T*B W  
似乎一切都解决了?不。 Dr,{V6^  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 lj'c0k8  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ]}~*uT}>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: J3y5R1?EP  
FU5vo  
template < typename Right > VX2bC(E'%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U#d&#",s  
Right & rt) const 8WfF: R;  
  { Y -o*d@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sAC1Pda  
} G5bi,^G7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6&$z!60  
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。 yi r#G""7  
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。 1MX:^L!f8  
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。 jO<K0c c  
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。 iV(B0z  
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? P0k|33;7L  
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: jYO@ %bQ  
[[oX$0Fp\!  
template < class Action > Y'%sA~g  
class picker : public Action   VG q'  
  { kO~xE-(=  
public : j}#48{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZTM zL%i  
  // all the operator overloaded DZRk K3  
} ; @C~TD)K  
*N[.']#n  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ) m%ghpX  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: L8T T54fM  
c^Rz?2x  
template < typename Right > 'O \YL(j_e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6V*@ {  
  { CZxQz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D8paIp  
} D>VI{p  
()}O|JL:K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FavU"QU&|  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 +2|X 7wA  
It(8s)5  
template < typename T >   struct picker_maker K>,Kbs=D6  
  { l/DV ?27  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T5Sa9\`>  
} ; R]m`v: 9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f(|qE(  
  { DTl M}  
typedef picker < T > result; X+?*Tw!\  
} ; v}+axu/?  
}sd-X`lZ  
下面总的结构就有了: R^f~aLl  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 j<R,}nmD3\  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 +}I[l,,xy  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 HC?yodp^  
至此链式操作完美实现。 NA]7qb%%<  
DN&ZRA  
]Qkto4DQ5  
七. 问题3 7h&$^  
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。 Zo-E0[9  
gupB8 .!  
template < typename T1, typename T2 > ?*9U d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JihI1C  
  { VahR nD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  ^G~W}z?-  
} $io-<Z#Q  
,B5Ptf#  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -l`@pklQ  
DcQ^V4_  
template < typename T1, typename T2 > uQ vW@Tt  
struct result_2 wkdd&Nw;  
  { pyT+ba#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -=Q_E^'  
} ; }2:bYpYQ  
f0IljY!.  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? zt[TShD^  
这个差事就留给了holder自己。 Ke&lGf"5  
    ^R,5T}J.  
P>)-uLc~W  
template < int Order > = EyxM  
class holder; N>/*)Frt  
template <> it&c ,+8  
class holder < 1 > ojs&W]r0Z  
  { 8!VjXj"  
public : s|pb0  
template < typename T > H'q&1^w)  
  struct result_1 #_2V@F+,  
  { N5}vy$t_P  
  typedef T & result; p$?c>lim  
} ; Uf4QQ `c#  
template < typename T1, typename T2 >  ,H1J$=X'  
  struct result_2 6N~ jt  
  { Gxi;h=J2)>  
  typedef T1 & result; +(/XMx}a  
} ; nd3]&occ  
template < typename T > i#kRVua/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Co[[6pt~  
  { r;|Bc$P  
  return (T & )r; k{c~  
} By3dRiM=,2  
template < typename T1, typename T2 > +FY-r[_~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `Jm{K*&8Q  
  { _\@i&3hkx  
  return (T1 & )r1; <e/O"6='Z  
} a(x[+ El  
} ; + {a  
A'[A!NL%  
template <>  o<Y|N   
class holder < 2 > GdG%=+  
  { *ivbk /8  
public : t$l[ 4 R-  
template < typename T > P2`ks[u+i  
  struct result_1 Sw5H+!  
  { $XyGCn  
  typedef T & result; _JR4 PKtx  
} ; d57(#)`  
template < typename T1, typename T2 > aj(M{gFq~  
  struct result_2 `d OjCA_&  
  { Tw!x*  
  typedef T2 & result; AQQj]7Y  
} ; ]"/ *7NM  
template < typename T > Z NCq /  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ya:H{#%6  
  { * +OAc `8  
  return (T & )r; cgz'6q'T  
} F6%rH$aS  
template < typename T1, typename T2 > Y Nq<%i!>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const + s[(CI.b  
  { t8?+yG;  
  return (T2 & )r2; 6@l:(-(j2A  
} da I-*  
} ; c$e~O-OVD?  
KJ9~"v  
<7 PtC,74  
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> >。 OVj,qL)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3_33@MM  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .S?,%4v%%  
@kqy!5)K  
return l(i, j) = r(i, j); |9_e2OwH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $7BD~U   
IloHU6h'  
  return ( int & )i; }:jXl!:V  
  return ( int & )j; YDmFR,047  
最后执行i = j; Q'A->I<;_s  
可见,参数被正确的选择了。 G 8NSBaZe  
)L#I#%  
E* lqCh  
SR43#!99Q  
\lY26'  
八. 中期总结 Eydk64 5:3  
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: =3( ZUV X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D2?7=5DgS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l|uN-{ w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor A$5!]+  
LXK+WB/s  
:^ cA\2=  
N86Hn]#  
](a<b@p  
u;Z~Px4]v  
九. 简化 54'z"S:W  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 t;4{l`dk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 i^gzl_!  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !D6@\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \,_%e[g49  
  +-*/&|^等 9xWeVlfQ  
2. 返回引用。 GJ((eAS)  
  =,各种复合赋值等 8<g5.$xyz  
3. 返回固定类型。 t=yM}#r$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U| y+k`  
4. 原样返回。 >yL8C: J9  
  operator, U~T/f-CT  
5. 返回解引用的类型。 RQh4RUm  
  operator*(单目) )9PQ j  
6. 返回地址。 |\b*p:e l  
  operator&(单目) 43(+3$VM7  
7. 下表访问返回类型。 $I tehy  
  operator[] fo5!d@Nv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >Vg<J~[g  
  operator<<和operator>> D&]SPhX  
/O&j1g@  
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。 WO '33Q(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P [gqv3V  
fwOvlD&e  
template < typename Left > O-mP{  
struct value_return paiF ah  
  { g8B@M*JA  
template < typename T > $_<,bC1[  
  struct result_1 sYp@.?Tz  
  { +=:CW'B5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Mb+cXdZb  
} ; CM~)\prks  
y=q\1~]Z  
template < typename T1, typename T2 > &%INfl>o7.  
  struct result_2 PiM@iS  
  { QZzi4[-as  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  @4H*kA  
} ; {HQ?  
} ; r6j 3A  
Dmn6{jy P  
;JDxl-~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  &grT}  
gP)g_K(e  
下面我们来剥离functor中的operator() LUJKR6oT{>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z9TG/C,eo  
Xgc@cwd  
return l(t) op r(t) *y F 9_\n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,GGr@})  
return op l(t) W}nD#9tL  
return op l(t1, t2) K^w(WE;db  
return l(t) op A=E1S{C  
return l(t1, t2) op - x@mS2  
return l(t)[r(t)] 91e&-acA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jsc1B  
"ifYy>d  
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: $^}?98m  
单目: return f(l(t), r(t)); =K}5 fe  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b=`h""u  
双目: return f(l(t)); EO3?Dev  
return f(l(t1, t2)); &+d>xy\^/  
下面就是f的实现,以operator/为例 591Syyy  
GnkNoaU  
struct meta_divide mKQ !@$*  
  { F3i+t+Jt  
template < typename T1, typename T2 > gI<TfcC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |Fm(  
  { -6(C ^X%  
  return t1 / t2; % sbDH  
} TE3A(N'  
} ; Bc`jkO.q  
oxha8CF]D  
这个工作可以让宏来做: u4, p.mZtb  
7q^o sOj"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1c8 J yp  
template < typename T1, typename T2 > \ >/Gz*.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w =^QIr%  
以后可以直接用 >A;Mf*E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n GZZCsf <  
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 s(o{SC'tt  
(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。。。) T'"aStt6  
Q &<:W4N*  
/ZUKt  
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 ?<STt 9  
!-_0I:m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6*J`2U9Q  
class unary_op : public Rettype Ep>3%{V  
  { :GBWQXb G  
    Left l; <,$(,RX  
public : m-dyvW+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <Wn={1Ts"  
~Pq1@N>n  
template < typename T > BqC!78Y/e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const meA=lg?  
      { e)]9u$x  
      return FuncType::execute(l(t)); f 0A0uU8y  
    }  \09eH[  
L0H;y6&  
    template < typename T1, typename T2 > [DpGL/Y.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kclClB:PS  
      { l=,\ h&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'Alt+O_  
    } YNyaz\L  
} ; Fa:fBs{  
1BO$xq  
pLjet~2}iJ  
同样还可以申明一个binary_op ufyqfID  
ErIAS6HS'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (ZH5/VKp  
class binary_op : public Rettype "Ah (EZAR  
  { QWz5iM  
    Left l; $fES06%  
Right r; *5?a% p  
public : (7/fsfsF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} exT O#*o  
ilJeI@  
template < typename T > H'7AIY }  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zea=vx>`  
      { 5mxHOtvtWM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5{/CqUIl  
    } \i_y(;  
acr@erk  
    template < typename T1, typename T2 > {uH 4j4)2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .#0),JJZ[  
      { swNJ\m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &U q++f6  
    } jyQ Bx  
} ; a Mp*Ap  
e[_W( v  
Z)}q=NjA  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 rw_T&>!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hpp>+=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0s)B~  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 EXn$ [K;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ZfalB  
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。。。 HgL*/d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6&V4W"k  
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) w}n:_e  
下面是修改过的unary_op n.zVCKN H  
l*]9   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gNk x]bm  
class unary_op 9Br2}!Ny  
  { *4}l V8  
Left l; "j|}-a  
  ~@ a7RiE@  
public : V# Mw  
sX53(|?*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _J^q|  
 /;LteBoY  
template < typename T > | rJ_  
  struct result_1 2{naSiaq  
  { 48,Aq*JFw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +o&E)S}wP  
} ; PRm Z 3  
)Y':u_Lo  
template < typename T1, typename T2 > tV2SX7N  
  struct result_2 *UVjN_na5  
  { ~N+lI\K  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FI@2K M  
} ; Ycb<'M*jE  
!ZP1?l30  
template < typename T1, typename T2 > %8iA0t+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  /bA\O   
  { Mi'Q5m  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }%k,PYe/  
} !v\m%t|.  
-k\7k2  
template < typename T > j}YZl@dYV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5r/QPJ<h  
  { @ [_I|  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^5vFF@to  
} CaNZScnZ  
aq3evm  
} ; b!hxx Z  
g-xbb&]  
}]sI?&xB  
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 Y.rHl4  
好啦,现在才真正完美了。 GV)#>PL  
现在在picker里面就可以这么添加了: $I_ 04k#t  
s<0yQ-=.?N  
template < typename Right > }4xxge?r  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 77/y{#Sk  
  { #m 3WZ3t$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j-$aa;  
} b0LjNO@<  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 tjkY[  
Y">tfLIL_  
_%l+v  
GSV,  
n]4)~ZIAU  
十. bind n);2b\&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 9<<$uf.B  
先来分析一下一段例子 Jf`;F :  
g2C-)*'{yh  
3@$h/xMJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F']Vg31c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -a3+C,I8g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =B1t ?( "  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^w2n  
我们来写个简单的。 05*_h0}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MS^,h>KI  
对于函数对象类的版本: w;H  
f]$ g9H  
template < typename Func > 3D\.S j%  
struct functor_trait <)Kjf/x  
  { V2w[0^ L  
typedef typename Func::result_type result_type; H#U{i  
} ; sLbz@54  
对于无参数函数的版本: oZ6xHdPc4  
xx;'WL,g  
template < typename Ret > B>X+eK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d;lp^K M  
  { o~P8=1t   
typedef Ret result_type; e/;Ui  
} ; &[cL%pP  
对于单参数函数的版本: F]yclXf('  
2l5@gDk5  
template < typename Ret, typename V1 > rF~q"9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > idO3/>R [  
  { m_rRe\  
typedef Ret result_type; od^ha  
} ; 8GlH)J+kq  
对于双参数函数的版本: (-dJ0!  
Qg 6m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > p6=#LwL'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;t?pyFT2Z  
  { l'16B^  
typedef Ret result_type; k})9(Sy~  
} ; ;o^m"I\y  
等等。。。 fE7WLV2I>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #i2q}/w5`C  
? !~au0  
template < typename Func > ui 2RTAb  
struct func_return $ @1&G~x  
  { kI[EG<N1k  
template < typename T >  iI ^{OD  
  struct result_1 !uO|T'u0a  
  { J.?p?-"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3"L$*toRA  
} ; p$9N}}/c  
 %;W8;  
template < typename T1, typename T2 >  &R^mpV5  
  struct result_2 9h0|^ttF  
  { =u;q98r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i;dr(c/ft  
} ; ` jUn  
} ; _v $mGZpGY  
W}=2?vHV=  
J| DWT+$#Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m",bfZ  
H+ M ~|Ju7  
template < typename Func, typename aPicker > 5N|77AAxK  
class binder_1 w^p2XlQ<  
  { V&}Z# 9Dx  
Func fn; pEaH^(I*  
aPicker pk; G: &Q)_  
public : 92tb`'  
X|q0m3jt  
template < typename T > \Fe5<G'v  
  struct result_1 eBN>|mE4N  
  { &WRoNc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vcSS+  
} ; b~~}(^Bg  
&a(w0<  
template < typename T1, typename T2 > {Y/  
  struct result_2 Fwqv 1+  
  { Ebk@x=E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4C[gW  
} ; [a Z)*L ;  
9"aTF,'F/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #nxx\,i>  
6x7=0}'  
template < typename T > \G"/Myi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }9kq?  
  { h}d7M55#|  
  return fn(pk(t)); @Uu\x~3y  
} />oU}m"k  
template < typename T1, typename T2 > V cL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nl8Cctrf  
  { 2#[Y/p  
  return fn(pk(t1, t2)); p?h;Sv/  
} #}Cwn$  
} ; pJ(l=a  
O*PHo_&G  
;wF|.^_2  
一目了然不是么? 7wnzef?)  
最后实现bind sDC RL%0QK  
:Ry 24X  
z~_\onC  
template < typename Func, typename aPicker > !< )_ F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #(H_w4  
  { ig,|3(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4s8E:I=K  
} WWL Vy(  
Rt|Hma  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "10VN*)J}  
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。 )X/Faje  
2I<T<hFW]  
十一. phoenix .R'i=D`Pz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <j#EyGAV  
5HN<*u%z  
for_each(v.begin(), v.end(), NZuFxJ-`  
( a3 x~B=E  
do_ EHHxCq?  
[ yDC97#%3u  
  cout << _1 <<   " , " /z5lxS@#  
] 8hfh,v5(  
.while_( -- _1), NjxW A&[ng  
cout << var( " \n " ) &>{>k<z  
) w!RH*S  
); \7/_+)0}'  
VZoOdR:d  
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: .B13)$C  
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 mmL~`i/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 p#d UL9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M<unQ1+wh  
zf~zYZSr  
"~<~b2Y"5  
template < typename Cond, typename Actor > BT3O_X`u  
class do_while (Y)h+}n5N  
  { ;l()3;  
Cond cd; %ZyPK,("  
Actor act; WZ&@ JB  
public : 6sl<Z=E#  
template < typename T > fm>K4\2  
  struct result_1 E{ s|#  
  { 7V (7JV<>  
  typedef int result_type; ZPao*2xz  
} ; &o@5%Rz2/  
?w/nZQWi  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I%919  
acY[?L_6J  
template < typename T > p0y?GNQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :QV6 z*#zD  
  { [9om"'  
  do K=TW}ZO  
    { :s '"u]  
  act(t); 43=-pyp  
  } g/Jj]X#r  
  while (cd(t)); YwWTv  
  return   0 ; ws>Iyw.u  
} l0\>zWLZZ9  
} ; hX| UE  
h) PB  
dG>Wu o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X]MM7hMuR  
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。 YCBML!L  
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。 b[o"Uq@8?  
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。 X1[R*a/p  
下面就是产生这个functor的类: ;To+,`?E;q  
'3UIriY6  
vKf;&`^qE  
template < typename Actor > #'Y6UGJ\n  
class do_while_actor ZX6=D>)u  
  { JvJ!\6Q@  
Actor act;  Ox*T:5  
public : B m@oB2x)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} QqK{~I|l  
h9w^7MbO  
template < typename Cond > gc:p@<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; MY*>)us\  
} ; $4*E\G8  
'`~(Fkj  
hPi :31-0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !na0Y  
最后,是那个do_ dms:i)L2  
]#-/i2-K  
0/00 W6r0  
class do_while_invoker 6dR-HhF  
  { -KJ!  
public : IfmIX+t?  
template < typename Actor > aU]O$Pg{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const awSS..g}L  
  { - Zoo)  
  return do_while_actor < Actor > (act); m57tO X  
} yH"$t/cU"R  
} do_; 5nM9!A\D  
)>X|o$2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "tz0ko,(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &0 )xvZ  
最后来说说怎么处理break和continue )bCG]OM7<  
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。 JXRf4QmG  
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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