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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 91  g2A|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lqZ5?BD1  
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, f;gw"onx8F  
k$J zH$  
OAkZKG|  
~%=MpQ3  
  class filler 5r8< 7g:>C  
  { q~ZNd3O  
public : 78# v  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i?g5_HI  
} ; K&70{r  
k!HK 97qA  
#32"=MfQn  
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: -pGE]nwDL  
Y>G@0r BG  
0ANZAX5  
kZZh"#W: L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); cm[&?  
z>Hgkp8D"  
$gy*D7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pDIVZC  
^_u kLzP9  
D (m j7oB  
C:C}5<fk x  
二. 战前分析 u\{ g(li-I  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 s<_)$}  
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 }O^zl#  
F,MO@&ue"  
f[a}aZ9)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ahOMCZF|  
  /* --------------------------------------------- */ ,Pjew%  
vector < int *> vp( 10 ); `t9?=h!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dEA6   
/* --------------------------------------------- */ O6/f5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X{'q24\F  
/* --------------------------------------------- */ pd7NF-KD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); - 'W++tH=  
  /* --------------------------------------------- */ I}6\Sv=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yXF?H"h(  
/* --------------------------------------------- */ ws|;  `  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); & <J[Q%2  
~ZhraSI) G  
4V==7p x(  
6qaQ[XTxf  
看了之后,我们可以思考一些问题: `_{`l4i 5  
1._1, _2是什么? J}+6UlD  
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。 "a1n_>#Fb  
2._1 = 1是在做什么? 7MHKeLq  
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。 &LVn6zAba  
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。 jeX^}]x|%  
k_q0Q;6w!l  
RUT,Y4 b  
三. 动工 _/!y)&4"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Vq;A>  
M8Z2Pg\0  
;Q[mL(1:  
M9@ri^x  
template < typename T > w1"nffhO  
class assignment 8C~]yd  
  { MP 2~;T}~  
T value; l0cA6b  
public : ~-m"   
assignment( const T & v) : value(v) {} \z7SkZt,GT  
template < typename T2 > fCtPu08{Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <-S%kA8  
} ; a@*S+3  
";Rtiiu  
$8[r9L!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }S$@ Ez6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )>-ibf`#?  
j;3[KLmuK%  
+g]yA3  
`poE6\  
  class holder `zXO_@C  
  { Zrr5csE  
public : SD$h@p=!=  
template < typename T > pV,P|>YTf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g[7#w,o  
  { _b.qkTWUB  
  return assignment < T > (t); 09kt[  
} HcV"X,7S  
} ; snnbb0J  
] Ww?QhJ  
sx51X^d  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: "=za??\K}  
^:* 1d \  
  static holder _1; ?Wt$6{)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5-0{+R5v  
jSuL5|Gui  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e|D ;OM  
而不用手动写一个函数对象。 mL`5u f  
Bk\Gj`"7  
O Wj@< N  
r~nsN*t  
四. 问题分析 D"ehWLj  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @b~fIW_3>  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 b2=0}~LK  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &o97u4xi  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 GMZv RAu i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d)R352  
xOHgp=#D  
五. 问题1:一致性 2'<[7!  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ee#): -p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A4?+T+#d  
U}l14  
struct holder ?EK?b s  
  { &0BdUU+:<  
  // gxMfu?zk"  
  template < typename T > dN}#2Bo =  
T &   operator ()( const T & r) const -tI'3oT1  
  { -}6xoF?  
  return (T & )r; d/e|'MPX  
} LJTQaItdqJ  
} ; ?cEskafb>  
3#45m+D  
这样的话assignment也必须相应改动: e=QK}gzX  
%9#gB  
template < typename Left, typename Right > :BGA.  
class assignment {Pu\?Cq  
  { BiZ=${y  
Left l; yj(vkifEB  
Right r; h<\_XJJ  
public : xN@Pz)yo  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KB!|B.ChN(  
template < typename T2 > EK$Kee}~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C}*cx$.  
} ; o(Cey7  
xlR2|4|8  
同时,holder的operator=也需要改动: kz S=g|_  
^v@4|E$  
template < typename T > F("#^$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [|3>MZ2/  
  { 56Z\-=KAU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a3 >zoN  
} GBC*>Y  
Px>va01n  
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。 Q9`QL3LQD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a%Jx `hx  
35*\_9/#  
return l(rhs) = r; LN_OD5gZ  
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。 $8BE[u|H2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Sj(F3wY  
Jj^GWZRu  
template < typename Tp > =)OC|?9 C\  
class constant_t 47T}0q,  
  { .M4IGOvOS  
  const Tp t; :b,^J&~/)1  
public : }p9F#gr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ib0g3p-Lc  
template < typename T > '?yCq$&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9><mp]E4  
  { >uI$^y1D  
  return t; G8Y+w  
} \BI/G  
} ; @)8]e S7  
7CB#YP?E  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u.|~$yP.!  
下面就可以修改holder的operator=了 w h$jr{  
,goBq3[%?  
template < typename T > &(xUhX T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C+MSVc  
  { XDD<oo  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wp.TfKxw  
} !1uzX Kb  
[[)_BmS5r  
同时也要修改assignment的operator() qsg>5E  
NgB 7?]vu  
template < typename T2 > xkA2g[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } i3 )xX@3  
现在代码看起来就很一致了。 ,c)g,J9  
y^FOsr  
六. 问题2:链式操作 }+Vv0jX|V  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8Vt4HD08  
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。 qSO*$1i  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 5QWNZJ&}d  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ,dd WBwMK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Pcu|k/tk  
]R_G{%  
template < typename T > cQFR]i  
struct result_1 twk&-:'  
  { H*W):j}8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |Zq\GA  
} ; <5Mrp"C[i  
hPufzhT  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 4^!4eyQ^  
i|\{\d  
template < typename T > 3^G96]E  
struct   ref J^I7BsZ  
  { (clU$m+oXX  
typedef T & reference; v29G:YQe  
} ; (buw^ ,NwZ  
template < typename T > ZxS&4>.  
struct   ref < T &> PX3  
  { {:Vf0Mhb  
typedef T & reference; =2oUZjA  
} ; nN ~GP"}  
!z=pP$81  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: } 21j  
|ft:|/^F&  
template < typename T > 2;N@aZX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d~[UXQC  
  { x9}++r  
  return l(t) = r(t); 9p> /?H|  
} KZK,w#9.  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 s[-]cHQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1-$P0  
Tj,2r]g`<  
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 v'nHFC+p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: if@W ]%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `Ei"_W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YMAQ+A!  
最后的布局是: 8t9aHla  
                Add {Nq?#%vdT  
              /   \ <PD|_nZT  
            Divide   5 ~R!gJTO9  
            /   \ #K`B<2+T  
          _1     3 #,P(isEZ"  
似乎一切都解决了?不。 ~.Q4c*_b  
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。 W#45a.v  
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。  6`"ZsO  
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: 4!2SS  
*o|p)lH  
template < typename Right > %UmbDGDWI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lCE2SKj  
Right & rt) const WTu{,Q  
  { )@c3##Zp)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cMtJy"kK  
} AijUs*n 2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /\~W$.c  
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。 M,L@k  
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。 HWR& C  
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。 k6g|7^es2  
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。 4(iS-8{J  
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? R1 qMg+  
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: AJWLEc4XK  
Vw?P.4  
template < class Action > Ty}R^cy{d  
class picker : public Action bBFwx@  
  { ;8EjjF [>  
public : ) ]]|d  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Heohe|an  
  // all the operator overloaded YlB["@\[B  
} ; n8?KSQy$  
 /Ef4EX0  
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。 s KCGuw(mh  
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: $Q,n+ /  
n% U9iwJ.  
template < typename Right > UNY@w=]<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const k7b(QADqUU  
  { d'q;+ jnP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Vd[  2u  
} DoTs9w|5  
(>r|j4$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,{TQ ~LP  
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。 ,@,LD  u  
z.A4x#>-  
template < typename T >   struct picker_maker j>V"hf  
  { I &cX8Tw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <M`-`v6H  
} ; 3v G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w=gQ3j#s  
  { 1y(iE C  
typedef picker < T > result; ] :GfOgo  
} ; |/2LWc?  
(S3jZ  
下面总的结构就有了: Xv]*;Bq:SK  
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。 hX %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。 +%x^RV}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4KZSL: A  
至此链式操作完美实现。 hxP6C6S  
<xC: Ant  
7ia "u+Y  
七. 问题3 (J/>Gy)d  
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。 j5'.P~  
- =yTAx  
template < typename T1, typename T2 > }3Df]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y<de9Z@  
  { }[ 7Nb90v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Mn-<51.%  
} mMga"I9  
MyK^i2eD  
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: -Zttj/K  
%{=4Fa(Jux  
template < typename T1, typename T2 > b,z R5R^D;  
struct result_2 i:\bqK  
  { 6_pDe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +|)zwe  
} ; $/MY,:*e  
rK*hTjVn  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  9F/|`  
这个差事就留给了holder自己。 J: L-15  
    R A*(|n>  
cvn-*Sj  
template < int Order > DIL)7K4  
class holder; D[+|^,^>  
template <> =lYvj  
class holder < 1 > UU*0dSWr  
  { tbL1g{Dz,  
public : X9p+a,  
template < typename T > LqMe'z  
  struct result_1 "[FCQ  
  { 5ENov!$H  
  typedef T & result; ::kpl2r\c  
} ; B'NS&7+].  
template < typename T1, typename T2 > wEZqkV  
  struct result_2 QxP` fKC8  
  { ,P;8 }yQ  
  typedef T1 & result; r[Zg 2  
} ; ajf_)G5X P  
template < typename T >  gvvFU,2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,^UcRZ8.H  
  { 3 (Gygq#  
  return (T & )r; `[w}hFl~q  
} 2l]C55p)s  
template < typename T1, typename T2 > l#mqV@?A~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JDIz28Ww  
  { VGq{y{(  
  return (T1 & )r1; zS&7[:IRs'  
} =>E44v  
} ; 2 rbX8Y  
M'pY-/.  
template <> {"qW~S90YO  
class holder < 2 > (!^N~ =e;  
  { bEOOFs  
public : Z&2 &wD  
template < typename T > ~hxeD" w  
  struct result_1 D3,t6\m  
  { ua6*zop  
  typedef T & result; PW(_yB;  
} ; ?S;et2f  
template < typename T1, typename T2 > ~:'gvR;x  
  struct result_2 J tn&o"C  
  { o(S^1j5  
  typedef T2 & result; ee__3>H"/  
} ; rd f85%%7  
template < typename T > ?j},O=JFn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {EiG23!qV  
  { }W Bm%f  
  return (T & )r; >d1aE)?  
} uC <|T  
template < typename T1, typename T2 > Qe' PAN=B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #,Fx@3y\a  
  { z. Ve#~\  
  return (T2 & )r2; OV0cr  
} {Hrr:hC  
} ; DU*Hnii  
am)J'i,  
]VO,} `  
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> >。 $P1d#;rb%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: AmrJ_YP/t~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )aO!cQ{s  
Jf8'N ot  
return l(i, j) = r(i, j); ]2u7?l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NR@SDW  
P dE)m/  
  return ( int & )i; Y }g6IK}  
  return ( int & )j; ' ]H#0.  
最后执行i = j; h;mQ%9 Yd  
可见,参数被正确的选择了。 =-#iXP@  
+eVpMD( l  
s^x , S  
LqH?3):  
(kD?},Z  
八. 中期总结 0v,`P4_k  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: lj%;d'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y7IlqC`i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qoyGs}/I8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ky{I&}+R|  
:O_<K&  
Yru1@/;  
#0$eTdx#  
PSt|!GST  
TBLk+AR  
九. 简化 8Gzs  
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。 =z7 Ay  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 n ;$}pg ~  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: pRyS8'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ::h02,y;1%  
  +-*/&|^等 ,_7tRkn  
2. 返回引用。 [zO(V`S2  
  =,各种复合赋值等 W(3~F2  
3. 返回固定类型。 {  /Q?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y)-)NLLG;n  
4. 原样返回。 & m ";D  
  operator, S7~l%G>]b  
5. 返回解引用的类型。 )SZ,J-H08w  
  operator*(单目) 5=;I|l,  
6. 返回地址。 `J;/=tf09  
  operator&(单目) Zm'::+ tl  
7. 下表访问返回类型。 wBaFC\CW  
  operator[] d3q/mg5a  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4pHPf<6  
  operator<<和operator>> k?*DBXJv  
=u1w\>(2Y  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 lKD<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~+NFWNgN  
{;rpgc  
template < typename Left > TuhL :  
struct value_return 4)S?Y"Bs  
  { 7m)ykq:?  
template < typename T > 7=[O6<+o  
  struct result_1 J!gWRw5  
  { -O q=J;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7]+'%Uwu)  
} ; t~=@r9`S  
IF21T  
template < typename T1, typename T2 > G6g=F+X2  
  struct result_2 "I 1M$^8n  
  { d}G."wnG9,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; At_Y$N:  
} ; C=f(NpyD6  
} ; aLo>Yi  
rsj}hS$  
m&vYZ3vK[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U@ QU8  
r}M4()9L  
下面我们来剥离functor中的operator() SCC/ <o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: V$%Fs{  
@G-k]IWi  
return l(t) op r(t) F n Rxc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w9h5f  
return op l(t) u>Kvub  
return op l(t1, t2) 'F<e)D?  
return l(t) op %Q4w9d  
return l(t1, t2) op WmBnc#>gK  
return l(t)[r(t)]  x a,LV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?B4QTx9B  
/9^0YC;Y*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: S~9kp?kR$  
单目: return f(l(t), r(t)); w3hL.Z,kV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |?Uc:VFF  
双目: return f(l(t)); B_G7F[/K  
return f(l(t1, t2)); 5?Ao9Q]@  
下面就是f的实现,以operator/为例 s9dBXfm  
yodrX&"  
struct meta_divide f3&//h8  
  { `I:,[3_/   
template < typename T1, typename T2 > eEFT(e5.>3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <p8y'KAlc  
  { x1ex}_\  
  return t1 / t2; , |B\[0p  
} #>oO[uaY  
} ; FAGVpO[  
M|u5Vs1  
这个工作可以让宏来做: |n%N'-el  
4r!40^:2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yXmp]9$  
template < typename T1, typename T2 > \ '0?E|B]Cp%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,4$J|^T&  
以后可以直接用 &^>r<~]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t, YAk ?}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [K QZHIe  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) t`{Fnf  
c *noH[  
arrcHf 4O  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 o%7yhCY  
?2Dz1#%D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Kj5f:{Ur  
class unary_op : public Rettype *a@UV%u  
  { )9,"~P2[R  
    Left l; 9_$Odc%]  
public : `Nr7N#g+u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qgi:q  
"+_0idpF  
template < typename T > tx-bzLo\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EeJ] > 1  
      { wkw/AZ{27  
      return FuncType::execute(l(t)); - d6>  
    } K.Ir+SB  
)I9(WVx!]  
    template < typename T1, typename T2 > Czn7,KE8X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g#*N@83C  
      { QI<3N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); WDR!e2G  
    } nrS_t y  
} ; G}*B`m  
>i<-rO>kN  
9x\G(w  
同样还可以申明一个binary_op @TDcj~oR ?  
FT=>haN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [5-5tipvWp  
class binary_op : public Rettype yFqC-t-i  
  { gw^+[}U#  
    Left l; ~E~J*R Ze  
Right r;  =%`"  
public : `}l%Am  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v2Y=vr  
4YC`dpO'  
template < typename T > 8!fw Xm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E83nEUs  
      { V"XN(Fd^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); NGu]|p  
    } L`v,:#Y   
^=j$~*(LmX  
    template < typename T1, typename T2 > kLP^q+$u)!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )g9qkQ8q  
      { ^8)d8?}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *k -UQLJ  
    } Z"u/8  
} ; $9/r*@bu8d  
$}@l l^  
 T7`Jtqf  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 v.MWO]L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4m:E:zVn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vbp)/I-h  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ]M/w];:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :%gBcL9T  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 (0r6_8e6xv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e [n>U@  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) DWG}}vN:&  
下面是修改过的unary_op 9^n ]qg^  
B4C`3@a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9TLP(  
class unary_op ?(z3/ "g]  
  { 4-MA!&  
Left l; #R$!|  
  |8"HTBb\CW  
public : ofJ@\xS  
J7H1<\=cJb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G+ToZ&f@  
e=U7w7(s9  
template < typename T > Yi:+,-Fso  
  struct result_1 qXW 5_iX  
  { P06K0Fxf  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tF 4"28"h  
} ; btOC\bUMfD  
y =CemJ[~  
template < typename T1, typename T2 > ]Q+Tm2{  
  struct result_2 Q["}U7j  
  { kF ?\p`[a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UU_k"D~  
} ; lPH]fWt<  
*m2:iChY  
template < typename T1, typename T2 > {r"HR%*u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cpl\}Qn  
  { lH[N*9G(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e>[QF+e)y  
} QL3%L8  
#/aWG  x_  
template < typename T > j JW0a\0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x|Dj   
  { U;_ ;_  
  return OpClass::execute(lt(t)); p&7>G-.  
} 1t6UI4U!$  
Ut<_D8Tzx  
} ; 2axH8ONMu  
1.+MX(w  
W];4P=/  
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 VGSe<6Hh  
好啦,现在才真正完美了。 G2mv6xK'  
现在在picker里面就可以这么添加了: a 3H S!/  
XG0,@Ly  
template < typename Right > 2`; 0y M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Y!KGJ^.mF  
  { b[$>HB_Na  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E 0YXgQa  
} >y1/*)O9~  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 wFh{\  
DpA)Z ??  
 #/n\C  
 `=oN&!  
]_-<[0  
十. bind RAe:$Iv$!v  
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。 b747eR 7E  
先来分析一下一段例子 lGxG$0`;;  
46*?hA7@r(  
"kMpa]<c-6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bH&[O`vf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 IE3GM^7\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^CX~>j\(  
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。 J=() A+  
我们来写个简单的。 uvT]MgT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: l?ofr*U&-x  
对于函数对象类的版本: *p VKMmU  
rXA7<_Vg  
template < typename Func > Zcc6E2  
struct functor_trait xD1w#FMlQs  
  { x;ujR<  
typedef typename Func::result_type result_type; *F=w MWa  
} ; t&ngOF  
对于无参数函数的版本: E_FseR6  
TN&1C8xr  
template < typename Ret > *NDzU%X8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^58'*13ZL  
  { ) ><{A  
typedef Ret result_type; .t\5H<z  
} ; 4%B${zP(.}  
对于单参数函数的版本: m|'TPy  
Nhs]U`s(g  
template < typename Ret, typename V1 > ndN 8eh:OR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k)'c$  
  { \ ddbqg?`  
typedef Ret result_type;  F`f#gpQ  
} ; *Bc= gl$  
对于双参数函数的版本: (G:$/fK  
o <sX6a9e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /z6NJ2jb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]e R1 +Nl  
  { |FH/Q-7[  
typedef Ret result_type; X=-pNwO   
} ; |Zz3X  
等等。。。 .I[uXd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7x`uGmp1  
'H:lR1(,  
template < typename Func > iz>a0~(K  
struct func_return B2VUH..am  
  { /8lGP! z  
template < typename T > 8xlj:5;(w  
  struct result_1 0/;T\9  
  { .hnGHX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8\/E/o3  
} ; % `\8z  
J7$5<  
template < typename T1, typename T2 > RytQNwv3  
  struct result_2 qd"*Td  
  { P5kkaLzG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; db4Ol=  
} ; L Ktr>u  
} ; pz~AsF  
)N<>L/R  
g;Bq#/w  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #N wlKZ-  
Sw>AgES  
template < typename Func, typename aPicker > zAS&L%^tV  
class binder_1 Gb\}e}TB[  
  { + ,0RrD )  
Func fn; G ? H`9*y  
aPicker pk; OP{ d(~+  
public : -&y{8<bu4H  
 ]Ocf %(  
template < typename T > a'rN&*P  
  struct result_1 ^!!@O91T  
  { |{<g-)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q#F;GD  
} ; DO(FG-R  
yD$rls:v<  
template < typename T1, typename T2 > "3W!p+W  
  struct result_2 P8piXG  
  { PKty'}KF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3@_je)s  
} ;  Jcy  
Jx(%t<2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q];+?Pu.  
UeX3cD  
template < typename T > ;VNwx(1l`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y;3vr1?  
  { RV.*_FG  
  return fn(pk(t)); 52,pCyU  
} wqK>=Ri_  
template < typename T1, typename T2 > [-=PK\ B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rq<T2}K  
  { eZk [6H  
  return fn(pk(t1, t2)); 7?dB&m6W  
} n@Y`g{{e~  
} ; ;XRLp:y  
|U>BXX P  
=AUR]&_B  
一目了然不是么? ;spuBA)[X  
最后实现bind n(0O'nS^  
rX)PN3TD  
: DCj2"  
template < typename Func, typename aPicker > pTX{j=n!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /|bir6Y:  
  { "n=`{~F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Da0E)  
} ej]^VS7w[r  
!Z`~=n3bk  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YR=<xn;m.  
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。 i\ X Ok!  
RgZBh04q  
十一. phoenix &NL=Bd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pdngM 8n  
rc<^6HqD  
for_each(v.begin(), v.end(), r\.1=c#"bP  
( u yzc"d i  
do_ { %vX/Ek  
[ ;lB%N t<,  
  cout << _1 <<   " , " t:9}~%~  
] g~S>_~WL  
.while_( -- _1), Eo!1 WRruF  
cout << var( " \n " ) a]Bm0gdrO  
) 9N:Bu'j&/  
); u I}S9  
"@;q! B.qo  
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: O&!+ni  
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 =) $a>N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f nX!wN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Kzb&aOw  
J$%mG*Y(  
?kI-o0@O.  
template < typename Cond, typename Actor > @TdPeTw\  
class do_while N4}j,{#  
  { . Zrt/;  
Cond cd; pLE|#58I  
Actor act; 2G=Bav\n+  
public : NIY0f@1z-  
template < typename T > ,2qJXMg"=$  
  struct result_1 |<96H8  
  { U}x2,`PI  
  typedef int result_type; h \hQ  
} ; 5wmH3g#0  
S#8wnHq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  Xai ,  
1Thr74M  
template < typename T > ;EP7q[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J^R))R=  
  { x$Ko|:-  
  do Z,M?!vK  
    { ;cH|9m:Y  
  act(t); W/<]mm~95  
  } w}c1zpa  
  while (cd(t)); -v'7;L0K  
  return   0 ; M`*B/Fh 2  
} >0k7#q}O  
} ; 7hZCh,O  
'ejuzE9  
m\(4y Gj  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R rs?I,NV  
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。 cKEf- &~  
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.-5$4*s  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 9<I@}w  
下面就是产生这个functor的类: >9'G>~P~I=  
>eQ;\j  
(YVl5}V  
template < typename Actor > G"T)+! 6t  
class do_while_actor %*wJODtB|  
  { H$>D_WeJ  
Actor act; !@{_Qt1  
public : ^>gRK*,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s3HwBA  
^3B{|cqf  
template < typename Cond > %6j|/|#]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~ ' 81  
} ; BG_m}3j  
~aQ>DpSEf  
`<i|K*u  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6Xb\a^ q  
最后,是那个do_ z'=*pIY5f  
[yM{A<\L  
'g$~ij ;x  
class do_while_invoker Q:& ,8h[  
  { ~Z!xS  
public : [X ]\^   
template < typename Actor > XAR~d6iZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \:mx Ri  
  { y8HLrBTza  
  return do_while_actor < Actor > (act); {";5n7<<)  
}  LKieOgX  
} do_; %H75u 6  
AR\>P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JP)/ O!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;n$j?n+|  
最后来说说怎么处理break和continue pN6!IxN$  
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。 zhY V M Q  
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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