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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ` #0:gEo  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1> ?M>vK  
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, n>z9K')  
IZf{nQ[0  
>[f?vrz  
hy1oq7F(Q  
  class filler 'I|v[G$l  
  { j\yjc/m  
public : H;is/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $L `d&$Vh  
} ; 'JtBZFq  
P-[-pi@  
/|w6:;$;mn  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: `6;?9NI  
e v}S+!|U  
+SzU  
RIR\']WN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); uuEV_"X  
6dQ-HI*Y#  
a9e>iU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2 B1q*`6R  
je\Ph5"  
85= )lu  
rCEyQ)R_}  
二. 战前分析 !"AvY y9  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 m~BAyk^jo3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 TJd)K$O>  
.D~;u-%|F  
8bGd} (  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Mc lkEfn  
  /* --------------------------------------------- */ W_293["lS  
vector < int *> vp( 10 ); R>|{N9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ng&%o  
/* --------------------------------------------- */ - nm"of\o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2YL?,uLS  
/* --------------------------------------------- */ 4(n-_BS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &$BjV{,/zc  
  /* --------------------------------------------- */ 1y &\5kB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >dXGee>'M  
/* --------------------------------------------- */ bG"~"ipn%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +.8 \p5  
>tS'Q`R  
d7^}tM  
E)&I@m  
看了之后,我们可以思考一些问题: iO{hA  
1._1, _2是什么? 'ycJMYP8  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Ep_HcX`  
2._1 = 1是在做什么? , u=`uD  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 p>,|50|  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 YpHg&|Fr  
@)+AaC#-  
gk4;>}  
三. 动工 7O2/z:$f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8LJ8 }%*  
&, vcJ{.  
,oe <  
u]wZQl#-  
template < typename T > T  wB}l  
class assignment nUr5Qn?  
  { 8$cLG*=h4  
T value; CZe ]kXNv  
public : )CYGQMK  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;1W6G=m  
template < typename T2 > <V'@ks%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L- iy  
} ; qx(xvU9  
h f)?1z4  
? V1*cVD6i  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bRDYGuC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G5_=H,Vmd  
umfD>" ^I  
~D+bh~  
1nM  #kJ"  
  class holder ldcqe$7,  
  { 68|E9^`l  
public : ;}WeTA_-[  
template < typename T > mUC)gA/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const PQt")[  
  { uCvj!  
  return assignment < T > (t); "!P3R1;%  
} %`r$g[<G  
} ; 5pG}Yk_(x  
tFn)aa~L  
n80?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: JG. y,<xW  
g axsv[W>^  
  static holder _1; +^ac'Y)A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 P:S.~Jq  
A  'be8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @s&71a  
而不用手动写一个函数对象。 Q}JOU  
XW H5d-  
QZwNw;$k*  
hag$GX'2k  
四. 问题分析 c ]-<vkpV  
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。 \7eUw,~Q>  
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。 ,t744k')  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 539>WyG5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Es`Px_k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s) t@ol  
~Cttzn]pR  
五. 问题1:一致性 (x|T+c"bAX  
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?| `hm-.@f,9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?<,l3pwqa  
A2FYBM`Q&D  
struct holder }K>d+6qk5  
  { \K{ z  
  // iMh#TUlQEQ  
  template < typename T > tjS@meT  
T &   operator ()( const T & r) const i"FtcP^  
  { zk+9'r`-D  
  return (T & )r; P;no?  
} ,ng Cv;s  
} ; S?LQu  
2.y-48Nz  
这样的话assignment也必须相应改动: dQX6(J j  
:= V[7n])  
template < typename Left, typename Right > nF:4}qy\  
class assignment 4@gG<QJW  
  { U>SShpmZA  
Left l; Vt~{Gu-Y  
Right r; Pm?KI<TH~  
public : (E 3b\lST  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B mb0cF Q  
template < typename T2 > V &T~zh1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m7V/zne  
} ; 8W7J3{d  
I][*j  
同时,holder的operator=也需要改动: v/plpNVp >  
>6-`}G+|  
template < typename T > ?UR0:f:}oc  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  }v{LRRi  
  { $wa{~'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); E&w7GZNt  
} S13nL^=i  
^DLfY-F+j  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 6|=f$a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +=h:Vb8  
pllGB6X  
return l(rhs) = r; d1T!+I  
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。 4at?(B+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DCa^ u'f  
-i|}m++  
template < typename Tp > ~8+ Zs  
class constant_t @ q3k%$4  
  { +`0k Fbx  
  const Tp t; M3y NAN  
public : wHLLu~m\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q i;1L Kc  
template < typename T > XT*sGM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const v1JzP#  
  { M _f:A  
  return t; S hWJ72c  
} ^\% (,KNo  
} ; N"R]Yp;j  
HiFUv>,u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @HCVmg:  
下面就可以修改holder的operator=了 ~~P5k:  
I{2hfKUe`  
template < typename T > Om@;J%u/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5DZ#9m/  
  { gD?l-RT>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $PPi5f}HD  
} Zi i   
Q&;9 x?e  
同时也要修改assignment的operator() b|DdG/O  
(t|Zn@uY  
template < typename T2 > w9imKVry  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *^4"5X@  
现在代码看起来就很一致了。 n>XdU%&  
<lPG=Xt  
六. 问题2:链式操作 JQI: sj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q;CiV  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 A)!*]o>U  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 '<<t]kK[N  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 L*+@>3mu)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ITBE|b  
 (ZizuHC  
template < typename T > F>l] 9!P|m  
struct result_1 RqrdAkg  
  { Avc%2 +  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \\qZl)P_  
} ; 59A}}.@?m  
)akoa,#%6c  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: LL!Dx%JZ  
8<.Oq4ku  
template < typename T > ki!0^t:9  
struct   ref t*u:hex  
  { +6\Zj)  
typedef T & reference; n\53wh@+  
} ; 4VSU8tK|N]  
template < typename T > Sm|6 %3  
struct   ref < T &> AkV#J, 3LC  
  { CCx&7f  
typedef T & reference; Hn"RH1Zy  
} ; 9A=,E&  
4HlQ&2O%#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +\9NDfYIA  
H <l7ZS:  
template < typename T > a=2%4Wmz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ##*3bDf$-5  
  { R 9\*#c  
  return l(t) = r(t); +<C!U'  
} K%oG,-wdg  
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。 D,feF9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?tbrbkx  
bn5 Su=]  
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 25?6gu*Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ICQKP1WFp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .q>iXE_c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Lf&kv7Wj  
最后的布局是: :o3N;*o>)0  
                Add T~e.PP  
              /   \ |{ip T SH  
            Divide   5 S1_RjMbYM  
            /   \ #6=  
          _1     3 rILYI;'o  
似乎一切都解决了?不。 l f, 5w  
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。 ms]sD3z/W+  
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。 7 <R E_/]  
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: 4r}51 N\  
WsB?C&>x  
template < typename Right > U xGApK=X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >[#f\bG>  
Right & rt) const [(lW^-  
  { M= (u]%\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !Uo4,g6r+  
} "y}5;9#,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `c$V$/IT  
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。 9.#<b |g  
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。 ~xFkU#  
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。 QXK{bxwC  
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。 W=?<<dVYD  
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? ? J0y|  
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: Bzf^ivT3L  
2?Vd5xkt  
template < class Action > 'g\4O3&_  
class picker : public Action L4W5EO$  
  { R|(a@sL  
public : ;$4\e)AB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~n_HP_Kf?  
  // all the operator overloaded 5 qA'  
} ; TWTb?HP  
0y\Z9+G:  
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。 i%?*@uj  
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: YmG("z  
$`8wJf9@w  
template < typename Right > (ZlU^Gw#UB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z1a7*)8P  
  { -9?]IIVb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QT}tvm@PMq  
} omx=  
Mtx4'WZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~W/z96' 5  
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。 o8MZiU1Xf  
8Zdn,}Z  
template < typename T >   struct picker_maker pxi3PY?  
  { #'}*dy/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :`sUt1Fw.  
} ; h68 xet;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > er\|i. Y  
  { L~3Pm%{@A  
typedef picker < T > result; 0jfuBj5!  
} ; 4+tEFxvX&  
['D]>Ot68  
下面总的结构就有了: U<XG{<2  
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。 "dlV k~  
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{n=;JD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7_t'( /yu  
至此链式操作完美实现。 zQ PQ  
E{(;@PzE  
fP1! )po  
七. 问题3 e3\T)x &=  
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。 !,PWb3S  
j>kqz>3  
template < typename T1, typename T2 > y();tsW qc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i XN1I  
  {  \=o-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wd6owr  
} &^nGtW%a 9  
W+* V)tf  
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: ?JUeuNs9  
O6Y0XL  
template < typename T1, typename T2 > j<$2hiI/?&  
struct result_2 l,).p  
  { eS! /(#T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; khd4ue$  
} ; >Q*Wi  
.+qpk*V\  
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? Bbc^FHip  
这个差事就留给了holder自己。 d;>QhoiL  
    5zJq9\)d+  
KPki}'GO  
template < int Order > -\MG}5?!  
class holder; FI.\%x  
template <> d(K +);!  
class holder < 1 > v[<T]1=LRC  
  { O.M 1@w]  
public : 6u%&<")4HP  
template < typename T > 4M T 7`sr  
  struct result_1 |j|rS5  
  { Gw` L"  
  typedef T & result; gG uO  
} ; .\mj4*?/  
template < typename T1, typename T2 > (<lhn  
  struct result_2 gM]:Ma  
  { Y-9I3?ar  
  typedef T1 & result; c@Is2 9t*  
} ; l-3~K-k<@  
template < typename T > TqQ[_RKg2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ort(AfW  
  { p<%d2@lp  
  return (T & )r; _0I@xQj-  
} !IR6 ,A\  
template < typename T1, typename T2 > @VI@fN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "M0z(N kH  
  { qgB_=Q#E  
  return (T1 & )r1; 9H~n _   
} $VR{q6[0S?  
} ; n+p }\msH  
<ZW-QN4  
template <> XP}<N&j  
class holder < 2 > ~M$Wd2Th  
  { G/W>S,(  
public : atzX;@"K  
template < typename T > |BYRe1l6l  
  struct result_1 iRBfx  
  { 7$#u  
  typedef T & result; ;@J}}h'y  
} ; (At$3b6  
template < typename T1, typename T2 > DfB7*+x{  
  struct result_2  5twhm  
  { F[MFx^sT{  
  typedef T2 & result; MfkZ  
} ; {)Xy%QV  
template < typename T > &j6erwaT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p}P-6&k,U  
  { #z42C?V  
  return (T & )r; cb bFw  
} s[N@0  
template < typename T1, typename T2 > _Ey5n!0:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,z6~?6m  
  { 0`H# '/  
  return (T2 & )r2; qSQ~D(tO  
} 1*7@BP5  
} ; kcEeFG;DQ  
 lRQYpc\  
@nf`Gw ;  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 |uDdHX8T  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `u\n0=go  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: M%#e1"n  
2qp#N%  
return l(i, j) = r(i, j); P2Y^d#jO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n@w%Zl  
xD$\,{  
  return ( int & )i; .C(tMF]D,  
  return ( int & )j; JI5Dy>u:  
最后执行i = j; X?Au/  
可见,参数被正确的选择了。 'q.!|G2U  
B<-Wea  
(.,G=\!  
>3bCTE   
,?3G;-  
八. 中期总结 K^[?O{x^B  
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: Ho%CDz z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ts9uL5i  
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:.s_8mH}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor M3AXe]<eC1  
Pc9H0\+Xk  
v0y(58Rz.  
0IpmRH/  
/tLVX} &  
;rS{:  
九. 简化 KlqY@Xt  
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。 Js;h%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Mp]rUPK  
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: pJ{Y lS{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W>LR\]Ti@  
  +-*/&|^等 D,6:EV"sa  
2. 返回引用。 snJ129}A  
  =,各种复合赋值等 7o4\oRGV  
3. 返回固定类型。 '<M{)?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m kexc~l  
4. 原样返回。 oU/5 a>9~  
  operator, nP$9CA  
5. 返回解引用的类型。 ElXFeJ%[G  
  operator*(单目) s@C}P  
6. 返回地址。 =Sv/IXX\di  
  operator&(单目) YK\X+"lB  
7. 下表访问返回类型。 ])!*_  
  operator[] /( LL3cZK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yHGADH0B  
  operator<<和operator>> pXUSLs  
(#'>(t(4  
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。 NO3/rJ6-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j#6.Gq  
qb4z T  
template < typename Left > Je{ykL?N  
struct value_return :pUtSs7p}  
  { Yw9GN2AG  
template < typename T > ry!!9Z>9n  
  struct result_1 W4N{S.#!  
  { F5Va+z,jg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +qoRP2  
} ; n|;Im&,  
6wxs1G  
template < typename T1, typename T2 > *8Z32c+C  
  struct result_2 ;bG>ZqJCVA  
  { +d>IHpt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "]dI1 g_  
} ; AR=]=8  
} ; kP"9&R`E  
ceV}WN19l  
4Up/p&1@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }'.m*#Y  
4z? l  
下面我们来剥离functor中的operator() nK,w]{<wG!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hQ i2U  
KSvE~h[#+  
return l(t) op r(t) ys~x $  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7Wno':w8  
return op l(t) pUTr!fR  
return op l(t1, t2) rKn~qVls  
return l(t) op &vJH$R  
return l(t1, t2) op :>*7=q=  
return l(t)[r(t)] _L PHPj^Pg  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w@b)g  
(?c-iKGc  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: OH88n69  
单目: return f(l(t), r(t)); xU vs:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 99S ^f:t  
双目: return f(l(t)); dscgj5b1~  
return f(l(t1, t2)); P%6~&woF  
下面就是f的实现,以operator/为例 <m m[S  
xmG<]WF>E  
struct meta_divide {FG j]*  
  { ""H?gsL[  
template < typename T1, typename T2 > ?0SEMmp`H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #?E"x/$Y6  
  { 9F vFhY  
  return t1 / t2; g*Phv|kI  
} '7/)Ot(  
} ; y^k$Us  
KP"+e:a%  
这个工作可以让宏来做: Rv=YFo[B  
Vj-h;rB0z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Th%zn2R B  
template < typename T1, typename T2 > \ >V937  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yuVs YV@"  
以后可以直接用 GmG 5[?)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U(Zq= M  
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 9z0p5)]n>  
(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。。。) phK/   
[e q&C_|D  
:U\tv[  
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 ;j7#7MN2_E  
dI2 V>vk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y9;Yiv r)  
class unary_op : public Rettype =vPj%oLp'a  
  { lk!@?  
    Left l; s.#`&Sd>  
public : z{6Z 11|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} yX5\gO6G  
FlQGg VN  
template < typename T > @c#(.=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >usL*b0%  
      { =v\.h=~~  
      return FuncType::execute(l(t)); ':q p05t  
    } *R"/|Ka  
BWNi [^]  
    template < typename T1, typename T2 > lFk R=!?=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7,MR*TO,  
      { s*4dxnS_8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3 {V>S,O3]  
    } /efUjkP  
} ; vIvIfE  
"N;EL0=  
6LZCgdS{  
同样还可以申明一个binary_op .X&9Q9T=#  
$j~RWfw-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3'Rx=G'  
class binary_op : public Rettype I'Hf{Erw  
  { gr{ DWCK  
    Left l; z{543~Og59  
Right r; ni<(K 0~  
public : %xW"!WbJ|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YR70BOxK  
>_TZ'FT  
template < typename T > Om<a<q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [7-?7mp!B  
      { h;Qk @F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); sT.ss$HY9,  
    } TvM~y\s  
2eogY#  
    template < typename T1, typename T2 > [Pp'Ye~K@c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J4'eI[73  
      { y7{?Ip4[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); IBGrt^$M  
    } "MsIjSu  
} ; JJnH%Q  
<q836]aa A  
XZf$K_F&M  
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 ^OdP4m( >>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ("@!>|H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Y2TtY;  
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。 ,6/V" kqIP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! TC('H[ ]  
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。。。 #mT"gs  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `^vE9nW 7  
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) sKWfX Cd  
下面是修改过的unary_op  z} <^jgJ  
_`V'r#Qn  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `L zPotz  
class unary_op wzA$'+Mb  
  { [^)g%|W  
Left l; OI*H,Z "  
  wkq 66?  
public : .}t e>]A*  
9$t( &z=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Gdw VtqbX  
9?$i?  
template < typename T > (Z*!#}z`  
  struct result_1 .`lCWeHN  
  { 6863xOv{T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1oS/`)  
} ; #WuBL_nZ~  
u, ff>/1  
template < typename T1, typename T2 > s7<AfaJPF  
  struct result_2 #spCtZE  
  { | Iib|HQ)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^~dWU>  
} ; H|*m$| $,  
[ 3Gf2_  
template < typename T1, typename T2 > 8}[).d160  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XX@ZQcN  
  { T%Lx%Qn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .>S!ji  
} Ba,`TJ%y  
eRYK3W  
template < typename T > \RiP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *hx  
  { yfSmDPh  
  return OpClass::execute(lt(t)); hM{bavd  
} 3F3A%C%  
i. "v4D  
} ; 8y L Y  
zda 3 ,U2o  
3Ul*QN{6  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug S!UaH>Rh  
好啦,现在才真正完美了。 3<!7>]A  
现在在picker里面就可以这么添加了: M7T5 ~/4  
%4H%?4  
template < typename Right >  Sf'CN8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I0 -MRU~[K  
  { UpG~[u)%@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :]KAkhFkbb  
} L#J1b!D&<6  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 %A`+WYeuX  
t!XwW$@  
vt8By@]:  
]`K2 N  
vgPCQO([  
十. bind | (93gJ  
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。 vQCy\Gi   
先来分析一下一段例子 }j%5t ~Qa  
\85i+q:LuA  
gJXaPJA{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +rd+0 `}C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 V&5wRz+`W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =  [E  
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。 WJ#[LF!e  
我们来写个简单的。 \e;iT\=.(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fu5=k:/c  
对于函数对象类的版本: A&VG~r$  
KPF1cJ2N  
template < typename Func > SU0 hma8  
struct functor_trait ! mHO$bQ"  
  { CrLrw T  
typedef typename Func::result_type result_type; 3S{ />1Y  
} ; ";F'~}bDA  
对于无参数函数的版本: i@yC-))bY  
s_Sk0}e  
template < typename Ret > ;TYBx24vD'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K-4PI+qQ\  
  { _b 0& !l<  
typedef Ret result_type; 6Oq 7#3]  
} ; UNYqft4  
对于单参数函数的版本: #e"[^_C@!  
"sTRS*  
template < typename Ret, typename V1 > oU8q o-J1H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > KoT\pY^7\  
  { g#bRT*,L  
typedef Ret result_type; ^W ^OfY  
} ; 7I}uZ/N  
对于双参数函数的版本: Y]>t[Lo%  
hb$Ce'}N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7dWS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qPNR`%}Q  
  { P0@,fd<  
typedef Ret result_type; TbU#96"~.  
} ; 4 KiY6)  
等等。。。 (=0.inZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XSR 4iu  
;l+Leex  
template < typename Func > # d  
struct func_return Xvu(vA  
  { tw;}jh  
template < typename T > 1Mzmg[L8  
  struct result_1 'L'R9&o<X  
  { a(nlTMfu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dd;~K&_Q/i  
} ;  ?9/G[[(  
o&%g8=n%  
template < typename T1, typename T2 > .*oU]N%K=  
  struct result_2 i5Ggf"![  
  { e ,(mR+a8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; **%37  
} ; kVgTGC"L=  
} ; "jZ-,P=  
fhiM U8(&  
V gWRW7Se  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^q5#ihM  
XS#Qu=,-  
template < typename Func, typename aPicker > Hl"N}   
class binder_1 #mdc[.  
  { u 9e@a9c  
Func fn; K+eM   
aPicker pk; js(pC@<q5  
public : .('SW\u-  
Z@HEj_n  
template < typename T > [txE .7p  
  struct result_1 j#|ZP-=1_  
  { -@'FW*b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Lbgi7|&  
} ; i1UsIT  
e'~3oqSvR  
template < typename T1, typename T2 > Q ,g\  
  struct result_2 dO'(2J8  
  { {: /}NpA$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?uu*L6  
} ; aE8VZ8tvq  
Dt@SqX:~Ee  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Nn6%9PX_)  
kiEa<-]  
template < typename T > ES[G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6nn *]|7  
  { itz,m r P  
  return fn(pk(t)); &C}*w2]0S  
} =_CzH(=f#  
template < typename T1, typename T2 > "oyo#-5z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  wwqEl(  
  { 81F9uM0  
  return fn(pk(t1, t2)); vM={V$D&  
} Rq-ZL{LR7  
} ; -"x$ZnHU  
E .h*g8bXe  
0GwR~Z}Z  
一目了然不是么? 43cE`9~  
最后实现bind KNl$3nX  
inL(X;@yo  
~%oR[B7=|  
template < typename Func, typename aPicker > Eci\a]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) P55fL-vo|}  
  { }>\C{ClI  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kh<2BOV  
} 3]hWfj1m2  
:FF=a3/"6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?6!LL5a.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 P}iE+Z 3  
8ag!K*\ V<  
十一. phoenix [E_9V%^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6]N.%Y[(  
;uW FHc5@B  
for_each(v.begin(), v.end(), i b m4fa  
( xdPx{"C 3  
do_ :RYTL'hes  
[ l (o~-i\M  
  cout << _1 <<   " , " _1^'(5f$  
] y_,bu^+*  
.while_( -- _1), YSMAd-Ef-  
cout << var( " \n " ) [[ZJ]^n,  
) )7@0[>  
); )oZ dj`  
lZ0 =;I  
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: *pd@.|^)m  
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 3`HV(5U[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gw(z1L5 n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K3C<{#r  
<@}9Bid!o  
al0L&z\  
template < typename Cond, typename Actor > jIyQ]:*p  
class do_while Kw}'W 8`c  
  { nN;u,}e  
Cond cd; zs;JJk^  
Actor act; a*;b^Ze`v  
public : ?2a$*(  
template < typename T > yZ:qU({KhD  
  struct result_1 iso4]>LF  
  { @HW*09TG  
  typedef int result_type; Efe 7gE'  
} ; & kIFcd@  
iLT}oKF2N;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9mgIUjz  
^Cmyx3O^  
template < typename T > $>gFf}#C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E^PB)D(.  
  { 6@o*xK7L  
  do POW>~Tof1  
    { QJNFA}*>  
  act(t); 0x7'^Z>-oe  
  } $kgVa^  
  while (cd(t)); NA*&#X#~  
  return   0 ; V]&\fk-{  
} R]dg_Da  
} ; ^aQ"E9  
g}i61(  
]_Xlq_[/r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V)^+?B)T  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 +p^u^a  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 neh(<>  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ;4a{$Lw~^9  
下面就是产生这个functor的类: zT/\Cj68  
Bq>m{  
e )ZUO_Q$  
template < typename Actor > AGno6g  
class do_while_actor D$N /FJ8|G  
  { Y7nvHU|+o  
Actor act; _wcNgFx  
public : BY*Q_Et  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |%wX*zaf  
%\DX#.  
template < typename Cond > GfG|&VNlz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'S~5"6r  
} ; ~ 1pr~  
S'14hk<  
Qd6FH2Pl  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WHI`/FM  
最后,是那个do_ "L1Zi.)  
d3Rw!slIq  
':W[A  
class do_while_invoker HDKbF/  
  { ] - .aL  
public : b[yiq$K/  
template < typename Actor > 7rA;3?p)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8Y3I0S  
  { y]im Z4{/  
  return do_while_actor < Actor > (act); +RXoi2"-q@  
} Wm|lSisY  
} do_; eFAnFJ][L  
"j-CZ\]U|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r/sNrB1U"y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U&xUfBDt  
最后来说说怎么处理break和continue H-%v3d>3  
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。 q=G+Tocv  
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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