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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "P~0 7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uy9k^4Cqa  
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, Yvcd(2  
]o6Or,ml  
XA-DJ  
;SEH|_/  
  class filler !dv  
  { CY <,p$  
public : o>';-} E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ez"Xb 7  
} ; Z1wN+Y.CA  
x%jJvwb^|  
FQ*4?D,A  
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: 9P#E^;L  
_iO,GT=J-  
=P<gZ-Cm  
qHt!)j9GKv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A<C`JN}  
:lcZ )6&S  
S2HGf~rE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &s>HiL>f  
"~jt0pp  
.#2YJ~  
k`F$aQV9`  
二. 战前分析 h1^q};3!W\  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ~ou*' w@  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 kQxY"HD  
}:5AB93(  
sZ/~pk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L 5J=+k,  
  /* --------------------------------------------- */ =cs;avtL  
vector < int *> vp( 10 ); )Fe-C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Eb7qM.Q] &  
/* --------------------------------------------- */ l4I@6@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s/ibj@h  
/* --------------------------------------------- */ ;\DXRKR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); + G#qS1  
  /* --------------------------------------------- */ `7zz&f9dDX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6] <~0{  
/* --------------------------------------------- */ t|jX%s=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bJj <xjBM  
AkrUb$ }  
yQ?N*'}$  
<.s=)}'`P  
看了之后,我们可以思考一些问题: /%\E2+6  
1._1, _2是什么? X3NHQMI   
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。 {w$1_GU  
2._1 = 1是在做什么? 7hqa|  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %3M(!X:[  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8zP{Cmm  
vz</|s  
O4ciD 1  
三. 动工 *y9 iuJ}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9&q<6TZz  
(D]l/akP  
Q/o !&&  
Z"<aS&GH  
template < typename T > Q* ifmnB'  
class assignment JEL =,0J  
  { qOVs9'R  
T value;  O;h]  
public : br*L|s\P\9  
assignment( const T & v) : value(v) {} JhRXfIK>{  
template < typename T2 > 5M4mFC6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } oM/(&"  
} ; #"&h'V  
8;mn7XX  
*lRP ZN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /Y_F"GQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment TK<~ (Dk  
dPwe.:  
<cW$ \P}hV  
Va/LMw  
  class holder n*(Vf'k  
  { D$ zKkP YI  
public : RbKAB8  
template < typename T > Mt(wy%{zK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .%j&#(!  
  { ?sWPx!tU  
  return assignment < T > (t); P/5bNK!  
} Xm`jD'G  
} ; R| [mp%Q  
Y [k%<f  
HUiW#x%;  
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: vi')-1Y KM  
OiH tobM  
  static holder _1; 1H`T=:P?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w-*$gk]   
^UHt1[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R}IMX9M=  
而不用手动写一个函数对象。 Wly-z$\  
u;18s-NY  
)F4H'  
v _?0|Ei[  
四. 问题分析 C8>zr6)1  
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。 M/C7<?&  
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。 ye=*m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0 {#c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vU0j!XqE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 OQ;'Xo  
Is&z~Xy/  
五. 问题1:一致性 ]S4TX  
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?| 4vKp341B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 R`q*a_  
mk.:V64 >;  
struct holder ??0C"8:[  
  { vY0C(jK  
  // mJe;BU"y]  
  template < typename T > /{Ksi+q  
T &   operator ()( const T & r) const .q$HL t  
  { G{ ~pA4  
  return (T & )r; 0 1<~~6A  
} 12BTZ  
} ; 0j\?zt?  
Se7NF@>9_  
这样的话assignment也必须相应改动: xvOGE]n  
j_Pt8{[  
template < typename Left, typename Right > U?97yc\$  
class assignment ImO\X`{  
  { 3on]#/"1b  
Left l; 58)`1p\c'  
Right r; u~FXO[b  
public : &^$dHr6v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aTF~rAne<  
template < typename T2 > t<s:ut)Q!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zBD ?O!  
} ; N)|mA)S)  
L1ZhH3}X  
同时,holder的operator=也需要改动: n*~=O'  
W<C \g~\  
template < typename T > pi7Fd\A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rKEi1b  
  { +>mbBu!7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +ptVAg+  
} 3;( ;'5|Z  
U/'"w v1y  
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。 7WK^eW"y8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \o3)\ e]o  
,tJ%t#  
return l(rhs) = r; ][3H6T!ckL  
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。 pwAawm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ={,\6a|]:  
t"Ok-!c|  
template < typename Tp > /4{ 6`  
class constant_t 'X&sH/>r  
  { YCZl1ry:V=  
  const Tp t; cr Hd$~q,  
public : &TYTeJ]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q8%T)$!  
template < typename T > D# |+PG7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $/^DY&  
  { % B+W#Q`  
  return t; Si#I^aF`%  
} t=M:L[bis;  
} ; FG]xn(E  
`t_S uZ`V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zvv<w@rX  
下面就可以修改holder的operator=了 j f25Ky~  
EfHo1Yn&  
template < typename T > SXkUtY$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^_W+  
  { DZo7T!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0gdFXh$!e  
} 88(h`RGMh  
h?E[28QB  
同时也要修改assignment的operator() 8OE=7PK  
[@d$XC]Qz  
template < typename T2 > KP{|xQ>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } % C~2k?  
现在代码看起来就很一致了。 L1=+x^WQ  
%xZYIY Kf  
六. 问题2:链式操作 w@w(AFV9/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 i}teY{pyc  
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。 s;V~dxAiv  
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。 KW.*LoO  
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。 v5 STe`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R~OameRR  
q SR\=:$  
template < typename T > mLApF5Hy  
struct result_1 LVNq@,s  
  { Ibt~e4f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &KinCh7l L  
} ;  PI_MSiYQ  
zUX%$N+w}>  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: sq `f?tA?  
M^^5JNY  
template < typename T > gB/4ro8  
struct   ref f P'qUN  
  { #'5|$ug[  
typedef T & reference; ):"Z7~j=  
} ; al>^}:  
template < typename T > RsV<4$  
struct   ref < T &> ny# ?^.1  
  { }  IJ  
typedef T & reference; 9))E\U  
} ; <vxj*M;  
NIZ N}DnP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %Jy0?WN  
]WlE9z7:8  
template < typename T > ~2 L{m[s|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `4^-@}  
  { J2A+x\{<  
  return l(t) = r(t); _<tWy+.  
} :|cC7, S  
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。 X(s HFVU+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Hy4c{Ij  
g/Q"%GN,  
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 5(BB`)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q@K8,=/.#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 W/03L, 1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k?r -%oJ7  
最后的布局是: n^F:p*)Q%  
                Add hP1}Do  
              /   \ 1aEM&=h_W  
            Divide   5 *sNZ.Y:.  
            /   \ %`*`HU#X  
          _1     3 1Rrp#E}  
似乎一切都解决了?不。 D7q%rO|F'  
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。 lmmB=F  
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。 >6fc` 3*!  
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: }:JE*D|  
f#4,2Xf  
template < typename Right > z&fXxp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qm RdO R  
Right & rt) const u!kC+0Y  
  { :[icd2JCw]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,w>WuRN"  
} mqw5\7s?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @9-/p^n1  
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。 2.''Nt6|  
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。 ]O%wZIp\P  
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。 E=N44[`.G  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 $P<T`3Jg  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? vo48\w7[  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: h#_KO-#.[  
`re9-HM  
template < class Action > jUny&Alj  
class picker : public Action &T7|f!y  
  { )6K Q"*  
public : p)_v.D3i  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J\7ukm"9  
  // all the operator overloaded tG!ApL  
} ; ;F>$\"aG  
%x$1g)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 "J51\8G@@  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ly,3,ok  
]J<2a`IK!  
template < typename Right > bbGSh|u+P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const luA k$Es  
  { TVaD',5_V%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LJ^n6 m|_  
} j_=A)B?  
\}CQo0v  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |%wgux`z  
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。 :exgdm;N  
c?@WNv  
template < typename T >   struct picker_maker Vz=ByyC  
  { 82w;}(!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l,z# : k  
} ; _hM #*?}v  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wUU Dq?!k\  
  { M5$YFGGR  
typedef picker < T > result; %}< e;t-O  
} ; >j5,Z]  
h8R3N?S3#  
下面总的结构就有了: N(*Xjy+PX  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 N0Y$QWr_$  
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。 ~ ^)D#Lo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xZmO^F5KHj  
至此链式操作完美实现。 G)p pkH`qj  
r'!HWR  
*t_"]v-w  
七. 问题3 "EA6RFRD  
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。 ;3\oU$'  
E;$;g#ksf  
template < typename T1, typename T2 > +sN'Y/-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aT9+] Ig  
  { YIP /N  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^]x%z*6  
} , `4chD  
i}fAjS:W  
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: g43j-[j)  
,tt .oF|  
template < typename T1, typename T2 > r>!$eqX_  
struct result_2 G~$.Af!9W  
  { uc0 1{t0,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; D'{NEk@  
} ;  18(hrj  
s^atBqw,  
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? <>gX'te  
这个差事就留给了holder自己。 TH;kJ{[}  
    &E{CQ#k  
8$!&D&v  
template < int Order >  [#+yL  
class holder; Se0!-NUK0  
template <> nRP|Qt7>  
class holder < 1 > & XS2q0-x  
  { NNKI+!vg  
public : Z&f@)j  
template < typename T > )K=%s%3h<  
  struct result_1 3K8#,TK3  
  { 5y 9(<}z  
  typedef T & result; @W4tnM,#  
} ; VR8 kY&  
template < typename T1, typename T2 > HDmjt+3&n  
  struct result_2 S JseP_-  
  { GJu[af  
  typedef T1 & result; x.5!F2$  
} ; LB(I^  
template < typename T > JEw+5 MO@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4tQ~Z6Jn;  
  { J$aE:g6'  
  return (T & )r; > whcZ.8  
} -qI8zs$:5  
template < typename T1, typename T2 > fU6O:-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {Xw6]d  
  { {D6p?TL+  
  return (T1 & )r1; (D\7EH\9,]  
} Yk;-]qi7  
} ; jOkc'  
,A$#gLyk<  
template <> {7'Evfn)  
class holder < 2 > t2L }  
  { ~CtLSyB  
public : PRdyc+bf  
template < typename T > 6 5%WjO  
  struct result_1 lx'^vK%F  
  { }@)r\t4m  
  typedef T & result; Li'>pQ+  
} ; Z<yLu'48)A  
template < typename T1, typename T2 > _/S qw  
  struct result_2 xj ?#]GR  
  { p#\JKx  
  typedef T2 & result; #Nv^F  
} ; _#dBcEH[  
template < typename T > s%& /Zt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KT 4h3D`,  
  { }Wk^7[Y  
  return (T & )r; O(R1D/A[  
} TR<M3,RG#%  
template < typename T1, typename T2 > G!u+~{g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {Vw\#/,  
  { 6>yfm4o  
  return (T2 & )r2; ~nVO%IxM4J  
} `{Jo>L .  
} ; a-cLy*W,~  
Kl Kk?6 >  
8gHOs#\  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 483/ZgzT`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Nv~H797B  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: iL$~d@AEn  
FI(iqSJ6  
return l(i, j) = r(i, j); d3[O!4<T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >=6 j:  
h 7P<3m}  
  return ( int & )i; n@JZ2K4  
  return ( int & )j; s3/iG37K  
最后执行i = j; nF)b4`Nd  
可见,参数被正确的选择了。 f@j)t%mh  
_.{I1*6Y2  
qk{+Y  
@W1F4HYds  
2Y7u M;8  
八. 中期总结 n9%&HDl4  
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: b2tUJ2p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ppP0W `p  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 RPB%6z$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t:O"t G  
KLBX2H2^0  
=pCO1<wR  
J#*%r)  
${F4x"x  
fvi8+3A&  
九. 简化 )Jaq5OMA/  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 iLbf:DXK(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 n/6qc3\5i  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: |>~pA}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }0oVIr  
  +-*/&|^等 tW -f_0a.  
2. 返回引用。 iD${7 _  
  =,各种复合赋值等 X{u\|e{  
3. 返回固定类型。 '@{Mq%`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k d9<&.y{  
4. 原样返回。 fZtuP1- 4  
  operator, k0v&U@+-J  
5. 返回解引用的类型。 R_zQiSwG<  
  operator*(单目) h]jy):9L  
6. 返回地址。 a;h.I}*]  
  operator&(单目) V#,jUH|  
7. 下表访问返回类型。 wj{[g^y%  
  operator[] >+FaPym  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s qEOXO  
  operator<<和operator>> =L]GQ=d  
k^#+Wma7  
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。 Fd;%wWY.zm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]ft}fU5C1  
_ *.ImD  
template < typename Left > )gHfbUYS  
struct value_return )?MUUI:  
  { 0a}a  
template < typename T > (Zoopkxw  
  struct result_1 P;U(2;9 N  
  { )Y &RMYy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I /z`)  
} ; vACJE  
\(&UDG$  
template < typename T1, typename T2 > GWa:C\YK  
  struct result_2 ?0x=ascP  
  { G -V~6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  va [r~  
} ; 928uGo5  
} ; l{mC|8X  
EdTR]}8  
B2^*Sr[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?`/DFI'_G  
WyU\,"  
下面我们来剥离functor中的operator() %PlA9@:IZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [T(`+ #f  
phi9/tO\u  
return l(t) op r(t) z'9U.v'M)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +`f3_Xd  
return op l(t) <lgX=wx L  
return op l(t1, t2) vLs*}+f  
return l(t) op Q*ixg$>  
return l(t1, t2) op *TgD{>s  
return l(t)[r(t)] jdX *  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )wNcz~ Y  
[?55vYt  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: )m$MC25  
单目: return f(l(t), r(t)); &&ZX<wOM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dCA! R"HD  
双目: return f(l(t)); X#k:J  
return f(l(t1, t2)); g `(3r  
下面就是f的实现,以operator/为例 c<ORmg6  
FWW*f _L  
struct meta_divide d]K$0HY  
  { uH |:gF^  
template < typename T1, typename T2 > /8wfI_P>M"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?k^~qlye  
  { b8LA|#]i  
  return t1 / t2; 4x-K0  
} yVe<+Z\7  
} ; dK41NLGQ  
/RI"a^&9A  
这个工作可以让宏来做: Al+}4{Q+?  
z#B(1uI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d*_rJE}B  
template < typename T1, typename T2 > \ ^#!\VGnL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V-9\@'gc  
以后可以直接用 .dsB\ C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v Q51-.g  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 BB imP  
(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。。。) 30W.ks5(  
WOQ>]Z  
E?FUr?-[  
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 *)L~1;7j>  
3qkPe_<I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z~] G+(  
class unary_op : public Rettype 'fYF1gR4  
  { P~;1adi3  
    Left l; 9t!Agxm  
public : 8?1MnjhX10  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &Qmb?{S0  
$IqubC>O  
template < typename T > u\(>a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]Pe8G(E!  
      { )jjL'  
      return FuncType::execute(l(t)); *|ef#-|D  
    } 1&RB=7.h  
 Vqr]Ui  
    template < typename T1, typename T2 > P4:Zy;$v!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0),fY(D2T  
      { Fl!D2jnN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &88c@Ksn  
    } |G/U%?`  
} ; C]&/k_k  
3Ww 37V>h  
-<:w{cV  
同样还可以申明一个binary_op iB5q"hoZC  
KQ^|prN?y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QjKh#sU&  
class binary_op : public Rettype OAaLCpRp  
  { Dq-[b+bm  
    Left l; &W3Hj$>  
Right r; 49ehj1Se  
public : <cO `jK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zt!7aVm n  
}tL]EW^  
template < typename T > V -_MwII-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $o/i / wcj  
      { [?bq4u`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); U6.hH%\}@  
    } p6&<eMwFA  
@1D3E=  
    template < typename T1, typename T2 > Vjd(Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Wndp%  
      { ?6UjD5NkX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4";NT;_q5  
    } Vha,rIi  
} ; #pyFIUr=w  
RL[F 9g  
xo4lM  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 v\E6N2.S  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 RKZBI?@4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i-9W8A  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 jX0^1d@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <fE ^S  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 R@#xPv4o%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 eVd:C8q  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) WcY$=\7  
下面是修改过的unary_op P)Rq\1:  
HL-'\wtl  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > NLu[<u U*  
class unary_op JXHf$k  
  { P/xE n_*v  
Left l;  uAs!5h  
  (b.4&P"0  
public : UC j:]!P  
putRc??o;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ui-]%~  
^CgN>-xZ?#  
template < typename T > MS:,I?  
  struct result_1 wp83E,  
  { Bw~jqDZ}|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L9oLdWa(C  
} ; %`~+^{Wp  
x4h.WDT$  
template < typename T1, typename T2 > Gqj(2.AY  
  struct result_2 1M b[S{  
  { ObJ-XNcNH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <oi'yr  
} ; 3h$E^"  
!pC`vZG"  
template < typename T1, typename T2 > j#u{(W'r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YkE_7r(1  
  { #^yOW^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m WHyk"l  
} 'h^Ya?g  
L)4~:f)B  
template < typename T > @t0T+T3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Qcj +HH.  
  { UFLx'VX d  
  return OpClass::execute(lt(t)); `PUxR8y  
} s}-j.jzB{  
$j8CF3d.6  
} ; 6=Wevb5YJ  
( P=WKZMPN  
zg'.fUZ  
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 elP#s5l4  
好啦,现在才真正完美了。 $I\lJ8  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z2k5qs7g  
` B+Pl6l)F  
template < typename Right > Pj*"2 LBW#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -9"[/  
  { (i^<er q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k,[[ CZ0j  
} FWyfFCK  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #~qY%X  
7)Bizlf  
I{u+=0^Y  
o7:"Sl2AD  
^c>ROpic  
十. bind AiV1 vD`  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 X,+N/ nku  
先来分析一下一段例子 : DBJ2n  
%TQ5#{Y  
{=E,.%8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]LSlo593  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0 9*?'^s4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 TJ(vq]|&  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Hb9r.;r<EW  
我们来写个简单的。 Be0v&Q_NK  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |DoD.?v  
对于函数对象类的版本: ,#80`&\%  
_,|N`BBqd  
template < typename Func > Pill |4c<  
struct functor_trait 6 Zv~c(   
  { LGC3"z\=  
typedef typename Func::result_type result_type; AjO|@6  
} ; ot,e?lF  
对于无参数函数的版本: f1/i f:~6  
'ewVn1ME[  
template < typename Ret > |f"1I4K g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lO^YAOY  
  { K>`*JJ,  
typedef Ret result_type; 0]t7(P"F6  
} ; dIvvJk8  
对于单参数函数的版本: 3=kw{r[2lM  
vtf`+q  
template < typename Ret, typename V1 > &0@AM_b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zB)wY KwZ  
  { ( ESmP  
typedef Ret result_type; \EeK<)4:  
} ; mF] 8  
对于双参数函数的版本: >`.$Tyw  
\ >|:URnD  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ezw<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > se]QEd7]7  
  { 'fY( Vm  
typedef Ret result_type; KH76Vts  
} ; WEugm603  
等等。。。 {FNq&)#`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r*4@S~;  
[5jXYqD=vj  
template < typename Func > $t42?Z=N&z  
struct func_return eop7=!`-~~  
  { C2Af$7c  
template < typename T > cP(is!  
  struct result_1 tY $4k26  
  { `}&}2k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LDq(WPI1#  
} ; nM&UdKf3  
)u(Dqu\t  
template < typename T1, typename T2 > bmGtYv  
  struct result_2 AoN |&o  
  { ?$rH yI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O2>W#7  
} ; L k]/{t0  
} ; 0@PI=JZ%  
fIg~[VN"  
BpZ17"\z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @k,}>Tk  
A**PGy.Ni  
template < typename Func, typename aPicker > I=Xj;\b  
class binder_1 \{M/Do:  
  { %W]" JwRu  
Func fn; ^G]H9qY- e  
aPicker pk; D<XRu4^;  
public : y5lhmbl: e  
/2e,,)4g  
template < typename T > dW>$C_`?  
  struct result_1 *%`jcF  
  { Hs6}~d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; B#;0{  
} ; [}bPkD  
7F D.3/  
template < typename T1, typename T2 > p*S;4+>#  
  struct result_2 Z:s:NvFX  
  { Pi:=0,"XOp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i5^U1K\M  
} ; W8{zV_TBm  
0ud>oh4WPR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H@hHEzO  
Qp]-4%^Vz  
template < typename T > AT]Ty  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JPfE`NZ  
  { TZ+2S93c  
  return fn(pk(t)); `h|>;u   
} 1$G'Kg/  
template < typename T1, typename T2 > X-=J7G`\h#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1(12`3  
  { v&*}O  
  return fn(pk(t1, t2)); %R [X_n=  
} 9,zM.g9Qv  
} ; d9sqO9Ud8  
t.E3Fh!o  
=)Q0=!%-  
一目了然不是么? Fq9>t/Zj  
最后实现bind ; 0`p"T0  
=c(3EI'w  
Kp_^ 2V?  
template < typename Func, typename aPicker > Pb-Ft =  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v<U +&D{  
  { M~&X?/8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); nzK"eNDN.  
} 3?R QPP  
:},/ D*v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .JkF{&=B  
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。 |]9Z#lv+I  
YKsc[~ h  
十一. phoenix &,B91H*#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >ey- j\_v  
!,3U_!  
for_each(v.begin(), v.end(), ^  M4-O~  
( K'zG[[P  
do_ {l-V  
[ v lsS  
  cout << _1 <<   " , " 8^Ov.$rP  
] j,/t<@S>  
.while_( -- _1), XUyoZl?  
cout << var( " \n " ) T>;Kq;(9  
) .wfN.Z  
); W=k%aB?p  
@j Y_^8#S  
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: 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 WaRYrTDv64  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MjHjL~Tg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #)xg$9LQb  
GI:$(<  
*jF VYg  
template < typename Cond, typename Actor > *t+E8)qL  
class do_while CxOBH89(  
  { nE)|6  
Cond cd; 0w_2E  
Actor act; _~ipO1*  
public : ~t~5ctJ@  
template < typename T > mrfc.{`[  
  struct result_1 >%D=#}8l@  
  { _Vq7Gxy$R  
  typedef int result_type; > WW5A py[  
} ; UUt631  
p3NTI/-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S-Y(Vn4  
`(9B(&t^,  
template < typename T > /B?hM&@z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6/#5TdJA  
  { $Di2B A4Di  
  do Y%V|M0 0`  
    { d">Ya !W  
  act(t); 9$xEktfV  
  } Dg LSDKO!  
  while (cd(t)); > HL8hN'q'  
  return   0 ; =/Dp*  
} !I? J^0T  
} ; PUN.nt  
D=fB&7%@  
(qP !x 2j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0P_Y6w+  
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。 QJG]z'c+  
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。 63$ R')  
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。 >)N}V'9  
下面就是产生这个functor的类: Lz VvUVk  
RhJL`>W`  
2,>q(M6,EA  
template < typename Actor > Yb|zE   
class do_while_actor %V$ujun`  
  { N!fp;jvG  
Actor act; TLL.Ch|#Y  
public : IP1|$b}sq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C3%,pDh  
[^gSWU  
template < typename Cond > rwxJR@Ttn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; fuH Dif,  
} ; f-\l<o(  
Z v=p0xH  
]'aG oR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *4zVK/FJ  
最后,是那个do_ "z }bgy  
/Ki :6  
FVsNOU  
class do_while_invoker z^4\?R50yO  
  { _W: S>ij(  
public : TBQ`:`g^m  
template < typename Actor >  \~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RU `TzD  
  {  FFgy=F  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^3`98y.Q  
} s 8``U~D   
} do_; is}Fy>9i  
f ( `.q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )^!-Aj\x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U[S;5xeF.j  
最后来说说怎么处理break和continue Ze$:-7Czl  
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。 7l Aa6"Y68  
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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