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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {!K;`I[]v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 PNmF}"  
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, ]gP8?s|  
|3@=CE7G  
IA4+ad'\E  
DT? m/*  
  class filler \!PV*%P  
  { Jr?!Mh-  
public : nVTM3Cz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V4?Oc2mS  
} ; ,8`O7V{W  
#:W%,$ 9\P  
|Y{PO&-?r  
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: C"No5r'K3  
+!$dO'0nt,  
@zs1>\J7  
%c0z)R~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2?1}ZXr  
w a.f![  
|uQ[W17^N  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^Jtl;Q  
LhKY}R  
I =b'j5c  
syMm`/*/G-  
二. 战前分析 J{H?xc o  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 0Q3YN(  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 '?k' 6R$'\  
>Fh#DmQ  
8_awMVAy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?d,M.o{0]  
  /* --------------------------------------------- */ 5 ZUy:  
vector < int *> vp( 10 ); 6 5"uD7;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J" wKRy  
/* --------------------------------------------- */ {e6 KJ@H6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %#4 +!  
/* --------------------------------------------- */ =BW9/fG  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); GWh|FEqUbf  
  /* --------------------------------------------- */ 9TW8o}k`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a^/K?lAB8  
/* --------------------------------------------- */ $P_x v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~bFdJj 1*  
=VCQ*  
r$?Vx_f`Q  
i"fCpkAP  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;r=?BbND?  
1._1, _2是什么? x!`KhTu`_A  
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%I8CU_}.  
2._1 = 1是在做什么? N.n1<  
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。 u!u5g.Q  
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。 ,N;v~D$Y  
h;}ODK(.  
}(cY|  
三. 动工 l}+Cdy9>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5])8qb/F  
*sAOpf@M  
ytob/tc  
\086O9  
template < typename T > k?n]ZNlT  
class assignment 8iOO1I?+  
  { s%bUgO%&  
T value; cyHhy_~R  
public : u:eW0Ows"  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7>KQRLw  
template < typename T2 > [DL|Ht>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tUrNp~ve,  
} ; )ZeLaaP  
79a9L{gso  
iU,/!IQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _4Ii5CNNU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~Q_F~0y  
J[MVE4&  
6w@,I;   
uh1S 7!^  
  class holder a6P!Wzb  
  { KDX$.$#  
public : 7NeDs$  
template < typename T > cL ae=N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BZ}`4W'  
  { %-k(&T3&  
  return assignment < T > (t); O68bzi]  
} "TUPYFK9  
} ; )L|C'dJ<k`  
4^`PiRGt  
+{'lZa  
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: R^|!^[WE  
9Dy)nm^  
  static holder _1; srhFEmgN7)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !4_!J (q%  
h k/+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %5`r-F  
而不用手动写一个函数对象。  Hl!1h%  
~U/8 @gR  
va@XbUC  
?${V{=)*X'  
四. 问题分析 TdNsyr}JG  
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。 x{~_/;\p3  
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。 e{:86C!d)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aQxe)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A}gYcc85Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3V"dG1?  
q$3HvZP  
五. 问题1:一致性 kGruo5A  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| CJ0$;et  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 nhp)yW  
Q})t<l+L  
struct holder 3g^IXm:K$  
  { }WA<=9e  
  // M\9IlV?'  
  template < typename T > &^AzIfX}Gw  
T &   operator ()( const T & r) const |e~u!V\m  
  { Ia=&.,xub  
  return (T & )r; 4 iik5  
} [2=^C=52  
} ; MPqY?KF  
m9%yR"g9  
这样的话assignment也必须相应改动: sw[<VsxjR  
4$ ..r4@  
template < typename Left, typename Right > yY'gx|\  
class assignment pb~Ps#"Zg  
  { PkjT&e)  
Left l; is64)2F](  
Right r; #)Ep(2  
public : "sdcP8])d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <.;@ksCPW{  
template < typename T2 > vM5k4%D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (H'_KPK  
} ; G[ ,,L  
?Ozk^#H[  
同时,holder的operator=也需要改动: i:MlD5 F  
Dr4?Ow  
template < typename T > WW)_Wh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5dbX%e_OP  
  { 6-D%)Z(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); D7 %^Ly  
} yjeqv-7  
Bi'I18<  
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。 ,oC= {^l{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5hlJbWJa  
9NJ=~Ub-  
return l(rhs) = r; ?aP1  
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。 q] 2}UuM|U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Sr4dY`V*:z  
Uyz;U34 oI  
template < typename Tp > _HSTiJVr  
class constant_t 8h55$j  
  { mMel,iK=  
  const Tp t; $_4oN(WSz  
public : jI@bTS o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V 22q*/iV  
template < typename T > Uh<H*o6e 9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d w|-=~  
  { U@1#!ZZ6  
  return t; qpluk!  
} Lr!L}y9T+  
} ; s?4%<jz  
de3yP,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 J R 8 Z6  
下面就可以修改holder的operator=了 H[>klzh6 !  
%#[r_QQ^  
template < typename T > s^{{@O.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3Yn:fsy  
  { 7vB9K_wCI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ctnAVm  
} (:tTx>V#  
I^rZgp<'i  
同时也要修改assignment的operator() S-H-tFy\\  
S jC)6mo  
template < typename T2 > Requ.?!fG;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7J #g1  
现在代码看起来就很一致了。 eH"qI2A  
JKEXYE  
六. 问题2:链式操作 ?yK%]1O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RZcx4fL}x  
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。 RPa?Nv?e  
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。 Z&?+&q r^  
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。 TWl(\<&+)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]%vGC^  
.j'@K+<45  
template < typename T > #dxJ#  
struct result_1 6KBzlj0T+  
  { '#pMEVP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =Qjw.6@  
} ; &r 5&6p  
mmpr]cT@'k  
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: hIE%-gZ/  
\ N-| iq  
template < typename T > qr<-eJf  
struct   ref wfU&{7yt  
  { "4Wp>B  
typedef T & reference; A*-]J=:E {  
} ; P!>{>r4  
template < typename T > I8pv:>EhC  
struct   ref < T &> .f?qUg  
  { O?4vC5x  
typedef T & reference; [F BCz>  
} ; =+SVzK,+3  
YI? C-,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Nv*E .|G  
$9 &Q.Kpq>  
template < typename T > /: \VwH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const X*c_^g{  
  { 6B!j(R  
  return l(t) = r(t); 6x (L&>F  
} buxI-wv  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 u+I r:k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /w}B07.  
D=q;+,Pc  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 )$Dcrrj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N c&i) qh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y . ivz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |R &3/bEr  
最后的布局是: uZ=UBir  
                Add b0zxT9  
              /   \ u]>>B>KOJ7  
            Divide   5 :<WQ;q  
            /   \ I!soV0V U]  
          _1     3 b[&,%Sm+6  
似乎一切都解决了?不。 yjM@/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。 08d_DCR  
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。 "`$'tk[  
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: 7/U<\(V!g  
s&QBFyKtJ  
template < typename Right > 35N/v G0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  7KSGG1ts  
Right & rt) const zw%n!wc_\  
  { #)h ~.D{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  HN~v&,  
} bVAgul=__  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %t5BB$y  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 bCaPJ!ZO  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 8#d1}Y  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 vwqN;|F  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 kUaGok?  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? hB GGs  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: *n|0\V<  
tci%=3,)  
template < class Action > w?$u!X  
class picker : public Action 8t*%q+Z  
  { u8k{N  
public : 5{d9,$%8&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,Dii?P  
  // all the operator overloaded [K4+G]6  
} ; 0Z) ;.l^  
h,WY2Hr  
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。 :z0>H5  
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: ~b6<uRnM.  
k vgs $  
template < typename Right > ,w b|?>Y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const fj t_9-.  
  { ^]lwd"$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1N$gE  
} ]Re~V{uh  
b]g&rwXYt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t+4Y3*WeGF  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 (HrkUkw  
f;tyoN0wHx  
template < typename T >   struct picker_maker mTuB*  
  { E][{RTs  
typedef picker < constant_t < T >   > result; N>nvt.`P  
} ; >&TnTv?I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4xpWO6Q  
  { /@nRL  
typedef picker < T > result; 3!oQmG_T  
} ; g<T`F  
4{pemqS*  
下面总的结构就有了: <% 3SI.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 q V UUuyF  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 HT,kx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h3d\MYO)B  
至此链式操作完美实现。 g=YiR/O1QN  
W6xjqNU  
]20 "la5  
七. 问题3 X-N$+[#  
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。 IL6f~!  
"k1Tsd-  
template < typename T1, typename T2 > =@jMx^A"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ks#Z~6+3  
  { n40MP5RxY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lKhh=Pc2  
} $@qs(Xwr  
<sCq x/L  
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: !E:Vn *k;  
,fG_'3wb  
template < typename T1, typename T2 > =Wy`X0h  
struct result_2 ! 7*_Z=  
  { `i)ePiE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]z q_gV8k  
} ; PD T\Q\J^X  
c.{&~  
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? h. (;GJO  
这个差事就留给了holder自己。 ;7n*PBUJJ  
    $t H.np  
B{o\RNU  
template < int Order > nC!^,c  
class holder; c'#J{3d  
template <> @Rb1)$~#  
class holder < 1 > ,f0g|5yDf  
  { //u76nQ  
public : ;{q) |GRF  
template < typename T > q>:&xR"ra  
  struct result_1 rD U6 5j  
  { )4_6\VaM  
  typedef T & result; .yfqS|(  
} ; w$;*~Qc  
template < typename T1, typename T2 > r=H\4%P4  
  struct result_2 2au(8IWu  
  { Nx (pJp{S  
  typedef T1 & result; $0S"Lh{  
} ; kbT-Oz  2  
template < typename T > pdha" EV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y3[)zv  
  { b G5  
  return (T & )r; x(zZqOed  
} o4 g  
template < typename T1, typename T2 > {ZM2WFpE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^}7t:  
  { 7RFkHME  
  return (T1 & )r1; sAN:C{  
} v?TJ!o  
} ; G1^!ej  
%PdYv _5  
template <> MVv^KezD  
class holder < 2 > M@X#[w:  
  { |21hY  
public : rHBjR_L.2  
template < typename T > 2T%f~yQ^  
  struct result_1 ^?]H$e  
  { LP-Q'vb<=  
  typedef T & result; z(X6%p0  
} ; j"sO<Q{6%  
template < typename T1, typename T2 > N5Mz=UgB  
  struct result_2 yW(+?7U  
  { ZpctsCz]  
  typedef T2 & result; J'c9577$  
} ; 5"~^;O  
template < typename T > HgATH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $(L7/M  
  { Hpg;?xAT  
  return (T & )r; b-zX3R;  
} / cen# pb  
template < typename T1, typename T2 > 1`_)%Y[ZJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dsZ ( D:)  
  { sK/"  
  return (T2 & )r2; i6:yNb ='  
} N~J Eia%  
} ; 6:tr8 X_  
v ]U;5Uo  
+vSE}  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Hf{%N'4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^|{fB,B  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DMN H?6  
(#iM0{  
return l(i, j) = r(i, j); \\Tp40m+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "[S 6w  
gbf=H8]  
  return ( int & )i; . \0=1P:  
  return ( int & )j; *9(1:N;#  
最后执行i = j; '0$[Ujc  
可见,参数被正确的选择了。 }F`2$ Q+CW  
jF_I4H  
",V5*1w  
y+afUJT  
j:KQIwc  
八. 中期总结 gK\7^95  
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: ~RAH -]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2I 7`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 u`@FA?+E1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R0<Vd"  
Q b{5*>  
9,eR=M]+:  
g9Gy3zk=  
r$Qh`[<  
K)\gbQ|  
九. 简化 m9c T}x&j  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /-4B)mL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %\&dFwb  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: wx5*!^&j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }c5`~ LLK  
  +-*/&|^等 #zs\Z]3#  
2. 返回引用。 l8Qi^<i/  
  =,各种复合赋值等 NWK_(=n  
3. 返回固定类型。 ,x.)L=Cx8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A_|FsQ6$P  
4. 原样返回。 ta., 4R&K  
  operator,  F]#fl%  
5. 返回解引用的类型。 gSYX@'Q!  
  operator*(单目) h18y?e7MU  
6. 返回地址。 }l!_m.#e  
  operator&(单目) 0N;d)3  
7. 下表访问返回类型。 i]?xM2(N  
  operator[] 17MjIX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z5vI0 N$  
  operator<<和operator>> as!j0j%  
S,RJ#.:F[t  
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。 9W$)W  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: eJp-s" %  
z1s"C[W2T  
template < typename Left > D+""o"%  
struct value_return jloyJ@ck  
  { Ib2pV2`h(  
template < typename T > |R/50axI  
  struct result_1 (SA*9%  
  { L]<4{8H.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x's-UO"^  
} ; Z"+!ayA7D  
oF xVK  
template < typename T1, typename T2 > k"{U}Y/}  
  struct result_2 V7_??L%Ct`  
  { <5~>.DuE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kq0m^`  
} ; %WN2 xCSf  
} ; c%.& F  
nB0 ol-<  
qG]PUc>j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e|yuPd  
1tpD|  
下面我们来剥离functor中的operator() [Cp{i<C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oyw1N;K  
&[5az/Hj*  
return l(t) op r(t) ),,vu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5-^twXC&  
return op l(t) epyfgg MT  
return op l(t1, t2) |Wk G='02  
return l(t) op <-}\V!@E!  
return l(t1, t2) op C ,hsr  
return l(t)[r(t)] !F)oX7"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;D:T ^4  
EdpR| z  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 1PSb72h<  
单目: return f(l(t), r(t)); T<)z2Bi  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M7 !" t  
双目: return f(l(t)); E76:}(  
return f(l(t1, t2)); BUyA]  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z- (HDn  
P\e%8&_U/  
struct meta_divide >`'9V| 1  
  { a~>h'}C>  
template < typename T1, typename T2 > : 6V 8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }DaYO\:yK*  
  { kM`#U *j  
  return t1 / t2; W$S.?[X  
} |3m%d2V*hF  
} ;  <@u6*]  
>k|[U[@  
这个工作可以让宏来做: Dy!fwYPA/{  
,RQ-w2j?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >B7OTGw  
template < typename T1, typename T2 > \ H #_Z6J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7l3q~dQ  
以后可以直接用 ]U%Tm>s.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =C|^C  
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 7ow1=%Q  
(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。。。) +$5^+C\6A  
_wCSL.  
e$=|-J z  
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 J?'!8,RX  
X)m2{@v D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :xCobMs_/  
class unary_op : public Rettype ny=iAZM>q  
  { F1>,^qyG6  
    Left l; ^ a:F*<D  
public : kx[8#+P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E<dN=#f6  
&&O=v]6,V  
template < typename T > 2uVm?nm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \`C3;}o:"P  
      { Ek3O{<  
      return FuncType::execute(l(t)); x5ia<V>=d  
    } 2+PIZ6=hN  
0P(}e[~Z  
    template < typename T1, typename T2 > M_K&x-H0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )f Rh^6  
      { 5S LF1u;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {Hu0  
    }  >pKI'  
} ; Sf9+TW  
srL,9)O C  
GCHssw~P'v  
同样还可以申明一个binary_op yFG&Ir  
? t-2oLE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bX,Z<BvbF  
class binary_op : public Rettype EX_& wep@1  
  { Rs wR DLl  
    Left l; 'mF}+v^   
Right r; =#fqFL,  
public : kel48B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U*cj'`eqC  
1a<~Rmcil  
template < typename T > 2 O%UT?R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6k2~j j1d  
      { Y2Bu,/9^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A@UnrbX:  
    } bPNsy@"6  
a'BBp6  
    template < typename T1, typename T2 > O);V{1P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6%TV X  
      { ''G @n*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^s5)FdF8  
    } 2;/hFwm  
} ; 4y 'REC  
":OXs9Yg  
5zU$_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 9V~yK?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -UO$$)Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2sngi@\  
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。 P+[R0QS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8MIHp[vm%  
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。。。 Ne%X:h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 WVZ\4y  
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) n):VuOjm  
下面是修改过的unary_op AOpfByw  
fOfp.`n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > FwyPmtBj  
class unary_op ]l`DR4 =  
  { 2bqwnRT}  
Left l; %Xn)$Ti ~<  
  3iB8QO;pp  
public : =$MV3]  
q07>FW R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;RXv%ML  
]Sh&8 #  
template < typename T > ][3 "xP  
  struct result_1 a.P^+h  
  { N'4*L=Ut  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sB $!X@  
} ; !*p lK6a  
46b.= }  
template < typename T1, typename T2 > Z EW`?6  
  struct result_2 K|iNEhuc  
  { rS=6d6@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B$)KZR(u  
} ; Epx.0TA=t  
t;'__">:q  
template < typename T1, typename T2 > _v-sb(* J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4WLB,<b}  
  { D`u{U]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ak%8|'}  
} i+OyBDkJM!  
K~uoZ~_gA  
template < typename T > *Nv<,Br,F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xh ?{%?2  
  { !$j'F?2 >  
  return OpClass::execute(lt(t)); \!_ >ul  
} k7j;'6  
56fcifXz@  
} ; Xs4`bbap  
-50|r;a  
.69{GM?  
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 &`@K/Nf$9  
好啦,现在才真正完美了。 b(wiJ&t  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'i}Q R~pe  
'E9\V\bi  
template < typename Right > Q WOd&=:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^+-i7`|=  
  { Yt&^ i(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1&U U6|X  
} AtSEKpKc  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 %.]qkGZe#  
~GZ(Ou-&  
y8\44WKW  
&",pPu q  
(i {  
十. bind xR$xAcoSB  
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。 1Eh (U  
先来分析一下一段例子 *\emRI>  
9T)-|fja_  
C/)Xd^#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .Ir5gz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =V(I  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gVO[R6C5C  
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。 F;kNc:X`)  
我们来写个简单的。 !iMsTH<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hS<+=3 <M  
对于函数对象类的版本: 8xLvpgcZ  
-e30!A  
template < typename Func > tv5SQ+AI3  
struct functor_trait 0C7x1:  
  { G"wy?  
typedef typename Func::result_type result_type; 8dP^zjPj  
} ; yKi* 8N"e<  
对于无参数函数的版本: #5F\zeo@F?  
TwY]c<t  
template < typename Ret > gz8<&*2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~h -0rE  
  { c'[l%4U8[  
typedef Ret result_type;  kf';"  
} ; -r[l{ce  
对于单参数函数的版本: l9\ *G;  
t 7+ifSrz  
template < typename Ret, typename V1 > LG(bdj"NM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;8H m#p7,  
  { 7&E3d P  
typedef Ret result_type; %6L{Z*(  
} ; YHl6M&*@  
对于双参数函数的版本: OQA}+XO  
Fe}Dnv)}Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (z\@T`6`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %+qD-{&  
  { }PD? x4  
typedef Ret result_type; 8ex{N3  
} ; Hr:WE+'  
等等。。。 K%O%#Kk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy A?=g!(wB  
*zJ}=%)f  
template < typename Func > e+j7dmGa  
struct func_return TN4gGky!  
  { W-2,QVp%  
template < typename T > ,F]Y,"x:  
  struct result_1 YP/BX52 v  
  { # 2s$dI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K08xiMjl  
} ; voEg[Gg4%I  
uPhFBD7  
template < typename T1, typename T2 > :>]= YE  
  struct result_2 -r7*C :E  
  { K} LmU{/t/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P-.>vi^+  
} ; h@&& .S`B  
} ; h${+{1](6  
f.4r'^  
2Gd.B/L6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L TzD\C'  
oSq4g{xvMH  
template < typename Func, typename aPicker > 8HDYA$L  
class binder_1 )%I2#Q"Nt-  
  { [LbUlNq^B@  
Func fn; |wZcVct~  
aPicker pk; Z_Qs^e$  
public : FWNWOU  
07`hQn)Gc  
template < typename T > &Ba` 3V\M  
  struct result_1 f%<kcM2  
  { Cz` !j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p3`ND;KQ  
} ; 2r4owB?  
h\k@7wgu  
template < typename T1, typename T2 > c 2t<WRG  
  struct result_2 @9Rg g9r  
  { R7pdwKD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `fYICp  
} ; -{n2^vvF  
ge %ytrst  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /}t>o* x  
(e.?). e  
template < typename T > +uZ,}J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r)E9]"TAB  
  { }86&? 0j.  
  return fn(pk(t)); GG<{n$h  
} g<(3wL,"  
template < typename T1, typename T2 > LhO%^`vu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z><u YO$  
  { 5n{J}0C  
  return fn(pk(t1, t2)); 3D|Y4OM  
} BWRAz*V  
} ; :Yeo*v9  
lV924mh  
|, #DB  
一目了然不是么? _kGJqyYV  
最后实现bind 2^RWGCEv  
Va"H.]  
$De14  
template < typename Func, typename aPicker > P&I%!'<   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A@M%}h  
  { TkHyXOk"Ky  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _sLSl; /t  
} JWQd/  
5yBaxw`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qM}Uk3N0  
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。 7m='-_w)?w  
r?Q`b2Q  
十一. phoenix +c'b=n9j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4u0\|e@a  
NEp )V'  
for_each(v.begin(), v.end(), gJ;jh7e@  
( PY.4J4nn|  
do_ CWKN0HB  
[ ^K[WFiN}  
  cout << _1 <<   " , " vfBIQfH  
] v_=xN^R  
.while_( -- _1), }#'I,?_k  
cout << var( " \n " ) ^jY/w>UdH  
) q+<<Ku(20  
); n/]w!  
$FR1^|P/G  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: JzuU k  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor o9GtS$ O\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xAlyik  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DPV>2' fV  
TgC8EcLr  
'DLgOUvh  
template < typename Cond, typename Actor > 10.u  
class do_while e *9c33  
  { *49({TD6`  
Cond cd; {9mXJu$cc  
Actor act; V/N:Of:\R  
public : lSW6\jX  
template < typename T > F"I{_yleq'  
  struct result_1 -O&u;kh4g  
  { V%|CCrR  
  typedef int result_type; CB!5>k+mC  
} ; H|UGR ~&  
M8Tj;ATr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} v$n J$M&k  
.C HET]  
template < typename T > I7=g8/JD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u V[:e|v  
  { vH[G#A~4  
  do {Tr5M o  
    { ko7*9`  
  act(t); [l`_2{:  
  } #k}x} rn<'  
  while (cd(t)); 6I8A[   
  return   0 ; g#W/WKvM  
} XEX ."y  
} ; UYw_k\  
*HC[LM  
3P}^Wu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k 'CM^,F&  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 P }BU7`8  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 fC4#b?Q  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 .@5Ro D[o  
下面就是产生这个functor的类: h eR$j  
|M;tAG$,"y  
6x]x>:8  
template < typename Actor > An.Qi=Cv  
class do_while_actor V?[dg^*0  
  { r:.ydr@  
Actor act; EdH;P \c  
public : xY_<D+ OV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LvM;ZfAEv  
0aWy!d  
template < typename Cond > 3)ZdT{ MY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; = n>aJ(=Pd  
} ; N'5AU (  
@gc|Z]CV  
G d%X> ~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 MJyz0.9c  
最后,是那个do_ {?+dVLa^;  
E\_Wpk  
Q:v9C ^7  
class do_while_invoker wO-](3A-8P  
  { {p90   
public : 7>@g)%",  
template < typename Actor > H Z)an  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _x'?igy  
  { U@'F9UB`  
  return do_while_actor < Actor > (act); HxE`"/~.7k  
} i!nPiac  
} do_; Le?yzf  
+t8{aaV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pBR9)T\ n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 dv7IHUFf  
最后来说说怎么处理break和continue C@P4}X0,=  
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。 H?H(=  
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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