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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UL$^zR3%d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C78YHjy  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, jwyJ=W-  
;o_4)+}  
. [+ObF9=  
<_8\}!  
  class filler ' ~lC85  
  { YN9ug3O+  
public : {-J/ <a@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Wk$[;>NU3  
} ; '81$8xxdY  
,sP7/S)FR  
_;W}_p}q{  
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: m*  |3  
{l.) *#O  
'y}l9alF  
xKEHN gen  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h|mh_T{+  
*5sr\b4#S  
"d/x`Dx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 B4pheKZ2  
5G'X\iR  
;" '` P[  
0!o&=Qh  
二. 战前分析 $T tCVR  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 GfD!Z3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 G#@o6r  
v)!Rir5  
nORm7sa9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XB UO  
  /* --------------------------------------------- */  r75,mX  
vector < int *> vp( 10 ); {6~v oVkj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c_x6FoE;L  
/* --------------------------------------------- */ F'*y2FC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;gTdiwfgZ=  
/* --------------------------------------------- */ <tMiI)0%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sKB])mf]  
  /* --------------------------------------------- */ zPWG^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >1T=Aw2Z.  
/* --------------------------------------------- */ C]K@SN$   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iE':ur<`  
)}9Ef"v|  
^, q\S  
i|*(vH&D.  
看了之后,我们可以思考一些问题: XWo:~\  
1._1, _2是什么? %L:e~*  
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。 NwIl~FNK  
2._1 = 1是在做什么? `]_#_  
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。 J1YP-:  
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。 ,m{Zn"?kS  
zK(9k0+s  
R#1h.8  
三. 动工 ~ULuX"n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =<y$5"|  
mNc (  
rg "W1m[k  
",(-AU!a)h  
template < typename T > VzA~w` $d  
class assignment :-xp'_\L  
  { hdQ[=PH)  
T value; 5.0BaVwi  
public : 5Z ] `n  
assignment( const T & v) : value(v) {} &Zs h-|N  
template < typename T2 > {vx{Hwyv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } aDm$^yP  
} ; z ,87;4-  
}N#jA yp!  
uwsGtgd&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z`o}xV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [~` ; .7~  
_]E"hr6a  
0V{-5-.  
V?kJYf(<  
  class holder fCJ:QK!  
  { s+2\uMwf*  
public : J1cD)nM<A  
template < typename T > t(?m!Z?tb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]QJLES  
  { L}P<iB   
  return assignment < T > (t); |F-_YR  
} T12?'JL^r  
} ; n9<QSX&~<  
e]!C Aj7uS  
f7)}A/$4+  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: o )GNV  
Q6Vy}  
  static holder _1; ~j^HDHY@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T|GRkxd,E3  
,v4Z[ (  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X4!` V?  
而不用手动写一个函数对象。 F6dm_Oq&  
~QJD.'z  
!sfOde)$  
Se9I1~mX  
四. 问题分析 :aV(i.LW  
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。 O _yJR  
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。 h$)!eSu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6k%N\!_TUW  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 TW(rK&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W @Y$!V<  
\S[:  
五. 问题1:一致性 j/TsHJ=  
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?| _&FcHwRy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C8}ujC  
=O?<WJoK  
struct holder INby0S  
  { G5|xWeNgA  
  // KV k 36;$  
  template < typename T > ld -c?  
T &   operator ()( const T & r) const 5u'"m<4  
  { eh2w7 @7Q  
  return (T & )r; ,DqI> vx|  
} HDvj{  
} ; H[U$4 %t  
,)hUL/r6  
这样的话assignment也必须相应改动: kLU$8L  
XE[~! >'  
template < typename Left, typename Right > J [J,  
class assignment @QV|<NeH  
  { :/c=."z.  
Left l; PaP47>(  
Right r; o/@.*Rj>Bg  
public : 'b]GcAL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '*MNRduE6  
template < typename T2 > ..UmbJJ.u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tu#VZAPW@  
} ; MLtfi{;LH  
jY-{hW+r  
同时,holder的operator=也需要改动: s+YQ :>F  
u3(zixb  
template < typename T > Q@6OIE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G4{ zt3{  
  { zGHP{a1O7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j!B+Q  
} B f~  
p 2It/O  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 wqx@/--E(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8G; t[9  
c}kZ x1  
return l(rhs) = r; A1Ia9@=Mf  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 S75wtz)e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: biKom|<nm  
9F845M  
template < typename Tp > m{9m.~d  
class constant_t \< <u  
  { Ki(qA(r  
  const Tp t; d@#!,P5 `  
public : bccJVwXv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <f %JZ4p*  
template < typename T > xPWzm hF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !*HH5qh6  
  { w&jyijk(  
  return t; Q#Q]xJH  
} N`1:U 4}  
} ; 2>p K  
%W~Kx_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L}UJ`U  
下面就可以修改holder的operator=了 PVH^yWi n  
0+jR,5 |  
template < typename T > :CH "cbo  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yoGe^gar  
  { 8u Tq0d6(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X1?7}VO  
} _) k=F=  
3 GmU$w  
同时也要修改assignment的operator() [g`9C!P-G  
X<dQq`kZ  
template < typename T2 > A&*lb7X  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ()e.J  
现在代码看起来就很一致了。 +dq&9N/  
];i-d7C  
六. 问题2:链式操作 izy7. (.a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Tqz{{]%j~$  
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 6,  
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。 bO]^TRaiJ  
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。 MlaViw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &b8Dy=#  
2a8ZU{wjn  
template < typename T > vh5`R/<3  
struct result_1 4+e9:r]  
  { ~XQj0'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fgIzT!fyz  
} ; va F^[/ (g  
[y-0w.V=oE  
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: JwG$lGNJ  
XdE#l/#  
template < typename T > M }=X/*T  
struct   ref " 2A`M~  
  { 1DVu`<OXcH  
typedef T & reference; xS?[v&"2  
} ; ^ZV1Ev8T6  
template < typename T > RAYDl=}  
struct   ref < T &> f1w&D ]|S+  
  { rOQ@(aUAZ  
typedef T & reference; d2`m0U  
} ;  Aq674   
K>iM6Uv  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H&\[iZ| -N  
d.Wq@(ZoA  
template < typename T > RnC96"";R.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const s ;EwAd(  
  { x O?w8*d  
  return l(t) = r(t); lx _jy>$}r  
} _^K)>  
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@&hE -  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 y|X</3w  
!iUFD*~r~  
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 >a/]8A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~R^~?Y%+<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tmT/4Ia  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Pu/X_D-#Gi  
最后的布局是: HwfBbWHr'  
                Add \) DJo  
              /   \ )7!q>^S{ B  
            Divide   5 Jm8{@D%  
            /   \ Ey<vvZ  
          _1     3 ~Sy/q]4ys*  
似乎一切都解决了?不。 5-'jYp/  
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。 uqe{F+;8&  
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。 7i^7sT8t  
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:  h0}r#L  
%+Hhe]J ld  
template < typename Right > c6/+Ye =h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Wy1#K)LRb  
Right & rt) const XTboFrf  
  { E_sKDybj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7|Z=#3INw  
} 7Nx5n<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 u&{}hv&FY  
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。 GF 4k  
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。 s zBlyT  
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。 Su.imM!  
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。 N3/G6wn  
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? vEQw`OC  
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: qJV2x.!  
'YQ^K`lV  
template < class Action > JxI\ss?O  
class picker : public Action 1 EE4N\  
  { 3sr> ?/>:  
public : ab"6]%_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} u@QP<[f  
  // all the operator overloaded PP/EZ^]b  
} ; PF=BXY1<UL  
qyi5j0)W  
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。 p5F=?*[}  
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: eh4`a<gC  
\"r84@<  
template < typename Right > D1w;cV7/d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const MR4e.+#E  
  { }/)vOUcEd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2stBW5v3  
} 2J7= O^$?  
bm/pLC6%.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;QYUiR  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0_nY70B  
Pn?Ujjv  
template < typename T >   struct picker_maker *B<Ig^c  
  { Kf=6l#J7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^n! j"  
} ; R`M>w MLH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bEO\oS  
  { B$ty`/{w,B  
typedef picker < T > result; i/Zv@GF  
} ; vbFi# |EU  
yC%zX}5  
下面总的结构就有了: \tv^],^`  
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。 tc-pVw:TV  
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。 t<8vgdD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 FXLY*eRk  
至此链式操作完美实现。 TpnJm%9`)t  
6(#fGH&[  
RP!!6A6:  
七. 问题3 n*(9:y=l1  
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。 GjVq"S  
8w,+Y]X<P[  
template < typename T1, typename T2 > dyH<D5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~H<oqk:O-  
  { qW~Z#Si  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~yX8p7qr  
} 1P8XVI'  
*[VO03  
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: QuB`}rfLf  
?+3vK=Rf}  
template < typename T1, typename T2 > +#* F"k(  
struct result_2 .\Z/j  
  { *??!~RE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1co;U  
} ; R7'6#2y  
{@1;kG  
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? ojmF:hR"  
这个差事就留给了holder自己。 'gBGZ?^N!U  
    , )&ansN  
8>R 75 dw  
template < int Order > gKPqWh  
class holder; uUhqj.::<Y  
template <> J#1-Le8@  
class holder < 1 > U-~6<\Mf  
  { $ ,:3I*}be  
public :  w^Mj[v#  
template < typename T > ON,sN  
  struct result_1 z (1zth  
  { dM-qd`  
  typedef T & result; 9+irf^D`O  
} ; OBnf5*eJ  
template < typename T1, typename T2 > !xE /  
  struct result_2 i}tBB~]  
  { TTYM!+T  
  typedef T1 & result; X mmb^2I  
} ; LqYP0%7  
template < typename T > wOMrUWB0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q>ZxJ!B<k  
  { VtTTvP3  
  return (T & )r; Ym% $!#  
} Oc,E\~  
template < typename T1, typename T2 > ?&gqGU}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3p+V~n.+  
  { RJpRsr  
  return (T1 & )r1; zh.^> `   
} o [ Je  
} ; "V= IG{.  
I ~U1vtgp  
template <> )7aUDsu>4  
class holder < 2 > *\-$.w)k  
  { CI#6 r8u  
public : JJQS7,vG  
template < typename T > QLPb5{>KDS  
  struct result_1  iH`Q4  
  { *dAQ{E(rO  
  typedef T & result; *XU2%"Sc  
} ; 3BZa}Q_  
template < typename T1, typename T2 > 7 I$~E  
  struct result_2 '!hA!eo>J  
  { yjF;%A/0  
  typedef T2 & result; "^froQ{"T  
} ; Y:?cWO  
template < typename T > }O + a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2iWS k6%R  
  { ron-v"!  
  return (T & )r; %#jW  
} x]Pp|rHj  
template < typename T1, typename T2 > OGR2Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SzTa[tJ+  
  { 2FVO@D  
  return (T2 & )r2; "y9]>9:$-  
} X7~^D[ X  
} ; hEh` cBO  
4@mK:v %  
i^SPNs=  
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> >。 K\trT!I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3 0.&Lzz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6"L,#aKm^  
"*bP @W  
return l(i, j) = r(i, j); o#Viz:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u]z87#4  
PY@BgL=/  
  return ( int & )i; Dq~ \U&U\$  
  return ( int & )j; '% if< /  
最后执行i = j; 'PqKb%B|  
可见,参数被正确的选择了。 ~Fe$/*v  
<-h[I&."  
{y%|Io`P  
'>^!a!<G  
!jTxMf  
八. 中期总结 h}U>K4BJ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Wt M1nnJp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 B'v~0Kau  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3 ,f3^A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xxQgX~'x  
1xD?cA\vu  
K%g_e*"$  
| 9 <+!t\  
1KadT7<0}  
@$|8zPs  
九. 简化 tch;_7?  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 M{jJ>S{g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4M )oA|1w  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: R xA:>yOPn  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .Cu0G1  
  +-*/&|^等 "!9FJ Y  
2. 返回引用。 8xb({e4  
  =,各种复合赋值等 <dKHZ4  
3. 返回固定类型。 ]p@q.P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '!"rE1e  
4. 原样返回。 ILIv43QKM(  
  operator, }F';"ybrU)  
5. 返回解引用的类型。 !DkIM}.  
  operator*(单目) )agrx76]3w  
6. 返回地址。 +&4@HHU{G  
  operator&(单目) w y&yK*w  
7. 下表访问返回类型。 98Y1-Z^ .  
  operator[] aQj"FUL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #OwxxUeZ  
  operator<<和operator>> JYR^k=  
f%/6kz  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 8K9RA<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7po;*?Ox  
b=kY9!GN,v  
template < typename Left > bH g 0,N  
struct value_return T[- %b9h>  
  { ;qs^+  
template < typename T > >-j( [%  
  struct result_1 XG!^[ZDs  
  { TPA*z9n+B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [M2xF<r6t  
} ; |F +n7  
_LFABG=  
template < typename T1, typename T2 > i8!err._  
  struct result_2 XZ"oOE0=  
  { >?jmeD3u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D^S"6v" z  
} ; (@NW2  
} ; c1xX)cF  
}Xb|Ur43  
l% p4.CX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +bk+0k9k5  
xD9ZL  
下面我们来剥离functor中的operator() 7[1 VFc#tf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: QN;GMX5&  
r_MP[]f|0  
return l(t) op r(t) }_D{|! !!T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &MBm1T|Y  
return op l(t) F$S/zh$)0  
return op l(t1, t2) y]g5S-G  
return l(t) op `( 'NH]^  
return l(t1, t2) op l%qfaU2  
return l(t)[r(t)] Ckhw d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] AZ SaI  
,x utI  
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: L7"<a2J  
单目: return f(l(t), r(t)); X([@}ren  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); E(*S]Z[  
双目: return f(l(t)); 0x # V   
return f(l(t1, t2)); s >k4G  
下面就是f的实现,以operator/为例 %reW/;)l{  
PHMp, z8  
struct meta_divide !1mAq+q!  
  { . |`)k  
template < typename T1, typename T2 > p2gu@!   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0zk054F'  
  { H'I5LYsXO~  
  return t1 / t2; XsHl%o8,z  
} }Mo9r4}  
} ; D2Go,1  
BmUzsfD  
这个工作可以让宏来做: 3B "rI  
$Y0bjS2J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <FK7Rz:4T  
template < typename T1, typename T2 > \ (A &@ <  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h?YjG^'9  
以后可以直接用 ?\F,}e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) AQ 7e  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 )x|BY>  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) j)IK  
|_2ANWHz  
Da-(D<[0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |H_)u  
6eK^T=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0XYO2 k  
class unary_op : public Rettype qryt1~Dq  
  { %#QFu/l  
    Left l; EJtU(HmW  
public : *u{.K:.I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^]R0d3?>\  
fF[g%?w  
template < typename T > lIFU7g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )#ujF~w>  
      { xf]4!zE  
      return FuncType::execute(l(t)); 'qd")  
    } n ~3c<{coZ  
^&rb I,D  
    template < typename T1, typename T2 > +li^0+3-'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !3&vgvr  
      { ? sewU9*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .yP 3}Nl  
    } oV!9B-<  
} ; +Ae.>%}  
)w` Nkx  
X0$_KPn  
同样还可以申明一个binary_op +{w& ksk  
5#F+-9r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )nk>*oE  
class binary_op : public Rettype 8Z!ea3kAT  
  { y d$37G|n  
    Left l; tj&A@\/  
Right r; -oo=IUk  
public : M:SxAo-D2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XN0Y#l  
WE7l[<b  
template < typename T > |#B"j1D,H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TatyD**(  
      { W%W. +f  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e](=)h|  
    } h5gXYmk  
 k WtUj  
    template < typename T1, typename T2 > "%]dC {  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?f`-&c;  
      { :jX~]1hpmA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;hvXFU  
    } $S}x'F!4_  
} ; @i h}x  
M5V1j(URE  
Chup %F  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 h,+=h;!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1X*T219o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bH{aI:9Fb  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 f)x}_dw%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! iPOZ{'Z  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 YeLOd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^-!HbbVv  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) }(K6 YL  
下面是修改过的unary_op ;" *`  
0mh8.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > kU/=Du  
class unary_op Fc~w`~tv  
  { DV\ei")  
Left l; 2>k)=hl:  
  U08?*{  
public : n y)P  
rk|(BA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Vcq?>mH&T  
0gD0}nH  
template < typename T > ELF`u WG E  
  struct result_1 Ekme62Q>u  
  { }YP7x|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Zbh]O CN  
} ; O97bgj]  
q'U5QyuC  
template < typename T1, typename T2 > qo- F9u1J  
  struct result_2 >}{-!  
  { S "Pj 1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +~ Ay h[V  
} ; @a\SR'8  
M%s$F@  
template < typename T1, typename T2 > 7$W;4!BN*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bV*zMoD#  
  { x,gE$dNzy  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uO(guA,C  
} j(C UYm  
,l .U^d6>  
template < typename T > rDX'oP:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `L#?eQ{  
  { ;nKHm  
  return OpClass::execute(lt(t)); i:M*L< +  
} Ygi1"X}  
*P R_Y=v%  
} ; 7b,,%rUd  
Vnj/>e3  
.*~u  
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.^9HuM  
好啦,现在才真正完美了。 Z/kaRnG[@t  
现在在picker里面就可以这么添加了: TUUE(sLA  
!LIfeL.4h  
template < typename Right > _*ou o<x  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b]<HhU  
  { !x$ :8R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 72ViPWW  
} <cv2-?L{  
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。 Bd9hf`% 2  
$7n#\h  
P%@rH@^Y  
r7"Au"  
+'['HQ)  
十. bind rW~?0  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *V6QB e  
先来分析一下一段例子 n!ZP?]FR  
:#w+?LA*  
]\RSHz  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gJPDNZ*6pk  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 nl'J.dJe  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q6.*"`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 qTTn51  
我们来写个简单的。 9R@abm,I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~+<xFi  
对于函数对象类的版本: #K#Mv /  
&#-|Yh/  
template < typename Func > +t>*l>[  
struct functor_trait UOu6LD/|h  
  { 6c2ThtL  
typedef typename Func::result_type result_type; n4WSV  
} ; "VDk1YX_&l  
对于无参数函数的版本: G&@-R{i  
I[=Wmxa?r  
template < typename Ret > nGx ~) T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9eGCBVW:*  
  { ?UZ$bz  
typedef Ret result_type; : _^0'ULP  
} ; cK|rrwa0  
对于单参数函数的版本: wrQydI  
]M~8 @K  
template < typename Ret, typename V1 > (L y%{ Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i<#h]o C}  
  {  nOoKGT  
typedef Ret result_type; i$[,-4 v  
} ; a: yB%:2  
对于双参数函数的版本: $v:gBlj%"  
np-T&Pz2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K}PvrcO1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rT flk  
  { (F,(]71Z+  
typedef Ret result_type; (|<h^] y3  
} ; Bw 3F7W~l  
等等。。。 p;qRm} 0}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gH i~nEH  
Nt zq"ces)  
template < typename Func > QT1:> k  
struct func_return l5=u3r9WYC  
  { GB<R7 J  
template < typename T > zP :~O  
  struct result_1 e{fZ}`=7y  
  { W>Mse[6`c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k;;nE o~6  
} ; N<aB)</  
d&aBs++T  
template < typename T1, typename T2 > #D`S  
  struct result_2 *CeQY M  
  { ;Ze"<U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5jn$7iE`  
} ; ,VKQRmd  
} ; 0W~.WkD  
:%/\1$3P  
W il{FcHY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u}Ei_ O<z  
c8#T:HM|`  
template < typename Func, typename aPicker > n> MD\ZS  
class binder_1 N@cMM1  
  { 5mI?pfm  
Func fn; 6Cl+KcJH  
aPicker pk; Az9X#h.vf  
public : x*unye7  
Z$!C=  
template < typename T > @+?+6sS  
  struct result_1 AA))KBXq  
  { *he7BUO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; EvwbhvA(  
} ; 99F>n[5  
4@DVc7\x$  
template < typename T1, typename T2 > oy2(Ag\  
  struct result_2 T$ H2'tK|  
  { tgO+*q5B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `]K,'i{R  
} ; ;c>>$lr  
6RH/V:YY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +jp|Y?6Z  
gWFL  
template < typename T > nHSTeF I?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `6rrXU6|  
  { .r~'(g{qt  
  return fn(pk(t)); TT|-aS0l(u  
} }l.KpdRT2  
template < typename T1, typename T2 > LkaG8#m1R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M$,Jg5Dc  
  { davvI$TA  
  return fn(pk(t1, t2)); k?^%hO>[  
} ,q8(]n 4  
} ; (-bRj#  
N\_( w:q  
"3@KRb4f  
一目了然不是么? 9n_ eCb)H  
最后实现bind XK1fHfCEa  
Tv`_n2J`2  
/r-8T>m  
template < typename Func, typename aPicker > xC)7eQn/R  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4w@v#H@  
  { N%O[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a|UqeNI{  
} r k@UsHy  
-dl}_   
2个以上参数的bind可以同理实现。 gk"mr_03  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 D2Y&[zgv  
F b1EMVu  
十一. phoenix `Gf{z%/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !{IC[g n  
jUYF.K&  
for_each(v.begin(), v.end(), YjFWC!Qj$  
( =]T|h  
do_ +q7qK*  
[ b 1cd&e  
  cout << _1 <<   " , " V{KjRSVf=  
] O8gfiQqF&  
.while_( -- _1), 1x { XE*%;  
cout << var( " \n " ) pXssh  
) Dft4isyt^  
); %Hh3u$Y,  
o5>/}wIf  
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: }gCG&7C  
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 U%L -NMe  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 vsH3{:&;"P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [4Y[?)7  
n9DbiL1{  
i9KTX%s5^  
template < typename Cond, typename Actor > Ga.0Io&}C  
class do_while {h,_"g\V  
  { [1<(VyJ}ye  
Cond cd; 02,W~+d1  
Actor act; N9pwWg&<+  
public : &1=g A.ZR  
template < typename T > t{~@I  
  struct result_1 Hv3W{|  
  { (e(Rr 4  
  typedef int result_type; gNTh% e  
} ; 1f<RyAE?5  
cu<y8 :U<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O5O.><RP  
ikr7DBLt  
template < typename T > XYts8}y5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "i&fp:E0  
  { {f-XyF1`  
  do )PwQ^||{  
    { +uELTHH=  
  act(t); /0 _zXQyV  
  } ^eobp.U  
  while (cd(t)); |Hfl&3  
  return   0 ; =C#*!N73  
} G&jZ\IV  
} ; $}db /hY*  
9T$u+GX'  
V#NtBreN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  ER_ 3'  
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。 %0lf  
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。 VxkEez'|  
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。 |e:rYLxm:  
下面就是产生这个functor的类: ly[lrD0Kn.  
s0 47"Q  
.ots?Ns  
template < typename Actor > 2Q}7fht  
class do_while_actor z#RuwB+  
  { 2qlIy  
Actor act; { a. <`  
public : \TZ|S,FS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bH,M,xIL2  
-8/JP  
template < typename Cond > 3 &Sp@,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k1 RV'  
} ; /eb-'m  
!O8.#+  
IhfZLE.,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cN5"i0xk  
最后,是那个do_ wh*:\_!0\  
RbKwO} z$q  
bf(+ldq  
class do_while_invoker R1Yqz $#  
  { 94y9W#  
public : 6P^hN%0  
template < typename Actor > ~pRs-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^\T]r<rCY  
  { %W&1`^Jl  
  return do_while_actor < Actor > (act); &*A:[b\  
} [EruyWK  
} do_; bLco:-G1E1  
G%$}WA]|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Td&d,;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p jd o|  
最后来说说怎么处理break和continue d+e0;!s~O  
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。 s*.3ZS5  
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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