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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .pG`/[*a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sf O{.#5<  
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, NtmmPJ|5  
qOAP_\@T  
=QIu3%&  
*x_e] /}  
  class filler )X3 |[4R  
  { V@+X4`T  
public : #\ECQF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8_Z"@  
} ; 2UopGxrPKw  
0+K<;5"63d  
`a[ V_4wO  
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: j )wrF@W  
7[0<,O6Q  
?w&?P}e +  
J3XG?' }  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ve\@u@K^  
(Vn3g ra  
P'<j<h6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 nt@uVwfQ  
N;DE,[:<  
fymmA faR  
 c& $[a%s  
二. 战前分析 *to#ZMR;!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 i*8j|  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 l3+G]C&<  
K+d{R=s^  
(:^YfG~e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {P3gMv;  
  /* --------------------------------------------- */ %_G '#Bn<  
vector < int *> vp( 10 ); sX ]gL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K"!U&`T  
/* --------------------------------------------- */ t qUBl?i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8g=];@z  
/* --------------------------------------------- */ cG(%P$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); zcuz @  
  /* --------------------------------------------- */ {b-SK5%]L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nkz<t   
/* --------------------------------------------- */ xVrLoAw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b~{nS,_Rn  
C`uL 4r  
{{)pb>E  
M,cz7,  
看了之后,我们可以思考一些问题: IR?nH`V  
1._1, _2是什么? )(rr1^Xer  
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。 ^Nt^.xi7  
2._1 = 1是在做什么? w4R~0jXy  
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。 ><$V:nsEO  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 3T>6Q#W5eO  
wv=U[:Y  
i ~)V>x  
三. 动工 \9~Q+~@{G  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F&C< = l\X  
>p`i6_P0P/  
\=$G94%  
aiZZz1C   
template < typename T > TW wE3{iF  
class assignment n'?]_z<  
  { #GfM^sK  
T value; wKoar  
public : 6B Hd c  
assignment( const T & v) : value(v) {} >[~`rOU*|Y  
template < typename T2 > ztAC3,r]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } BqpJvRJd  
} ; lanU)+U.  
I}|E_U1Qj  
}2^qM^,0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W e*uZ?+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $@w ,9J\  
NBAOVYK  
zn0%%x+!g  
@:@5BCs<  
  class holder CYsLyk  
  { -=n!k^?lK  
public : EpTc{  
template < typename T > o5YL_=7m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j3S!uA?  
  { ?T,a(m<i {  
  return assignment < T > (t); "D:?l`\o  
} fhha-J  
} ; YgtW(j[  
O&#>i]*V  
ZkdSgc')  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: >.H}(!  
K,+z^{Hvh  
  static holder _1; y5?kv-"c  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^f 0-w`D  
s=1k9   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "Y"`'U=v  
而不用手动写一个函数对象。 uz:r'+v  
x7i,jMR  
:.f( }sCS  
JUJrtK S  
四. 问题分析 di ]CYLf  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 b(adM3MP  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 K.Cx 9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [#AI!-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7\H_9o0$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1c*:" k  
twt's,dO  
五. 问题1:一致性 WpMm%G~'4t  
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?| ;y)3/46S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <-gGm=R_$  
V0*MY{x#S  
struct holder -zZb]8\E  
  { x]608I T  
  // 5 o[E8c 8  
  template < typename T > Zeq^dV5y77  
T &   operator ()( const T & r) const \Hq=_}]F  
  { A'D2uV  
  return (T & )r; p  S|  
} Xi~I<&  
} ; w}M)]kY  
k9&W0$I#  
这样的话assignment也必须相应改动: Gs4t6+Al  
i&<@}:,  
template < typename Left, typename Right > WopA7J,  
class assignment Q91mCP~$  
  { 9)n3f^,Oj*  
Left l; QVmJ_WT  
Right r; !, sQB_09C  
public : 'oM=ZU8wo  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Wd7qpWItjQ  
template < typename T2 > m!(dk]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &#9HV  
} ; ]6MXG%  
DZ:$p.  
同时,holder的operator=也需要改动: q6o}2<T@  
MRHRa  
template < typename T > Y~I0\8s-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cet|k!   
  { +O8}twt@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <d[GGkY]=  
} M=1~BZQ(Z  
)/z+W[t  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 l {\k\Q!4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <! *O[0s  
@mcP-  
return l(rhs) = r; Shss};QZf(  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ?}S~cgL -  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZfS"  
dO9bxHMnM  
template < typename Tp > ~F;>4q   
class constant_t Smd83W&  
  { PpSQf14,  
  const Tp t; R#ya9GN{  
public : LRdV_O1e6M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \=(U tro  
template < typename T > DtZ7UX\P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m$g{&  
  { =7S\-{  
  return t; VT;cz6"6b4  
} _z#S8Y  
} ; H.O&seY  
ir_X65l/2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 N`vPt?@  
下面就可以修改holder的operator=了 mE9ytFH\k  
ph3dm\U.  
template < typename T > D e$K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JycC\s+%E  
  { DRRy5+,I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V|4k=_-  
} .G/RQn]x}  
|KSoS#Y  
同时也要修改assignment的operator() HzZX=c  
WVx^}_FD0  
template < typename T2 > ciN*gwI)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ko~e*31_E  
现在代码看起来就很一致了。 "Fxw"I <  
p(yHB([8  
六. 问题2:链式操作 G.^^zmsM`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uzT>|uu$  
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。 Mu_'C$zA  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 bGi k~  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 .0dx@Sbv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Wf&i{3z[  
x`K"1E{2  
template < typename T > '~xjaa;.  
struct result_1 :ZXaJ!  
  { HZ89x|H k_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ZRUI';5x  
} ; Pj7MR/AH  
D)eRk0iC  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: # tU@\H5kN  
De49!{\a  
template < typename T > FuP~_ E~  
struct   ref sb%l N   
  { ka:wD?>1i  
typedef T & reference; sv#/78~|  
} ; v2 >Dn=V  
template < typename T > gv,%5r0YOw  
struct   ref < T &> KwxJ{$|xH  
  { )u307Lg  
typedef T & reference; +4k4z:<n  
} ; ?T>NvKF  
}G<A$*L1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: T>v`UN Bl]  
}vW3<|z  
template < typename T > (y2P."  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mXUe/*r0T  
  { &G7@lz@sK+  
  return l(t) = r(t); eS2VLVxu  
} 9YwS"~Q =w  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 JL?|NV-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]iaQD _'\  
,u   
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 >yr3C  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZRC7j?ui8`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4Gsq)i17j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S{~j5tQv^q  
最后的布局是: lp5 b&I_  
                Add P}D5 j  
              /   \ sV`XJ9e|  
            Divide   5 Aoy=gK  
            /   \ <##aD3)  
          _1     3 w6[$vib'  
似乎一切都解决了?不。 ^ANz=`N5,  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 w M#q [m;  
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。 dkOERVRe  
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: }Q{4G  
*G,r:Bnb  
template < typename Right > o%v,6yv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cqb]LC  
Right & rt) const %* @hS`  
  { p;{w0uld"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P/8z  
} fU4{4M+9"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 '59l.  
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。 -257g;  
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。 i$4lBy_2  
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。 Ky'\t7p u  
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。 7x`4P|Uu  
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? ,+RoJwi m  
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: L9 H.DNA  
CIf""gL9  
template < class Action > Xd 9<`gu  
class picker : public Action W7 9.,#  
  { KnYHjJa  
public : z';h5GNd>z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $ dHD  
  // all the operator overloaded w7_2JS  
} ; T q5F'@e  
Q9 RCN<!  
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。 c]:@y"W5$  
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: IeJ@G)  
axd9b,  
template < typename Right > CV6W)B%Se  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >Y&o2zJy  
  { 7>|p_ o`e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bl;v^HR0)  
} ZQrgYeQl"  
JPS<e*5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \ffU15@N  
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。 |-VbJd  
zy[|4Q(?  
template < typename T >   struct picker_maker |c!lZo/  
  { 2&U<Wiu\}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Px"K5c*  
} ; pXHeUBY.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :a9$f8*b  
  { " qrL:,   
typedef picker < T > result; {,i='!WIm  
} ; 2v\-xg%1  
.@]M'S^1  
下面总的结构就有了: ^b(> Bg )T  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 }@w Xm  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 IctLhYZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]lzOz<0q  
至此链式操作完美实现。 DX#F]8bWl  
%q,^A+=  
BcD%`vGJ  
七. 问题3 e\>g@xE%  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 2E}^'o  
=;HmU.Uek%  
template < typename T1, typename T2 > @5(HRd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {v}jV{'^um  
  { WWYG>C[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9<I;9.1S?^  
} q9"~sCH  
Fgg4QF  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: _d/ZaCx'i  
Mt`XHXTp  
template < typename T1, typename T2 > #n}n %  
struct result_2 H[8P]"*z*i  
  { Li\BRlebR{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1_.#'U>  
} ; MOW {g\{\  
B 9AE*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Sf0[^"7  
这个差事就留给了holder自己。 :7Q, `W9  
    },LW@Z}  
K1>(Fs$  
template < int Order > Vl+,OBy  
class holder; cZXra(AD  
template <> 7%4@*  
class holder < 1 > 1 +'HKT}  
  { bwAL:  
public : T3 k#6N.  
template < typename T > >qI|g={M  
  struct result_1 _Uz}z#jt  
  { ~cEr <mzR  
  typedef T & result; >K;'dB/m;1  
} ; MhpR^VM'.  
template < typename T1, typename T2 > q<cpU'-#  
  struct result_2 3 e9fziQ~  
  { =F}e>D  
  typedef T1 & result; *oX~z>aE  
} ; O(E-ox~q  
template < typename T > sIJ37;ZA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;"/ "  
  { dO[w3\~  
  return (T & )r; lC i_G3C  
} oFRb+H(E  
template < typename T1, typename T2 > 2tqO%8`_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4x:Odt5  
  { =`]yq;(C7j  
  return (T1 & )r1; cAc i2e  
} ~L'}!' &.  
} ; v+*l|!v  
jP";ll|c  
template <> XDJQO /qN  
class holder < 2 > qlg~W/  
  { {9 Op{bZ  
public : G{ $Zg  
template < typename T > %R{clbbbn  
  struct result_1 -h8!O+7 .  
  { rXz,<^Hmj  
  typedef T & result; Ucnit^,  
} ; HiG&`:P>q  
template < typename T1, typename T2 > R%Yws2Le2  
  struct result_2 d0 tN73(  
  { `'[ 7M  
  typedef T2 & result; 3:Sv8csT  
} ; J)n g,i  
template < typename T > *{)![pDYd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !2N#H~{  
  { +:d))r=n  
  return (T & )r; Om0S^4y]x  
} {hM*h(W~3  
template < typename T1, typename T2 > ;.h5; `&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R@0ELxzA  
  { QE5 85s5  
  return (T2 & )r2; 2'J.$ h3  
} pz^"~0o5  
} ; mHox  
d}',Bl+u{$  
/=\__$l)  
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> >。 !+H=e>Y6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8L 9;VY^Y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .{-8gAh  
UgJ^NF2w  
return l(i, j) = r(i, j); 1p&?MxLN-a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <96ih$5D1  
l(zkMR$b8  
  return ( int & )i; 9ffRY,1@  
  return ( int & )j; FO}4~_W{  
最后执行i = j; D@Fa~O$75  
可见,参数被正确的选择了。 k 9Kv  
*.EtdcRo[  
i\rI j0+  
%2oLND}?z  
h{ce+~X  
八. 中期总结 H$ xSl1>E  
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: tO?*x/XC{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 cVn7jxf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~%Yh`c EP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )11/BB\v  
BoIe<{X(9  
7XWgY%G  
qTyU1RU$9^  
^m8\fCA*  
qr=U= oK  
九. 简化 j&m<=-q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &TWO/F+Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !,\9,lc  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: n]coqJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8yFD2(#  
  +-*/&|^等 Zml9 ndzT  
2. 返回引用。 Ed*`d>  
  =,各种复合赋值等 [dU/;Sk5  
3. 返回固定类型。 `Xmpm4 ]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O t `}eL-  
4. 原样返回。 T:.J9  
  operator, 3[aJ=5  
5. 返回解引用的类型。 i$:CGUb  
  operator*(单目) x_Ais&Gc  
6. 返回地址。 Punbw\9!d,  
  operator&(单目) HNjkRl)QR  
7. 下表访问返回类型。 #0Oqw=F  
  operator[]  V|?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 PLo.q|%  
  operator<<和operator>> Z*]n]eS  
_TQt!Re`,  
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。 3y 3 U`Mo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3+ i(fg_  
nNilT J   
template < typename Left > (%+DE4?  
struct value_return ^QW%< X  
  { R!pV`N  
template < typename T > &<^@/osi  
  struct result_1 !>S' eXt  
  { x=au.@psBS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; V`fh,(:  
} ; J;_JH lK  
nVyb B~.=  
template < typename T1, typename T2 > 9'5,V{pj  
  struct result_2 RXx +rdF0  
  { [>_( q|A6+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )If[pw@j  
} ; ir,Zc\C  
} ; =C3l:pGMB;  
LK:|~UV?  
6gR=e+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [[ s k  
Y?%6af+  
下面我们来剥离functor中的operator() @MB;Ez v  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >9u6@  
!^"hYp`  
return l(t) op r(t) qo. 6T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #sqDZ]\B  
return op l(t) /{kyjf[o&*  
return op l(t1, t2) *=|i"  
return l(t) op ^~`8 - TE  
return l(t1, t2) op P^h2w%6'  
return l(t)[r(t)] 7L-%5:1%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ryn)  
[Z5x_.k"I  
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: ]7u8m[@  
单目: return f(l(t), r(t)); y6PAXvv'{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [#9ij3vxd  
双目: return f(l(t)); m1[QD26  
return f(l(t1, t2)); ;D^)^~7dh  
下面就是f的实现,以operator/为例 "]NQTUb;  
D 1hKjB&  
struct meta_divide Q^p@ 1I  
  { PO%]Jme  
template < typename T1, typename T2 > |t]9RC.;7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2Qy!Aa  
  { xY~ DMcO?  
  return t1 / t2; pKH4?F  
} \ qs6%  
} ; W#lvH=y  
Bw#ubQJ8}  
这个工作可以让宏来做: #63/;o:l$  
{X =\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ l.34h  
template < typename T1, typename T2 > \ .e"jnP~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; U|Jo[4A  
以后可以直接用 6/-!oo   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) zEhy0LLm  
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 #VO2O0GR  
(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。。。) :,ym)|YV  
~<Lf@yu-{  
?\O+#U%W  
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 9=kTTFs  
bL&]3n9Rwu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )Xh_q3=  
class unary_op : public Rettype 5PPy+36<~  
  { eY(usK  
    Left l; U1"t|KW8  
public : @B'Mu:|f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V!opnLatYS  
-DuiK:mp  
template < typename T > *g,?13Q_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kK1qFe?]  
      { {&<}*4D  
      return FuncType::execute(l(t)); k0YsAa#6V  
    } ~o%-\^oc  
O)5PUyC:H  
    template < typename T1, typename T2 > 3w9 ]@kU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M|v.5l#   
      { xXx`a\i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h#n8mtt&i  
    } ;OPCBdr  
} ; Z*TW;h0ZQ3  
_kx  
EU@mrm?  
同样还可以申明一个binary_op <zf+Ii1:,  
=Hx~]1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N*SgP@Bt  
class binary_op : public Rettype /SUV'J)  
  { nM; G; T  
    Left l; 28)TXRr-  
Right r; nfJ8Rt   
public : k41la?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *M|\B|A.  
XF7W'^  
template < typename T > :HE]P)wz-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `;_tt_  
      { f~q&.,I(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); KJ)nGoP>  
    } `HM3YC  
pNqf2CnnT  
    template < typename T1, typename T2 >  ft'iv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,SyUr/D  
      { !U#++Zig%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); x7@WWFF>  
    } YEQW:r_h.S  
} ; NqZRS>60v  
*3/7wSV:  
Hr+-ndH!Pq  
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 @gqw]_W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `es($7}P_W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [[ e| GQ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 3opLLf_g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b66X])+4jE  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 pq[mM!;#v  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w}.'Tebu  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) [Kj:~~`T   
下面是修改过的unary_op I:e2sE ":  
)RYnRC#O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > qp W#!Vbx  
class unary_op 2Z O'X9  
  { j>o +}p?3I  
Left l; B (1,Rq[  
  <]'"e]  
public : @ g75T`N  
N4To#Q1w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ys/mv'#>  
Q@2tT&eL  
template < typename T > _=L;`~=C9e  
  struct result_1 \u]CD}/  
  { lkfFAwnc  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k,7+=.6  
} ; 5ZA%,pH>Jq  
\ZFQ?e,d  
template < typename T1, typename T2 > ?nZ <?  
  struct result_2 Z% ;4Ed  
  { >'6GcnEb4.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7I(t,AKJ  
} ; -m160k3  
aE BP9RX}z  
template < typename T1, typename T2 > eh(Q^E;*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,0Zn hS)kq  
  { %EGr0R(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~9?U_ahfVt  
} gOyY#]g  
^Q=y^fx1  
template < typename T > :Nz?<3R0\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vS YKe  
  { Q H_W\W  
  return OpClass::execute(lt(t)); Tdwwtbe  
} rh`.$/^  
$G_Q`w=jM  
} ; M%{?\)s  
g`OOVaB  
8A:^K:Q  
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 %%~}Lw  
好啦,现在才真正完美了。 4$aO;Z_  
现在在picker里面就可以这么添加了: z@~&Kwf\}  
>C3NtGvy  
template < typename Right > atf%7}2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const F:J7|<J^F  
  { s$Zq/l$1x  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *e<Eu>fW#&  
} !&`\ LJ=j  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5$oewjLO  
^MT9n  
ch>Vv"G>  
hoR=%pC*  
_~[?> cF%  
十. bind 9U)t@b  
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。 ahtYSz_FM  
先来分析一下一段例子 V-_/(xt*  
Hl3)R*&'J  
3u*hT T  
int foo( int x, int y) { return x - y;} wm=RD98  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 kwHqvO!G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 VkpHzr[k  
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。 b(RB G  
我们来写个简单的。 0[lsoYUq  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  gt_X AH  
对于函数对象类的版本: A)z PaXZ  
ADGnBYE  
template < typename Func > !\0F.*   
struct functor_trait fYhR#FVI  
  { D#7_T KX  
typedef typename Func::result_type result_type; }t|Plz  
} ; 7%9)C[6NSs  
对于无参数函数的版本: Ud#X@xK<h  
T^$g N|  
template < typename Ret > <jUrE[x  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >`89N'lZBm  
  { e8WEz 4r_  
typedef Ret result_type; kT^*>=1  
} ; )4ilCS&  
对于单参数函数的版本: k(EMp1[:nN  
\&iil =H8!  
template < typename Ret, typename V1 > ]jc_=I6)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j u*fyt  
  { A)hhnb0o  
typedef Ret result_type; !7*(!as  
} ; O4EIE)c  
对于双参数函数的版本: .Z=Ce!  
8geek$FY x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > YOV :  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > st?gA"5w  
  { 7qg<[  
typedef Ret result_type; [5Fd P0  
} ; i3Hz"Qs;  
等等。。。 yI8m%g%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o\ngR\>  
xQJIM.  
template < typename Func > VLsh=v   
struct func_return r<*O  
  { j z~[5m}J  
template < typename T > TMJ9~"IO  
  struct result_1 )N(9pnyZH  
  { (kIz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pI7Ssvi^  
} ; X9fNGM1  
,+tPRkwA^  
template < typename T1, typename T2 > BeK2;[5C  
  struct result_2 &%^K,Q"  
  { 6eQsoKK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \M5P+Wk '  
} ; __!m*!sd  
} ; Y@Y`gF6F  
Ic'Q5kfM  
R]u (l+`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lv4(4$T  
]cIu|bRO  
template < typename Func, typename aPicker > ~,ynJ]_aJB  
class binder_1 ?g2zmI!U  
  { {odA[H  
Func fn; SIq1X'7  
aPicker pk; (w+%=z"M  
public : (ZV;$N-t  
{j?7d; 'j  
template < typename T > %>Bko,ET  
  struct result_1 AD]e0_E  
  { =3*Jj`AV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |rMq;Rgu?  
} ; n)#Lh 7X"  
@\)fzubu  
template < typename T1, typename T2 > 9e~WK720=  
  struct result_2 Z_FNIM0f  
  { 6xHi\L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :zlpfm2  
} ; Ah-8"`E  
xf/m!b"p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Fn!SGX~kx$  
ibJl;sJ  
template < typename T > cC%j!8!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3jF|Ic  
  { -#aZF2z   
  return fn(pk(t)); 'M8aW!~  
} WSLy}@`Vx  
template < typename T1, typename T2 > :uo[&&c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EKuSnlTXba  
  { IIxJqGN:  
  return fn(pk(t1, t2)); e_/x&a(i8  
} ^ av6HFQ  
} ; Uky9zGa  
uEx9-,!  
-`7$Qu 2  
一目了然不是么? !\;:36B#6  
最后实现bind VD$ Eb  
mV?&%>*(f  
rJQ=9qn\  
template < typename Func, typename aPicker > Jx$iwu  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .x}gg\  
  { ;,XyN+2H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;/'|WLI9  
} tz4 ]hF  
, T\-;7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &>(gt<C$  
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。 5 y   
6Y1J2n"  
十一. phoenix :CaTP%GW  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZenPw1-  
S`iR9{+&  
for_each(v.begin(), v.end(), ewnfeg1  
( rbyY8 bX  
do_ "MnSJ 2  
[ YT=eVg53  
  cout << _1 <<   " , " & Kmy}q  
] yNa;\UF  
.while_( -- _1), ^Kqf ~yS%  
cout << var( " \n " ) Au.:OeJm  
) I@\+l6&#;  
); 5G(E&>~  
t> . Fl-  
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: 3b!,D  
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 gnLn7?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >A}0Ho  
那么我们就照着这个思路来实现吧: SEM8`lnu  
C\Vg{&'  
[2 zt ^  
template < typename Cond, typename Actor > 8IGt4UF&?  
class do_while _1|$P|$P.  
  { /L v1$~  
Cond cd; dMvp&M\\'  
Actor act; #BY`h~&T  
public : #@qN8J}R  
template < typename T > OeElMRU"  
  struct result_1 ? \m3~6y  
  { @{d\j]Nw  
  typedef int result_type; <7 )Fh*W@  
} ; s0C:m  
kl}Xmw{tJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _xrwu;o0}  
,9of(T(~  
template < typename T > :243H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /ty?<24ko  
  { B,vOsa"x6`  
  do :%X Ls,  
    { }Qr6 l/2  
  act(t); x83a!9  
  } )oU)}asY  
  while (cd(t)); W5pb;74|  
  return   0 ; 5`-UMz<]  
} PaO- J&<  
} ; qlsQ|/'D  
O1P=#l iYX  
qOy=O [+9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  L}%dCe  
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。 s B 20/F  
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。 md bp8,O  
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。 +?m0Q;%b  
下面就是产生这个functor的类: ]lBGyUJn  
g(hOg~S\E  
'#\1uXM1U?  
template < typename Actor > 9em*r9-  
class do_while_actor &a0r%L()X  
  { 'tgKe!-@  
Actor act; hqvE!Of  
public : _fk#<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &53]sFZ  
}_'IE1bA  
template < typename Cond > W_|0y4QOo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0% L l  
} ; fxcc<h4  
yay<GP?  
r=uN9ro  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o{qr!*_3  
最后,是那个do_ [Nm4sI11  
n/d`qS  
"/Pjjb:2  
class do_while_invoker =T?}Nt  
  { /phX'xp  
public : -Apc$0ZsN  
template < typename Actor > }L=/A7Nk>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {7hLsK[])  
  { y9H% Xl  
  return do_while_actor < Actor > (act); <x pph t<  
} ZUm?*.g\^  
} do_; 9m2, qr|  
M9\#Aq&\i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }|OaL*|u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '@|_OmcY  
最后来说说怎么处理break和continue 1$/MrPT(b  
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。 $@-P5WcRs  
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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