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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .l#Pmd!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s'LG3YV-<  
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, +8 6\&y)  
.:<c[EJ b  
dcXtT3,kpX  
i37W^9 R  
  class filler !pDS*{)E  
  { D0"+E*   
public : u&pLF%'EQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pRt )B`#  
} ; gvwR16N  
%J+$p\c  
"gK2!N|#  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: YZ*Si3L   
q$EVd9aN  
q8[Nr3.  
eZg31.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); cl)MI,/>  
/md`tqI>i<  
]=]'*Z%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -,XS2[  
oD"fRBS+$  
r-[z!S  
(<8T*Xo  
二. 战前分析 )FU4iN)ei  
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。 R@"N{ [9  
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 7&HP2r  
HjV^6oP  
1f}S:Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6E_YQbdy  
  /* --------------------------------------------- */ iB]kn(2C  
vector < int *> vp( 10 ); B /Dj2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c~$ipX   
/* --------------------------------------------- */ aD 3$z;E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1J<-P9 vk+  
/* --------------------------------------------- */ /~AwX8X  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IM +Dm  
  /* --------------------------------------------- */ <GoE2a4Va  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q*'hSt@+D  
/* --------------------------------------------- */ {]Lc]4J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .|iUDp6vz  
=U,;/f  
Ylo@  
kMI\GQW  
看了之后,我们可以思考一些问题: qBCZ)JEN#U  
1._1, _2是什么? Sb,{+Wk  
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。 RNi&OG(  
2._1 = 1是在做什么? KTf!Pf?g  
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。 2etlR  
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。 7:1Hgj(  
?m~x%[Vn  
z Gz5|u  
三. 动工 +<3tv&"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]B5\S  
]v9<^!  
@aj"1 2  
5_`.9@eh.  
template < typename T > /&kTVuN"(  
class assignment 071w o7  
  { FPcgQ v;p  
T value; PE4{;|a }  
public : C?E;sRr0  
assignment( const T & v) : value(v) {} @${!C\([1  
template < typename T2 > @j^qT-0M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;9prsvf  
} ; | C2k(  
xt3IR0  
BJ&>'rc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pq4+n'uO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment wI`uAZ="  
{ ! FrI@  
g[eI-J+F  
_ROe!w  1  
  class holder ~&KfJ  
  { 6 QxLHQA  
public : moc_}(  
template < typename T > my04>6j0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *, {b]6v  
  { n P69W  
  return assignment < T > (t); wef QmRK  
} 1p{\jCi, 2  
} ; ^&cI+xZ2Y  
>\>HRyt%  
yV`!Fq 1k  
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: DU[UGJg  
D|+H!f{k  
  static holder _1; pf2$%lE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8, WQ}cC  
}Y-f+qX*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wuh$=fya  
而不用手动写一个函数对象。 Fa>Y]Y0r  
@c{Z?>dUc#  
31bKgU{  
"@Te!.~A.  
四. 问题分析 k_y@vW3  
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。 {&2$1p/9'  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ETtK%%F0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ls/:/x(5d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 TuX#;!p6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lSbAZ6  
S:t7U %  
五. 问题1:一致性 0|NbU  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| jo"[$%0`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]")i~-|R  
vKI,|UD&-  
struct holder qA03EU  
  { &[kwM3 95  
  // qkR.{?x  
  template < typename T > +\}]`uS:  
T &   operator ()( const T & r) const fEgZ/p!g  
  { D6v0n6w  
  return (T & )r; 57HMWlg  
} "b} ^ xy  
} ; AWf zMJ;VS  
SmtH2%yI  
这样的话assignment也必须相应改动: q Rtgk  
.[CXW2k  
template < typename Left, typename Right > O?{pln  
class assignment ||/noUK  
  { x9@%L{*  
Left l; n*-#VKK^  
Right r; U2SxRFs >  
public : HPU7 `b4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v3~,1)#aI  
template < typename T2 > 6o{anHBB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e"2 wXd_}  
} ; G q0~&6  
,Q}/#/  
同时,holder的operator=也需要改动: 7OW;o mT`  
VT+GmS  
template < typename T > i{ %~&!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a+J :1'  
  { V{a7@_y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .Sb|+[{  
} J.El&Dev  
-;Hd_ ~O>j  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 hDz_BvE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wd1*wt  
fV;&Ag*ZiV  
return l(rhs) = r; BT`6v+,h7k  
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。 eo,m ^&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: JfC.U,7Nc  
M,mj{OY~x  
template < typename Tp > "-I>  
class constant_t Imv kB~8N  
  { 6,oi(RAf  
  const Tp t; a2x2N_\=/D  
public : mu:Q2t^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9hLPo  
template < typename T > ;qzCoe  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #Dy;x\a  
  { fC(lY4,H3R  
  return t; s7&% _!4  
} u8o!ncy  
} ; *D`,z3/*  
~L4"t_-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 auS$B %  
下面就可以修改holder的operator=了 AbfLV942  
Url8Z\;aM  
template < typename T > }3N8EmS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `uGX/yQ#=  
  { 7p2x}[ .\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  V+(  
} )_+#yaC  
>~XX'}  
同时也要修改assignment的operator() '+-R 7#  
yqCy`TK8  
template < typename T2 > #7'ww*+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } W+1V&a}E  
现在代码看起来就很一致了。 SD TX0v  
$\0j:<o  
六. 问题2:链式操作 :X@;XEol~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "I_3!Yu  
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。 \`4}h[  
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。 DY,Sfh;tp  
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。 7E|0'PPR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S: /ShT  
l*%?C*  
template < typename T > |=GRPvvi  
struct result_1 1!=$3]l0Lj  
  { |nocz]yU$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; E<~/AReo  
} ; a}e7Q<cGj  
0Z9jlwcQ  
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: +F 5Dc  
(<1DPpy95O  
template < typename T > {|> ~#a49h  
struct   ref !%5{jO1  
  { 1 w\Y ._jK  
typedef T & reference; /\Q{i#v  
} ; W%Um:C\I  
template < typename T > 2X6y^f';\  
struct   ref < T &> d6(qc< /!r  
  { IO,kP`Wcx  
typedef T & reference; 36lIV,YnU  
} ; 9lny[{9  
)Cx8?\/c=x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o@ ;w!'  
u4Vc:n  
template < typename T > \ fwf\&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )\^%w9h  
  { d8Upr1_  
  return l(t) = r(t); hRA.u'M  
} Qaagi `  
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。 {)F-US  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l:faI&o.@  
^hbh|Du  
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  )?4m}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '}XW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u1nv'\*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c~c3;  
最后的布局是: <5L!.Ci  
                Add $H5PB' b  
              /   \ `D#l(gZ  
            Divide   5 6"%[s@C  
            /   \ q2,@>#  
          _1     3 +ES.O]?>  
似乎一切都解决了?不。 9|'bPOKe  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 VgoQz]z  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 E$Ge# M@dM  
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: SuuWrt}5  
6W#+U<  
template < typename Right > flb3Iih  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2c+q~8Jv  
Right & rt) const Y!Z@1V`  
  { Fs&m'g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TF3Tha]  
} SSI&WZ2a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 EBebyQcon  
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。 )8iDjNM<  
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。 iJsw:Nc  
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。 ClfpA?vv  
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。 ?xeq*<qfI  
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? 2TAy'BB;)  
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: _q8s 7H  
FtF!Dtv  
template < class Action > kfmIhHlYQ  
class picker : public Action ^5GS !u"  
  { t_j.@|/FZ  
public : ;$0za]x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gW*ee  
  // all the operator overloaded ^?juY}rZ=|  
} ; *|`'L  
X;}_[ =-  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 sI^1c$sBN  
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: Ex*g>~e  
=%RDT9T.  
template < typename Right > r&TxRsg{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !`aodz*PO  
  { VK|!aqA{b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T;FzKfT|  
} (@&|  
wvq<5gy}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _Juhl^LM;  
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。 6XX5K@  
[KjQW/sb'  
template < typename T >   struct picker_maker +_`F@^R_   
  { Th!S?{v   
typedef picker < constant_t < T >   > result; }!.7QpA$  
} ; -(1e!5_-@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ltD:w{PO]  
  { -7+Fb^"L  
typedef picker < T > result; X^@d@xU4v  
} ; [hFyu|I !  
Z:n33xh=<  
下面总的结构就有了: .{8lG^0U<  
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。 =,?@p{g}  
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。 ZW\h,8%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |kVxrq  
至此链式操作完美实现。 ME |"pJ  
_wX'u,HrC  
+osY iP5  
七. 问题3 '.^JN@  
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。 1 9)78kV{  
Q!|71{5U  
template < typename T1, typename T2 > / Sp+MB9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S"_vD<q  
  { r+Z+x{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 95(VY)_6#A  
} QeQbO  
X5<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: bqLv81V  
:m+:%keK  
template < typename T1, typename T2 > ]_-$  
struct result_2 &V2G <gm0  
  { Z1OcGRN!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s%/0WW0y^  
} ; ( /N`Wu  
{@3=vBl%O+  
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? _c #P  
这个差事就留给了holder自己。 &E9%8Q)r(  
    l_kH^ET  
|Z "h q  
template < int Order > 9PR&/Q F5  
class holder; _wqFKj  
template <> ~MQN&  
class holder < 1 > ?Ts Z_  
  { as\V, {<  
public : ~ 01]VA  
template < typename T > 82w< q(  
  struct result_1 ___+5r21\  
  { XBeHyQp  
  typedef T & result; mV'd9(s?  
} ; km3-Hp1  
template < typename T1, typename T2 > xbmOch}j6  
  struct result_2 VSSiuo'5w  
  { N4D_ 43jz  
  typedef T1 & result; Z`:V~8=l  
} ; I]$kVa1iN  
template < typename T > Lh. L~M1X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CP?\'a"Kt  
  { m.4y=69 &  
  return (T & )r;   () SG  
} v=L^jw  
template < typename T1, typename T2 > X'3F79`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >%W"u` Q  
  { I/@Xr  
  return (T1 & )r1; f{b"=hQ  
} "+AeqrYYm5  
} ; BS{">lPmx  
R.RCa$  
template <> &0o&!P8CB  
class holder < 2 > -BjB>Vt  
  { "o TwMU  
public : J5l:_hZUV  
template < typename T > lOE bh  
  struct result_1 EM([N*8o  
  { (d~'H{q  
  typedef T & result; 8EP^M~rv  
} ; RZz].Nx  
template < typename T1, typename T2 > C( r?1ma  
  struct result_2 2Hq!YsJ4]  
  { c(eu[vj:  
  typedef T2 & result; ricDP 9#a  
} ; VX- f~  
template < typename T > 0_Y;r{3m"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _mn4z+  
  { jUfc&bi3  
  return (T & )r; >M +!i+  
} (*M(gM{;  
template < typename T1, typename T2 > 8,H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6Es-{u(,  
  { lc'Jn$O@  
  return (T2 & )r2; }LE/{]A  
} 'Y-c*q  
} ; 9> (8r+  
M2m@N-+R   
",K6zALJ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 w)}[)}T!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %iX +"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8 {QvB"w  
=6%0pu]0  
return l(i, j) = r(i, j); Eu0 _/{:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8d>OtDLa  
3|~(9b{+  
  return ( int & )i; !u=[/>  
  return ( int & )j; ?vk&k(FT  
最后执行i = j; ?HBc7$nW  
可见,参数被正确的选择了。 DG& kY+  
?=fJu\;  
gFW1Nm_DJ  
PgxU;N7Y  
0ogTQ`2Z:  
八. 中期总结 9x:c"S*  
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: $w65/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :|d3BuY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3L;)asF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +tOV+6Uz  
a{{([uZ  
}5% !: =  
0{jRXa-(  
!e%#Zb MIo  
g{nu3F}8){  
九. 简化 2R)Y}*VX  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 <7)@Jds\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /FQumqbnt  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: gsZCWT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2B*9]AHny  
  +-*/&|^等 J NsK   
2. 返回引用。 e0aeiG$/0  
  =,各种复合赋值等 L >xN7N3&m  
3. 返回固定类型。 T}g;kppC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _jr%s  
4. 原样返回。 BG=h1ybz  
  operator, ;[*7UE+#7  
5. 返回解引用的类型。 F02NnF  
  operator*(单目) sbG3,'i)  
6. 返回地址。 ~s !+9\Fi  
  operator&(单目) \=nY&Ml  
7. 下表访问返回类型。 ]xFd_OHdb  
  operator[] @(ev``L5g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l3.HL> o  
  operator<<和operator>> 2"2b\b}my  
xKIm2% U9  
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。 7gv kd+-*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (h2bxfV~+  
UW40Y3W0  
template < typename Left > =0O`VSb  
struct value_return j'v2m6/  
  { xeZ,}YP)  
template < typename T > aP2  
  struct result_1 |>d5 6  
  { ^[5yff 4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]"F0"UH,  
} ; v k<By R  
;ML21OjgN  
template < typename T1, typename T2 > .( 75.^b2)  
  struct result_2 =)'AXtvE  
  { c7sW:Yzil  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T?Hs_u{  
} ; /}(w{6C  
} ; 5{j1<4zxR  
,I[  
8/]5h%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait A LKU  
mKn:EqA  
下面我们来剥离functor中的operator() yn`H}@`k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @ VVBl I  
v=@Z,-  
return l(t) op r(t) \V}?K0#bt  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #dU-*wmJ  
return op l(t) -2bu`oD `  
return op l(t1, t2) uh@ZHef[l  
return l(t) op Pij*?qmeQ  
return l(t1, t2) op qm] k (/w  
return l(t)[r(t)] Y}ITA=L7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2Fp.m}42i(  
DzH1q r  
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: b,~6cDU  
单目: return f(l(t), r(t)); "Q-TLN5(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c]#F^(-A`  
双目: return f(l(t)); ub7|'+5  
return f(l(t1, t2)); /+iU1m'(  
下面就是f的实现,以operator/为例 Uz[#t1*  
?%#3p[  
struct meta_divide [gx6e 44  
  { D O#4E<]5  
template < typename T1, typename T2 > t4~Bn<=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) P^T]Ubv"  
  { -n+ =[M  
  return t1 / t2; c|IH|y  
} Z!v)zH\  
} ; gT?:zd=;  
X\V1c$13CK  
这个工作可以让宏来做: L >Y%$|4  
~*ST fyFw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _e7 Y R+  
template < typename T1, typename T2 > \ [y&yy|*\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; aF]4%E  
以后可以直接用 w<*6pP y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +VCG/J  
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 #px74EeI\  
(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。。。) y)CnH4{  
Hj2E-RwG  
s<h]2W  
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 :I[nA?d[&  
STtjkZ6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sZxf.  
class unary_op : public Rettype PqKbG<}Y  
  { V*Ta[)E  
    Left l; U\s.fIr  
public : F^fL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6Q"fRXM   
Gx,<|v  
template < typename T > 4l_!OUvt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )7f;FWI  
      { (_Ph{IN  
      return FuncType::execute(l(t));  At3>  
    } Psm5J80}n  
bwG$\Oe6  
    template < typename T1, typename T2 > PFq1Zai}n|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iGlg@  
      { :2ILN.&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @Fvp~]jCb  
    } .!/w[Z]  
} ; CC"}aV5  
9kZ[Z ,=>  
?d&l_Pa0e  
同样还可以申明一个binary_op <$metN~9j  
Y=6569U2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `#Z=cq^_  
class binary_op : public Rettype 9EHhVi  
  { g3B%}!|  
    Left l; zZR_&z<  
Right r; pL 2P .  
public : rr~O6Db  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "{>BP$Jz  
[ *P~\' U  
template < typename T > S8>1l?UH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )09>#!*  
      { N5_`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wo>7^ZA  
    } B6UTooj  
`X)y5*##wq  
    template < typename T1, typename T2 > Lp31Y . 4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )seeBm-`  
      { Wz{,N07Q#{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^1`Mz<  
    } %j $r"  
} ; ]"q9~  
V?t56n Y}  
(r*"}"ZG  
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 c6-~PKJL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9 n0 ?0mk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ? $$Xg3w_#  
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。 `s8*n(\h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K4U_sCh#f  
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。。。  KEPNe(H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *3@ =XY7  
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) (sDZ&R  
下面是修改过的unary_op vd{ban9  
'Hf+Y/`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <DR$WsDG  
class unary_op 12]rfd   
  { ]Xm+-{5?!R  
Left l; ExKyjWAJ  
  u0;k_6N  
public : H^ds<I<)  
e92,@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} NdxPC~Z+  
KwAc Ga}J  
template < typename T > pG&#xRk  
  struct result_1 K&4FFZ  
  { Wr+/ 9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V |cPAT%  
} ; :;Xh`br  
zQ~N(Jj?h  
template < typename T1, typename T2 > ~~r7TPq  
  struct result_2 p!/!ZIo  
  { L$t.$[~L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /Z| K9a  
} ; u(W>HVEG  
vC^Ul  
template < typename T1, typename T2 > QtHK`f>4#n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [zJ|61^  
  { tqD=)0Uzs  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ls({{34NF  
} slnvrel  
(&i c3/-  
template < typename T > B=}s7$^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J.(mg D  
  { <s=i5t My5  
  return OpClass::execute(lt(t)); DFMf" _p  
} %w#z   
[Smqe>U 1  
} ; Nr"gj$v  
NG5k9pJ  
s|vx2-Cu]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Egt !N  
好啦,现在才真正完美了。 #g#[|c.  
现在在picker里面就可以这么添加了: f4;V7DJ  
Z~AgZM R  
template < typename Right > laRn![[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #EA` |  
  { a9_KoOa.H  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1lYQR`Uh  
} L[voouaqm  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \MDhm,H<  
K%.t%)A_3  
MK.TBv  
rL,kDSLs  
 )mH(Hx  
十. bind 'YB{W8bR  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 |R;`  
先来分析一下一段例子 m1D,#=C,_  
z2iWr  
.I Io   
int foo( int x, int y) { return x - y;} e}NB ,o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \E1CQP-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =F% <W7  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1* ?XI  
我们来写个简单的。 ~^/BAc  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KBDNK_7A  
对于函数对象类的版本: Tmk'rOg5  
1RauI0d*  
template < typename Func > m KJO?7tj  
struct functor_trait |RH^|2:x9Q  
  { ,f~)CXNT?  
typedef typename Func::result_type result_type; kl|m @Nxp  
} ; BPSi e0  
对于无参数函数的版本: +3 J5j+  
uHuL9Q^  
template < typename Ret > qN'%q+n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0HI0/Tvu$<  
  { W[LQ$uj  
typedef Ret result_type; p^C$(}Yh  
} ; 7O~hA*Z  
对于单参数函数的版本: .[ s6x5M  
HggINMG  
template < typename Ret, typename V1 > \0;EHB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &hE k m  
  { JSoInR1E  
typedef Ret result_type; ikb;,Js  
} ; p#N2K{E  
对于双参数函数的版本: Bxf&gDwjgr  
IN@ =UAc&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xUPg~c0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Iv{uk$^7S  
  { 5 Nt9'"  
typedef Ret result_type; nj#kzD[n>  
} ; 7yal  T.  
等等。。。  [33=+C a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #[]B: n6  
]4Q~x  
template < typename Func > # ';b>J  
struct func_return ),@m 3wQ  
  { 6u,w  
template < typename T > cS>xT cj  
  struct result_1 C_ W%]8u  
  { }-@h H(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fM3ZoH/  
} ; gMPvzBpP  
#<5i/5&  
template < typename T1, typename T2 > i'`>YX  
  struct result_2  eI/@ut}v  
  { ' Uo|@tK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #TIlM]5%  
} ; s,j=Kym%  
} ; L-|u=c-6  
7-}/{o*,5  
NkxW*w%}l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;Ouu+#s  
bLC+73BjC  
template < typename Func, typename aPicker > X CHN'l'  
class binder_1 J@IF='{  
  { ^ x_+ &  
Func fn; RWZjD#5%Z  
aPicker pk; k^%F4d3z@C  
public : eK/rs r  
&ZJ$V  
template < typename T > 8*sP  
  struct result_1 Sr-!-eC  
  { T9AFL;1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Sj;:*jk!h  
} ; qSQsY:]j0  
t x1(6V&l;  
template < typename T1, typename T2 > gFxaUrZA  
  struct result_2 :+ AqY(Gz  
  { FD.L{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4Z/ ]7Ie  
} ; |Gt]V`4  
{WuUzq`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #Qd"d3QG  
Gu%}B@4^  
template < typename T > TYedem<$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b(_PV#@$  
  { 5xc-MkIRL  
  return fn(pk(t)); `IK3e9QpcA  
} R-5e9vyS  
template < typename T1, typename T2 > /&RS+By(i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9]|G-cyt  
  { Tl*FK?)MC^  
  return fn(pk(t1, t2)); ;CA7\&L>  
} E>rWm_G  
} ; gX]'RBTb  
Lu~M=Fh  
SA.,Q~_T7  
一目了然不是么? G=>LW1E|  
最后实现bind h|.*V$3  
=mh)b]].4\  
6}q# c  
template < typename Func, typename aPicker > $1myf Z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^qPS&G  
  { I@YX-@&7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); PxgLt2dXa  
} ~'/_q4  
5OX5\#Ux  
2个以上参数的bind可以同理实现。 R^GLATM  
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。 H_7X%TvXb  
#VM-\02o  
十一. phoenix %I;iP|/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g/x\#W  
S)*!jI  
for_each(v.begin(), v.end(), i)+2? <]  
( +FYhDB~m  
do_ QfsTUAfR  
[ e[J0+ x#;r  
  cout << _1 <<   " , " 8}Su7v1  
] }P"JP[#E\  
.while_( -- _1), df!n.&\y!  
cout << var( " \n " ) X" ;ly0Mb  
) 44_CT?t<  
); wvNddu>@  
ceGo:Aa<)  
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:  JS!  
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 I)F3sS45}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #zc{N"!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: j?P8&Fm<  
D[R<H((  
xnG,1doa  
template < typename Cond, typename Actor > 3}X;WE `  
class do_while |%-:qk4rG  
  { oj~0zJI  
Cond cd; Y7 `i~K;  
Actor act; 9oJ=:E~CP  
public : U/bQ(,3}  
template < typename T > 6GtXM3qtS  
  struct result_1 zq&,KZ  
  { [vY? !  
  typedef int result_type; xt"GO  b  
} ; 3re|=_ Hy  
Z CS{D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6s|4'!  
tL~?)2uEN  
template < typename T > JOJ? .H&su  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *,d>(\&[f  
  { #35@YMF  
  do J|2OmbJe  
    { QGV~Y+  
  act(t); ? $LKn2C  
  } b ZEyP W  
  while (cd(t)); !{L`Zd;C>w  
  return   0 ; +yd(t}H@  
} \Q<Ur&J]%  
} ; 0 SeDBs  
*eo<5YUHt  
wIT}>8o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )Vb_0n=^  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。  ?[G!6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 QcDWVM'v  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 xl~%hwBd  
下面就是产生这个functor的类: S<V__Sv  
PME ?{%&  
0cm+:  
template < typename Actor > \#; -C<[b  
class do_while_actor (S[" ak  
  { r*!sA5  
Actor act; T7{Z0-  
public : .<C}/Cl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :LwNOuavN  
GKNH{|B$D  
template < typename Cond > l[q%1-N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $Z;?d@6yI  
} ; -Vi"hSsUP  
@i[z4)"S  
 `9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1>SCY _C v  
最后,是那个do_ ~"+Fp&[9f  
9\]%N;;Lo  
-  zQ  
class do_while_invoker t<6`?\Gk  
  { {IW pI *  
public : nsJN)Pt  
template < typename Actor > '_~=C-g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ex ?)FL$4  
  { %:eep G|  
  return do_while_actor < Actor > (act); Jyx6{O j  
} / ` 7p'i  
} do_; ;@@1$mzK  
IZ;%lV7t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? : qKxm(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +Zx+DW cq  
最后来说说怎么处理break和continue O&!tW^ih  
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。 U. 1Vpfy  
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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