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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (rO_ Vfaa  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7Ipt~K}  
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, P7QOlTQI  
*k==2figz  
g]85[xz  
)hm U/E@  
  class filler geU-T\1[l  
  { i3t=4[~oL  
public : ozH7c_ <  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W)JUMW2|  
} ; pw{3I 2Ix  
sv\'XarM  
|0FRKD]  
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: t^ L XGQ  
c_c]0Tm  
HmKvu"3  
Yao>F--?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '<~rV  
L,!?'.*/]  
#m?GBr%k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "6_#APoP  
fgg^B[(Y  
`M/=_O3  
E9pKR+P  
二. 战前分析 O$u;]cg  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 4 r#O._Z  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 j b1OcI%  
 A]R7H1  
^tX+<X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); / U1VE|T  
  /* --------------------------------------------- */ m)3?hF)  
vector < int *> vp( 10 ); 1)(p=<$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z1}YoCj1  
/* --------------------------------------------- */ %HSS x+2oR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #S2LQ5U  
/* --------------------------------------------- */ ,OWdp<z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w,TyV%b[_  
  /* --------------------------------------------- */ !+Z"7e nj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^-{ 1]G:  
/* --------------------------------------------- */ hPr*<2mp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;e;lPM{+  
*- $u\?$  
hj64ES#x  
u^a\02aV[  
看了之后,我们可以思考一些问题: ya5a7  
1._1, _2是什么? x n)FE4  
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。 8+Al+6d|!  
2._1 = 1是在做什么? .B*Yg<j  
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。 hu~02v5  
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。 ~-x8@ /   
nP?=uGqCBq  
IIeEe7%#  
三. 动工 }l$M%Ps!a  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'D%No!+Py  
!VpZo*+   
#b\&Md|;  
xP*9UXZ4P  
template < typename T > 8yz A W&q  
class assignment GDw4=0u-  
  { )|,-l^lC  
T value; SF+ ^dPwj  
public : BL0WI9  
assignment( const T & v) : value(v) {} "L@qjSs8  
template < typename T2 > 3~6F`G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;=: R|  
} ; *E0+!  
hR b k-b  
dvxD{UH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /- z_"G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !_E E|#`n  
Le9r7O:  
1~8F&  
z   
  class holder _/ j44q  
  { 5Zs"CDU  
public : 8B;`9?CI  
template < typename T > \<|a>{`7]i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (ii 5pnq  
  { }#z E`IT  
  return assignment < T > (t); q_HC68YF,  
} ;hF>iw  
} ; B) &BqZ&  
u~<>jAy  
HP|,AmVLl  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =sRd5aMs  
]n?a h  
  static holder _1;  w J!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S$W *i@x?  
RL~|Kr<7J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #W 1`vke3  
而不用手动写一个函数对象。 ( f8g}2  
deaxb8'7  
({D.oS  
.6!]RA5!=  
四. 问题分析 J&^r}6D  
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。 :eS7"EG{3  
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。 FePJ8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9Q=g]int u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 L6BHh_*E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 SAs'u"EB  
W()FKP\??!  
五. 问题1:一致性 ./kmI#gaV  
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?| v3S{dX<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v|_?qBs"  
yHQ.EZ~%  
struct holder T1PWFw\GH  
  { R.A}tV=j#  
  // 0'^? m$  
  template < typename T > W~W^$A  
T &   operator ()( const T & r) const cgYMo{R3  
  { 9rB^)eV  
  return (T & )r; Y~=5umNSX  
} \_@u"+,$W  
} ; w|Zq5|[  
aEXV^5;,pJ  
这样的话assignment也必须相应改动: \#tr4g~u  
qfC9 {gu  
template < typename Left, typename Right > 0J$wX yh  
class assignment 4}580mBc  
  {  i2)SSQ  
Left l; XT>e/x9'  
Right r; C'n 9n!hR  
public : N$Gx$u3Cd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b_V)]>v+  
template < typename T2 > QI=SR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rC_K L  
} ; =eac,]31  
Uw61X>y=  
同时,holder的operator=也需要改动: sf\;|`}  
W7(OrA!  
template < typename T > U@& <5'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -rH4/Iby  
  { <py~(q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2yq.<Wz<  
} ui9gt"qS`  
+6gS]  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 b@1QE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7azxqa5:  
2#/ KS^  
return l(rhs) = r; ]Wd{4(b  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 42z9N\ f  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?N11R?8  
A*E4hop[  
template < typename Tp > ,z%F="@b9  
class constant_t Crpk q/M  
  { ::TUSz2/2  
  const Tp t; bL0+v@(r  
public : DMf^>{[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s\7|b:y&  
template < typename T > F,:F9r?l,H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const zztW7MG2lQ  
  { GrM~ %ng  
  return t; aOYd "S}u  
}  }O1F.5I1  
} ; 'c &Bmd40  
y]?$zbB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "g=ux^+X\  
下面就可以修改holder的operator=了 n1sH`C[c  
w_U5w  
template < typename T > tD4IwX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @~63%6r#4M  
  { zZiB`%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U4N S.`V  
} `M7){  
e6F:['j  
同时也要修改assignment的operator() FswFY7 8  
cz T@txF  
template < typename T2 > dk(-yv'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }U^9(  
现在代码看起来就很一致了。 [MiD%FfcNH  
ZgXh[UHQy  
六. 问题2:链式操作 H}U&=w'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |LNXu  
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。 l^Lg"m2  
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。 ]iz5VI@  
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。 AOWI`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t?0=;.D  
Nc"h8p?  
template < typename T > 3ZB;-F5v  
struct result_1 H/, tE0ZV  
  { ?` `+OH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a,j!B hu  
} ; eQ9x l  
*Lh0E/5  
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: "(C }Dn#  
4a3f!G$  
template < typename T > /FYa{.Vlr  
struct   ref qp{NRNkQ  
  { ;3?M?E/$s  
typedef T & reference; R K'( {1  
} ; 6&u,.  
template < typename T > 9CN / v  
struct   ref < T &> 9J|YP}%  
  { G2jEwi  
typedef T & reference; 7 1)#'ey  
} ; t]@ Zd*  
yNDyh  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lN1zfM  
A?7%q^;E  
template < typename T > "RShsJZMH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tNUcmiY  
  { #g|j;{P  
  return l(t) = r(t); w}(xs)`num  
} [p7le8=  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 !t_,x=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Fza)dJ 7  
@Td[rHl  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 }6S4yepl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i#-Jl7V[a  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #dl8+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ow$#kQ&R O  
最后的布局是: @O3w4Zs  
                Add w_{z"VeD  
              /   \ 7}lZa~/  
            Divide   5 NMj `wQ`M+  
            /   \ HOUyB's'  
          _1     3 /f6]XP\'`+  
似乎一切都解决了?不。 >WD^)W fa  
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。 I{Kc{MXn  
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。 z)]EB6uRg  
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: ag+ML1#)  
N%_~cR;  
template < typename Right > Y7jD:P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (la   
Right & rt) const txgGL'  
  { DRzpV6s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CTI(Kh+  
} K8+b\k4E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^y3\e  
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。 #k"[TCQ>  
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。 ( ou:"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。 sXydMk`J  
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。 H\b5]q %  
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? zHU#Jjc_b  
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: ^twv0>vEo  
woT"9_tN  
template < class Action > 3@&H)fdp6a  
class picker : public Action q#778  
  { pvM8PlYo]`  
public : 000 $ZsW?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~d%Q1F*,=  
  // all the operator overloaded m3XH3FgKz  
} ; .kYzB.3@]  
?ykZY0{B  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 zbi  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: \=_8G:1  
0Fw\iy1o  
template < typename Right > 'LOqGpmVc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^GAdl}  
  { oy`m:Xp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g:6yvEu$ -  
} ^&<*$Ai~  
s7 KKH w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c%U$qao=c+  
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。 6vjB; uS[  
@uE=)mP@  
template < typename T >   struct picker_maker B~aOs>1 S]  
  { \I'Zc]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !Q3Snu=  
} ; %zD-gw>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > UxvsSHi  
  { b(yO  
typedef picker < T > result; KALg6DZe:  
} ; Gu}x+hG  
5HIpoj;\(  
下面总的结构就有了: h@~X*yLKh  
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。 iR_Syk`G*A  
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。 Y-Ku2m  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _l,Z38  
至此链式操作完美实现。 P3yiJ|vP  
StDmJ]  
Hb+#*42v  
七. 问题3 Wu4Nq+  
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。 "[?/I3 {E  
?xo,)``  
template < typename T1, typename T2 > i]-gO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F^NR qE  
  { +{%4&T<nHw  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 55cldo   
} ]6;AK\9TM  
7, 13g)  
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: 9HE(*S  
G}-.xj]  
template < typename T1, typename T2 > 4d 3Znpf  
struct result_2 &v-V_.0(H  
  { }J?fJ (  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; XH *tChf<  
} ; \l:g{GnoT  
LJ/qF0L!H  
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? ],YYFU}  
这个差事就留给了holder自己。 -h@0 1  
    1a$V{Eag  
D,n}Qf!GYk  
template < int Order > w&"w"  
class holder; KYu(H[a  
template <> $ tNhwF  
class holder < 1 > ]k: m2$le  
  { |3s&Y`x-D  
public : fBgKX ?Y  
template < typename T > ij i.3-  
  struct result_1 hcgc =$^  
  { VDKS_n  
  typedef T & result; ow_y  
} ; GeaDaYh#T  
template < typename T1, typename T2 > 8>{W:?I  
  struct result_2 '98h<(@]  
  { d `kM0C  
  typedef T1 & result; HD)HCDTX  
} ; ~J-|,ZMd  
template < typename T > =_=Z;#`cXk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b_jZL'en  
  { eqZ+no  
  return (T & )r; &U~r}=  
} !Gp3/<"Wy$  
template < typename T1, typename T2 > _`_IUuj$E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !e'0jf-~  
  { O_Rcd&<mr  
  return (T1 & )r1; U[QD!  
}  aoDD&JE  
} ; E^ok`wfO  
8RAeJ~e  
template <> 8M|)ojH  
class holder < 2 > 2ly,l[p8  
  { eq~c  
public : `MsYgd  
template < typename T > >I& jurU#  
  struct result_1 e$EF% cKH  
  { @y(Wy}  
  typedef T & result; v"r9|m~'  
} ; J`q}Ry;   
template < typename T1, typename T2 > V< vPFxC  
  struct result_2 >yBxa)  
  { +&7Kk9^  
  typedef T2 & result; ,=Nw(GI  
} ; F[CT l3X  
template < typename T > k9) u 3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i6md fp|k  
  { Yxd{&47  
  return (T & )r; 'dc+M9u)_q  
} Q*:h/Lhb&  
template < typename T1, typename T2 > vV.~76AD5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >4/L-y+  
  { bqrJP3  
  return (T2 & )r2; qggk:cN1  
} Dk`4bYK  
} ; 43>9)t  
Pc(n@'m~  
rMHQzQ0%  
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> >。 ?7uK P}1|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Aw4?y[{H  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gr>o E#7  
(]Ye[j^"7  
return l(i, j) = r(i, j); OwA~(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (9}eF)+O  
 @yt 2_  
  return ( int & )i; RM&H!E<#  
  return ( int & )j; Y=a v8Y|`  
最后执行i = j; $>r>0S#+\&  
可见,参数被正确的选择了。 S\9t4Ki_'  
{OO*iZ.O  
OK-sT7But  
E69:bQ94u  
qBy NHo7Tb  
八. 中期总结 i Y*o;z,~  
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: U|J$?aFDr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5fu+rU-#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,\lY Px\P[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %o@['9U[j  
2f19W# '0  
Z'Exw-ca  
ACigeK^C}E  
d&|z=%9xl  
/5Zp-Pq  
九. 简化 2(m85/Hr\;  
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。 X,TTM,1w  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _[OF"X2  
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: U{uPt*GUd/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !/Iq{2LX  
  +-*/&|^等 0]T.Lh$3  
2. 返回引用。 rQ~\~g[tP  
  =,各种复合赋值等 1BQ0M{&  
3. 返回固定类型。 I tI0x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +@emX$cFV  
4. 原样返回。 ME$2P!o  
  operator, *jM_wwG  
5. 返回解引用的类型。 YDQ:eebg(  
  operator*(单目) gA~20LSt  
6. 返回地址。 K(nS$x1G  
  operator&(单目) C4QeDvpI  
7. 下表访问返回类型。 >4n+PXRXX  
  operator[] ;rB6u_5"I.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 jR{-  
  operator<<和operator>> Rx6l|'e  
TB7>s~)47E  
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。 %G;0T;0L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _wf5%(~b  
j G-  
template < typename Left > I|,pE**T  
struct value_return *16<M)7  
  { '|l%rv  
template < typename T > Bo`Tl1K#  
  struct result_1 {=3J/)='  
  { U;xu/xDRi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >~I#JQ%  
} ; eV"!/A2:N5  
'X =p7 d|'  
template < typename T1, typename T2 > )~ 0}Et l  
  struct result_2 o:2Q2+d  
  { D.'h?^kA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JD6aiI!Su  
} ; C5P$ &s\  
} ; w8O" =},  
IY=/` g  
AXwaVLEBQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait NS`07#z^  
n(g)UNx  
下面我们来剥离functor中的operator() T~BA)![  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [SVhtrx|%  
)4l>XlQ&  
return l(t) op r(t) '|A|vCRCG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E2@`d6  
return op l(t) ^+ZgWS^%  
return op l(t1, t2) l DN"atSf  
return l(t) op A)tP()+)  
return l(t1, t2) op w|IjQ1{  
return l(t)[r(t)] N0i!l|G6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w OI^Q~  
-fE.<)m=!  
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: /~De2mq1   
单目: return f(l(t), r(t)); UuU/c-.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *?/tO, R?  
双目: return f(l(t)); BZK2$0  
return f(l(t1, t2)); .XXW|{  
下面就是f的实现,以operator/为例 7R}9oK_I  
uG!:Z6%p  
struct meta_divide /F.Wigv  
  { ,P{mk%=9  
template < typename T1, typename T2 > $ a?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e}'gvm  
  { ohUdGO[/  
  return t1 / t2; :ygWNK[ 6D  
} S,)d(g3>  
} ; Dj i^+;"&  
DAfyK?+UL  
这个工作可以让宏来做: 9mlIbEAb  
 Tc6:UF  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ='Q{R*u  
template < typename T1, typename T2 > \ n]Zk;%yL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6i.gyD  
以后可以直接用 Mp~y0e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) kH'p\9=  
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 + WVIZZ8  
(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。。。) Q_]d5pl  
F.tfgW(A@  
mpgO s  
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(02PX  
#2RiLht  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `lO(s%HC  
class unary_op : public Rettype =<c#owe:m  
  { Xa," 'r  
    Left l; )KE [!ofD  
public : |?d#eQ9a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #sTEQjJ,J  
5 c5oSy+  
template < typename T > pd3,pQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y4E/?37j  
      { > @_im6  
      return FuncType::execute(l(t)); UDy(dn>J:J  
    } :w`3cw Q  
(-0ePSOG  
    template < typename T1, typename T2 > ZrO!L_/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +x=)/;:  
      { qH> `}/,P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %dMqpY7"  
    } L[g0&b%%-  
} ; *>NX%by)  
PRkS Q4  
k|vI<:'p,  
同样还可以申明一个binary_op iDoDwq!l_  
#*9-d/K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W=JAq%yd<  
class binary_op : public Rettype !8 -oR6/$%  
  { 4jNG^@O  
    Left l; =PkO!Mm8  
Right r; POAw M  
public : ht=P\E  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  R'}95S<  
)w h%|  
template < typename T > |&3x#1A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P`$!@T0=  
      { JhHWu<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); m/B6[  
    } N~^yL<O  
{2&m`D bm  
    template < typename T1, typename T2 > 2 PqS%`XiS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :s={[KBP  
      { 9Fo fr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ke_ [  
    } @%/]Q<<q  
} ; j}1zdA  
mYxyWB  
m8R9{LC  
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 JL=U,Mr6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7F^#o-@=J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Wy .IcWK  
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。 &;i "P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;G |i^  
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。。。 gF?[rqz{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N8toxRu  
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) TlZT1H  
下面是修改过的unary_op =(v^5  
j;b42G~p  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > F&RgT1*  
class unary_op L< ^j"!0  
  { = ?D(g  
Left l; tVuWVJ4M  
  oA] KE"T  
public : $ _j[2EU  
h4|i%,f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]z/Zq  
p)aeH`;O  
template < typename T > =m89z}Ot  
  struct result_1 _VE^/;$"l  
  { bmgncwlz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $+JS&k/'m  
} ; U>Ld~cw  
E>b2+;Jv  
template < typename T1, typename T2 > 9,uhf b^]  
  struct result_2 Vj<:GRNQ,d  
  { e^p +1-B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b-ll  
} ; fmqb` %  
KWAb-yB  
template < typename T1, typename T2 > 7ELMd{CD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `?T#Hl>j  
  { d) f@ 5/<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Y3.$G1{#0w  
} X cr  =  
<8,o50`B  
template < typename T > "Z Htr<+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :y*NM,s  
  { m>USD? i  
  return OpClass::execute(lt(t)); >~%e$a7}+  
} <q*oV  
,}oM-B  
} ; F+R?a+e  
^;!0j9"* :  
j',W 64  
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@zy  
好啦,现在才真正完美了。 *eI)Z=8  
现在在picker里面就可以这么添加了: [Wd-Zn%  
]Chj T}  
template < typename Right > `&\Q +W  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X%z }VA  
  { +$4(zP s@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dS^T$sz.co  
} sn7AR88M;  
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。 KT]Pw\y5  
? WJ> p  
b0 iSn#$  
S$KFf=0  
kEwaT$  
十. bind ~ wg:!VWA)  
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。 QXCH(5as  
先来分析一下一段例子 720P jQ  
DZzN>9<)^  
l/;X?g5+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :0Z^uuk`gq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?X@fKAj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (c0A.L)  
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。 ;iDPn2?6?x  
我们来写个简单的。 :#dE:L;T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2,ECYie^  
对于函数对象类的版本: )`^p%k  
6'\6OsH  
template < typename Func > %%(R@kh9  
struct functor_trait G\|,5HED  
  { s4&^D<  
typedef typename Func::result_type result_type; zD?oXs  
} ; ~y=T5wt  
对于无参数函数的版本: Kw#so; e  
P[s8JDqu  
template < typename Ret > +P.+_7+:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^C2\`jLMY  
  { U,nEbKJgk  
typedef Ret result_type;  KWLbD#  
} ; X,9 M"E 2  
对于单参数函数的版本: v<Bynd-  
u2 `b'R9  
template < typename Ret, typename V1 > f~ }H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !i=nSqW  
  { 9UvXC)R1  
typedef Ret result_type; J2uZmEt  
} ; N0#JOu}~  
对于双参数函数的版本: [@yV!#2  
=8U&[F  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q:J^"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >X*Mio8P#  
  { GhPK-+"X  
typedef Ret result_type; ,3nN[)dk  
} ; OY?y^45y  
等等。。。 JN7k2]{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <&)v~-&O  
@&[T _l  
template < typename Func > @A)R_p  
struct func_return /x3/Ubmz~x  
  { l<M'=-Y  
template < typename T > bH"hX  
  struct result_1 {BKl`1z  
  { j0@[Br%7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ca+[0w@S  
} ; uZ;D!2Q a  
z=$jGL  
template < typename T1, typename T2 > 7FRmx 4(!  
  struct result_2 IIq1\khh  
  { ;sHN/eF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >>[ G1   
} ; vTv]U5%:>%  
} ; Y!;|ld  
|!y A@y?  
#r3l[ bKK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 HF3f)}l$  
W_0>y9?  
template < typename Func, typename aPicker > :d ~|jS  
class binder_1 (Vo>e =q  
  { 7Pa@1']  
Func fn; jsNF#yE>  
aPicker pk; Wh&8pH:  
public : L/"0ws_  
LzYO$Ir:g  
template < typename T > {[+2n]f_G  
  struct result_1 7'OtruJ   
  { q4V7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  6m6zA/  
} ; I*VCpaA  
a')|1DnR  
template < typename T1, typename T2 > ^B+!N;  
  struct result_2 !+:ov'F  
  { \e`~i@) ~Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )#LpCM,a  
} ; 5Ba[k[b^  
dMrd_1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H{t_xL)k.  
f-r] |k  
template < typename T > 7#wn<HDY%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0q&'(-{s1  
  { ><=gV~7lx  
  return fn(pk(t)); 1 E22R  
} eAqz3#_My  
template < typename T1, typename T2 > l&}y/t4%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v(p mI b{  
  { ]^6c8sgnR  
  return fn(pk(t1, t2)); {aM<{_v  
}  \lSU  
} ; _!|/ ;Nk  
pJ ?~fp  
Pzb|t+"$  
一目了然不是么? MCdx?m3]  
最后实现bind p6vKoI#T  
/y>>JxAEb  
mA{~Pp Sb  
template < typename Func, typename aPicker > [xKd7"d/n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iPrLwheb  
  { N:9>dpP}O  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8| $3OVS  
} Ka,^OW}<%q  
B4]`-mahO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z,|{fKtY}  
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。 qgDRu]ba  
}mZwd_cK  
十一. phoenix <r3J0)r}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WQHd[2Z#e  
<EST?.@~+  
for_each(v.begin(), v.end(), |`;54_f  
( It75R}B   
do_ !\ g+8>  
[ KWWa&[ev)  
  cout << _1 <<   " , " ox ;  
] 3 zn W=  
.while_( -- _1), )Jv[xY~  
cout << var( " \n " ) kkK kf'  
) t>H`X~SR?  
); K).n.:vYZ  
)IJQeC  
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: *FJZi Py  
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 ?h1H.s2X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }ZqW@ -  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &Ni`e<mP  
@UdfAyL  
lqb/eN9(t  
template < typename Cond, typename Actor > IVW1]y  
class do_while i.:. Y  
  { ~i.k$XGA  
Cond cd; C2{lf^9:&  
Actor act; D0N9Ksq  
public : \);4F=h}f  
template < typename T > vip~'  
  struct result_1 nB] >!q  
  { CNww`PX,zZ  
  typedef int result_type; kD}Y|*]5-5  
} ; #A8@CA^d  
ti &J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *x) 8fAr  
TW^/sx  
template < typename T > Lq>&d,F06)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z.rh]Zq  
  { rL5z]RY  
  do t5lO'Ll*Q]  
    { b9XW9O `B  
  act(t); !|<=ZF2  
  } eW>3XD4  
  while (cd(t)); XerbUkZ  
  return   0 ; 95<EN (oUD  
} %2V-~.Ro6  
} ; Rml2"9"`  
 RD tU43  
Q#IG;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i{I~mrm/'\  
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。 ?i`l[+G  
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。 L_w+y  
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。 7+hK~  
下面就是产生这个functor的类: dZ _zg<  
FCkf#  
Y-0?a?q2Fr  
template < typename Actor > g&n)fF  
class do_while_actor FaBqj1O1  
  { X<R?uI?L  
Actor act; jVH|uX"M5Y  
public : 0KD]j8^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} . <tq6 1  
jV8q)=}*)  
template < typename Cond > hkO sm6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jP~Z`y f  
} ; rS1fK1dy s  
fQP{|+4  
q{ /3V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [p=*u,-  
最后,是那个do_ )Af~B'OUd  
S(mF%WJ  
{hJXj,  
class do_while_invoker uw},`4`  
  { O 1oxZj <  
public : A_;8IlW  
template < typename Actor >  {Ha8]y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const KzQ3.)/q  
  { 3~#h|?  
  return do_while_actor < Actor > (act); = P   
} TO-$B8*nq  
} do_; srV.)Ur  
.IJ_jt-^d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <x\7L2#p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DD44"w_9  
最后来说说怎么处理break和continue iKas/8   
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。 phE &7*!Q  
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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