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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 411z -aS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 WD5jO9Oai  
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, R[kF(C&  
&UVqF o  
qT01@Bku  
Nxt`5kSx=  
  class filler ]x66/O\0u  
  { gH.$B'  
public : VR'zm\< D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >%5GMx>m  
} ; lk[u  
WpOH1[ 8v  
g][n1$%  
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: qC-4X"y+  
S_ra8HY8  
5~$WSL?O)  
K"!U&`T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t qUBl?i  
8g=];@z  
cG(%P$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zcuz @  
{b-SK5%]L  
nkz<t   
xVrLoAw  
二. 战前分析 ]z2x`P^oI  
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。 F$'po#  
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 KO/#t~  
|[p]]) o  
A8k $.E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k@pEs# a  
  /* --------------------------------------------- */ t*fH&8(  
vector < int *> vp( 10 ); 3EH@tlTl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qW /&.  
/* --------------------------------------------- */ {].]`#4Jx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A"0Yn(awWu  
/* --------------------------------------------- */ D~TlG@Pq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); v?}rA%so  
  /* --------------------------------------------- */ ,Xg^rV~]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (,|eE)+  
/* --------------------------------------------- */ Bc`L ]<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a '?LC)^  
UR(i_T&w  
c[;A$P= 8.  
xiL+s-   
看了之后,我们可以思考一些问题: 'Hgk$Im+  
1._1, _2是什么? /`t}5U>S_  
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。 0X$2~jV>  
2._1 = 1是在做什么? =iB$4d2  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ;Zc0imYL  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 qxcTY|&  
N8,g~?r^  
C>F5=&  
三. 动工 1(Z+n,Hh  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F=PBEaX  
wa!z:}]  
9Z"WV5o  
Ft}nG&D  
template < typename T > `-Tb=o}.  
class assignment MwL!2r  
  { /7ShE-.5#  
T value; F&Rr&m  
public : ] VEc9?  
assignment( const T & v) : value(v) {} gQ|?~hYYv  
template < typename T2 > ?kRx;S+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tOZ-]>U  
} ; P)~olrf  
LoSrXK~0~J  
LMN`<R(q]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 YRv}w3yQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment QWWI  
crx%;R   
N/1xc1$SB  
jthyZZ   
  class holder V2:S 9vO'  
  { 4F<wa s/  
public : ScQ9p379  
template < typename T > 9j}Q~v\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q=Q&\.<  
  { W}|k!_/  
  return assignment < T > (t); Hq&MePl[  
} :*R+ee,& -  
} ; nITkgN:s  
|x=(}g  
,#9i=gp  
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: UMMGT6s,E8  
IR&b2FTcU  
  static holder _1; 6BZi4:PDx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L+mHeS l  
Fh&USn"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y'<5P~W!a  
而不用手动写一个函数对象。 P,#l~\  
s!]QG  
LG{50sP`  
$O fZp<M  
四. 问题分析 .&Sjazk0XO  
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。  .4Mc4'  
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。 0LTsWCUQ6e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a=sd&](_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "|N0oEG&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U.=TjCW  
U} Pr1  
五. 问题1:一致性 B7S)L#l_\  
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?| mi@uX@ #  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 iszVM  
S2 P9C"  
struct holder 07\]8^/G  
  { bn=7$Ax  
  // f:AfMf>m  
  template < typename T > 9niffq)h  
T &   operator ()( const T & r) const tiR i_  
  { J/rF4=j%xy  
  return (T & )r; &KV$x3  
} B-|C%~fe  
} ; M"Z/E>ne  
g>a% gVly  
这样的话assignment也必须相应改动: _UbyhBl  
DweF8c  
template < typename Left, typename Right > UnyJD%a  
class assignment TXbi>t:/S{  
  { C?<[oQb#  
Left l; SP vKq=,  
Right r; O7J V{'?  
public : a4]=4[(iu>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0}e&ONDQ  
template < typename T2 > r jnf30  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )Q<u0AxAn  
} ; %wGQu;re  
"b"|ay  
同时,holder的operator=也需要改动: %+(fdk-k+  
L9l]0C37e  
template < typename T > &O5&pet  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fAR 6  
  { oJc7a z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rT;_"y}  
} =A_{U(>  
7p {2&YhB  
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。 KPZqPtb;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VK|$SY(  
LX(`@-<DH  
return l(rhs) = r; 20M]gw]  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 aq9Ej]1b  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kZcGe*  
N0YJ'.=8,  
template < typename Tp > N*KM6j  
class constant_t " "CNw-^t  
  { u~Y+YzCxV  
  const Tp t; L f;Uv[^c  
public : |9)y<}c5oM  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _1jeaV9@  
template < typename T > 5X^`qUSv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @Dd(  
  { n ,@ ge  
  return t; l HZ4N{n  
} &hWYw+yH\  
} ; , lBHA+@  
+@do<2l]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `Tr !Gj_  
下面就可以修改holder的operator=了 %.:]4jhk  
iP?lP= M  
template < typename T > 7V"Jfh4_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Qs 'dwc  
  { NH,4>mV$!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %D ,(S-Uj  
} 1Nz#,IdQ  
d81[hT}q  
同时也要修改assignment的operator() h|EHK!<"8  
x`K"1E{2  
template < typename T2 > '~xjaa;.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :ZXaJ!  
现在代码看起来就很一致了。 7[M@;$  
z~jk_|?|?  
六. 问题2:链式操作 &qm:36Y7Xg  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -)e(Qt#ewl  
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。 %,udZyO3uR  
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。 }jL4F$wC  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ItG|{Bo  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n&E/{o(  
"ZG2olOqLI  
template < typename T > [t]q#+Zs  
struct result_1 n%{oFTLCo  
  { bFfDaO<k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Rts}y:44  
} ; UJ&gm_M+kL  
%vU*4mH  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 3`ze<K((  
_2xYDi  
template < typename T > okBaQH2lUl  
struct   ref B,A\/%<  
  { rTeADu_vf  
typedef T & reference; "':SWKuMx  
} ; (U*Zz+ R   
template < typename T > J*qo3aJjE  
struct   ref < T &> / KKA/  
  { A$]#f  
typedef T & reference; Hnbd<?y   
} ; 21~~=+)X  
.1[pO_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I! ~3xZ  
QaAMiCZFR  
template < typename T > ^K!R4Y4t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (FOJHjtkM  
  { :;o?d&C  
  return l(t) = r(t); tsf !Q  
} a&gf0g;@I  
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。 >soSOJ[   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2/l4,x  
{G _|gs  
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 vtTXs]>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: D 6F /9|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 w M#q [m;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _;k))K^  
最后的布局是: Le,+jm  
                Add }Q{4G  
              /   \ C,5Erb/  
            Divide   5 4cAx9bqA  
            /   \ `R o>?H  
          _1     3 |d_ rK2  
似乎一切都解决了?不。 l4q7,%G  
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。 ~#iAW@  
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。 w%f51Ex  
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: +9_E+H'?!  
~VJP:Y{[  
template < typename Right > #EO],!JM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E>qehs,g  
Right & rt) const cONfHl{  
  { ` aaT #r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .%mjE'  
} suZ`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /S%!{;:  
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。 |r53>,oR<:  
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。 6 ZVD<C:\  
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。 "z|%V/2b3  
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。 )auuk<  
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? f8 L3+u  
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: zuBfkW95+  
^r~R]stE^  
template < class Action > i<{/r-w=E  
class picker : public Action Z/I`XPmk  
  { R]_fe4Y0  
public : bqUQadDB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0"=}d y  
  // all the operator overloaded OY(znVHU  
} ; K.\-  
DT#Z6A  
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。 u2Qs}FX  
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: /4u:5G  
8\8%FSrc  
template < typename Right > hin6cac  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OTwXc*2u]  
  { I,!>ZG@6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c#(&\g2H  
} 1z=}`,?>  
WFFpW{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~uu~NTz  
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。 1V1T1  
!)'|Y5 o  
template < typename T >   struct picker_maker 69/qH_Y  
  { .#ATI<t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vghn+P8  
} ; .;~K*GC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0B~Q.tyP  
  { U>_#,j  
typedef picker < T > result; t8FgQ)tk  
} ; _yVF+\kQ  
+l_$}UN  
下面总的结构就有了: ,=p.Cx'PR  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 _fANl}Mf:  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 eE;")t,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ' k[gxk|d2  
至此链式操作完美实现。 G6x2!Ny  
sOW,hpNW  
F`YxH*tO7  
七. 问题3 Z'z~40Bda  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 S~ 3|  
)Z2t=&Nw  
template < typename T1, typename T2 > <0I=XsE1iX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t ~"DQq E  
  { ]6{\`a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); E.~~.2   
} uu582%tiG  
B 9AE*  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Sf0[^"7  
:7Q, `W9  
template < typename T1, typename T2 > |qsY0zx  
struct result_2 o] 7U;W  
  { R!LKGiN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ss>?fyA  
} ; uP[:P?,t  
XD\Z$\UJE  
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? CDM==Xa*  
这个差事就留给了holder自己。 \M`fkR,,'  
    @3b|jJyf  
1)m&6:!b  
template < int Order > C\dlQQ  
class holder; F /:2+  
template <> >#\&%0OZw  
class holder < 1 > &vp0zYd+v  
  { 9#@CmiIhy  
public : vXM``|  
template < typename T > 3M&75OE  
  struct result_1 L&nGjC+Lr  
  { VCvqiHn  
  typedef T & result; oWUDTio#[  
} ; {m%X\s;ni  
template < typename T1, typename T2 > 8;s$?*G i  
  struct result_2 XOy#? X/`  
  { 4hv'OEl  
  typedef T1 & result; ]& q mV  
} ; %lU$;cY  
template < typename T > RFkJ^=}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N]sX r  
  { Ma3Hn  
  return (T & )r; dj76YK  
} 6gfdXVN5  
template < typename T1, typename T2 > qqYH}%0dz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BDg6Z I<n  
  { o*u A+7n  
  return (T1 & )r1; o^! Zt 9  
} =>CrZ23B "  
} ; h D/b O  
~U~4QQV  
template <> s"?&`S  
class holder < 2 > xf@D<}~1  
  { Pne[>}_l/  
public : rLcQG  
template < typename T > ^ffh  
  struct result_1 Bv |Z)G%RR  
  { |JL47FR  
  typedef T & result; ]eq3cwR[|  
} ; \0pJ+@\T9  
template < typename T1, typename T2 > 5aTyM_x  
  struct result_2 O,[aL;v  
  { X 3Vpxtb  
  typedef T2 & result; n.y72-&v  
} ; y o[!q|z  
template < typename T > |[TH ~ o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sh?Dxodp9  
  { N3H!ptn37  
  return (T & )r; >}/"g x  
} +* )Qi)  
template < typename T1, typename T2 > Q_#X*I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3Pp*ID  
  { E4[\lX$J  
  return (T2 & )r2; 9=I(AYG{m  
} 6#5@d^a  
} ; !{SU G+.2  
@11voD  
?kb\%pcK  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^\mN<z(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >|7&hj$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zT~ GBC-IX  
1)NX;CN  
return l(i, j) = r(i, j); (vjQF$Hp  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) VPg`vI$(X  
*(d^ k;  
  return ( int & )i; &^9>h/-XT  
  return ( int & )j; j>R7OGg'  
最后执行i = j; -ij1%#tz  
可见,参数被正确的选择了。 J\   
xMhR;lKY  
YKl!M/  
,^o^@SI)   
a+mq=K  
八. 中期总结 ,lA J{5\#  
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: N &p=4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ze Shn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 VV] {R'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4 '9h^C&  
sS(^7GARa  
=GM!M@~,Ab  
HA"dw2 |  
ZLKS4  
<WBGPzVZE  
九. 简化 YQX>)'  
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。 D?5W1m]E,s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o(~JZi k  
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: P!YT{}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G';oM;~/|  
  +-*/&|^等 ~`_nw5y  
2. 返回引用。 .#WF'  
  =,各种复合赋值等 '}4[m>/  
3. 返回固定类型。 ^Z:x poz,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) NnHM$hEI"U  
4. 原样返回。 7@tr^JykO  
  operator, ^#^u90I  
5. 返回解引用的类型。 ~P6K)V|@<  
  operator*(单目) L1C' V/g  
6. 返回地址。 [TO:- 8$.  
  operator&(单目) 3y 3 U`Mo  
7. 下表访问返回类型。 3+ i(fg_  
  operator[] nNilT J   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (%+DE4?  
  operator<<和operator>> o~>p=5t  
8@+YcN;->  
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。 "?qu(}|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5-mJj&0:!  
x=au.@psBS  
template < typename Left > V`fh,(:  
struct value_return J;_JH lK  
  { nVyb B~.=  
template < typename T > ]r"{G*1Q 9  
  struct result_1 RXx +rdF0  
  { [>_( q|A6+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )If[pw@j  
} ; ir,Zc\C  
BTd'bD~EA  
template < typename T1, typename T2 > LK:|~UV?  
  struct result_2 6gR=e+  
  { [[ s k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y?%6af+  
} ; @MB;Ez v  
} ; >9u6@  
!^"hYp`  
Ugdm"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait < m9O0  
^~`8 - TE  
下面我们来剥离functor中的operator() dNJK[1e6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ryn)  
[Z5x_.k"I  
return l(t) op r(t) +.lO8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ` chf8  
return op l(t) +j@|D@z  
return op l(t1, t2) M2zfN ru  
return l(t) op dU&.gFw1  
return l(t1, t2) op >$Fc=~;Ba  
return l(t)[r(t)] mML^kgy\N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U<6k!Y9ny  
dl":?D4H  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 'g=yJ  
单目: return f(l(t), r(t)); RD_;us@&&*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -dvDAs{X  
双目: return f(l(t)); `jZX(H   
return f(l(t1, t2)); dIpt&nH&$  
下面就是f的实现,以operator/为例 'Vrev8D  
/e7'5#v  
struct meta_divide /t9w%Y  
  { q/B+F%QiMQ  
template < typename T1, typename T2 > ASYUKh,h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vSnb>z1  
  { %cm5Z^B1"  
  return t1 / t2; a<Ns C1  
} FQ-(#[  
} ; ]nQ$:%HP  
c~tSt.^WX  
这个工作可以让宏来做: YwF6/JA0^  
=6W:O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Zgg7pL)#c  
template < typename T1, typename T2 > \  !gk\h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Fb``&-Qm:  
以后可以直接用 ~.@fk}'R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <7jb4n<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Z956S$gS  
(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。。。) Qrt8O7&('  
iZSSd{jO  
XsG]-Cw  
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 _L=vK=,  
c\]L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "w'YZO]>  
class unary_op : public Rettype "yz\p,  
  { 4KM$QHS5{  
    Left l; iP!Y4F  
public : G/8xS=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?X9 =4Z~w  
asq/_`  
template < typename T > Hwc{%.%ae  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 52["+1g\  
      { hL3,/^;E,  
      return FuncType::execute(l(t)); 5{u6qc4FW  
    } G4{qWa/  
2s4=%l  
    template < typename T1, typename T2 > DdQf %W8u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fM|g8(TK,  
      { bK].qN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); : te xl  
    } 6m.Ku13;  
} ; tZ@ +18  
z1FbW&V  
Qr<%rU^{.  
同样还可以申明一个binary_op I| j tpv}  
R^2Uh$kk{A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "{B ek<  
class binary_op : public Rettype ~c="<xBE  
  { z^Jl4V  
    Left l; b$ x"&&   
Right r; ~`})x(!  
public : X<m%EXvV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xk*3,J6BK  
!Q(xOc9>Ug  
template < typename T > } g*-Ty  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @*uX[)  
      { QB.'8B_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {''|iwLr  
    } vaf9b}FL  
YT5>pM-%  
    template < typename T1, typename T2 > 4'd{H Rs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #LN I&5  
      { \i,cL)HM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -PnC^r0L$  
    } HEuM"2{DMM  
} ; *3/7wSV:  
Hr+-ndH!Pq  
VBX# !K1Q  
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 r$#G%FMv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [[ e| GQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3opLLf_g  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 b66X])+4jE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V{h@nhq  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Ft7a\vn*B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N-rm k  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) )RYnRC#O  
下面是修改过的unary_op H{f_:z{{  
7idi&h"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [)3 U])w/  
class unary_op B (1,Rq[  
  { _onp%*  
Left l; p0rwiBC=q  
  @1F'V'  
public : 0H3T'J%r  
Q@2tT&eL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _=L;`~=C9e  
\u]CD}/  
template < typename T > .UrYF 0  
  struct result_1 gx*rSS?=N  
  { <!9fJFE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \ZFQ?e,d  
} ; ?nZ <?  
Z% ;4Ed  
template < typename T1, typename T2 > l;BX\S  
  struct result_2 Nr"N\yOA/  
  { -m160k3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; aE BP9RX}z  
} ; eh(Q^E;*  
,0Zn hS)kq  
template < typename T1, typename T2 > %EGr0R(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~9?U_ahfVt  
  { gOyY#]g  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 16QbB;  
} z`/.v&<>V  
#Q3PzDfj  
template < typename T > RW 7oL:$dt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c[ ony:6  
  { =$8@JF'  
  return OpClass::execute(lt(t)); [S]!+YBK  
} d=Do@) m|  
{TncqA  
} ; c,q"}nE8w  
0sd-s~;  
+V9B  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ^ 6.lb\  
好啦,现在才真正完美了。 dPx<Dz;  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?Y{^un  
8},<e>q  
template < typename Right > T;4` wB8@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const kz0=GKic  
  { 2Nn1-wdhb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HB7(  
} -k&{nD|  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 m`$>:B  
V+qJrZ ,i  
g6g$nY@Jm  
hoR=%pC*  
#jZ@l3  
十. bind {KDgK  
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。 9U)t@b  
先来分析一下一段例子 ahtYSz_FM  
V-_/(xt*  
Hl3)R*&'J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3u*hT T  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wm=RD98  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =x^l[>sz  
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。 VkpHzr[k  
我们来写个简单的。 b(RB G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0[lsoYUq  
对于函数对象类的版本:  gt_X AH  
A)z PaXZ  
template < typename Func > ADGnBYE  
struct functor_trait !\0F.*   
  { fYhR#FVI  
typedef typename Func::result_type result_type; D#7_T KX  
} ; }t|Plz  
对于无参数函数的版本: 7%9)C[6NSs  
l>~`;W  
template < typename Ret > RxZm/:yuJ.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Taf n:Nw}  
  { >`89N'lZBm  
typedef Ret result_type; MCeu0e^)  
} ; @8nLQh^  
对于单参数函数的版本: qWO]s=V!  
wn+j39y?ZY  
template < typename Ret, typename V1 > j/9WOIfa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \2Og>{"U  
  { t<sNc8x  
typedef Ret result_type; 3@)obb  
} ; JoCA{Fa}  
对于双参数函数的版本: .G}k/`a  
X0WNpt&h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5g``30:o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WRD A `  
  { 2@ 9pr  
typedef Ret result_type; W|dpFh`  
} ; qO-C%p [5  
等等。。。 94|yvh.B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy PK6*}y  
ZBX  
template < typename Func > '@TI48 J+  
struct func_return 9?;@*x  
  { 5VR.o!h3I  
template < typename T > FaFp_P?  
  struct result_1 ~uI**{  
  { {'h_'Y`bOQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;1W6"3t-Y  
} ; $Z;BQJVH  
g5#CN:%f  
template < typename T1, typename T2 > Gg%tVQu  
  struct result_2 fcRj  
  { p jKt:R}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mG)8U{L  
} ; b~_B [cf  
} ; 4:vTxNs&S  
$!G`D=  
] @X{dc  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 47IY|Jdz  
r6`\d k  
template < typename Func, typename aPicker > nr OqH  
class binder_1 z%V*K  
  { 4\M8BRuE  
Func fn; }[ ].\G\G  
aPicker pk; !?nu?  
public : g96T*T  
:peqr!I+K  
template < typename T > pOm@b `S%  
  struct result_1 2;G98H  
  { P,i"&9 8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K@HQrv<  
} ; eC~ jgB  
U98_M)-%&  
template < typename T1, typename T2 > ->\N_|_  
  struct result_2 Ap%O~wA'  
  { fk>l{W}e)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Dl%?OG<  
} ; 9x=3W?K:,  
S'o ]=&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} o{V#f_o  
b M"fk&  
template < typename T > 2MuO*.9D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :BZMnCfA  
  { R2w`Y5#`  
  return fn(pk(t)); &5u BNpH  
} Y0@yD#,0~  
template < typename T1, typename T2 > mDfwn7f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #vQ?  
  { P@gt di(Q  
  return fn(pk(t1, t2)); Ep mJWbU  
} cC%j!8!  
} ; R4b-M0H  
%M9;I  
zPVd(V~(T  
一目了然不是么? >AG^fUArH  
最后实现bind LeSHRoD  
1Bg_FPu  
y"vX~LR  
template < typename Func, typename aPicker > , /&Z3e  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @`wn<%o$  
  { OV[`|<C '  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); > \3ah4"o  
} gg[ 9u-  
D`VFf\7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Vclr2]eV4O  
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。 EMlIxpCn:  
"jR]MZ  
十一. phoenix HzvlF0f  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,=|4:F9  
` W4dx&  
for_each(v.begin(), v.end(), rjUBLY1(  
( V^n0GJNo  
do_ JrDHRIkgm  
[ QU/fT_ORw  
  cout << _1 <<   " , " ',ZF5T5z@  
] z(me@P!D~  
.while_( -- _1), 5 y   
cout << var( " \n " ) 6Y1J2n"  
) (a.1M8v+Sg  
); )eYDQA>J  
ewnfeg1  
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: L-\ =J  
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 Mvb':/M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )KY:m |Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g9KTn4  
aMTFW_w  
^Kqf ~yS%  
template < typename Cond, typename Actor > Au.:OeJm  
class do_while I@\+l6&#;  
  { 5G(E&>~  
Cond cd; k_aW  
Actor act; DM),|Nq"  
public : c?K~/bx.  
template < typename T > 40#9]=;}  
  struct result_1 SEM8`lnu  
  { C\Vg{&'  
  typedef int result_type; .Evy_o\^  
} ; 6~8F!b2  
eLfvMPVo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |g-b8+.=]  
e1/sqXWo  
template < typename T > VWi2(@R^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h*w6/ZL1  
  { ? \m3~6y  
  do >7b)y  
    { por/^=e{Y  
  act(t); qX#MV>1  
  } 9+qOP>m   
  while (cd(t)); >jx.R  
  return   0 ; 3fr^ T  
} OgCy4_a[f  
} ; "aq'R(/`c  
p&N#_dmlH  
oyx^a9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E m{aM  
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。 WE6\dhJ<  
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。 }Ln@R~[  
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。 ~/-eyxLTm  
下面就是产生这个functor的类: -rSIBc:$8  
{f DTSr?/  
vF4]ux&  
template < typename Actor > |L::bx(  
class do_while_actor kV&9`c+  
  { aeP[+I9  
Actor act; cpZc9;@IC  
public : S%mfs!E>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ug%_@t/?  
jQh^WmN  
template < typename Cond > {Wv% zA*8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >v+jh(^  
} ; Y`GOER  
\9{F5S z  
6GL=)0Ah  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 T!2=*~A  
最后,是那个do_ jqnCA<G~B-  
D'_Bz8H!p  
h|;qG)f^  
class do_while_invoker {i [y9  
  { OB-Q /?0  
public : D g>^ A  
template < typename Actor > =!b6FjsiG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6^)}PX= *  
  { LM)`CELsYc  
  return do_while_actor < Actor > (act); f{&bOF v  
} ?KE$r~dn  
} do_; OMrc_)he\  
$V>yXhTh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r[txlQI9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ZKpvDH'  
最后来说说怎么处理break和continue y 9l*m~  
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。 5|8^9Oe5  
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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