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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8YZ9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mX|M]^_,z  
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, J *LPv9)  
EUSM4djL  
xR-;,=J  
0^*,E/}P&  
  class filler ;[o:VuTs  
  { K2*rqg  
public : IWYQ67Yj   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} fDYTupKXH  
} ; ]D nAW'm  
O#.YTTj  
gI7*zR4D  
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: o;c"-^>  
(pH)QG  
:G6CWE  
l]wfL;u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @Yt394gA%\  
.?:#<=1  
oY~q^Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ] 6(%tU  
yoGG[l2k>s  
& *tL)qKDc  
O+&;,R:  
二. 战前分析 $j,$O>V  
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。 f5//?ek  
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 Uic  
gjsks(x  
xjBY6Ylz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I3 6@x`f  
  /* --------------------------------------------- */ b B#QIXY/L  
vector < int *> vp( 10 ); 0J?443A Y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @V>]95RX  
/* --------------------------------------------- */ |./:A5_h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PM!JjMeQh  
/* --------------------------------------------- */ U _pPI$ =  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); OfrzmL<K  
  /* --------------------------------------------- */ v,opyTwG|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $<nD-4p  
/* --------------------------------------------- */ Tf=1p1!3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ku/vV+&O  
;a|%W4"  
0++RxYFCL  
` C d!  
看了之后,我们可以思考一些问题: ) YB'W_  
1._1, _2是什么? q-^{2.ftcx  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 fhn$~8[_A  
2._1 = 1是在做什么? 6  _V1s1F  
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。 %>/&&(BE  
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。 ;^JMX4[  
xrXfZ>$5bM  
^PC;fn,I  
三. 动工 cY+fZ=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x _kT Wq  
qYoU\y7  
7*K2zu3  
,2U  
template < typename T > W)Mz1v #s  
class assignment =,6X_m  
  { },X.a@:  
T value; VI|2vV6?  
public : tSni[,4Kq  
assignment( const T & v) : value(v) {} )" Z|x  
template < typename T2 > > {d9z9O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7}NvO"u  
} ; Vxo?%Dj  
H/*slqL  
9s!R_R&W.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ) iV^rLwL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]):>9q$C  
p<pGqW  
Y_C6*T%  
\d.\M  
  class holder 9*~";{O.Oa  
  { 89KFZ[.}]  
public : b%x=7SMXO  
template < typename T > PB*G#2W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [j TU nP  
  { "5ISKuL  
  return assignment < T > (t);  6shN%  
} .i )n1  
} ; zgGJ<=G.  
#y"LFoJn  
?b}e0C-a  
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: [_ uT+q3  
A!^r9?<  
  static holder _1; *q\>DE=7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7$Wbf4  
n'j}u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uT=5zu  
而不用手动写一个函数对象。 aMT=pGU  
BaUuDo/ZO  
] X)~D!mA  
pVzr]WFx  
四. 问题分析 9GT}_ ^fb  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ePR9r}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 A42!%>PB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^U*1_|Jh  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +Y;hVc E9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xDPR^xY  
={]POL\ A  
五. 问题1:一致性 M$!-B,1BX  
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?| I#]pk!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 TI2K_'  
k}qCkm27  
struct holder /<-=1XJI  
  { #Jp|Cb<qx  
  // (F3R!n  
  template < typename T > CGb4C(%-7  
T &   operator ()( const T & r) const c4Q9foE   
  { &sYxe:H  
  return (T & )r; x TH3g^E  
} @)!N{x?  
} ; l&kZ6lZ  
&v;o }Q}E{  
这样的话assignment也必须相应改动: W4P+?c>'2  
^ rUq{  
template < typename Left, typename Right > J,=ZUh@M  
class assignment 1U^KN~!  
  { 0S&J=2D!  
Left l; mfffOG  
Right r; E.0J94>iM  
public : `|v/qk7 ^?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z;/8R7L&  
template < typename T2 > D6fd(=t1Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'qG-)2 t  
} ; ox\D04:M  
o=Mm=;H  
同时,holder的operator=也需要改动: \P"Ol\@  
~6O~Fth  
template < typename T > !g)rp`?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const xpu 2RE  
  { f<|*^+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9%"\s2T  
} Jt<J#M<}7  
|QR9#Iv  
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。 xsy45az<ip  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 IDpx_  
B&1E&Cv_8  
return l(rhs) = r; @[f$MRp\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3` D['  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N_Zd.VnY  
,Jn` qvmi  
template < typename Tp > 4M6[5RAW{  
class constant_t w-NTw2x,&  
  { Tdz#,]Q   
  const Tp t; knpdECq&k  
public : ~v:IgS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ufw[Ei$I:  
template < typename T > s5Wb iOF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const zKaj<Og  
  { bC) <K/Q9  
  return t; rce._w }  
} a"t~ K  
} ; 4gVIuF*pS  
4vvQ7e7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R(8?9-w  
下面就可以修改holder的operator=了 %XZhSmlf  
_ yDDPuAi  
template < typename T > f|F=)tJO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JY;u<xl  
  { I36%oA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O?"uM>r  
} myqwU`s  
%3"U|Za+   
同时也要修改assignment的operator() ;mGPX~38  
iC>%P&|-)|  
template < typename T2 > 7fSNF7/+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0L,!o[L*  
现在代码看起来就很一致了。 XJy.xI>;  
0_Elxc  
六. 问题2:链式操作 ukc 7Z OQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Tow!5VAM  
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。 gSj0+|  
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。 B%k C>J  
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。 ` vFDO$K  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct AGjjhbGB  
>ZeARCf"f  
template < typename T > TXf60{:f  
struct result_1 Z5*(xony0  
  { N[fwd=$\#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xirq$sEl  
} ; L<B)BEE.  
^Pu:&:ki  
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: $d4&H/u^  
,`k6 @4  
template < typename T > /(u? k%Q  
struct   ref VZ">vIRyi|  
  { 'iOa j0f  
typedef T & reference; v"mZy,u  
} ; ,S<) )  
template < typename T > s16, *;Z  
struct   ref < T &> H8HVmfM  
  { ?U O aqcL  
typedef T & reference; ZH>i2|W<  
} ; v<<ATs%w  
Dsc0 ;7~6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: njO~^Hl7  
G!G:YVWXP  
template < typename T > :2/ jI:L~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .}Ys+d1b9c  
  { E`hR(UL ?  
  return l(t) = r(t); euRKYGW  
} GRVF/hPn  
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。 BSB&zp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q bCU&G|)  
f1elzANy  
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 :PY6J}:&#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1CSGG'J]E  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]\oT({$6B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1;i|GXY:h  
最后的布局是: 4GG>n  
                Add #n15_cd  
              /   \ SD:`l<l  
            Divide   5 ^q0`eS  
            /   \ 4sRg+mMI  
          _1     3 }m%&|:PH  
似乎一切都解决了?不。 $/5\Hg1  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 eOkiB!G.  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 nHQ *#&$  
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: z 0zB&}  
Gm9  
template < typename Right > v^F00@2I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;*9<lUvu  
Right & rt) const >j$aY  
  { kumo%TXB&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RP[`\  
} Ex|Z@~T12  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1^V.L+0s]  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Bgzq  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 uudd'L  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 J7%rPJ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 6gO(  8  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? GO@<?>K  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ?*r%*CL  
ZU `~@.`i  
template < class Action > BYHyqpP9  
class picker : public Action GM1.pVb  
  { n9k  
public : Nh/i'q/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} OI78wG  
  // all the operator overloaded vWrTB   
} ; /FpPf[  
m\/)m]wR  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 0R `>F">  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: G(Hr*T%  
v.vkQQ0[9  
template < typename Right > 7+@-mJMP$D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const RW1+y/#%P  
  { v6Y[_1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rz-61A) _  
} K`uPPyv  
x _d   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > br 3-.g  
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。 d)D!np=  
,`!lZ| U  
template < typename T >   struct picker_maker 02tN=}Cj)  
  { -aE,KQ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F9r/ M"5  
} ; F$|:'#KN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;mz#$"(  
  { F2_'U' a  
typedef picker < T > result; <exyd6iI  
} ; >SziRm>Y7  
^`aw5 +S  
下面总的结构就有了: \Ucv<S  
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。 cXf/  
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。 \-{$IC-L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7bRfkKD  
至此链式操作完美实现。 l,(:~KH|  
4}cxSl]jf!  
E4Ez)IaKyi  
七. 问题3 n5BD0q  
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。 t0v >J9  
7r)]9_[(  
template < typename T1, typename T2 > !O}e)t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B B'qbX3xK  
  { Ie=gI+2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K"5q387!  
} 61&{I>~1  
7IkEud  
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: +oO7UWs>6  
$]}K;  
template < typename T1, typename T2 > ;#IrHR*Bk  
struct result_2 K7(k_4  
  { >hq{:m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; O'#;Ge/,  
} ; j%Z5[{!/,X  
,,80nW9E  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? LikCIO  
这个差事就留给了holder自己。 matm>3n  
    4 x4[  
h)j#?\KYm9  
template < int Order > f?eq-/UR  
class holder; z j#<X  
template <> /38I (0  
class holder < 1 > 5rCJIl.  
  { f? GoBh<  
public : TvT>UBqj=  
template < typename T > 3B,dL|q(@J  
  struct result_1 ~]?EV?T  
  { KydAFxUb  
  typedef T & result; \T<F#a  
} ; i;]# @n|  
template < typename T1, typename T2 > !Icznou\  
  struct result_2 DKem;_6OQ  
  { jTV4iX  
  typedef T1 & result; J.U%W}Hx  
} ; @icw:68  
template < typename T > cq gCcO ,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AGS(ud{  
  { B1E:P`t  
  return (T & )r; SAf)#HXa  
} *14:^neoI  
template < typename T1, typename T2 > s~B)xYmyB'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y$c7uA:4  
  { @]}/vsI m  
  return (T1 & )r1; _Ye.29  
} c'Ibgfx%m  
} ; H]wP \m)  
T3SFG]H  
template <> yENAcsv  
class holder < 2 > ?Ov~\[) F  
  { T@#?{eA  
public : 8 *{jxN'M  
template < typename T > :)B1|1  
  struct result_1 }0@@_Y]CC  
  { s?->2gxhx  
  typedef T & result; Y+vIU*O  
} ; +\&6Zbn  
template < typename T1, typename T2 > ~=[5X,Ta  
  struct result_2 O<,\ tZ'N  
  { @]2aPs} }6  
  typedef T2 & result; 'o0o.&/=  
} ; yIngenr$  
template < typename T > bT T>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2|B@s3a  
  { 8<C@I/  
  return (T & )r; $9X?LGUz  
} v JVh%l+  
template < typename T1, typename T2 > }''0N1,/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3c wBPqH  
  { #;@I.  
  return (T2 & )r2; ~EXCYUp4v  
} R~[~(`/S  
} ; 2Kr>93O  
}opMf6`w  
HUCJA-OZGL  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 >py[g0J  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d^!3&y&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RIO?rt;  
Y= =5\;-  
return l(i, j) = r(i, j); VGxab;#,:3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .j|uf[?h  
/Qef[$!(  
  return ( int & )i; .Z"`:4O   
  return ( int & )j; 9(z) ^ G  
最后执行i = j; [E6ceX0  
可见,参数被正确的选择了。 e00 }YWf%  
hDZyFRg  
Ef ?|0Gm  
lVd-{m)  
; 2V$`k  
八. 中期总结 \*b  .f  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: OU#p^ 5K  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 94t`&jZ&|u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5=<KA   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~$j;@ 4  
A<TYt M  
Yh@2m9  
A8ef=ljM?  
k4u/v n`&r  
_29wQn@]  
九. 简化 "XLtrAu{  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Yl"CIgt  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "zQ<)Q]U  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: S-~)|7d.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z\8s |!  
  +-*/&|^等 o:3(J}  
2. 返回引用。 vx ' ];  
  =,各种复合赋值等 wqV"fZA\]  
3. 返回固定类型。 `VUJW]wGu  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2  @T~VRy  
4. 原样返回。 R2C~.d_TDu  
  operator, {[Y7h}7  
5. 返回解引用的类型。 jrz.n 4Y`  
  operator*(单目) :i0;jWc b  
6. 返回地址。 3^fwDt}  
  operator&(单目) L+ XAbL)  
7. 下表访问返回类型。 g"m9[R=]6  
  operator[] &HAu;u@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d8+@K&z|  
  operator<<和operator>> dKU :\y  
N81M9#,["~  
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。 "X;5* 4+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [uHC AP  
9rT^rTV  
template < typename Left > Buh}+n2]5  
struct value_return `^'fS@VA  
  { *jPd=+d  
template < typename T > wQd8/&mmk  
  struct result_1 dPf7o   
  { XOI"BLd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3tJfh=r=1  
} ; F.1u9)   
nTwJR  
template < typename T1, typename T2 > =2=rPZw9  
  struct result_2 "$o>_+U  
  { g)TZ/,NQ{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; CxJ3u  
} ; w{k^O7~  
} ; JsuI&v  
Z[] 8X@IPe  
zF>;7'\x  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait B]()  
#>,E"-]f  
下面我们来剥离functor中的operator() |j9aTv[`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -\;0gnf{J  
t0@AfO.'1  
return l(t) op r(t) Jp}\@T.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5p:BHw;%;  
return op l(t) IpSWg  
return op l(t1, t2) YwF&-~mp7n  
return l(t) op yZ)9Hd   
return l(t1, t2) op aT}Hc5L,b  
return l(t)[r(t)] Ev7v,7`z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (jj`}Qe3U  
<Z.{q Zd  
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: !QbuOvw  
单目: return f(l(t), r(t)); t1J3'lS  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i\b^}m8c.N  
双目: return f(l(t)); i$6rnS&C  
return f(l(t1, t2)); G8%VL^;O*5  
下面就是f的实现,以operator/为例 qhcx\eD:?  
DmPsE6G}  
struct meta_divide e`LkCy[_  
  { _Y]Oloo('  
template < typename T1, typename T2 > Cojs;`3iF:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) GQhy4ji'z  
  { ^dhx/e%s  
  return t1 / t2; tvFe_*Ck  
} MMpId Uhr  
} ; ' 7oCWHq[  
ITqAy1m@C  
这个工作可以让宏来做: 6_u!{  
Y*\h?p[,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8IxIW0  
template < typename T1, typename T2 > \ ~xsJML  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n^l*oEl  
以后可以直接用 6m(? (6+;K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _,aFQ^]'9  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 a@|H6:|  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)  ,Zb  
A[7H-1-  
-C~zvP; a  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 PlS)Zv3  
-qaO$M^Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0#8, (6  
class unary_op : public Rettype ;]m;p,$  
  { 32SkxcfrCK  
    Left l; )AR- b8..o  
public : ^gp]tAf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p3mZw lO  
{6RA~  
template < typename T > _a& Z$2O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z8Y& #cB  
      { 9{j`eAUZl  
      return FuncType::execute(l(t)); ,VEE<* 'X  
    } ZX`x9/0&  
`5wiXsNjLY  
    template < typename T1, typename T2 > w6X:39d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4^:dmeMZ`  
      { -.M J3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); oi,KA  
    }  1hi, &h  
} ; /}6y\3h  
wL3RcXW``e  
G/# <d-}_  
同样还可以申明一个binary_op [f  lK  
$/g`{O I]K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a.gMH uL  
class binary_op : public Rettype KA{QGaZ/  
  { $b{8 $<;9  
    Left l; JU5,\3Lz#  
Right r; <X4f2z{T{@  
public : H!X*29nX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W5Pur lu?  
HpIi-Es7C  
template < typename T > ILH[q>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5EI"5&`*  
      { cQThpgha  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5WRqeSGh  
    } 7_qsVhh]$E  
|ZifrkD=  
    template < typename T1, typename T2 > =1R 2`H\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =LK`m NA  
      { .B2e$`s$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M!!vr8}  
    } !]A/ID0K  
} ; N5=}0s]e  
^mFsrw  
w_@{v wM$A  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 qk3 ~]</  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .-& =\}^2l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G:lhrT{  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ps,Kj3^T<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! zZRLFfz<9  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 t B`"gC~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  f-[.^/  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Ps\4k#aOv  
下面是修改过的unary_op R_GA`U\ {  
-X%t wy=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N2[jBy8M  
class unary_op bDh4p]lm  
  { C Q iHk  
Left l; UukY9n];]  
  eX"Ecl{  
public : z@\mn  
vShB26b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z"w}`&TC$^  
4h--x~ @  
template < typename T > o_Y?s+~i[/  
  struct result_1 VZ`YbY  
  { tS3&&t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; AT3HH QD  
} ; D aHbOs_<  
!- QB>`7$  
template < typename T1, typename T2 > 0k?]~ f  
  struct result_2 Y`-q[F?\y  
  { ]|w~{X!b4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5? Y(FhnIC  
} ; l,b,U/3R.  
,H/O"%OJ  
template < typename T1, typename T2 > rOEBL|P0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :KG=3un]  
  { 40].:9VG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IV':sNV  
} }.9a!/@Aj  
\vV]fX   
template < typename T > u 6l)s0Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $[MAm)c:]{  
  { KOXG=P0  
  return OpClass::execute(lt(t));  oSy9Xw  
} +/mCYI  
#sjGju"#_  
} ; $kmY[FWu?  
l"X,[  
&c&TQkx  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug D^F=:-l m  
好啦,现在才真正完美了。 -OD&x%L*{3  
现在在picker里面就可以这么添加了: `#`C.:/n  
..'"kX:5  
template < typename Right > eA Fp<2g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?^7X2 u$nm  
  { $w-@Oa*h9U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7MJ\*+T|03  
} Ujvm|ml  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 :cXN Fu\C  
MuzQ z.C  
7AGUi+!ICl  
wEI? 9  
bv hV  
十. bind !e |Bi{  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 })uyq_nz  
先来分析一下一段例子 V7gL*,3>=  
d >zC[]1  
(0_zp`)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x*TJYST  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J[S!<\_!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }>621L3 -  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0xCe6{86  
我们来写个简单的。 pTTM(Hrx  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c3PA<q[  
对于函数对象类的版本: L %ifl:K  
q?]KZ_a  
template < typename Func > +eLL)uk  
struct functor_trait x6Gl|e[jv  
  { Z}>;@c  
typedef typename Func::result_type result_type; D97 vfC  
} ; tk8\,!9Q  
对于无参数函数的版本: [fvjvN`  
{:n1|_r4Z  
template < typename Ret > ICe;p V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U^)`_\/;?  
  { PQh s^D  
typedef Ret result_type; %@TC- xx  
} ; B/!/2x  
对于单参数函数的版本: N|Xm{@C  
\ptjnwC^O  
template < typename Ret, typename V1 > SN\c 2^#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0O*kC43E_  
  { p7r/`_'|  
typedef Ret result_type; tp&|*M3  
} ; A%^7D.j  
对于双参数函数的版本: }owl7G3  
*BF[thB:a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  j},i=v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l5KO_"hy  
  { 27$,D XD  
typedef Ret result_type; d/~g3n>|  
} ; u3tT=5.D  
等等。。。 U)aftH *Pk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yq^Ma  
n%4/@M  
template < typename Func > (-&d0a9N  
struct func_return hv\Dz*XTs0  
  { Y| ch ;  
template < typename T > <l5m\A  
  struct result_1 Cz9MXb]B  
  { n5IQKYr g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /m 7~-~$V  
} ; Z{yH:{Vk  
2\gIjXX"  
template < typename T1, typename T2 > ijzwct#.  
  struct result_2 gxAy{ t  
  { "VU/Ucb7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !H9^j6|  
} ; DZ`m{l3H  
} ; YgS,5::SU  
> '. : Acn  
rzLW @k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zEukEA^9`  
{s*2d P)  
template < typename Func, typename aPicker > !=a]Awr\  
class binder_1 \^RKb-6n  
  { U F*R1{  
Func fn; P~iZae  
aPicker pk; ',LC!^:~Nw  
public : ?#z<<FR  
<1<xSr  
template < typename T > 6DgdS5GhT_  
  struct result_1 oVPr`]  
  { 4neO$^i8J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ek6 g?rj_  
} ; )58 ~2vR  
*kYGXT,f]  
template < typename T1, typename T2 > N#t`ZC&m'  
  struct result_2 MtN!Xx  
  { $60`Hh 4/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >V)"TZH  
} ; gw[Eu>I  
!@N?0@$/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uN>5Eh&=Pf  
h8(>$A-  
template < typename T > ACZK]~Y'N*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RtpV08s\  
  { :2,NKdD  
  return fn(pk(t)); SPt/$uYJ  
} .Y^cs+-o  
template < typename T1, typename T2 > c:>&YGmhu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iR88L&U>  
  { c%gL3kOT  
  return fn(pk(t1, t2)); jC{KI!kPt  
} TO"Md["GI  
} ; 83gWA>Odh  
6o(IL-0]c  
NRp  
一目了然不是么? A>2_I)  
最后实现bind NMf#0Nz-  
g=@d!]Z~[  
^+CHp(X  
template < typename Func, typename aPicker > ~!8j,Bqs+z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QKlsBq  
  { b.@4yW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [Z#Sj=z  
} >$E;."a  
0BhcXH t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _6ck@  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,$> l[G;Bm  
LCtVM70  
十一. phoenix _N^w5EBC]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -C3[:g  
s*<T'0&w0S  
for_each(v.begin(), v.end(), )`R}@(r.  
( %!(C?k!\  
do_ PM#3N2?|E  
[ /WE\0bf  
  cout << _1 <<   " , " 6L$KMYHE  
] 4"(rZWv  
.while_( -- _1), Dd pcov  
cout << var( " \n " ) ,p#B5Dif/  
) ,I x>.^|  
); dM= &?g  
s- PS]l@  
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: 'Kbrz  
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 wL="p) TO.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t&J A1|q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: seBmhe5qR  
>Bf3X&uS  
$/ IFSB9  
template < typename Cond, typename Actor > +,LWyvc'  
class do_while 4_ U"M@  
  { dgoAaS2M  
Cond cd; HdB>CVuh  
Actor act; W.jXO"pN  
public : .O5V;&,  
template < typename T > m:[I$b6AY  
  struct result_1 Q [rZ1z  
  { UF#!6"C@  
  typedef int result_type; jga\Ry=nw  
} ; yxp,)os:  
EGQgrwY5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _avf%OS  
D_czUM  
template < typename T > _O uNX.yrG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M.- {->  
  { ?dCwo;~  
  do PRaVe,5a  
    { n{sk  
  act(t); &|#[.ti1  
  } B#jnM~fJz  
  while (cd(t)); nv@z;#&  
  return   0 ; k)S1Zs~G  
} E(|A"=\  
} ; # 5)/B  
v>B412l  
__.MS6"N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A`f"<W-m  
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。 8TeOh 1\  
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。 ,mp<<%{u  
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。 $$1t4=Pz  
下面就是产生这个functor的类: Zdqm|_R[  
|;wc8;  
gI;"PkN  
template < typename Actor > `7: uc@  
class do_while_actor eQu(3sYb  
  { j0; ~2W#G*  
Actor act; :1j8!R5  
public : Si?s69  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /#M1J:SV  
CMW4Zqau*  
template < typename Cond > P7XZ|Td4*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v4"Ukv  
} ; C:t>u..  
#[{{&sN  
EpMxq7*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >U{iof<  
最后,是那个do_ /)Cfm1$ic  
VbvP!<8  
T3{~f  
class do_while_invoker .F 6US<]  
  { },l i'r#p  
public : \j`0 f=z_  
template < typename Actor > <lf692.3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $e7%>*?m  
  { m.m6.  
  return do_while_actor < Actor > (act); &`l\Q\_[@  
} WK`o3ayH-  
} do_; [8sYEh  
JVX)>2&$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S9Yzvq!(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d/Q#Z  
最后来说说怎么处理break和continue F~ 5,-atDM  
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。 3LLG#l )8  
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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