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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GV aIZh<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vg6 ' ^5S7  
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, t"]+}]O  
t|ih{0  
_3lci  
|*w}bT(PfR  
  class filler `?H yDny  
  { uR:@7n  
public : @},25"x)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p[zKc2TPk  
} ; vA r fsgk  
=d{B.BP(  
1oSrhUTy  
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: $%3"@$  
:s}6a23  
YgN:$+g5  
w>]?gN?8Fe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e/p2| 4;  
>5aZ?#TS1  
P!apAr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R2 I 7d'|v  
Hlr[x  
nX|f?5 O  
0E5"}8  
二. 战前分析 #9a\Ab  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :=iP_*#  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 a->;K+  
\.`;p  
007(k"=oV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p:GB"e9>H  
  /* --------------------------------------------- */ B`)gXqBt  
vector < int *> vp( 10 ); w4m)lQM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X(`wj~45VX  
/* --------------------------------------------- */ zv^km5by  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |\lsTY&2  
/* --------------------------------------------- */ gNsas:iGM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vIL'&~C\y  
  /* --------------------------------------------- */ kma)DW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /5l"rni   
/* --------------------------------------------- */ GbLuX U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |A'y|/)#Z  
~ry B*eZH  
xE2sb*  
&RzkM4"  
看了之后,我们可以思考一些问题: WB7pdSZ  
1._1, _2是什么? xn fMx$fD  
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。 u?J!3ZEtb  
2._1 = 1是在做什么? nkp,  
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。 iE~][_%U  
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。 jc4#k+sb  
 MYD`P2F  
wc%Wy|d  
三. 动工 h2b,(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zXop@"(e  
rY~!hZ  
,#u"$Hz8p  
_DlX F  
template < typename T > _:B/XZ  
class assignment hLqRF4>L  
  { co93}A,k  
T value; &tAhRMa  
public : vpS&w  
assignment( const T & v) : value(v) {} f6I$d<  
template < typename T2 > *v' d1.Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @Nm;lZK  
} ; kXfTNMb  
kkyi`_ZKn  
6cF~8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 E=H>|FgS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment uX!5G:x]  
5Hli@:B2s  
J@Qt(rRxi  
SWX[|sjdB  
  class holder l8XgzaW  
  { p>g5WebBN  
public : 6/%dD DU  
template < typename T > [eWZ^Eh"I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const VIXY?Ua  
  { a'[Ah2}3r<  
  return assignment < T > (t); vDeb?n  
} n0ZrgTVJ  
} ; qy9RYIfZ  
rwJCVkF  
lR[]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: YR 5C`o  
P1r)n{;  
  static holder _1; vky@L!&,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 D <16m<b  
,esryFRG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tRl01&0S  
而不用手动写一个函数对象。 g+X .8>=  
2ncD,@ij  
~yGD("X  
#cnh ~O  
四. 问题分析 ($h`Y;4  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 2@A%;f0Q  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 t-gLh(-.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 yGxAur=dE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (R9{wGV [  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;ewqGDe'3  
I)JqaM  
五. 问题1:一致性 dHzQAqb8J  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| pZ@)9c  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |g$n-t  
yDE0qUO  
struct holder |#>:@{X<  
  { Xxz_h*  
  // >!U oS  
  template < typename T > xy^t_];X  
T &   operator ()( const T & r) const LA837P  
  { mm l`,t8  
  return (T & )r; DL t"cAW  
} V,*<E&+  
} ; RZ6[+Ygn  
b-`=^ny)K  
这样的话assignment也必须相应改动: sa7F-XM  
'[Ue0r<jn  
template < typename Left, typename Right > c SV`?[a  
class assignment 7K5D,"D;1  
  { 9GV1@'<Y]  
Left l; Qf>$'C(7!a  
Right r; (2SmB`g   
public : \~r`2p-K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Mur)'  
template < typename T2 > o4zX 41W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1Zh4)6x  
} ; L/[b~D>T%  
=(3Yj[>st  
同时,holder的operator=也需要改动: PXx:JZsju  
B%.vEk)*  
template < typename T > G[bWjw86O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }%T8?d]  
  { C-}@.wr(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x}tg/` .=z  
} v>[U*E  
w YEkWB^  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &c|3v!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4X1!t   
vOIzfwYG9  
return l(rhs) = r; - K@mjN  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 LwI A4$d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <73dXTZ0  
\C&[BQ\  
template < typename Tp > OpNxd]"T  
class constant_t DO^ J=e  
  { GBvgVX<  
  const Tp t; ROWI.|  
public : TdCC,/c 3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s2X<b `  
template < typename T > (v)/h>vS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TpSv7kT]  
  { -r'/PbV0  
  return t; m-v0=+~&  
} v|7=IJ  
} ; :;g7T-_q  
nj (\+l5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C5F=J8pY  
下面就可以修改holder的operator=了 )&") J}@  
-Gyj]v5y`c  
template < typename T > Cd7imj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const YjR`}rdwo  
  { Sc/\g  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \Qgc7ev  
} ;k=&ZV  
c{,VU.5/  
同时也要修改assignment的operator() Jqp;8DV}  
nn?h;KzB  
template < typename T2 > y!kU0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %`# HGji)  
现在代码看起来就很一致了。 ]Uu:t  
9sI&&Jg  
六. 问题2:链式操作 b)(rlX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 d$gT,+|vu  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 !!\x]$v  
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。 }|j \QjH  
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。 _-R&A@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y[64O x  
b;5&V_  
template < typename T > Tp[-,3L  
struct result_1 z#|tcHVFT  
  { xe&w.aBI>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2gM/".|{  
} ; c]+uj q  
Sp]u5\  
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: E|K|AdL  
A0l-H/l7  
template < typename T > ]F#}8$  
struct   ref 1KMSBLx  
  { ?heg_ ~P  
typedef T & reference; gy*c$[NS$  
} ; %jErLg  
template < typename T > 4/?@ %  
struct   ref < T &> Pea2ENe3  
  { @km@\w  
typedef T & reference; 1va~.;/rG  
} ; :AYhBhitC  
m5_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <C<z#M'`  
~#];&WE  
template < typename T > )#Le"&D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8-&c%h 1  
  { 4Nl3"@<$  
  return l(t) = r(t); "sUjJ|  
} *Tum(wWZ  
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。 Iy#=Nq=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5XzN%<_h9  
nXT/zfS  
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 *w`_(X f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s|[CvjL#0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9-"!v0['  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +/n<]?(T  
最后的布局是: _PPn =kuMa  
                Add $V\Dl]a1  
              /   \ UGDB4S  
            Divide   5 :%4N4| Q  
            /   \ ;@FCa j&  
          _1     3 rX}FhBl5  
似乎一切都解决了?不。 vs%d}]v  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 _O3X;U7rc  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 0$BX8?Z  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Q.MbzSgXL  
sP~;i qk  
template < typename Right > Pq(7lua7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3%(,f,  
Right & rt) const ]R*h3U@5#K  
  { X#<+D1P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !!+LFe4su  
} ;wa#m1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &[7z:`+Y##  
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。 V.-cm51I  
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。 9U4 D$M  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 w'6sJ#ba(  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 MS`XhFPS.  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? d<cqY<y VA  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: W P9PX  
hYbaVE  
template < class Action > 3jx/1VV  
class picker : public Action Tvl"KVGm  
  { HJ_8 `( '  
public :  "SA*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?3y>K!D(A  
  // all the operator overloaded ]NyN@9u@(  
} ; nIWY<Z"  
Vtv~jJ{m  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 6&;h+;h  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: D!V~g72j  
`4-N@h  
template < typename Right > <8ih >s(C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U'LPaf$O  
  { RqKkB8g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i<{:J -U|  
} fb[? sc  
Q%:Z&lg y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > - VdCj%r>  
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。 AfpC >>=@  
NXMZTZpB7  
template < typename T >   struct picker_maker (tCBbPW6T?  
  { |pZ:5ta#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ny}_^3  
} ; :7?n)=Tx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > H5(: 1  
  { ](^FGz  
typedef picker < T > result; &S39SV  
} ; I23"DBR3  
Gc_KS'K@$  
下面总的结构就有了: >eWORf>7  
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。 PXF u  
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。 Vy6~O|68=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^"iJ  
至此链式操作完美实现。 cs 58: G5  
T>|Y_3YO_a  
OHv4Yy]$B  
七. 问题3 L;=3n[^x  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >avkiT2  
X]_9g[V  
template < typename T1, typename T2 > u{cb[M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v0(_4U]/  
  { = &^tfD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7AF6aog  
} %<|cWYM="z  
32Wa{LG;2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: `{NbMc\ ]  
a- lF}P\  
template < typename T1, typename T2 > !ScEA=  
struct result_2 /!sGO:  
  { OBf$Z"i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; a@-bw4S D  
} ; T^ - -:1  
11%Zx3  
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? }:S}jo7  
这个差事就留给了holder自己。 ;B !p4 hu  
    6,!$S2(zT  
U, 8mYv2|  
template < int Order > BKV:U\QZ  
class holder; !AG oI7W}  
template <> d4)0G-|  
class holder < 1 > MkWbPm)  
  { p^w_-( p  
public : H`,t"I  
template < typename T > o1k+dJUd  
  struct result_1 .hjN*4RY  
  { xwj{4fzpk{  
  typedef T & result;  `)>}b 3  
} ; 0./Rdf=-1j  
template < typename T1, typename T2 > =7EkN% V:{  
  struct result_2 )6%a9&~H  
  { `Ue5;<K-/  
  typedef T1 & result; j Y(|z*|  
} ; 4]ko  
template < typename T > 89{`GKWX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yH9&HFDp  
  { e-nwR  
  return (T & )r; ikO9p|J  
} @k\,XV`T~t  
template < typename T1, typename T2 > iu$Y0.H@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _YN C}PUU  
  { g9Ty%|Q7(  
  return (T1 & )r1; c< sq0('`  
} 8T8]gM  
} ; `NNP}O2  
=}0$|@pl  
template <> e'p"gX  
class holder < 2 > &_-3>8gU  
  { Sbeq%Iwm.  
public : :\C/mT3xL)  
template < typename T > h+S]C#X,}  
  struct result_1 CF v]wS  
  { 30<_`  
  typedef T & result; >DN^',FEm  
} ; 3S1{r )[j  
template < typename T1, typename T2 > S4rm K&  
  struct result_2 DQ&\k'"\  
  { Oc-ia)v1G  
  typedef T2 & result; _:FD#5BZ1  
} ; )P,pW?h$  
template < typename T > cM\BEh h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mex@~VK  
  { +:W?:\  
  return (T & )r; t>x!CNb'C  
} WO6+r?0M2  
template < typename T1, typename T2 > 7I*rtc&Kb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o6:@j#b  
  { wr~Qy4 ny  
  return (T2 & )r2; [Fv_~F491  
} vQj{yJ\l1  
} ; &*oljGt8  
q\<NW%KtX  
[ua[A;K  
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> >。 V{ ~~8b1E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Sj IDzNI5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z2Z}mktP  
.EvP%A m  
return l(i, j) = r(i, j); B1]FB|0's  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =1xVw5^F  
)|#ExyRO  
  return ( int & )i; cQsSJBZ[v5  
  return ( int & )j; ]:m4~0^#-(  
最后执行i = j; MP.ye|i4Q  
可见,参数被正确的选择了。 MZqHL4<|  
16Jjf|]j  
F5OQM?J  
0_,un^  
d[*NDMO  
八. 中期总结 :&LV^ A  
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: }:[MSUm5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?A~=.u@[d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 KuEM~Q=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R]RLy#j  
SR`A]EC(V  
d*=qqe H  
#WGyQ u  
C%j@s|  
ad52a3deR  
九. 简化 6j!a*u:}"  
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。 ;iJ}[HUo  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ywB0 D`s'  
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: h 0)oQrY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $Rn9*OKr  
  +-*/&|^等 vE)d0l"  
2. 返回引用。 t{`-G*^  
  =,各种复合赋值等 BqdGU-Q  
3. 返回固定类型。 9;rZ)QD  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;yCtk ~T%  
4. 原样返回。 6zi Mf  
  operator, Zu>CR_C  
5. 返回解引用的类型。 XpA|<s  
  operator*(单目) &)|f|\yh"  
6. 返回地址。 lwo,D}  
  operator&(单目) B B^81{A  
7. 下表访问返回类型。 SRU#Y8Xv|  
  operator[] >S S^qjh/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A0Q1"b=  
  operator<<和operator>> J7~Kjl  
=$ubSfx  
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。 NxB/U_j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;=@?( n  
}uO2 x@  
template < typename Left > 4{b/Nv:b  
struct value_return v+dT7* ^@  
  { @V+KL>Qw  
template < typename T > 5d}bl{  
  struct result_1 ,4}s 1J#  
  { xsrdHP1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2uMSeSx$  
} ; :U]Pm:ivTU  
|HPb$#i  
template < typename T1, typename T2 > mXM U  
  struct result_2 3wfJ!z-E8  
  { U.<ad  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c:s[vghH^#  
} ; 6 \ %#=GG  
} ; ZW 5FL-I  
nE :Wl  
=,08D^xY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait FY]Et= p  
~dLe9-_9  
下面我们来剥离functor中的operator() ?3i<^@?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5"+;}E|q  
W;U<,g '  
return l(t) op r(t) N'|9rB2e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ZJ[p7XP  
return op l(t) "L9pFz</  
return op l(t1, t2) U]ZI_[\'U  
return l(t) op 5z" X>!?^  
return l(t1, t2) op ^Nysx ~6  
return l(t)[r(t)] "tj]mij2)G  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lg 1r]  
u:,B&}j  
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: : %U lNk  
单目: return f(l(t), r(t)); w2K>k/v{-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ytV4qU82G  
双目: return f(l(t)); t3!~=U  
return f(l(t1, t2)); ~$7YEs)  
下面就是f的实现,以operator/为例 0f;|0siTAm  
u0$}VO5/a  
struct meta_divide lvUWs  
  { ESe$6)P  
template < typename T1, typename T2 > KnK\X>:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) v,US4C|^3i  
  { j"&Oa&SH  
  return t1 / t2; ,ZnL38GW  
} lnV!Xuf  
} ; E clsOBg  
cWI7];/d;  
这个工作可以让宏来做: 5)gC<  
a JQ_V  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2}5@: cwR+  
template < typename T1, typename T2 > \ YCyh+%Q(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nNRc@9Lt  
以后可以直接用 2V$YZSw6q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WTZuf9:  
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 @X_)%Y-^O  
(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。。。) e^hI[LbNC  
I3Ad+]v  
$- GwNG  
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 jfZ)  
^YEMR C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @~IZ%lEQsD  
class unary_op : public Rettype (T",6xBSG  
  { t\\<+^[%  
    Left l; i"{znKz vD  
public : WX $AOnEv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5"Y:^_8  
)U{IQE;T#  
template < typename T > IY|>'}UU#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s6I/%R3  
      { 85+w\KuEY  
      return FuncType::execute(l(t)); M|7{ZE`Y  
    } ]yas]5H   
}]j#C  
    template < typename T1, typename T2 > kX:8sbZ##4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =AeOkie  
      { ;GZ'Rb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d ewN\  
    } -nB. .q  
} ; gq+#=!(2  
1xU)nXXb  
W1O Y}2kj  
同样还可以申明一个binary_op JiiYl&#  
qn` \g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TZ PUVOtL_  
class binary_op : public Rettype WhDNt+uk)  
  { \~""<*Hz  
    Left l; 8b+%:eJ  
Right r; !GoHCe[10  
public : CrX1qyR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qkq^oHI  
>+*lG>!z  
template < typename T > GUsJF;;V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  .+-7 'ux  
      { < z{,@Z}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~gOdK-SV*  
    } 7:OF>**  
QQUZneIDp  
    template < typename T1, typename T2 > 2%j"E{J&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h ?+vH{}j  
      { BNbz{tbX"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !]#;'  
    } E1|:t$>Ld  
} ; r5uX?^mJ0  
.Kk'N  
DcZ,a E]  
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 LLwC*)#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3 n1 > +8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V"|j Dnn5  
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。 v$R7"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mB*;>   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 d?=r:TBU  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D(M^%z2N  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) QeD ;GzG  
下面是修改过的unary_op _Ns_$_  
6$p6dmV|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M}9PicI?7  
class unary_op Rhh.fV3  
  { =OooTZb:x-  
Left l; :"Kr-Hm`  
  2;YL+v2  
public : rd}|^&e!Dy  
,}$[;$ye  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +K"d\<  
2sT\+C&H  
template < typename T > 3F9AnS  
  struct result_1 !ziO1U  
  { 9 H~OC8R:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6?3\P>`3Y  
} ; ;d||u  
-@`!p  
template < typename T1, typename T2 > f_tC:T4a  
  struct result_2 ~a.ei^r  
  { &fgfCZz'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Tw9?U,]  
} ; -&r A<j  
h,P#)^"  
template < typename T1, typename T2 > {8J+ Y}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,+E"s3NW  
  { -2*Pm1\Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); rs:a^W5t  
} a &tl@y1  
-l q,~`v  
template < typename T > {us"=JJVN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lNqF@eCT9  
  { N uq/y=  
  return OpClass::execute(lt(t)); wnbKUlb  
} |j7{zsH  
$jv/00:&  
} ; 0-zIohSJdQ  
xX{gm'3UYa  
47 9yG/+\  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug of?'FrU  
好啦,现在才真正完美了。 X?q,m4+  
现在在picker里面就可以这么添加了: O4Hc"v  
?-9It|R  
template < typename Right > 0o-KjX?kP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qX!P:M  
  { .06[*S  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w:o,mzuXK  
} %jmL#IN)  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 >^%TY^7n  
i@STo7=  
%PxJnMb?  
@wOX</_g  
CqbPUcK  
十. bind OqA#4h4^  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 OG}m+K&<  
先来分析一下一段例子 p*" H&xA@  
tD\%SiTg=b  
%P-z3 0FHp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d@_|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uY Y{M`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Kv-4VWh  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 eh} {\P  
我们来写个简单的。 2 1]8 7$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hha^:,  
对于函数对象类的版本: w&^_2<a2  
0|@* `-:VO  
template < typename Func > o-%DL*^5  
struct functor_trait FTC,{$  
  { G,JNUok  
typedef typename Func::result_type result_type; x9VR>ux&  
} ; fr([g?F%D  
对于无参数函数的版本: eU.HS78  
)%]`uj>*[  
template < typename Ret >  w#\*{EN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > uj9IK  
  { u}I\!-EX!v  
typedef Ret result_type; \*k}RKDwT  
} ; W=@]YI  
对于单参数函数的版本: <hSrx7o  
8\@&~&(y:  
template < typename Ret, typename V1 > V50FX }i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e|jmOYWG  
  { Z 361ko}  
typedef Ret result_type; {%Q &CQG_  
} ; "]0sR  
对于双参数函数的版本: BX=YS)  
^+zhzfJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6+Wkcr h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]Sgc 42hk  
  { ;;g'C*_  
typedef Ret result_type; j^'op|l  
} ; f|X./J4Bl  
等等。。。 ?oO<PR}y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tW |K\NL  
sX$EdIq  
template < typename Func > yYM_  
struct func_return 2dUVHu= +  
  { YFY$iN~B,  
template < typename T > ({_Dg43O'[  
  struct result_1 ?E:L6,a  
  { C|W\qXCqu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^%pM$3ov  
} ; *iVCHQ~  
OfSHZ;,  
template < typename T1, typename T2 > bhWH  
  struct result_2 WYklS<B[  
  { :;(zA_-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 251^>x.R  
} ; x O~t  
} ; 4#^?-6  
\$] V#@F  
ow{SsX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qFD#D_O6  
<_~>YJ  
template < typename Func, typename aPicker > PtT=HvP!k  
class binder_1 W{!GL  
  { *.]M1  
Func fn; (d2|r)O  
aPicker pk; Ow\dk^\-G8  
public : ZH<:YOQ  
)|?s!rw +  
template < typename T > *6trK`tx^  
  struct result_1 /X_g[*]?  
  { q`8M9-~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; H=j&uv8  
} ; DZI:zsf;5Q  
5 UQbd8  
template < typename T1, typename T2 > xF4>D!T%8  
  struct result_2 &>m# "A\^  
  { <s7OY`(8   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wtY*{m2  
} ; D+ )R_  
=E?!!EIq.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |E YJbL;1%  
]'2;6%. 4  
template < typename T > v0yaFP#kG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l12_&o"C~  
  { 9$u'2TV  
  return fn(pk(t)); g5 J[ut  
} z"@yE*6  
template < typename T1, typename T2 > 9svnB@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y.l`NTT] <  
  { [8o!X)  
  return fn(pk(t1, t2)); t)*MLg<C  
} K5fL{2V?  
} ; ` 5.PPI\h2  
.%(Q*ioDh  
cCoa3U/  
一目了然不是么? ]H4T80wm&  
最后实现bind 0~5'O[NhF  
?x|8"*N  
v&NC` dVR  
template < typename Func, typename aPicker > PsLMV:O9S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v~2$9x!9  
  { g0P^O@8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;;9W/m~]  
} KfO$bmwmx  
8d90B9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &{Zt(%\ '  
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。 fgmIx  
pa6.Tp>  
十一. phoenix &3Q!'pJJ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Z*}5M4  
rl0sN5n  
for_each(v.begin(), v.end(), ~e ,D`Lv  
( ){PL6|5x  
do_ BixKK$Lo  
[ &3SQVOW ~T  
  cout << _1 <<   " , " 8e`'Ox_5a  
] {PXN$p:'  
.while_( -- _1), GtCbzNY  
cout << var( " \n " ) ]5+db0  
) c3X'Sv  
); yj6o533o  
4+Sq[Rv0  
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: +$hqwNh@Z@  
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 y7;i4::A\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 bF#*cH  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $rAHtr  
XQW+6LEQ  
b>B.3E\Pc  
template < typename Cond, typename Actor > *vL2n>HH  
class do_while 8J P{`)  
  { v[r5!,F  
Cond cd; Kd?TIeFE  
Actor act; G\y:O9(  
public : &B</^:  
template < typename T > S}/?L m}  
  struct result_1 ?Mb 'l4  
  { 8b0!eB#_Ee  
  typedef int result_type; !ys82  
} ; 4xg7 oo0iJ  
'.sS"QdN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y|BRAk&n  
1^*M*>&d<  
template < typename T > `h>a2   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =@ '>|-w|  
  { _&Hq`KJm  
  do E^:8Jehq  
    { K8sgeX|  
  act(t); Z'P>sV  
  } {&2a H> V/  
  while (cd(t)); Q-3o k7  
  return   0 ; h}X^  
} ? 1OZEzA!  
} ; {9tKq--@E9  
2;Ij~~  
2VrO8q(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J33enQd  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Xndgs}zz  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 mVg$z  
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。 Hh_Yd)  
下面就是产生这个functor的类: d-=RS]j;j  
wj-=#gyAoo  
}9&Z#1/  
template < typename Actor > y"Fp4$qb  
class do_while_actor 8i H'cX  
  { _vQtV]  
Actor act; %SG**7  
public : z|w@eQ",  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} uM!$`JN  
F~;G [6}  
template < typename Cond > -6URM`y'j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2S~cW./#fX  
} ; t% -"h|  
#kO.'oIl  
z=}@aX[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BT|5"b}  
最后,是那个do_ Q>jx`68'KI  
~uF%*  
K.y2 $b/  
class do_while_invoker C+, JLK  
  { =J2\"6BnzA  
public : :ET05MFs\#  
template < typename Actor > }:5_vH0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Pc+8CuN?  
  { mVJW"*}8  
  return do_while_actor < Actor > (act); DAZzc :1Aj  
} g_kR5Wxpt  
} do_; <Yzk]98W5.  
,G";ny[$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \7W4)>At-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {u3eel  
最后来说说怎么处理break和continue Xz,-'  
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。 >zYO1.~  
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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