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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &IOChQ`8P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F S1<f:  
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, j6IWdqXe  
Et`z7Q*e  
}@a_x,O/x}  
in#g  
  class filler v0= ^Hy m  
  { R:i7Rb2C  
public : )ZNH/9e/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _~5{l_v|I  
} ; 1(rH5z'F  
B{c,/{=O  
3{]i|1&j  
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: `4w0 *;k;  
>,32~C  
3Yg/-=U(  
9:YiLoz?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d t0?4 d  
Ay2Vz>{  
Tfs7SC8ta  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pS*vwYA  
>RF[0s'-  
$S=lm {  
/-G;#Wm  
二. 战前分析 ~G5)ya-  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 <\2,7K{{+;  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ;f0+'W  
Wx;9N  
0gfa7+Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +a"A svw2  
  /* --------------------------------------------- */ EiIbp4*e  
vector < int *> vp( 10 ); /g@.1z1w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); OYy%aA}h  
/* --------------------------------------------- */ &``;1/J*W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cKFzn+  
/* --------------------------------------------- */ ?sp  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *vUKh^="  
  /* --------------------------------------------- */ 0(:"q!h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); />K$_T/]  
/* --------------------------------------------- */ :4&qASn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); xJN JvA  
Lgvmk  
BNu zlR  
Z"% =  
看了之后,我们可以思考一些问题: s 6vsV  
1._1, _2是什么? &xrm;pO  
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。 "fr B5[  
2._1 = 1是在做什么? VA4_>6  
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。 C37KvLQ  
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。 wgzjuTqwBF  
jD$T  
ryN/sjQC  
三. 动工 v[35C]gS  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u|O5ZV-cd  
2+ >.Z.pX  
4N*Fq!k~  
l|U=(aA]h  
template < typename T > Gzc{2"p  
class assignment osPX%k!yw  
  { )bw^!w)  
T value; q ( H^H  
public : 9'td}S  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~U ?cL-`n  
template < typename T2 > 'zi5ihiT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &tHT6,Xv(  
} ; 6_`x^[r  
GT<Y]Dk  
!)_80O1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6&$z!60  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^\ {%(i9  
UH.M)br  
!|!:MYn  
L ?4c8!Q  
  class holder BLuILE:$  
  { Qh%7RGh_  
public : ?fCLiK  
template < typename T > q8P| ]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =n i&*&  
  { >umcpkp- h  
  return assignment < T > (t); lmQ!q>N  
}   VG q'  
} ; ]^/:Xsk$  
E/Eny 5  
>bEH&7+@_'  
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: 2 os&d|  
I6{}S6  
  static holder _1; EX=+TOkAf  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =p N?h<dc  
=JX.* MEB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Euk#C;uBg  
而不用手动写一个函数对象。 Rfeiv  
fPZBm&`C  
dxUq5`#G,  
zp,f}  
四. 问题分析 cQ1oy-paD  
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。 DIkD6n?V  
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。 :sk7`7v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %:YON,1b=7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p_!Y:\a5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 VKS:d!}3E  
DU({Ncge  
五. 问题1:一致性 ?R;5ErZ  
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?| &CCB;Oi%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CNM/}|N^Si  
T{{J' _s5L  
struct holder ,#`gwtFG  
  { D>VI{p  
  // %4imlP  
  template < typename T > /vD5C  
T &   operator ()( const T & r) const 3E y#?   
  { ]cLpLA"  
  return (T & )r; Tf21K9+`L  
} >"5^]o2?~l  
} ; zPH1{|H+l  
KaBze67<|  
这样的话assignment也必须相应改动: J &u&G7#S  
Bl3G_Ep   
template < typename Left, typename Right > 2fFNJ  
class assignment Q^b_+M  
  { R]m`v: 9  
Left l; !M)!  
Right r; 0r_8/|N#  
public : /^P^K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;!Ojb  
template < typename T2 > X+?*Tw!\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B#B$w_z  
} ; F, %qG,  
zTAt% w5  
同时,holder的operator=也需要改动: `a3q)}*Y  
%*oz~,i  
template < typename T > bxqXFy/I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const J=Ak+  J  
  { B.'@~$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 43A6B  
} de[c3!#1d  
4ME8NEE  
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。 &z 1A-O v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xQk]a1  
>Y1?`  
return l(rhs) = r; 7h&$^  
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。 818</b<yn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .gG<08Z  
agM.-MK  
template < typename Tp > slOki|p;  
class constant_t 1AjsAi,7;2  
  { (+>+@G~o  
  const Tp t; NQ'^ z  
public : B5  C]4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?0DCjh8We  
template < typename T > #fk)Y1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const / h0-qW  
  { 0{BPT>'  
  return t; ^ B=x-G.  
} v"F.<Q  
} ; dt',)i8D  
one^XYy1%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Hm-+1Wx  
下面就可以修改holder的operator=了 B(:Kw;r?  
&A*oQ3  
template < typename T > LJc w->  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const K.*?\)&  
  { N`8!h:yL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ga4 gH>4  
} `JG~%0Z?}  
wf=#w}f  
同时也要修改assignment的operator() uZ]B?Z%y#  
bhOyx  
template < typename T2 > 5y(irbk7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } YRG+I GX  
现在代码看起来就很一致了。 vk5pnCM^3  
xv$^%(Ujp  
六. 问题2:链式操作 >QE^KtZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 95T%n{rz  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 pnxjuDN7}x  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 U`W^w%  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 >-s}1*^=oD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dsR{ P,!  
H'q&1^w)  
template < typename T > Dr6Br<yi  
struct result_1 c~5#)AXMT  
  { ?uU0NKZA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \S=!la_T@m  
} ; 9(ZzwkD'>  
htX'bA  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: CBnD)1b\  
6KnD(im  
template < typename T > Ook3B  
struct   ref 9`4h"9dO  
  { ,\+tvrR4X  
typedef T & reference; Gxi;h=J2)>  
} ; JEdtj1v{O  
template < typename T > (PsA[>F  
struct   ref < T &> #7lkj:j4  
  { 3a!/EP  
typedef T & reference; i#kRVua/  
} ; 66p_d'U  
D'fP2?3FK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: g#9w5Q  
pqMv YF  
template < typename T > nI2}E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0WF(Ga/o  
  { O<6/0ub&+h  
  return l(t) = r(t); l>~:lBO  
} :{_Or'L  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 q E$ .a[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zesEbR)j  
uqTOEHH7  
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 kgr:8 5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O3bK>9<K  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `Jm{K*&8Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oxO}m7 ULH  
最后的布局是: oq8~PTw  
                Add 6Wc eDY  
              /   \ j"94hWb  
            Divide   5 4fzq C)  
            /   \ xBgf)'W_Z  
          _1     3 y^;qT_)#  
似乎一切都解决了?不。 A'[A!NL%  
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。 :vurU$\  
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。 OiM{@  
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: &=$8 v"&^  
}^`{YD  
template < typename Right > Gk[P-%%b /  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pxI*vgfN7  
Right & rt) const (g7nMrE$j  
  { / sH*if  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jvu,W4  
} ~{^A&#P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1 _5[5K^  
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。 C>T6{$xkC  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 !~ -^s  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 x-tA {_:  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 v|{*y  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? KOi%zE%  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: {dMa&r|lp  
f\r$T Nd6  
template < class Action > nJ*NI)  
class picker : public Action /jj!DO#  
  { _x UhDu%  
public : oC4rL\d{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (/k,q  
  // all the operator overloaded xZ;';}&pj  
} ; X\1D[n:  
ngm7Vs  
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。 B2845~\.  
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: |I OTW=>  
Rx`0VQ  
template < typename Right > ulj`+D?H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rBr28_i   
  { ~-W.yg6D{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >$R-:>~zN  
} 6@l:(-(j2A  
"Ww^?"jQ)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cst=ms  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 "K\Rq+si  
nF=Ig-NX^  
template < typename T >   struct picker_maker (_nkscf  
  { TS UN(_XGW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !kV?h5@Bo  
} ; l" sR\`~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PY>j?otD  
  { E+~~d6nB  
typedef picker < T > result; jWU)y)$  
} ; %'g/4I  
/OxF5 bN2  
下面总的结构就有了: ^eZqsd8a  
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。 brTB /(E  
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。 7XR[`Tn9<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P `2Rte6s  
至此链式操作完美实现。 X0!48fL*  
%H}+'.8  
!0fK*qIL  
七. 问题3 rzl2Oj"4  
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。 rtzxMCSEU  
O$&p<~  
template < typename T1, typename T2 > n"dT^ g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V).M\  
  { PMrvUM62  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Nm; ka&'  
} Q2fa]*Z5  
MaMs(  
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: C}00S{nAZ  
<?Lj!JGX  
template < typename T1, typename T2 > aX~iY ~?_  
struct result_2 Eydk64 5:3  
  { lcUL7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #a .aD+d'  
} ; $}\. )^[}  
a(J~:wgd  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? oa9T3gQ?  
这个差事就留给了holder自己。 YEZ"BgUnbp  
    +:Y6O'h.  
L3kms6ch  
template < int Order > [e*8hbS  
class holder; 5,mb]v0k  
template <> sF<4uy  
class holder < 1 > zF{ z_c#3@  
  { i\t4TdEx(  
public : nKHyq\  
template < typename T > ?VzST }  
  struct result_1  z!F?#L5  
  { t;4{l`dk  
  typedef T & result; |bBYJ  
} ; ZAiQofQ:2  
template < typename T1, typename T2 > leyX: +  
  struct result_2 &j>`H:  
  { \,_%e[g49  
  typedef T1 & result; =)T5Y,+rJ  
} ; M@gm.)d  
template < typename T > z{%G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c3Mql+@  
  { N*$Q(K  
  return (T & )r; e{?~ m6  
} 5q8bM.k\7N  
template < typename T1, typename T2 > ].Et&v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \?GMtM,  
  { zb9$  
  return (T1 & )r1; 7%?A0%>6G  
} y t<K!=7&  
} ; ^ 5UIbA(  
icnp^2P  
template <> $:<KG&Br  
class holder < 2 > #=zh&`  
  { U9;AU] A  
public : Uq[NO JC  
template < typename T > gGZ$}vX  
  struct result_1 Gb MSO  
  { zx\?cF  
  typedef T & result; YxsW Y7J  
} ; z}pdcQl#  
template < typename T1, typename T2 > l9SbuT$U  
  struct result_2 hx:x5L>  
  { ^c-1w V` /  
  typedef T2 & result; 9 s>JdAw?  
} ; XLzHm&;  
template < typename T > ~A6QX8a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M~wJe@bc  
  { BGUP-_&  
  return (T & )r; T"dEa-O  
} hB|LW^@v  
template < typename T1, typename T2 > 5$jKw\FF=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const % +eZ U)N  
  { NB>fr#pb  
  return (T2 & )r2; )TP7gLv=b  
} +=:CW'B5  
} ; a|66[  
9?]4s-~  
:PjHsNp;^  
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> >。 *%Q!22?6F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: oU{m\r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2AU_<Hr6  
>0u4>=#  
return l(i, j) = r(i, j); \5O4}sm$*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zQD$+q5h  
 4INO .  
  return ( int & )i; zf6k%  
  return ( int & )j; :,:r  
最后执行i = j; ` NcWy  
可见,参数被正确的选择了。 #:2 36^xYS  
U?H!:?,C  
_ea!psA0  
+Pn+&o;D  
UB=I>  
八. 中期总结 ]JtK)9  
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: rbs:qLa%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,qt9S0 QS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,AWN *OS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Joe k4t&0<  
\J:/l|h  
y<.1+TG  
n Hy|  
_kgw+NA&-H  
wD"Y1?Mr  
九. 简化 \~U8<z  
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。 JZN'U<R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s8eFEi  
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: W}nD#9tL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $I+QyKO9k  
  +-*/&|^等 <{7B ^'  
2. 返回引用。 t&0pE(MO/  
  =,各种复合赋值等 FhS:.  
3. 返回固定类型。 ?MyXii<a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) e=TB/W_  
4. 原样返回。 b6Dve]  
  operator, kW5g]Q   
5. 返回解引用的类型。 De\&r~bTW9  
  operator*(单目) Ll%[}C?~]?  
6. 返回地址。 $^}?98m  
  operator&(单目) }"%tlU!}  
7. 下表访问返回类型。 Bo_Ivhe[m  
  operator[] 9>\s81^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b=`h""u  
  operator<<和operator>> xR\$2(  
27G6C`}  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 TU7Qt<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: LEWeybT  
8`kK)iCq  
template < typename Left > CR&v z3\Q  
struct value_return -dZ7;n5&_  
  { 0vt?yD  
template < typename T > R/xeC [r  
  struct result_1 MAQkk%6[g  
  { U,~\}$<I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !z$.Jcr1  
} ; Y6 &w0~?!  
oaM $<  
template < typename T1, typename T2 > -6(C ^X%  
  struct result_2 vc5g 4ud  
  { DHd9yP9-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; STL&ZO  
} ; O2-9Oo@#,  
} ; G!uoKiL  
fOtL6/?  
8:|F'{<<b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait AK} wSXF  
I!|_C~I`2  
下面我们来剥离functor中的operator() ?ep93:j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >PGW>W$  
ZM`6z S!  
return l(t) op r(t) YJ3aJ^m#E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #Huvn4x  
return op l(t) :na9PW`TC  
return op l(t1, t2) C%9;~S  
return l(t) op "FwbhD0Gb  
return l(t1, t2) op JUt 7  
return l(t)[r(t)] |^[]Oy=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2I* 7?`  
Q &<:W4N*  
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: 540-lMe  
单目: return f(l(t), r(t)); /Q 8E12  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "k o?AUt  
双目: return f(l(t)); K?8{ y  
return f(l(t1, t2)); rzsb(  
下面就是f的实现,以operator/为例 [kM)K'-  
vT#zc)j  
struct meta_divide QX1QYwcmG  
  { ~k'KS 7c  
template < typename T1, typename T2 > ]v{f!r=}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;!v2kVuS]  
  { R'`q0MoN1  
  return t1 / t2; U R>zL3  
} XXBN Nr_CK  
} ; ^$}9 Enj+Y  
6sJN@dFA  
这个工作可以让宏来做: : 9wW*Ix  
oi^2Pvauh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 33z)F  
template < typename T1, typename T2 > \ ^1sX22k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $6kVhE!;  
以后可以直接用 $vlq]6V8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) PGF=q|j9K  
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 * 7u~`  
(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。。。) O0`sg90,C  
/7/d u[P6  
OX d617  
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 B2w\  
(A|Gb2X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @KfFt R-;  
class unary_op : public Rettype TPH`{  
  { ViIt 'WX  
    Left l; $hZb<Xz  
public : sEP-jEuwG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kscZ zXv  
G0 Q} 1  
template < typename T > aw&:$twbM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :8\!;!  
      { ,K'>s<}  
      return FuncType::execute(l(t)); y !)  
    } rf^ Q%ds  
xOnbY U  
    template < typename T1, typename T2 > |WqEJ*$,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r2M Iw  
      { (&HAjB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); pLjet~2}iJ  
    } ~47Bbom  
} ; v10p]=HmO  
_H@Y%"ZHJ6  
5N<f\W,  
同样还可以申明一个binary_op 78zjC6}`  
mN Hd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v6(Yz[  
class binary_op : public Rettype 5G"LuA  
  { +RW P;rk  
    Left l; HI)MBrj;r  
Right r; qDHiyg^u  
public : 03$-U0.;-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (7/fsfsF  
`B'*ln'r5  
template < typename T > $8zsqd 4?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K =T]@ix$  
      { ^K*uP^B=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); BB@I|)9O(  
    } WJ":BK{NM  
U+:oy:mz  
    template < typename T1, typename T2 > {@, } M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^wNx5t  
      { 9c9F C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); BNns#Q8a  
    } *W aL}i(P1  
} ; GO0Spf_Gh  
kzU;24"K  
U'(}emh}  
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 /)fx(u#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Rj6:.KEJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) swNJ\m  
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。 pie<jZt  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *qdf?' R  
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。。。 hd{Vz{;W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?|!167/O  
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) /^ *GoB  
下面是修改过的unary_op ]4~- z3=y  
W _j`'WN/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z)}q=NjA  
class unary_op 7oaa)  
  { =5=D)x~  
Left l; uis;S)+  
  eLE9-K+  
public : ;ELQIHnD"  
DwM4/m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (}E-+:vFU  
pgT XyAP{  
template < typename T > U7O]g'BP  
  struct result_1 6&V4W"k  
  { u=^0n2ez  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ER,,K._?B  
} ; +W|MAJtg  
KY'"Mg^!  
template < typename T1, typename T2 > /LMb~Hy,  
  struct result_2 k<W n  
  { $mFsf)1]]?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Jg#L8>p1  
} ; DC S$d1  
b(&~f@% |  
template < typename T1, typename T2 > +LddW0h+=8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z-[nHSf  
  { cy)b/4h@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2y; |6`  
} o %#Z  
K0B J  
template < typename T > #k? Rl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Y F~DU  
  { ^pz3L'4n  
  return OpClass::execute(lt(t)); T8Sgu6:*R  
} ,])@?TJb@  
J]uYXsC  
} ; SPKen}g  
?m-kpW8  
Y68`B"3  
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 9HMW!DSK`  
好啦,现在才真正完美了。 <}'hkEh{d=  
现在在picker里面就可以这么添加了: lSP{9L6  
d5<@WI:wz  
template < typename Right > *UVjN_na5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7O5`&Z'-  
  { $4.mRS97g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4eb<SNi  
} JtYc'%OF  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 dIv/.x/V  
S!J.$Y<Ko  
x)<5f|j  
oH~ZqX.3  
M (dVY/ i  
十. bind QrDrd A  
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。 _@D}2  
先来分析一下一段例子 rXo2MX@u  
}%k,PYe/  
:@g@jcbYq`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #$V`%2>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AfvTStwr  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i gzISYC_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 M52kau  
我们来写个简单的。 J{72%S  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .K^'Q|?  
对于函数对象类的版本: 2c fzLW(  
]7kq@o/7  
template < typename Func > ;cZ9C 1  
struct functor_trait jeb<qi>  
  { F=   
typedef typename Func::result_type result_type; z79L2lJn  
} ; |7WzTz  
对于无参数函数的版本: &|<~J (L;  
.UbmU^y|  
template < typename Ret > vj0`[X   
struct functor_trait < Ret ( * )() > M"F?'zTkJ  
  { #f]R:Ix>  
typedef Ret result_type; gUDd2T#  
} ; EVmQ"PKL'  
对于单参数函数的版本: %z! w- u+  
bj` cYL%  
template < typename Ret, typename V1 > ]!H*oP8a*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :j$K.3n  
  { [ANit0-~  
typedef Ret result_type; #V-qS/ q"  
} ; 9,5v%HZ  
对于双参数函数的版本: ri~dWx  
`9Ngax=_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &:L8; m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {neE(0c  
  { 9B Lz  
typedef Ret result_type; tjkY[  
} ; *sf9(%j  
等等。。。 ] d| -r:4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o)n8,k&nm  
Cq1t[a  
template < typename Func > Q"8)'dL'  
struct func_return heZ)+}U~  
  { x@.iDP@(  
template < typename T > qM@][]j:  
  struct result_1 [$3Zid  
  { IC[SJVH;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !_<.6ja  
} ; 7=om /  
x[nv+n ,  
template < typename T1, typename T2 > [.<nt:  
  struct result_2 $Z 10Zf=  
  { `6j?2plZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _wM[U`H}s  
} ; P,h@F+OZN  
} ; _ %&"4bm.  
,Z_nV+l_  
|NtT-T)7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {114 [  
z1!ya#,$  
template < typename Func, typename aPicker > m|~,#d@  
class binder_1 SrK;b .  
  { doc5;?6   
Func fn; fFXs:(  
aPicker pk; DWJ%r"aN  
public : $qQ6u!  
V2w[0^ L  
template < typename T > {z@vSQ=)=P  
  struct result_1 HAo8]?J  
  { U'-MMwE]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ThWZ>hyJ  
} ; ?O4Dhu  
~\<ZWU<BE  
template < typename T1, typename T2 > ^ .kas7 <  
  struct result_2 6z%3l7#7Yi  
  { ;~~Oc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a,cDj  
} ; cdU2ph_  
R$,`}@VqZ3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nq/xD;q  
?0[%+AD hM  
template < typename T > yF0,}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F]yclXf('  
  { r\],5x'xSu  
  return fn(pk(t)); ~R)w 9uq  
} @{I55EQ]  
template < typename T1, typename T2 > "G6d'xkP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const idO3/>R [  
  { G&C)`};  
  return fn(pk(t1, t2)); ?2EzNNcS  
} GU&XK7L  
} ; I4|p;\`fK  
cIM5;"gLP  
vp mSzh  
一目了然不是么? 7C2/^x P  
最后实现bind Qg 6m  
WtRy~5A2  
$<s@S;Ri  
template < typename Func, typename aPicker > 5jNBt>.0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t 1C{  
  { 1b|<   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #s yP=  
} HqYaQ~Dth  
y_$^Po  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G#@<bg3  
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。 ;k/0N~  
P\zi:]h[Gh  
十一. phoenix n+uq|sYVa  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )1x333.[c  
0l 3RwWj  
for_each(v.begin(), v.end(), /-|xxy  
( $ @1&G~x  
do_ `SW`d<+L  
[ eHnC^W}|s  
  cout << _1 <<   " , " 82/iVm1  
] K=(&iq!VO  
.while_( -- _1), q6_1`Ew  
cout << var( " \n " ) #UWQ (+F  
) 6@F Z,e  
); 3"L$*toRA  
@XIwp2A{+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: '.kbXw0}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *;gi52tM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R:ar85F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7H >dv'  
R2J3R5 S=[  
Y(A?ib~K  
template < typename Cond, typename Actor > |g;XC^!%=o  
class do_while sJM}p5V  
  { IBF>4q m"  
Cond cd; HPCA,*YR`  
Actor act; Q  o=  
public : T2(+HI2  
template < typename T > "t\9@nzdX  
  struct result_1 IS=)J( 0  
  { QM_~w \  
  typedef int result_type; H+ M ~|Ju7  
} ; Ppp&3h[dW)  
iTK1I0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} QiRzA4-zq  
9QX{b+}"e  
template < typename T > D 3HB`{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3=K-+dhk|t  
  { Ys3C'Gc  
  do G: &Q)_  
    { l{pF^?K  
  act(t); Z$hxo )|  
  } <s{/ka3  
  while (cd(t)); #{ ?oUg>$  
  return   0 ; _|Dt6  
} !EW]: u  
} ; oNh .Zgg  
0y ;gi3W  
m76]INq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g,W#3b6>j  
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。 :- 5Mn3*  
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。 d8r+UP@#  
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。 \Q)~'P3  
下面就是产生这个functor的类: /kWWwy<  
02+^rqIx5  
r-0 7!A  
template < typename Actor > 1%:A9%O)t  
class do_while_actor gSv<.fD"  
  { $N ]P#g?Q  
Actor act; W ][IHy<   
public : p,0 \NUC  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7yj2we  
G^OSXf5  
template < typename Cond > gI%n(eY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |JDJ{;o  
} ; nbRg<@  
TDseWdA  
DxD0iJ=W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 FG(`&S+,  
最后,是那个do_ V,"'k<y  
GkO6r'MVE  
L7b{H2 2  
class do_while_invoker BA5= D>T-  
  { y7Ub~q U  
public : ZN1p>+oY!  
template < typename Actor > NR [VGZj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j)0R*_-B[  
  { Nl8Cctrf  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4NzHzn  
} t.TQ@c+,J  
} do_; oe<Y,%u"6  
LH8?0 N[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? i0!F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f_\-y&)+*  
最后来说说怎么处理break和continue  \X`P W  
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。 ) jvkwC  
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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